高线车间平面布置图

高线车间平面布置图宝钢高速线材车间设计简介杨晓明摘要：描述了具有当今世界一流水平的宝钢高速线材车间的工艺、设备情况及主要技术参数，并对其拥有的处于世界领先水平的线材TEKISUN减定径机、电气传动全交流化、优质高碳钢步进梁式加热炉、探伤测径装置、闭环冷却控温系统等技术及设备进行了进一步阐述。

关键词：高速线材轧机；工艺特点；设备特点中图分类号：TG335.6 文献标识码：AIntroduction on high-speed wire mill of BaosteelYANG Xiao-ming(Chongqing Iron & Steel Designing Institute, Chongqing 400013, China) Abstract：The paper introduced the process, equipment and main technology parameters of high-speed wire mill of Baosteel, which is the one of the best advanced mills in the world, and described the TEKISUN reducing/sizing mill, the complete AC electrical driving, walking-beam furnace of high carbon steel, the flaw detector and diameter gauge, the close loop cooling control system, etc.Key words：high-speed wire mill; technology characteristics; equipment characteristics1 概况宝钢高速线材车间为当前世界最高水平的高速线材车间，全线连续无扭轧制，主要生产钢帘线、预应力钢丝钢绞线、冷镦钢等制品用线材，规格为Φ5～Φ25mm，设计年产量40万t，最高保证速度110m／s。

1996年12月宝钢与美国摩根公司及瑞典ABB公司签定了工程设计和设备制造合同。

1997年8月破土动工，1998年12月开始热负荷试车，1999年3月试生产。

少数关键设备，如预精轧机组、精轧机组、减定径机组、吐丝机及液压润滑设备从摩根公司引进；主传动电机和电气与计算机控制设备从ABB公司引进，步进式加热炉由法国公司基本设计，重庆钢铁设计研究院具体设计，由国内合作制造设备。

工厂总体设计由重庆钢铁设计研究院负责。

1.1 车间主要工艺技术指标高线车间为宝钢初轧厂的一个成品车间，原料由初轧厂及宝钢管坯连铸厂供给。

生产钢种为碳素结构钢、弹簧钢、优质碳素结构钢（钢帘线、胎圈钢丝、预应力钢丝及钢铰线）、冷镦钢和焊条钢。

车间主要工艺设备技术参数见表1。

表1 车间主要工艺设备技术参数参数参数值车间年产量／万t 40产品规格／mm Φ5.0～Φ25.0卷重／kg 2180盘卷尺寸／mm Φ1250／Φ850×1800(外径／内径×高)产品精度／mm Φ5～Φ25±0.1椭圆度为尺寸总偏差的60％原料规格／mm×mm 轧制坯140×140×13650～14650连铸坯160×160×10800～11500 轧机型式30架单线全连续高速无扭线材轧机终轧速度／m.s－1Φ5～Φ7mm成品保证速度110最大操作速度120车间设备总质量／t 2390车间电气设备总容量／kW 24965(轧线全交流)其中主传动容量／kW 17600主厂房面积／m229067轧机年工作小时／h 6000轧机负荷率／％89.01.2 生产工艺流程及工艺平面布置生产工艺流程如下，工艺平面布置见图1。

图1 工艺平面布置简图1－上料台架；2－步进梁式加热炉；3－高压水除鳞装置；4－粗轧机组；5－飞剪；6－中轧机组；7－飞剪；8－预精轧机组；9－水冷段；10－测径仪；11－飞剪；12－精轧机组；13－水冷段；14－减定径机组；15－水冷段；16－测径仪；17－夹送辊吐丝机；18－散卷冷却运输线；19－集卷站；20－PF钩式运输线；21－压紧打捆机；22－卸卷站2 工程设计特点该工程设计具有以下特点：（1）产品大纲以钢帘线、预应力钢丝钢绞线等制品用线材为主，填补了目前我国线材市场高级硬线的短缺与空白，社会效益、经济效益显著。

规格由Φ5.0～Φ25.0mm，扩大了线材产品范围。

Φ5.0mm的产品还可使下部制品工序节约拉拔道次，降低成本，提高竞争力。

（2）采用高速轧制新工艺，保证速度为110m／s，处于世界领先水平，在细线比高达73％的情况下单线年产量为40万t，处于世界先进行列。

（3）所有规格产品的精度均可达到±0.1mm，椭圆度为尺寸总偏差的60％，这一精度为世界先进指标，对金属制品和标准件加工用户极为有利。

（4）机组由30架轧机组成，实现了小延伸精密轧制；粗、中、预精轧机组机架采用平立交替布置，精轧和减定径机组机架呈V型布置，实现全线无扭轧制；机架间采用微张力或活套控制。

由于这些措施的采用，因而产品精度提高，轧制事故减少。

（5）国内首家采用摩根公司最新专利TEKI-SUN轧机技术，即在精轧机水冷段后增加4机架减定径机组。

该工艺具有以下特点：①可降低高速区线材形变带来的急速温升，实现了低温高速温控轧制，从而可确保产品尤其是高碳优质线材的质量；②可实现精密轧制，保证尺寸精度，使所有产品规格的精度均可达±0.1mm；③可实现一定规格的自由轧制，增加产品规格。

如可生产Φ5.75mm 产品，满足用户对线材尺寸的特殊要求；④可简化孔型系统，所有规格产品均由减定径机组完成成品轧制，减少轧线换辊次数，利用减定径机组的快速换辊小车，提高轧机作业率约5％。

