冶金技术 SIROLL ERT-EBROS 无头轧制 高效无头轧制技术低成本, 高质量 www.siemens.com.cn/metals
真正的连续生产 您面临的问题在全球化的世界中, 增强竞争力意味着降低生产成本和提高设备效率 提高轧机作业率和材料收得率, 减少维护, 扩大产能, 等等, 都是管理人员必须应对的日常需求 同时绝不能忽视安全性 创新性的焊接技术可以成为达到上述目标的一种有效手段 事实上, 在轧制前进行钢坯对焊以获得连续材料流长期以来一直是热轧生产的目标 我们的解决方案在长期合作伙伴原 NKK 公司及其继任者 Steel Plantech 公司的支持下, 西门子奥钢联开发出一种改进型焊接系统, 专门以实现无头轧制为目标 ERT-EBROS 无头轧制技术能够连续焊接从连铸机或加热炉运至热轧机的热钢坯 相比于其他无头轧制工艺,ERT-EBROS 在维护和操作方面具有突出的优点 获得无限长度的 4 个步骤 夹紧 闪光 镦锻 去毛刺 当前面的钢坯已经被与第一机架速度保持同步的夹头可靠固定后, 后面的钢坯被第二个夹头夹紧 后者的位置可相对于第一个夹头进行调节 闪光电弧熔化钢坯的相对端, 同时, 动态闪光控制系统连续监测工艺参数并调整钢坯之间的距离 在镦锻操作过程中, 液压缸将两块 钢坯压紧在一起, 以便完成焊接 最后, 在进入轧机前, 通过去毛刺操作而将焊接部位清理干净并达到表面光滑 由于夹紧时间短, 钢坯上焊接部位的暗斑要比在其他系统中更亮 2
SIROLL ERT-EBROS 的优点 : 消除钢坯间隔时间 在相同轧制速度下提高产能, 或以较低速度达到同样产能 减少轧件咬入轧机的次数, 有利于稳定轧制工艺和减少堆钢事故 因减少堆钢事故而提高轧机利用率 大幅度减少对于轧辊 轴承和导卫设备的热冲击和咬入冲击, 延长部件的使用寿命 整个轧件温度稳定, 保证了均匀的冶金和机械性能 减少轧件的切头切尾, 提高金属收得率 没有短尺被送至冷床, 提高了冷却设备的使用率, 简化了运送操作 减少了盘卷头尾修整, 提高了金属收得率, 简化了盘卷运输 可自由选择卷重, 为市场提供定制规格 ( 灵活卷重 ) 避免了轧机闲置, 即使加上焊接能量也降低了介质总消耗 3
加速生产流程 无头轧制消除了钢坯间隔时间 显著提高了产能 钢坯间隔时间为零传统轧机要求的钢坯间隔时间至少为 3 到 10 秒钟 ERT- EBROS 消除了这一等待时间, 从而大幅度提高了生产能力 提高收得率无头轧制的堆钢事故大为减少, 加上避免了切头切尾损失和送至精整区的棒料长度保持一致, 显著提高了金属收得率 最终收得率的增加大大超过了焊接操作所造成的金属损失 产能增加 (%) 16 14 12 10 8 6 4 50 x 150 x 12 m ( 从 5 到 0 秒 ) 130 x 130 x 12 m ( 从 5 到 0 秒 ) 125 x 125 x 9 m ( 从 5 到 0 秒 ) 2 50 75 100 125 150 175 原轧制能力 ( 吨 / 小时 ) 消除钢坯间隔时间带来产能增加 准备轧制 第一道次后 4
4 6,100 3.5 5,900 3 5,700 金属损失 (%) 2.5 2 1.5 生产时间 (h) 5,500 5,300 5,100 1 4,900 0.5 4,700 0 传统轧制 ERT-EBROS 4,500 传统轧制 ERT-EBROS 提高轧制收得率 节省生产时间 焊接堆钢切头短棒氧化铁皮 从头到尾质量稳定 堆钢清除间隔时间清理时间净轧制 归功于连续钢坯接合 减少堆钢大多数堆钢事故的原因是导卫不对中 拉力 / 推力波动 棒头变形 磨损件损坏等等 堆钢意味着金属损失和去除堆钢的时间损失 无头轧制的连续材料流避免了这些问题, 显著降低了堆钢发生的几率 