大型國產化罩式爐群的管理與實踐

潘禮雙陳昌宇

(廣西柳州鋼鐵集團公司冷軋板帶廠，廣西545002)

摘要：介紹了柳鋼國產化罩式爐群的基本情況，并從爐區(qū)生產組織優(yōu)化、退火工藝優(yōu)化、設備管理優(yōu)化三方面介紹了國產化罩式爐群的生產管理實踐和生產指標的優(yōu)化方法。

關鍵詞：罩式爐群；國產化；優(yōu)化管理

中圖分類號：TG155文獻標志碼：B

收稿日期：2015—02—28

Management and Practice of Heavy Cover Furnace Group in Domestic

Pan Lishuang, Chen Changyu

Abstract：Principle status of heavy cover furnace group in domestic in Liuzhou Steel has been described. Production management practice and production target optimization measure for domestic cover furnace group have been illustrated from optimization of furnace zone production and orgnization, annealing technique and equipment management.

Key words：cover furnace group; domestic; optimization management

1柳鋼罩式爐群基本情況

全氫罩式退火爐是冷軋板帶生產的重要設備，此前國內各鋼鐵企業(yè)已投產的大規(guī)模罩式爐群主要以德國LOI公司和奧地利EBNER公司的罩式爐為主。近年來，隨著罩式退火爐國產化技術的日益成熟，大規(guī)模的國產化罩式退火爐群在部分鋼鐵企業(yè)建成投產。柳鋼冷軋廠二冷軋工程全氫罩式退火爐機組于2013年7月份全部建成投產，機組包含104座國產爐臺、配置55臺加熱罩、51臺冷卻罩，呈品字形布置于長300 m、寬36 m的罩式退火爐跨內，是世界上單一跨內爐臺數(shù)目最多的罩式退火爐機組。機組由上海寶信軟件股份有限公司設計供貨，設計年產量175萬噸，單個爐臺平均年產鋼量16 800 t。投產初期，由于柳鋼冷軋廠缺乏大規(guī)模罩式爐群生產管理經(jīng)驗以及國產化設備存在較多設計缺陷和隱患，導致該爐群的平均日產只有4 300 t～4 400 t，單個爐臺年產鋼量只有15 000 t左右，比設計的產量目標相距甚遠，遠遠低于國內先進水平。2014年冷軋廠要完成260萬噸、爭取完成280 t的產量指標，二退火機組成了完成產量指標的最大瓶頸。如何提高二退火機組產能，增加退火卷的產量，是冷軋廠2014年生產工作的重點和難點。為提高二退火機組產能，冷軋廠退火車間采取多種增產措施，提高機組管理水平，深挖機組產量潛能。本文主要對國產罩式爐群的增產措施進行闡述和總結。

2主要措施

2.1優(yōu)化生產組織

(1)優(yōu)化退火上料組成，扣緊各生產環(huán)節(jié)節(jié)奏，減少爐臺等待臺時。

在沒有建立爐區(qū)堆垛信息系統(tǒng)的情況下，通過人工比對各規(guī)格各鋼種的退火工藝時間，結合二退火機組的實際情況，制定切合二退火機組實際的上料指導原則。均衡每個班次DC03等退火工藝時間超長的鋼種的數(shù)量，以每班裝爐15爐為基準，在裝出爐數(shù)多于15爐的班次，多上DC03等退火工藝時間長的鋼種，把該班次的裝出爐數(shù)調到其他班次；反之在裝爐數(shù)低于15爐時，暫停上DC03等退火工藝時間長的鋼種，把其他班次的裝出爐調整至本班次。通過調整每個班次的上料組成來調整退火機組的生產節(jié)奏，均衡每天三個班次的裝出爐數(shù)，平衡行車的作業(yè)量，減少爐臺工藝時間結束時因為行車工作量大而未能按時裝出爐的現(xiàn)象。在均衡爐區(qū)行車工作量的同時還可均衡每個班次加熱罩、冷卻罩的使用量，避免爐臺出現(xiàn)集中加熱或者集中冷卻，在爐臺集中加熱結束后無冷卻罩可換或集中冷卻完成出爐后無加熱罩點火的現(xiàn)象，減少爐臺的工藝等待臺時。

制定嚴格的換罩點火制度，要求每個班接班后在前兩個小時需換罩的爐臺必須在達到工藝換罩的20 min內換罩完畢，兩小時以后的爐臺換罩間隔時間不得超過1 h。裝出爐時從松開內罩出爐到裝爐完畢扣罩點火，間隔周期不能超過3 h。要求各生產班組需要根據(jù)當班的生產情況合理的安排轉卷裝爐出爐換罩點火，扣緊每個環(huán)節(jié)的工作節(jié)奏，提高退火區(qū)域的工作效率，減少爐臺操作等待臺時。

