鞍钢 !"##中薄板坯连铸连轧
生产线($%&)
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
与生产实践
刘 玠
(鞍山钢铁集团公司)
摘 要 主要对鞍钢 !"##中薄板坯连铸连轧生产线($%&’%& ()*+, -*./01)+.%)研制的背景、工程情况、原料及产
品规格、主要工艺设备、自动化系统及创新点进行了说明,并介绍了该生产线投产后一年来的生产实绩。
关键词 $(-生产工艺设备 自动化控制 创新点!
’()*(’’+*() $(, &+-,./0*-( &+$/0*/’ -1 $()$()’%
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234 5+6
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! $%&生产线的研制及建设背景
!"##中薄板坯连铸连轧生产线($%&’%& ()*+,
-*./01)+.%,简称 $(-),是我国第一条板坯厚度为 !GH
@@的连铸连轧短流程生产线,是第一条由国内自
行负责工艺
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
、设备设计、制造及研制和自主集成
自动化系统的唯一一条具有我国自主知识产权的连
铸连轧短流程生产线。!"##$(-工程是鞍钢“九五”
期间的重大技改项目,是鞍钢优化产品结构、提高市
场竞争力的关键之举,同时又是“九五”国家重大技
术装备研制项目———“薄板坯连铸连轧成套设备”的
依托工程。鞍钢根据国内外对热轧带钢的需求,并
结合企业技改的实际和国家经贸委的研制课题,决
定依靠国内自已的力量,建设一条能生产各钢种带
钢的中薄板坯连铸连轧短流程生产线,即铸坯厚度
为 !GH @@的连铸连轧生产线,生产在薄板坯连铸连
轧生产线生产困难的产品,如深冲钢、管线钢、焊瓶
用钢等。该项目贯彻了鞍钢“高起点、少投入、快产
出、高效益”的技改方针,在技术装备上既瞄准国际
先进水平,又立足企业实际,在工艺及设备上研制、
开发了多项新技术,自主集成自动化控制系统。该
生产线工艺先进合理,其主要设备及产品质量均达
到国际先进水平的同类生产线的性能指标。达产迅
速,与国内引进的同类生产线相比,节省工程投资近
H# I,与传统生产工艺相比,生产成本大幅度降低,
在创造企业自身经济效益的同时,也创造了重大的
社会效益,为以信息化技术推动传统工艺技术改造
积累了一定的经验。投产后,通过不断地开发新技
术,在不到二年的时间内使该生产线在工艺、装备及
产品质量方面均达到了国际水平,人均钢产量、人均
利润均达到了国内先进水平。$(-生产线的开发应
用,使鞍钢成为一个既能从事大规模钢铁生产,又能
从事中薄板坯连铸连轧生产线工艺设计、设备制造、
自动化系统集成开发、施工、开工试运转系统工程总
承包的钢铁企业。同时,带动了国内一重、二重等机
! 联系人:刘 玠,中国工程院院士,鞍山(!!J#K!)鞍山钢铁集团公司万方数据
械制造加工行业及电机制造业的发展。鞍钢 !"#
工程的成功,标志着我国已成为世界上为数不多的、
能进行连铸连轧短流程工艺、设备研制、设计、制造
及集成自动控制系统的国家之一。
! "#$生产线的工程概况
($)工程概况
!"#工程于 $%%% 年 & 月 ’’ 日批准立项,$%%%
年 (月 ’)日主轧线工程破土动工,’***年 $$月 ’)
日轧出第一个板卷,同年 $’ 月 ’) 日第一条中薄板
坯铸机拉坯,开始了连铸连轧短流程生产。’**+年
&月第二台铸机投产,全线生产能力达 ’,*万 - . /,形
成了一条完整的中薄板坯连铸连轧生产线。
(’)生产能力及产品规格
该生产线设计能力为年产 ’,*万 -。
!"#生产线是由 ’台单机单流铸机和连轧生产
线组成。单台铸机设计能力 $&&万 - . /,实际生产能
力已达 $&%0,万 - . /。
(+)板坯规格
中薄板坯厚度:$+, 11;
宽度:%** 2 $,,* 11;
长度:30* 2 $,0( 11。
三炼钢板坯厚度:’** 11;
宽度:%** 2 $,,* 11;
长度:&0* 2 %0* 11。
(&)生产钢种(表 $)
表 $ 鞍钢中薄板坯连铸连轧生产线生产的钢种
4/567 $ "-7768 9: !"# ;
钢种 < => "? @5
