棒材线技术改造

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1、马钢高棒精轧及控冷改造工程简介摘 要：介绍了马钢公司二钢轧总厂高速棒材生产线精轧机组及控冷装置改造工程的技术特 点和经济评价。关键词：高速棒材，精轧及控冷装置，改造工程，特点，经济评价1 概述马钢公司二钢轧高速棒材生产线位于现有炼钢第二出坯跨和高线车间西侧，主要利用原电 炉车间场地新建主厂房。该生产线于2004年7月投产，主要生产816mm普通光面圆钢筋 和热轧带肋钢筋，几年来，由于国内市场需求旺盛，产品一直供不应求，经济效益显著。但是 随着国家进一步关注节能降耗、提倡绿色钢铁，我国钢铁产业正从以量取胜转入以质求发展的 阶段，生产能耗低、资源省、质量高的新产品正成为各钢铁厂的共识。近年来许多企

2、业都在积 极采用棒材控轧控冷技术降低合金元素的加入量，运用临界奥氏体控轧控冷技术，发挥其获得 细化晶粒，提高钢强韧性的特点，适当结合微合金化技术优势，通过成份调整、工艺优化，减 少合金元素的用量，可以大大降低生产高强钢筋的生产成本，并可最终获得稳定可行的生产工 艺。二钢轧总厂在这方面也做了积极的探索，但在实践中遇到了几个关键因素的制约，由于该 生产线精轧机组为利旧设备，是按生产低碳钢线材(含少部分的优质低合金钢线材)设计的， 已使用 20 年，要满足现有生产工艺已经困难。自2004 年投产以来，其运行就很不稳定。具体 表现在以下几个方面：(1)增速箱大齿轮开裂。目前精轧机增速箱大齿轮腹板有多处

3、贯穿性裂 纹，虽然已经进行了临时焊接处理，但不能从根本上解决问题，存在二次开裂的风险。 (2)伞 齿轮箱轴系零部件使用寿命缩短，突发性故障多。如伞齿轮箱长轴轴承预期使用寿命在 3 年左 右，但现在只有10个月左右，个别伞齿轮箱长轴轴承寿命只有 6个月；(3)机架轴系承载能力 不足。时常发生烧轴承、轧辊轴锥形段和锥套产生打滑现象，使机架损坏。由于精轧机组能力 不足，使生产和设备运行都受到了限制，维修费大大高于正常维修费，据统计 2006年仅精轧 机组检修费用就增加了 320 万元左右。在此条件下生产微合金化 HRB400、BSG460 时因为精轧 机负荷较大多次出现故障，难以实现大批量稳定生产；

4、如果再采用以低温轧制和大变形为主要 特点的棒材控制轧制技术生产 HRB400、BSG460 钢筋，精轧机将更加不能胜任。综上所述，由于控轧控冷工艺的广泛应用，具有节能降耗优点的HRB400高强度钢筋替代 HRB335 钢筋将是大势所趋，而二钢高棒依靠目前设备生产的产品在国内激烈市场竞争将很难 生存下去，生产的 BSG460、B500B 出口产品生产成本很高，在国际市场上也无竞争力。因此， 在尽量节省投资的前提下，更换掉生产线上部分关键设备(如精轧机组等)以降低成本，提升 产品档次结构，成为迫在眉睫的事情。2 改造方案说明2.1 二钢轧棒材线现状设计年产量：50 万吨主要产品规格为直条0 816

5、mm普通光面圆钢筋和热轧带肋钢筋，主要钢种为碳素结构钢 和低合金钢，其代表钢号为 HRB335、HRB400、BSG460。2.2 改造后的产品方案设计年产量：71 万吨主要产品规格为12、0 14、0 16mm热轧带肋钢筋, 产品规格、年产量分配见表 2-1。产品主要钢种代表钢号及化学成分见表 2-2。表 2-1 产 品 方 案 表序号代表钢号年产量备注吨%1HRB33523500033.12HRB40042500059.93BSG460450006.34B500B50000.7合计710000100.0表 2-2 主要钢种代表钢号及化学成分序号代表钢号C (%)Mn (%)Si (%)V

6、(%)1HRB335W0.25W1.6W0.82HRB400W0.25W1.6W0.80.020.103BSG460W0.25W1.6W0.80.020.124B500BW0.22W1.6W0.80.020.152.3 轧线工艺设备改造2.3.1 工艺设备改造方案的选择针对存在的问题，确定本次轧线设备改造的原则是：以控轧为主，控冷为辅，即以精轧机 改造为主，适当改善水冷系统。本次改造选用的精轧机为6架 8轧机超重型顶交轧机，电机 改为5500kW,采用达涅利“”机型，其主电机布置在轧制线一侧，有利于本次改造，改造 后可通过控制开轧温度和1号水冷段控冷使精轧温度控制为800850C；常规下通过架

7、间水 冷及轧后控冷使上冷床温度能控制到650C（具有550C控制能力）左右。2.3.3 改造后工艺设备主要性能参数2.3.3.1 产品规格精轧机入口轧件尺寸： 021.6、 022.5、 023.5、 025、 028mm； 精轧机成品尺寸：012、 014、016mm；精轧机入口最低温度：800C；精轧机保证速度：38m/s；2.3.3.2轧机6架8超重型顶交45无扭精轧机。8辊箱采用悬臂辊环，油膜轴承，偏心套调辊缝，轧辊箱可以互换，机架间设水冷导卫，设有卡断剪，油膜轴承温度报警，堆钢报警等保护装置，全部齿轮为硬齿面磨削齿轮，精度6 级。2.3.4 改造后工艺设备能力验算改造后精轧机组力能参

