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国产冷轧机的技术进步及未来发展

    20多年来,我国国民经济的高速发展带动了国内铝加工业的快速发展,也促进了国内铝板带箔轧制技术的不断进步。目前国内的铝板带箔轧制生产企业正进入一个重整状态,大量的投资用于更新技术和设备。除大、中型铝轧制企业引进国外铝加工设备外,更多的中、小型铝轧制企业购买的是国产设备,从而大大刺激和促进了我国铝加工设备的自主设计和研制,也不同程度地促进了国产铝轧制设备的技术进步。

    一、近年国产铝板带冷轧机生产情况

    截至2004年底,中国拥有现代化四辊及六辊冷轧机108台,生产能力2100kt/a,二辊冷轧机约300台,生产能力450kt/a,总计冷轧板带生产能力2550kt/a;截至2005年底,引进轧机的生产能力为1000kt/a,中国四辊轧机的生产能力为2120kt/a,二辊轧机的生产能力为380kt/a,总计冷轧板带生产能力3500kt/a。有自制的辊宽≥800mm的四辊铝板带冷轧机约150台,其中1400mm级的达65台, 占总数的43%;2006年全国投产的冷轧机26台,形成板带生产能力725kt/a,是投产能力多的一年。另外,2006年在建的冷连轧生产线有2 条,四辊及六辊单机架不可逆式冷轧机13台,总生产能力1750kt/a。

    我国从1984年开始对引进的现代化铝板带冷轧机进行系统消化吸收和国产化,从1984年到2006年,洛阳有色金属加工设计研究院为国产铝板带冷轧机的生产代表单位,引领了这一阶段的国产化发展进程;从2002年至目前,以上海捷如重工机电设备有限责任公司为代表的民营企业,加入了铝板带冷轧机的国产化进程,进一步加速了国产铝板带冷轧机的技术进步。

    目前,我国自行设计和制造的铝板带冷轧机在低速、窄规格方面已经接近或达到国际铝冷轧机的专有技术水平。伴随着市场需求的不断增长和变化,国产铝板带冷轧机正在满足市场多样化要求,逐步向高精度化、宽幅化、高速化以及高水平和连续轧制的方向发展。

    在满足国内生产的同时,我国自行设计和制造的铝板带冷轧机于2002年起开始陆续向国外出口,如涿神有色金属加工专用设备有限公司的 Φ380/960×1800mm铝冷轧机起初于2002年底出口泰国;中色科技股份公司向印度出口的一台Φ380/960×1750mm四辊不可逆式冷轧机;上海捷如重工机电设备有限公司今年向俄罗斯出口一台Φ260/700×900mm冷轧机等。

    二、国产铝板带冷轧机的技术特点

    1.机组设备布置紧凑,总体功能齐全,整机自动化程度提高。

    现代化铝板带冷轧机的轧制形式均为不可逆轧制,配有卷材自动运输装置。20世纪末至21世纪初年设计的机组中,同时配备了带卷自动测量和上卷自动对中装置,可实现上卸卷的自动化操作,使操作强度逐步降低,提高成品率,增加竞争能力。

    2.轧制速度提高,单机产能增加。

    前些年的国产铝板带冷轧机,较大轧制速度由原来的300m/min提高到近800m/min,随着板型自动控制系统的投入,高轧制速度不断提高,达到1200m/min,但来料厚度较大,单机产量较低,单机产能由起初的7.5kt/a提高到现在的40kt/a,但轧制速度与国外相比,仍有一定的差距,单机产能也有较大差距。

    3.整机国产化程度提高,设备维护方便。

    随着国产装备业的发展,国内配套能力进一步提高,国产冷轧机以前主要靠引进的检测元件或控制系统逐步被质优价廉的国产元件或系统代替:如厚度自动控制系统(AGC)、带材自动纠偏控制系统(EPC)、X射线测厚仪、板型自动控制系统(AFC)等。同时,由于国产化的提高,设备维护费用越来越经济, 产品更具竞争力。

    4.液压和润滑系统更加完善和标准化。

    国产铝板带冷轧机液压系统主要为整体泵站和分散阀台布置,轧机控制更趋于全液压化。对中伺服液压系统、弯辊伺服液压控制、厚度伺服液压控制以及上卸卷测量及液压控制系统等均广泛用于轧机控制。

    5.电气传动系统有了比较大的发展。

    开卷机、卷取机和主传动电动机控制系统广泛采用全数字直流传动装置,供电全数字直流传动装置与交流传动装置相比,其优点在于造价较低,控制简单可靠、维护方便;交流传动与直流传动装置相比,其优点在于结构紧凑、维护量小、动态控制特性优良。

    6.电气控制更加完善。

    不管是自动控制部分还是传动部分,国产现代化轧机近期发展采用三级控制系统:即0级———自动化基础;1级———闭环控制;2级———过程控制。装配了多个CPU中央处理单元,系统的开放性很强,用户可以自己开发和自己修改。

