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1、第一棒材车间控制轧制改造方案一、前言：第一棒材车间热轧带肋钢筋以10mm14mm规格为主，所依据标准为GB1499.2-2007钢 筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋，该标准为国家强制性标准，2009年9月份，标准明确规 定钢材组织不得有影响使用性能的其它组织（如基圆上出现的回火马氏体组织），因此原“切分+ 轧后穿水”生产工艺只能停止应用，改为“切分+轧后弱穿水”生产工艺，为保证钢材性能，根据 不同的品种，须增加一定量的Mn、Si、V等合金，由于合金的增加，导致钢坯成本上升，钢材利润 空间减小。2010年12月份第二棒材车间投产，成功实现了控轧控冷工艺生产热轧带肋钢筋，以 HRB4000 12为
2、例比较，二棒钢坯成本平均比一棒约低70元/t。在这种形势下，轧钢厂主动申请在 目前第一棒材车间现有条件下，实施控轧控冷改造，降低钢坯生产成本，以实现公司效益最大化。二、控轧控冷工艺方案主要内容：改造立足于现有条件，原则上对生产线不做过大的改动。以HRB4000 12mm热轧带肋钢筋为例， 开轧温度1030-1080，粗中轧112架为常规工艺轧制，轧件出第12架后进入控轧穿水箱， 经2#飞剪切头后进入精轧区进行预切分、切分，最后从18架出成品。主要改造内容为在第12架 后增加控冷系统，将2#飞剪移至13架轧机前，精轧区相应进行主电机扩容、增大减速机等方面的 改造。为提高冷却效果，控轧控冷系统采用
3、与二棒相同的设计。具体实施方案描述：切分采用两道预切，将第14架轧机甩掉空过，轧件经第13架轧机直接进 第15架轧机，第13架轧机为第一道预切，第15架轧机为第二道预切，1618架轧机不变。第13 架轧机入口温度控制在900C。以HRB4000 12为例，计算轧制负荷见表1。表1HRB40012螺纹四切分15m/s参数13H（第一道 预切）15H（第二 道预切）16H/V17H18H/V轧件原高H1913.7511.4210.2421轧件轧后高h13.7511.4210.247.0111.5辊径D450370370370370件原宽B58.56465667.01件宽b6465668412钢温t
4、900900900900900力臂系数0.60.60.60.60.6轧辊转速317443495598775电机转速n857797694670775C含量0.240.240.240.240.24Mn含量1.51.51.51.51.5Cr含量00000速比I2.71.81.41.121压卜量Ah2.42.331.182.1318.765粘性数n0.50.40.40.3250.325速度v7143857195921158815000过渡lAh/r0.1060.1120.0800.1070.218接触弧长lAh*r22.7220.7614.7719.8640.27平均变形速度46.0976.4370.
5、74144.2200.92f0.480.480.480.480.48m0.440.520.460.740.63k153.86153.86153.86153.86153.86平均单位压力 p（MPa）254.74280.34265.95349.261428.92轧制力P（KN）353.63375.38257.29520.22546.94轧制力矩ME 0（KNm）9.6419.3514.5612.39826.43修正后轧制力矩13.6087.3405.67914.39820.030电机功率（KW）（电 机基速按700r/min）99653841610551468三、设备布置及改动1、粗中轧1-12
6、架设备无需改动以HRB4000 12mm热轧带肋钢筋为例，开轧温度1030C1080C, 一棒车间粗中轧112架为 常温工艺轧制，设备负荷改造前后无明显变化，且根据一棒车间电机负荷的统计，在轧制中14时 设备负荷最大，负荷率为95%，其它品种负荷率为85%左右。综合以上，一棒车间粗中轧112架设备可满足要求，无需改动。2、控冷系统改造，设计思路与二棒相同（二棒车间16HV至3#飞剪之间及20HV至4#飞剪之间 分别设1组穿水箱），一棒车间拟在12V至2#飞剪之间及18HV至3#飞剪之间分别安装1组穿水箱， 控冷系统改造预计投资555万元，具体包括以下改造内容： 12V后面新增一组6米穿水箱（包
7、括制作基础、水箱本体及底座、旁通辊道、横移装置）： 投资约150万元。 18HV后面旧穿水箱更换为新水箱（包括制作基础、水箱本体及底座、旁通辊道、横移装置）。 由于旧穿水箱主要用于实施轧后强穿水生产工艺，且密封效果差，锈蚀严重，已不适应改造后控制 冷却工艺要求。此部分投资约150万元。 新增配套高压水泵及管道系统：二棒车间控冷系统2组穿水箱由专门水泵（用2备1）进行 冷却，水泵额定压力及流量分别为：2.10Mpa ； 777ms/h（杨程：210米，电机功率：710KW，水泵型 号:KQSN300-N3/816,上海凯泉泵业）。而一棒车间在用高压水泵（用1备1）额定压力仅为15kg/cm2,
