高速棒材生产线工艺及设备概述

郝利强

（中钢石家庄工程设计研究院有限公司，河北 石家庄050021）

1 前 言

广西钢铁集团有限公司防城港钢铁基地项目高速棒材生产线采用了当前轧钢领域最先进的技术，包括连铸-直接轧制技术、热送热装技术、无头焊接技术、模块化轧机、无孔型轧制技术及独立旋转底座导卫、控轧控冷技术、零间隔轧制技术、在线除尘技术、高速圆盘剪及高速上钢技术、高速轧制技术、油气润滑技术、自动打包技术，该生产线属于先进的高速棒材生产线，生产线最高轧制速度45 m/s，为世界上最高轧制速度。该生产线除了高速上钢等核心设备进口外，其余设备均实现了国产化。该生产线工艺技术先进，装备制造高端，生产流程顺畅，生产全程自动化，为当前高速棒材领域最先进的生产线。

2 项目简介及工艺技术参数

高速棒材生产线于2018年开始筹建，2020年1月顺利投产。该生产线设计年产量为2×100×104 t 热轧带肋抗震钢筋，最高轧制速度45 m/s，高速上钢核心设备由国外进口。钢种为钢筋混凝土用不锈钢钢筋、预应力混凝土用耐腐蚀钢筋、英标钢筋。代表钢号为：HRB400S、HRB500S，HRB400a（E）、HRB500a（E）、HRB400c（E）、HRB500c（E）、B460。

车间产品规格为Φ10～20 mm，产品成捆交货，捆径Φ100～600 mm，长度6～12 m，捆重≯4 t。

原料采用连铸坯，规格为165×165×9 000（直轧），165×165×12 000（加热轧制），原料最大单重2 560 kg。

生产线采用钢结构厂房，主要包括原料跨、加热跨、主轧跨、成品跨以及公辅配套系统。厂房占地面积为46 480 m2。

3 工艺布置及工艺流程

连铸直轧生产线工艺平面布置如图1所示。

图1 连铸直轧生产线工艺平面布置简图

生产线工艺流程见图2。

4 工艺特点

（1）连铸-直接轧制技术。生产线实现高温连铸坯不经过加热炉加热，直接通过快速辊道送入轧机进行轧制。

（2）热送热装技术。生产线节约了能源。

（3）无头焊接技术。为提高产量、作业率及成材率，在粗轧前预留无头焊接位置。

（4）短应力线式轧机。粗、中及预精轧机均选用短应力线轧机，其刚性大，有利于确保产品的尺寸精度，轧辊轴承寿命长、辊缝可对称调节、可整机架更换，换辊时间短，作业率高。

图2 生产工艺流程

（5）模块化轧机应用。精轧及减径机组均为顶交45°重载型悬臂式轧机。

（6）无孔型轧制技术及独立旋转底座导卫。1～8#轧机之间采用无孔型轧制技术及独立旋转底座导卫，降低辊耗，减少换槽时间，提高作业率。

（7）控轧控冷技术。所有成品规格均从减径机组轧出成品。在精轧机组前和减径机组前设有预水冷装置，实现控温轧制。在减径机组后设有穿水冷却装置，用于控制轧件轧后的冷却速度，轧后冷却同时具备通过轧后余热淬火技术生产英标等出口建材。

（8）零间隔轧制技术。在中轧机组后设置2台飞剪，其中1台用于切头，另1台用于切尾，实现粗轧1#轧机入口零间隔轧制，成品机架轧制间隙时间≤1 s。

（9）轧机区除尘技术。在粗、中轧轧机之间设置喷雾除尘装置，改善现场生产环境。

（10）高速圆盘剪及高速上钢技术。倍尺剪切采用高速连续运转的飞剪对轧件进行倍尺剪切，飞剪剪切的轧件最大速度46 m/s，剪机响应时间快，剪切精度高。采用高速上钢系统使轧件顺利进入冷床，解决了小规格带肋钢筋切分轧制后常规上冷床时轧件容易缠绕在一起的缺陷，减少了轧线的事故率，提高了产品的质量。

