钢铁有限责任公司大方坯连铸工程初步方案设计

年5月29日钢铁有限责任公司大方坯连铸工程初步方案设计文档仅供参考石家庄钢铁有限责任公司产品提档升级改造工程轧钢提高压缩比开坯技术改造项目前期方案库号:PS029·00·A02·112月

石家庄钢铁有限公司产品提档升级改造工程轧钢提高压缩比开坯技术改造项目前期方案库号:PS029·00·A02·1:韩国瑞:崔洲:谭雪峰:许宏伟:徐跃华赵磊中冶京诚工程技术有限公司12月中冶京诚工程技术有限公司参加设计人员名单专业名称设计人审核人部门项目主管瑞信刘嘎吕鹏崔万明王京瑶燃气王元康赵红张云生热力廖京莉张风坡吴仕明通风谷万胜高月利袁志明水道任全文周易沈盛方电力郭守芳张莉高毅夫仪表万川张力才赵家逊电讯周婧荣梁玮苏桂兰祁亚东土建涂杰刘轶赵学英曹国增总图武永宝步小英聂世一工程经济章笑凡孙海波吕刚技术经济付艳苗丽君王彦目录1工程概述 11.1企业概况 11.2项目建设的必要性 11.2.1石钢现状 11.2.2轧钢进行提高压缩比开坯技术改造的必要性 21.2.3轧钢提高压缩比开坯技术改造项目改造实施后情况 31.2.4企业未来竞争力 31.3产品方案和产品规模 51.4项目建设(改造)主要内容 51.4.1加热炉 51.4.2高压水除磷装置1套。 51.4.3开坯机 51.4.4预留 61.4.5热锯 61.4.6定尺冷床及大捆收集 61.4.7生产准备设施 61.4.8厂房 61.4.9起重设备 71.5项目选址和工期 71.5.1工程选址 71.5.2工期 72轧钢工艺设施设计方案技术说明 92.1概述 92.2生产规模及产品方案 92.2.1生产规模 92.2.2产品方案 92.3原料与金属平衡 112.3.1原料 112.3.2金属平衡 122.4工作制度及年工作时间 122.5生产工艺流程选择 132.5.1工艺方案的确定 132.5.2工艺流程简述 142.6轧机生产能力 182.7设备组成、型式及简要技术性能 252.7.1工业炉 252.7.2轧机组成及选型 262.7.3车间其它生产线设备配置及性能 272.8车间平面布置及厂房起重运输设备 292.8.1车间平面布置 292.8.2车间组成及厂房参数 302.8.3车间起重运输设备 302.9轧辊间 312.10车间主要技术经济指标 323公辅设施设计方案技术说明 343.1燃气设施 343.1.1轧钢系统燃气设施 343.1.2化学消防设施 363.2通风除尘设施 373.2.1概述 373.2.2轧钢系统通风除尘设施 383.3热力设施 393.3.1大棒车间压缩空气供应 393.3.2车间热力管道 413.4给排水设施 423.4.1工程概述 423.4.2设计内容 423.4.3设计原则 423.4.4设计依据 433.4.5节水技术和措施 433.4.6给排水设计条件 433.4.7给排水系统 443.4.8主要技术经济指标 463.5供配电设施 473.5.1电力负荷 473.5.2车间供电源及高压供电 473.5.3动态无功补偿(SVC)及功率因数补偿 473.5.4车间低压供电 483.5.5电气室 493.5.6安全供电及保安措施 503.5.7传动系统 503.5.8传动设备 513.5.9传动系统配置 533.5.10传动装置性能 533.6自动化仪表 583.6.1概述 583.6.2设计内容 583.6.3装备水平和控制方式 583.7三电控制系统 603.7.1概述 603.7.2轧钢系统基础三电控制系统 623.8电信设施 763.8.1概述 763.8.2电信系统 763.8.3传输线路及管线敷设 783.8.4电信维护 783.9土建 783.9.1设计依据 783.9.2气象条件 793.9.3地质条件 793.9.4地震数据 793.9.5设计数据 793.9.6建筑设计 793.9.7厂房的耐火等级、层数和防火分区的最大允许建筑面积 833.9.8混凝土结构设计 843.9.9钢结构设计 843.10总图运输 883.10.1概况 883.10.2总图平面布置 883.10.3道路运输 893.10.4消防及绿化 903.10.5主要技术经济指标 904工程投资概算 925技术经济分析 945.1概述 945.2评价原则 945.3基础数据 945.3.1产品方案 945.3.2建设进度 955.3.3资金使用和资金筹措 955.4财务评价 965.4.1营业收入 965.4.2成本费用估算 965.4.3税金及利润计算 975.4.4现金流量分析 975.4.5资产负债率(LOAR) 975.4.6财务生存能力分析 985.4.7不确定性分析 985.5结论 996方案图纸目录及附图 1071工程概述1.1企业概况石钢始建于1957年,当前已成为拥有年产铁200万吨、钢260万吨、钢材260万吨生产能力的钢铁联合企业。随着石钢产品品牌效应的提升,石钢的战略客户和高端客户对石钢产品提出了更高的要求。为了满足客户和市场的这些高标准要求,实现”国内领先、世界一流”特钢企业的战略目标,在炼钢现有装备设施基础上,迫切需要进行大规格矩形坯连铸机以及配套设施的改造工程,同时轧钢系统进行提高压缩比开坯技术改造,从而大幅提升石钢产品的质量和产品规格范围,满足高端客户的要求,提高市场竞争力。1.2项目建设的必要性1.2.1石钢现状根据河北省委、省政府关于”一吨产能也不增加”的指示精神和河北钢铁集团”调结构、转方式”的战略布署,石钢将对连铸系统及轧钢系统进行技术改造。石钢改造项目主要工序及产量仍按照年产200万吨钢材进行平衡。石钢现状金属平衡图详见图1-1。图1-1石钢现状金属平衡图单位:万吨图1石钢现状金属平衡图1.2.2轧钢进行提高压缩比开坯技术改造的必要性当前,石钢现有最大断面(300×360mm)连铸坯按照压缩比达到7的要求,只能生产Æ140mm以下规格产品,无法满足用户要求。而且,市场上高端产品对钢材的各种机械性能都提出了更高的要求。随着连铸机的改造,为了满足这些高标准的要求,不但需要产品有大的压缩比,同时还需要大的道次压下量,使轧制过程中变形能充分渗透至钢材心部,提升产品的各种机械性能。而增大连铸坯断面并采用大压下开坯机开坯后进行二火成材轧制是解决这一问题的最好途径。例如当前石钢提供的轴承钢等产品,质量稳定可靠地主要集中在Æ100mm以下,而且用户仅限于中低档产品,距离世界顶尖轴承厂(SKF,NSK等)供货要求还有一定的差距,主要问题为轴承钢的缩孔残余问题,增上开坯机进行二火成材后,可改进上述问题。为了满足客户要求和市场需求,实现”国内领先、世界一流”特钢企业的战略目标,在现有装备设施基础上,迫切需要进行提高压缩比开坯和配套设施的改造。1.2.3轧钢提高压缩比开坯技术改造项目改造实施后情况轧钢提高压缩比开坯项目实施后,钢产量不增加,而石钢产品的质量和产品规格范围将大幅提升。其中:随着产品质量的稳步提升,石钢产品将由当前中低端产品快速向中高端产品挺进,三高产品所占的比例将由现在的50%提高到70%以上;石钢产品将能够满足重卡的发动机曲轴等压缩比的需求,Æ180mm以上规格将能够满足高压阀体、钻杆接箍、钻艇及船用发动机曲轴、变速箱齿轮、超临界高压锅炉管等生产要求,石钢将在保持已有市场份额的基础上,不断拓展高端产品市场,增加中高端产品的市场份额。1.2.4企业未来竞争力项目实施后,石钢产品一是压缩比达到7以上的规格将由当前的Æ140mm提高到Æ220mm,具备了增大战略客户群的条件;二是经过加大道次压下量,使轧制过程中变形能充分渗透至钢材心部,提升产品的各种机械性能,将有效提升稳定客户的数量和客户的满意度,且可替代部分进口特殊合金钢;三是能够生产Æ180mm以上规格项目实施后主要工序产量和金属平衡详见图1-2。