高速棒材生產(chǎn)線工藝及設(shè)備概述

郝利強(qiáng)

（中鋼石家莊工程設(shè)計研究院有限公司，河北 石家莊050021）

1 前 言

廣西鋼鐵集團(tuán)有限公司防城港鋼鐵基地項目高速棒材生產(chǎn)線采用了當(dāng)前軋鋼領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)，包括連鑄-直接軋制技術(shù)、熱送熱裝技術(shù)、無頭焊接技術(shù)、模塊化軋機(jī)、無孔型軋制技術(shù)及獨(dú)立旋轉(zhuǎn)底座導(dǎo)衛(wèi)、控軋控冷技術(shù)、零間隔軋制技術(shù)、在線除塵技術(shù)、高速圓盤剪及高速上鋼技術(shù)、高速軋制技術(shù)、油氣潤滑技術(shù)、自動打包技術(shù)，該生產(chǎn)線屬于先進(jìn)的高速棒材生產(chǎn)線，生產(chǎn)線最高軋制速度45 m/s，為世界上最高軋制速度。該生產(chǎn)線除了高速上鋼等核心設(shè)備進(jìn)口外，其余設(shè)備均實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。該生產(chǎn)線工藝技術(shù)先進(jìn)，裝備制造高端，生產(chǎn)流程順暢，生產(chǎn)全程自動化，為當(dāng)前高速棒材領(lǐng)域最先進(jìn)的生產(chǎn)線。

2 項目簡介及工藝技術(shù)參數(shù)

高速棒材生產(chǎn)線于2018年開始籌建，2020年1月順利投產(chǎn)。該生產(chǎn)線設(shè)計年產(chǎn)量為2×100×104 t 熱軋帶肋抗震鋼筋，最高軋制速度45 m/s，高速上鋼核心設(shè)備由國外進(jìn)口。鋼種為鋼筋混凝土用不銹鋼鋼筋、預(yù)應(yīng)力混凝土用耐腐蝕鋼筋、英標(biāo)鋼筋。代表鋼號為：HRB400S、HRB500S，HRB400a（E）、HRB500a（E）、HRB400c（E）、HRB500c（E）、B460。

車間產(chǎn)品規(guī)格為Φ10～20 mm，產(chǎn)品成捆交貨，捆徑Φ100～600 mm，長度6～12 m，捆重≯4 t。

原料采用連鑄坯，規(guī)格為165×165×9 000（直軋），165×165×12 000（加熱軋制），原料最大單重2 560 kg。

生產(chǎn)線采用鋼結(jié)構(gòu)廠房，主要包括原料跨、加熱跨、主軋跨、成品跨以及公輔配套系統(tǒng)。廠房占地面積為46 480 m2。

3 工藝布置及工藝流程

連鑄直軋生產(chǎn)線工藝平面布置如圖1所示。

圖1 連鑄直軋生產(chǎn)線工藝平面布置簡圖

生產(chǎn)線工藝流程見圖2。

4 工藝特點(diǎn)

（1）連鑄-直接軋制技術(shù)。生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)高溫連鑄坯不經(jīng)過加熱爐加熱，直接通過快速輥道送入軋機(jī)進(jìn)行軋制。

（2）熱送熱裝技術(shù)。生產(chǎn)線節(jié)約了能源。

（3）無頭焊接技術(shù)。為提高產(chǎn)量、作業(yè)率及成材率，在粗軋前預(yù)留無頭焊接位置。

（4）短應(yīng)力線式軋機(jī)。粗、中及預(yù)精軋機(jī)均選用短應(yīng)力線軋機(jī)，其剛性大，有利于確保產(chǎn)品的尺寸精度，軋輥軸承壽命長、輥縫可對稱調(diào)節(jié)、可整機(jī)架更換，換輥時間短，作業(yè)率高。