（11）油气润滑技术。轧机轴承、导卫轴承润滑采用在线油气润滑技术，配置油气润滑系统，轧机、导卫设计配置油气润滑油路。

5 主要设备特点

主要设备包括：连铸坯上料系统、一座步进蓄热式加热炉、Φ600×6 粗轧机组、1#飞剪、Φ450×6中轧机组、2#飞剪、Φ350×6预精轧机组、3#飞剪、Φ 230×4顶交悬臂精轧轧机、Φ230×2顶交减定径机组、4#飞剪、水冷及预水冷设备、步进冷床、冷剪、定尺机、打捆收集装置等。其他辅助设备有液压系统、润滑系统、起重运输设备、机修设备等［1］。

5.1 轧 机

生产线采用全连续式轧制工艺，全线选用30架轧机，前部单根轧制，后部分双线轧制。轧机分为粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组和减径机组。粗中及预精轧机均选用pomini 最新机型的短应力轧机，该轧机刚度高，精度好，承载能力大，调整、换辊方便快捷，设备结构紧凑，设备重量轻，吊装方便。

精轧及减径机组采用顶交45°重载型悬臂式模块轧机，其中4 架精轧机组为2+2 模块化轧机，2架减径机组为1+1 单独传动轧机。减径机组每一道次由1个电机和1个具有多个速比的外部增速箱来传动，以满足宽范围的产品规格和最终轧制速度的需要。

轧机均采用交流变频电机单独传动，电机功率大，动力强劲，可以满足低温轧制的要求。

主要结构：轧辊轴承采用四列短圆柱轴承及推力轴承；轧辊平衡采用弹性阻尼体平衡；轴向调整采用螺旋丝杠，轴向游隙小，轧辊压下调整采用低速液压马达驱动-手动复合调整方式；轧辊开口度大，对称调整，轧机调整时轧制中心线始终保持不变；轧机整机换辊，换辊方便快捷，可大大提高生产的作业时间。

5.2 飞 剪

全线共设4 台飞剪和1 台卡断剪，1、2#飞剪具有切头、切尾及事故碎断功能，3#飞剪为倍尺飞剪，具有优化剪切功能；摆式冷飞剪用于成品定尺剪切，剪切速度快，剪切力大，最大剪切力达到600 t，实现轧件运行过程中自动剪切，剪切时间短，精度高，质量好，真正实现了生产线的全线自动控制。粗轧机前卡断剪剪切力大，可以在轧机故障的时候，阻断轧件，防止后续轧件继续进入轧机，保护了轧机，而且卡断剪动作和高频焊机以及轧线其余设备实现动作连锁，实现整条轧线的自动化。

5.3 穿水冷却装置

全线设置了六段穿水冷却装置，轧件分线后，第一段设置在精轧机组前，用于控制进入精轧的温度；第二段设置在精轧机组后，用于轧后余热淬火夹芯热回火处理；第三段设置在减定径机组后，用于控制轧件轧后的冷却速度。

水冷线采用闭环控制，共分为3 段，共计12 个水箱以及配套的缓冷导管，以冷却不同规格的产品。水冷量800～1 550 m3/h，水压为1.6～2.0 MPa，可防止奥氏体晶粒快速长大，在确保成品表面不进入马氏体和贝氏体转变区域，基圆不出现回火马氏体和异于基体的闭环组织，满足国标要求。

5.4 高速上钢及冷床

冷床入口设在高速上钢装置，保证高速轧件能够安全稳定的落入冷床。冷床为步进齿条式，宽度方向上由两台交流电机驱动，冷床上设有齐头辊道，倍尺对齐后被托起，减少轧件与对齐辊道间的磨损。冷床面积为13 m×120 m，齿条步进周期为2.5 s。

5.5 主电机

全部轧机和飞剪采用变频调速交流电机驱动，电机调速范围广，节能，维护成本低。

6 结 语

生产线采用多功能、完善的自动化控制系统。生产线工艺布局合理，技术水平先进，工艺装备精良，生产自动化水平高，产品质量过硬。广西钢铁集团有限公司高速棒材生产线自投产以来，生产稳定，产品供不应求。