棒材線技術(shù)改造

馬鋼高棒精軋及控冷改造工程簡(jiǎn)介摘要：介紹了馬鋼公司二鋼軋總廠高速棒材生產(chǎn)線精軋機(jī)組及控冷裝置改造工程的技術(shù)特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞：高速棒材，精軋及控冷裝置，改造工程，特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)1概述馬鋼公司二鋼軋高速棒材生產(chǎn)線位于現(xiàn)有煉鋼第二出坯跨和高線車間西側(cè)，主要利用原電爐車間場(chǎng)地新建主廠房。該生產(chǎn)線于2004年7月投產(chǎn)，主要生產(chǎn)①8?16mm普通光面圓鋼筋和熱軋帶肋鋼筋，幾年來(lái)，由于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求旺盛，產(chǎn)品一直供不應(yīng)求，經(jīng)濟(jì)效益顯著。但是隨著國(guó)家進(jìn)一步關(guān)注節(jié)能降耗、提倡綠色鋼鐵，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)正從以量取勝轉(zhuǎn)入以質(zhì)求發(fā)展的階段，生產(chǎn)能耗低、資源省、質(zhì)量高的新產(chǎn)品正成為各鋼鐵廠的共識(shí)。近年來(lái)許多企業(yè)都在積極采用棒材控軋控冷技術(shù)降低合金元素的加入量，運(yùn)用臨界奧氏體控軋控冷技術(shù)，發(fā)揮其獲得細(xì)化晶粒，提高鋼強(qiáng)韌性的特點(diǎn)，適當(dāng)結(jié)合微合金化技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)成份調(diào)整、工藝優(yōu)化，減少合金元素的用量，可以大大降低生產(chǎn)高強(qiáng)鋼筋的生產(chǎn)成本，并可最終獲得穩(wěn)定可行的生產(chǎn)工藝。二鋼軋總廠在這方面也做了積極的探索，但在實(shí)踐中遇到了幾個(gè)關(guān)鍵因素的制約，由于該生產(chǎn)線精軋機(jī)組為利舊設(shè)備，是按生產(chǎn)低碳鋼線材（含少部分的優(yōu)質(zhì)低合金鋼線材）設(shè)計(jì)的，已使用20年，要滿足現(xiàn)有生產(chǎn)工藝已經(jīng)困難。自2004年投產(chǎn)以來(lái)，其運(yùn)行就很不穩(wěn)定。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）增速箱大齒輪開(kāi)裂。目前精軋機(jī)增速箱大齒輪腹板有多處貫穿性裂紋，雖然已經(jīng)進(jìn)行了臨時(shí)焊接處理，但不能從根本上解決問(wèn)題，存在二次開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。（2）傘齒輪箱軸系零部件使用壽命縮短，突發(fā)性故障多。如傘齒輪箱長(zhǎng)軸軸承預(yù)期使用壽命在3年左右，但現(xiàn)在只有10個(gè)月左右，個(gè)別傘齒輪箱長(zhǎng)軸軸承壽命只有6個(gè)月；（3）機(jī)架軸系承載能力不足。時(shí)常發(fā)生燒軸承、軋輥軸錐形段和錐套產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，使機(jī)架損壞。由于精軋機(jī)組能力不足，使生產(chǎn)和設(shè)備運(yùn)行都受到了限制，維修費(fèi)大大高于正常維修費(fèi)，據(jù)統(tǒng)計(jì)2006年僅精軋機(jī)組檢修費(fèi)用就增加了320萬(wàn)元左右。在此條件下生產(chǎn)微合金化HRB400、BSG460時(shí)因?yàn)榫垯C(jī)負(fù)荷較大多次出現(xiàn)故障，難以實(shí)現(xiàn)大批量穩(wěn)定生產(chǎn)；如果再采用以低溫軋制和大變形為主要特點(diǎn)的棒材控制軋制技術(shù)生產(chǎn)HRB400、BSG460鋼筋，精軋機(jī)將更加不能勝任。綜上所述，由于控軋控冷工藝的廣泛應(yīng)用，具有節(jié)能降耗優(yōu)點(diǎn)的HRB400高強(qiáng)度鋼筋替代HRB335鋼筋將是大勢(shì)所趨，而二鋼高棒依靠目前設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將很難生存下去，生產(chǎn)的BSG460、B500B出口產(chǎn)品生產(chǎn)成本很高，在國(guó)際市場(chǎng)上也無(wú)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，在盡量節(jié)省投資的前提下，更換掉生產(chǎn)線上部分關(guān)鍵設(shè)備（如精軋機(jī)組等）以降低成本，提升產(chǎn)品檔次結(jié)構(gòu)，成為迫在眉睫的事情。