低碳钢 A *0*) *0’, 2 *0,* !*0+* —
中碳钢 *0$3 2 *0+* *0,* 2 *0)* *0$3 2 *0+3 —
包晶钢 *0*) 2 *0$, — — —
低合金钢 *0$’ 2 *0’* $0’* 2 $0(* *0’* 2 *0,, *0*$, 2 *0*,*
(,)成品规格
带钢厚度:$0, 2 )0* 11(已生产过 $0+ 11);
带钢宽度:%** 2 $,,* 11;
最大卷重:’$ -;
最大单位卷重:$(0& BC . 11。
% "#$生产线工艺流程
鞍钢 !"#生产线工艺流程见图 $。
& "#$生产线主要工艺设备
图 $ !"#生产线工艺流程
D?C0$ !"# E9F-7
!"#生产线的设备重量为 $%)$,0( -,装机总容
量 %’$** BG,连铸部分 $$&** BG,连轧部分 )*3**
BG,全线设备国产化率为 %%0, ;。
($)中薄板坯连铸机
中薄板坯铸机布置与第二炼钢厂转炉车间合理
衔接,引进了奥钢联 $**、$+, 11的结晶器及其液压
振动装置,其余设备全部国产化。
主要设备参数:
铸机流数:$ 机 $ 流,直结晶器(铜板高度$’**
11)连续弯曲,连续矫直型;
铸坯断面:$** . $+, 11 H(%** 2 $,,*)11;
定尺:$’0% 2 $,0( 1;
浇铸钢种:普通碳素钢、优质碳素钢、低合金钢;
铸机半径:, 1;
铸机长度:’+0)&) 1;
·’·第 3期 刘 玠:鞍钢 $3**中薄板坯连铸连轧生产线(!"#)工程与生产实践
万方数据
铸机最大拉坯速度:!"# $ % $&’;
引锭杆最大装入速度:# $ % $&’;
引锭杆装入方式:下装;
切割方式:火焰切割;
连浇炉数:( ) *+炉;
振动方式:液压振动(双缸、弹簧板式)。
(,)步进式加热炉
*号炉:有效尺寸:,!*+, $$ - .+// $$;
,号炉:有效尺寸:,!!#/ $$ - *+#// $$;
炉子采用长行程装钢机,并配有汽化冷却装置。
(!)高压水除鳞箱
轧线采取 0处高压水除鳞,钢坯在出加热炉后
除鳞、1*轧机前后除鳞、1, 轧机前后除鳞、精轧机
组前除鳞,高压水除鳞压力为 *( 234。
(0)粗轧区设备
1*前立辊轧机,1*二辊粗轧机,配有液压换辊
装置,1,四辊可逆式粗轧机,配有附着式立辊轧机
5,。
(#)热卷箱
穿带速度:, ) ,"# $ % 6;
卷取速度:7 # $ % 6;
开卷速度:/ ) , $ % 6;
卷取规格:(,/ ) 0/)$$ -(.// ) *##/)$$;
卷板最大能力:,* 8。
(+)切头飞剪
利用原 *9// 切头飞剪,并进行了一系列改造,
轧件头部圆弧形减少了进精轧机冲击负荷,使动态
速降小,同时减少直角边卡钢事故,减少卷取机引卷
时的振动冲击。
(9)精轧机组
完全由国内设计和制造的第四代精轧机,油膜
轴承支承辊,配备电动和液压 :;<,弯辊和串辊装
置,工作辊的快速换辊装置,机架间冷却水装置,侧
导板具有短行程功能等。
最大轧制力:,#/// =>;
工作辊直径:?* ) ?,为 9// ) +0/ $$;
?! ) ?+为 ++# ) +*# $$;
支承辊直径:*##/ ) *0// $$;
最大轧制速度:*/", $ % 6;
工作辊弯辊:弯辊力 / ) *,// =>;
工作辊串辊:行程 @ *#/ $$;
:;<液压系统:行程 !/ $$。
(()地下卷取机
卷取厚度:*"# ) ("/ $$(最大可卷取 *+ $$);
卷取宽度:.// ) *##/ $$;
最大卷取能力:,0 8。
卷取机的特点为引料辊前 #/ 个辊道是斜布置
的,操作侧长导尺,传动侧短导尺,带钢靠一侧运行,
导尺具有位置和夹紧力自动控制,及液压 :A<功能。
! "#$生产线计算机控制系统
计算机控制系统覆盖连铸连轧全工艺过程,连
铸与连轧控制功能独立,信息处理集中。该系统为
三级计算机控制,生产控制级计算机包括
合同
劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载
管理、
生产管理、库存管理、成品发货及质量控制。连铸与
连轧分别设有独立的过程计算机(B, 级)。连铸的
过程机通过以太网与连轧系统的 B,和 B!连接,B,
级系统对连铸和连轧生产进行设定计算、实时在线
控制、数据采集及质量分析。基础自动化采用最先