8、数见表2-35。表2-312.0mm精轧机组力能参数计算表机 组 名 称机架号道次孔型形状轧制力P(kN)轧制力矩M(kNm)轧制速度V(m/s)轧辊转速n(rpm)轧制功率N(kW)时间备注轧制(S)间隙(S)FSNol71椭234.75.212.261313.1626.064.35FSNol82圆154.04.315.151638.1654.3FSNol93椭209.34.319.022716.31069.9FSNo204圆131.52.823.553389.0893.8FSNo215椭131.52.529.734140.1977.0FSNo226圆70.31.538.005255.175

9、9.24980.2表2-414.0mm精轧机组力能参数计算表机 组 名 称机架号道次孔型形状轧制力P(kN)轧制力矩M(kNm)轧制速度V(m/s)轧辊转速n(rpm)轧制功率N(kW)时间备注轧制(S)间隙(s)FSNo171椭204.85.114.181509.5697.164.25FSNo182圆146.54.217.521891.7736.3FSNo193椭154.03.321.833076.9952.9FSNo204圆95.72.426.743904.4834.33220.7表2-516.0mm精轧机组力能参数计算表机机架号道次孔型形状轧制力P(kN)轧制力矩M(kNm)轧制速度V(

10、m/s)轧辊转速n(rpm)轧制功率N(kW)时间备注组名称轧制(S)间隙(s)FSNo171椭218.25.810.981161.8626.164.35FSNo182圆161.44.313.501469.8590.2FSNo193椭164.43.717.152433.1842.2FSNo204圆112.12.720.403025.2762.72.4电气设备改造2.4.1 电气设备改造方案的选择根据精轧机组力能参数的计算（见表68）,精轧机在轧制12mm产品时所需电机功率 最高，约为：4980.2kW。现有精轧机的交交变频主电机的功率为3800kW,因此需对以下设备 进行改造（见表 2-6）。

11、表 2-6轧线设备改造表序号设备名称改造内容1精轧机组交流电机转速 0/600/1000；功率 5500kW2整流变压器6700kVA； 10Kv/1x3.3kV3精轧机组变频器三电平前端中压变频器2.4.2 交流主传动装置参数交流主传动装置参数见表 2-7。表 2-7 交流主传动装置参数序号设备名称设备数量工作制度电动机整流变压器电机容量（kW）数量冶）转速(r/min)容量(kVA)接线组别1精轧机组交流电机1连续550010600/10006700Dy112.4.3 交流主传动 AC/DC/AC原来精轧机组采用的变频装置为全数字型负栽换相交直交变频器（LCI），整流器的功率元 件为可控硅

12、，逆变器的功率元件也采用可控硅，通过矢量控制，使控制精度高，输出电压波形 接近正弦波。2.5 土建工程 本工程主厂房、主电室、水处理等设施均可利旧，土建工程主要涉及原有精轧机组设备基 础的拆除及新设备基础的浇注。2.6 供水情况本项目控制水冷装置的改造后所需浊环水380ms/h，原控冷系统供水量为400ms/h，可以 满足新系统的用量。2.7 其它系统本项目压缩空气、液压润滑系统能力均能满足新设备的要求，仅精轧机组的润滑站需移位。3 投资概算及经济评价3.1 投资概算马钢二钢轧总厂高速棒材生产线技术改造内容主要为引进精轧机组及其电控系统；国内配套制造控冷系统、交流变频主电机及相关配套设备；包括

13、设备基础、电缆及中间管线等， 改造工程静态投资为 4794 万元。工程静态投资全部为自有资金，没有建设期利息。改造后不增加流动资金。3.2 经济评价3.2.1 原材料、主要辅助材料及燃料与动力3.2.1.1 改造前后成本中原材料变化详见表 3-1表 3-1 原材料变化表牌号合金元素，合金田量合金 合金成本年产量万吨降本万元SiMnNbV硅铁硅锰铌铁钒氮HRB335改造前0 331 35019 800 000 001 99 6923 . 5约 1176改造后0 280 91 0114 110 000 001 49 64对比-0 05-0 451 01-5 690 000 00-50 05HRB4

14、00改造前0 61 400 034 0922 300 000 40360 6042 . 5约 4400改造后0 451 3500 011 9221 480 000 10257 08对比-0 15-0 050-0 02-2 17-0 820 00-0 30-103 52BSG460改造前0 61 4500 053 8923 120 000 71449 564 . 5约426改造后0 551 400 033 3022 300 000 40354 86对比-0 05-0 050-0 02-0 59-0 820 00-0 31-94 69B500B改造前0 61 4500 083 8923 120 0

15、01 00526 390 . 5约46改造后0 551 400 053 3022 300 000 70434 35对比-0 05-0 050-0 03-0 59-0 820 00-0 30-92 04-合计60483.2.1.2 燃料及动力消耗控制轧制可降低综合能耗，减少煤气用量，但由于轧机功率提高，电耗量也提高，两者 增减成本量基本持平。3.2.1.3 经济评价与分析本项目投产后年增收入为6048 万元，年增加利润总额5554万元，税后利润 4166万元， 年增缴所得税1389万元，项目增量投资收益率（FIRR） 93.21%,增量投资返本期2.07年（含 建设期） ，项目的盈利率和财务状况很好。此项目效益较好的主要原因是改造现有生产线，降 低生产成本，使其现有能力得到充分发挥。是一个项目经济效益和社会效益显著的优质项目。