30万吨连铸连轧型钢可行性研究报告.doc

三十万吨连铸连轧型钢生产线可行性研究报告二一二年五月1 项目提出枣庄市恒力机械制造有限公司坐落在煤城枣庄孟庄工业园区，注册资金2500万元，现有员工200余人，主要从事生铁、钢坯的生产销售经营活动，现年产各种材质的优质连铸钢坯50余万吨。多年来一直遵循“质量第一，顾客至上”的原则，让每位客户希望而来，满意而归。因公司没有轧钢生产线，为适应市场需求，解决社会就业问题，同时也为企业创造更多的经济效益，公司领导班子与工程技术人员经过对市场的全方位调查研究，我公司欲投资3000余万元，新上一条30万吨连铸连轧型钢生产线，连铸连轧生产工艺是综合近年来炼钢、连铸和轧钢的最新技术成果而发展起来的一项新的钢铁生产方式，由于省却了钢坯二次加热环节，吨钢可以节约标煤90余公斤,大大节约了能源消耗。由于在线不用加热，省去了热脏煤气炉和加热炉，减少了环境污染，降低了生产成本。由于无二次加热氧化，金属收得率也显著提高，具有较高的经济效益。测算年利税2000万元以上，利润可达1亿元（见附表），项目完全符合国家节能减排的需要。2 设计原则2.1 贯彻执行国家有关方针、政策、建设规范、标准等，达到质量、环保、安全三体系标准要求。2.2 优化设计，立足于国产化，采用先进、经济、适用、成熟可靠的工艺设备，实现生产线工艺技术装备水平的提升。2.3 对工艺线进行优化布置,实现连铸连轧的要求，提高生产线的产量、质量，添补区域内产品空白。2.4 在工艺设备能力允许的前提下，尽量利用现有人力、物力，自制辊道、收集平台等设备，以节约投资。2.5 总体考虑、统一规划、分期分步实施，工艺设备配置、产品定位上做到当前与长远相结合，最大限度减小对生产的影响。3 产品大纲3.1 年产角钢、槽钢、圆钢、矿用轻轨等30万吨。产品大纲见表1表1 产品大纲序号名称钢种规格产量(万吨/年)1角钢Q235 、Q3456.3#16#102槽钢Q235、Q3458#20#103圆钢20#、45#、Q235 、Q3455010054矿用轻轨等Q345/16Mn1830kg54 原料4.1 炼钢原料：社会优质废钢4.2 连铸坯材质： Q235; Q345; 20#；45#等；4.3 规格：100150方坯6000；4.4 执行标准：YB/T001-91; YB/T 154-1999,YB2011-83; YB /T5137-93,YB/T5221-93;YB/T5222-93;GB702-86;GB707-88;GB9787-88; YB/T 211-2004。5 工艺流程冷却连铸中间包电炉炼钢废钢5501连轧机成品7连轧输送辊道切割检验包装分段锯切矫直输送辊道冷床入库称重 连铸连轧工艺流程6 工艺方法6.1 炼钢主要原料为各种工业、民用及军用废钢，根据资源情况可配入生铁，同时寻求铁水或还原铁等其它资源。按作业计划书出库的废钢，倒运到4*20吨中频（电弧）炉前原料跨内，检查后入车间库,登记入帐。6.2 按作业计划书将废钢加入电炉内，接通电源进行冶炼，由人工热电偶测温，人工取样送化验室分析成份。6.3 当冶炼的钢水符合初炼要求时，按规定温度及时间将炼好后的钢水用行车吊至连铸机后铸成坯。6.4 根据生产的品种规格，将连铸坯切割成不同倍尺，经辊道、机前辊道送至5501轧机开坯。然后进入4004+3503连轧机组精轧成型。6.5 成品轧件经辊道送入冷床冷却。6.6 冷却后的型材进入550矫直机进行矫直。6.7 矫直后的型钢由10台冷据分段倍尺，进入检验台架，剔出不合格品。6.8 检验后的成品自然落入收集槽，达到一定的数量后打捆。6.9 打捆好的钢材称重后由行车将钢材吊到成品垛位，挂牌标识。6.10 经检验合格后办理入库手续。7 轧制钢的轧制是整个工艺过程的核心，从工艺设计角度来说，它包括几个方面的内容：制定变形规程、速度规程和温度规程。 