进的区域控制器群结构,由超高速光纤映像网组成
B* 级系统以满足轧钢高速控制及高速通讯要求。
开放式结构,易于升级,所有的控制器均具有 $6级
控制周期的能力,目前使用的控制周期为! ) !/ $6,
液压位置控制周期为 ! $6,:;<控制周期为 ,/ $6。
计算机硬件配置见图 ,。
% "#$生产线的工艺特点及创新技术
%&’ 工艺及设备创新
(*)铸坯厚度科学合理
中薄板坯铸机具有浇注钢种范围宽、适应性强、
漏钢率低、金属收得率高、投资省、生产稳定、运行费
用低等优点,表面质量好,可以生产包晶钢、高级管
线钢及 C?钢等钢种。
(,)连铸工艺及铸机特点
采用平板式长结晶器及结晶器背板冷却技术,
扁平式浸入式水口,结晶器液压振动技术,具有液压
软夹持压力功能以及拉漏预报功能。
(!)紧凑式工艺布局
铸机的出坯轨道与加热炉入炉轨道合为一体,
使铸坯在最短的时间内,以最可能高的温度直接入
炉加热及均热,板坯输送过程全程保温,铸坯入炉温
度平均 (,/ D以上。采用加宽式步进加热炉,生产
组织灵活,解决了连铸连轧生产的节奏匹配问题,实
现了 *// E直接热装。开发了支承辊和工作辊辊形
专有技术及工作辊窜辊模型,改善了边部板形,实现
了综合板形控制,开创了等宽自由轧制技术,解决了
连铸连轧带宽不易变动造成的频繁换辊难题。配备
弯辊装置,使板形得到有效控制。
(0):F3粗轧工艺
根据坯厚 *!# $$的特点,研制具有大功率、大
·(’· 钢 铁 第 !(卷
万方数据
图 ! 鞍钢 "#$$计算机系统配置图
%&’(! )*+,&’-./0&*+ *, 1*23-04. 565042 ,*. "#$$ 7&+4
刚度、大辊径特点的粗轧机,开发了粗轧轧制工艺专
有技术及数学模型,有效地解决了连铸机和精轧的
工艺衔接问题,实现大压下、低温降,加快轧制节奏,
提高了产品质量和生产能力。
(8)热卷箱技术
研制成功适用于热卷箱的高精度、低温降模型,
提高了精轧机入口温度模型准确性和头部命中率。
(9)综合 :;)功能
电动—液压混合 :;) 系统的优化配置提高了
产品厚度质量。
针对传统的厚度自控制理论的不完善性,创造
性地应用硬度前馈 :;)的控制思想(<%%=:;)),有
效地解决了中间坯头尾温差产生成品带材的厚差。
在 >?=:;)(监控 :;))中采用模糊控制思想,确保
了系统的稳定。在仅 %@、%8二个机架采用液压 :;)
的情况下,厚度控制精度! A @$!2的达B# C以上,
达到了国际先进水平。
设计了“压头”及“压尾”:;)功能,较好地克服
了中间坯头尾温度低对产品质量的影响。
(#)板形控制技术创新
研制的国内第一套热连轧板形自动控制系统,
及以保证轧件板形为主要目的的窜辊控制数学模型
和自动控制软件(DEF%G=DH),使工作辊磨损均匀、辊
耗降低,实现了板形综合控制,创新了等宽自由轧制
技术。最大单元轧制长度增加到 B@ I2,最大同宽
轧制长度增加到 #! I2,最大单元轧制吨位增加到
!#J# 0。
!"# 计算机控制系统
硬件配置特点:
采用超高速光纤实时网通讯,为通讯速率达
"#$ >K L 5的光纤内存映象网,开发了用于热连轧的
应用层软件及各控制器的通讯 M.&N4.,数据最快更
新时间小于 " 25;采用控制周期快达 " 25 的以多
)OH方式工作的高性能(EO))控制器及智能化人—
机界面(E>F)系统。
软件创新:
(")自主集成控制系统及各种支持软件;
(!)P!与 PQ及人机界面的通讯软件;
(Q)超高速网驱动软件;
(@)主系统与各子系统的通讯软件;
(8)从钢包处理、连铸、加热炉及轧制、卷取的
全线基础自动化软件;
(9)全线的过程自动化软件及数学模型;
(下转第 9"页)
·$$·第 #期 刘 玠:鞍钢 "#$$中薄板坯连铸连轧生产线(:DO)工程与生产实践
万方数据
图 ! 模型对于低碳钢和结构钢的精度
"#$%! &’()* +,,-.+,/ 0’. *’1 ,+.2’3 +3( 45.-,5-.+* 45))*
(+)!6 78%!,屈服强度;(2)!6 !%9,抗拉强度:(,)!6 :%;,断裂伸长率
图 !比较了林茨钢厂热轧机产品的力学性能计
算值和实测值。<=>?@ A5.#B系统就是由奥钢联与林
茨钢厂共同开发、并于 7!!C年首次投入运行的。
! 结语
沙钢正在将一个停产的德国钢厂搬迁到上海附
近长江三角洲的新厂址。为了保证重建的钢厂能够
