棒材车间工程初步设计.doc

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1、1 总论1.1建设项目名称、性质1.1.1项目名称全连轧棒材生产线初步设计。1.1.2项目性质本项目是产品结构优化调整，提升公司产品档次的项目。1.2编制依据(1)2012年10月2日任命生产技术中心编制初步设计。(2)其他与本工程有关的文件。1.3项目建设的背景和投资的必要性控股集团创立于1991年，总部位于。，是一家以钢铁生产、销售为主，横跨房地产、金融、仓储物流、国际贸易、酒店服务等产业领域的综合性企业集团，集团钢铁主业占地2500多亩，由于紧靠长江，水陆交通极为便利，地理位置相当优越。目前集团拥有总资产约150亿元，员工近7000人，炼钢产能约500万吨，棒、线、板、管合计产能约110

2、0万吨。主导产品包括钢筋混凝土用热轧钢筋、工业用棒线材、合金钢中厚板、冷轧薄板、电工钢镀层卷、优特钢圆管坯、高品质无缝钢管六大系列产品，主导产品获得了国家和省名牌称号，“XX牌”获得了江苏省著名商标称号。XXXX现为江苏省重点企业集团，名列中国企业500强第233位，中国民营企业100强第33位。对于棒材产品，我国将大力推广应用III级热轧带肋钢筋，替代II级钢筋，并开发标准件用钢、汽车用钢、船用钢、经济断面钢材等专用钢材。我国热轧带肋钢筋的生产水平不断提高，普通钢筋从低碳钢、低合金钢向微合金钢发展;预应力钢筋从强度偏低、松弛较大向高强度、低松弛的钢绞线、钢丝发展;棒材产品的存在与发展，取决于

3、其产品的质量、价格和售后服务，它们将通过市场机制与细直径的热轧带肋钢筋进行竞争。热轧带肋钢筋广泛用于被广泛用于民用建筑、高层建筑、重点工程：机场、港口、高速公路、桥梁、电厂等建设，是一种非常重要的钢材。对提高棒钢产品质量和精度，开发新品种、新工艺、新设备，完善生产自动化和计算机控制技术，具有很大的现实意义。1.5设计指导思想和原则（1）根据生产规模及产品方案的原则要求，本着工艺先进、经济、适用、可靠的原则，确定棒材生产线的机组选型。（2）轧线设备立足国产，选择技术先进、经济适用、生产可靠的国产设备，尽量节省投资。（3）生产线的配置可以满足生产高质量产品的要求，生产的产品在较长时间内有较强的市场

4、竞争力。（4）严格执行国家有关环保、安全、工业卫生、消防、抗震等法规、规定。1.6市场需求预测结果简述（1）我国棒材、钢筋、线材、小型材等产量中高附加值优质品种仍满足不了需要。（2）随着我国采矿业以及汽车、农用车、家电、小五金等制造业的迅猛发展，零配件需求大增，作为其原料的优质钢、弹簧钢、轴承钢及锚杆钢等棒材用量大增，市场非常活跃。（3）用优质钢棒材生产标准件和矿用钢材产品，可以提高金属收得率，从而提高经济效益，会得到进一步发展，优质钢的市场广阔。（4）XX三联地处江苏，位于“长三角”经济圈，毗邻“环渤海”等经济发达地区，周围有徐州、两淮等大型矿山，紧靠国内最大的金属制品生产集中地（浙江、江苏

5、地区），棒材产品进入这些行业的原料市场具有相对区位优势。XX棒材生产线新建成全连轧生产线，其设计规模为100万t/a棒材的生产能力，不仅适应目前的市场需求，而且对将来的市场适应性更强，可进一步提高公司的竞争力。1.7生产规模年生产能力：100万t产品规格：1050mm热轧带肋钢筋、1625mm的锚杆钢、2036mm的精轧螺纹和1650mm的圆钢。主要钢种有：热轧带肋钢筋、合金结构钢、抽油杆用钢、碳素结构钢、锚杆钢、锚链钢等。全部以直条交货，定尺长度为615m。产品严格按相关国家标准组织生产。2 产品方案2.1产品方案见表2-1表21 产 品 方 案 表 单位：万t/a序号品种代表钢号规格(mm