(2)優(yōu)化爐臺組垛，提高裝爐系數(shù)。

二退火機組設計的最大裝爐直徑為2 050 mm，最大裝爐高度為5.6 m，最大裝爐重量可達108 t/爐，平均入爐量98 t/爐。由于上游工序連鑄和熱軋的原因，供給冷軋廠的坯料大小不均，1 250 mm寬度的鋼卷卷重主要有25 t、23 t及20 t三種規(guī)格。如果全為20 t的1 250 mm卷入爐生產，則裝爐重量只有80 t左右，裝爐系數(shù)只有約74%，與設計平均入爐重量相距甚遠，對生產影響較大。針對這一問題，冷軋廠生產調度部門與集團公司總調度室積極溝通，降低20 t 1 250 mm卷的供料比例。把20 t 1 250 mm卷盡量以外銷冷硬卷形式進行銷售，減少20 t 1 250 mm卷進入退火機組的數(shù)量。裝爐時普遍采取1 250 mm卷裝4卷、1 000 mm卷裝5卷的形式，避免1 250 mm卷和1 000 mm混裝，最大限度的利用爐臺的裝爐高度。通過以上措施以保障二退火機組平均裝爐量大于92 t/爐，裝爐系數(shù)穩(wěn)定在約85%以上。較高的裝爐系數(shù)為產量的提高提供了必要的保障。裝爐的平均重量與產量的關系情況見表1。

2.2優(yōu)化退火工藝

(1)在原有的工藝的基礎上，對厚度1.3 mm以上的SPCC品種進行鋼卷熱電偶插片試驗，SPCC鋼種厚規(guī)格的均熱段時間平均減少3 h。得到結果以后第一時間擴大試驗數(shù)量，從4月開始，厚度1.3 mm以上的SPCC品種按改進后的工藝生產，消除了以往生產厚規(guī)格比例增大時爐區(qū)生產節(jié)奏混亂的現(xiàn)象，有效提高爐臺生產厚規(guī)格的生產效率。厚度1.3 mm以上的SPCC品種工藝改進前后力學性能數(shù)據(jù)對比見表2。

(2)寬度1 000 mm的SPCC及DC01牌號的鋼卷，退火保溫段比原退火工藝縮短60 min，試驗卷的性能屈服和抗拉值略低于平均值，但是伸長率則高于平均值，試驗卷均無出現(xiàn)粘結協(xié)議品。改進后的工藝在二退火機組逐步推廣。改進后鋼卷的力學性能數(shù)據(jù)對比見表3。

(3)提高冷卻時保護氣體的循環(huán)量，加快鋼卷冷卻速度。采用全氫罩式退火的形式對冷硬卷進行熱處理，當退火溫度冷卻至550℃以下時，鋼卷的冷卻速度對鋼卷的性能和表面質量已不構成影響，因此加快噴淋段的冷卻速度可以縮短整個退火的工藝時間。為加快冷卻段550℃至出爐的冷卻速度，退火車間核實爐臺循環(huán)風機電機及葉輪的最大載荷轉速，確認設備的能力可以滿足冷卻段的高轉速運行后，調整冷卻段550℃至出爐的循環(huán)風機轉速，轉速由1 500 r/min提高到2 100 r/min，提高爐內保護氣體的循環(huán)量，同時還把出爐溫度由95℃降到82℃，其它退火工藝保持不變。通過比較，調整后整體的冷卻時間比原來縮短約1 h～3 h不等，且鋼卷表面不會出現(xiàn)粘結和氧化色等質量問題。

表1　爐臺平均裝爐重量和產量、出爐率對比關系表

表2　厚度1.3mm以上的SPCC品種工藝

表3　寬度1 000 mm的SPCC及DC01牌號鋼卷工藝

2.3改善設備管理

制定退火機組攻關方案，開展有針對性的設備故障處理和設備隱患攻關活動，解決退火爐機組存在的設備問題及隱患，確保退火生產安全穩(wěn)定運行，實現(xiàn)2～4段退火時間準點率≥97%，全程退火時間準點率≥90%。

(1)優(yōu)化加熱罩燒嘴點火及燃燒系統(tǒng)。

由于燒嘴及其控制器的設計選型存在缺陷，加熱罩燒嘴結構不合理，燃燒筒極易燒損。原配置的燃燒控制器為寶信公司自行設計研發(fā)，在爐區(qū)高溫的環(huán)境中穩(wěn)定性較差，故障率高。導致二退火機組的燒嘴在投產后不久即出現(xiàn)燒嘴點不著火，燃燒筒嚴重燒損無法使用的現(xiàn)象，對生產造成很大影響。為解決這個問題，對加熱罩燒嘴進行了整體設計改造，優(yōu)化燒嘴配火盤角度由 15°變成 30°，使燒嘴噴出的火焰長度變長，消除火焰在燃燒筒內旋轉燃燒的現(xiàn)象；在燒嘴芯的煤氣管兩側增加兩根更換燒嘴點火電極的導管，在燒嘴點火電極出現(xiàn)問題時可以實現(xiàn)在線更換；把原來加熱罩燒嘴的國產控制器全部更換為熱穩(wěn)定性良好的德國KROM公司IFD258系列燒嘴控制器。以上改造使得燒嘴的燃燒筒壽命由原來的不滿3個月提升至8個月以上，燒嘴故障率下降60%。

