2008年經(jīng)濟(jì)危機(jī)以來，鋼鐵行業(yè)呈現(xiàn)高產(chǎn)量、高庫(kù)存、高成本、低需求的三高一低特點(diǎn)，行業(yè)利潤(rùn)率處于中國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的最低水平，而且隨著生產(chǎn)成本的上升、生產(chǎn)能力的過剩加劇，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的微利和損失風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加大。安鋼面對(duì)嚴(yán)峻的市場(chǎng)形勢(shì)，下定決心調(diào)整生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式，不制定規(guī)模特色，推進(jìn)低成本運(yùn)行，創(chuàng)造安鋼成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，深入挖掘技術(shù)潛力，通過研究和推進(jìn)板坯定重切割技術(shù)，有效壓縮生產(chǎn)成本，擴(kuò)大產(chǎn)品利益空間。

一、存在問題

安鋼中板機(jī)組有2架2下800mm四輥粗、精軋機(jī)，1臺(tái)四重式11輥矯直機(jī)，3臺(tái)升降鏈冷床，2臺(tái)橫剪機(jī)中厚板生產(chǎn)線，年產(chǎn)能150萬噸。軋制范圍為厚度6~100毫米、寬度1；600~2；500毫米，長(zhǎng)度4；000~14；00毫米，產(chǎn)品范圍包括普通碳、低合金、鍋爐板、容器、船板、橋梁和汽車梁。其中，碳結(jié)合和低合金板被歐盟CE認(rèn)證，船板被9國(guó)船級(jí)社認(rèn)證。截至2011年5月，安鋼2800毫米中板機(jī)組坯料供應(yīng)采用傳統(tǒng)尺寸生產(chǎn)模式，按長(zhǎng)度尺寸切割供應(yīng)。在鑄件生產(chǎn)過程中，受鑄件截面、結(jié)晶器使用期、結(jié)晶器內(nèi)腔加工精度、鋼種、拉加工精度、鋼種、拉速和溫度等工藝條件的變化影響，實(shí)際的坯料重量發(fā)生變動(dòng)，軋鋼工序主要表現(xiàn)為坯料重量不足，產(chǎn)品尺寸不足和坯料過重造成的損傷增加。也就是說，煉鋼工序連鑄坯生產(chǎn)采用固定尺生產(chǎn)，軋鋼工序以重量為投入標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)，兩者存在沒有建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的矛盾，影響了中板機(jī)組的軋制率、產(chǎn)品率、產(chǎn)品率等生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)，成為降低成本的瓶頸，固定切割技術(shù)的研究和應(yīng)用

二、定重切割原理

1.下板系統(tǒng)原理

定重切割的核心是重量不變，在生產(chǎn)過程中，通過MES系統(tǒng)將中板所需的坯料定重傳遞給煉鋼系統(tǒng)作為目標(biāo)的單重，煉鋼連鑄工序根據(jù)坯料的重量將定重長(zhǎng)度作為連鑄的設(shè)定長(zhǎng)度進(jìn)行切割。然后在線稱重切割后的板坯，將其實(shí)際的重量與設(shè)定的重量進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生偏差。此外，補(bǔ)償下一個(gè)切割的板坯設(shè)定長(zhǎng)度，避免根據(jù)長(zhǎng)度尺寸切割的影響，在穩(wěn)定軋制率的基礎(chǔ)上，可以有效地降低金屬損失率。

2.系統(tǒng)構(gòu)成

連鑄坯定重切割系統(tǒng)由四部分構(gòu)成:連鑄坯長(zhǎng)度檢測(cè)、連鑄坯重量檢測(cè)、連鑄坯切割和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過計(jì)算機(jī)收集信號(hào)，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)，將實(shí)際的稱重值與目標(biāo)的重量進(jìn)行比較，將誤差轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)度值，調(diào)節(jié)連鑄的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)連鑄的重量的目的。

三、實(shí)現(xiàn)定重切割

1.坯料目標(biāo)單重設(shè)置

在中板MES系統(tǒng)中，坯料設(shè)計(jì)程序按尺寸長(zhǎng)度計(jì)算材料，其中相關(guān)計(jì)算參數(shù)包括成品目標(biāo)厚度、切邊量、長(zhǎng)度附加值等，根據(jù)鋼種、訂單要求，根據(jù)長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)設(shè)定中板單元傳統(tǒng)坯料設(shè)計(jì)公式見式(1)。改為定重切割后，目標(biāo)單重設(shè)定方法均按成品重量反推所需重量，受不同鋼種厚度公差、成品寬度、長(zhǎng)度等限制，確定成品重量和切損重量比較復(fù)雜，無法保證各種重量的正確性。另一方面，基于成熟的MES系統(tǒng)，如果進(jìn)行大的變更，投入就會(huì)變大。綜合考慮，根據(jù)目前比較穩(wěn)定的進(jìn)料方式，根據(jù)目前的坯料長(zhǎng)度設(shè)計(jì)方法不變，改變程序，在設(shè)計(jì)坯料的同時(shí)，同時(shí)設(shè)計(jì)坯料單重。也就是說，根據(jù)現(xiàn)有坯料的長(zhǎng)度計(jì)算方法，根據(jù)該長(zhǎng)度坯料以前的實(shí)際重量，設(shè)定坯料的密度和寬度不變，反而提出計(jì)算目標(biāo)單重的坯料理論厚度。原計(jì)算方法計(jì)算坯料長(zhǎng)度后，根據(jù)反推坯料的厚度、密度和寬度計(jì)算坯料的目標(biāo)重量。坯料目標(biāo)單重設(shè)計(jì)公式見式(2)。面料目標(biāo)單重=理論厚度×理論寬度×面料長(zhǎng)度×密度(2)

2.面料定重切割

為了保證按定重切割，在原定尺切割設(shè)備的基礎(chǔ)上，投入在線秤，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。主要過程如下:坯料目標(biāo)單重通過MES系統(tǒng)傳遞到煉鋼連鑄工序，煉鋼工序根據(jù)現(xiàn)有工藝狀況、目標(biāo)重量，計(jì)算坯料長(zhǎng)度切割、自動(dòng)稱重、比較，微調(diào)設(shè)定坯料長(zhǎng)度，計(jì)算公式見式(3)。該信號(hào)傳遞到切割機(jī)控制系統(tǒng)，切割下支鑄坯。

四、效果

(1)采用固定切割代替固定切割技術(shù)后，同等長(zhǎng)度的坯料轉(zhuǎn)換為固定切割，平均單重大約減少20~30kg，經(jīng)過測(cè)算，每年創(chuàng)造的直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到600萬元以上。

(2)中板機(jī)組軋鋼相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)大幅改善，如表1所示。

五、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)施坯料定重切割，其本質(zhì)是根據(jù)尺寸切割導(dǎo)入重量參數(shù)，降低切割誤差，滿足軋鋼環(huán)節(jié)坯料重量精度的要求，明顯提高成材率等重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。