热镀(铝)锌机组的工程自主集成与装备研制创新

1热镀（铝）锌机组的工程自主集成与装备自主研制创新宝钢工程技术集团有限公司程良键杜军侯立刚庄国伟王福凯卫巍陆志毅摘要：结合梅钢连续热镀（铝）锌生产线的机组和非标设计，介绍两条热镀锌机组工程自主集成与装备自主研制的主要内容以及项目中采用或研发的一些创新技术及其特点，宝钢工程技术集团公司作为本项目责任单位，在宝钢股份梅钢冷轧项目部领导下，会同宝钢研究院、宝钢股份宝钢分公司冷轧厂、设备部、制造部等相关单位人员组成项目组，利用宝钢工程技术集团公司的装备设计研制和工程集成能力、宝钢研究院的研发能力与宝钢股份宝钢分公司冷轧厂、设备部、制造部的工艺生产及设备维护经验共同进行关键技术研发和系统集成。两条机组关键核心技术的的研发设计工作从原始创新、集成创新和消化吸收再创新三个方面进行，围绕工艺设备、退火炉设备、流体设备及三电设备四个部分装备的8项核心技术的研发展开。该项目通过集成研究创新冷轧热镀（铝）锌机组关键工艺设备技术、工业炉技术和三电控制技术，自主建成具有国际先进水平的年产20万t/n的连续热镀锌机组和年产25万t/n的连续热镀铝锌机组，能生产家电板和高级建筑板等高表面质量和良好板形的热镀锌产品，形成具有国内自主知识产权的冷轧热镀（铝）锌机组工艺和装备技术。对于连续热镀锌机组的自主集成和装备技术创新有一定的借鉴和参考价值。关键词：热镀锌工程自主集成装备研制创新InnovativeIntegratingofHot-dipped(Aluminizing)GalvanizingLinesandEngineeringofRelatedEquipmentBaosteelEngineeringandTechnologyGroupCo.,Ltd.ChengLiangjian,DuJun,HouLigang,ZhuangGuowei,WangFukai,WeiWei,LuZhiyiAbstract:Basedonthecontinuoushot(aluminizing)galvanizinglinesandrelatednon-standardequipmentofMeishanSteel,thispaperpresentsthemaincontentsofsuchintegratedengineeringanddesigningofequipmentforthetwohot-dippedgalvanizinglines,aswellasinnovativetechniquesandtheirfeatures.LedbyColdRollingProjectDeptmentofMeishanSteel,BaosteelEngineeringandTechnologyGroupCo.,Ltd.,workingastheresponsibleunitofthisproject,developskeytechnologiesandintegratesthesystembycombiningtheequipmentdesignanddevelopmentcapacityofBaosteelEngineering,researchanddevelopmentcapacityofResearchInstituteofBaosteel,processproductionandequipmentmaintenanceexperienceofColdRollingPlant,EquipmentDepartmentandManufactureDepartmentofBaosteelCorporation.Coretechnologiesofthetwolinesaredevelopedanddesignedthroughoriginalandintegratedinnovationandinnovationafterdigestion,focusingoneightcoretechniquesinprocessequipment,annealingfurnace,fluidinstallationandEICsystem.Asaresultofintegrationinkeyprocessequipment,industrialfurnaceandEICcontrol,thecoldrollinghotdipped(aluminizing)galvanizinglinestakeonanewlookandreachanannualcapacityof200,000tgalvanizedproductsand250,000tgalvanizedaluminiumbasestripsrespectively.Thesetwoworldadvancedlinesareabletoproducehot-dippedgalvanizingproductswith2highqualitysurfaceandfineshape,suchashouseholdapplianceboardandseniorconstructionboard.Asaresult,theprocessandequipmenttechnologyofthelineshaveformeddomesticintellectualproperty.Thus,thetechnologyhasreferencevalueforself-integrationandequipmenttechnologyinnovationofsimilarlines.1.前言2009年8月28日，梅山扩建200万吨薄板及配套工程中冷轧项目的连续热镀铝锌机组成功热负荷试车。宣告了由宝钢工程技术有限公司承担机组集成和非标设计以及设备成套的两条连续热镀（铝）锌机组都已成功热负荷试车，标志着宝钢工程技术集团有限公司在先进连续热镀锌生产线装备研制和创新方面取得了巨大进步。