安钢高速线材厂工艺技术与装备

1  概况
   安钢经过40多年的发展，已成为我国特大型钢铁联合企业之一，是河南省最大钢铁企业。面对中国加入WTO日益严峻的竞争形势，安钢对原有的横列式线材轧机进行易地改造。改造后的线材生产线年产量40万t，预留50万t/a以上的生产能力，建设地址选在安钢第三炼钢厂，总建筑面积41362m²。
   1999年底，安钢与美国摩根公司及德国西门子公司签定了工程设计和设备制造合同，2000年3月破土动工，2001年7月开始热负荷试车。部分关键设备，如预精轧机组、精轧机组，减定径机组、夹送辊、吐丝机等设备从摩根公司引进，主传动系统及计算机控制设备从西门子公司引进，后部工序的打捆机从瑞典森德斯公司引进。步进梁式加热记由重庆赛迪工业炉有限责任公司设计制造。工厂设计由武汉钢铁设计研究院承担。
    1.1 生产规模
   （1）原料规格。原料为安钢100t超高功率电炉提供的150mm*150mm*12000mm连铸坯。
   （2）钢种。生产钢种为碳素结构钢、优质碳素结构钢、弹簧钢、冷镦钢、焊条钢、轴承钢和螺纹钢。
   （3）产品规格。光面盘条：Ø5.5-20.0mm（预留Ø25.0mm）；螺纹钢筋：Ø6.0-16.0mm（预留HYQST）。
   （4）轧制速度。设备设计最高速度150m/s，最高轧制速度120m/s，保证速度112m/s，为摩根最新研制的第6代高线轧机。
   （5）产量。设计年产盘条40万T（预留50万t/a）。
   1.2 生产工艺流程
   热坯辊道输送――热坯提升机提升（或冷坯上料台架运送）――上料辊道输送――称重、测长（或废坯剔除）――步进炉加热――高压水除鳞――保温辊道（预留无头焊接装置）――粗轧机组轧制――1#飞剪切头尾（事故碎断）――中轧机组轧制――2#飞剪切头（事故碎断）――预精轧机组轧制――水冷――3#飞剪切头（事故碎断）――精轧机组轧制――水冷――减定径机组轧制――水冷――测径仪测径――夹送辊――吐丝机布线――延迟型斯太尔摩控冷――集卷――积放悬挂式运输机输送――检查、修整、取样――压紧打捆――称重――卸卷――入库
    2  工艺技术特点
   （1）设计大纲以预应力钢丝、钢绞线、冷镦钢、焊条钢等金属制品用优质线材为主。
   （2）洁净钢生产技术。100t超高功率电炉配有LF炉外精炼、VD真空脱气、电磁搅拌、液面高度控制等先进控制手段，可大大提高钢的纯净度，防止成分偏析和夹杂，具备了优质线材生产的基本条件。
   （3）采用高速无扭连续化轧制新工艺。该线最大轧制速度已达120m/s，保证速度为112m/s，为当今世界最高水平；机组由30架轧机组成，实现了小延伸精密轧制；粗、中轧机组采用平―立交替布置，预精轧、精轧和减定径机组机架呈45°V型布置，可实现全线无扭轧制；机架间采用微张力或活套控制。
   （4）产品精度高，生产盘重大（2060kg）。所有规格产品的精度均可达到±0.10mm，椭圆度为0.12mm。
   （5）采用热送热装轧制工艺。高线钢坯跨与连铸出坯跨同跨布置，采用辊道直接热装工艺，工艺流畅，热装比例高，可节约能源。
   （6）低温轧制技术。由于线材轧制速度较高，轧件在精轧机组内温升很快，使线材终轧温度高达1200℃以上，影响产品的最终性能，采用低温轧制技术，既可提高线材的冶金质量，防止晶粒过度长大和碳化物偏析及晶界熔化，同时节能15%-25%，对降低氧化烧损、防止脱碳都非常有益。
   （7）采用侧进侧出步进梁式加热炉。关键燃烧装置从日本引进，控制系统网络为二级结构，可实现最佳化燃烧数字模型的计算和控制，具有生产操作灵活，加热质量好，加热成本低的特点。
   （8）加热炉出口设有大流量（30m³/h）、快速（轧件通过速度1m/s）高压水（25MPa）除鳞机。结构为不锈钢焊接箱体，带有入口和出口导槽以及防溅装置，8个硬质合金高压除鳞喷嘴按2个1组布置在除鳞箱内四周的高压水集水管上，除鳞效果好。
   （9）预留无头轧制工艺。无头轧制工艺发展至今已在热轧领域得到了成功的应用并取得了极大的经济效益。其优点概括起来主要有：①大大提高了金属收得率，成材率可提高1.5%；②提高轧制生产能力，轧机小时产量可提高5%-10%；③优化产品，盘重的大小不再受坯料断面和长度的限制；④降低生产直接费用。
   （10）采用摩根公司最新专利TEKISUN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到±0.10mm；②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，从而减少了轧线换辊次数，提高了轧机作业率；③实现一定规格的自由轧制，增加产品规格。如可生产Ø5.75mm、Ø6.25mm产品，满足用户对线材尺寸的特殊要求；④降低高速区轧件形变带来的急速温升，实现了低温高速控温轧制，从而确保了产品尤其是高碳优质线材的冶金质量。
   （11）温度闭环控制技术。轧线设有轧件温度新生环控制系统，使轧件全长温差控制在±10℃以内，并可根据需要控制轧件在变形区的轧制温度
   （12）强化冷却技术。采用摩根公司开发的带有“佳灵”装置的大风量高风压延迟冷却型斯太尔摩线，散卷冷却运输线长103.8m，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的均匀性，尤其对钢帘线、预应力钢丝、高强度螺栓及部分冷镦用材，效果更加突出，获得的性能可接近铅浴淬火处理的指标，可使Ø5.5mm的线材一次性拉拔到Ø1.2mm。
   （13）采用在线光学测径技术。在减、定径机后布置光学测径仪，测径精度为±0.012mm，对线材表面质量、尺寸精度进行在线连续监控，快速反馈，确保产品精度。
   （14）主轧线采用高架平台布置。轧线设备布置在+5m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。
   （15）采用德国SIEMENS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。
   （16）厂房内设有性能良好、功能齐全的线材快速检查室，能够满足高等级优质线材生产的需要。
   3  主要设备特点及其技术参数
   3.1 加热炉
   该加热炉自装料端到出料端沿炉长方向可分为预热段、加热段、均热段，各段长度分别为6250mm、7750mm、6700mm，为了便于灵活调节各段炉温，适应易脱碳钢的加热要求，在均热段和热段炉顶设压下结构，便于严格控制各段炉温。
   炉子装料辊道和出料辊道的中心距为20.7m，内宽12.76m,有效长度20.4m,有效面积260.3m²。采用指标先进、技术实用、安全可靠的机械、液压、电控、仪控设备，实行二级自动化系统控制，共计6个温度自动控制段，确保钢坯加热质量。炉子额定加热能力为120t/h，最大加热能力为140t/h。
   3.2 轧机
   根据钢坯断面、产品规格及其尺寸精度的要求，本生产线采用30架轧机全连续无扭布置。轧机分为5组，即粗轧机组6架、中轧机组8架、预精轧机组4架、精轧机组8架以及减定径机组4架。
   粗、中轧机组采用平――立交替布置的二辊高刚度闭口式轧机。为便于检修，立式轧机采用上传动。预精轧机组、精轧机组和减定径机组均为顶交45°V型超重载无扭轧机，碳化钨辊环，辊缝由偏心套对称调节，辊环采用液压专用工具更换。基本参数见表1。