图1-2项目实施后金属平衡图单位:万吨1.3产品方案和产品规模(1)产品品种优质碳结钢、合金结构钢、保淬透性钢、轴承钢、弹簧钢和管坯钢等。(2)产品规格与产量比例1期产品:圆钢:190350mm;矩形坯:20×300180、300×360mm;定尺长度:3~6~12m;2期产品:圆钢:140350mm;矩形坯:20×300180、300×360mm;定尺长度:3~6m。1.4项目建设(改造)主要内容改造轧制系统1套,同时进行厂房、起重设备和配套公辅设施及水处理系统的改造。主要改造设备、设施及技术参数如下。1.4.1加热炉步进梁式加热炉1座,根据坯料长度采用单排或双排布料、侧端进侧端出式,装出料机装钢及出钢;炉子装出料辊道中心距有效加热长度40m;最高加热温度125热装坯时额定小时产量7100t/h(冷坯)。1.4.2高压水除磷装置1套。1.4.3开坯机(参数需与后面匹配)型式:闭口牌坊二辊可逆式轧机1台规格:1250mm轧辊直径:1350/1150mm最大轧制力:1kN辊身长:2500mm上辊最大升程:1000mm压下精度:±0.25mm、上辊轴向调整:±6mm轴承:四列滚柱,油气润滑驱动:由1台交流电机经分配齿轮座和万向接轴传动两个轧辊液压小车换辊组、机械松卡机构、进出侧各两个机架辊、机前后设推床和翻钢钩。1.4.4预留火焰清理、切头、连轧机组、在线测径和横移编组等设施的位置,为以后能够进一步升级改造,生产更高品质和质量的大规格棒材做好了预备。1.4.5热锯锯切区设mm固定式定尺锯21台,单根锯切定尺。1.4.6定尺冷床及大捆收集设宽12m×长1320m步进式定尺冷床一座,以满足所有坯材冷却1.4.7生产准备设施生产准备间布置在主轧跨内,配备有与轧线配套的换辊机器人以及相应的附属设施。1.4.8厂房(此部分应与后面匹配)轧钢车间厂房由加热炉跨和主轧跨组成。其中:加热炉布置在加热炉跨内;轧辊间布置在主轧跨内。加热炉跨:长度×跨度=69m×27m,轨面标高12.5m;主轧跨:长度×跨度=118m×33m、轨面标高12.5m。1.4.9起重设备(此部分应与后面匹配)主轧跨设50/10t吊钩桥式起重机,Lk=34,A5,1台;加热炉跨设16t+16t双钩桥式起重机,Lk=25,A7,1台。1.5项目选址和工期1.5.1工程选址本项目将在石钢厂区内建设,不涉及征地问题。经对若干平面布置方案进行比较分析,项目选址位于转炉厂房西侧及三轧北侧区域。1.5.2工期本工程项目绝对工期16个月,其中:技术交流、招标2个月;工程设计3个月;图纸设计和审查2个月;设备制造8个月;施工及设备安装调试4个月。其中:设备制造和土建施工与设计交叉进行11个月;设备安装2个月;设备冷热试车各1个月。计划于2月开工,6月建成。2轧钢工艺设施设计方案技术说明2.1概述石家庄钢铁有限公司拟新建一条大棒材生产线,采用半连轧生产工艺。设计产能年产40万吨,产品为圆钢和供其它轧钢车间中间坯。本车间分期建设,1期建设1座连续加热炉、1架二辊可逆初轧机、热锯、冷床、缓冷坑等设备,2期增设4架短应力线轧机以及液压剪、热锯、编组台架、冷床、缓冷设备等,预留火焰清理机。2.2生产规模及产品方案2.2.1生产规模本车间为新建大棒材生产线,建设规模为年产40万吨,1期生产190350mm规格圆钢、22180×30180mm、300×360mm矩形坯。2期建成时可生产140350mm规格圆钢、22180×30180mm、300×360mm矩形坯。1期根据场地条件建设满足圆钢生产的缓冷坑:缓冷能力:~300000t/a;批最大产量:~3200t/次;2期建设与主轧线产量配套的缓冷坑:缓冷能力:~400000t/a;批最大产量:~4800t/次;(方案二坑未增加,缓冷能力应与一期相同)2.2.2产品方案(1)产品品种优质碳结钢、合金结构钢、保淬透性钢、轴承钢、弹簧钢和管坯钢等。(2)产品规格与产量比例1期产品:圆钢:190350mm;矩形坯:22180×30180、300×360mm;定尺长度:36~612m;2期产品:圆钢:140350mm;矩形坯:22180×30180、300×360mm;定尺长度:36~612m;按产品规格分类的1期和2期产品大纲见表2.2-1和表2.2-2。表2.2-11期产品大纲单位:万吨序号钢种代表钢号方坯圆钢小计比例Ф190~200Ф200~350%(mm)(mm)(mm)1优质碳结钢4541512.502合金结构钢42CrMoA341820.003管坯钢12Cr1MoVG41512.504保淬透性钢40CrH,20CrMnTiH341820.005弹簧钢60Si2CrVA337.506轴承钢GCr153621127.50合计1222640比例%30.0055.0015.00100.00表2.2-22期产品大纲单位:万吨序号钢种代表钢号方坯圆钢小计比例Ф140~160Ф160~200Ф200~350%(mm)(mm)(mm)(mm)1优质碳结钢45211410.002合金结构钢42CrMoA3321922.503管坯钢12Cr1MoVG221512.504保淬透性钢40CrH,20CrMnTiH3311820.005弹簧钢60Si2CrVA337.506轴承钢GCr1533321127.50合计12139640比例%30.0032.5022.5015.00100.00产品执行标准GB/T702- 热轧钢棒尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T699-1999 优质碳素结构钢GB/T3077-1999 合金结构钢GB/T15712- 非调质机械结构钢GB/T5216- 保证淬透性结构钢GB/T1222- 弹簧钢GB/T18254- 高碳铬轴承钢YB/T5137-98 高压锅炉管用无缝钢管管坯YB/T002-1991 热轧坯尺寸、外形、重量及允许偏差产品尺寸精度按下表执行:表2.2-3产品尺寸精度尺寸公差椭圆度直径(mm)数值(mm)椭圆度总公差%140150±1.30≤70150200±1.80200280±2.502803502.3原料与金属平衡2.3.1原料本生产线坯料采用本厂新建连铸车间生产的矩形坯。年需坯料总量为421053吨,原料种类及尺寸参数见表2.3-1。表2.3-1原料规格序号坯料类型坯料来源断面尺寸坯料长度最大单重mmmKg1矩形坯连铸450×6003.5~5.76运入本车间的连铸坯质量应分别符合如下标准:YB/T- 连续铸钢方坯和矩形坯;2.3.2金属平衡车间热轧金属平衡见表2.3-2。表2.3-2金属平衡表单位:吨坯料量成品量切头、轧废烧损和氧化数量%数量%数量%数量%42105310040000095147373.563161.52.4工作制度及年工作时间车间采用四班三运转连续工作制,节假日和公休日不休息,轧线年额定工作时间6500小时,详见表2.4-1。表2.4-1轧线年工作时间表单位:小时年日历时间大、中修每年一次、每次20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8760480392788832975030965002.5生产工艺流程选择2.5.1工艺方案的确定在消化吸收当今世界各国生产合金钢棒材经验的基础上,本车间采用了先进、成熟的生产技术和装备,以保证产品具有较高的尺寸精度,良好的表面质量,优异的机械性能,以及较低的能源消耗,具体工艺特点如下:(1)本设计采用半连续式轧机,即粗轧机采用一台二辊可逆开坯轧机,具有较大灵活性,可适应产品规格范围大的特点。