第一棒材车间控制轧制改造方案
一、前言：
第一棒材车间热轧带肋钢筋以Ф10 mm～Ф14mm规格为主，所依据标准为GB1499.2－2007《钢筋混凝土用钢 第2部分 热轧带肋钢筋》，该标准为国家强制性标准，2009年9月份，标准明确规定钢材组织不得有影响使用性能的其它组织（如基圆上出现的回火马氏体组织），因此原 “切分+轧后穿水” 生产工艺只能停止应用，改为“切分+轧后弱穿水”生产工艺，为保证钢材性能，根据不同的品种，须增加一定量的Mn、Si、V等合金，由于合金的增加，导致钢坯成本上升，钢材利润空间减小。2010年12月份第二棒材车间投产，成功实现了控轧控冷工艺生产热轧带肋钢筋，以HRB400Φ12为例比较，二棒钢坯成本平均比一棒约低70元/t。在这种形势下，轧钢厂主动申请在目前第一棒材车间现有条件下，实施控轧控冷改造，降低钢坯生产成本，以实现公司效益最大化。
二、控轧控冷工艺方案主要内容：
改造立足于现有条件，原则上对生产线不做过大的改动。以HRB400Ф12mm热轧带肋钢筋为例，开轧温度1030℃～1080℃，粗中轧1～12架为常规工艺轧制，轧件出第12架后进入控轧穿水箱，经2#飞剪切头后进入精轧区进行预切分、切分，最后从18架出成品。主要改造内容为在第12架后增加控冷系统，将2#飞剪移至13架轧机前，精轧区相应进行主电机扩容、增大减速机等方面的改造。为提高冷却效果，控轧控冷系统采用与二棒相同的设计。
具体实施方案描述：切分采用两道预切，将第14架轧机甩掉空过，轧件经第13架轧机直接进第15架轧机，第13架轧机为第一道预切，第15架轧机为第二道预切，16～18架轧机不变。第13架轧机入口温度控制在900℃。以HRB400Ф12为例，计算轧制负荷见表1。
表1 HRB400Φ12螺纹四切分 15m/s
三、设备布置及改动
1、粗中轧1-12架设备无需改动
以HRB400Ф12mm热轧带肋钢筋为例，开轧温度1030℃～1080℃，一棒车间粗中轧1～12架为常温工艺轧制，设备负荷改造前后无明显变化，且根据一棒车间电机负荷的统计，在轧制φ14时设备负荷最大，负荷率为95%，其它品种负荷率为85%左右。
综合以上，一棒车间粗中轧1～12架设备可满足要求，无需改动。
2、控冷系统改造，设计思路与二棒相同（二棒车间16HV至3#飞剪之间及20HV至4#飞剪之间分别设1组穿水箱），一棒车间拟在12V至2#飞剪之间及18HV至3#飞剪之间分别安装1组穿水箱，控冷系统改造预计投资555万元，具体包括以下改造内容：
112V后面新增一组6米穿水箱（包括制作基础、水箱本体及底座、旁通辊道、横移装置）○：投资约150万元。
218HV后面旧穿水箱更换为新水箱（包括制作基础、水箱本体及底座、旁通辊道、横移装置）○。由于旧穿水箱主要用于实施轧后强穿水生产工艺，且密封效果差，锈蚀严重，已不适应改造后控制冷却工艺要求。此部分投资约150万元。
3新增配套高压水泵及管道系统：二棒车间控冷系统2组穿水箱由专门水泵（用2备1）进行○
冷却，水泵额定压力及流量分别为：2.10Mpa ；777m3/h(杨程：210米，电机功率：710KW，水泵型号：KQSN300-N3/816，上海凯泉泵业)。而一棒车间在用高压水泵（用1备1）额定压力仅为15kg/cm，最大流量为1000m3/h，无法满足控冷预期要求。
另外考虑到水泵老化、管道锈蚀及新增部分管路，且目前高压浊环水压及流量无法满足控冷改造要求，需扩容改造，更换2台高压泵、两台710KW电机、敷设相关管道（包括压缩空气及浊环水管道）。投资约70万元。（新增配套高压水泵及管道系统：40万元；2台高压电机：30万元）
4新增FISHER阀及其电控系统，以实现精确控制冷却水压、水量，确保钢材控冷后达到所需○
组织性能。投资约50万元。
