钢铁公司 高速线材工程60万吨高线技术方案.docx

*钢铁公司高速线材工程技 术 方 案目 录1. 工程概况11.1. 建设条件11.1.1. 地理气候条件11.1.2. 建设内容11.1.3. 设计原则12. 轧钢工艺和设备（以下为单线生产线内容）13. 车间主要设备选型说明及组成14. 车间平面布置与起重运输设备15. 主车间劳动定员16. 主要技术经济指标17. 工程投资：1工程概况11建设条件111地理气候条件112建设内容本工程为高速线材生产线工程，生产能力为260万t/a的高速线材生产线及配套辅助设施。建设内容包括：加热炉区、主轧线区、冷却运输区、供配电系统、外围能源介质系统、消防环保等系统的机电设备供应（含标准设备和专用设备）、建筑工程（不含地基处理）、安装工程、钢结构制安、各种管线的制安、调试、加热炉烘炉及相关技术服务等。单线生产线年产5.516.0mm线材盘卷60万t。生产的主要钢种包括碳素结构钢、低合金钢、优质碳素结构钢、冷镦钢等。113设计原则1）工程设计按照“成熟、可靠、先进、实用”的原则，每项技术和装备的选用都要确保操作可靠，产品质量稳定、生产低成本的效果。2）总图布置 考虑节约用地、节省投资。3）采用先进可靠的工艺技术，确保安全，稳定的连续生产。4）工程自动化控制水平遵循成熟、可靠、先进、实用，有利于产品质量控制和安全和安全生产，性价比高的原则。5）环境保护和劳动安全卫生应满足国家有关法律，法规要求。6）设计采用节能降耗技术，减少动力消耗。轧钢工艺和设备（以下为单线生产线内容）2.1 产品大纲（如果只生产盘螺，其产能可扩大到70-80万吨/年）2.1.1 产品大纲和金属平衡（1）产品大纲本车间为全连续式高速线材轧钢车间，生产规模为年产量60万吨合格高速线材。产品规格：5.516毫米直径光面高速线材和6.016毫米螺纹盘卷。盘卷外径：1250毫米；盘卷内径：850毫米。盘卷高度：1800毫米（压紧后）。盘卷重量：2279.5或2003.05千克。生产钢种：优质碳素结构钢、碳素结构钢、低合金钢、焊条钢、冷镦钢。按品种规格和钢种分类的产品大纲见表2-1。表2-1 产品大纲 单位：万吨/年序号钢种代表钢种规格(mm)年产量比例5.56.58101216(万吨)(%)1优质碳素结构钢10806.04.010.016.72碳素结构钢q2353.52.02.07.512.5q195l4.510.02.016.527.53焊条钢h08a6.06.010.04低合金钢hrb4001.010.06.017.028.35冷镦钢ml352.01.03.05.0合计15.030.015.060.0比例(%)25.050.025.0100.0（2）产品质量及标准产品以热轧盘卷状态交货，产品执行标准：gb/t7002006 碳素结构钢；gb/t6991999 优质碳素结构钢技术条件；gb/t64782001 冷镦钢和冷挤压钢；gb/t34292002 焊接用钢盘条；yb/t146-1998 预应力钢丝及钢绞线用热轧盘条；gb/t149812009 热轧盘条尺寸、外形、重量及允许偏差。gb/t43542008 优质碳素钢热轧盘条；gb/t7012008 低碳钢热轧圆盘条；gb1499.2-2007、gb130141991钢筋混凝土用热轧带肋钢筋产品的尺寸精度符合标准中规定的c级精度，产品可达到的尺寸精度见表2-2。表2-2 产品尺寸偏差序号公称直径允许偏差不圆度mmmm15.5100.150.24210.5150.200.32315.5160.250.40（3）原料和金属平衡1）原料本车间使用的原料为无缺陷连铸坯，由与本车间相毗邻的连铸出坯跨提供，热坯料通过热送辊道八根一起送入本车间，实现热装热送，入炉温度约为600800，热送热装率可达60，冷坯则通过跨车、汽车运入本车间原料跨。连铸坯规格：16016012000毫米，2350千克；米，2065千克。