（6）轧线设有轧件温度闭环控制系统，使轧件全长温差控制在20℃以内，并可根据需要控制轧件在各变形区的轧制温度。

吐丝温度偏差为±10℃，大风量延迟冷却型Stelmor散卷冷却运输线长103m，大部分钢种可完成在线热处理工艺，可提高产品的冶金质量及性能均匀性，控制氧化铁皮成分组成，减少下部工序热处理道次及表面清理难度，最终获得各方面品质均为一流的产品。

（7）加热炉出口设有大流量、快速（通过速度1m／s）高压水除鳞装置，除鳞效果好，尤其对钢帘线等高碳钢生产十分有利。

（8）精轧机前及减定径机后分别设有1台光学测径仪。

精轧机组后设有涡流探伤仪，对线材表面质量、尺寸精度进行连续监控，快速反馈，减少了调整时间，从而使作业率提高，确保了产品质量及产量。

（9）钢坯加热炉采用侧装侧出料步进梁式加热炉，控制系统网络为二级结构，可完成最佳化燃烧数字模型的计算和控制，使生产操作灵活，钢坯加热温度均匀，氧化烧损减少，脱碳层深度减小，实现了节能降耗。

（10）采用ABB两级自动化控制系统，提高了生产操作水平，减轻了劳动强度。

L1级为电气传动、基础自动化与过程控制级集散型轧钢控制系统，主要完成从上料至卸卷站所有设备全自动控制、轧制区最佳化控制等功能。

L2级为生产管理计算机级，主要完成车间内的物料跟踪、原料及成品库管理、轧辊间管理、质量合同及生产计划管理等工作。

其控制水平在世界同类型线材厂中处于领先地位。

（11）轧线电气系统实现全交流化，更能适应高速线材轧制要求。

交流电动机结构坚固，适应环境能力强，维护和备件储备方面的投资比直流电机减少60％～70％；交流传动功率因素高，可减少或不需无功补偿方面的投资；交流电机采用强迫通风，大都不需水冷，可节约净环冷却水约160t／h，对减少维护投资、提高质量和节省能源、降低生产成本起到了重要作用。

（12）主轧线采用高架平台布置，轧线设备布置在平台上，各种管道、风机、高压水泵站、液压润滑站、电缆、飞剪切头收集装置等布置在平台下，大大改善了设备检修维护条件。

同时减少了大量地下工程量，易于防水，节省投资，尤其对宝钢处于的地理位置，效果明显。

（13）粗轧、中轧立辊轧机下传动，使轧线区域开阔、视线明朗，处理事故容易，立辊换辊时间缩短。

（14）轧辊间上下两层布置，上层与高架平台连接，布置有高速区辊环导卫维护设备，易于高速区的辊环导卫更换。

轧辊间主要设备均采用数字控制系统，自动化程度高。

（15）车间设有性能良好、功能齐全的线材检验室，可承担线材的力学性能测试、金相检验、冷（热）顶锻试验、氧化铁皮检验、低倍酸浸组织检验等工作，满足高等级线材生产的需要。

（16）车间地下室采用先进的低压二氧化碳自动管道灭火技术，灭火效果良好，对人及设备危害很低。

3 主要设备特点3.1 加热炉加热炉为辊道侧装侧出步进梁式加热炉，炉子内宽15.3m，有效长度21m，有效面积321.3m2。

实行二级自动化系统控制，共计8个温度自动控制段，严格控制各钢种的脱碳层深度，保证钢坯加热均匀。

炉子额定加热能力为120t／h，最大加热能力为130t／h。

3.2 主轧机根据钢坯断面、产品规格及其尺寸精度的要求，全线采用连续无扭轧制。

由粗轧6架、中轧8架、预精轧4架、精轧8架及减定径机4架共30架轧机组成。

主轧机基本参数见表2。

表2 主轧机基本参数粗、中轧机组机架呈平立交替布置，为双支点、长辊身、多孔型紧凑机架，立式轧机为下传动。

预精轧机组为悬臂辊环式紧凑型机架，呈平立交替布置，碳化钨辊环，辊缝由偏心套对称调节。

精轧机和减定径机均为顶交45°超重型无扭轧机，分别由1台交流电机经联合齿轮箱集中传动，碳化钨辊环，辊缝由偏心套对称调节，8架精轧机辊环采用液压专用工具更换，4架减定径机则用换辊小车整机架快速更换。

轧机导卫：椭圆轧件进入下一机架时及精轧机组、减定径机组入口处均配有滚动导卫，其余断面入口及各机架出口均配置滑动导卫。

3.3 剪机全轧线共有3台切头尾飞剪，分别布置在6V轧机、12V轧机后、精轧机组前，均为启停工作制。

剪切力分别为520、135、84kN。

在精轧机组前另布置1台碎断剪，事故时使用。

全轧线在粗轧机组前、预精轧机组前、精轧机组前、减定机组前均设置气动卡断剪，以便及时进行事故处理。

3.4 在线涡流探伤仪及光学测径仪宝钢高线厂在精轧机组后设置1台涡流探伤仪，在线反馈轧件表面质量。

其体积小，精度高，对0.004mm的缺陷均可探到。

在精轧机组前和减定径机组后分别设置1台可移动小车式光学测径仪，ORBIS系统，测量精度为±0.002mm，可在线反映轧件精度，及时调整各轧机机组，提高成品的质量和产量。

3.5 冷却精整区主要设备（1）吐丝机：卧式，水平倾角为20°，设计最大速度150m／s，吐圈直径1075mm，一般允许振动值范围2.50～3.81mm／s，最大为5.04mm ／s。