(2)坯料为矩形大连铸坯,能够满足不同档次产品质量。(3)轧钢车间与冶炼连铸车间之间采用直接连接的紧凑短流程布置方式,节约用地,减少物料的周转。(4)钢坯加热选用步进梁式加热炉,端进端出料方式,加热质量好,操作灵活,加热效率高,为生产优质产品提供了保证。(5)采用高压水除鳞,保证产品表面质量。(7)精轧连轧机组,轧机采用平立交替布置,实现了无扭、微张力轧制,为提高产品尺寸精度和表面质量提供了有利条件。(8)精轧机组采用共用孔型系统,可用一种进料轧出多种成品尺寸,大大降低了轧辊消耗。(9)粗轧出口采用液压剪和火焰切割机切头。(10)预留了在线火焰清理,可进一步提高产品表面质量。(11)精轧机出口设横移编组装置,保证小规格产品多根同时锯切。(12)采用在线测径装置,及时监测轧制过程中轧件尺寸的变化,对提高产品质量和成材率具有重要意义。(13)设有两台mm金属圆盘锯进行棒材定尺切断。(14)设有两座步进齿条式冷床,圆钢和方坯经过步进齿条冷床冷却。(15)为了满足不同钢种轧后热处理的要求,车间设有缓冷坑。2.5.2工艺流程简述(1)工艺流程框图图2.5-1轧线1期工艺流程图图2.5-2轧线2期工艺流程图

(2)工艺流程描述1)上料和加热车间生产所用合格连铸坯料由炼钢车间经过过跨输送辊道热送至本车间钢坯跨,经称重辊道称重后(不合格的坯料由剔除装置剔除)输送至加热炉入口处,由加热炉上料机构送入加热炉加热。不热装的连铸坯运入车间后,由吊车将坯料卸下并放到钢坯跨存储区存放。正常生产时吊车将坯料吊运到上料台架,上料台架把坯料逐根输送到炉前辊道,辊道将坯料运送到入炉处,由装料机把坯料从加热炉端部装入炉内。车间设1座100t/h的步进梁式加热炉。加热炉将坯料加热至工艺要求的温度(1050～1250℃),并在加热过程步进输送至出炉侧,出料机把加热好的钢坯从炉内取出,放置在输送辊道上输送,经除鳞后送入1250二辊可逆式开坯机进行轧制。各钢种开轧温度范围见表2.5-1。表2.5-1各钢种开轧温度范围序号钢种加热温度(℃)开轧温度(℃)1碳结钢105011001150102010802合结钢105011001150102010803轴承钢115011801250112011504保淬透性钢1050~1200102010805弹簧钢1050~12001080115046管坯钢105011050102010802)1期轧制方案本设计采用1250mm二辊可逆式开坯机,由速度可调的交流电机经过齿轮机座和万向接轴传动。机前机后单独传动的工作辊道与主轧机同步正－反转,运送连铸坯在可逆式轧机进行正－反可逆轧制。机前机后设有推床和翻钢机,机前机后配有钳式翻钢机,用于在轧制过程中横向移送轧件对准孔槽。利用翻钢机对轧件进行翻钢,保证轧件在四面的不同方向获得足够加工量。连铸坯在二辊可逆式开坯机上轧制若干道次,得到需要的圆钢和中间坯。在开坯机出口设有1台热锯用于定尺锯切,定尺材经过中间冷床输送到收集装置收集。在此可用人工打捆工具打捆或直接吊车吊走。最后料捆由吊车吊到成品库堆放。3)2期轧制方案2期建成后,坯料经过二辊可逆式开坯机轧制成中间坯,然后经辊道送至连轧机组前,此处设有火焰切割机和液压剪。火焰切割机对300mm方以上的中间坯进行切头,液压剪对300mm方以下的中间坯进行切头。需要进一步轧制成大圆钢的中间坯,送入连轧机组继续进行轧制。矩形坯则由轧机空过辊道输送至编组台架处。连轧机组由4架二辊短应力线轧机(8504),平/立交替布置,速度可调节的交流电机单独传动。根据不同的产品规格,由初轧机方向过来的中间坯进入连轧机,采用椭圆－圆孔型和微张力轧制系统轧制24道后,轧成140350mm的圆钢。考虑产品质量对压缩比的要求,不同钢种生产的最大规格见下表。序号钢种代表钢号应用最小压缩比最大生产规格mm坯料450×6001优质碳结钢45一般应用≥4:12902合金结构钢40Cr一般应用≥6:12403保淬透性钢20CrMnTiH齿轮≥7:12204轴承钢GCr15轴承圈≥10:1185圆锥和圆柱轴承≥15:1150高质量滚珠轴承≥25:11205管坯钢供坯≥3:1340在二辊可逆式轧机和连轧机组间预留有在线火焰清理机,对有表面缺陷的轧件可进行在线热清理。在精轧机组出口处设有1台在线测径仪,对成品轧件实施在线监控,及时调整轧制参数。经过测径仪检测的轧件由链式升降横移台架收集编组。轧件编组后(经过编组的多根钢能够尽量并紧),然后由2台圆盘锯进行定尺锯切,第一台锯为移动锯,第二台为固定锯,两台锯同时工作切定尺,另外在此执行取样任务。定尺轧件成组送入冷床输入辊道,进入一台步进齿条冷床冷却。定尺棒材沿冷床输出辊道送到圆钢收集装置收集,矩形坯沿冷床输出辊道送到方坯收集装置收集。在此可用人工打捆工具打捆或直接吊车吊走。最后料捆由吊车吊到成品库堆放。3)缓冷处理需缓冷的棒材经冷床快速移送,落入收集装置收集,然后由吊车吊到缓冷坑堆放。其入坑温度在650℃以上。轧件冷却至1502.6轧机生产能力产量计算的条件如下:(1)坯料规格:450600mm576000mm,单重1112.773636t;(2)加热炉产量:100t/h(冷坯);(3)连轧咬入速度:0.2m/s;(4)最小间隙时间:5.0s;(5)金属综合收得率:95%;(6)轧机利用系数:0.9;(7)年产量:40万吨;按上述条件计算的轧机生产能力见表2.2-8。轧机负荷率为5948÷6500100%＝91.5%。表2.6-1主轧机能力计算表序号规格轧件长度坯料坯料尺寸单重开坯轧制节奏中间坯中间长度出口

速度连轧轧制节奏最终轧

制节奏轧机计算

小时产量加热炉

小时产量理论

小时产量实际

小时产量年产量工作时间高宽长mmmmmtsmmmm/ssst/ht/ht/ht/h万th114059.8矩形坯45060035007.229197.0219524.370.62101.88197.0132.1100.0100.085.74467215059.645060040008.262205.1019527.860.54115.71205.1145.0100.0100.085.73350316053.745060041008.469206.7219528.550.47118.48206.7147.5100.0100.085.73350417060.3450600520010.741185.8023026.030.58108.46185.8208.1100.0100.085.71.5175518058.9450600570011.773191.8423028.530.52118.41191.8220.9100.0100.085.71.5175619052.9450600570011.773191.8423028.530.47118.41191.8220.9100.0100.085.71.5175720047.7450600570011.773191.8423028.530.42118.41191.8220.9100.0100.085.71.5175821043.3450600570011.773160.9227020.710.5387.29160.9263.4100.0100.085.70.558922039.5450600570011.773160.9227020.710.4887.29160.9263.4100.0100.085.70.5581023036.1450600570011.773160.9227020.710.4487.29160