短尺料8000毫米，总数不超过10%。连铸坯质量应符合yb2011-2004的规定，边长偏差： 5 毫米，弯曲度： 10 毫米/米，总弯曲度： 100 毫米。本车间年需坯料量约为61.856万吨。2）金属平衡车间金属平衡见下表2-3。表2-3 车间金属平衡表 单位：吨坯料量成品切头和轧废烧损t/a%t/a%t/a%t/a%61856010060000097.0123702619012.1.2 车间工作制度及年工作时间本车间采用四班三运转连续作业工作制度，节假日和公休日不休息。轧机额定年工作时间为7100小时。见表2-4。表2-4 轧机年工作时间 单位：小时年日历时间大、中修每年一次、每次15天小修每周一次，每次一班计划年工作时间停工时间额定年工作时间交接班换辊、孔型、导卫事故及其它876036040080002504202307100年日历作业率为：7100/8760100%=81.05%2.2 工艺描述和生产能力计算2.2.1 工艺方案本设计要点如下：（1）根据坯料条件以及产品大纲的要求，本设计确定为单线全连续式高速线材轧机，轧制5.57.0毫米线材的保证速度为90米/秒。（2）车间采用高架布置，加热炉和轧线大部分设备布置在车间内标高为+5.0米的混凝土平台上。（3）设计考虑了连铸坯直接热送热装的方案，热坯经辊道进入本车间和坯料提升装置相衔接。（4）全线无扭轧制采用全线无扭的布置型式，可大大减少因轧件扭转在角部产生的裂纹，减少表面和内部缺陷，提高成材率；减少因扭转产生的事故，提高轧机利用率。同时，有利于实现粗、中轧的微张力控制，改善产品的精度。（5）轧线选用28架轧机，粗、中轧及预精轧机组各为6架平/立交替布置，单独传动。精轧机组为10架顶交45精轧机组，集体传动。粗轧、中轧、预精轧机选用我公司开发研制的短应力线轧机，其刚性大、轧辊轴承寿命长、可整机架更换，换辊时间短，适合成品机架经常更换轧辊的特点。精轧机则采用我公司独立设计的机型，其生产的线材产品精度高、生产稳定性好、投资小。（6）粗轧、中轧和预精轧机组后设机电一体化飞剪，其剪切精度高、事故率低、维护量少、易于操作。（7）采用全线温度控制和轧后控制冷却技术。 按钢种严格控制开轧温度； 在精轧机组前设有预水冷箱，以控制线材进入无扭精轧机组的温度； 在精轧机组后设有水箱，以控制吐丝温度； 采用延迟型散卷控制冷却线对线材进行在线余热处理，其适应钢种范围广、控制冷却速度范围大。（8）线材盘卷采用p&f悬挂钩式运输机运送，操作灵活，使用方便。（9）采用完善的控制系统，全部操作自动化程度高。（11）轧线设高压水除鳞装置，提高产品质量。（12）高线主厂房与原高线厂房衔接，降低基建投资，轧辊间利旧扩建。2.2.2 生产工艺流程（1）工艺流程简图图2-1 工艺流程简图（2）生产工艺过程简述上料：车间所用热连铸坯由热送辊道从炼钢连铸车间运入本车间，冷坯由过跨车、汽车运入本车间。采用热坯生产时，热坯通过热送辊道八根一起根送入本车间，然后经分钢横移，提升机提升后运送至入炉辊道。经测长后，由辊道把钢坯送入加热炉加热。采用冷坯生产时，冷坯通过过跨车、汽车送入轧钢车间，通过吊车直接吊运至冷坯台架，台架逐根把坯料送到入炉辊道上。经测长后，由辊道把钢坯送入加热炉加热。对于不合格坯料，由剔除装置将钢坯剔除，再由吊车把钢坯吊到钢坯跨堆放。加热：本项目设置一座加热能力为120吨/小时的步进梁式加热炉，侧进侧出，液压步进机构，炉内辊道出钢。燃烧系统采用高焦转炉混合煤气空气比例控制，保证加热均匀。钢坯在加热炉内加热到9801150后，按轧制节奏出钢。轧制：出炉后的钢坯在20兆帕水的压力下去除钢坯表面的氧化铁皮。再由出炉辊道送往粗轧机组。车间共有轧机28架：粗轧机组6架、中轧机组6架、预精轧机组6架，精轧机组为10架（集体传动）。