8、最大流量为1000m3/h，无法满足控冷预期要求。另外考虑到水泵老化、管道锈蚀及新增部分管路，且目前高压浊环水压及流量无法满足控冷改 造要求，需扩容改造，更换2台高压泵、两台710KW电机、敷设相关管道（包括压缩空气及浊环水 管道）。投资约70万元。（新增配套高压水泵及管道系统：40万元；2台高压电机：30万元） 新增FISHER阀及其电控系统，以实现精确控制冷却水压、水量，确保钢材控冷后达到所需 组织性能。投资约50万元。3、2#飞剪向北移至13H轧机前（距13H轧机轧制中心线6.75米，确保落料斗与平台梁不干涉）由于2#飞剪平移后，需重新制作设备基础。制作基础时，平台下部分可提前施工，平台
9、上部 分及设备安装工作必须停产施工，预计停产12天完成），预计费用（包括土建施工、飞剪前后导槽 制作、管路制安）：40万元。4、精轧区设备改造：由于轧件出第12架后进入控冷穿水箱，再经2#飞剪切头后进入精轧区进行预切分、切分，最 后从18架出成品。相应地精轧区电机需扩容、主减速机需增大承载能力。鉴于此，经校核，精轧区13H、17H、18HV电机需扩容（13H、17H主电机由800KW扩容至1000KW， 18HV主电机由1250KW扩容至1600KW）。相应地，为确保减速机安全系数，齿轮需进一步增大承载 能力，经与南高齿技术部联系反复探讨，制订了以下方案：在一棒车间现用减速机外形安装尺寸不变的
10、基础上，通过更改齿轮设计及提高轴承质量档次， 进而提高减速机装备水平，满足改造需要。具体描述如下： 13H机列：电机由800KW扩容至1000KW，考虑到目前此减速机实际工作负荷大，冲击严重，检修周期短。一旦实施控制轧制工艺后，其安全运行存在很大隐患。特提出以下两种方案：A、在确保现13H减速机外形安装尺寸不变的基础上，重新优化制作1台减速机，提高齿轮精 度至6级，轴承选用SKF轴承，减速机箱体加厚，进而满足改造要求，更换下的减速机作应急备件 使用。预计新购电机45万元、减速机费用：52万元。B、拟嫁接使用二棒13H减速机，轴承选用SKF轴承，进而满足改造要求。预计新购电机45 万元、减速机费
11、用（包括相应地联轴器）：60万元以上两者相比，方案B采用了较成熟的技术方案，减速机齿轮强度裕量大，更趋于可靠。但嫁 接安装使用二棒13H减速机存在的不利因素是：土建基础必须相应地变动（改造后，减速机及电机 地脚螺栓位置移位，安装标高尺寸分别下降285mm及425mm，具体见地脚螺栓布置图（附图），此 改造方案目前没有征询土建专业的意见，没有明确的可行性结论。因此，该方案是一个存在不确定 因素的方案。） 17H机列：电机由800KW扩容至1000KW （主电机利旧，使用原18HV更换下线的主电机），同 时考虑到此减速机工作负荷大，且冲击严重，齿轮安全系数低，运行存在隐患。重新优化制作1 台减速机
12、，提高齿轮精度至6级，轴承选用SKF轴承，进而满足改造要求，更换下的减速机作应急 备件使用。新购1台主减速机，预计费用：22万元。 18HV机列：电机由1250KW扩容为1600KW （其中考虑到成品轧机功率稍留有余量）。A、锥箱承载能力校核：18HV锥箱锥齿轮安全系数为0.97，目前无法满足改造要求。经校核，通过更改设计，即改变 锥齿轮齿数及模数（齿数由31更改为27,大端模数由14.52mm更改为18mm），选取6级精度齿轮， 选用SKF轴承，以满足改造要求。更换下的锥箱作应急备件使用。预计费用：14万元。B、18HV联合齿轮箱第2级齿轮安全系数为1.4，相对偏弱。尽管强度偏弱，但在生产制
13、造时， 通过增加该对齿轮齿宽，选用SKF轴承，可满足改造要求。预计费用：20万元。选用上述方案对精轧区设备实施技术改造，具以下优点：有效满足了控轧控冷生产工艺要求， 同时800 KW电机下线后，可作为粗轧机的备用电机（现在备用电机比较少，不利于计划性下线维 护），更换下的减速机可作应急备件使用，备件储备相对较充裕；由于新订购的4台减速机中， （13H未最终确定）外形尺寸与现用减速机相同，既满足了控制轧制设备改造要求，同时设备基础 改动最小；改造工期短，停产损失小。5、电气供电设备改造：由于13#、17#、18#电机及水泵电机容量加大，其控制设备如控制柜、整流变压器、电缆等也 应相应扩容。具体描
14、述如下：1）13#、17#电机控制柜由现在2000A扩容到2500A，预计费用23X2=46万元；2）18#电机控制柜由现在2000A扩容到3000A，预计费用25万元；3）T6变压器由现在3200KVA扩容到4500KVA，预计费用38万元；4）二号站到棒材高压配电室供电电缆增加两条300mm2高压电缆，预计费用70万元；5）二号站、棒材高压配电室高压开关由现在1500A扩容到2000A，预计费用10万元；6）高压水泵控制柜改进为高压变频柜，预计费用100万元；7）水泵电力电缆由现在的3*35mm2扩大到3*50mm2，预计费用10万元；8）2#飞剪移位安装所需电缆费用约6万元；9）高压水泵如用高压变频柜控制，因现有配电室没有空间，所以需要新建一个高压变频器配 电室，预计费用10万元。四、设备主要改造内容及费用概算序号名称改造内容改造及新增部分明细及费用（万元）备注一水冷系 统1、在12架后增加 一组6m穿水箱；2、更换18HV出口 处穿水箱；3、新增FISHER阀 及其电控系统；4、新增配套高压 水泵及管道；5、更换两台高压 电机；6、更换电力电缆；7、新增高压变频 控制柜；8、新建高压变频 器配电室。1、2组穿水箱 横移装置、 万元
