高速棒材生產線工藝及設備概述

郝利強

（中鋼石家莊工程設計研究院有限公司，河北 石家莊050021）

1 前 言

廣西鋼鐵集團有限公司防城港鋼鐵基地項目高速棒材生產線采用了當前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，該生產線屬于先進的高速棒材生產線，生產線最高軋制速度45 m/s，為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。該生產線工藝技術先進，裝備制造高端，生產流程順暢，生產全程自動化，為當前高速棒材領域最先進的生產線。

2 項目簡介及工藝技術參數

高速棒材生產線于2018年開始籌建，2020年1月順利投產。該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，高速上鋼核心設備由國外進口。鋼種為鋼筋混凝土用不銹鋼鋼筋、預應力混凝土用耐腐蝕鋼筋、英標鋼筋。代表鋼號為：HRB400S、HRB500S，HRB400a（E）、HRB500a（E）、HRB400c（E）、HRB500c（E）、B460。

車間產品規格為Φ10～20 mm，產品成捆交貨，捆徑Φ100～600 mm，長度6～12 m，捆重≯4 t。

原料采用連鑄坯，規格為165×165×9 000（直軋），165×165×12 000（加熱軋制），原料最大單重2 560 kg。

生產線采用鋼結構廠房，主要包括原料跨、加熱跨、主軋跨、成品跨以及公輔配套系統。廠房占地面積為46 480 m2。

3 工藝布置及工藝流程

連鑄直軋生產線工藝平面布置如圖1所示。

圖1 連鑄直軋生產線工藝平面布置簡圖

生產線工藝流程見圖2。

4 工藝特點

（1）連鑄-直接軋制技術。生產線實現高溫連鑄坯不經過加熱爐加熱，直接通過快速輥道送入軋機進行軋制。

（2）熱送熱裝技術。生產線節約了能源。

（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、中及預精軋機均選用短應力線軋機，其剛性大，有利于確保產品的尺寸精度，軋輥軸承壽命長、輥縫可對稱調節、可整機架更換，換輥時間短，作業率高。

圖2 生產工藝流程

（5）模塊化軋機應用。精軋及減徑機組均為頂交45°重載型懸臂式軋機。

（6）無孔型軋制技術及獨立旋轉底座導衛。1～8#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。所有成品規格均從減徑機組軋出成品。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，軋后冷卻同時具備通過軋后余熱淬火技術生產英標等出口建材。

（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#軋機入口零間隔軋制，成品機架軋制間隙時間≤1 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46 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，解決了小規格帶肋鋼筋切分軋制后常規上冷床時軋件容易纏繞在一起的缺陷，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，配置油氣潤滑系統，軋機、導衛設計配置油氣潤滑油路。

5 主要設備特點

主要設備包括：連鑄坯上料系統、一座步進蓄熱式加熱爐、Φ600×6 粗軋機組、1#飛剪、Φ450×6中軋機組、2#飛剪、Φ350×6預精軋機組、3#飛剪、Φ 230×4頂交懸臂精軋軋機、Φ230×2頂交減定徑機組、4#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［1］。

5.1 軋 機

生產線采用全連續式軋制工藝，全線選用30架軋機，前部單根軋制，后部分雙線軋制。軋機分為粗軋機組、中軋機組、預精軋機組、精軋機組和減徑機組。粗中及預精軋機均選用pomini 最新機型的短應力軋機，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，設備重量輕，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1個電機和1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，可以滿足低溫軋制的要求。

主要結構：軋輥軸承采用四列短圓柱軸承及推力軸承；軋輥平衡采用彈性阻尼體平衡；軸向調整采用螺旋絲杠，軸向游隙小，軋輥壓下調整采用低速液壓馬達驅動-手動復合調整方式；軋輥開口度大，對稱調整，軋機調整時軋制中心線始終保持不變；軋機整機換輥，換輥方便快捷，可大大提高生產的作業時間。

5.2 飛 剪

全線共設4 臺飛剪和1 臺卡斷剪，1、2#飛剪具有切頭、切尾及事故碎斷功能，3#飛剪為倍尺飛剪，具有優化剪切功能；擺式冷飛剪用于成品定尺剪切，剪切速度快，剪切力大，最大剪切力達到600 t，實現軋件運行過程中自動剪切，剪切時間短，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，而且卡斷剪動作和高頻焊機以及軋線其余設備實現動作連鎖，實現整條軋線的自動化。

5.3 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3 段，共計12 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800～1 550 m3/h，水壓為1.6～2.0 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。

5.4 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。冷床面積為13 m×120 m，齒條步進周期為2.5 s。

5.5 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，節能，維護成本低。

6 結 語

生產線采用多功能、完善的自動化控制系統。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。廣西鋼鐵集團有限公司高速棒材生產線自投產以來，生產穩定，產品供不應求。