轧件在平立交替布置的粗轧机组（5506）中进行无扭轧制，经1#飞剪切去头部和尾部（事故时亦可将轧件碎断）后进入平立交替布置的中轧机组（4506）进行无扭轧制，粗、中轧机组内部采用微张力控制轧制。而后轧件由2#飞剪切去轧件头部和尾部（事故时亦可将轧件碎断），进入预精轧机组（3506）进行轧制。在预精轧机组各架轧机之间均设有气动立式活套；在预精轧机入口设有1个侧活套。使轧件在此区域实现无扭、无张力轧制，从而保证进入精轧机组轧件尺寸精确。轧件出预精轧机组后，经预水冷冷却后，在3#飞剪处切头、切尾。然后经侧活套进入精轧机组轧制。若轧件在精轧机组内发生事故，精轧机组入口处的卡断剪立即启动将轧件切断防止后续轧件继续进入精轧机，同时碎断剪启动将轧件碎断。精轧机组为顶交45精轧机组，10机架集体传动、悬臂式碳化钨小辊环，轧件在精轧机组之间实行单线无扭转的微张力轧制，将轧件轧成高尺寸精度、高表面质量的线材产品。根据不同的产品规格，轧件在精轧机组中轧制若干道次。控制冷却：成品尺寸的线材由精轧机组轧出后，进入由水冷装置和风冷运输机组成的控制冷却作业线。水冷段共设有四段水冷装置控制线材的吐丝温度。水冷后的线材由夹送辊送入吐丝机。高速前进的线材经吐丝机后形成螺旋形线圈，均匀地铺放在散卷风冷运输辊道上。根据处理的钢种、规格的不同，按工艺制度可改变风机开闭的数量、风机的风量、辊道的运行速度等多种参数来调节线卷的冷却速度，使线卷在理想的冷却速度下实现金相组织的转变，从而获得具有良好的金相组织和所需要的均匀一致的机械性能的产品。螺旋状的线材在风冷运输辊道上按需要的冷却速度完成组织转变后，在运输机的“尾”部通过线圈分配器平稳地落入集卷筒，形成外径为1250毫米内径为850毫米的盘卷。集卷时线材温度为350600。当一卷线材收集完毕后，“快门”托板托住“鼻尖”，集卷装置的芯筒下降回转，将立卷翻转成卧卷状态，同时另一个芯筒(无盘卷的芯筒)由水平位置回转到集卷机中心的垂直位置，使集卷工作继续进行。线材精整：盘卷运输小车将套在芯筒上的松散卧卷移出，并挂到处于等待状态的悬挂式运输机(p&f线)的钩子上。盘卷挂好后，运卷小车返回，等待下一个盘卷。载有盘卷的钩子由运输机链条带动沿轨道运行。盘卷继续冷却，在检查站的位置由人工进行检查、取样和切头尾工作。钩子载着盘卷继续运行到打捆站时，由自动打捆机打捆。捆好的盘卷在盘卷秤上称重、标记。钩式运输机最后把盘卷送到卸卷站，小车将盘卷从钩子上取下，把盘卷放到盘卷收集站中。p&f线的空钩继续运行，返回到集卷站处循环使用。成品库的吊车将卸卷站处的盘卷吊运至成品堆存区存储、等待发货。轧制过程中产生的切头及轧废料由吊车吊至汽车，运出本车间。（3）终轧速度在生产5.57.0毫米线材的成品保证速度为90米/秒。（4）孔型系统轧机采用的典型产品孔型系统见图2-2、2-3。所有规格均采用成熟的椭圆-圆孔型系统轧制，可保证最终的产品精度。2.2.3 轧机生产能力及负荷率轧机生产能力计算见下表3-5。总轧制时间为6575 小时，轧机额定年工作时间为7100小时，轧机负荷率为：6575/7100100%92.6。图2-2 粗中轧、预精轧孔型系统图 图2-3 精轧孔型系统图表2-4 轧机能力计算表品种序号产品规格mm坯料单重kg产品单重kg/m轧制速度m/s轧制时间轧机理论t/h平均产量t/h年产量t轧制时间h纯轧s间隔s节奏s高速线材15.523500.18790.0 139.65144.658.5 56.7 1000182623500.22290.0 117.6 5122.669.0 66.9 10001536.523500.2690.0 100.45105.480.3 77.9 14800019004723500.30290.0 86.5591.592.5 89.7 10001157.523500.34785.1 79.6584.6100.0 97.0 490005056823500.39574.7 79.6584.6100.0 