6、)年产量数量(万t)比例(%)1带肋钢筋HRB400、HRB50010506053.332热轧圆钢Q235、HPB300165023锚杆钢MG335、MG400、MG500、MG600、MG335Y/Z、MG500Y/Z16252026.674精轧螺纹钢PSB400、PSB500、PSB785、PSB830、PSB9302050810.675抽油杆20CrMoA、25 CrMoA、30 CrMoA、35 CrMoA163322.676轴承钢GCr151650347链条钢2MnSi、20Mn2、25MnV165022.678锚链钢CM490、CM69016503合 计1001002.2 棒材车间

7、设计工作表表2-2 轧机生产能力 产品单重负差率产 品轧 制轧制切分数间隔时间收得率实际小时产量年产量年轧制规格长 度速 度时间小时数mmkg/m%mm/sss%t/hth100.6254347.5 1462.1 5596131.2 95000724 120.8953020.7 14.552.1 4 596154.3 4000002593 141.2142193.8 14.550.4 3 596158.9 150000944 L161.5831662.7 1269.3 2 596118.6 60000506 161.5831662.7 15110.8 1 59676.0 30000395 18

8、/20/222.4731063.6 1476.0 1 596108.8 1500001379 253.85661.9 882.7 1596100.4 60000598 326.31403.8 580.8 1596102.7 40000390 409.86258.4 2.892.3 159690.5 10000110 5015.4165.4 1.6103.4 159681.3 500062 合计10000006976 最大机时产量：160吨，作业率79.6%。3 轧钢工艺3.1 生产规模及产品3.1.1 生产规模及产品方案XX的全连轧节能技术工程为全连续优质钢棒材轧钢车间，设计生产能力为年产优质

9、热轧圆钢和带肋钢筋100万t。最大终轧速度15 m/s。产品规格为：1050mm热轧带肋钢筋和1650mm的圆钢。主要钢种有：轴承钢、合金结构钢、抽油杆用钢、碳素结构钢、链条钢、锚杆钢等。3.1.2产品质量棒材按以下国家标准组织生产、进行检验和交货。GB 1499.2-2007 钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB 1499.1-2008 钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB/T 702-2004 热轧圆钢和方钢尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T 18254-2002 高碳铬轴承钢GB/T 3077-1999合金结构钢GB/T 699-1999 优质碳素结构钢GB/T 20065-2006 预应力混凝土用螺纹

10、钢筋GB/ 18669-2002 船用锚链圆钢GB/T 10560-2008 矿用高强度圆环链用钢GB/T 700-2006 碳素结构钢YB/T 054-2004 抽油杆用热轧圆钢树脂锚杆用热轧(螺纹)钢筋3.1.3成品交货状态成品棒材以直条成捆状态交货。棒材定尺长度：615m每捆棒材重量：20004000kg打捆道次： 69m棒材捆4道；1012m棒材捆5道；1315m棒材捆6道3.1.4原料及金属平衡连铸坯由本公司连铸车间提供，经检验及钢坯修磨后，质量符合YB/T2011-2004标准。坯料技术条件如下：断面尺寸：16516512000mm，单根坯料重量：2548kg最短钢坯长度6000m

11、m，短尺钢坯不超过钢坯总量的10。钢坯尺寸偏差：150150 mm钢坯：5mm，5mm；长度允许偏差：20mm。165165 mm钢坯：5mm，5mm；长度允许偏差：20mm。对角线长度之差：150150 mm / 165165 mm坯料：最大允许7mm。钢坯弯曲度：每米最大允许弯曲度20mm，总弯曲度不大于总长度的2%。钢坯不得有明显的扭转。钢坯的其它技术要求见相关标准。年产100万t棒材，综合金属收得率96。需用坯料1041666t。金属平衡详见表32。表32 金属平衡表 原 料 成 品 切头、轧废烧损、二次氧化（t）(%)(t)(%)（t）(%)（t）(%)104166610010000