该项目通过集成研究创新冷轧热镀（铝）锌机组关键工艺设备技术、工业炉技术和三电控制技术，自主建成具有国际先进水平的年产20万t/n的连续热镀锌机组和年产25万t/n的连续热镀铝锌机组，能生产家电板和高级建筑板等高表面质量和良好板形的热镀锌产品，形成具有国内自主知识产权的冷轧热镀（铝）锌机组工艺和装备技术。2.工程自主集成的组织与策划宝钢工程技术集团有限公司作为本项目责任单位，在宝钢股份梅钢冷轧项目部领导下，会同宝钢研究院、宝钢股份宝钢分公司冷轧厂、设备部、制造部等相关单位人员组成项目组，利用宝钢工程技术公司的装备设计研制和工程集成能力、宝钢研究院的研发能力与宝钢股份宝钢分公司冷轧厂、设备部、制造部的工艺生产及设备维护经验共同进行关键技术研发和系统集成。在宝钢股份公司的直接参与和支持下，自主集成的总体策划及组织框架如下：图1宝钢工程技术集团有限公司根据自身专业配置特点，结合总包集成商项目执行特点配置专业齐备、协同一致的项目团队，如下为设计工作分解图：3图23.工程自主集成与.装备自主研制创新主要内容两条机组关键核心技术的的研发设计工作从原始创新、集成创新和消化吸收再创新三个方面进行，围绕工艺设备、退火炉设备、流体设备及三电设备四个部分装备的8项核心技术的研发展开。主要内容有：⑴先进合理的机组工艺、设备配置及其总体方案。⑵根据不同规格品种产品设置相应的机组各段张力及传动计算。⑶卧式炉厚带钢退火工艺研发。包括满足热镀铝锌1.5-2.0mm厚板镀铝锌基板（CQ料）的退火工艺。⑷研发不同厚度规格的冷轧处理线入口段、清洗段、平整拉矫段、化学后处理段、出口段以及卧式退火炉等非标设备技术，形成系列装备研发和成套能力。⑸平整机液压伺服系统的研发设计。⑹退火炉DCS仪表控制系统开发⑺L2系统的开发⑻电气传动控制系统3.1工艺设备开发高性能热镀锌钢板生产技术与装备的必要任务之一就是要有先进合理的机组工艺总体方案和相应的机组及非标设备设计以及工艺设备系统的传动控制要求。在机组和非标设备方案设计中不仅要选择和确定合理先进的设备结构及其主要参数，还要根据不同规格品种的产品生产要求计算和确定了相应的机组各段张力参数以及入出口活套套量等并据此进行马达功率的优化计算，此外还需要根据现场使用经验，针对许多设备结构进行优化和改进，确保所研发设备的可靠性和先进性。昀终形成具4有国内自主知识产权的冷轧热镀（铝）锌机组工艺和装备技术以及系列装备研发及成套能力。两条机组除焊机、气刀、辊涂机、感应加热器等机电一体品以外的设备均采用国内自主设计及国内制造。以大量关键设备的本土化设计和制造，带动中国设备制造业的技术进步和自主创新实践，减少重复引进，在冷轧机组技术领域增强企业创新能力和国际竞争力。3.2.退火炉设备梅钢冷轧工程1#冷轧热镀锌退火炉为GI产品，各钢种昀大小时产量：CQ、FH：53.69t/h，DQ、HSS：36.74t/h。2#冷轧热镀铝锌退火炉为GL产品，各钢种昀大小时产量：CQ、FH：62.40t/h，DQ、HSS：46.80t/h。两条机组昀大速度皆为160m/min。连续退火炉采用卧式退火炉型，由预热段(PHS)、无氧化加热段(DFS)、辐射管加热和均热段(RHS)、冷却段(CS)（1#炉子为CS1+CS2）、热张紧辊段(TDRS)、炉鼻子组成。1#炉子全长约130m，2#炉子全长约160m。炉子段考虑了余热回收装置。热镀（铝）锌机组带钢卧式退火炉工艺和设备技术研发的主要内容：（1）设计按照炉段分工，采用三维设计，避免了设备及配管之间的干涉。（2）与宝钢制造部一起开发FH、CQ、DQ、HSS四个钢种退火曲线。（3）自主开发加热和冷却计算程序，结合宝钢的一些生产机组比较，并在调试中进行验证。（4）制造、检验、安装、调试要领书：通过对一些生产机组资料的消化吸收和现场的调研，编制了热镀锌退火炉的制造、检验、安装、调试要领书，用于指导设备的制造、安装和调试。（5）自主编制退火炉传动EMF：通过消化生产机组参考资料和生产现场大量调研以及现场相关人员及相关专家的帮助，并与仪表专业进行了研讨，编制并完全掌握了热镀锌卧式退火炉EMF。机械供应商电气供应商生产方（甲方）工程方（乙方）EMF生产工艺专家电气设备专家图3（6）气密性试验:BSEE牵头炉子气密性工作，每天形成计算曲线，预测大概还有多少泄露面积，指导下一步工作。每天形成会议纪要，20天完成气密性工作。获得业主好评。（7）编制烘炉曲线，指导烘炉；53.3电气设备现代连续热镀锌机组的工艺水平不断提高，对于电气设备的性能也提出了越来越高的要求，同时也更加重视环保和节能。因此，高精度及高可靠性的电气控制系统对于现代化的冷轧处理机组必不可少的。在上海梅山钢铁股份有限公司NO.1连续热镀锌机组/NO.2连续热镀铝锌机组中，上海宝钢工程技术集团公司采用了TMEIC先进的TMACSPLC系统和TMD-10的传动系统，为客户提供满足工艺需要的电气和计算机设备。电气设备和控制系统具有下列一些特点。1）控制精度高:-采用新型IGBT的变频器和交直交单独传动系统-高性能PLC2）易于操作，节约人力:-采用操作简便和具有提示功能的人机界面-具有自动运行功能，机组参数自动调节3）易于维护:-控制系统的自诊断功能使系统的故障诊断容易，且有指导功能-采用交流传动，免除维护碳刷和整流子的工作4）昀小的初建投资:-采用现场总线结构，大大节省控制电缆使用量3.4仪表设备及控制系统大型连续退火炉的先进控制技术一直被国外几家著名的工程公司和炉子公司所垄断。宝钢工程技术集团公司从系统分析和优化控制的角度进行了综合研究和创新设计。开发了两条机组的大型连续退火炉燃烧系统的所有控制设备的硬件和软件及整个连续退火炉控制系统的热负荷调试等。(1)首次实现自主设计、成套冷轧大型连续退火炉机组的燃烧控制系统。该燃烧控制系统合理利用控制器网络功能，采用控制功能和现场布局兼顾的硬件配置设计；注重优化系统配置设计和程序设计，有效降低CPU负荷，为实现更多单体设备及机组工艺创新装置的集中控制创造了条件。控制范围除了覆盖机组的