    7.完善的厚度自动控制系统。

    其控制系统包括:辊缝控制、前馈控制、反馈控制、弯辊力补偿及轧辊偏心补偿。

    8.板形自动控制系统应用越来越广泛。

    国产板形辊及板型自动控制系统的投入使用,将代替价格昂贵的进口板型控制系统。同时,产品质量又提高了档次。

    三、国产铝板带冷轧机的技术进步

    1.以中色科技股份公司为国企代表的技术进步。

    2007年6月28日在中铝郑州冷轧厂,由中色科技股份公司设计和研制的Φ480/Φ560/Φ1300×2050mm六辊不可逆铝板带箔冷轧机正式投入生产。这是一台具有国内水平的2050全数字智能六辊宽幅铝板带箔冷轧机,热轧坯料为纯铝及软铝合金1000、3000、5000、8000 系,其技术进步主要反映在:铝板带箔冷轧机轧辊宽度2050mm为国内首创;采用六辊(工作辊、中间辊、支承辊)轧制技术,国内数一数二;铝板带箔冷轧机轧制速度达到1000m/min,国内数一数二;中间辊轴向移动机构开发和控制系统开发,有效改善轧制各种宽度带材的板形等方面。

    2.以上海捷如重工为民企代表的技术进步。

    上海捷如重工机电设备公司作为新兴的民营企业,近年为中国铝板带箔轧制工业设计制造了一批又一批达到了国内高水平的装备,在生产中发挥了很好的作用,获得业界的好评。

    上海捷如重工充分吸收国外的技术,结合中国市场的实际需求,自2002年起为客户提供高、中档以及经济型冷轧机共计14台。今年已向湖南晟通科技有限公司提供2台Φ420/1120×1900mm的四辊不可逆式冷轧机,轧制速度大可达到1200m/min,轧制出的成品厚度小可达到 0.08mm。目前一台已安装完毕,正着手安装第二台。这2台冷轧机由上海捷如重工总承包,与意大利法塔·亨特公司合作制造,由法塔公司提供图纸、关键机械与电气设备,并对国产配套设备的制造品质进行监控,以使轧机整体水平达到国际行列。上海捷如重工的这种中外合作制造方式,大大提高了国内大型现代化铝板带冷轧机的设计与制造、调试水平,从而从整体上提高国产铝板带箔冷轧机的研制水平。

    四、国产铝板带冷轧机的未来发展

    随着我国铝板带箔轧制工业的迅猛发展,铝板带箔轧制设备经历了一个自主开发———引进———学习借鉴———国产化的往复循环过程,尽管目前我国铝板带箔轧制的国产冷轧机技术水平得到提升,但在大型装备的研发、设计与制造方面还有较大差距,需要不断地自主创新。

   目前,现代化铝板带箔冷轧机在围绕完善控制系统和控制工作辊凸度等方面做了大量研究开发工作,朝着大卷重、宽幅、高速度、高自动化的方向发展。发达国有的冷轧机轧制带材宽度已达3500mm,小出口厚度达0.05mm,轧制速度达40m/s,大卷重达30t,带材厚度公差不大于1% ~1.5%,平直度不大于10I。高速、高质量、高配置、高性能的过程控制系统以及高度自动化是现代化轧机控制系统的特点。在未来一段时间,世界冷轧机的发展不会有重大的“发明创造”,而是会有许多小的进步。

    国产铝板带冷轧机的未来发展应学习和借鉴国外轧机设计中的综合问题处理模块的执行和描述轧机内部以及周围的卷材流程。

    五、国内铝板带轧制设备生产企业的未来发展方向

    纵观世界现代化铝板带箔轧制设备的设计、研制以及生产安装的发展趋势,我国如果要进一步提高国产铝轧制设备生产技术的整体水平,国内铝板带箔轧制设备生产企业应适应世界的发展趋势,建立现代铝轧制装备研制、设计、制造、生产、维护体系,将不同领域的独立的观念有机地结合到一起,生产出更现代化的轧机。

    1.重视铝板带冷轧机的一体化设计和服务。

    轧机的一体化设计非常重要,机械、液压和自动化系统的所有元件必须有效地调节,传感器的选用和测量装置的定位都需要考虑。

    目前中色科技股份有限公司、上海捷如重工等都建立了自己独立的大规模装配厂。如位于上海浦东的上海捷如重工总装厂拥有5000m2的规模,设施完备,可同时总装2000t重量的产品。为加快安装速度、满足一体化设计和服务奠定了基础。

    2.注重规模化、专业化生产,有意识地成为一个系统的提供者。

    今后的铝板带市场要求更为严格的成品品质,同时对其生产设备的灵活适应性提出了更高的要求,作为铝板带冷轧机的研制方,必须通过机械工程、液压系统、电气工程和自动化系统各领域的配合,努力提高工艺系统的功能,同用户密切合作从而形成系统合作关系,促进双方的可持续发展。

    3.注重铝板带冷轧机的安全性和可靠性。

    工厂设备的设计在安全方面采用高标准,要求机械和电气的设计构造安全可靠;要求较佳均衡优选的安全和防护措施;要求通过机械、液压和电气自动化的密切协作来实现安全操作;要求对设备和生产过程的操作安全可靠,要求在维护和服务阶段的操作安全舒适。

    4.提高铝板带冷轧机的利用率,降低能耗,努力完善工艺过程自动化系统,从而提高铝板带冷轧机的利用率,降低能耗,使运行方式佳,获得优质产品。

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