12、0096260412.5156241.53.2轧钢工艺方案选择3.2.1工艺方案的设计原则l 工艺技术装备达到目前国内先进水平，以满足生产优质高附加值圆钢棒材产品的需要；l 装备及技术实用可靠；l 产品在较长时期内有较强的市场竞争能力；l 在获得最佳经济效益的前提下，节省投资、注重整体优势和技术的系统平稳。l 4#飞剪两套，冷剪两套，冷剪剪切力、剪切速度可调。3.2.2生产工艺流程简介来自炼钢车间或外购的连铸坯由上料台架送入步进梁式加热炉加热。根据不同钢种的加热制度和加热要求，连铸坯在加热炉中加热至9501150，由炉内辊道逐根送出，经高压水除鳞装置除鳞后，进入粗轧机组进行轧制。全轧线共有20

13、架轧机，均为无牌坊短应力线轧机，分粗轧、中轧及精轧机组，粗轧、中轧机组各6架轧机，预精轧与精轧机组各4架轧机，轧机均为平立交替布置的短应力线轧机，其中16#、18#、20#轧机为平立转换轧机，直流电机(或交流变频电机)单独传动。整个轧线采用全连续轧制，1#12#轧机之间采用微张力轧制， 13#20#轧机之间均设置立活套，实行无张力控制轧制，从而生产出高质量产品。另外，为便于轧件顺利咬入轧机及事故处理，在中轧机组及精轧机组前各设一台启停式飞剪对轧件进行切头、切尾及事故碎断。根据生产不同的产品，钢坯在轧机中轧制820道次，轧制成1650mm圆钢。成品最大轧制速度为15m/s。在精轧机组前后各布置2

14、个水箱，可对轧件进行温度控制，并配以适当的压下率，以获得轧后轧件的最佳晶粒度，从而省略轧后热处理或减少轧后热处理时间。对于不需要进行精轧温度控制的轧件，则用辊道进行输送。从精轧机组出来的需进行快速冷却的钢材通过水冷装置，快速冷却后，送至成品倍尺飞剪分段剪切；而不需进行快速冷却的钢材，则直接由一组变频辊道送往成品倍尺飞剪分段剪切。变频辊道和水冷装置同装在一台可横向移动的小车上，根据生产计划，可将变频辊道（或控制水冷装置）移入或移出轧制线。分段成倍尺的棒材经带制动上钢装置的冷床输入变频辊道送至步进齿条式冷床上矫直冷却。靠近冷床入口侧设有保温罩，对于需要缓冷的钢材，将保温罩放下，以减慢轧件冷却速度。

15、对于不需要缓冷的钢材，将保温罩打开。靠近冷床出口侧设有一组齐头辊道将棒材端部对齐。棒材在冷床上冷却至200左右后，由设置在冷床出口侧的一套卸钢装置成排收集卸钢。冷床输出辊道将成排棒材送至定尺冷剪，由定尺冷剪进行6.015.0m定尺剪切。定尺冷剪后预留一台磨擦锯，用于对部分钢种（轴承钢等）定尺切分。剪后棒材由辊道和平托移钢机送至过跨检查台架，在此进行移钢、检验、计数。合格的定尺棒材经集捆后由自动打捆机打捆。打捆后的棒材经成品称量装置称量后，运至链式移钢收集台架上，进行标牌、移钢并集捆，再由吊车吊运至成品跨入库堆放，按合同计划发货。飞剪和冷剪切下的头、尾及事故碎断的废钢经溜槽落入收集筐中，其它轧制

16、废品用火焰切割成小段装入收集筐中，用吊车将收集筐中废钢运至指定地点堆放，定期运至炼钢厂。落入铁皮沟中的氧化铁皮经水冲至旋流沉淀池，定期用抓斗抓入滤水池，滤干后运往公司烧结料场作为烧结原料。工艺流程见图31。图31:轧钢工艺流程图3.3 主要设备选型及设备组成3.3.1 轧机组成及布置根据石横棒材厂原料条件和产品规格，整个轧线设置20架轧机，拟采用短应力线轧机，分为粗轧、中轧及精轧三组布置，粗轧、中轧机组各6架轧机，预精轧与精轧机组各4架轧机，轧机均为平立交替布置的短应力线轧机，每架轧机各由一台直流电机单独传动；预留减径定径轧机四架。3.3.1.3 轧机的主要技术性能参数见表33。 表33 轧机