节省时间和提高金属收得率消除钢坯间隔时间和减少堆钢事故所节省的生产时间大大超过了 ERT-EBROS 所需要的清理时间 这一节省增加了净轧制时间, 因而提高了产能 焊接造成的金属损失远少于堆钢 短棒和切头切尾方面的节省 降低维护成本材料连续流动和堆钢事故减少延长了轧机和导卫部件的使用寿命, 因而有助于降低备品备件和消耗件的支出 总体节能在传统轧制中, 即使在钢坯间隔时间轧机闲置时也照样消耗能源和其他介质 而在无头轧制中, 这些无效的消耗得到避免, 节省幅度超过了焊接工艺额外需要的能量 第二道次后 第三道次后 5
紧凑 可靠 安全的方案 无主动喷溅保护 有主动喷溅保护 布局紧凑紧凑的布局至关重要 不仅对于原本未考虑焊接操作的现有总图, 而且对于新建钢厂 ( 虽有场地可用但增加了生产线总长度和配套设施成本 ) 都是如此 西门子奥钢联焊接系统专门解决了这一问题, 优化了空间利用 焊接周期短也有助于减少空间要求 提高人员和轧机安全性系统操作简单, 运行平稳, 减少了维护工作量 如果出现潜在的危险情况, 一套集成式保护系统将自动启动以停止操作 ERT-EBROS 有效地提高了人员和轧机的安全性, 同时节省了维护成本 ~ 20 m 钢坯 ~ 6.5 m 行程 去毛刺机 150-mm 方坯焊接工艺的典型布局 6
去毛刺 刮边器细部 去毛刺 ERT-EBROS 去毛刺装置采用了单转盘设计, 钢坯每个侧面采用一台 它与焊接装置分开, 远离了喷溅和闪光的高温 去毛刺操作完成后, 所有转盘离开钢坯表面, 因此无需使用冷却水 这种设计的优点是维护方便, 清理质量好, 使用寿命长 在焊接装置返回初始位置的过程中进行去毛刺操作, 因而不增加总周期时间 这使 ERT-EBROS 技术适合于 150 t/h 以上的生产 去毛刺操作由一台刮边器收尾, 它从钢坯棱边去除残留的毛刺, 使钢坯最终准备好接受轧制 主动喷溅保护 (ASP) 钢花喷溅是其他无头轧制技术最重要的性能影响因素之一 必须频繁地长时间停产清理, 以维持焊接效率并保护机械和电气部件, 使这些技术的优点受到削弱 西门子奥钢联开发的主动喷溅保护 (ASP) 专利系统能够自动收集和清理喷溅, 有效地避免了它们的积聚 工艺效率得到保持, 操作大为清洁 最终, 系统的计划维护间隔时间显著延长 传统焊接工艺 定位 夹紧 焊接 镦锻 去毛刺 松开 焊接装置返回 长行程 总周期时间 ERT-EBROS 工艺 定位 夹紧 焊接 镦锻 松开 去毛刺 ( 重叠时间 ) 焊接装置返回 短行程 总周期时间 总周期时间的比较 7
高能效设计 电子学 SINAMICS 信息学 WinCC PLC S7-400 西门子奥钢联 机械学 机电一体化确保生产控制 通过使用方便的操作界面 集成式机电方案包先进的监测和控制系统是西门子奥钢联焊接技术的核心 基于西门子自动化技术的集成式机电方案包结合了专用传动和变压器 HMI 和 PLC 控制器 它的独立方案可以轻松集成到任何现有的一级轧机控制系统中 使用方便的界面为操作人员展示工艺参数和设备状态等综合性信息 闪光距离 动态闪光控制 A. V. 混合液压系统 监测和控制原理 8
ERT-EBROS 正面 ERT-EBROS 背面 超级电路一条专用电路提供必需的高强度电流以迅速熔化钢坯表面, 确保接合质量 动态闪光控制随着时间的推移, 焊接技术从交流电阻焊发展到了效率更高的直流闪光焊 西门子奥钢联开发了完全以西门子自动化方案为基础的动态闪光控制技术, 不仅提高了系统性能, 而且增大了钢坯末端表面条件的灵活性 这也保证了提高接合质量 降低能耗和减少金属损失 在闪光阶段, 两块钢坯末端的表面温度迅速升高, 表面金属被熔化 动态闪光控制系统连续监测工艺参数, 通过驱动移动焊头的液压系统调节钢坯之间的距离 这对确保均匀稳定的焊接非常重要, 