國產寬厚板軋機工程設計特點研究與分析

薛春江， 張 巍， 朱燕玉

(1.內蒙古科技大學，內蒙古 包頭 014010； 2.包頭鋼鐵職業技術學院，內蒙古 包頭 014010)

引 言

目前中國已建寬厚板軋機已多達78套，總設計產能達9242萬噸[1]，中國已成為名副其實的寬厚板生產大國；工藝設備從最初的整體引進到關鍵技術和設備引進，再到合作制造，直至完全國產化，目前在3800 mm以下的寬厚板生產線已實現工藝、設備的全部國產化，中國正在成為寬厚板強國。本文以一條3000 mm寬厚板生產線為例，從工程設計角度對國產寬厚板軋機工程設計的特點進行了研究和分析。

1 工藝設計

1.1 生產規模與產品綱領

該3000 mm寬厚板工程采用雙機架四輥可逆軋機的布置形式。

寬厚板車間的整體工程分兩期實施，其中第一期完成從加熱、軋制到剪切的主生產線建設，建成單機架軋機，達到90×104t/a生產規模。第二期增建1座蓄熱式加熱爐、1架粗軋機、1座滾盤式冷床及1條剪切線，達到120×104t/a生產規模。

主要生產品種為：普通碳素結構鋼板、優質碳素結構鋼板、低合金結構鋼板、船板、橋梁板及壓力容器板等。

產品規格：(6～50)mm×(1500～2800)mm×(6000～12000)mm；

坯料規格：厚度：160, 200, 250 mm；

寬度：1050～1600 mm；

長度：1800～2800 mm。

1.2 生產工藝流程

寬厚板生產工藝流程如圖1所示。

圖1 國產3000 mm寬厚板生產線工藝流程圖

1.3 主要工藝設備選型

主要工藝設備選擇的原則是技術成熟、可靠、先進、適用，能夠滿足產品方案中產品品種規格和生產規模的要求，全部采用國內現代化寬厚板生產設備方面的優秀成果，在保證產品的質量、精度及性能的同時，有效地控制設備造價，降低項目投資。

2 工程設計

2.1 設計分交

該國產3000 mm寬厚板工程由國內知名工程技術公司承擔工藝集成與工廠設計工作，全線關鍵設備如加熱爐、軋機、矯直機及剪切線等均選擇國內技術實力雄厚的生產企業設計、制造。軋線主輔傳動系統、自動化等控制系統也均委托國內業績豐厚的科研院所承擔。整條生產線機械設備、電氣控制系統等供貨單位多達15家。

2.2 平面布置

根據產品方案和生產工藝流程的合理性、所選用設備的組成和臺數等，結合現有場地的實際情況，在滿足工藝流程合理、組織生產方便以及考慮將來發展的原則下確定了該寬厚板生產線的平面布置，如圖2所示。

該生產線采用折返布置的方式，整個寬厚板車間由6跨組成。各跨間組成參數如表2所示。

表1 3000 mm寬厚板生產線主要工藝設備選型

1.加熱爐；2.高壓水除鱗機；3.四輥可逆粗軋機；4.四輥可逆精軋機；5.加速冷卻裝置；6.熱板矯直機；7.滾盤式冷床；8.切頭剪；9.雙邊剪；10.滾切式定尺剪圖2 國產3000 mm寬厚板生產線平面布置圖

序號跨間名稱跨度/m長度/m軌面標高/m天車配置形式數量/臺1加熱跨42721416/3.2 t橋式雙梁132/5 t橋式雙梁12主軋跨3045614160/32 t橋式雙梁150/10 t橋式雙梁116/3.2 t橋式雙梁13軋輥間2726410200/50 t橋式雙梁150/10 t橋式雙梁132/5 t橋式雙梁14剪切跨334561016+16 m電動掛梁150/10 t橋式雙梁15成品跨334561032/5 t橋式雙梁116+16 m電動掛梁36熱處理跨(預留)334561020/5 t橋式雙梁116+16 m電動掛梁2