17、技术性能参数表机组机架机架布置辊径(mm)辊身长度(mm)主 电 机备注最大最小功率(kW)粗轧机组1H7206207605502V7206207605503H7206207608004V6105207608005H6105207609506V610520760800中轧机组7H4503806509508V4503806509509H45038065095010V45038065095011H45038065095012V450380650950精轧机组13H390320650115014V39032065095015H390320650115016H/V39032065095017H3903

18、20650115018H/V39032065095019H390320770140020H/V39032077019003.3.2 轧线主要辅助设备选型及性能l 热送辊道 1组将热的钢坯从连铸车间送往轧钢车间原料跨。辊子直径：300mm辊身长度：450mm辊子间距：1500mm传动方式：交流电机单独传动l 钢坯上料台架 1座布置在钢坯跨，用于钢坯上料。型式：步进式台面承载能力：100t传动方式：交流电机传动l 入炉辊道 1组带钢坯称量装置，布置在钢坯上料台架下游。用于钢坯入炉。辊子直径：300mm辊身长度：450mm辊子间距：1500mm传动方式：交流电机单独传动l 加热炉 1座型式：步进梁式

19、双畜热加热炉燃料：煤气发生炉煤气额定加热能力：100t/h冷坯加热能力：160t/h注：加热炉详细技术性能见工业炉章节说明。l 高压水除鳞装置 1套布置在加热炉出口，去除热坯表面的氧化铁皮。型式：直通式除鳞机水压：250MPa喷嘴数量：12个l 出炉辊道 1组辊子直径：300mm辊身长度：450mm辊子间距：1500传动方式：交流单独传动l 钢坯剔除装置 1套布置在入炉辊道及出炉辊道操作侧，用于废料剔除及温降过大的坯料返回。型式：液压式推钢数量：5根l 1切头飞剪 1台布置在粗轧机组出口侧，正常生产时，对轧件进行切头和切尾，事故时，对轧件进行碎断。型式：曲柄式、启/停工作制刀片数量：2最大剪切

20、断面：4540mm2最低剪切温度：850l 2切头飞剪 1台布置在中轧机组出口侧，正常生产时，对轧件进行切头和切尾，事故时，对轧件进行碎断。型 式：回转式、启/停工作制刀片数量：2最大剪切断面：2930mm2最低剪切温度：850l 立式活套器 8台布置在12#20#轧机各机架间，为过渡状态下轧件的存储提供一定空间，并根据存储轧件的多少，给上游轧机发出调速信号，确保各架轧机之间实现无张力轧制。起套型式：气动l 预水冷装置及均温段 1组布置在中轧机组及精轧机组之间，控制棒材精轧温度，实现在线正火（或热机）轧制。由控冷水箱和变频辊道的组合小车及恢复段变频辊道组成。导槽长度：6000mm喷嘴压力：0.

21、10.6MPa辊子间距：1200mml 可移式变频辊道和控制水冷装置组合小车 1套 布置在精轧机组之后，成品倍尺飞剪之前，用于轧后控制冷却，改善成品的组织和性能。水冷线长度：6000mm 喷嘴压力：0.21.5MPa辊子直径：190mm辊身长度：170mm传动方式：交流变频电机单独传动l 成品倍尺飞剪前夹送辊 1台布置在成品倍尺飞剪之前，夹持轧件向前运行，当轧件尾部脱离成品轧机后，夹送辊夹持轧件仍以原速度向前运行，确保成品倍尺飞剪剪切精度。型式：下辊固定，上辊气动升降辊子数量：2辊子直径：320mm辊身长度：120mm夹持力：10kNl 成品倍尺飞剪 1台布置在控制水冷装置之后，将轧后棒材剪切

22、成倍尺长度。型式：启/停式最大剪切断面：2380mm2最低剪切温度：650l 冷床输入变频辊道 1组布置在成品倍尺飞剪之后，将倍尺轧件送往步进齿条式冷床。辊子直径：190mm辊身长度：170mm辊子间距：1200mm传动方式：交流变频电机单独传动l 冷床上钢装置 1套布置在冷床输入变频辊道与步进齿条式冷床之间，对高速运行的轧件进行减速制动，并将其抛入步进齿条式冷床。升降行程：90mml 步进齿条式冷床 1座用于各种规格轧件自然冷却和矫直，在冷床输入端设有保温罩，控制轧件冷却速度。型式：步进齿条式冷床名义长度：12.5m冷床宽度：120m齿条间距：600/300mm齿节距：100mm尺条斜角：1