3、2#飞剪向北移至13H轧机前（距13H轧机轧制中心线6.75米，确保落料斗与平台梁不干涉） 由于2#飞剪平移后，需重新制作设备基础。制作基础时，平台下部分可提前施工，平台上部分及设备安装工作必须停产施工，预计停产12天完成），预计费用（包括土建施工、飞剪前后导槽制作、管路制安）：40万元。
4、精轧区设备改造：
由于轧件出第12架后进入控冷穿水箱，再经2#飞剪切头后进入精轧区进行预切分、切分，最后从18架出成品。相应地精轧区电机需扩容、主减速机需增大承载能力。
鉴于此，经校核，精轧区13H、17H、18HV电机需扩容（13H、17H主电机由800KW扩容至1000KW，18HV主电机由1250KW扩容至1600KW）。相应地，为确保减速机安全系数，齿轮需进一步增大承载能力，经与南高齿技术部联系反复探讨，制订了以下方案：
在一棒车间现用减速机外形安装尺寸不变的基础上，通过更改齿轮设计及提高轴承质量档次，进而提高减速机装备水平，满足改造需要。
具体描述如下： 113H机列： ○
电机由800KW扩容至1000KW，考虑到目前此减速机实际工作负荷大，冲击严重，检修周期短。一旦实施控制轧制工艺后，其安全运行存在很大隐患。特提出以下两种方案：
A、在确保现13H减速机外形安装尺寸不变的基础上，重新优化制作1台减速机，提高齿轮精度至6级，轴承选用SKF轴承，减速机箱体加厚，进而满足改造要求，更换下的减速机作应急备件使用。预计新购电机45万元、减速机费用：52万元。
B、拟嫁接使用二棒13H减速机，轴承选用SKF轴承，进而满足改造要求。预计新购电机45万元、减速机费用（包括相应地联轴器）：60万元
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以上两者相比，方案B采用了较成熟的技术方案，减速机齿轮强度裕量大，更趋于可靠。但嫁接安装使用二棒13H减速机存在的不利因素是：土建基础必须相应地变动（改造后，减速机及电机地脚螺栓位置移位，安装标高尺寸分别下降285mm及425mm，具体见地脚螺栓布置图（附图），此改造方案目前没有征询土建专业的意见，没有明确的可行性结论。因此，该方案是一个存在不确定因素的方案。）
217H机列：电机由800KW扩容至1000KW（主电机利旧，使用原18HV更换下线的主电机）○，同时考虑到此减速机工作负荷大，且冲击严重，齿轮安全系数低，运行存在隐患。重新优化制作1台减速机，提高齿轮精度至6级，轴承选用SKF轴承，进而满足改造要求，更换下的减速机作应急备件使用。新购1台主减速机，预计费用：22万元。
318HV机列：电机由1250KW扩容为1600KW（其中考虑到成品轧机功率稍留有余量）○。 A、锥箱承载能力校核：
18HV锥箱锥齿轮安全系数为0.97，目前无法满足改造要求。经校核，通过更改设计，即改变锥齿轮齿数及模数（齿数由31更改为27，大端模数由14.52mm更改为18mm），选取6级精度齿轮，选用SKF轴承，以满足改造要求。更换下的锥箱作应急备件使用。预计费用：14万元。
B、18HV联合齿轮箱第2级齿轮安全系数为1.4，相对偏弱。尽管强度偏弱，但在生产制造时，通过增加该对齿轮齿宽，选用SKF轴承，可满足改造要求。预计费用：20万元。
1有效满足了控轧控冷生产工艺要求，选用上述方案对精轧区设备实施技术改造，具以下优点：○同时800 KW电机下线后，可作为粗轧机的备用电机（现在备用电机比较少，不利于计划性下线维2由于新订购的4台减速机中，护），更换下的减速机可作应急备件使用，备件储备相对较充裕； ○（13H未最终确定）外形尺寸与现用减速机相同，既满足了控制轧制设备改造要求，同时设备基础3改造工期短，停产损失小。 改动最小；○
5、电气供电设备改造：
由于13#、17#、18#电机及水泵电机容量加大，其控制设备如控制柜、整流变压器、电缆等也应相应扩容。具体描述如下：
