Линия по производству полосовой стали 1780

Подача слябов → Измерение длины и взвешивание → Нагрев в печи с шагающим валом → Выходной роликовый конвейер → Удаление окалины водой под высоким давлением → Черновая прокатка → Промежуточный роликовый конвейер → Резка головной и хвостовой частей → Удаление окалины под высоким давлением → Непрерывная чистовая прокатка → Измерение ширины и толщины → Принудительное охлаждение → Ламинарное охлаждение → Аварийная резка → Намотка → Размотка → Связывание → Маркировка → Взвешивание и складирование

I. Обзор проекта и позиционирование производственной линии

Данное решение представляет собой полунепрерывную семивалковую линию горячей непрерывной прокатки шириной 1780 мм, оснащенную главным приводом с электроуправлением Siemens, главным электродвигателем серии 1DQ, черновым прокатным станом: одним вертикальным и одним горизонтальным (четырехвалковый реверсивный прокатный стан) + чистовым прокатным станом: вращающимися барабанными ножницами, одним вертикальным и семью горизонтальными чистовыми прокатными станами + чистовой прокаткой: мощной системой охлаждения, конвейерным роликовым столом, ламинарным охлаждением, двумя горизонтальными намоточными машинами, оборудованием для упаковки, нанесения надписей, взвешивания и т. д.

Производственная линия в основном выпускает тонкие и среднетолстые горячекатаные рулоны, уделяя особое внимание стабильности, точности формы листа и выходу годной продукции. Она подходит для производства крупносерийных промышленных рулонов, травленых и холоднокатаных базовых материалов, с проектной годовой производительностью 2 миллиона тонн.

II. Основные параметры процесса (основа проектирования)

1. Параметры сырья

• Сырье: плиты непрерывного литья
• Толщина плиты: 150–180 мм (стандартная толщина — 160 мм)
• Ширина плиты: 800–1550 мм
• Длина плиты: 6,0–12,5 м
• Температура печи: температура окружающей среды / горячей загрузки выше 600℃
• Марки стали: углеродистая сталь Q195/Q235, низколегированная сталь Q355, конструкционная сталь, высококачественная углеродистая сталь

2. Параметры готовой продукции

• Толщина готового изделия: 1,0–8,0 мм
• Ширина готового изделия: 900–1600 мм
• Внутренний диаметр стальной рулона: 730–762 мм
• Внешний диаметр стальной рулона: 1000–1950 мм
• Вес рулона: максимум 28,8 т
• Температура окончательной прокатки: 860–890℃
• Температура намотки: 600–680℃
• Максимальная скорость на выходе из прокатного стана: 24 м/с

III. Общая схема технологического процесса (стандартная последовательность)

Подача слябов → Измерение длины и взвешивание → Нагрев в печи с шагающим валом → Выходной роликовый конвейер → Удаление окалины водой под высоким давлением на выходе → Черновая обработка четырьмя реверсивными вертикальными роликами → Промежуточный роликовый конвейер для слябов → Резка головки и хвостовой части вращающегося барабанного фрезерного стана → Удаление окалины под высоким давлением на входе в чистовую прокатку → Непрерывная чистовая прокатка одним вертикальным и семью горизонтальными роликами → Измерение ширины и толщины → Принудительное охлаждение → Ламинарное охлаждение → Аварийная резка → Намотка на двух подземных намоточных машинах → Размотка → Связывание → Маркировка → Взвешивание и складирование.

IV. Схема конфигурации основного оборудования

1. Система отопления

• Тип: Регенеративная нагревательная печь с шагающим лучом
• Функции: равномерный нагрев плит, контроль разницы температур ≤ ±15℃, поддержка производства как в холодном, так и в горячем состоянии

2. Фрезерный стан черновой обработки

(I) Общие параметры прокатного стана

1. Тип прокатного стана: Четырехвалковый реверсивный черновой прокатный стан горячей прокатки
2. Максимальная ширина прокатки: 1780 мм
3. Толщина входящей плиты: 150 / 160 / 180 мм
4. Диапазон толщины промежуточной заготовки на выходе: 28–60 мм
5. Метод прокатки: Реверсивная возвратно-поступательная прокатка (обычный 5-проходный метод)
6. Максимальная сила прокатки: 42000 кН
7. Максимальный момент качения: 1800 кН·м
8. Диаметр отверстия мельницы: максимум 200 мм