7.1 变形规程 在既定的轧制条件下（工艺、设备条件），完成由坯料到成品的变形过程谓之变形规程。变形规程的主要内容时确定总的变形量和道次变形量。变形量的分配是个重要参数，它是选择轧机之设备、进行工具设计（孔型设计、辊型设计）的重要依据，对轧机产量、产品质量起着决定性作用。确定变形量的大小和分配要进行综合的分析和比较。根据金属的加工性能，电机能力、设备强度、要入条件以及工具形状等许多影响因素，一般都是在保证产品质量和机械安全的前提下，尽可能的选用较大变形量，以缩短轧制过程，提高轧机产量。为此根据产品品种和综合效益评定，我把轧机选型为一架550三辊开坯轧机轧制5-7道次，连轧组7架，轧制5-7道次，就能很好的满足了产品大纲的需要。7.2 速度规程 选择轧制速度或确定各道次的轧制速度时速度制度的主要内容。提高轧制速度时现代轧机提高生产率的主要途径之一。沿道次实线轧制速度的变化是一些轧机（如初轧机、连轧机）速度规程的主要内容，这些轧机每道次速度的变化是通过传动轧机的主电机的速度变化而实现的，目前从技术上实现轧机主传动调速有三种方法：A、直流驱动：采用直流电机，以发电机组或大功率可控硅装置供电。B、串级调速：主传动不用直流电机而采用可控硅逆变技术来改变交流电机的转速。C、差动调速：将主传动是做是一个机电系统的集体、机法与电法并用的调速方法。型材轧机车间内的轧机都采用直流单独传动。我们的速度规程主要是在满足产量要求的基础上，最大的考虑到成本投资。为我们在开坯机组采用定速轧制，用在线道次保证连轧机组的供给要求。而在连轧机组我们用直流调速技术，做到闭环级联调的轧制速度调解，以满足不同规格产品的轧制速度规程的要求，连轧成品速度为5-9米/S。7.3 温度规程 温度规程规定了轧制时的温度区间，及主要决定轧制时轧件的开轧温度和终轧温度。 一般确定钢加工时的温度规程要根据钢种特性及其相图来确定。通常在设计和生产过程中，开轧温根据钢料的出炉温度以保证必须的终轧温度为依据；而终轧温度主要考虑保证产品的组织与性能，保证产品的质量，主要与钢种有关。总起来看在确定温度制度时要考虑下面几点：A、根据钢的化学成分和特性，选择在某一温度下金属具有最好的塑性条件；B、在某温度下加工，金属具有最小的变形抗力，以减少轧制时的能量消耗；C、考虑轧件能顺利的咬入轧辊，考虑轧辊有较少的磨损；D、获得轧后成品有细小的晶粒，使成品具有理想的组织和良好的机械性能；E、考虑在此温度范围加工，钢的内部组织情况，不允许钢中碳化物成粗大的网状分布，也不允许铁素体与珠光体成粗大的带状分布；F、考虑到加工的温度范围对轧件头部和尾部温度差的影响，要保证轧件的头部和尾部尺寸都在允许的公差范围之内。综上所述，拟制定钢坯温度如下表2表2 钢坯控制温度（ ）钢号钢坯加热温度钢坯温差Q2153451100-11505045#10501100507.4 轧制过程注意事项1）按照轧制规程表给定的成品轧辊辊径配套准备及使用轧辊。2）按照轧辊孔槽使用吨位定额表，及时更换轧辊和轧槽。 3）不得使用验收不合格、磨损严重、掉肉、麻坑等缺陷的轧辊。4）未达到使用额度，因更换品种而换下的轧辊、轧槽，应登记后重新使用。但轧制总量不得超过额定轧制量。5）轧辊应进行均匀冷却，不得将冷却水直接喷射到轧件上，冷却水温不大于40，非紧急停车时，停车前使轧机空转35分钟，以使轧辊均匀冷却。6）各道次、各规格应使用规定的导卫件，做到对中、牢固，导卫中心线对正工作。7）轧制调整和成品检查，正常生产中，注意料形变化，根据现场情况及时修正。8 钢材的冷却与精整8.1 钢材的冷却。a.经热轧成形的钢材，仍处在一个较高的温度范围，须经冷却使钢材温度降至常温。由于钢在热轧后冷却，在应力作用下可能出现外部或内部裂纹，就必须全部或部分地消除冷却时钢中所产生的各种应力，入采取缓冷等措施。