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單機架冷軋節(jié)能降耗技術探討

文檔作者：江東海尹海元文檔來源：中冶京誠工程技術有限公司軋鋼工程技術		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年10月06日
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Total No．217 冶金設備總第217期
February 2015 METALLURGICAL EQUIPMENT 2015年2月第1期
·節(jié)能降耗·
單機架冷軋節(jié)能降耗技術探討
江東海①尹海元
(中冶京誠工程技術有限公司軋鋼工程技術所北京100176)
摘要結合實際工程項目，就六輥單機架冷軋節(jié)能降耗技術進行了探討。就影響軋機可變費用成本的
主要技術指標電耗、輥耗、軋制油耗等進行了分析研究，并提出相應的節(jié)能降耗方法。部分技術經(jīng)機組實際
應用后，各項技術經(jīng)濟指標均達到了國內(nèi)先進水平。對冷軋技術的發(fā)展具有一定的參考借鑒意義。
關鍵詞單杌架冷軋節(jié)能降耗費用成本
中圖分類號TG335．12 文獻標識碼B
doi：10．3969／j．issn．1001—1269．2015．01．0ll
Discuss About Saving Energy and Reducing Cost in Single Stand Cold Mill
Jiang Donghai Yin Haiyuan
(Steel Rolling Division，MCC Capital Engineering＆Research Incorporation Limited，Beijing 100176)
ABSTRACT Combining with the actual engineering project，this thesis discusses the technology of saving energy
and reducing cost while using 6-Hi cold mill．Thus put forwards the primary influence factors in roling strip，
such as power，roll waste，roiling oil and ete．the method of saving energy and reducing waste is put forwords SO。
Various technical and economic indexes have reached the advanced standard in China after application to the actual
projeet．Furthermore，it provides the feasible technology scheme for cold rolling technology．
KEYWORDS Single stand cold rolling mill Saving energy and reducing cost Cost
當前鋼鐵行業(yè)整體處于產(chǎn)能過剩、結構調(diào)整、
效益下滑的困境中。冷軋行業(yè)也面臨同樣的問題。
為擺脫困境，不僅需要開發(fā)市場需要或緊缺的品
種，獲得高附加值產(chǎn)品，提高產(chǎn)出；同時需要節(jié)能
降耗、控制生產(chǎn)成本，降低投入，提高產(chǎn)品利潤率。
單機架六輥可逆軋機由于具有投資低、生產(chǎn)
維護簡便、生產(chǎn)靈活、軋制能力強等特點，在冷軋
領域具有廣泛的市場。本文以六輥單機架機組為
例，就影響機組可變費用成本的主要技術指標進
行了研究探討。部分技術應用到實際工程中，有
效降低了噸鋼生產(chǎn)成本，為客戶取得了顯著的經(jīng)
濟效益；同時實現(xiàn)了節(jié)能、降耗、減排的綠色生產(chǎn)，
具有較好的社會效益。
1 機組可變費用主要指標
冷軋帶鋼機組的生產(chǎn)成本包括兩部分內(nèi)容：
固定生產(chǎn)成本和可變生產(chǎn)成本。
固定生產(chǎn)成本主要體現(xiàn)為設備折舊費用。項
目初期建設成本和折舊年限確定后，該費用則基