.9263.4100.0100.085.70.5581124033.2450600570011.773160.9230016.770.5071.66160.9263.4100.0100.085.70.5581225030.6450600570011.773160.9230016.770.4671.66160.9263.4100.0100.085.70.5581326028.2450600570011.773160.9230016.770.4271.66160.9263.4100.0100.085.70.5581427026.2450600570011.773135.7733013.860.4860.09135.8312.2100.0100.085.70.2231528024.4450600570011.773135.7733013.860.4460.09135.8312.2100.0100.085.70.1121629022.7450600570011.773135.7733013.860.4160.09135.8312.2100.0100.085.70.1121730021.2450600570011.773135.7736011.650.4651.29135.8312.2100.0100.085.70.1121831019.9450600570011.773135.7732014.740.3463.59135.8312.2100.0100.085.70.1121932018.6450600570011.773135.7733013.860.3460.09135.8312.2100.0100.085.70.1122033017.5450600570011.773135.7734013.060.3456.90135.8312.2100.0100.085.70.1122134016.5450600570011.773135.7735012.320.3453.97135.8312.2100.0100.085.70.1122235015.6450600570011.773135.7736011.650.3451.29135.8312.2100.0100.085.70.112130036012.2矩形坯450600500010.328135.77135.8202.8100.0100.085.74.5525222030018.345060046009.501160.92160.9171.1100.0100.085.74.5525轴承钢114059.8矩形坯45060035007.229197.0219524.370.62101.88197.0132.150.050.042.91233215059.645060040008.262205.1019527.860.54115.71205.1145.050.050.042.91233316053.745060041008.469206.7219528.550.47118.48206.7147.550.050.042.91233417060.3450600520010.741185.8023026.030.58108.46185.8208.150.050.042.91233518058.9450600570011.773191.8423028.530.52118.41191.8220.950.050.042.91233619052.9450600570011.773191.8423028.530.47118.41191.8220.950.050.042.90.5117720047.7450600570011.773191.8423028.530.42118.41191.8220.950.050.042.90.5117821043.3450600570011.773160.9227020.710.5387.29160.9263.450.050.042.90.247922039.5450600570011.773160.9227020.710.4887.29160.9263.450.050.042.90.2471023036.1450600570011.773160.9227020.710.4487.29160.9263.450.050.042.90.2471124033.2450600570011.773160.9230016.770.5071.66160.9263.450.050.042.90.2471225030.6450600570011.773160.9230016.770.4671.66160.9263.450.050.042.90.2471326028.2450600570011.773160.9230016.770.4271.66160.9263.450.050.042.90.1231427026.2450600570011.773135.7733013.860.4860.09135.8312.250.050.042.90.1231528024.4450600570011.773135.7733013.860.4460.09135.8312.250.050.042.90.1231629022.7450600570011.773135.7733013.860.4160.09135.8312.250.050.042.90.1231730021.2450600570011.773135.7736011.650.4651.29135.8312.250.050.042.90.1231831019.9450600570011.773135.7732014.740.3463.59135.8312.250.050.042.90.1231932018.6450600570011.773135.7733013.860.3460.09135.8312.250.050.042.90.1232033017.5450600570011.773135.7734013.060.3456.90135.8312.250.050.042.90.1232134016.5450600570011.773135.7735012.320.3453.97135.8312.250.050.042.90.1232235015.6450600570011.773135.7736011.650.3451.29135.8312.250.050.042.90.123130036012.2矩形坯450600500010.328135.77135.8202.850.050.042.91.5350222030018.345060046009.501160.92160.9171.150.050.042.91.5350上表缺少180×180mm方2.7设备组成、型式及简要技术性能2.7.1工业炉大棒车间设有步进式加热炉1座;1期设缓冷坑16个,2期缓冷坑数量达到24个(方案二的数量不变)。(1)步进式加热炉步进式加热炉炉型有:步进底式炉、步进梁式炉、梁底组合式炉。步进底式炉为上加热,只适用于单面加热中小型坯料;步进梁式炉为上、下加热;梁、底组合式加热炉为入炉侧为步进梁式,出炉侧为步进底式,或入炉侧为步进底式,出炉侧为步进梁式。综合上述各炉型的性能,步进梁式炉加热性能最好,能够保证钢坯加热温度均匀,而且热效率高,操作灵活,无粘钢问题,需要时可退钢空炉,因此本方案考虑采用步进梁式加热炉。由于本方案中坯料单重比较大,最大单重达2.07t/m,如采用侧进侧出方式的话,悬臂辊的承重力较大,结构比较庞大而且事故率较高,因此本方案考虑采用端进端出的步进式加热炉。