棒材线技术改造

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Φ8～16mm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；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Φ8～16mm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Φ12、Φ14、Φ16mm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

表2-2 主要钢种代表钢号及化学成分

2.3

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800～850℃；常规下通过架间水冷及轧后控冷使上冷床温度能控制到650℃（具有550℃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：Φ21.6、Φ22.5、Φ23.5、Φ25、Φ28mm；

精轧机成品尺寸：Φ12、Φ14、Φ16mm；

精轧机入口最低温度：800℃；

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数见表2-3～5。

表2-4 Φ14.0mm精轧机组力能参数计算表

表2-5 Φ16.0mm精轧机组力能参数计算表

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6～8），精轧机在轧制Φ12mm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）。

表2-6 轧线设备改造表

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

2.4.3 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，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380m3/h，原控冷系统供水量为400m3/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。

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。