1）13#、17#电机控制柜由现在2000A扩容到2500A ，预计费用23×2=46万元； 2）18#电机控制柜由现在2000A扩容到3000A ，预计费用25万元； 3）T6变压器由现在3200KVA扩容到4500KVA，预计费用38万元；
4）二号站到棒材高压配电室供电电缆增加两条300mm2高压电缆，预计费用70万元； 5）二号站、棒材高压配电室高压开关由现在1500A扩容到2000A，预计费用10万元；
6）高压水泵控制柜改进为高压变频柜，预计费用100万元；
7）水泵电力电缆由现在的3*35mm扩大到3*50mm，预计费用10万元； 8）2#飞剪移位安装所需电缆费用约6万元；
9）高压水泵如用高压变频柜控制，因现有配电室没有空间，所以需要新建一个高压变频器配电室，预计费用10万元。 四、设备主要改造内容及费用概算
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总计:1141万元，按10%计提不可预见费用后，工程总投资 1255.1万元。外购设备供货期：6个月。
另此项设备改造，必须停产后实施，预计改造工期：12天。
五、效益分析与投资回收： （一）效益分析：
1、工艺方案实施后钢坯成本：
生产HRB400Ф12螺纹钢，采用HRB400A钢坯替代目前的HRB400B，使钢坯成本平均下降50元/t。
2.1、电耗：
与目前比，吨钢电耗上升20KWh/t，即成本上升11元/t。
2.2、轧辊消耗：与目前比，吨钢辊耗上升0.2kg/t，即成本上升4.4元/t。 2.3、穿水箱冷却器消耗：增加0.5元/t。 3、改造后吨钢成本下降： 50-11-4.4-0.5=34.1元/t
4、改造后年直接效益：34.1元/t×70万t＝2387万元 （二）投资回收：
1、改造费用：1255.1万元
2、停产损失：停产12天，机时产量140t/h，作业率83%，吨钢效益200元计算，停产损失=12×24×140×83%×200=669.312万元 3、投资回收期：
（669.312+1255.1）÷2387=0.8年
第一棒材车间 2011-5-18
第一棒材车间控制轧制改造方案
一、前言：
第一棒材车间热轧带肋钢筋以Ф10 mm～Ф14mm规格为主，所依据标准为GB1499.2－2007《钢筋混凝土用钢 第2部分 热轧带肋钢筋》，该标准为国家强制性标准，2009年9月份，标准明确规定钢材组织不得有影响使用性能的其它组织（如基圆上出现的回火马氏体组织），因此原 “切分+轧后穿水” 生产工艺只能停止应用，改为“切分+轧后弱穿水”生产工艺，为保证钢材性能，根据不同的品种，须增加一定量的Mn、Si、V等合金，由于合金的增加，导致钢坯成本上升，钢材利润空间减小。2010年12月份第二棒材车间投产，成功实现了控轧控冷工艺生产热轧带肋钢筋，以HRB400Φ12为例比较，二棒钢坯成本平均比一棒约低70元/t。在这种形势下，轧钢厂主动申请在目前第一棒材车间现有条件下，实施控轧控冷改造，降低钢坯生产成本，以实现公司效益最大化。
二、控轧控冷工艺方案主要内容：
改造立足于现有条件，原则上对生产线不做过大的改动。以HRB400Ф12mm热轧带肋钢筋为例，开轧温度1030℃～1080℃，粗中轧1～12架为常规工艺轧制，轧件出第12架后进入控轧穿水箱，经2#飞剪切头后进入精轧区进行预切分、切分，最后从18架出成品。主要改造内容为在第12架后增加控冷系统，将2#飞剪移至13架轧机前，精轧区相应进行主电机扩容、增大减速机等方面的改造。为提高冷却效果，控轧控冷系统采用与二棒相同的设计。
具体实施方案描述：切分采用两道预切，将第14架轧机甩掉空过，轧件经第13架轧机直接进第15架轧机，第13架轧机为第一道预切，第15架轧机为第二道预切，16～18架轧机不变。第13架轧机入口温度控制在900℃。以HRB400Ф12为例，计算轧制负荷见表1。
表1 HRB400Φ12螺纹四切分 15m/s
三、设备布置及改动
1、粗中轧1-12架设备无需改动
