薛春江， 張 巍， 朱燕玉

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古 包頭 014010； 2.包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

引 言

目前中國(guó)已建寬厚板軋機(jī)已多達(dá)78套，總設(shè)計(jì)產(chǎn)能達(dá)9242萬(wàn)噸[1]，中國(guó)已成為名副其實(shí)的寬厚板生產(chǎn)大國(guó)；工藝設(shè)備從最初的整體引進(jìn)到關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備引進(jìn)，再到合作制造，直至完全國(guó)產(chǎn)化，目前在3800 mm以下的寬厚板生產(chǎn)線已實(shí)現(xiàn)工藝、設(shè)備的全部國(guó)產(chǎn)化，中國(guó)正在成為寬厚板強(qiáng)國(guó)。本文以一條3000 mm寬厚板生產(chǎn)線為例，從工程設(shè)計(jì)角度對(duì)國(guó)產(chǎn)寬厚板軋機(jī)工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行了研究和分析。

1 工藝設(shè)計(jì)

1.1 生產(chǎn)規(guī)模與產(chǎn)品綱領(lǐng)

該3000 mm寬厚板工程采用雙機(jī)架四輥可逆軋機(jī)的布置形式。

寬厚板車間的整體工程分兩期實(shí)施，其中第一期完成從加熱、軋制到剪切的主生產(chǎn)線建設(shè)，建成單機(jī)架軋機(jī)，達(dá)到90×104t/a生產(chǎn)規(guī)模。第二期增建1座蓄熱式加熱爐、1架粗軋機(jī)、1座滾盤式冷床及1條剪切線，達(dá)到120×104t/a生產(chǎn)規(guī)模。

主要生產(chǎn)品種為：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼板、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼板、低合金結(jié)構(gòu)鋼板、船板、橋梁板及壓力容器板等。

產(chǎn)品規(guī)格：(6～50)mm×(1500～2800)mm×(6000～12000)mm；

坯料規(guī)格：厚度：160, 200, 250 mm；

寬度：1050～1600 mm；

長(zhǎng)度：1800～2800 mm。

1.2 生產(chǎn)工藝流程

寬厚板生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 國(guó)產(chǎn)3000 mm寬厚板生產(chǎn)線工藝流程圖

1.3 主要工藝設(shè)備選型

主要工藝設(shè)備選擇的原則是技術(shù)成熟、可靠、先進(jìn)、適用，能夠滿足產(chǎn)品方案中產(chǎn)品品種規(guī)格和生產(chǎn)規(guī)模的要求，全部采用國(guó)內(nèi)現(xiàn)代化寬厚板生產(chǎn)設(shè)備方面的優(yōu)秀成果，在保證產(chǎn)品的質(zhì)量、精度及性能的同時(shí)，有效地控制設(shè)備造價(jià)，降低項(xiàng)目投資。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)分交

該國(guó)產(chǎn)3000 mm寬厚板工程由國(guó)內(nèi)知名工程技術(shù)公司承擔(dān)工藝集成與工廠設(shè)計(jì)工作，全線關(guān)鍵設(shè)備如加熱爐、軋機(jī)、矯直機(jī)及剪切線等均選擇國(guó)內(nèi)技術(shù)實(shí)力雄厚的生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計(jì)、制造。軋線主輔傳動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)化等控制系統(tǒng)也均委托國(guó)內(nèi)業(yè)績(jī)豐厚的科研院所承擔(dān)。整條生產(chǎn)線機(jī)械設(shè)備、電氣控制系統(tǒng)等供貨單位多達(dá)15家。

2.2 平面布置

根據(jù)產(chǎn)品方案和生產(chǎn)工藝流程的合理性、所選用設(shè)備的組成和臺(tái)數(shù)等，結(jié)合現(xiàn)有場(chǎng)地的實(shí)際情況，在滿足工藝流程合理、組織生產(chǎn)方便以及考慮將來(lái)發(fā)展的原則下確定了該寬厚板生產(chǎn)線的平面布置，如圖2所示。

該生產(chǎn)線采用折返布置的方式，整個(gè)寬厚板車間由6跨組成。各跨間組成參數(shù)如表2所示。

表1 3000 mm寬厚板生產(chǎn)線主要工藝設(shè)備選型

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

序號(hào)跨間名稱跨度/m長(zhǎng)度/m軌面標(biāo)高/m天車配置形式數(shù)量/臺(tái)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(dòng)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(dòng)掛梁36熱處理跨(預(yù)留)334561020/5 t橋式雙梁116+16 m電動(dòng)掛梁2