(II) Размеры валков (сердечника)

Рабочий рулон

• Диаметр: Φ900–Φ950 мм
• Длина ролика: 2000 мм
• Материал: высокохромистый композитный чугун / чугун, закаленный методом бесконечного охлаждения

Опорные ролики

• Диаметр: Φ1700–Φ1750 мм
• Длина ролика: 1800 мм
• Материал: опорный ролик из литой стали (опорный ролик из кованой стали 50Cr5Mo)

(III) Система прессования

1. Тип: Электропрессование + гидравлическая точная регулировка АРУ (электрогидравлическое комбинированное прессование)
2. Ход прижима: 0–180 мм
3. Скорость нажатия: подъем/опускание ≈ 0,8–1,2 мм/с
4. Максимальная тяга гидравлического цилиндра с одной стороны: ≥21000 кН

(IV) Вертикальный валковый узел

1. Вертикальный валковый тип: двухвалковый вертикальный валковый прокатный стан
2. Диаметр вертикального ролика: Φ750 мм
3. Максимальное боковое давление: 30–50 мм на канал
4. Функции: регулировка ширины плиты, подавление вибраций в верхней и нижней частях прокатного стана, компенсация расширения ширины чернового валка

(V) Основная приводная система (независимый привод для верхнего и нижнего роликов)

Параметры для одного двигателя (один комплект для верхнего ролика и один комплект для нижнего ролика):

• Тип двигателя: Синхронный двигатель
• Номинальная мощность: 7500 кВт
• Номинальная скорость: 0–60/180 об/мин
• Рабочий цикл: S9 обратимая ударная нагрузка
• Устройство регулирования скорости: средневольтный частотный преобразователь SINAMICS SM150
• Метод охлаждения: воздушно-воздушное охлаждение IC611

(VI) Основные параметры процесса прокатки

1. Температура разбивки плиты: 1220–1280℃
2. Температура промежуточной заготовки на выходе из чернового прокатного стана: ≥1050℃
3. Максимальное уменьшение толщины за один проход: 35–42 мм
4. Максимальный коэффициент снижения количества мазков за один проход: 33%
5. Последовательность проходов: 5-проходная реверсивная прокатка

(VII) Вспомогательное и поддерживающее оборудование

1. Впускные и выпускные роликовые конвейеры: скорость транспортировки регулируется реверсивно от 0 до 3,5 м/с
2. Система удаления накипи с помощью воды под высоким давлением: давление 16–18 МПа; для удаления первичной и вторичной окалины из оксида железа между проходами
3. Толкатель (устройство для поперечного перемещения направляющей пластины): обеспечивает выравнивание плиты во время прокатки и предотвращает отклонения
4. Температурные и толщиномерные измерители: для измерения толщины и температуры промежуточных заготовок на выходе из чернового прокатного стана

(VIII) Функции управления

1. Реверсивная последовательная автоматическая прокатка (автоматическое переключение проходов, вращение вперед и назад)
2. Электроприводной регулятор положения пресса с замкнутым контуром + гидравлическая коррекция толщины с помощью АРУ
3. Настройка давления и предварительный контроль ширины вертикального ролика
4. Динамическая компенсация падения скорости главного привода, обратимая логика ускорения/замедления
5. Защита от превышения предельных значений силы и крутящего момента, а также контроль смещения ремня

Тип станка: Четырехвалковый реверсивный черновой прокатный стан (с вертикальным входным валком)

Передачи по ходу игры: 5 обратимых передач по ходу игры

Функция: Завершает процесс утонения толстых слябов, получая промежуточные заготовки толщиной 28–60 мм.

3. Роторные барабанные летающие ножницы

(I) Общие основные параметры

1. Тип оборудования: Двухбарабанные двухлопастные барабанные ножницы с углом наклона 90°/180°, выполняющие три функции: резку головки, резку хвостовой части и непрерывное измельчение в случае необходимости
2. Технические характеристики нарезанных заготовок: максимальная толщина промежуточной заготовки — 60 мм (обычная углеродистая сталь Q235); максимум 50 мм для высокопрочной стали
3. Максимальная ширина заготовки: 1630 мм
4. Эффективная длина лезвия: 1780 мм
5. Температура сдвига: ≥900 ℃
6. Диапазон скорости вращения промежуточных заготовок: 0,5–2,2 м/с
7. Максимальная теоретическая сила сдвига: 11400–13700 кН
8. Система работы: система пуск-остановка (прерывистый цикл S3)

