3%)、不锈钢等。同时,带卷的几何尺寸、材料技术参数及表面质量均得到稳定改进。
1.2.4.3未来的第三代技术的发展趋势
薄板坯连铸连轧工艺的目的趋完善,全套技术的发展方兴未艾。从全球角度来看,它将挑战传统薄板坯连铸连轧工艺,一条两机两流生产线的产量必达到300万~350万吨/年,为此需要提高轧制速度、加厚铸坯断面至90~100(110)㎜。字这些前提下采用液芯压下技术,考虑F7(甚至F8 )机架的增设都有可能,当然其中轧机功率加大是必要的,同时F1~F3机架的压下量要增大,第一道次最后要能压下50%~60%,F1机架能咬入70~80㎜厚的铸坯。产量的提高需要炼钢炉供应更多的钢水,第三代生产线极有可能与之相匹配的是150 t转炉,于是也就需要有大高炉提供更多的铁水。从品种和质量上来预测第三代技术,它将进一步扩大,不锈钢、含硅较低的硅钢(取向硅钢)等都将在薄板坯连铸连轧生产线上生产,而大量碳钢产品将向薄规格方向扩展。
可以肯定,第三代技术将向250㎜厚度的传统板坯连铸机、3/4连轧系列挑战,向3~4套加热炉的温度均匀化方式,向大部分传统轧机的产品氛围进行挑战,而且前景光明。
结合我国具体情况分析,国内众多钢铁企业现用的传统轧机多建于20世纪70年代末,一般情况下2010年已达到服务期限,下一步如何走,是面临的现实问题,总希望用较少的投资来实现更新换代;另一方面,作为发展中国家,我国钢铁工业需要进一步提高板带比,薄板产量定会继续上升才能满足需求,靠什么来实现呢?从经济合理布局观点出发,应该靠300万吨/年产量的转型钢厂来完成此项任务,它们在转型过程中不要再采用传统轧机,以求避免过大的投资,采用第三代薄板坯连铸连轧技术增产板材无疑将是首选。
至于不锈钢热轧带卷的生产,薄板坯连铸连轧技术在我国也必占一席之地。基于它的产量不可能太大,采用80 t转炉为好,热轧带卷以1.8~2㎜为佳,太薄的产品难以控制酸洗时的飘移。
从薄板坯连铸连轧技术的出现到如今不过十多年,它却引起了扁平材生产技术革命性的变化,并且将在今后十年内对传统的钢铁联合企业带来巨大的冲击。到2010年,全球有可能建成75个薄板坯连铸连轧工厂,总生产能力达到1.9亿t,即全球50%左右的热轧带卷会由薄板坯连铸连轧来生产。
由此可预见薄板坯连铸连轧技术的发展为:
(1)几乎所有投资薄板坯连铸连轧的工厂都特别注意充分发挥轧机的能力(250万~300万吨/年)。因此,大部分薄板坯连铸连轧工厂的年产量都设计在
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200万~300万吨/年之间。这就要求炼钢炉的能力(采用转炉可能更有利于轧机能力的发挥)和薄板坯连铸机能力的匹配(主要指拉速、厚度和宽度参数的优化)。
(2)利用现有老厂高炉—转炉设备,匹配薄板坯连铸连轧生产线,专门生产薄规格(≤2.3㎜)和超薄规格(≤1.6㎜)的热轧卷。可以得到两方面的好处:1)可以用热轧超薄板替代相当一部分商品冷轧板,相应减少冷轧厂的投资,并可以提高热轧板的销售额。2)可以依靠薄板坯连铸连轧装置专门分工生产薄规格热轧卷(直接作商品销售或用作冷轧厂原料),来解放原有传统热轧带钢轧机的生产能力,促进轧机增产。现在,北美、欧洲已有多家联合企业进行结构性调整。例如,美国阿克梅钢公司是世界上第一家使用氧气转炉与薄板坯连铸连轧相配合生产的企业;加拿大的阿尔戈马公司,已投资建设新的薄板坯连铸机与原有的高炉—氧气转炉配合生产。德国蒂森公司建设成薄板坯连铸与现有转炉配合,专门生产超薄规格的热轧卷。据报道,荷兰霍戈文、德国沙尔兹吉特尔和赫斯等高炉—转炉钢厂也有投资薄板坯连铸的打算。总的来看,传统的高炉—转炉联合企业将受到薄板坯连铸连轧技术的冲击,同时,在采纳这一技术后,企业将获得结构性的变化,获得新的竞争力。
(3)通过适当增加铸坯的厚度和宽度,相应提高拉速,增加铸机流产量,争取实现一部铸机与一部连轧机配合生产,这也是人们注意开发的课题。然后,进一步充分发挥轧机的生产能力,达到200万吨/年以上。
