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：A
Introduction on high-speed wire mill of Baosteel
YANG 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 characteristics
1 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／％89.0
1.2 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。

（2）散卷冷却运输线：带有佳灵系统的斯太尔摩标准型及带保温罩的延迟冷却型。

长度103m，保温罩长81m，冷却速度0.3～20℃／s，冷却风机14台，每台风量154000m3／h。

（3）集卷站：由集卷鼻锥、集卷室、双芯棒回转装置和运卷小车组成，带有线圈分配器及液压分卷装置，集卷周期66s，分卷时集卷周期40s，集卷高度能力3100mm，收集卷高2400mm（带线圈分配器）。

（4）积放式钩式运输机：长度约560m，钩子60个，运行速度0.25m ／s。

（5）压紧打捆机：卧式，最大压紧力400kN，压紧后最大高度1800mm，带钢捆扎4道。

（6）卸卷站：液压驱动式，最大储存能力4卷。

4 结束语
近年来全国陆续引进了近10套高速线材轧机，为改善我国线材的产品结构，提高线材质量作出了重要贡献。

但是，高质量制品用线材的生产厂还为数不多。

我国线材市场钢帘线等高品质线材仍然存在被国外产品垄断的情况。

宝钢高线厂利用宝钢优质钢坯，引进世界最先进水平的高速线材生产线，并严格控制产品精度、金相组织、力学性能，保证下部制品的工序流畅和产品质量优良，从而使我国线材生产水平上升到更高层次。

宝钢高线厂于1999年3月投入试生产，7月份完成全部设计规格、钢种线材的轧制，并达到设计性能，同年10月份已生产合格线材22万t，盈利超过1亿元。

作者简介：杨晓明(1967～)，女(汉族)，重庆人，工程师。

作者单位：杨晓明（重庆钢铁设计研究院轧钢室，400013）
收稿日期：1999-11-2 高速线材工程简介
一、高线轧机的生产工艺:
炼钢的150×150×9000的连铸坯进入钢坯跨用12.5+12.5t 的电磁吊车吊上炉后上料台架,由推钢机将其推入18m×9.6m
的三段连续式端进侧出的推钢式加热炉内加热到1050～1150℃后,由出钢机推出以拉料夹送辊、出炉地辊输送到轧制区进行轧制。

轧制区由粗轧、1#飞剪、中轧、2#飞剪、预精轧用预水冷、3#飞剪、碎断剪、精轧机组成,全线共有27台轧机轧制27个道次,全线正常生产时在1#、2#、3#飞剪进行三次切头、尾,前两个飞剪还具有事故状态下的碎断功能。

从精轧机出来的成品线材,以三段式穿水冷却进入夹送辊,再由吐
丝机吐丝成卷,经过84m长的延迟型斯泰尔摩冷却线进入集卷站,再由总长350m的PF线的50个C型钩之一自动输送到两台压紧打捆机之一进行打捆,再由PF线依次自动输送到计量、卸卷站,然后由10t的电磁吊吊装到库房中堆码。

二、高线轧机主要装备:
全线设备总重1700t(不含液压、润滑设备),其中工艺设备重量1250t。

电器总装机容量15417KW。

1、加热炉区:
⑴12.5+12.5t可自动旋转电磁吊车1台,总重77.79t。

⑵100t推钢机2台
⑶30t齐头机2台
⑷18000×9600mm2三段连续式端进侧出推钢式加热炉1座,额定产量70t/h。

⑸3000kg出钢机1台
⑹上辊液压压下拉料夹送辊1台
2、粗轧区:
⑴Ф330×1000输送辊道1组
⑵Ф580×700水平轧机4台,主电机400KW4台,直流单独传动,机组总重225.04t
⑶Ф470×680水平轧机3台,主电机400KW3台直流单独传动,机组总重110.95t
⑷R235曲柄式飞剪一台,总重28.19t
3、中轧区:
⑴Ф475×680轧机2台,平立交替布置,主电机500KW 2台直流单独传动,机组总重77.75t
⑵Ф330×600轧机4台,平立交替布置,主电机500KW 4台直流单独传动,机组总重73.63t
⑶回转式飞剪1台,总重20.23t
4、预精轧区:
⑴立式活套4个,总重9.16t
⑵Ф275×95悬臂式辊环轧机4台,平立交替布置,主电机
500KW4台直流单独传动,机组总重28.5t
⑶穿水冷却箱1组
⑷轧件输送导槽组
5、精轧区:
⑴回转式飞剪1台,自动回转式转辙器1台,总重6.94Tt
⑵带夹送辊的碎断剪1台,总重2.79t
⑶水平活套1个
⑷Ф210×72德马克型15°/75°高速无扭精轧机组,共10台轧机,由3台1250KW直流电机串联集体传动,机组总重92.05t
6、精整区:
⑴3组水冷箱总长38米,总重14.31t
⑵带夹送辊的吐丝机1台总重10.50t
⑶带保温罩延迟型斯泰尔摩冷却线1条,长度84.645m,总重266t
⑷全自动集卷站一个,包括集卷筒1个,双臂芯轴1套,运卷小车1台
⑸PF线,全长350m,共有50个C型钩,总重120t
⑹液压式半自动打捆机2台
⑺盘卷称量装置1套
⑻卸卷机1套
7、液压与润滑设备:
⑴粗轧与中轧液压、润滑站各1个
⑵预精轧及中轧液压、润滑站各1个
⑶集卷、打捆、称量卸卷、加热液压站各1个
8、水处理:
⑴旋流沉渣池1座,平流池2座
⑵净循环水处理系统1套
⑶浊循环水处理系统1套
9、装备水平:
全线设备中,钢坯电磁吊为全国先进水平,预精轧、精轧机所用油膜轴承为国外进口,全线液压与润滑油脂全部为国外进口,精整线装备为国内一流。

总体装备水平为国内九十年代先进水平。