以HRB400Ф12mm热轧带肋钢筋为例，开轧温度1030℃～1080℃，一棒车间粗中轧1～12架为常温工艺轧制，设备负荷改造前后无明显变化，且根据一棒车间电机负荷的统计，在轧制φ14时设备负荷最大，负荷率为95%，其它品种负荷率为85%左右。
综合以上，一棒车间粗中轧1～12架设备可满足要求，无需改动。
2、控冷系统改造，设计思路与二棒相同（二棒车间16HV至3#飞剪之间及20HV至4#飞剪之间分别设1组穿水箱），一棒车间拟在12V至2#飞剪之间及18HV至3#飞剪之间分别安装1组穿水箱，控冷系统改造预计投资555万元，具体包括以下改造内容：
112V后面新增一组6米穿水箱（包括制作基础、水箱本体及底座、旁通辊道、横移装置）○：投资约150万元。
218HV后面旧穿水箱更换为新水箱（包括制作基础、水箱本体及底座、旁通辊道、横移装置）○。由于旧穿水箱主要用于实施轧后强穿水生产工艺，且密封效果差，锈蚀严重，已不适应改造后控制冷却工艺要求。此部分投资约150万元。
3新增配套高压水泵及管道系统：二棒车间控冷系统2组穿水箱由专门水泵（用2备1）进行○
冷却，水泵额定压力及流量分别为：2.10Mpa ；777m3/h(杨程：210米，电机功率：710KW，水泵型号：KQSN300-N3/816，上海凯泉泵业)。而一棒车间在用高压水泵（用1备1）额定压力仅为15kg/cm，最大流量为1000m3/h，无法满足控冷预期要求。
另外考虑到水泵老化、管道锈蚀及新增部分管路，且目前高压浊环水压及流量无法满足控冷改造要求，需扩容改造，更换2台高压泵、两台710KW电机、敷设相关管道（包括压缩空气及浊环水管道）。投资约70万元。（新增配套高压水泵及管道系统：40万元；2台高压电机：30万元）
4新增FISHER阀及其电控系统，以实现精确控制冷却水压、水量，确保钢材控冷后达到所需○
组织性能。投资约50万元。
3、2#飞剪向北移至13H轧机前（距13H轧机轧制中心线6.75米，确保落料斗与平台梁不干涉） 由于2#飞剪平移后，需重新制作设备基础。制作基础时，平台下部分可提前施工，平台上部分及设备安装工作必须停产施工，预计停产12天完成），预计费用（包括土建施工、飞剪前后导槽制作、管路制安）：40万元。
4、精轧区设备改造：
由于轧件出第12架后进入控冷穿水箱，再经2#飞剪切头后进入精轧区进行预切分、切分，最后从18架出成品。相应地精轧区电机需扩容、主减速机需增大承载能力。
鉴于此，经校核，精轧区13H、17H、18HV电机需扩容（13H、17H主电机由800KW扩容至1000KW，18HV主电机由1250KW扩容至1600KW）。相应地，为确保减速机安全系数，齿轮需进一步增大承载能力，经与南高齿技术部联系反复探讨，制订了以下方案：
在一棒车间现用减速机外形安装尺寸不变的基础上，通过更改齿轮设计及提高轴承质量档次，进而提高减速机装备水平，满足改造需要。
具体描述如下： 113H机列： ○
电机由800KW扩容至1000KW，考虑到目前此减速机实际工作负荷大，冲击严重，检修周期短。一旦实施控制轧制工艺后，其安全运行存在很大隐患。特提出以下两种方案：
A、在确保现13H减速机外形安装尺寸不变的基础上，重新优化制作1台减速机，提高齿轮精度至6级，轴承选用SKF轴承，减速机箱体加厚，进而满足改造要求，更换下的减速机作应急备件使用。预计新购电机45万元、减速机费用：52万元。
B、拟嫁接使用二棒13H减速机，轴承选用SKF轴承，进而满足改造要求。预计新购电机45万元、减速机费用（包括相应地联轴器）：60万元
2
以上两者相比，方案B采用了较成熟的技术方案，减速机齿轮强度裕量大，更趋于可靠。但嫁接安装使用二棒13H减速机存在的不利因素是：土建基础必须相应地变动（改造后，减速机及电机地脚螺栓位置移位，安装标高尺寸分别下降285mm及425mm，具体见地脚螺栓布置图（附图），此改造方案目前没有征询土建专业的意见，没有明确的可行性结论。因此，该方案是一个存在不确定因素的方案。）