(4)如果通过增加铸坯厚度,使铸坯长度缩短到40㎜以下,则有可能考虑采用步进式加热炉作为衔接铸机—轧机的缓冲装置,这有利于“储存活套”容量的增大,整个系统的灵活性、稳定性提高。当然,也要考虑步进式加热炉的投资额,在此基础上才能做出综合评估与判断。
(5)就技术参数而言,薄板坯连铸机在铸坯厚度—凝固时间—冶金长度之间关系的优化选择是十分重要的。这不仅影响轧机的架数和布置形式,而且也将影响到铸机本身的结构。如果铸坯厚度增加,则凝固时间延长,相应的冶金长度增加,立弯式铸机容易产生鼓肚,而立弧形薄板坯连铸机将得到发展。
其中凝固系数k的选择十分重要。SMS公司选用k=25,这对厚度约50㎜的低碳钢是有利的。但对于厚度大于80㎜的铸坯,对于裂纹敏感的钢种以及包晶钢等,则采用k=22是比较安全的。
(6)为了薄板坯连铸机安全有效的运行,薄板坯连铸机的水冷系统正在向3个冷却系统(即结晶器水冷系统、二次冷却系统和二冷段支撑辊的内冷却系统)的方向发展。
(7)在轧制超薄规格热轧带卷时,由于受到终轧机架处带坯温度的限制,将会引起某些企业对轧制过程中带坯再加热问题的关注。
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1.2.5.4薄板坯连铸连轧技术的最新进展
薄板坯连铸连轧工艺技术装置日趋完善,市场竞争中更具实力,其原因在于它的工艺优势:投资低,约为传统热连轧的58%;能耗低,约低1/2;生产成本约为常规轧机的78%;成材率比常规轧机高1.8%;而维修费用约为常规轧机的39%。两流薄板坯连铸机与一套热连轧机相匹配,可生产热轧带卷160万~250万t/a,而且可分别与电炉或高炉—转炉流程相连接。薄板坯连铸连轧技术越来越显示出它的生命力。
自1989年世界上第一台工业化的薄板坯连铸连轧生产线投产以来,在过去的十一年中已有36条生产线相继运作,2000年已形成年产量5000万t的生产能力。截至2001年底,全球已有36条(54流)生产线投产,产能达到5500万t/a。其中26条为CSP(包括ISP生产线5条)生产线共42流(ISP 7流),生产能力达到4200万t/a(ISP 765万t/a);4条(5流)FTSRQ(FTSC)生产线,生产能力约为500万t/a;QSP生产线3条(4流),生产能力约为500万t/a;CONROLL生产线3条(3流),生产能力约为315万t/a。
中国引进了3条CSP生产线,在珠钢、邯钢、包钢已先后顺利投产,业绩不错。唐钢引进FISR—三菱组合生产线均已投产。马钢在2003年9月浇出第一炉钢轧出合格热轧带卷。涟钢的两条CSP生产线均已签定合同。加之鞍钢自行设计的一条ASP生产线(仿CONROLL技术)于2001年投入正常生产。此外,本溪钢铁集团公司、新丰钢铁有限公司、济南钢铁集团公司均拟建薄板坯连铸连轧生产线, 2005年建成。我国在2005年形成年产量大约1000万t热轧带卷的生产能力。可见,未来的3~5年间中国的薄板坯连铸连轧工艺及其进步将会在国际上扮演重要角色;同时,它也将成为中国钢铁工业进步的重要标志。
1.3 车间设计的目的与任务
车间设计的目的就是为了建设新的企业,扩建或建设老企业。
设计的任务就是对需建设的企业做出技术与经济的详细规划,确定出企业的生产经济状况,技术经济指标及施工的组织方法等。设计文件是编制基本建设计划和拨付投资的依据。因此,企业在建设中能否加快速度、保证质量和节约投资,在建成后能否达到最好的经济效果,设计工作是起决定性作用的。
要乡很好的完成一个工厂和车间的设计任务,除了要学习和掌握专业基本理论外,还要深入生产实际,总结和推广科研成果,并吸收国内外先进的技术,只有这样才能做出经济上合理,技术上先进的设计来。