2.3 土建設(shè)計(jì)

對(duì)于寬厚板生產(chǎn)線主體工程的土建設(shè)計(jì)主要包括主廠房設(shè)計(jì)和設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容。

(1) 主廠房設(shè)計(jì)

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

柱間支撐的設(shè)計(jì)盡量考慮為門形支撐，以便為今后的生產(chǎn)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(zhǎng)期受熱烘烤，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮隔熱措施。

主軋跨一般設(shè)置有1臺(tái)大噸位天車用于軋機(jī)支承輥裝配的吊運(yùn)，這臺(tái)天車的重載工作范圍沒有必要設(shè)計(jì)為車間全長(zhǎng)。在設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)現(xiàn)，這樣可以有效降低廠房投資。

(2)設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

寬厚板生產(chǎn)線設(shè)備重量大，設(shè)備基礎(chǔ)載荷大，形式復(fù)雜。在接收到設(shè)備供貨商的資料時(shí)應(yīng)認(rèn)真消化，核查資料的深度是否滿足設(shè)計(jì)需要；同時(shí)對(duì)于存在多家供貨商的情況應(yīng)明確各供貨商的供貨范圍，并對(duì)多方銜接之處存在干涉、沖突的部分提出處理方案并及時(shí)與相關(guān)各方溝通協(xié)調(diào)。

認(rèn)真組織主體工藝專業(yè)與各輔助專業(yè)綜合規(guī)劃工廠各種介質(zhì)管溝的走向。對(duì)設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的變化、調(diào)整等及時(shí)進(jìn)行更新。

加熱爐和冷床部位由于長(zhǎng)期受熱烘烤，故其設(shè)備基礎(chǔ)均宜采用耐熱混凝土。

2.4 公輔設(shè)施設(shè)計(jì)

寬厚板生產(chǎn)線的公輔設(shè)施主要包括給排水設(shè)施、供配電設(shè)施、熱力設(shè)施、采暖通風(fēng)設(shè)施及環(huán)保設(shè)施等；其中軋線水、電耗量比較大，給排水設(shè)施和供配電設(shè)施的設(shè)計(jì)內(nèi)容較多，占投資比例也比較大。在設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必對(duì)介質(zhì)耗量、種類、使用制度及要求等把握準(zhǔn)確，在進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)上認(rèn)真核實(shí)制造廠提供的能源介質(zhì)資料，同時(shí)對(duì)比已建類似工程的實(shí)際數(shù)據(jù)，確保公輔系統(tǒng)配置合理、避免浪費(fèi)。

2.5 主要工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

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

(2)預(yù)留粗軋機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)一次設(shè)計(jì)完成，采用過渡輥道進(jìn)行填充。為了充分利用粗軋機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)，過渡輥道采用傳動(dòng)電機(jī)交替布置的方式[3]，將來(lái)只要把過渡輥道及其地腳螺栓拆除即可建設(shè)粗軋機(jī)。

(3)采用鋼結(jié)構(gòu)+混凝土混合柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(yùn)行，建設(shè)投資得到有效控制。

(5)沖渣溝人行走道上方設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)擋渣板，簡(jiǎn)單、實(shí)用、施工方便。

3 結(jié)束語(yǔ)

該國(guó)產(chǎn)3000 mm寬厚板生產(chǎn)線從設(shè)計(jì)到投產(chǎn)歷時(shí)15個(gè)月，一期項(xiàng)目總投資約6.8億元。業(yè)主采用平行發(fā)包的模式，在設(shè)計(jì)單位、設(shè)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(zhì)量的前提下有效地控制了工程投資。

作為一條完全國(guó)產(chǎn)化的寬厚板生產(chǎn)線，其工程設(shè)計(jì)從方案制定、工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型及工藝布置等多個(gè)方面入手，為生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品提供了可靠的保證；物流設(shè)計(jì)高效、簡(jiǎn)捷，有效提升了生產(chǎn)效率，減少運(yùn)行成本。該項(xiàng)目投產(chǎn)以來(lái)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，物流順暢，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。