本保持穩(wěn)定。
可變生產(chǎn)成本組成部分較多，除人員工資福
利外，主要體現(xiàn)為機組消耗，包括：電能、水、蒸汽、
軋輥、軋制油、齒輪油、脫鹽水、壓縮空氣、液壓油、
設備物料及公輔設施攤銷等。而其中電能、軋輥、
軋制油、壓縮空氣等的消耗又占據(jù)可變成本費用
的85％以上；因此如何有效降低其消耗對整個機
組的生產(chǎn)成本有決定性影響。
表l列出了單機架冷軋機組主要消耗指標及
影響因素?。
①作者簡介：江東海，男，1979年出生，畢業(yè)予北京科技大學，碩士，高級工程師，研究方向：軋鋼工藝和設備
·--——47．--——
萬方數(shù)據(jù)
總第217期冶金設備2015年2月第1期
表1 單機架可逆軋機主要消耗指標及影響因素
消耗項目主要影響因素
電能囂呈參數(shù)、主電機參數(shù)、軋制規(guī)程、電氣
輥囊蕘墓募、車。輥特性、潤滑冷卻、車。制規(guī)程、軋制油棄嵩薯淼使用焉?；簢娚淞涸O
壓縮空氣吹掃裝置設計
齒輪油潤滑系統(tǒng)設計
2節(jié)能降耗措施探討
由于冷軋機組各種消耗指標的影響因素復
雜，而且各個消耗指標之間、固定成本與可變成本
之間都存在相互耦合影響，如何選擇最優(yōu)方案非
常困難。本文討論在不明顯影響固定投資的基礎
上，降低機組可變生產(chǎn)成本的方法措施。
2。1 電能
電能消耗是單機架機組中占比最大的消耗指
標，占機組可變費用比例可達60％左右。
在電氣設備中，合理配置無功補償裝置，可有
效提高機組功率因數(shù)，降低無功消耗，節(jié)省電能。
除此之外，影響噸鋼電耗的主要因素為機組技術
參數(shù)、主電機(開卷、卷取和軋機電機)類型、參數(shù)
和軋制規(guī)程的設置等舊J。
1)合理選擇機組技術參數(shù)。如某單機架機組
設計年產(chǎn)能為20萬t，平均產(chǎn)品規(guī)格為0．45mm×
1000mm。在方案設計時，機組最大速度1200m／
rain和1000m／min均能滿足產(chǎn)能要求，且均有一
定裕量。進一步計算比較，前者產(chǎn)能僅提高5％
左右，但裝機功率高約1000kW。不僅增加了固定
投資成本，也增加了電耗等運行成本。因此，選擇
機組速度1000m／min既能滿足產(chǎn)能要求，又能降
低投資、降低電耗。
2)合理選擇電機類型。交流傳動具有傳動性
能好，維護簡單的優(yōu)點。同時使用功率因數(shù)高，節(jié)
省電能約15％(與直流傳動比較)。但是投資較
高。因此，在投資允許的情況下，可選擇交流
傳動。
3)優(yōu)化軋制規(guī)程，提高電機使用效率。軋制
規(guī)程必須結合軋機電機功率、轉速、減速機速比等
參數(shù)確定。
表2是某機組以2，Omm×1000mm原料生產(chǎn)
一48—
0．2mm×1000mm冷軋帶鋼的軋制規(guī)程(總壓下
率為90％)。
表2典型軋制規(guī)程
該軋機主電機基速運轉時，工作輥線速度為
413m／min。因此，對該軋制規(guī)程進行了優(yōu)化(表3)。
表3優(yōu)化后的典型軋制規(guī)程
經(jīng)過對軋制規(guī)程的優(yōu)化，各道次實現(xiàn)了軋制
功率和軋制速度的合理分配，減小了無功損耗，提
高了電機功率因數(shù)，降低了電能消耗。
4)建立目標能耗函數(shù)并動態(tài)優(yōu)化。軋制總能
耗F可表示為下述函數(shù)：
F=ΣM(^¨，hi)
‘=l
式中弘～軋制某規(guī)格成品帶鋼的總能耗；
M(hH，hi)～第i道次的能耗，可表示成
入口帶鋼厚度h㈠和出口帶
鋼厚度hi的函數(shù)。
根據(jù)軋制力、電機能力、軋制力矩、壓下率等
約束條件，可用離散迭代法獲得F值最小時，各道
次帶鋼厚度參數(shù)。采用該參數(shù)制定合理的壓下規(guī)
程，可有效降低機組電耗。
2。2軋輥
軋輥消耗在機組可變費用中僅次于電能消
耗，占機組可變費用比例在15％～20％左右。輥
耗指標除了與軋輥質(zhì)量直接相關外，還與生產(chǎn)維
護制度、軋輥結構設計、冷卻潤滑、軋制規(guī)程等密
切相關。操作維護不當或結構設計不合理，極易
造成輥耗的大幅上升。
萬方數(shù)據(jù)
江東海等：單機架冷軋節(jié)能降耗技術探討2015年2月第1期
1)制定合理的軋輥使用維護制度并嚴格遵守