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一个完整的金属压力加工车间设计,其内容包括生产工艺、设备、土建、供水和排水、供气、供电、运输、采暖与通风等设计。它们之间是一个完整的不可分割的整体,要求各个不同设计部门互相协作,紧密配合,其中车间工艺设计是车间设计的主体。工艺设计工程师是一个组织者,他的主要任务是根据上级机关确定的任务书,进行工艺设计,确定生产方案、选择设备、画出车间工艺平面布置图、确定车间劳动组织与技术经济指标等,并提出对水、电、动力、热力、通风、照明、采暖、厂房建筑等设计的要求及所需的资料。
1.4 车间设计的依据
在进行车间设计之前,应从技术经济部门取得设计任务书,而设计任务书是有关部门根据国家计划经过充分讨论之后制定的。
设计任务书的基本内容:
(1)车间的生产规模、生产品种; (2)车间的生产方案;
(3)建厂地址、厂区范围和资源情况、水文地质、原材料、燃料、动力、供水以及供电等供应情况,还有运输情况等;
(4)要求达到的经济效益和技术水平 (5)投资以及劳动定员的控制数字 (6)环保情况
设计任务书是进行车间设计的依据。
1.5 厂址选择
厂址选择工作实际包括两个方面:一是建厂地区的确定,一般由上级主管部门在设计任务书中规定;二是建厂地址的选择,由设计者会同有关部门共同进行实际调查研究,提出几个初步方案进行比较,然后选取最优方案。
建厂地址选择应考虑下述要求:
(1)必须符合国家工业布局的基本原则。充分利用各地区的丰富资源和各方面的有利条件,合理使用人力和物力,使生产出来的产品能够合理的分配,从而使所设计的厂在最少的投资条件下,获得最大的经济效果,并且使全国各大区的工业系统迅速建立起来,逐步改变我国工业布局不合理的状态;
(2)原料、燃料、动力的来源与运输条件。要能够得到生产所需的足够原材料,要有能满足生产和生活的水质和水量;
(3)适当靠近产品销售地区; (4)自然条件好,有适宜的气候环境;
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2 生产方案及坯料的选择
2.1 产品方案的编制
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产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名称、品种、规格、状态及年计划产量。
产品方案一般是在设计任务书中加以规定的,或者由设计者深入实际调查统计提出方案,然后经主管部门批准确定,产品方案是进行车间设计的主要依据,根据产品方案可以选择设备和确定生产工艺。
1)国民经济发展对产品的要求
根据国民经济各部门对产品数量、质量和品种等方面的需要情况,既考虑当前的急需,又要考虑将来发展的需要。为此,设计者必须进行产品的社会调查。
2)产品的平衡
考虑全国各地生产的布局和配套加以平衡。
3)建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等的可能性。
在进行产品方案的编制时,要以上三点为依据,全面考虑,三者不可偏废。 如何选择计算产品: 1)有代表性
将所有的各类产品进行分类编组,从每组中找出一至几种产量较大,产品品种、规格、状态、工艺特点等有代表性。因此,可以从拟生产的所有合金品种中选出十几种或几十种有代表性的产品。这些计算产品从全车间总体来说,在合金、品种、规格、状态、产量和工艺特点等方面有代表性。
2)通过所有的工序
指所选的所有计算产品要通过各工序,但不是说每一种计算产品都通过各工序,而是对所有计算产品综合来看的。若从拟生产的所有产品中应有某工序,而计算产品不通过此工序,在此情况下,就要重新选计算产品,还应指出所选典型产品的产量和为总产量。
3)所选的计算产品要与实际相接近 4)计算产品要留一定的调整余量
根据计算产品进行工艺计算、选择设备、确定工艺、确定车间人力与物力的消耗及技术经济指标等所获得的结果,应该与按所有品种进行设计和投产后的实际相一致或相接近。因此,编制产品方案、确定计算产品及其产量分配乃是工艺设计中的主导。
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