23、5l 冷床齐头辊道 1组靠近冷床出口处，将下冷床轧件在一端对齐，以便下游工序操作。型式：齿形辊辊子直径：250/210mm 辊身长度：480mm辊子间距：1200mm传动方式：交流电机单独传动l 冷床卸钢装置 1套布置在冷床出口侧，将下冷床轧件成排送至冷床输出辊道。型式：升降链式机构l 冷床输出辊道 1组 布置在冷床出口侧，将成排轧件送至1000t冷剪进行定尺剪切。辊子直径：190mm辊身长度：1200mm传动方式：交流齿轮电机单独传动l 1000t冷剪及定尺机 1套用于冷态轧件切头、切尾及定尺长度剪切。型式：下刀片固定，上刀片升降，剪刃开有孔型剪切力： 1000t剪刃长度： 1400mm定尺

24、长度范围：6.015.0ml 剪后运输辊道 1组 布置在冷床出口侧，将成排轧件送至过跨检查台架前。辊子直径：190mm辊身长度：1200mm辊子间距：1200/1300mm传动方式：交流齿轮电机单独传动l 平托移钢机 2台布置在过跨检查台架输入端，将剪后运输辊道上成排定尺棒材平托至过跨检查台架。型式：平托小车式l 检查计数台架 2套 接收升降链式移钢机移送来的成排定尺棒材，并将其移送至打捆站前辊道。型式：链式运输机检查计数台架出口侧设有收集托臂。l 短尺收集装置 2套型 式：升降辊道式，气动拔钢带收集装置l 打捆站前辊道 2组 布置在过跨检查台架出口侧U形下降托臂下方，将收集成束的定尺棒材运往

25、打捆站。型式：每个水平辊配带2个立式从动辊构成槽形。辊子尺寸：水平辊：250400mm 立辊：159350mml 料捆齐头装置 1套布置在打捆站之前，包括1块横移挡板、1块升降挡板及拍齐装置，用于棒材打捆前齐头。l 自动打捆机及勒紧机（引进） 5台型式：液压自动打捆机打捆线直径：6.58打捆直径：150400mml 打捆站辊道 1组 位于打捆站前辊道之后，将打捆后棒材运往料捆运输辊道。 型式：每个水平辊配带2个立式从动辊构成槽形 工作制度：启停工作制，正反运转 辊子直径：水平辊：250mm 立辊：159mm 辊身长度：水平辊：400mm 立辊：350mml 料捆运输辊道（含称量辊道） 1组 位

26、于打捆站之后，将打捆后棒材捆称重，并输送至收集升降链。称量辊道布置在收集升降链入口侧。 型 式：辊道下设测压式电子秤 最大称重量： 5000kg 称量精度： 0.3 电子称重系统配一台打印机。 辊道工作制度：启停工作制，正反运转 辊子直径： 250mm 辊身长度： 450mm 辊子间距： 1500mm传动方式：交流电机单独传动l 棒材捆收集台架 2座 布置在棒材捆运输辊道后段侧下方，拨料时升起，将棒材捆从棒材捆运输辊道上拨出，成捆收集。 型 式： 升降链式运输机 运输机名义长度： 4000mm 链条间距： 1500mm 链条数量： 8根3.4 工作制度和生产能力3.4.1 工作制度和计划工作时

27、间 采用两班两运转连续工作制生产，节假日不停产，操作人员实行轮休制，年工作时间分析见表34：表34 年工作时间分析表序号项目名称h/a备 注1日历小时数87602检修时间17842.1大、中修5762.2小修及换品种12083年工作时间6976注： 全年按365天计算。 大修、中修每月2天，全年24天。 小修每天进行一次，每次1小时。 根据计算，年生产100万t棒材，需纯轧制时间为6976小时，日历时间为8760小时，轧机年计划轧制小时数为6976小时。作业率为79.6。轧机日历作业率1006976/876010079.63.5 车间组成及工艺布置3.5.1 车间组成主轧跨长396m，宽27m