另外，也可利用轧件轧后的余热，进行控制冷却，从而获得所需要的金相组织和力学性能，这就是钢材的冷却制度。冷却过程对产品最终性能有很重要的影响，因此冷却制度的确定是控制产品实物质量的不可缺少的重要环节。b. 冷却方法分为自然冷却和控制冷却。自然冷却是指轧后的钢材在冷床上自然冷却。凡是在空气中冷却不会有云诶应列入产生裂纹，对钢材的组织及性能又无特殊要求时，都可采用这种冷却方式。c.控制冷却时指轧后的轧件冷却过程进行有目的人为控制，以达到预期的产品内部组织和力学性能。通常是利用轧件轧后的余热在线处理，用一定的方式控制其冷却速度来实现的。8.2 钢材的切断。将钢材切断成定尺长度，其目的是便于钢材的运输和用户的使用。切断可用锯机或剪切机来完成，时轧件的断面形状而定，本案采用锯机方式。8.3 其它精整工序。除上述各工序外，精整内容还包括成品的热处理、表面精加工和各种涂层及成品检验等，主要视产品的技术要求而定。成品的质量检验内容包括化学成分分析、机械性能检验、工艺试验、低倍组织及显微组织等。9 收集、打捆9.1 定尺材、短尺材分别收集打捆。9.2 定尺材按GB/T21011989标准码垛打捆。9.3 顾客要求定支交货时，按合同支数打捆。9.4 挂牌、成品收集码垛9.5 成捆钢材必须挂上标牌，每捆两个。标牌按有关标准标识出炉(批)号、钢号、规格、重量等。9.6 同一炉批号的钢材应集中连续码垛，码垛要整齐，码垛高度不得超过2.5米。9.7 不合格品在成品垛中暂时存留时，必须有明显的警示标识。倒垛或发货时，及时从垛中分离出来，并单独堆垛或按有关规定处理。9.8 不合格品必须作出明显的区分标识。10 主要设备选型10.1 炼钢部分采用现有设备。10.2连轧机组：主要设备为5501、4004、3503连轧机组。5501开坯机组主要技术参数(参考)序号设备名称设备说明数量1粗轧区（开坯）1.1输送叉辊道连接连铸切割（245500）1组1.2输送圆弧辊道连接轧机输入（245500）1组1.3机前辊道连接轧机（3001200）1组1.4550开坯机组550*1500三辊轧机（轴承式）550三辊联合550减速机1套1.5机后升降台气动升降式1组1.6翻钢板1组1.7机后延伸辊道连接升降台（2451000）1组1.8悬臂辊道550轧机至中轧机组（245400）1组1.9主电机YZR1600-101台1.10配电控制系统1.11浊环水系统1.12基建2中精轧区2.1输送辊道连接轧机及悬臂辊道（200400）1组2.2切头剪（分段）液压式1台机架号K7K6K5K4K3K2K1轧机规格(mm)400400400400350350350新辊直径(mm)420420420420370370370可利用最小辊径(mm)380380380390330330330辊身长度(mm)650650650650650650650主电机DC/ACDCDCDCDCDCDCDC功率(kW)400400400400450450560基速（r/min）400400400400400400700最高速（r/min）1000100010001000100010001000减速比3.33.02.72.21.651.251中、精轧机组主要技术数据(参考)10.3 轧制描述：该生产线采用120150连铸坯一次成材，精轧机采用7架高精度轴承轧机。线速达68米/秒，直流调速，电脑控制，精整工段采用步进式冷床，平托移钢。5501开坯轧机由1台1600KW交流电机拖动。轧机前有翻钢板,机后后设升降台.钢坯在第一架轧机往复轧制5或7个道次后经机后辊道送入精轧机组进行轧制。精轧机组为4004+3503连续式轧机,全水平布置,直流电机单拖动,电机功率各为800KW.在7架精轧机之间分别设置立式活套装置用于轧制角钢,实现无张力轧制,进一步保证轧件尺寸精度。轧制槽钢及矿工字钢时,活套装置沿其轨道推出轧线,轧件沿机架间导槽进入下游机架,实现无张力轧制。