满足高效生产优质产品的要求,沙钢授予了奥钢联
一系列从高炉到轧机的改造合同,执行期为 :DD9年
末到 :DDE年末。
本文介绍了奥钢联将为沙钢热轧机所作的改
造,包括以下先进系统和
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
的采用:"F=GH;#工
作辊弯辊和窜辊;$AI+.5H.’13;%非线性位置控制
器;&轧辊偏心度补偿;’板形和平直度优化;(
<=>?@ A5.#B。
当一系列改造完成之后,作为长材主要供应商
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
的沙钢将也能够向市场提供优质的热轧带钢。
(上接第 77页)
(C)满足 7CDD生产线特殊要求的 J9级软件。
"#$ =AK生产线的国产化
连轧生产线设备国产化率达 7DD L(表 :)。
=AK生产线是完全依靠国内的技术和制造力量,从
加热炉、粗轧机、热卷箱、精轧机组至卷取机整个连
轧生产线的设备全部实现了国产化,属国内首创。
表 : =AK生产线技术装备国产化表
M+2*) : AB*#5 I+3-0+,5-.) ’0 =AK
设备重量 总重量 N 5 引进部分 N 5 国产化率 N L
全线设备 7! O7E%8 7D;%; !!%E7)
轧线设备 7O EOO%D D 7DD
7)连铸部分结晶器开工时为引进设备,现已实现国产化
=AK工艺、技术及装备的开发,在世界上首次实
现了两流中薄板坯铸机与热轧生产线的连铸连轧,
成为热轧带钢生产的一种全新模式。已申报各种发
明专利 !项,实用新型专利 8项。
% 生产实绩及经济效益
(7)生产实绩
铸机生产以来,所生产的 79E II厚的普通碳素
钢、优质碳素钢、低合金钢、包晶钢板坯已通过考核,
最大拉速己达 9%9 I N I#3,连浇炉数已超过设计指
标,最高达到 7C8 炉。目前铸机生产能力已达 7;!
万 5 N +,连轧生产能力达 :DO万 5 N +,这些指标在国内
外均居领先水平。
产品实物质量:根据统计资料,=AK生产线的产
品精度已达到国际先进水平。例如,:%D II的热轧
板卷厚度精度(不含头尾 7D I)" P ;D)I以内的为
!C L,已成功轧制出 7%9 II厚度超设计能力规格
及7EED II宽度极限规格。
(:)经济效益
=AK生产线投入少、效益好,设备维护费和备品
备件费用低,通过在工艺、装备、控制方面的技术创
新,鞍钢只用了国内同等规模引进连铸连轧生产线
投资的二分之一,建成了年产 :ED 万 5 高质量热带
卷的 =AK连铸连轧生产线。投产二年来(到 :DD9年
9月)已生产了 97D万 5优质带卷,包括包晶钢、管线
钢、焊瓶钢、耐热耐蚀钢、汽车结构钢在内的近 ED种
钢种,满足了市场需求,部分产品已向韩国等出口,
二年来 =AK生产线总产值近 OD亿元,二年即可回收
全部投资。
·&"·第 C期 刘 俭等:沙钢集团热轧机的现代化改造
万方数据
鞍钢1700中薄板坯连铸连轧生产线(ASP)工程与生产实践
作者: 刘玠
作者单位: 鞍山钢铁集团公司
刊名: 钢铁
英文刊名: IRON & STEEL
年,卷(期): 2003,38(7)
被引用次数: 8次
引证文献(8条)
1.王占彬.仝兰新 钢材轧制工艺及质量控制[期刊
论文
政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载
]-中小企业管理与科技 2010(21)
2.于洋.李庆亮.刘振宇 热轧带钢氧化铁皮生长过程数值模拟[期刊论文]-钢铁 2008(1)
3.于洋.唐帅.郭晓波.关菊.王国栋.刘玠 热轧卷板氧化铁皮形成机理及控制策略的研究[期刊论文]-钢铁 2006(11)
4.李扬 CSP技术生产X60含铌管线钢的析出特性研究[学位论文]硕士 2006
5.陈浩源 带钢热连轧厚度智能控制的研究与应用[学位论文]硕士 2006
6.郭冬梅 济钢1700薄板坯热连轧精轧机活套控制的研究与应用[学位论文]硕士 2006
7.章锐 活套系统近似解耦鲁棒控制器设计[学位论文]硕士 2005
8.邵健.何安瑞.杨荃 热轧板形控制模型开发过程与应用[期刊论文]-金属世界 2010(5)
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