主要工艺技术要求如下:——坯料尺寸:连铸矩形坯:450×600mm×3500～5700mm3500～6000mm;——加热能力:100t/h(冷坯);120t/h(热坯)——燃料:混合煤气,热值:1750Kcal/Nm3;——加热温度1050～1250℃,钢坯温度均匀性≤20℃;其中轴承钢(代表钢号:GCr15)需要考虑高温扩散加热。——炉型:步进梁式加热炉,端进料端出料;——炉底支撑梁冷却方式:汽化冷却;——布料方式:3.5m坯料双排布料,3.5m以上坯料单排布料;——年加热量:421053吨;(2)缓冷坑1期设缓冷坑16个,2期缓冷坑数量达到24个。单坑最大容量200t,坯料长度34～12m。其中,对于7~12m单排布料,34~6m双排布料。缓冷的目的是消除白点和避免在冷却过程中由于热应力与组织应力而造成的裂纹。2.7.2轧机组成及选型本车间选用半连轧”1+4”工艺方案。经过调整开坯机轧制道次适用多种规格坯料的轧制,将坯料轧到合理的中间断面供连轧机,生产灵活。由于产品规格的跨度范围较大,为了保证较好的孔型公用性,减少换辊时间,2期新增连轧机组采用4机架连轧。同时连轧道次增加后,粗轧的中间坯断面能够适当增加,解决了坯料单重大、中间坯长度太长、粗轧道次多的问题,提高粗轧机的小时产量。(1)开坯轧机型式: 闭口牌坊二辊可逆式轧机规格: 1250mm最大轧制力: 15000kN(中央)轧辊直径: 1350/1150mm辊身长: 2700mm上辊最大升程: 800mm压下精度: 0.25mm上辊轴向调整: 5mm轴承: 四列滚柱,油气润滑驱动:由1台交流电机经分配齿轮座和万向接轴传动两个轧辊液压小车换辊组、机械松卡机构、进出侧各两个机架辊、机前后设推床、翻钢钩、钳式翻钢机。压下装置设有定位APC。(2)连轧机组2期新增连轧机组共4架轧机,均为短应力线轧机,平立交替布置,立式轧机为上传动。短应力线轧机的特点是:——轧机的应力线短、强度大、刚性好、轧件尺寸精度高;——上下辊对称调整,液压横移机架,轧线固定,调整操作方便;——没有传统的牌坊,设备重量轻;——辊系整体更换,孔型在轧辊间进行预调整,在线调整量少,轧机的效率高;——直径和辊身长度的比例更为合理,不但刚度高,而且提高了辊身利用率。轧线主轧机性能参数见表2.7-1。表2.7-1主轧机性能参数表机组机架轧机名称轧辊尺寸电机功率电机型式mmKW开坯机BD1250二辊可逆轧机Ø1350/1150×27006000AC连轧机组1H850水平轧机Ø900/800×12001400AC2V850立式轧机Ø900/800×12001400AC3H850水平轧机Ø900/800×12001400AC4V850立式轧机Ø900/800×12001400AC合计116002.7.3车间其它生产线设备配置及性能车间主要设备组成及性能参数见表2.7-2:表2.7-2主要设备组成及性能序号设备名称单位数量型号及技术规格性能备注1期炉前设备A1冷坯上料台架套1液压式上料A2剔除装置套1液压台架式A3入炉辊道套1包含测长称重装置炉区设备B1步进梁式加热炉座1加热能力:100t/h(冷坯)B2装钢机套1液压式B3出钢机套1液压式B4出炉侧坯料踢除装置套1液压台架式粗轧区设备C1出炉辊道套1C2高压水除鳞套1最大水压25MPa,含除磷鳞泵站C3粗轧机前延伸辊道套1C4机前钳式翻钢机套1C5粗轧机前工作辊道套1实心辊道C6粗轧机前推床及翻钢机套1C7粗轧机架11250二辊可逆轧机C8粗轧机后推床套1C9粗轧机后工作辊道套1实心辊道C10机后钳式翻钢机套1C11粗轧机后延伸辊道套1C121#固定式热锯套1金属锯C13定尺机套1定尺范围34~12mC14中间冷床套1规格12米,步进齿条式C15收集装置套2成品长度34~12m2期C16火焰清理机套1包括对中装置预留C17火焰切割机套1用于300mm以上中间坯切头C18热剪套1液压式,1000t,用于300mm以下中间坯切头连轧区设备D1夹送辊套1D2连轧机组架4850短应力线式D3快换装置套1D4测径仪套1测量范围180~350mmD5横移编组台架套1有效长度63m,制动板式D6移动式热锯套1金属锯D7固定式热锯套1金属锯D8定尺机套1定尺范围3~12mD9冷床套1规格12米,步进齿条式D10圆钢收集装置套2成品长度4~12mD11方坯收集装置套2成品长度3~6mD12立式机架翻转装置套1热处理区域D13缓冷坑个241期建设16个,2期增加到24个;装钢量:200t;成品长度34~12m注:表中序号与工艺布置图中一致。2.8车间平面布置及厂房起重运输设备2.8.1车间平面布置本车间1期主厂房由钢坯跨(X-Y)(此跨在炼钢项目内)、加热炉跨(W-X)、主轧跨(A-B)和轧辊间组成,2期建设时延长主轧跨,同时增加成品跨(B-C)。钢坯跨与炼钢连铸车间的出坯跨相连,其间设有热送辊道和过跨电动平车,热坯直接热送入炉,冷坯经过检查修磨后用过跨电动平车送到本车间钢坯跨。加热炉跨与钢坯跨平行,主轧跨则与钢坯跨成丁字形布置,同时与之相平行地布置了成品跨。轧辊间平行于主轧跨布置,位于轧机区操作侧侧面,方便换辊操作。本车间轧线主要操作设备均布置在高架操作平台上,平台标高为+5.3m。在操作平台下主要布置有润滑站、液压站、高压水泵房、切头料筐等。沿轧线在设备基础中设有铁皮沟,冲铁皮水沿渣沟从本车间主轧跨穿出厂房流入旋流池。在主轧跨传动侧布置车间主电室。本车间采用的连铸坯料由连铸跨经过热送辊道或过跨平车运入本车间,成品则由汽车运出。2.8.2车间组成及厂房参数车间组成及厂房参数见表2.8-1。表2.8-1车间厂房主要参数表序号跨间名称跨度(m)长度(m)厂房占地面积(m2)吊车轨面标高(m)1期1钢坯跨(X-Y)3069207017.52加热炉跨(W-X)2469165617.53主轧跨(A-B)27192518417.55轧辊间(B-C)2160126017.5其它48314417.5小计103142期3主轧跨(A-B)2760162017.54成品跨(B-C)21192403217.5小计5652总计159662.8.3车间起重运输设备钢坯跨设有1台20+20t旋转吊钩桥式起重机,用于钢坯的堆垛和上料;加热炉跨设有1台32/5t吊钩桥式起重机,用于工业炉的安装和维护;主轧跨设有1台75/20t吊钩桥式起重机,2台20/5t吊钩桥式起重机,用于轧线设备安装维护、生产中的事故处理和换辊操作,以及1期生产成品吊运;2期新增成品跨设有2台20/5t吊钩桥式起重机,用于卸料、装车、上料和设备检修;轧辊间设有1台75/20t吊钩桥式起重机,用于开坯机辊组和连轧机组机架的更换。车间还设有1台过跨电动平车,用于换辊机架的运输和物料运输。车间内起重运输设备见表2.8-2。表2.8-2车间起重运输设备表序号名称运输跨间简要性能数量备注I20t+20t旋转吊钩桥式吊车钢坯跨Lk=28m,A71II32/5t吊钩桥式吊车加热炉跨Lk=22m,A51III75/20t吊钩桥式吊车主轧跨Lk=25m,A51IV20/5t吊钩桥式吊车主轧跨Lk=25m,A521V75/20t吊钩桥式吊车轧辊间Lk=19m,A51VI20/5t吊钩桥式吊车成品跨Lk=19m,A722期VII电动平车1VIII3~5t检修电葫芦92.9轧辊间本车间设有轧辊间,其主要工作任务如下:(1)轧辊拆卸及装配;(2)拆装、清洗轴承;(3)拆装、清洗、修复及调整导卫;轧辊间主要设备详见表2.9-1。