97.0 4000041278.523500.44566.3 79.6584.6100.0 97.0 350003618923500.49959.2 79.6584.6100.0 97.0 3500036199.523500.55653.1 79.6584.6100.0 97.0 35000361101023500.61747.8 79.6584.6100.0 97.0 35000361111123500.74639.6 79.6584.6100.0 97.0 35000361121223500.88833.2 79.6584.6100.0 97.0 35000361131323501.04228.3 79.6584.6100.0 97.0 37500387141423501.20824.4 79.6584.6100.0 97.0 37500387151523501.38721.3 79.6584.6100.0 97.0 37500387161623501.57818.7 79.6584.6100.0 97.0 37500387小计6000006575轧机利用率为：6575/7100100% = 92.6%。15 车间主要设备选型说明及组成本项目设备选型立足在国内设计制造的基础上，充分选用有成熟生产经验、结构先进、方便操作、可以提高产品精度和组织性能的技术装备，以保证整条生产线的技术装备水平。其中打捆机从国外引进。3.1 车间主要设备选型说明（1）粗、中、预精轧机粗、中轧机组常用的有普通二辊闭口式轧机、预应力轧机、短应力线轧机等，预精轧机还有悬臂式。每种型式各有特点，在国内都有成功的应用。本设计中，粗、中、预精轧机组选用短应力线式，其优点是：轧机的应力线短、刚性好、轧件的尺寸精度高；实现了对称调整,辊缝调整相对轧线对称，保证了轧制线固定，从而使得导位装置的调整、安装、维护都很方便，减少了操作事故和工艺事故，提高了成材率和作业率。没有传统的轧机牌坊，设备重量轻；机架整体更换，孔型和导卫在轧辊间进行预调整，在线调整少，轧机的效率高；轧机占地小，布置紧凑。立式轧机采用的上传动，避免了水和氧化铁皮的进入。水平和立式轧机轧机本体可互换，这可减少备品备件的库存数量，并且也便于安装。主传动接轴改为弧形齿万向接轴，缩短了主传动与轧机间的距离；对立式轧机而言，降低了整个轧机高度。短应力线轧机的缺点是需要备用机架，其运行费用稍高。（2）精轧机组精轧机组选择我公司开发设计的顶交45精轧机组。我公司精轧机组特点为：轧机集中传动传动，微张力轧制，传动系统简单可靠。重载机架，由5架230轧机、5架170轧机组成，承载能力大。 最后两架高速机架采用特殊结构，高速性能好。机架轧辊箱采用插入式结构，互换性好，更换快捷方便。辊缝调整采用偏心套式，结构简单、可靠。辊环通过锥套与轧辊轴连接，专用工具更换辊环，快捷方便。机组采用顶交45布置，工作稳定性好，重心低。（3）水冷段精轧机组前设置1套预穿水冷却装置，由1段水箱构成，使轧件从出中轧机组后的1000迅速降低到900再进精轧机组轧制，从而使出精轧机组的产品获得细小的晶粒组织，以改善最终产品的力学性能。精轧机组与吐丝机间设有轧后水冷装置，由四段水箱组成，用于将精轧机组轧出的线材迅速、均匀冷却至所需的温度，以控制晶粒的长大，为进一步的控制冷却作好组织准备，同时减少氧化铁皮的生成。上述控温措施可显著提高产品的性能，增强产品的市场竞争力。（4）风冷运输机一般对中、高碳钢采用标准型冷却方式，运输机运行速度为0.51.7米/秒；低碳钢和冷镦钢采用延迟型冷却方式，运输机运行速度为0.10.33米/秒。本方案采用辊道式延迟型的风冷运输机，其中设有保温罩，以适应延迟冷却的要求。（5）盘卷输送系统集卷后的盘卷输送系统主要有两种型式，即卷芯架式和悬挂钩式（p&f线），这两种型式在同长度上比较前者比后者设备重量重许多，且卷芯架式不利于盘卷的进一步冷却，在检查、头、尾剪切和卸卷时需多次翻倒。