28、；原料成品跨长396m，宽27m；两跨平行布置。主电室与主轧跨相连布置，电缆架空与主轧跨相连，轧辊加工由公司统一考虑，不单独设置轧辊加工间，轧线主要设备布置5m平台上。3.5.2 主厂房尺寸及起重运输设备主厂房尺寸及起重运输设备见表36。表36 主要生产跨间尺寸及起重运输设备表序号跨间名称跨度(m)长度(m)吊车轨面标高(m)吊车备注1主轧跨2739613.832/5t116/3.2t110t12原料成品跨2739613.8(16t+16t)2(16t+16t)2磁盘吊旋转磁盘吊3.5.3 工艺平面布置车间布置参见工艺平面布置图。3.6主要技术经济指标主要技术经济指标见表37。表37 主要技术

29、经济指标表序号指 标 名 称单位数 量备 注1产品年产量t10000002钢坯年需要量t10416663轧机数量架20其中：粗轧机组架6720mm 3架640mm 3架 中轧机组架6450mm 6架 预精轧机组架4450mm 2架390mm 2架精轧机组架4390mm 4架4操作设备估重t2558其中：工艺操作设备t2169 起重运输设备t3895轧线电气设备总容量kW19560其中：主电机容量kW142006车间主厂房建筑面积m2213847车间年计划工作时间h72008轧机有效作业率%76.89每吨产品消耗指标：(1) 连铸坯t1.042(2) 燃料GJ1.3(3) 电力kWh80(4)

30、水m3 补充新水m30.8(5) 轧辊kg0.60(6) 导卫kg0.106(7) 耐火材料kg0.3(8) 润滑、润滑材料 kg0.15(9)压缩空气m328(10)氧气m30.1(11)乙炔kg0.023.7工艺方案的设计要点(1)原料钢坯的断面165165mm，产品有了足够的的压缩比，保证了产品质量，同时采用一火成材，符合能源政策要求。(2)钢坯加热采用步进梁式双蓄热加热炉。充分利用了高炉、转炉等低热值煤气，节约了能源。(3)配置高压水除鳞装置，清除钢坯在加热炉内生成的氧化铁皮，保证产品有优良的表面质量。除鳞机布置在靠近出炉口，钢坯在咬入1H轧机前高速通过，除鳞机后辊道设保温罩，避免坯料

31、角部温降大产生角裂和头尾温差过大而影响产品质量。(4)轧机机组采用全连续式轧制，效率高，故障少，生产管理和组织简单。(5)轧机型式：全线平/立交替布置，实现全线无扭轧制，特别适合于优质棒材的轧制：避免钢材因扭转产生角裂，减少表面和内部缺陷，提高成材率；减少因扭转产生的事故，提高轧机作业率；改善产品的表面质量，提高产品尺寸精度。(6)轧机结构：粗、中、精轧全线为高刚度短应力线轧机，刚度大产品尺寸精度高，操作和维护方便。(7)轧线配置预留减径定径机和控轧控冷设备。减径定径机组可以保证所有规格的产品尺寸公差比1/3DIN标准规定值有更高的精度；减径定径机组还可以和控制轧制和控制冷却更有效的配合，从而

32、生产出尺寸精度高、晶粒组织结构和机械性能优越的产品，对生产优质钢特别有利，使产品有较强的市场竞争力。(8)精轧前后设有控制水冷装置和均温段，有效控制轧钢温度，实现控制水冷和控制轧制。(9)在减径定径机组出口设置在线测径仪，使调整工能及时了解轧件情况和调整轧机，把废品及低精度产品控制在最小限度。(10)冷床输入侧设有保温罩，可打开或并闭，对轧件温控灵活，冷床采用斜齿条，提高优钢产品品质。(11)定尺剪切采用850t固定剪，剪切精度高，投资少。(12)采用进口自动液压打捆机，减少打捆操作岗位定员和劳动强度。(13)轧线主传动采用直流电机单独传动。(14)轧线计算机自动控制是一套大中型分布集散系统，采用基础PLC控制和微机工作站的二级计算机系统。23