表2.9-1轧辊间主要设备表序号设备名称型号单位数量备注1初轧机换辊装置台12换辊机器人适用于850短应力线轧机台12期3机架清洗装置台12期4轴承加热装置台15轴承清洗装置台16轧辊导卫套17机架翻转装置台12期,布置在主轧跨8锯片修磨台1布置在主轧跨92.10车间主要技术经济指标表2.10-1主要技术经济指标表(按2期建成后考虑)是否按照1期考虑??序号指标名称单位数值备注1车间产品产量:1400mmt/a400000矩形坯2轧机型式半连续式棒材轧机3车间设备重量t~6000不含炉子4其中:工艺操作设备t~5100不含炉子起重运输设备t~800轧辊间设备t~1005车间电气设备总容量kW~24000其中:主传动kW116006年工作小时h65007轧机负荷率%808车间内定员人2009吨钢指标热轧轧材钢坯t1.053燃料GJ1.25电kWh82循环水m324.5未包括火焰清理压缩空气Nm310氧气Nm3/t0.23未包括火焰清理焦炉煤气Nm3/t0.015未包括火焰清理轧辊kg/t0.3耐火材料kg/t0.5备品备件kg/t0.2液压润滑油kg/t0.23公辅设施设计方案技术说明3.1燃气设施石家庄钢铁有限公司大方坯连铸工程所需要的燃气介质为:混合煤气、氧气、氮气、氩气、天然气。燃气设施的内容为:(1)燃气介质的供应;(2)化学消防设施。3.1.1轧钢系统燃气设施石家庄钢铁有限公司大方坯连铸工程轧钢车间所需要的燃气介质为:混合煤气、氧气、氮气、天然气。3.1.1.1混合煤气供应(1)混合煤气用量(热值:9240KJ/Nm3)(混合煤气按照天燃气、高炉煤气、转炉煤气三种混合来核算,三种燃气的热值分别为8400、840和1750kcal/Nm3)因此,介质量需要重新核算表3.1.1－1混合煤气耗量表序号用户名称用户点数同时使用点数平均流量Nm3/h最大流量Nm3/h工作压力kPa1步进式加热炉1123000230006~15小计2300023000(2)混合煤气供应方式根据以上参数,轧钢车间步进式加热炉共需混合煤气23000Nm3/h,压力为6~15kPa。混合煤气管线从轧钢车间外入口平台处接入,主管径DN1000,压力为6~15kPa。管道在车间入口设有电动双偏心无泄漏煤气蝶阀、电动扇形盲板阀、流量、压力检测、排水及吹扫放散装置等。3.1.1.2氧气供应(1)氧气用量表3.1.1－2氧气耗量表序号用户名称用户点数同时使用点数平均流量Nm3/h最大流量Nm3/h工作压力MPa1炉区、粗轧区30.530301.02连轧区、精整区、轧辊间50.537.537.51.03火焰切割机1165651.24预留67561.23~1.76小计132.56888.5(2)氧气供应方式根据以上参数,连铸车间共需氧气平均流量为132.5Nm3/h,最大流量为6888.5Nm3/h,其中预留量为6756Nm3/h,压力~1.4MPa。氧气管线从连铸车间主管引入,主管径DN125,压力~1.4MPa。各用户点分别设置阀门,切割用户设置点阀箱,车间内氧气主管道设阻火器、末端设放散装置等。3.1.1.3氮气供应(1)氮气用量表3.1.1－3氮气耗量表序号用户名称用户点数同时使用点数平均流量Nm3/h最大流量Nm3/h工作压力MPa1预留3003000.45~0.53小计300300(2)氮气供应方式轧钢车间氮气用量为预留,总量为300Nm3/h,压力~0.5MPa。氮气管线从连铸车间主管引入,管径为DN50、压力~0.5MPa。用户点分别设置阀门,车间内氮气主管道末端设放散装置等。3.1.1.4天然气供应(1)天然气用量表3.1.1－4天然气耗量表序号用户名称用户点数同时使用点数平均流量Nm3/h最大流量Nm3/h工作压力MPa1炉区、粗轧区30.50.90.9≥0.452连轧区、精整区、轧辊间50.51.251.25≥0.453火焰切割机114.54.5≥0.454预留7560.49~0.63小计762.65(2)天然气的供应方式根据以上参数,轧钢车间共需天然气762.65Nm3/h,其中预留量为756Nm3/h,压力~0.5MPa。天然气管线从连铸车间主管引入,管径DN50,压力~0.5MPa。用户点分别设置阀门,切割用户设置点阀箱,车间内各列管道末端设放散装置。3.1.2化学消防设施根据国家标准GB50140-<建筑灭火器配置设计规范>规定,在各车间的电气室、液压站等处,配置手提式磷酸铵盐干粉灭火器。3.2通风除尘设施3.2.1概述●设计依据应用标准:<采暖通风与空气调节设计规范>GB50019-<工业企业设计卫生标准>GBZ1-<工业企业噪声控制设计规范>GBJ87-1985<工业炉窑大气污染物排放标准>GB9078-1996<大气污染物综合排放标准>GB16297-1996环境条件:见总论●一般设计原则说明(1)通风有工艺设备散发热量的房间或经常有人工作的房间,靠自然通风不能达到降温要求温度的房间设置机械通风设施。通风方式一般采用轴流风机通风换气。受高温辐射的操作区,设置岗位轴流风机。(2)空调空调方式,一般采用分散布置的柜式空调机。冷负荷小的房间采用分体壁挂空调器。为了节约用水,一般采用空气冷却方式,只在周围环境恶劣,无法采用空气冷却的地方采用水冷空调机。(3)除尘根据当地的环境情况,工程建成后成为一个干净的工厂,一个少污染的工厂,本工程废气颗粒物排放标准定为20mg/Nm3,符合现行国家排放标准。除尘系统采用排烟罩或封闭罩捕集烟气或含尘气体。(4)采暖石家庄属于冬季采暖地区。工艺有采暖要求的房间及经常有人工作的房间,设置集中采暖设施。采暖热媒采用0.2MPa蒸汽,采暖方式采用散热器采暖或散热器和暖风机相结合的采暖方式。3.2.2轧钢系统通风除尘设施(1)通风炉前液压站、炉子液压站、初轧机液压站、润滑站、高压水泵站等房间设轴流风机通风。(2)空调工艺有空调要求的房间,设置了空调装置,如操作室、工具间、钳工间、电工间、休息室、会议室等采用风冷冷风电热型空调机,小型操作室、办公室等采用风冷壁挂式空调机。(3)采暖采暖系统耗热量:~300kW。3.3热力设施热力设施主要内容有连铸车间及大棒车间普通及净化压缩空气供应。3.3.1大棒车间压缩空气供应大棒车间所需压缩空气分为普通压缩空气和净化压缩空气。大棒车间普通压缩空气用户及消耗量见表3.3-1,大棒车间净化压缩空气用户及其消耗量见表3.3-2。表3.3-1大棒车间普通压缩空气用户及其消耗量表序号用户名称消耗量(Nm3/min)要求压力(MPa)使用制度年消耗量(106Nm3/a)备注平均最大1入炉辊道升降挡板1.11.60.5连续2除鳞箱2.52.50.5连续3粗轧机入口区域0.020.20.5连续4粗轧机0.020.020.5连续5粗轧机出口区域0.020.20.5连续6粗轧机出口辊道0.0420.5连续7火焰清理机12.112.10.45~0.5连续813.413.40.32~0.39连续9连轧机组区域110.5连续10横移编组台架1.51.50.5连续11圆盘锯区域3.26.50.5连续12缓冷台架区域550.5连续13冷床区域12120.5连续14轧机油气润滑3.23.20.5连续15轧辊间3.750.5间断16其它550.5连续17入炉辊道升降挡板1.11.60.5连续18除鳞箱2.52.50.5连续19粗轧机入口区域0.020.20.5连续小计63.871.2224.88年额定工作时间6500h考虑同时使用系数0.9,未计用户系数1.1,漏损系数1.1综合最大消耗量77.56表3.3-2大棒车间净化压缩空气用户及其消耗量表序号用户名称消耗量(Nm3/min)要求压力(MPa)使用制度年消耗量(106Nm3/a)备注平均最大1高压水除鳞0.510.5连续2轧辊间3.73.70.5间断3液压润滑站880.5连续4测径仪120.5连续小计13.214.75.15年额定工作时间6500h考虑同时使用系数0.7,未计用户系数1.1,漏损系数1.1综合最大消耗量12.45由表3.3-1和表3.3-2可知,大棒车间普通压缩空气综合最大消耗量77.56Nm3/min,管径为φ219×6,大棒车间净化压缩空气综合最大消耗量12.45Nm3/min,管径为φ89×3.5,。