2改造方案說(shuō)明2.1二鋼軋棒材線現(xiàn)狀設(shè)計(jì)年產(chǎn)量：50萬(wàn)噸主要產(chǎn)品規(guī)格為直條①8?16mm普通光面圓鋼筋和熱軋帶肋鋼筋，主要鋼種為碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼，其代表鋼號(hào)為HRB335、HRB400、BSG460。2.2改造后的產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)年產(chǎn)量：71萬(wàn)噸主要產(chǎn)品規(guī)格為④12、④14、④16mm熱軋帶肋鋼筋，產(chǎn)品規(guī)格、年產(chǎn)量分配見(jiàn)表2-1。產(chǎn)品主要鋼種代表鋼號(hào)及化學(xué)成分見(jiàn)表2-2。表2-1產(chǎn)品方案表序號(hào)代表鋼號(hào)年產(chǎn)量備注噸%1HRB33523500033.12HRB40042500059.93BSG460450006.34B500B50000.7合計(jì)710000100.0表2-2主要鋼種代表鋼號(hào)及化學(xué)成分序號(hào)代表鋼號(hào)C（%）Mn(%)Si(%)V(%)1HRB335W0.25W1.6W0.82HRB400W0.25W1.6W0.80.02?0.103BSG460W0.25W1.6W0.80.02?0.124B500BW0.22W1.6W0.80.02?0.152.3軋線工藝設(shè)備改造2.3.1工藝設(shè)備改造方案的選擇針對(duì)存在的問(wèn)題，確定本次軋線設(shè)備改造的原則是：以控軋為主，控冷為輔，即以精軋機(jī)改造為主，適當(dāng)改善水冷系統(tǒng)。本次改造選用的精軋機(jī)為6架8”軋機(jī)超重型頂交軋機(jī)，電機(jī)改為5500kW，采用達(dá)涅利“△”機(jī)型，其主電機(jī)布置在軋制線一側(cè)，有利于本次改造，改造后可通過(guò)控制開(kāi)軋溫度和1號(hào)水冷段控冷使精軋溫度控制為800?850°C；常規(guī)下通過(guò)架間水冷及軋后控冷使上冷床溫度能控制到650C（具有550C控制能力）左右。2.3.3改造后工藝設(shè)備主要性能參數(shù)2.3.3.1產(chǎn)品規(guī)格精軋機(jī)入口軋件尺寸：④21.6、④22.5、④23.5、④25、④28mm；精軋機(jī)成品尺寸：④12、④14、④16mm；精軋機(jī)入口最低溫度：80OC；精軋機(jī)保證速度：38m/s；2.3.3.2軋機(jī)6架8〃超重型頂交45°無(wú)扭精軋機(jī)。8〃輥箱采用懸臂輥環(huán)，油膜軸承，偏心套調(diào)輥縫，軋輥箱可以互換，機(jī)架間設(shè)水冷導(dǎo)衛(wèi)，

設(shè)有卡斷剪，油膜軸承溫度報(bào)警，堆鋼報(bào)警等保護(hù)裝置，全部齒輪為硬齒面磨削齒輪，精度6級(jí)。2.3.4改造后工藝設(shè)備能力驗(yàn)算改造后精軋機(jī)組力能參數(shù)見(jiàn)表2-3?5。表2-3①12.0mm精軋機(jī)組力能參數(shù)計(jì)算表機(jī)組名稱機(jī)架號(hào)道次孔型形狀軋制力P(kN)軋制力矩M(kN?m)軋制速度V(m/s)軋輥轉(zhuǎn)速n(rpm)軋制功率N(kW)時(shí)間備注軋制(s)間隙(s)FSNo171橢234.75.212.261313.1626.064.35FSNo182圓154.04.315.151638.1654.3FSNo193橢209.34.319.022716.31069.9FSNo204圓131.52.823.553389.0893.8FSNo215橢131.52.529.734140.1977.0FSNo226圓70.31.538.005255.1759.24980.2表2-4①14.0mm精軋機(jī)組力能參數(shù)計(jì)算表機(jī)組名稱機(jī)架號(hào)道次孔型形狀軋制力P(kN)軋制力矩M(kN?m)軋制速度V(m/s)軋輥轉(zhuǎn)速n(rpm)軋制功率N(kW)時(shí)間備注軋制(s)間隙(s)FSNo171橢204.85.114.181509.5697.164.25FSNo182圓146.54.217.521891.7736.3FSNo193橢154.03.321.833076.9952.9FSNo204圓95.72.426.743904.4834.33220.7表2-5①16.0mm精軋機(jī)組力能參數(shù)計(jì)算表機(jī)組名稱機(jī)架號(hào)道次孔型形狀軋制力P(kN)軋制力矩M(kN?m)軋制速度V(m/s)軋輥轉(zhuǎn)速n(rpm)軋制功率N(kW)時(shí)間備注軋制(s)間隙(s)FSNo171橢218.25.810.981161.8626.164.35FSNo182圓161.44.313.501469.8590.2FSNo193橢164.43.717.152433.1842.2FSNo204圓112.12.720.403025.2762.7|||||2821.3||2.4電氣設(shè)備改造2.4.1電氣設(shè)備改造方案的選擇根據(jù)精軋機(jī)組力能參數(shù)的計(jì)算（見(jiàn)表6?8），精軋機(jī)在軋制O12mm產(chǎn)品時(shí)所需電機(jī)功率最高，約為：4980.2kW。