2.3 土建設計

對于寬厚板生產線主體工程的土建設計主要包括主廠房設計和設備基礎設計兩部分內容。

(1) 主廠房設計

由于寬厚板生產線設備重量和體積都比較龐大，而且產品占地面積也比較大，因此現代化的寬厚板車間主要采用大跨度、大柱距的鋼結構形式。有的項目出于降低投資考慮也有采用鋼結構+混凝土混合柱網形式的，即部分跨間采用鋼結構形式，部分跨間采用混凝土結構形式。純混凝土結構的寬厚板主廠房現在基本上不再建設。

柱間支撐的設計盡量考慮為門形支撐，以便為今后的生產使用留出空間。

冷床處由于跨度大，吊車梁高度大。吊車梁的底部距離冷床操作面較近，長期受熱烘烤，設計時需考慮隔熱措施。

主軋跨一般設置有1臺大噸位天車用于軋機支承輥裝配的吊運，這臺天車的重載工作范圍沒有必要設計為車間全長。在設計時考慮重載工作范圍，范圍之外允許空載通過，通過電氣控制手段加以實現，這樣可以有效降低廠房投資。

(2)設備基礎設計

寬厚板生產線設備重量大，設備基礎載荷大，形式復雜。在接收到設備供貨商的資料時應認真消化，核查資料的深度是否滿足設計需要；同時對于存在多家供貨商的情況應明確各供貨商的供貨范圍，并對多方銜接之處存在干涉、沖突的部分提出處理方案并及時與相關各方溝通協調。

認真組織主體工藝專業與各輔助專業綜合規劃工廠各種介質管溝的走向。對設計過程中產生的變化、調整等及時進行更新。

加熱爐和冷床部位由于長期受熱烘烤，故其設備基礎均宜采用耐熱混凝土。

2.4 公輔設施設計

寬厚板生產線的公輔設施主要包括給排水設施、供配電設施、熱力設施、采暖通風設施及環保設施等；其中軋線水、電耗量比較大，給排水設施和供配電設施的設計內容較多，占投資比例也比較大。在設計時務必對介質耗量、種類、使用制度及要求等把握準確，在進行詳細設計計算的基礎上認真核實制造廠提供的能源介質資料，同時對比已建類似工程的實際數據，確保公輔系統配置合理、避免浪費。

2.5 主要工程設計特點

(1)在設計中考慮預留粗軋機，先建設精軋機。這樣可以在加熱爐與軋機之間留出足夠的距離組織生產。還可以把ACC一步到位，有利于實現鋼板的有效控制冷卻。同時精軋機配置有液壓AGC系統控制軋件厚度、工作輥彎輥(WRB)系統控制板型，有利于保證鋼板的尺寸精度和綜合性能[2]。

(2)預留粗軋機設備基礎一次設計完成，采用過渡輥道進行填充。為了充分利用粗軋機設備基礎，過渡輥道采用傳動電機交替布置的方式[3]，將來只要把過渡輥道及其地腳螺栓拆除即可建設粗軋機。

(3)采用鋼結構+混凝土混合柱網結構形式，在滿足使用的前提下有效降低廠房投資。

(4)主軋跨160/32 t天車采用限位運行，建設投資得到有效控制。

(5)沖渣溝人行走道上方設置鋼結構擋渣板，簡單、實用、施工方便。

3 結束語

該國產3000 mm寬厚板生產線從設計到投產歷時15個月，一期項目總投資約6.8億元。業主采用平行發包的模式，在設計單位、設備供貨商和施工單位的選擇上精益求精，主次分明，在確保工程質量的前提下有效地控制了工程投資。

作為一條完全國產化的寬厚板生產線，其工程設計從方案制定、工藝設計、設備選型及工藝布置等多個方面入手，為生產高質量的產品提供了可靠的保證；物流設計高效、簡捷，有效提升了生產效率，減少運行成本。該項目投產以來，設備運行穩定、可靠，物流順暢，產品各項指標均達到國家及行業相關標準要求。