故本设计中盘卷输送系统不采用卷芯架式。在悬挂钩式运输机中，根据传动方式不同又有两种型式，单钩驱动式和集中链条传动型式。单钩驱动式设备维修量大，与集卷处衔接挂钩时，时间长、节奏慢。近几年新上的高线轧机都采用的是集中传动悬挂钩式运输机(p&f线)。本设计中也将采用这种盘卷输送系统。（6）称量及标识成品线卷经打捆后，在线进行称重及标识。在线设置1台成品称，成品称量采用在线托盘式称量，标识采用人工挂牌方式。3.3.2 轧钢主要设备组成及性能（1）轧机主要性能轧线主轧机如表3-1所列。表3-1 主轧机参数配置表机组机架序号轧机名称轧辊尺寸(mm)电机功率（kw）电机型式电机基速（rpm）轧机型式粗轧机组1h550水平轧机600520760450d.c600/1200短应力线2v550立式轧机6005207604503h550水平轧机6005207606004v550立式轧机6005207606005h550水平轧机6005207606006v550立式轧机600520760600中轧机组7h450水平轧机4804206806008v450立式轧机4804206806009h450水平轧机48042068060010v450立式轧机48042068060011h450水平轧机48042068060012v450立式轧机480420680600预精轧机组13h350水平轧机38033065060014v350立式轧机38033065060015h350水平轧机38033065060016v350立式轧机38033065060017h350水平轧机38033065060018v350立式轧机380330650600精轧机组1928450顶交精轧机228.5/205725+170.6/1537055500a.c（2）轧线设备组成和主要性能轧线机械设备组成和主要性能如下表3-2：表3-2 轧线机械设备组成和主要性能序号设备名称单位数量简要技术性能重量（t）备注单重总重一在线设备1上料台架套1步进式；存放根数：max.30根。电动机通过偏心轮传动动梁；65652入炉辊道组1单根输送钢坯至加热炉入口辊道轴承冷却；辊道ac变频传动；辊道速度：0.11.5m/s；带测长辊、升降挡板。60603剔除装置套1电液推杆式，台架存放能力10根994加热炉座1步进梁式；汽化冷却；冷坯加热能力：120 t/h；燃料：高焦转炉混合煤气。5出炉辊道套1出炉辊道；（部分带保温罩）辊道ac变频传动；辊道速度：0.11.5m/s。16166高压水除鳞装置套1水压18-20 mpa，包括泵站35357粗轧机组套1短应力线平立交替布置，5506；机前设夹送辊和卡断剪；轧制线标高：+5.80mm。2802808no.1飞剪台1曲柄式，切头，事故碎断；剪切断面：max80mm（5027mm2）；轧件速度：0.41.1m/s；剪切精度：20mm；碎断长度：800 mm。30.530.59中轧机组套1短应力线平立布置，4506；轧制线标高：+5.80mm。24024010no.2飞剪台1回转式，切头，事故碎断；剪切断面：max40mm（1260mm2）；轧件速度：2.05.5m/s；剪切精度：50mm；碎断长度：1000 mm292911预精轧机组套1短应力线平立布置，3506；13h架前设有1个水平活套；其余机架间设有5个立活套；气动活套。11211212精轧机前水箱及导管套1每个水箱长8 m；共1个水箱；冷却水压力1.0 mpa；导槽长度23m。12.424.813测径仪套1测量轧件范围：1030 mm；轧制产品温度：8001050 ；轧制速度：max.18m/s；测量精度： 0.02 mm。1114no.3飞剪及碎断剪套1回转式；启停工作制；剪切断面：max 24.3 mm（464mm2）；轧件速度：916m/s；（设计速度18m/s）切头尾长度： 100740 mm；剪切精度： 5v轧件；剪切温度： 850 c；带碎断剪。