(II) Ключевые параметры процесса сборки режущего лезвия

• Расстояние между центрами барабанов: 1280 мм
• Боковой зазор режущего лезвия: 0,6–0,9 мм (стандарт для горячего режима работы)
• Вертикальное перекрытие режущих лезвий: 2–5 мм
• Конфигурация лезвия: закругленное лезвие для верхней режущей части, прямое лезвие для подрезания хвоста
• Материал лезвия ножниц: штамповочная сталь 4Cr5MoSiV1/H13 для горячей обработки, закаленная до твердости HRC48–54

(III) Основные параметры приводной системы

1. Номинальная мощность главного приводного двигателя: 2300 кВт
2. Напряжение: 6 кВ переменного тока
3. Номинальная скорость: 0–600 об/мин
4. Редуктор: двухступенчатый планетарный/параллельный редуктор с закаленной поверхностью зубьев, передаточное отношение ≈ 21,78
5. Муфта: барабанная зубчатая муфта GIICL
6. Торможение: высокоскоростной гидравлический дисковый тормоз с валом
7. Конфигурация энкодера: абсолютный энкодер на выходе редуктора и инкрементальный энкодер со стороны двигателя

(IV) Параметры настройки управления технологическим процессом

1. Длина регулировки режущей головки: 180–300 мм (стандартная длина 220 мм)
2. Длина регулировки длины обрезки хвостовой части: 150–250 мм
3. Длина разрушенного участка при аварии: 600–1200 мм
4. Стратегия синхронизации скорости при резке головки: горизонтальная скорость режущего лезвия на 3–8% выше скорости заготовки
5. Обработка хвостовой части заготовки: горизонтальная скорость режущего лезвия на 3–8% ниже скорости движения заготовки
6. Нулевое положение в режиме ожидания: режущий нож останавливается вне канала, не препятствуя прохождению промежуточной заготовки

(V) Система поддержки тестирования

1. Металлодетекторы на входе и выходе летающих ножниц
2. Впускной ролик для измерения скорости, позволяющий в режиме реального времени регистрировать скорость промежуточной заготовки
3. Отслеживание положения барабана в режиме реального времени с обратной связью

(VI) Ключевые моменты, которые следует учитывать при эксплуатации и техническом обслуживании

1. Зазор между режущими лезвиями зависит от термического расширения; зазор в холодном состоянии следует уменьшить на 0,1–0,2 мм по сравнению со стандартным значением в горячем состоянии
2. Резка при температуре ниже 880℃ строго запрещена, поскольку низкотемпературные заготовки чрезвычайно склонны к образованию сколов и срабатыванию защиты от перегрузки двигателя
3. Продолжительность режима измельчения не должна быть слишком большой, чтобы предотвратить усталостное повреждение от непрерывного воздействия на режущие лезвия
4. Смазка: подшипники барабана и синхронные шестерни смазываются циркуляцией тонкого масла

4. Фрезерный стан (основание)

Конфигурация: 1 вертикальный и 7 горизонтальных (E1+F1–F7) семиклетный четырехвалковый прокатный стан непрерывного действия.

Часть 1: Вертикальный валковый прокатный стан E1 с выходом чистового валка

1. Тип прокатного стана: двухвалковый вертикальный прокатный стан с двухсторонним гидравлическим прессом
2. Габариты вертикального ролика: Φ750/700
3. Максимальный размер проема: 1750 мм; минимальный размер проема: 800 мм
4. Максимальное боковое давление с одной стороны: 30 мм; максимальное суммарное боковое давление: 50 мм
5. Давление прокатки: 2500 кН
6. Функция: компенсирует накопленное естественное расширение ширины заготовки в прокатном стане, контролирует ширину готового изделия и подавляет эффект «рыбьего хвоста» в начале и конце промежуточной заготовки

Часть вторая: Общие основные параметры четырехвалковых прокатных станов (F1–F7)

Тип станка: Четырехвалковый необратимый прокатный стан горячей прокатки, гидравлический AGC (автоматическая регулировка зазора).

Конфигурация роликовой системы: рабочий вал с регулируемой выпуклостью (CVC)/обычный выпуклый вал + положительный и отрицательный рабочий вал для гибки.