即使钢坯表面不可避免地有一些微小的凹凸不平的情况也不受影响 设计坚固, 维护方便始终钢花飞溅的恶劣环境对身处其中的任何设备或部件都提出了极其苛刻的要求 为此, 西门子奥钢联设计了坚固可靠的系统, 能够在最坏的条件下正常运行 该系统采用模块化设计, 能够单独拆卸并移除, 使用轻型天车即可方便地吊运 备用装置的有效利用简化了维修步骤, 降低了维修频度, 增加了生产时间, 提高了产能 增强可靠性数十年的炼钢和轧制设备设计经验确保了焊机的可靠性, 避免了轧制工艺产生瓶颈 坚固的结构, 自我清理的功能, 加上专用的电子电路, 使 ERT-EBROS 解决了其他系统所存在的可靠性问题 预防性和预测性维护为操作人员提供了有效的帮助, 还可远程提供软件更新和维护支持 9
成熟的质量措施 均匀性是优化产品质量的关键 焊接和镦锻后的钢坯 统一的性能和稳定的质量连续的材料流动, 稳定的张力控制, 统一的机械性能, 等等, 确保了整个断面的质量 带头带尾的消除保证了在恒张力条件下的平稳轧制和质量参数的稳定 钢坯被夹头牢固地夹紧, 统一的夹紧力最大限度减少了钢坯表面的临时性暗斑 持续改进的理念无论我们已经取得了多大的成就, 坚持改善我们的产品是我们的一贯原则 遵循这样的理念, 西门子奥钢联的专业人员在所有领域密切跟踪最新技术, 努力寻找机会实施更好的方案, 不懈追求持续发展 白亮带沿长度方向观察钢坯时, 可能会在焊接部位看到一个白亮带, 此处材料中的铁素体含量明显增加 在轧制中, 这条白亮带沿着与轧制方向相反的方向被拉长, 并在若干个传统压缩比的道次后消失 实际上, 在成品中很难发现这条白亮带 金相测试表明, 成品棒材的质量非常稳定, 冶金和机械性能沿整个长度均匀分布 实例 C Si Mn P S 0.26 0.10 0.73 0.024 0.037 白亮带 ( 轻微脱碳区域 ) 金属母材 HAZ = 热影响区 白亮带 轧制方向 焊接部位周围的微观结构和白亮带的分布 10
去毛刺后的钢坯 150-mm 钢坯 ERT-EBROS 系统的典型参数 要求 第一机架前方的距离 20 m 装机功率 1.6 kva 消耗指标 电 2.5 kwh/t 水 0.15 m³/t 性能 钢坯规格 100-200 mm 可焊钢种 任意 生产能力 最高 200 t/h 优点 传统轧制 ERT-EBROS 优点 钢坯间隔时间 700 h/y 100 h/y 生产中断时间 300 h/y 100 h/y 轧制时间增加约 650 h/y 停产清理时间 150 h/y 收得率 96-97% 97-98% 收得率提高 1% 11
总部 : 西门子奥钢联冶金技术有限责任公司 P.O. Box 4, Turmstr. 44 4031 Linz, Austria 电话 :+43 732 6592-0 电子邮箱 :contact.metals@siemens.com 西门子 ( 中国 ) 有限公司工业业务领域冶金技术部中国上海市闵行区莘庄工业园区金都路 3588 号邮政编码 :201108 Phone: +86 (0)21 3889 4963 电子邮箱 :metals.cn@siemens.com 网址 :www.siemens.com.cn/metals 序号 :E10001-M4-A128-V1-5D00 Dispo 号 :21661 K 号 :28104 中国印刷 GB 110013 WS 01121.5 01.2012,Siemens AG 该手册中提供的信息仅为一般性描述或性能特征, 产品在实际应用中可能与该描述略有不同, 因产品的进一步研发引起的变化亦会导致与手册中描述有差异 所有有关产品性能特征之承诺仅以合同条款中明确约定为准 版权所有 如有变更, 恕不另行通知 EBROS 是 JP Steel Plantech 公司的注册商标