圖2 生產(chǎn)工藝流程

（5）模塊化軋機(jī)應(yīng)用。精軋及減徑機(jī)組均為頂交45°重載型懸臂式軋機(jī)。

（6）無孔型軋制技術(shù)及獨(dú)立旋轉(zhuǎn)底座導(dǎo)衛(wèi)。1～8#軋機(jī)之間采用無孔型軋制技術(shù)及獨(dú)立旋轉(zhuǎn)底座導(dǎo)衛(wèi)，降低輥耗，減少換槽時間，提高作業(yè)率。

（7）控軋控冷技術(shù)。所有成品規(guī)格均從減徑機(jī)組軋出成品。在精軋機(jī)組前和減徑機(jī)組前設(shè)有預(yù)水冷裝置，實(shí)現(xiàn)控溫軋制。在減徑機(jī)組后設(shè)有穿水冷卻裝置，用于控制軋件軋后的冷卻速度，軋后冷卻同時具備通過軋后余熱淬火技術(shù)生產(chǎn)英標(biāo)等出口建材。

（8）零間隔軋制技術(shù)。在中軋機(jī)組后設(shè)置2臺飛剪，其中1臺用于切頭，另1臺用于切尾，實(shí)現(xiàn)粗軋1#軋機(jī)入口零間隔軋制，成品機(jī)架軋制間隙時間≤1 s。

（9）軋機(jī)區(qū)除塵技術(shù)。在粗、中軋軋機(jī)之間設(shè)置噴霧除塵裝置，改善現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境。

（10）高速圓盤剪及高速上鋼技術(shù)。倍尺剪切采用高速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的飛剪對軋件進(jìn)行倍尺剪切，飛剪剪切的軋件最大速度46 m/s，剪機(jī)響應(yīng)時間快，剪切精度高。采用高速上鋼系統(tǒng)使軋件順利進(jìn)入冷床，解決了小規(guī)格帶肋鋼筋切分軋制后常規(guī)上冷床時軋件容易纏繞在一起的缺陷，減少了軋線的事故率，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

（11）油氣潤滑技術(shù)。軋機(jī)軸承、導(dǎo)衛(wèi)軸承潤滑采用在線油氣潤滑技術(shù)，配置油氣潤滑系統(tǒng)，軋機(jī)、導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計配置油氣潤滑油路。

5 主要設(shè)備特點(diǎn)

主要設(shè)備包括：連鑄坯上料系統(tǒng)、一座步進(jìn)蓄熱式加熱爐、Φ600×6 粗軋機(jī)組、1#飛剪、Φ450×6中軋機(jī)組、2#飛剪、Φ350×6預(yù)精軋機(jī)組、3#飛剪、Φ 230×4頂交懸臂精軋軋機(jī)、Φ230×2頂交減定徑機(jī)組、4#飛剪、水冷及預(yù)水冷設(shè)備、步進(jìn)冷床、冷剪、定尺機(jī)、打捆收集裝置等。其他輔助設(shè)備有液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、起重運(yùn)輸設(shè)備、機(jī)修設(shè)備等［1］。

5.1 軋 機(jī)

生產(chǎn)線采用全連續(xù)式軋制工藝，全線選用30架軋機(jī)，前部單根軋制，后部分雙線軋制。軋機(jī)分為粗軋機(jī)組、中軋機(jī)組、預(yù)精軋機(jī)組、精軋機(jī)組和減徑機(jī)組。粗中及預(yù)精軋機(jī)均選用pomini 最新機(jī)型的短應(yīng)力軋機(jī)，該軋機(jī)剛度高，精度好，承載能力大，調(diào)整、換輥方便快捷，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備重量輕，吊裝方便。

精軋及減徑機(jī)組采用頂交45°重載型懸臂式模塊軋機(jī)，其中4 架精軋機(jī)組為2+2 模塊化軋機(jī)，2架減徑機(jī)組為1+1 單獨(dú)傳動軋機(jī)。減徑機(jī)組每一道次由1個電機(jī)和1個具有多個速比的外部增速箱來傳動，以滿足寬范圍的產(chǎn)品規(guī)格和最終軋制速度的需要。