11 飞剪位置：飞剪位于冷床与精轧机组之间，正常生产时，仅对轧件进行倍尺分段，当出现轧制事故时，对轧件进行碎断。l 型式；回转式l 工作制：启/停工作制l 最大剪切断面：1100mm2l 最低剪切温度：850l 最大剪切力：380kNl 轧件理论运行速度：68.5m/sl 切头切尾长度：100mm（可调）l 切头、切尾公差：20mm12 型式：步进齿条式冷床宽：60米10米输入与输出辊道的中心间距：10米下卸钢辊道宽度：1000mm。13 精整收集台架型式：链式移钢机型式，入口设托钢机构。长度：约7米宽度：约14米。共4台。14 电气传动及基础自动化、计算机系统14.1 电气传动（1）直流主传动。7架轧机、1台飞剪电气主传动的工艺驱动装置均采用直流传动方式，设置整流变压器1台。（2）交流辅传动的起动。根据工艺设备传动要求的不同，交流辅传动电机采用不同的起动和调速方式，以满足工艺设备的需要。交流电气传动设备的起动用降压软起动。（3）交流辅传动设备的传动控制。交流辅传动设备控制系统采用两种控制方式进行控制：常规接触器控制系统控制和变频调速装置调速控制。14.2 自动化。本系统由多台PLC与HMI组成。主要完成数据采集、数据处理、资料显示、超限报警、实时趋势、历史曲线、报表及生产过程中的顺序控制、逻辑控制、模拟量控制等功能。本设计考虑设置三种控制模式：现场手动控制、半自动控制和全自动控制。14.3 自动化仪表。为便于管理与维护，电气和仪表按三电一体化（EIC）结构设置，统一由PLC完成相应控制功能。原则上不再设置现场仪表盘，各个相关控制室均设置HMI操作站。所有工艺参数的显示、控制等均通过计算机系统实现。个别重要参数及厂间能源介质的计量设置二次仪表。水处理系统不设PLC，采用常规的二次仪表。15 给排水设施15.1 设计有下列给排水系统：（1）工业水直流供水系统。根据水量平衡，生产新水用量为106.2m3/h(采用步进式加热炉时) ，92.2 m3/h(采用推刚式加热炉时) ，作为循环水系统的补充水。（2）净循环水系统。该系统主要用水户有：主电机、加热炉、液压站、润滑站等，用水量450 m3/h。靠余压回至泵站吸水井上冷却塔冷却后，循环使用。（3）冲铁皮浊环水系统系统用水量150 m3/h，水压0.30.4MPa，回水经铁皮沟进入旋流沉淀池，经初步沉淀后，用泵加压提升送回车间供冲氧化铁皮使用。（4）轧机系统冷却水均汇入铁皮沟，自流入旋流沉淀池，经初步沉淀后，提升至污水处理化学除油器，经沉淀、除油后的水自流入泵站吸水井，用泵加压送冷却塔经降温后，加压循环使用。（5）化学除油器污泥及高效斜板沉淀污泥自流进污泥调节池，经抓斗定期装车外运。（6）生活供水系统按车间最大班人数计算，生活用水量为3 m3/h。（7）生活及生产排水系统生活排水系统主要为车间卫生清扫用水，平均排水量为7.5 m3/h，经生化处理后排入厂区污水管网。生产排水主要为循环系统排污水，根据水量平衡，生产排水量为15 m3/h，排入厂区生产排水管网。（8）消防供水系统主厂房根据建筑设计防火规范设置室内消火栓灭火系统,主厂房室内消防用水量为15l/s。16 泵站及相关设备 技术参数工作压力140 bars 液压介质矿物液压油 ISO-L-HM46污染度等级NAS 7 油箱数量1有效容积5000 l 材质不锈钢 高压泵：数量5 (4 用1备)形式轴向变量柱塞泵电机功率55 kW1500 rpm输出流量/台约 200 l/min. 工作压力 140 bars 高压过滤器10 m(每台泵出口)过滤器堵塞检测可视和传感器检测 旁路循环装置：数量1循环能力约210l/min. 设计压力10 bar 泵的形式螺杆泵泵的数量2 (1 用1备 )电机功率7.5 kW 过滤器数量1过滤器形式 双筒过滤器过滤精度5 m过滤器堵塞检测目测和压差开关检测冷却器数量1冷却器形式板式冷却器冷却能力 约 56kW 冷却水消耗量约 250 l/min. 