免加热直接轧制技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,棒线材免加热直接轧制技术,Direct Rolling of Free-heating for Bar and Rod Mill,DROF向边际利润要效益的新技术,棒线材免加热直接轧制技术Direct Rolling of,内容提要,技术背景和发展趋势,国内外发展状况,免加热轧制技术的配套技术,经济效益和社会效益,结束语,内容提要技术背景和发展趋势,1、技术背景和发展趋势,国家“十二五规划”提出节能减排目标：,单位GDP能耗下降16%,二氧化碳排放降低17%,主要污染物排放总量减少810%,钢铁待业是耗能和排放的大户，节能减排压力巨大,现有棒线材生产工艺不做重大变化，节能空间十分有限,免加热轧制技术取消现有工艺的加热环节是一项重大革新，节能减羊效果明显。,在产能过剩、市场低迷，竞争激烈的形势下，具有重要意义。,通过采用DROF新技术可为企业降低成本，增加效益。,1、技术背景和发展趋势国家“十二五规划”提出节能减排目标：,1、技术背景和发展趋势,现有棒线材生产工艺存在的问题：,能量陷阱（高温坯料冷却下来再加热，带来能量损失）,热装热送（HCDR）有所改进，仍需加热。,加热过程的经济账,燃料消耗（煤、油、气）,氧化损失（1.0%成材率）,冷却水损失（节省二冷水）。,时间消耗（效率）。,加热炉操作、材料消耗。,总图布置（投资）,1、技术背景和发展趋势现有棒线材生产工艺存在的问题：,2、国内外发展状况,早期（19801990）日本开展了关于直接轧制（CC-DR）大量研究,日本、意大利曾经开发出棒线材无头轧制技术，没有大范围推广,近期意大利推出捧线材直接轧制生产线流程，特征：隧道炉保温补热,2、国内外发展状况早期（19801990）日本开展了关,2、国内外发展状况,国内在棒线材节能减排方面做过很多努力，示能取得重大突破性进展,一些厂家尝试低温轧制（开轧温度700），有报道，应用面不广。,推广蓄热式加热炉取得一定的节能效果，属于局部改进。,唐钢、新疆八一曾经引进棒线材无头轧制技术（焊接），问题较多。,棒线材行业进入门槛低，微得生产，竞争激烈。,需要在工艺流程上进行重大创新，适应发展要求。,东北大学近来对轧钢生产流程创新做了大量的前期研究。,2、国内外发展状况国内在棒线材节能减排方面做过很多努力，示能,3、免加热轧制的基本特征,免加热轧制技术的核心是：坯料不经加热炉直接轧制，基本特征如下：,开轧温度在常规轧制和低温轧制之间，终轧温度与常规轧制相差不大。,提高铸坯温度，缩短连铸到轧制的时间，保证较好的开轧温度。,3、免加热轧制的基本特征免加热轧制技术的核心是：坯料不经加热,3、免加热轧制的基本特征,3、免加热轧制的基本特征,3、免加热轧制的基本特征,表面与中心温差大：,钢坯未经加热，表面温度比常规轧制开轧温度低。,但是钢坯中心温度比表面温度高得多，有利于变形深透。,有利于内部缺陷压合，改进内部质量。,粗轧阶段内部高温区温度向外扩散、产生均温作用，使表面温度上升。,3、免加热轧制的基本特征表面与中心温差大：,3、免加热轧制的基本特征,DROF特别适合对现有生产线进行改造,改造的目标：,提高铸坯温度,改善温度分布。,缩短送坯时间,减少温降。,完全不用加热炉,也完全不用补热装置(特色)。,3、免加热轧制的基本特征DROF特别适合对现有生产线进行改造,3、免加热轧制的基本特征,DROF与现有意大利推出的直接轧制技术相比有以下优点：,不需要补热，更加节能。,无隧道炉，不需要特殊保温装置。,生产线短，设备改造投资少。,简单易行，方便对现有生产线进行改造。,缺点,钢坯仍需切断，没有无头轧制的优点。,无头轧制的DROF技术，已申报专利，将在下步推出。,3、免加热轧制的基本特征DROF与现有意大利推出的直接轧制技,4、免加热轧制技术的配套技术,五项配套技术（不一定全部采用）：,缩短钢坯运送时间（）。