(2)選用新的內罩材質，改進內罩的設計方案，延長內罩使用壽命。

二退火機組內罩原來工程使用的的材質為06Cr23Ni13，高溫穩(wěn)定性稍差。在加熱罩燒嘴火焰沖刷區(qū)，內罩的壁厚只有6 mm，導致內罩在使用了1年左右時燒嘴段因筒體漲鼓、變形而無法使用。變形的內罩在更換加熱罩時會卡住加熱罩的底盤而使加熱罩無法吊起，影響生產并存在重大安全隱患。為解決此問題，在內罩材質選擇方面，選用06Cr25Ni20和0Cr20Ni14Si2這兩種材質替代原來的06Cr23Ni13。優(yōu)化內罩筒體壁厚，在加熱罩燒嘴火焰沖刷區(qū)全部采用8 mm厚的筒體。改善內罩水槽排水，把原來0°角的水槽改成負3°角 ，去除水槽上蓋，避免水槽在生產使用過程中出現(xiàn)被壓折上翹現(xiàn)象，使水槽排水更加順暢。通過以上措施減少了加熱罩底部保溫被水槽殘余冷卻水浸泡而損壞的現(xiàn)象，改善了爐底保溫，杜絕了加熱罩卡內罩的現(xiàn)象，同時內罩的平均壽命至少延長30%以上。

(3)統(tǒng)籌爐區(qū)設備檢修，利用生產間隙開展計劃檢修，保障設備運行穩(wěn)定。

罩式爐為連續(xù)生產設備，如出現(xiàn)問題時需全線停機檢修，耗時長，對生產的影響很大且浪費能源。針對這一問題，冷軋廠退火車間采取單臺爐循環(huán)檢修的模式。制定單臺設備的定修周期，規(guī)定爐臺閥站、加熱罩、冷卻罩、內罩的檢修時間間隔，統(tǒng)籌安排單個爐臺閥站、加熱罩、冷卻罩計劃檢修。在加熱罩使用數(shù)量少，冷卻罩數(shù)量使用多時，計劃安排加熱罩更換底部保溫、燒嘴處理方面的檢修，減少爐臺等待加熱罩的現(xiàn)象。

限定退火區(qū)域每月每臺行車的計劃檢修時長，根據(jù)退火機組每班的裝出爐數(shù)量安排行車的計劃檢修。在裝出爐數(shù)量少的班次提前備好生產用料，統(tǒng)一由退火車間通知各行車管理部門，計劃安排行車進行同步檢修，減少行車的檢修臺時，提高行車的實際作業(yè)率。

(4)優(yōu)化備件采購管理。

針對罩式退火爐設備種類少，同類設備裝機數(shù)量大的特點，掌握各重點消耗備件的壽命周期并制定相應更換計劃，根據(jù)更換計劃合理制定備件采購計劃，確保備件供應的同時，減少備件庫存量和庫存周期，減少庫存資金的占用，降低備件財務成本。開發(fā)重點備件的優(yōu)質供應商，內罩、爐臺液壓缸、爐臺高溫葉輪等備件試用成功之后，質量穩(wěn)定的備件采取簽訂年標供貨的方式，讓供應商根據(jù)爐區(qū)備件消耗情況按計劃供貨，減少備件庫存和資金占用，同時確保備件供應的質量穩(wěn)定性。

3結論

(1)大規(guī)模的全氫罩式退火爐群的生產對于每個爐臺的裝料品規(guī)，加熱罩、冷卻罩使用，行車吊裝的先后順序的統(tǒng)籌尤為重要。合理的上料計劃、生產組織才能最大限度的減少機組各個爐臺的等待臺時，有利于機組發(fā)揮最大產能。

(2)大規(guī)模的全氫罩式退火爐群鋼卷吊裝量、物流量十分巨大，在機組設計和生產過程中要考慮行車操作的便利性和物流的流暢，留足行車的能力和操作空間，避免因為行車和物流的不順暢影響罩式退火爐機組產能的發(fā)揮。

(3)每個爐次的裝爐系數(shù)高低直接影響機組的產量。轉爐廠7#板坯生產的1 250 mm寬25 t鋼卷可以使冷軋退火機組的單爐裝爐重量達到100 t，裝爐系數(shù)93%以上。較高的裝爐系數(shù)不僅可以大幅度提升罩式退火爐機組的產量，還可以降低冷軋卷噸鋼的煤氣消耗，節(jié)約能源。

通過實施上述技術措施，冷軋廠退火機組產量顯著提高。2014年10月份，冷軋廠二退火機組月產152 574 t，平均日產達4 921 t/天，折算成單個爐臺平均年產量達17 270 t，同比提高15.1%，達到了國內同行同類進口罩式爐機組的先進水平。國產全氫罩式爐群的成功應用，節(jié)約了投資和運營成本。

編輯傅冬梅