钢厂棒线材品种生产线升级改造项目可行性研究报告.docx
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钢厂棒线材品种生产线升级改造项目可行性研究报告
棒线材品种生产线升级改造项目
可行性研究报告
2012年12月
1．总论
1.1概述
本工程拟在线棒材厂一线车间位置进行改造，该线厂房始建于1988年，厂房总长390m，东西走向，跨度为24m+21m，基本柱距为6m，行车轨面标高为8m，行车起重能力为15/3t，结构形式为钢筋混凝土排架结构。
该车间东侧场地可用于扩建厂房，西端同一炼钢厂2#方坯连铸机相接，方坯为6根一组输送。
铁道由厂房东端南侧接入厂房。
产线设计思路要充分吸收当前钢铁行业棒材生产先进工艺技术，确保产线起点高、竞争力强、有后发优势。
项目建成后，要快速实现达产达标，使产线早日建成受益。
一罐制炼钢即从高炉运来的铁水，采用高炉铁水罐直接向转炉兑铁水，减少了铁水倒包或进混铁炉工序。
采用一罐制炼钢工艺，减少了铁水倒包工序，可以提高铁水入炉温度～30℃－50℃，可以充分利用铁水物理热，有利于转炉初渣的形成，缩短转炉吹氧时间，有利转炉多吃含铁矿石或废钢；采用一罐制炼钢工艺，减少了混铁炉工序，节省了混铁炉的运行、维护费用，可以降低炼钢成本；采用一罐制炼钢工艺，提高了铁水罐装入量，减少了铁水罐的使用数量，也省去了炼钢厂铁水包，可以减少耐材的使用量、可以减少铁罐、铁包的沾铁损失；采用一罐制炼钢工艺，减少了铁水倒包和取消了混铁炉，没有了铁水倒包产生的烟尘和混铁炉运行产生的烟尘，可以改善车间作业环境。
一罐制炼钢工艺有良好的经济效益和环境效益，值得研究和推广。
1.2工程名称
XX棒线材品种生产线升级改造项目
1.3设计依据
Ø新余钢铁股份有限公司（简称XX公司）与中冶京诚工程技术有限公司、北京京诚瑞信长材工程技术有限公司（简称京诚公司）签订的《新余钢铁股份有限公司长材节能增效改造一期工程棒材轧制生产线项目设计合同技术附件》。
ØXX公司向京诚公司签发的设计委托书。
ØXX公司向京诚公司提供的设计基础资料。
Ø国家现行有效的有关技术标准和规范。
1.4设计指导思想和主要原则
1.4.1指导思想
本设计的主要指导思想是：
在国家发展钢铁工业的各项具体方针政策的指导下，把本工程建设成为一个工程质量优、技术水平高、经济效益好的先进工程。
使得XX公司在自身发展壮大的过程中，不断地提高产品质量，提高经济效益，提高综合竞争的能力。
1.4.2主要原则
（1）采用先进、成熟、可靠、适用、有明显效益的工艺技术，优化总图布置，做到工序顺畅，配置合理，布置紧凑、节省占地。
（2）设备选型能力合理，避免功能过剩；在寿命满足要求前提下，尽可能国产化。
（3）备用设施结合现有设施统一考虑，减少不必要重复投资。
（4）加强安全、卫生、环境的综合治理，使之符合国家和企业所在地安全、卫生、环保标准，三废按照循环经济的设计原则，综合利用。
（5）采用节能、环保技术，合理利用能源。
改善劳动条件，提高生产率。
1.5设计的内容和范围
可行性研究的设计内容包括一罐到底系统、棒材生产线轧制工艺、操作设备、高低压供配电及轧线传动、PLC系统，土建设施以及相应的为生产线服务的辅助和公用设施的设计，即给排水、热力、燃气、通风空调、通信系统、仪表系统、节能环保及安全、工程概算和技术经济分析等。
1.6建设条件
1.6.1场地条件
本工程拟在线棒材厂一线车间位置进行改造，该线厂房始建于1988年，厂房总长390m，东西走向，跨度为24m+21m，基本柱距为6m，行车轨面标高为8m，行车起重能力为15/3t，结构形式为钢筋混凝土排架结构。
该车间东侧场地可用于扩建厂房，西端同一炼钢厂2#方坯连铸机相接，方坯为6根一组输送。
铁道由厂房东端南侧接入厂房。
本工程建设场地良好，各种介质供应方便，运输条件顺畅。
1.6.2设计条件
（1）气象条件
XX省新余市属第Ⅲ建筑气侯的B区，该区夏季温度高、湿度大，闷热天气多；冬季湿冷，气温日差较小；年降水量大；日照偏少。
（1）大气温度
年平均温度：
17.8℃
极端最高气温：
40℃
极端最低气温：
-7℃
夏季7月平均气温：
29.4℃
（2）风速、风向
最多风向及其频率（%）C24%；NE17。
风速（m/s）：
全年平均为2.0
冬季平均为1.8
夏季平均为2.2
30年一遇最大为23.5
（3）降雨量
年平均降雨量：
1568.5mm
日最大降雨量：
154.3mm
5分钟暴雨强度（P=1年重现期）93L/S.100m2
（4）大气压力
冬季1016.2kPa
夏季996.9kPa
主要计算数据
基本风压：
0.30kN/m2