執(zhí)行。包括軋輥換輥制度、磨輥制度、存放制度、
上機制度的規(guī)范執(zhí)行。
2)軋輥結構設計的精細化。
圖1為典型軋輥示意圖。
圖1 軋輥示意圖
圖1中影響輥耗的主要尺寸為輥身直徑A，
輥身方向長度L。、L：、厶。
在保證傳動接軸、軋輥輥頸強度能傳遞足夠
軋制力矩的情況下，不減小軋輥總體修磨量而適
當減小軋輥直徑A可減小軋輥綜合消耗。如某
1150ram軋機設計軋制力矩為80kN·m，原工作
輥直徑為qb330。經(jīng)改進設計，工作輥直徑優(yōu)化為
,I,315，軋制力矩為75kN·m。優(yōu)化設計后，相同
使用條件下，輥耗下降6％左右。
軋輥尺寸￡，、乞、￡，在滿足使用要求和軋機
結構情況下，盡量減小設計值，以減少綜合輥耗水
平。例如，按傳統(tǒng)設計，輥身尺寸￡．一般比最大
帶鋼寬度寬120ram一150mm。但隨著軋輥制造水
平和軋機控制水平的提高，該值可控制到100mm
甚至80mm，可降低輥耗2％左右。
軋輥設計制造過程中，應注意圓角、倒角等的
精細設計加工，避免應力集中，減少不正常軋輥損
壞帶來的輥耗上升。
3)優(yōu)化彎輥、竄輥等板形調(diào)節(jié)工具的使用制
度。采用理論分析、模擬和現(xiàn)場調(diào)試相結合的方
式，并積累生產(chǎn)數(shù)據(jù)，合理設置不同規(guī)格帶鋼的竄
輥量、彎輥力，可減小軋輥間不良接觸應力，降低
輥耗。
4)保證軋輥的冷卻與潤滑。單機架軋制時，
乳化液在帶鋼出口單側噴射，軋輥冷卻和潤滑條
件差，容易出現(xiàn)軋輥燒輥、爆輥等非正常損壞，導
致輥耗大幅上升。因此，應尤其注意乳化液系統(tǒng)
流量、壓力和噴嘴的合理設計。而隨著半穩(wěn)定型
和離散型乳化液的大量普及應用，不僅需要監(jiān)控
常規(guī)乳化液理化指標(如濃度、皂化值、PH值
等)，還應注意穩(wěn)定指數(shù)ESI的監(jiān)控，保證乳化液
冷卻與潤滑性能的穩(wěn)定。
2．3軋制油與壓縮空氣
軋制油消耗主要體現(xiàn)在板面殘留消耗、磁性
過濾器消耗、煙霧排放消耗和真空過濾器消耗等
四個方面。而板面殘留和磁性過濾器消耗占比
大，且相對可控，因此需要重點研究控制∞’4 J。
1)板面殘留消耗主要與軋制油潤滑、清潔性
能和帶鋼吹掃系統(tǒng)有關。而帶鋼吹掃系統(tǒng)配置還
決定了壓縮空氣的耗量。選定了合適的乳化液品
種后，應重點關注帶鋼吹掃系統(tǒng)的配置。
圖2為典型的單機架吹掃布置圖。
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圖2單機架吹掃布置圖
l一吹掃梁A；2-吹掃梁B；3-吹掃梁C；4-除油
裝置
吹掃梁A將帶鋼上的部分乳化液吹散，并由
除油裝置(擠干輥組)除油，殘留乳化液由吹掃梁
曰、c吹掃。在提高軋制速度以后(600m／min以
上)，除油裝置基本無法發(fā)揮除油作用，帶鋼表面
殘留乳化液嚴重，不僅嚴重影響帶鋼表面質(zhì)量和
后續(xù)工序處理，而且造成乳化液的極大消耗。
圖3是優(yōu)化后乳化液噴射與吹掃系統(tǒng)布置圖。
在防纏導板1上設置吹掃噴梁A(或氣刀)，
圖3乳化液噴射與吹掃系統(tǒng)布置圖
1一防纏導板；2-接水板
---——49---——
萬方數(shù)據(jù)
總第217期冶金設備2015年2月第1期
可將大量乳化液清理干凈。少量殘留乳化液經(jīng)吹
掃噴梁B，可清理完畢。要求高的場合，可以加裝
吹掃噴梁C，進一步清理帶鋼表面。
改造完成以后，在壓縮空氣耗量減少或不變
的情況下，高速軋制帶鋼，板面清潔度也能得到保
障。噸鋼乳化液消耗明顯下降。
2)磁性過濾器消耗的軋制油與其撇出的油泥
量成正比。一般而言磁性過濾器運行時間越長，
帶出的軋制油也越多。但減少磁性過濾器運行時
間，會引起乳化液含鐵量增加；含鐵量過高會破壞
乳化液的乳化過程，影響潤滑性能，污染鋼板，導
致軋制油消耗上升。因此應及時監(jiān)控乳化液中的
鐵含量，制定合理的磁性過濾器運行制度，以達到
提高板面質(zhì)量，降低軋制油消耗的目的。
經(jīng)采取以上措施后，噸鋼軋制油耗可降低
25％以上。
2．4其他
以上僅就電耗、輥耗、軋制油耗等指標進行了
初步探討。實際影響冷軋機組生產(chǎn)成本的消耗指
標還有很多，如軋輥軸承、潤滑油、液壓油、脫鹽
水、蒸汽等的消耗?？梢詤⒄丈鲜龇椒ǎ痦椃治?