表1  轧机基本参数

 轧机导卫：随圆轧件进入下一机架时及精轧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 剪切机
   全轧线共设有3台切头尾飞剪，分别布置在6V、12V轧机后及精轧机组前，均为启停工作制，剪切力分别为600kN、135kN、84kN。在精轧机前另布置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、减定径机组前均设置气动卡断剪，以便及时进行事故处理。剪机主要技术参数如表2所示。
   3.4 吐丝机
   吐丝机为卧式，水平倾角为20°。设计最大吐丝速度150m/s，线环直径Ø1075mm，根据不同的钢种和规格，吐丝温度可以低至600℃，振动检测参数（峰值到峰值）0.1mm报警，0.15mm关机。
   3.5 斯太尔摩散卷运输线
   斯太尔摩(stelmor)散卷运输线可将相互搭接铺放的线圈从吐丝机运送到集卷站，并且可对线材采用标准型强制冷却或延迟型缓慢冷却，以获得最佳的金相组织和力学性能。运输线总长度103.8m，保温罩长度81m，运送速度0.1-2m/s，冷却速度0.3-20℃/s，冷却风机14台，均为离心式，每台风机风量154000m³/h，风压3.0kPa，送风管配有“佳灵”电动所流分配器。
   3.6 集卷站
   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夺分卷装置，线卷外径Ø1250，线卷内径Ø850mm。
   3.7 和放悬挂式运输机
   输送线工艺长度（不包括检修区）524m，C形钩60个，运行速度0.25m/s，C形钩承载能力2160kg，C形钩承载面标高1500mm。
   3.8 压紧打捆机
   压紧打捆机为卧式，最大压紧力400kN，压紧打捆周期48s，压紧后最大高度1800mm，捆扎4道，捆扎线为Ø6.3-7.3mm盘条。
   3.9 卸卷站
   为液压驱动区，小车运卷速度700mm/s，储存能力为4个标准卷。