現(xiàn)有精軋機(jī)的交交變頻主電機(jī)的功率為3800kW,因此需對(duì)以下設(shè)備進(jìn)行改造（見(jiàn)表2-6）。表2-6軋線設(shè)備改造表序號(hào)設(shè)備名稱改造內(nèi)容1精軋機(jī)組交流電機(jī)轉(zhuǎn)速0/600/1000；功率5500kW2整流變壓器6700kVA；10Kv/1x3.3kV3精軋機(jī)組變頻器三電平前端中壓變頻器2.4.2交流主傳動(dòng)裝置參數(shù)交流主傳動(dòng)裝置參數(shù)見(jiàn)表2-7。表2-7交流主傳動(dòng)裝置參數(shù)序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備數(shù)量工作制度電動(dòng)機(jī)整流變壓器電機(jī)容量（kW）數(shù)量（臺(tái)）轉(zhuǎn)速(r/min)容量(kVA)接線組別1精軋機(jī)組交流電機(jī)1連續(xù)550010?600/10006700D\y112.4.3交流主傳動(dòng)AC/DC/AC原來(lái)精軋機(jī)組采用的變頻裝置為全數(shù)字型負(fù)栽換相交直交變頻器（LCI），整流器的功率元件為可控硅，逆變器的功率元件也采用可控硅，通過(guò)矢量控制，使控制精度高，輸出電壓波形接近正弦波。2.5土建工程本工程主廠房、主電室、水處理等設(shè)施均可利舊，土建工程主要涉及原有精軋機(jī)組設(shè)備基礎(chǔ)的拆除及新設(shè)備基礎(chǔ)的澆注。2.6供水情況本項(xiàng)目控制水冷裝置的改造后所需濁環(huán)水380m3/h，原控冷系統(tǒng)供水量為400m3/h，可以滿足新系統(tǒng)的用量。2.7其它系統(tǒng)本項(xiàng)目壓縮空氣、液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)能力均能滿足新設(shè)備的要求，僅精軋機(jī)組的潤(rùn)滑站需移位。3投資概算及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)3.1投資概算馬鋼二鋼軋總廠高速棒材生產(chǎn)線技術(shù)改造內(nèi)容主要為引進(jìn)精軋機(jī)組及其電控系統(tǒng)；國(guó)內(nèi)配套制造控冷系統(tǒng)、交流變頻主電機(jī)及相關(guān)配套設(shè)備；包括設(shè)備基礎(chǔ)、電纜及中間管線等，改造工程靜態(tài)投資為4794萬(wàn)元。工程靜態(tài)投資全部為自有資金，沒(méi)有建設(shè)期利息。改造后不增

加流動(dòng)資金。3.2經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)3.2.1原材料、主要輔助材料及燃料與動(dòng)力3.2.1.1改造前后成本中原材料變化詳見(jiàn)表3-1。表3-1原材料變化表牌號(hào)合金元麥一％合金用量4冬合金成本年產(chǎn)量_萬(wàn)噸降本萬(wàn)元——Si—Mn———N^——V—硅鐵硅錳鈮鐵釩氮HRB335改造前0.33—1.35-019.800.000.00199.6923.5約1176改造后-0.28—-0.9—^01—14.110.000.00149.64對(duì)比-005-045^01—-569000000-5005HRB400改造前-^6-000340922300000403606042.5約4400改造后——045——135-0001—192214800001025708對(duì)比-015-005_Q-002-217-082000-030-10352BSG460改造前——06145_00053892312000071449564.5約426改造后0.55—1.4—-00.033.3022.300.000.40354.86對(duì)比-0.05-0.05-0-0.02-0.59-0.820.00-0.31-94.69B500B改造前-0.61,45-Q0?083?8923.120.001.00526.390.5約46改造后-0.55—-Q0.053.3022.300.000.70434.35襯W—005_——005_0—003—059—082000—030—9904_-合計(jì)-J-1-6048—3.2.1.2燃料及動(dòng)力消耗控制軋制可降低］綜合能耗，減少