軋機(jī)均采用交流變頻電機(jī)單獨(dú)傳動，電機(jī)功率大，動力強(qiáng)勁，可以滿足低溫軋制的要求。

主要結(jié)構(gòu)：軋輥軸承采用四列短圓柱軸承及推力軸承；軋輥平衡采用彈性阻尼體平衡；軸向調(diào)整采用螺旋絲杠，軸向游隙小，軋輥壓下調(diào)整采用低速液壓馬達(dá)驅(qū)動-手動復(fù)合調(diào)整方式；軋輥開口度大，對稱調(diào)整，軋機(jī)調(diào)整時軋制中心線始終保持不變；軋機(jī)整機(jī)換輥，換輥方便快捷，可大大提高生產(chǎn)的作業(yè)時間。

5.2 飛 剪

全線共設(shè)4 臺飛剪和1 臺卡斷剪，1、2#飛剪具有切頭、切尾及事故碎斷功能，3#飛剪為倍尺飛剪，具有優(yōu)化剪切功能；擺式冷飛剪用于成品定尺剪切，剪切速度快，剪切力大，最大剪切力達(dá)到600 t，實(shí)現(xiàn)軋件運(yùn)行過程中自動剪切，剪切時間短，精度高，質(zhì)量好，真正實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的全線自動控制。粗軋機(jī)前卡斷剪剪切力大，可以在軋機(jī)故障的時候，阻斷軋件，防止后續(xù)軋件繼續(xù)進(jìn)入軋機(jī)，保護(hù)了軋機(jī)，而且卡斷剪動作和高頻焊機(jī)以及軋線其余設(shè)備實(shí)現(xiàn)動作連鎖，實(shí)現(xiàn)整條軋線的自動化。

5.3 穿水冷卻裝置

全線設(shè)置了六段穿水冷卻裝置，軋件分線后，第一段設(shè)置在精軋機(jī)組前，用于控制進(jìn)入精軋的溫度；第二段設(shè)置在精軋機(jī)組后，用于軋后余熱淬火夾芯熱回火處理；第三段設(shè)置在減定徑機(jī)組后，用于控制軋件軋后的冷卻速度。

水冷線采用閉環(huán)控制，共分為3 段，共計12 個水箱以及配套的緩冷導(dǎo)管，以冷卻不同規(guī)格的產(chǎn)品。水冷量800～1 550 m3/h，水壓為1.6～2.0 MPa，可防止奧氏體晶?？焖匍L大，在確保成品表面不進(jìn)入馬氏體和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域，基圓不出現(xiàn)回火馬氏體和異于基體的閉環(huán)組織，滿足國標(biāo)要求。

5.4 高速上鋼及冷床

冷床入口設(shè)在高速上鋼裝置，保證高速軋件能夠安全穩(wěn)定的落入冷床。冷床為步進(jìn)齒條式，寬度方向上由兩臺交流電機(jī)驅(qū)動，冷床上設(shè)有齊頭輥道，倍尺對齊后被托起，減少軋件與對齊輥道間的磨損。冷床面積為13 m×120 m，齒條步進(jìn)周期為2.5 s。

5.5 主電機(jī)

全部軋機(jī)和飛剪采用變頻調(diào)速交流電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)調(diào)速范圍廣，節(jié)能，維護(hù)成本低。

6 結(jié) 語

生產(chǎn)線采用多功能、完善的自動化控制系統(tǒng)。生產(chǎn)線工藝布局合理，技術(shù)水平先進(jìn)，工藝裝備精良，生產(chǎn)自動化水平高，產(chǎn)品質(zhì)量過硬。廣西鋼鐵集團(tuán)有限公司高速棒材生產(chǎn)線自投產(chǎn)以來，生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)品供不應(yīng)求。