,提高钢坯温度（）。,有条件地提高拉速。,二冷配水优化：控制钢坯的温度分布，减少温降（）。,加保保温罩。,连铸坯温度的反馈控制，包括凝固终点预报，避免漏钢（）。,钢坯流程（车间平面图）改造：绕过加热炉快速移送。,粗轧机配套改造：验算电机能力，优化负荷分配（）。,4、免加热轧制技术的配套技术五项配套技术（不一定全部采用）：,4、配套技术1缩短送坯时间,在免加热工艺中缩短从钢坯切断到进轧机的时间至关重要：,时间就是温度。,时间就是直轧率。,时间就是效益。,缩短时间的措施：,辊道提速。,改变运送流程,。,4、配套技术1缩短送坯时间在免加热工艺中缩短从钢坯切断到,4、配套技术1缩短送坯时间,缩短钢坯运送时间的具体做法：,钢坯切断后，所有涉及钢坯运行的部位提速。,切断后辊道提速，移钢机提速，运输辊道提速。,减少环节。,能直行的就不用横移装置。,能用爬坡辊道的不用提坯机,减少钢坯启停次数。,4、配套技术1缩短送坯时间缩短钢坯运送时间的具体做法：,4、配套技术2提高铸坯温度,提高连铸坯温度的三个措施：,提高拉速（,POSCO,薄板坯拉速已达,7m/s,）。,?,减少冷却水。,加保温罩。,前提：,不能出现漏钢事故。,与炼钢产能匹配。,与轧钢产能匹配。,技术支撑：,对凝固过程的数值模拟。,4、配套技术2提高铸坯温度提高连铸坯温度的三个措施：,4、配套技术2提高铸坯温度,措施,1,：改进结晶器设计（加长、减少水、优化圆角）,优化凝固过程，控制坯壳厚度，避免漏钢。,凝固初期的温度分布的数值模拟计算,4、配套技术2提高铸坯温度措施1：改进结晶器设计（加长、,4、配套技术2提高铸坯温度,4、配套技术2提高铸坯温度,4、配套技术2提高铸坯温度,措施,2,：二冷区配水参数优化,调整二冷水的压力、流量、分布。,在保证不发生漏钢事故前提下,减少热量散失,提高坯料平均温度,确定凝固终点,优化切断位置（必要并可能时）,对二冷区的温度场进行模拟计算,4、配套技术2提高铸坯温度措施2：二冷区配水参数优化,4、配套技术2提高铸坯温度,二冷区凝固壳厚度变化与切断处温度分布的数值模拟结果,4、配套技术2提高铸坯温度二冷区凝固壳厚度变化与切断处温,4、配套技术2提高铸坯温度,措施,3,：加保温罩减少铸坯的温降，可加保温罩的部位：,切断后辊道（留出处理事故空间）,拉坯机到切割机之间,快速送坯辊道,按拉速运行，时间长，保温效果明显。,4、配套技术2提高铸坯温度措施3：加保温罩减少铸坯的温降,4、配套技术2提高铸坯温度,加保温罩的效果：,平均温度影响,切割完方坯后（,4,分钟）,/,转移方坯（,1,分钟）,/,传送方坯（,30,秒）,/,到达轧机（,1,分钟）,/,有保温罩,1031,986,976,937,无保温罩,966,930,913,882,差值,65,56,63,55,4、配套技术2提高铸坯温度加保温罩的效果：平均温度影响切,4,、配套技术,3,铸坯温度反馈控制,为了保证切断点处的连铸坯温度，进行温度闭环控制。,根据实测表面温度来控制二冷区冷却水阀门,配套技术：凝固终点位置预报，保证切断处的安全距离,4、配套技术3铸坯温度反馈控制为了保证切断点处的连铸坯温,4,、配套技术,4,车间平面布置,连铸与轧机布置的几种方式：,1,、近距离一字型布置：,推荐新建厂采用，留足连铸坯并轨和低温坯剔除距离,2,、远距离一字型布置：（,100m,）,提高辊道速度（,3-5m/s,），距离不是大问题，,100m,距离可在半分钟内完成,4、配套技术4车间平面布置连铸与轧机布置的几种方式：2、,4,、配套技术,4,车间平面布置,3,、,Z,字型布置：有两种方案，方案,1,：采用移钢机，优点：直来直去。缺点：钢坯要停下来。,方案,2,：采用并轨弯辊道，特点：坯料运行中不停顿，可缩短约,1,分钟,4、配套技术4车间平面布置3、Z字型布置：有两种方案，方,4,、配套技术,4,车间平面布置,4,、,L,型布置：有两种方案。方案,1,：采用移钢机，优点：直来直去。