217H机列：电机由800KW扩容至1000KW（主电机利旧，使用原18HV更换下线的主电机）○，同时考虑到此减速机工作负荷大，且冲击严重，齿轮安全系数低，运行存在隐患。重新优化制作1台减速机，提高齿轮精度至6级，轴承选用SKF轴承，进而满足改造要求，更换下的减速机作应急备件使用。新购1台主减速机，预计费用：22万元。
318HV机列：电机由1250KW扩容为1600KW（其中考虑到成品轧机功率稍留有余量）○。 A、锥箱承载能力校核：
18HV锥箱锥齿轮安全系数为0.97，目前无法满足改造要求。经校核，通过更改设计，即改变锥齿轮齿数及模数（齿数由31更改为27，大端模数由14.52mm更改为18mm），选取6级精度齿轮，选用SKF轴承，以满足改造要求。更换下的锥箱作应急备件使用。预计费用：14万元。
B、18HV联合齿轮箱第2级齿轮安全系数为1.4，相对偏弱。尽管强度偏弱，但在生产制造时，通过增加该对齿轮齿宽，选用SKF轴承，可满足改造要求。预计费用：20万元。
1有效满足了控轧控冷生产工艺要求，选用上述方案对精轧区设备实施技术改造，具以下优点：○同时800 KW电机下线后，可作为粗轧机的备用电机（现在备用电机比较少，不利于计划性下线维2由于新订购的4台减速机中，护），更换下的减速机可作应急备件使用，备件储备相对较充裕； ○（13H未最终确定）外形尺寸与现用减速机相同，既满足了控制轧制设备改造要求，同时设备基础3改造工期短，停产损失小。 改动最小；○
5、电气供电设备改造：
由于13#、17#、18#电机及水泵电机容量加大，其控制设备如控制柜、整流变压器、电缆等也应相应扩容。具体描述如下：
1）13#、17#电机控制柜由现在2000A扩容到2500A ，预计费用23×2=46万元； 2）18#电机控制柜由现在2000A扩容到3000A ，预计费用25万元； 3）T6变压器由现在3200KVA扩容到4500KVA，预计费用38万元；
4）二号站到棒材高压配电室供电电缆增加两条300mm2高压电缆，预计费用70万元； 5）二号站、棒材高压配电室高压开关由现在1500A扩容到2000A，预计费用10万元；
6）高压水泵控制柜改进为高压变频柜，预计费用100万元；
7）水泵电力电缆由现在的3*35mm扩大到3*50mm，预计费用10万元； 8）2#飞剪移位安装所需电缆费用约6万元；
9）高压水泵如用高压变频柜控制，因现有配电室没有空间，所以需要新建一个高压变频器配电室，预计费用10万元。 四、设备主要改造内容及费用概算
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总计:1141万元，按10%计提不可预见费用后，工程总投资 1255.1万元。外购设备供货期：6个月。
另此项设备改造，必须停产后实施，预计改造工期：12天。
五、效益分析与投资回收： （一）效益分析：
1、工艺方案实施后钢坯成本：
生产HRB400Ф12螺纹钢，采用HRB400A钢坯替代目前的HRB400B，使钢坯成本平均下降50元/t。
2.1、电耗：
与目前比，吨钢电耗上升20KWh/t，即成本上升11元/t。
2.2、轧辊消耗：与目前比，吨钢辊耗上升0.2kg/t，即成本上升4.4元/t。 2.3、穿水箱冷却器消耗：增加0.5元/t。 3、改造后吨钢成本下降： 50-11-4.4-0.5=34.1元/t
4、改造后年直接效益：34.1元/t×70万t＝2387万元 （二）投资回收：
1、改造费用：1255.1万元
2、停产损失：停产12天，机时产量140t/h，作业率83%，吨钢效益200元计算，停产损失=12×24×140×83%×200=669.312万元 3、投资回收期：
（669.312+1255.1）÷2387=0.8年
第一棒材车间 2011-5-18