10.610.615精轧前活套及卡断剪套1侧活套，起套辊由气缸驱动，数量1工作套量：150400mm；气动卡断剪；轧件规格：1724.3mm；剪切温度：850c；剪切气缸： 6370mm；工作压力： 0.4 mpa。3.73.716精轧机组套1悬臂辊环式轧机2305+1705；顶交45，集中传动。72.672.617精轧后水箱及导管套1水箱长：6.61m 1+6. 14m 3；冷却水压力：1.2 mpa；压缩空气压力：0.40.6 mpa；总长50m。5.722.818夹送辊及吐丝机套1夹送辊规格：18072mm；最大轧件设计速度： 105m/s；夹料速度14.490m/s；15吐丝机；最大吐丝设计速度：100 m/s；吐圈直径： 1050mm。16.516.519散卷风冷运输线套1辊道式延迟型；运输机总长：104m；运输速度： 0.11.7m/s；10台风机，风量15.419.0x104m3/h；冷却速率0.320 /s。33333320集卷站套1双芯棒回转式；松卷高度： 最大 2450 mm；盘卷温度： 350c600c。515121运卷小车套1液压升降式；运卷小车行程： 11300mm；运卷小车速度： 0.7m/s。191922p&f钩式运输机套1悬挂积放钩式；c形钩总长度： 4300mm；38038023打捆机台124盘卷称重装置台125卸卷站套226立辊倾翻装置套1用于立式轧机轧辊倾翻，电动驱动。77二离线设备1炉区液压站套12粗、中轧、预精轧液压站套13精轧、吐丝机液压站套 14集卷液压站套15打捆机液压站套26称重液压站套1利旧7粗轧润滑站套18中轧润滑站套19预精轧润滑站套110精轧润滑站套111干油润滑站套612油气润滑站套313标牌打印机套1凹凸字牌形式（3）轧辊间设备本车间不设单独的轧辊间，其轧辊拆卸及装配、轴承清洗、导卫调整等工作在现有的旧高线轧辊间完成。 表3-8 新增轧辊间设备（初定）序号设备名称规格型号最大工件尺寸（直径x长度）/mm单位数量1轧辊车床ca8480b800x4000mm台12台式导卫对中仪台13便携式导卫对中仪台14交流电焊机台45直流电焊机台16高压清洗机台17350轧机拆辊机器人套18450轧机拆辊机器人套19550轧机拆辊机器人套1 车间平面布置与起重运输设备4.1 车间平面布置新建高线在紧邻原高线车间南侧预留位置。新建高线与原高线厂房共用一面墙、原料跨、轧辊间及水电等公辅设施。本工程车间厂房由主轧跨、成品跨、主电室及水处理设施等组成。主车间总长度396米，主轧跨长396米，跨度36米，轨面标高+9米；成品跨长198米，跨度30米，轨面标高+9米。详见车间工艺平面布置图。4.2 起重运输设备（1）车间起重运输设备组成高线车间与原高线共用原料跨、水处理，新建的两条高线共用一个主电室。轧辊间利用原轧辊间扩建。车间的起重运输设备如下：线材主轧跨：设有3台吊车，其中20/5t一台，10t两台，lk=35米，轨面标高9米，用于轧线设备安装维护、生产中的事故处理、换辊等作业。线材成品跨：设有3台12.5+12.5t电磁挂梁吊车，lk=28米，用于设备安装维护和成品吊运。在车间内设置了1台叉车，用于平台下料筐的运输。主车间劳动定员采用四班三运转连续工作制，主车间总人数310人，劳动定员见表5-1。表5-1 主车间劳动定员表序号定员名称常白班甲乙丙丁合计备注一、上料加热区1钢坯管理工1111152炉子操作工111143加热工222284出钢工111145吊车司机1111156辅助工7班长111148小计2777730二、轧钢区1轧机操作工222282轧钢工（粗中预精轧）3333123精轧调整工222284吊车工1222295切头废品处理工111146辅助工7班长111148小计1111111114