Размеры корпуса ролика:

Сила прокатки, степень раскрытия:

• Максимальная сила прокатки на одном стане (F1–F2): 40000 кН
• Максимальная сила прокатки на одном стане (F3–F4): 38000 кН
• Максимальная сила прокатки на одном стане (F5–F7): 36000 кН
• Максимальный зазор между валами: 90 мм
• Ход цилиндра: 0–90 мм; время отклика гидравлической системы < 25 мс

Система контроля формы листа (гибочный ролик)

• Контролируемые объекты: валки положительной и отрицательной гибки рабочего валка
• Максимальная сила при положительном изгибе: 1600 кН/сторона
• Максимальная сила при отрицательном изгибе: 1200 кН/сторона
• Конфигурация: 4 цилиндра гибочных роликов с каждой стороны, гидравлическая регулировка с замкнутым контуром

Технологическая логика: для тяжелых условий эксплуатации и применения в толстостенных конструкциях чаще используется положительный изгиб; для тонкостенных конструкций и конструкций, требующих усиления против волнообразования, используется отрицательный изгиб.

Стандарты на прокатный материал

• Рабочие валки: бесконечные охлажденные ковкие чугунные (тип II)
• Опорные ролики: опорные ролики из кованой стали 50Cr5Mo

Часть третья: Параметры основных приводных систем F1–F7

• F1: 1DQ4854-8DA03-Z, 8500 кВт, 130/390 об/мин, ударная нагрузка S9
• F2: 1DQ4854-8DA03-Z, 8500 кВт, 130/390 об/мин, ударная нагрузка S9
• F3: 1DQ4854-8DA03-Z, 10000 кВт, 150/440 об/мин, S9 ударная нагрузка
• F4: 1DQ4854-8DA03-Z, 10000 кВт, 150/440 об/мин, S9 ударная нагрузка
• F5: 1DQ4651-8DAT03-Z, 10000 кВт, 250/710 об/мин, S9 ударная нагрузка
• F6: 1DQ4651-8DAT03-Z, 10000 кВт, 250/710 об/мин, S9 ударная нагрузка
• F7: 1DQ4651-8DAT03-Z, 10000 кВт, 250/710 об/мин, S9 ударная нагрузка

Электрическая конфигурация:

• Приводные устройства: инвертор переменного тока F1–4 AC-AC, инвертор переменного тока F5 AC-DC-AC, SINAMICS SM150 F6–7
• Функции управления: векторное управление, динамическая компенсация падения скорости, балансировка нагрузки на рейку, ограничение крутящего момента, регулирование скорости с ослаблением поля

Часть четвертая: Устройства межстоечной зацикленной связи (F1-F2–F6-F7, всего 6 комплектов)

1. Тип: гидравлический консольный петлеукладчик
2. Управление высотой контура с обратной связью + управление натяжением с обратной связью
3. Максимальный угол петли: 30°
4. Максимальное натяжение: 12–18 МПа (регулируется в соответствии со спецификацией)
5. Функция: поддержание микронатяжения между рамами, предотвращение образования наростов и сужения стальной проволоки, а также координация с главной приводной цепью

Часть пятая: Гидравлическое, охлаждающее и оборудование для удаления окалины

1. Удаление окалины водой под высоким давлением (вход E1): давление 16–18 МПа для удаления вторичной окалины из оксида железа с промежуточных заготовок
2. Охлаждение валков: многочисленные секции охлаждающей воды над и под рабочим валком, под давлением воды 0,4–0,6 МПа
3. Гидравлическая система: пресс, гибочный ролик и петлеобразователь используют общую гидравлическую станцию высокого давления с давлением 21 МПа
4. Смазка: вал карданного шарнира и посадочное место шестерни смазываются циркулирующим тонким маслом; для муфт используется высокотемпературная и противозадирная смазка

Часть шестая: Функции автоматизированного управления

1. Автоматическое регулирование толщины (АГК): модель колебаний прокатного стана, АГК с регулированием потока, АГК с опережением
2. Управление формой листа: замкнутый контур гибочного ролика, регулировка наклона, регулировка смещения ролика CVC
3. Регулировка ширины: ширина вертикального ролика E1 предварительно регулируется и соответствует расчетной ширине всей линии
4. Скоординированное управление цепью управления и динамическая компенсация снижения скорости для зажима стали
5. Комплексный мониторинг и блокировка при возникновении неисправностей, связанных с усилием прокатки, крутящим моментом, натяжением и температурой
6. HGC — технология гидравлического контроля зазора между валами
7. ALC — управление гидравлическим контуром
8. Технология автоматического управления формой пластин