消耗原因，提出降耗措施。
3結語
通過機組工藝參數(shù)選型優(yōu)化、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、
設備技術改造、生產(chǎn)調(diào)試優(yōu)化等措施，機組綜合消
耗指標達到了國內(nèi)領先水平。生產(chǎn)成本(噸鋼電
耗、輥耗、油耗等)明顯降低，取得極大的經(jīng)濟
效益。
節(jié)能降耗是冷軋技術的重要發(fā)展方向。加大
該領域的研究創(chuàng)新力度，對提升產(chǎn)品競爭力、提高
經(jīng)濟、社會效益具有積極的現(xiàn)實意義。
參考文獻
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單機架中的應用[J]。冶金設備，2013(3)．
(收稿日期：2014—07—09)
逝顰業(yè)鼙：妊!自k業(yè)業(yè)船業(yè)鼙，壹‘}迎業(yè)業(yè)逝省曾鼗業(yè)鼙船業(yè)婦業(yè)穹‘窯：自蟹業(yè)!自kq}每士薯魯業(yè)!jkj缸j●}逝婦夸●}肇業(yè)：I譬業(yè)警拿
(接35頁)
5)循環(huán)罐液位管理
生產(chǎn)線在工作狀態(tài)和停機狀態(tài)會有不同的
液面高度，在某些特定的液面高度時，需要通過
PLC系統(tǒng)對相應的泵和電磁閥進行操作，舉例
如下。
在停機狀態(tài)下，當循環(huán)罐中的混酸溶液的液
面高度達到某設定高度時，向循環(huán)罐中添加水的
閥必須自動關閉。若液面高于此設定值，則控制
系統(tǒng)向操作人員發(fā)出警報。
在工作狀態(tài)下，當循環(huán)罐中的混酸溶液的液
面高度低于某設定高度時，排酸泵及相應的閥關
閉。若液面繼續(xù)降低到某設定值，則控制系統(tǒng)向
操作人員發(fā)出警報。
4結束語
酸管理是基于操作者經(jīng)驗，通過HMI實現(xiàn)的
操作系統(tǒng)。它對于帶鋼的酸洗效果和酸的消耗
至關重要。
為了便于對酸管理系統(tǒng)的量化闡述，本文對
一50～
酸液蒸發(fā)未進行相關論述。而實際上酸液的蒸
發(fā)損失對廢酸的排放量和新酸的添加量都是有
所影響的。而酸液的蒸發(fā)量與酸液溫度、露點溫
度、蒸發(fā)面積、通風效率、氫氟酸和硝酸蒸發(fā)修正
系數(shù)、水蒸發(fā)系數(shù)等密切相關，是較為復雜的函
數(shù)關系。在機組實際設計中通常是按照酸洗段
中擠干輥、酸罐、地坑等的數(shù)量，依據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)確
定廢氣的排放量，并根據(jù)廢氣中的酸霧濃度，計
算酸的蒸發(fā)損失。
參考文獻
[1]Andrew Orme。不銹鋼的軋制、退火、酸洗綜合生產(chǎn)
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