高速棒材生產線設計

何 濱

（中鋼石家莊工程設計研究院有限公司，河北 石家莊 050021）

廣西鋼鐵集團有限公司高速棒材生產線采用了軋鋼領域最先進的技術，包括：連鑄-直接軋制技術、熱送熱裝技術、無頭焊接技術、模塊化軋機、無孔型軋制技術及獨立旋轉底座導衛、控軋控冷技術、零間隔軋制技術、在線除塵技術、高速圓盤剪及高速上鋼技術、高速軋制技術、油氣潤滑技術、自動打包技術，該生產線最高軋制速度45m/s，為當前世界上最高軋制速度。該生產線除了高速上鋼等核心設備進口外，其余設備均實現了國產化。該工藝技術先進，裝備制造高端、生產流程順暢、自動化設備先進，為當前高速棒材領域最先進的生產線。

1 高速棒材車間簡介

高速棒材車間于2018年底開始籌建，2020年2月順利投產。生產線設計年產量為2×100×104 t熱軋帶肋抗震鋼筋，最高軋制速度45 m/s，鋼種為：熱軋鋼筋、英標鋼筋、預應力混凝土用鋼筋。車間產品規格為：Φ10 mm～Φ20 mm熱軋帶肋抗震鋼筋，定尺長度6～12 m。原料采用連鑄坯，規格為165 mm×165 mm×9000 mm，165 mm×165 mm×12000 mm，原料最大單質量2580 kg。

2 主要參數

產品大綱見表1。

表1 產品大綱

交貨狀態：成捆交貨，捆徑Φ100 mm～500 mm，長度9～12 m，捆重：≤3 t。

車間主廠房參數見表2。

表2 車間主廠房參數表

車間噸鋼產品消耗見下頁表3。

表3 車間噸鋼產品消耗表

3 工藝布置及工藝流程

3.1 工藝布置

生產工藝平面布置見圖1。

圖1 連鑄直軋生產線工藝平面布置簡圖

3.2 工藝流程

生產線工藝流程圖見圖2。

圖2 生產工藝流程圖

4 工藝特點

1）連鑄-直接軋制技術。生產線采用連鑄-直接軋制技術，以達到節約能源消耗，降低生產成本，提高市場競爭力的目的。

2）熱送熱裝技術。采用熱送熱裝技術，作為連鑄直軋技術的補充。

3）無頭焊接技術。為提高產量、作業率及成材率，在粗軋前預留無頭焊接位置。

4）短應力線式軋機。粗中軋機均選用短應力線軋機，其剛性大，換輥時間短，作業率高。

5）模塊化軋機應用。精軋及減徑機組采用頂交45°重載型懸臂式軋機，其最大軋制速度45 m/s。所有規格均從減徑機組軋出成品。

6）無孔型軋制技術及獨立旋轉底座導衛。1號—8號軋機之間采用無孔型軋制技術及獨立旋轉底座導衛，降低輥耗，減少換槽時間，提高作業率。

7）控軋控冷技術。在精軋機組前和減徑機組前設有預水冷裝置，實現控溫軋制。在減徑機組后設有穿水冷卻裝置，用于控制軋件軋后的冷卻速度，滿足國標（GB/T 1499.2—2018）要求。

8）零間隔軋制技術。在中軋機組后設置2臺飛剪，其中1臺用于切頭，另1臺用于切尾，實現粗軋1號軋機入口零間隔軋制、成品機架軋制間隙時間≤2 s。

9）軋機區除塵技術。在粗、中軋軋機之間設置噴霧除塵裝置，改善現場生產環境。

10）高速圓盤剪及高速上鋼技術。倍尺剪切采用高速連續運轉的飛剪對軋件進行倍尺剪切，飛剪剪切的軋件最大速度45 m/s，剪機響應時間快，剪切精度高。采用高速上鋼系統使軋件順利進入冷床，減少了軋線的事故率，提高了產品的質量。

11）油氣潤滑技術。軋機軸承、導衛軸承潤滑采用在線油氣潤滑技術。

5 主要設備特點

車間主要設備包括：連鑄坯上料系統、一座步進蓄熱式加熱爐、Φ600 mm×6粗軋機組、1號飛剪、Φ450 mm×6中軋機組、2號飛剪、Φ350 mm×6預精軋機組、3號飛剪、Φ230 mm×4頂交懸臂精軋軋機、Φ230 mm×2頂交減定徑機組、4號飛剪、水冷及預水冷設備、步進冷床、冷剪、定尺機、打捆收集裝置等。其他輔助設備有液壓系統、潤滑系統、起重運輸設備、機修設備等。

5.1 軋機

生產線采用全連續式軋制，全線共選用30架軋機。軋機分為粗軋機組、中軋機組、預精軋機組、精軋機組和減定徑機組。粗中、預精軋機選用pomini最新機型，該軋機剛度高，精度好，承載能力大，調整、換輥方便快捷，設備結構緊湊，設備質量輕，吊裝方便。

精軋及減徑機組采用頂交45°重載型懸臂式模塊軋機，其中4架精軋機組為2+2模塊化軋機，2架減徑機組為1+1單獨傳動軋機。減徑機組每一道次由一個電機和一個具有多個速比的外部增速箱來傳動以滿足寬范圍的產品規格和最終軋制速度的需要。

軋機均采用交流變頻電機單獨傳動，電機功率大，動力強勁，滿足低溫軋制的要求。

主軋機基本性能參數見表4。

表4 主軋機基本性能參數表

全線共設4臺飛剪和1臺卡斷剪，1號、2號飛剪具有切頭、切尾及事故碎斷功能，3號飛剪為高速倍尺飛剪，具有優化剪切功能；冷剪用于成品定尺剪切，剪切力大，精度高，質量好，真正實現了生產線的全線自動控制。粗軋機前卡斷剪剪切力大，可以在軋機故障的時候，阻斷軋件，防止后續軋件繼續進入軋機，保護了軋機。

5.2 穿水冷卻裝置

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

水冷線采用閉環控制，共分為三段，共計十二個水箱以及配套的緩冷導管，以冷卻不同規格的產品。水冷量900～1600 m3/h，水壓為1.6～1.8 MPa，可防止奧氏體晶粒快速長大，在確保成品表面不進入馬氏體和貝氏體轉變區域，基圓不出現回火馬氏體和異于基體的閉環組織，滿足國標要求。

5.3 高速上鋼及冷床

冷床入口設在高速上鋼裝置，保證高速軋件能夠安全穩定的落入冷床。

冷床為步進齒條式，寬度方向上由兩臺交流電機驅動，冷床上設有齊頭輥道，倍尺對齊后被托起，減少軋件與對齊輥道間的磨損。

5.4 主電機

全部軋機和飛剪采用變頻調速交流電機驅動，電機調速范圍廣、容易維修、節能。

6 結語

本工藝技術代表了當今國際上同類軋鋼生產線的最高水平，它的建成投產，成為了廣西鋼鐵集團有限公司的一個標桿，同時它的高起點，高標準為激烈的市場競爭打下了堅實的基礎，為其他同類鋼廠的建設提供了一個很好的模板。該工程投產以來，各方面情況一直都很正常，產品供不應求，產品質量深受廣大用戶的一致好評。實踐證明，該生產線工藝布局合理，技術水平先進，工藝裝備精良、生產自動化水平高，產品質量過硬，成為了行業內的一桿標桿。