5. Система прокатки после финишной обработки

Принудительное охлаждение: система принудительного охлаждения расположена на выходном роликовом конвейере после измерительной камеры. Здесь лента охлаждается до требуемой температуры охлаждающей водой как сверху, так и снизу. В начале и конце линии охлаждения расположены продольные системы распыления для удаления остатков охлаждающей воды. Расход измеряется расходомерами на линии охлаждения.

• Объем воды: 7000 м³/ч
• Давление воды: 0,15–0,4 МПа
• Верхняя часть имеет 4 группы качания и колеблется с помощью гидравлических цилиндров
• 16 форсунок сверху и 32 форсунки снизу
• Общая длина системы охлаждения составляет 9280 м

Охлаждение ламинарным потоком:

В зависимости от конечной температуры прокатки, температуры намотки и свойств материала можно регулировать скорость и интенсивность охлаждения, изменяя площадь и расход охлаждающего коллектора, чтобы получить желаемую микроструктуру и свойства.

• Расход охлаждающей воды: 4200 м³/ч
• Давление воды: приблизительно 0,07 МПа
• Система охлаждения имеет 6 секций грубой регулировки и 1 секцию точной регулировки
• Ширина охлаждающей конструкции: 1750 мм
• Длина охлаждающей конструкции: 28800 мм
• Семь комплектов боковых насадок, давление воды 1,0 МПа
• Ширина защитной пластины по краю регулируется в диапазоне от 800 до 1750 мм
• Насосная станция с ламинарным потоком: 14 установок общей установленной мощностью 4771 кВт

Защита от случайного обрыва ремня: защита от обрыва ремня F7 с защитой от обрыва ремня, двигатель 630–800 кВт.

Подземная подъемная машина:

Установлены две подземные намоточные машины, которые могут использоваться по отдельности или поочередно. Каждая намоточная машина оборудована одной разгрузочной тележкой, одной подъемной тележкой, одной оправкой, одним комплектом прижимных роликов и тремя вспомогательными намоточными роликами. Обе намоточные машины используют контроллеры Siemens TDC.

• Внешний диаметр стальной рулона: макс. 1950 мм; мин. 1000 мм
• Вес стальной катушки: 28 800 кг
• Максимальная скорость намотки: 26 м/с
• Температура намотки: ≤850℃
• Две попеременно работающие намоточные машины
• Каждая намоточная машина приводится в движение двумя двигателями постоянного тока мощностью 1250 кВт
• Каждый прижимной ролик приводится в движение двумя двигателями мощностью 132 кВт
• Каждая намоточная машина имеет три вспомогательных устройства для намотки и систему управления натяжением с обратной связью

Упаковка и маркировка автоматизированы с использованием технологий Siemens для завершения процесса взвешивания и складирования.

V. Система контроля качества

1. Контроль толщины: двухступенчатая система АРУ + гидравлический пресс с замкнутым контуром, допуск по толщине в пределах ±0,05 мм
2. Контроль формы листа: комплексное управление гибкой рабочего валка, наклоном пресса и точной настройкой нагрузки
3. Контроль температуры: для обеспечения стабильных механических свойств на этапах нагрева, окончательной прокатки и намотки используется система контроля температуры с замкнутым контуром
4. Контроль натяжения: высота петли, ток и скорость цепи связаны в несколько замкнутых контуров для предотвращения забивки стальных свай и сужения

VI. Между шлифовальными роликами

Шлифовальный станок оснащен четырьмя станками для шлифовки валков с ЧПУ: двумя универсальными шлифовальными станками POMINI HD402/425 (1600/1800 × 6100 мм) с подвижными шлифовальными кругами и двумя универсальными шлифовальными станками POMINI HD400/425 с подвижными шлифовальными кругами.

Система управления — Siemens CNC Sinumerik Mod 840D, используемая для управления различными типами симметричных, асимметричных, стандартных, нестандартных и специальных криволинейных профилей валков (CVC, UPC и др.), а также участвующая в общем управлении функциями станка.