车间热力管道接点在车间外1米。接点压力为0.7MPa。本工程所需净化压缩空气的品质要求为粒子尺寸1μm、含尘浓度1mg/m3、含油量1mg/m3、压力露点为-203.3.2车间热力管道大棒车间热力管道包括普通压缩空气管道、净化压缩空气管道。管道沿吊车梁加强肋或厂房柱架空敷设,压缩空气局部支管可采用埋地敷设。管道在车间入口处均设流量、压力测量及切断阀等设施。普通压缩空气管道采用碳钢无缝钢管,净化压缩空气管道拟采用经钝化处理的碳钢无缝钢管。3.4给排水设施3.4.1工程概述本工程区域内主体工艺设备配置:新建大棒车间,采用半连轧生产工艺,设计产能40万吨圆钢及矩形坯,以及相关公辅设施。3.4.2设计内容本设计包括本工程区域内给排水构筑物,生产消防给水管网、生活新水给水管网,软化水给水管网,安全供水给水管网,生产废水排水管网,雨水排水管网,生活排水管网及各车间给排水设施、生产循环水设施及管网。本工程区域外厂区生产新水水源及输水管道、自来水水源及输水管道及厂外生产雨水排水管道、生活污水排水管道由业主负责;本工程区域内的生产消防给水管道、生活给水管道和生产排水管道,生活排水管道,雨水排水管道与业主的接点设于区域红线外1m处。3.4.3设计原则(1)遵守国家与地区现行的法令、标准、规程和规范的有关规定;(2)节约用水,提高生产水的重复利用率;(3)保护环境,尽可能回收生产废水,少量工业废水必须外排时,需经处理到符合国家污水排放标准后再排放,减少环境污染;(4)节约能源;(5)节约用地;(6)方便操作、管理,有利于经济运行。3.4.4设计依据(1)河北石家庄钢厂连铸及轧钢工程-前期方案-事前指导书;(2)工艺及各相关专业提供的设计委托任务书;(3)国家有关规程规范。3.4.5节水技术和措施本设计采用以下节水技术和措施:(1)采用工艺先进、实用可靠的水处理技术及设备:(2)采用高效水质稳定药剂,加药系统自动化,提高循环水系统的浓缩倍数,节约新水用量。(3)遵循清浊分流、串级使用和循环利用相结合的原则。采用串接补水技术,各车间循环水系统净环排污水不外排,直接补入浊环系统,不能补入浊环系统的排入外部排水管道,汇至废水处理站集中处理后,用于渣处理、除尘灰仓洒水、原料场洒水等系统,减少新水用量。(4)建立完善的计量检测系统,防止水系统的跑、冒、滴、漏。3.4.6给排水设计条件(1)供水条件:根据已有资料,本工程有以下水源:生产、生活用水接自厂区现有管网。(2)排水条件:厂区排水采用雨污分流制,即设独立的生活、生产、雨水排水管网。本工程的生活排水,生产排水及雨水排水排至厂区现有管网。3.4.7给排水系统根据工艺专业提供的用水要求,拟设以下给排水系统:(1)区域性给排水管道系统:1)生产消防给水系统本工程区域内的生产新水用水量102m根据«建筑设计防火规范»要求,消防水量按同一时间的火灾次数为1次计算,室内消防用水为15L/s,室外消防水量为20L/s,细水雾消防水量为20区域内厂区消防采用消火栓低压消防给水系统,消防给水设置成环状管网,室外消火栓设置间距≤120米本系统生产新水和消防用水,由区域外厂区外部生产消防给水管供给。根据规范要求,本工程电缆隧道、地下电缆室及变压器室需设细水雾消防,本设计只考虑各防火分区内的细水雾系统设计,细水雾消防供水系统由建设方全厂统一考虑,供水接点设于区域红线处。2)软水给水系统软水给水用于各车间软水用户和软环水系统的补充水,软水用水量21m3)生活给水系统本系统供区域内全厂生活用水,用水量20m4)生产排水系统生产排水量25m3/h,经厂区排水管道排至厂区现有生产排水管网5)生活排水系统生活排水量16m3/h,经厂区排水管道排至现有厂区生活排水管网6)雨水排水系统区域内全厂雨水汇集后,排入外部雨水排水管道。(2)循环水系统为节约新水用量,各车间的设备冷却采用循环给水系统,并在可能的情况下采用串级使用,以提高生产水的重复利用率。循环水系统尽量减少外排水量,必须外排时,需经处理达到国家排放标准后再排放。根据工艺对水量、水质、水压等不同要求,车间设置循环冷却水系统:本车间设有设备间接冷却净环水系统、设备直接冷却浊环水系统,循环水给水量2790水处理主要建(构)筑物有: 轧钢循环水泵站(包括轧钢净、浊环及泥浆处理),;轧钢Φ16m旋流沉淀池池及脱水池;事故水塔(V=300m3)及地下阀门井(与连铸合建一座水塔)。3.4.8主要技术经济指标项目单位合计数值备注年生产量:t/a40×104生产总用水量:m3/h4495新水取水量:m3/h143其中,生产新水量m3/h102软化水量m3/h21生活给水量m3/h20循环水总量:m3/h4430期中,软化水循环水量m3/h660净循环水量m3/h1530浊循环水量m3/h2240吨钢生产水用量:m3/t73.1吨钢取水量:m3/t2.4水的重复利用率:97%排水量:m3/h41生活排水量m3/h16生产排水量m3/h25总装机容量:kW4220总工作容量:kW24503.5供配电设施3.5.1电力负荷河北省石家庄钢厂连铸工程大棒材生产线电气设备总装机容量约为28000kW,其中包括:车间轧机主传动电机容量为11600kW;车间辅传动及其它用电设备13454kW。水处理负荷2946kW(安装容量为2946kW,工作容量为1714kW)。车间最大计算负荷约为S30=17977kVA,自然功率因数约为0.83,经功率因数补偿后,车间最大计算负荷约为S30=16032kVA,基波补偿容量4150kVAR,功率因数达到0.93。车间年耗电量约为32x106kWh。3.5.2车间供电源及高压供电本车间高压供电电压为10kV,由厂区上级区域变电站二段不同母线分别各引一路电源,专线向本车间供电。当其中任何一路电源发生故障或检修时,另外一路电源能保证车间的正常生产。10kV系统主接线采用单母线分段接线形式。大棒材车间10kV供配电系统图见:PS029.00A2-D01大棒材车间水处理10kV供配电系统图见:PS029.00A2-D023.5.3动态无功补偿(SVC)及功率因数补偿传动采用交直交是否有必要采用SVC??近年来,随着大功率非线性负荷用户(如轧机、电弧炉、硅铁炉等)的不断增多,对电网的冲击和谐波污染呈不断上升趋势,缺乏无功调节手段造成了母线电压随运行方式的变动很大,导致电网线损增加,使得系统电压合格率不高。电网的发展,系统稳定性问题越发重要。交流变频驱动调速电机装置产生的高次谐波电流将使电压波形产生畸变,使电网质量下降,为了减少其对电网的影响,本方案将产生谐波的设备,集中在10kV系统的Ⅰ段母线,仅在该段母线设置TCR型动态无功补偿装置(SVC),补偿后功率因数达到0.93。高压TCR型动态无功补偿器(SVC)可根据变电站及用电负荷的具体情况和无功控制策略,改变与电抗器串联的晶闸管的导通角,从而连续改变经过电抗的电流大小,以达到连续平滑调节感性无功功率的目的。将该装置与FC(固定电容器、滤波器采用有触点开关投切)配合使用,能够做到即时跟随电网无功变化,自动迅速补偿平衡无功功率、消除谐波、抑制电压闪变、稳定母线电压.经过上述措施,并按照国家标准GB/T14549-1993的规定,使各次谐波电压及总电压的波形畸变率极限值得到改变,同时也减少了可能的电网波动。