供水温度33C冷却器冷却水温度 T 7C 加热器形式在线加热加热能力12 kW 液压油工作温度35 - 50C 回油过滤器数量1形式 双筒过滤器过滤精度20 m过滤器堵塞检测可视和传感器检测 高压管路工作压力140 bars 设计压力250 bars 材质碳钢17 干油集中润滑系统综述所有干油集中润滑系统的设计满足以下技术要求：带自动注脂阀的油罐； 带PLC控制器的往复式油泵，电机传动。系统压力控制；高压过滤器；双线电动换向阀；干油液位、压力等系统监控装置；带指示杆的干油分配器；.干油泵、电机、过滤器、安全阀、PLC柜等的共用底座； 润滑脂规格 NLGI2, 复合锂基脂。 技术参数润滑系统型式双线集中干油润滑系统工作压力100 - 200 bar 可调 设计压力400 bar 润滑泵： 数量2 (1用1备 )型式柱塞泵传动方式电机传动操作方式通过时间控制实现自动油箱容积100 l 干油分配器：型式双线分配器操作测试机械 （目视) 管路：工作压力200 bar 设计压力420 bar 材质碳钢18 环境保护18.1 废气。废气主要是电炉精炼炉作业过程及连铸浇铸时产生的含尘烟气以及轧钢加热炉在加热中产生的烟气。炼钢电炉采取天车可通过式除尘方式，精炼炉及连铸机采用微正压除尘方式，加热炉取用环保型发生炉煤气或直接使用天然气，均可保证除尘效果。18.2 废水。连铸二冷水及轧钢冷却水是主要的废水来源，本项目采用沉淀过滤除油等方法，冷却后继续循环使用。生产用水重复使用率在96%以上。18.3 废渣。废弃炉渣破碎后出售，可用于水泥骨料筑路材料等；氧化铁皮可收集后出售，废弃耐火材料厂可卖给耐材厂回收利用。19 工人的劳动条件工艺过程中采用的工序必须保证生产安全，不危及劳动者的身体健康，不造成环境污染。否则，应采取妥善的防护措施。20、附件附1：初步工厂平面布置图附2：车间人员构成及成本分解。15轧钢车间人员构成及成本分解一、车间人员构成：岗位性质岗位名称人数职责管理人员车间主任1人生产组织、安全管理等技术员2人材料、备件质量员、安全员2人质量、安全管理财会1人工资、福利合计6人操作人员粗扎机前操作2人轧钢机后操作2人轧钢调整1人轧钢、调整辊道操作（女）2人升降台、出钢、辊道操作精轧精轧工2人轧钢工长1人管理、技术、调整操作人员精整班床面精整1人毛刺处理热锯操作2人热锯操作、包装10人打捆、码垛班长1人班组管理、替班电工/行车5人电器维修钳工4人设备维修人员合计单班24+5+4=33人三班99人+6=105人二、轧钢成本分解1、工资成本：按105人计算，年人工工资4万元，年支付工资420万元。年产量30万吨，900吨/日1日28天12=30（万吨），月按28天满负荷生产。吨钢人工工资：420万元30万吨=14元/吨。2、煤耗：无3、电耗：80度/吨钢；800.6元=48元/吨4、水耗：0.5方/吨钢；0.54元=2元/吨5、备件及轧辊消耗：80元/吨；6、劳保福利：2元/吨钢。变动成本合计：146元/吨钢。7、总成本炼钢成本：电耗700度/吨， 折合420元/吨；人工：20元/吨，备件及辅料50元/吨；钢损：5%，15元/吨。合计：505元/吨。废钢价：3000元/吨，小型钢成品价格4100元/吨。计算：成材率损失：4000元3%=120元。副产品收入：氧化铁皮0.015700=10元/吨； 废钢：0.0153000=45元合计：120-10-45=65元吨钢利润=成品价-（废钢价+轧钢变动成本+炼钢变动成本+成材率损失）=4100-(3000+146+505+65)=384元/吨钢税金：66元/吨钢年利税：6630=1980万元税后利润：384-66=318元/吨钢年利润：30万321.5=9645万元。结论：项目可行。