缺点：钢坯运送有停顿。,方案,2,：采用并轨弯辊道，特点：坯料运行中不停顿，钢坯定尺不宜过长。,4、配套技术4车间平面布置4、L型布置：有两种方案。方案,4,、配套技术,5,轧机负荷分配优化,进入粗轧机组的轧件温度降低，需要校核轧机的能力（电机功率）,重点校核粗轧机组前,4,架，特别是第,3,架和第,4,架。,优化粗轧机组的负荷分配，使负荷裕量尽量均匀分布。,据经验，用,150,方坯轧制,1230mm,螺纹钢时：,前,4,架电机功率大于,600kW,把握较大。,前,4,架电机功率小于,400kW,需谨慎。,带孔型轧制和浅槽轧制比无孔型轧制有利。,对改善咬入条件有利。,减少宽展，可提高变形效率。,节省电能消耗，增加辊耗。,4、配套技术5轧机负荷分配优化进入粗轧机组的轧件温度降低,5,、可行性研究,温度衔接,免加热轧制与低温轧制的比较,二者的目标都是实现棒线材的节能减排。,低温轧制仍需要加热炉，轧件温度较为一致，断面平均温度低于表面温度。,免加热轧制不用加热炉，轧件温度外低内高，平均温度高于表面温度。,免加热轧制的变形更易深透到中心，改善内部质量（愈合裂纹，性能均匀）,5、可行性研究温度衔接免加热轧制与低温轧制的比较,5,、可行性研究,温度衔接,提高连铸坯温度的和保证开轧温度的目标：,连铸坯切割处表面温度提高到,9801080,。,快速移送，减少温降。,开轧温度：表面,9001000,，内部,10001100,。,直轧率,9095%,。,5、可行性研究温度衔接提高连铸坯温度的和保证开轧温度的目,5,、可行性研究,生产节奏分析,在现有条件下采用较高拉速，轧机能力大于连铸机能力，减少钢坯待轧时间，保持较好的开轧温度。,炼钢能力不足，可采用减流增加拉速的策略。例如：将慢速,5,流变为快速,4,流。,钢坯切割后加快移送速度（辊道、移钢机升速）。,平均,23,分钟把钢坯从切割机移送到轧制线。,现有轧机能力和轧制节奏保持不变。,5、可行性研究生产节奏分析,5,、可行性研究,加热炉的出路,实施免加热直接轧制后加热炉如何处理：,初期保留加热炉和原流程不变。,可在未能满足直轧条件的低温坯积累够量时开一次炉。,有多条生产线的大公司可将低温坯送到其它生产线轧制。,实际上小公司卖掉低温坯也不开炉。,5、可行性研究加热炉的出路实施免加热直接轧制后加热炉如何,5,、可行性研究,轧机能力分析,DROF,工艺粗轧机组的轧制力会有所升高：,温度降低变形抗力增加，但是变形速度降低使变形抗力降低。,按照表面与中心的平均温度计算，轧制力增加幅度会变小。,需要核粗轧轧机能力，改进孔型设计，均匀负荷分配。,与低温轧制相比，放松,了对强力轧机的要求，,可在现有轧机上实现，,解决了低温轧制的瓶颈问题。,5、可行性研究轧机能力分析DROF工艺粗轧机组的轧制力会,6,、可行性研究,产品质量分析,DROF,工艺氧化少，无需除磷，钢材的表面质量好。,变形深透，内部裂纹的愈合条件好。,降低轧制温度，有利于避免出现魏氏组织，影响产品性能。,中温轧制可提高产品强度,1030MPa,，改善性能。,有减少合金元素添加量的前景。,25MnSi,螺纹产品强度与开轧温度的关系,开轧温度,1150,1000,900,提高幅度,屈服强度,MPa,420,430,445,35,抗拉强度,MPa,605,615,635,30,6、可行性研究产品质量分析25MnSi螺纹产品强度与开轧,知识产权,东北大学研空院与鞍山兴华轧钢厂合作,发明了,DROF,棒线材新工艺和新设备，申报两项专利。,已授权专利,1,：,ZL201020160403.X,。,已授权专利,2,：,201010185485.8,。,成功用于多个厂家技术改造中。,取得了显著的效果。,知识产权东北大学研空院与鞍山兴华轧钢厂合作,现场应用情况,该工艺于,2009,年,9,月在鞍山市兴华轧钢厂试验成功。,之后迅速在周边中小钢铁企业推广。,在辽宁省鞍山市和辽阳市，有近,10,家企业已经应用该技术。,经跟踪