滤波器室设置在主电室一层。3.5.4车间低压供电主车间共设置变压器12台。其中1~3ZB为主传动整流变压器,LZB为励磁变压器;4ZB~6ZB为辅传动整流变压器,1~4B为主车间动力变压器。5B为照明变压器。为提高供电可靠性,动力变压器二次侧经过母线或电缆联络起来,使之互为备用。车间低压交流动力电源为380V,低压配电系统采用以放射式为主,放射式与干线式相结合的方式。3.5.5电气室根据全厂总图布置及用电(设备)负荷的分布情况,轧钢车间共设置4个电气室:炉区电气室(ER1),粗轧区电气室(ER3),主电室(ER2),冷床收集区电气室(ER4)。水处理设电气室一个(WER)。ER1炉区电气室:用于安装炉前区,炉区电气传动设备;ER3粗轧区电气室:位于粗轧机主电机跨内,用于安装炉区及粗轧机区电气传动设备;ER2主电室:地上三层建筑。一层变压器室、高低压开关柜;二层为电缆夹层;三层安装交流主辅传动变频装置、MCC控制柜、基础自动化装置(PLC)等;ER4电气室:即冷床收集区电气室,内设变压器、辅传动变频装置、MCC控制柜,以及基础自动化装置(PLC)。WER水处理电气室:用于安装变压器、高低压开关柜、PLC柜等电气设备。表3.5-1 主车间及水处理变压器附表序号设备名称型号及技术规格单位数量备注1主传动整流变压器10000kVA台12主传动励磁变压器200kVA台13主传动整流变压器3600kVA台24辅传动整流变压器kVA台25辅传动整流变压器kVA台1干式6主车间动力变压器kVA台47主车间照明变压器400kVA台18水处理变压器1600kVA台23.5.6安全供电及保安措施大棒车间的用电负荷为二类负荷,为了保证其轧机生产线生产的连续性和稳定性,采取下列安全供电措施:供电电源大棒车间10kV二回路工作电源引自上级变电站两条不同的母线,当其中任何一路发生停电时,经过母联开关手动切换至另一路系统而保证供电。计算机及基础自动化控制系统计算机及基础自动化控制系统采用带蓄电池的不间断电源UPS供电,保证供电的可靠性,蓄电池持续放电时间为15分钟。高压供配电操作及控制系统本车间10kV开关柜操作及指示电源采用带蓄电池及充电装置直流电源。保安电源保安电源是指在工作电源事故停电时提供满足安全停产所需要电力负荷的电源。本工程的保安负荷主要是加热炉。根据本工程的供电电源情况,加热炉由两路电源供电,该两路电源分别来自ER2电气室10kV两段不同母线。事故照明正常供电电源停电时,采用充电式照明灯进行事故照明,用于必要的厂房照明和疏散指示照明。3.5.7传动系统石钢大棒车间粗轧机传动,精轧机传动及其它需调速的辅传动设备均采用交流变频调速方案。3.5.8传动设备(1)粗轧机主传动拟采用同步电机驱动,电机国产化,粗轧主电机的主要技术参数见下表。表3.5-2粗轧电机主要参数机架名称粗轧机电机型号数量(台)1定子型式整体结构转子型式凸极电机容量(kW)S11工作制6000转速(r/min)额定电压(V)额定电流(A)功率因数(cosφ)极数(2p)频率(Hz)相数3定子接法Y定子出线根数(位于电机底部)3S1短时过载S11120%,连续225%,80s250%,20s275%,切断额定励磁电流(A)待定额定励磁电压(V)待定防护等级IP54/IP23冷却方式IC86W安装型式待定绝缘等级(按B级考核)F表中所列电机数据为初步数据,最终准确数据待电动机招标后确定。传动装置采用交直交中压传动,具体在下一阶段设计订货时,请供货商提供详细的电机制造要求。(2)连轧机主传动电机根据初步的设备马达表,连轧机变频电机功率范围为:1400KW。电机的基本设计数据如下:工作制:S1,过载能力:100%额定负荷,温升为80K(B级绝缘);115%额定负荷/2小时,温升105K,允许150%额定过载60S,偶然作用。电机结构形式:IM1001轴承要求:传动侧采用绝缘轴承,非传动侧轴伸用于连接脉冲编码器。电压等级:AC690V冷却形式:风水背包冷却器(ICW37A86)绝缘等级:F级绝缘,按B级温升考核保护等级:IP54电机附件:定子和轴承温度检测,空间加热器,脉冲编码器等。电机绝缘要求:电机定子侧的峰值电压U=3000V,du/dt=6kV/μs,Uzk,max.=Un×1.35×1.15。表3.5-3连轧机主传动电机表序号设备名称单位数量装机容量kw备注单台合计1连轧机组1～4架414005600交流其它变频电机采用AC380V变频电机,随机械设备成套供货,电机的技术参数随机械马达表的要求。3.5.9传动系统配置结合工艺要求和设备运转情况,对整流变压器、整流装置进行分组和容量选择,做到满足工艺要求,且电气设备投资最节省。综合车间设备布置和电气室布置及传动装置分组情况,共设6台整流变压器(1ZB~6ZB)为全线的变频传动系统供电。3.5.10传动装置性能(1)开坏机变频传动粗轧机主传动拟采用ABB或者SIEMENS交直交中压三电平变频传动,粗轧机主电机需要根据机械商和业主的意见选择感应电机或者同步电机,基于当前国内电机厂商没有对粗轧机电机的供货业绩,采取传动装置成套引进的方式。三电平的中压变频传动由于采用无熔丝设计,便于系统维护。主传动装置采用水冷形式,提高了设备运行效率,减小了运行噪音。全数字的中压交直交变频器采用三电平主动前端(AFE)的整流结构,可实现功率因数为1的控制,同时极大程度减小了网侧谐波,轧机速度和电流响应快,可控性强,对电网污染小。除ABB-ACS6000和SIEMENS的SM150外TMEIC-TM70是备选方案。(2)西门子MASTERDRIVE6SE70系列变频器MASTERDRIVE变频传动核心模块是交直交PWM型调速控制装置,其逆变功率器件采用IGBT,由于IGBT功率器件具有良好的高频特性,调制的载波频率能够设计得很高。高的载波频率既改进了低频特性,又降低了装置运行时的噪声。控制卡上安装了微处理器及其外围电路。这块板上有标准配置的I/O口,主要技术指标:控制模式:V/F控制、矢量控制控制性能:模块化的硬件,软件,单独传动或成组传动效率大于0.98;输出频率V/F=常数0-200Hz短时过载能力1.36倍额定电流60秒(周期时间300S过载时间60S)标准功能:可编程设定的加减速率速度给定电动给定速度限幅电流限幅过电压和欠电压保护过载保护设定递增、递减功能反馈丢失保护故障显示和存储可编程的快速停车6SE70传动装置支持多种网络通信协议,安装网卡(选件)的6SE70装置成为网络中的一个站。通信协议包括:Profibus-DPUSS协议SIMOLINKCAN协议西门子MASTERDRIVE6SE70系列变频器(3)西门子SINAMICSS120系列变频器SINAMICSS120系列传动装置是西门子最新产品,强大的功能及友好的调试界面能够为用户提供理想的解决方案。S120采用模块化设计,覆盖功率范围从0.12KW到4500KW,且可配备多种控制单元,用于完成特定的传动任务,几乎能够用于所有的复杂的传动应用。1)电源模块:S120系列变频器的电源模块有三种类型基本型电源模块(BLM:BasicLineModules):整流单元(可控硅),但无回馈功能。靠接制动单元和制动电阻才能实现快速制动。智能型电源模块(SLM:SmartLineModules,又称非调节型电源模块):整流/回馈单元(IGBT),但直流母线电压不可调主动型电源模块(ALM:ActiveLineModules,又称调节型电源模块):整流/回馈单元(IGBT),且直流母线电压可调。ALM虽然有很多技术优势(功率因数高,直流母线电压可调)但由于价格