基本雪压：
0.40kN/m2
冬季采暖室外计算温度：
0℃
夏季通风室外计算温度：
33℃
尘荷载：
0.3kPa
土壤冻结深度：
最大0.2m
（2）场地地震级别
根据《中国地震烈度区划图》，该场地位抗震设防烈度：
〈6度。
（3）供电条件
本工程高压供电电压为35kV，由XX公司上一级变电所提供两路电源。
（4）供水条件
车间外的生活给水、生产消防给水及加热炉安全供水均由XX公司提供，并负责供至设计交接点；车间生产、生活排水排至车间外厂区排水管道。
（5）供气条件
Ø燃料和吹扫用氮气：
由厂区管网直接供给加热炉公司。
Ø压缩空气：
由厂区压缩空气管网提供。
Ø氧气和丙烷气：
事故切割用气，氧气由XX公司管网提供至设计交接点，丙烷气由瓶装运到车间。
（6）运输条件
Ø原料：
连铸坯。
热坯由热送辊道运至本车间，实现热送热装；冷坯由过跨平车运到本车间。
Ø成品发货采用铁路、公路运输方式。
Ø轧辊、备件、耐火材料、废品垃圾等采用汽车运输。
1.7设计方案
1.7.1建筑规模、产品方案
本车间为全连续式高等级热轧钢筋生产线车间，建设规模为年产100万吨合格热轧钢筋，最大实际生产能力为年产120万吨。
（1）生产钢种：
普通热轧钢筋、细晶粒热轧钢筋和预应力混凝土热轧钢筋。
（2）产品规格：
带肋钢筋Φ10～40mm；
圆钢棒材Φ18～50mm。
1.7.2主要设备
全线设1座冷装180t/h（热装220t/h）的步进梁式加热炉、全连续式棒材轧机，主轧机共18架，平立交替布置，分3组，最高终轧速度为18m/s。
与上述轧机相配套的飞剪、夹送辊、冷床、冷剪、收集设备等。
1.8辅助设施
1.8.1供配电系统
本工程电气设备总装机容量约为33370kW,棒材车间1#～18#轧机主传动采用直流调速传动系统，装机容量约为18000kW，交流调速辅传动电动机容量约为4282kW，（用于1～2#飞剪、输送辊道电机等），直流调速辅传动电动机容量约为400kW，（用于3#飞剪），加热炉装机容量约为1327kW，车间恒速辅传动用电设备约为3431kW。
本工程最大总计算负荷约为S30=22899kVA,自然功率因数约为0.79。
其中，水处理设施最大计算负荷约为S30=1863kVA,自然功率因数约为0.86。
总计年耗电量约为6.6x107kWh。
根据生产工艺设备用电负荷分布情况，本工程需设置3个电气室，各电气室内安装各区域供配电设备、电气传动设备、自动化控制设备具体名称如下：
加热炉区电气室（ER1）、主电室（ER2）、冷床收集区电气室（ER3）。
根据工艺要求，整个生产线设1个主操作室，5个区域操作室。
1.8.3仪表与检测系统
仪控设计内容主要有：
轧线钢材温度检测、车间能源介质总测量、旋流沉淀池设施。
轧线钢材温度检测仪表拟选用红外测温仪，输出4~20mA标准信号，进轧线PLC系统，在轧线主操作室内的HMI上显示。
车间能源介质总测量采用现场仪表对氧气、压缩空气进行就地流量显示和累计。
旋流沉淀池设施的控制系统采用电控和仪控合一的PLC控制系统，对于参数相对集中又隔开一段距离的机组设远程I/O站。
采取中央控制室集中监控的方案。
1.8.4电信设施
本工程电信设施包括行政管理电话、调度电话系统、扩音通信系统、火灾自动报警系统、工业电视系统。
（1）行政管理电话
本工程设置电话机16台。
（2）调度电话系统
本工程设置调度电话分机20台。
（3）扩音通信系统
车间内设置指令对讲端站29台。
（4）火灾自动报警系统
当有火灾发生时，本系统经火灾报警控制模块实现与风机、防火阀等通风消防设备的连锁控制，并接收其反馈信号，以便及时发现火情，迅速处理。
（5）工业电视系统
工业电视主机柜设置在车间调度室内，设置风冷工业电视摄像机15套，彩色监视器（21”液晶）12台。
1.8.5热力设施
本项目净化压缩空气综合平均消耗量为47.59Nm3/min。
净化压缩空气由区域外线管网接入，接点在车间5m平台外1米处，接点压力0.8MPa，管径φ273×7。
1.8.6燃气设施
本车间事故及临时切割用氧气采用一路供应，总管选用DN25，车间接点压力2.2～2.4MPa。
用户点共13个，每个用户点处设有切断装置及氧气安全接头箱。
车间依据工艺要求采用干粉（磷酸铵盐）手提式或推车式灭火器设施进行灭火。
1.8.7给排水设施
本设计仅包括拟建棒材车间区域内给排水设施，生活水、生产消防水均由建设单位提供，排水排入厂区排水管道由建设单位汇总。
设计需要的给排水量：
生产总用水量2741m3/h、循环水量2733m3/h、生产新水量65m3/h、消防水量共35l/s、生活用水量5m3/h、生产排水量约为15m3/h、生活污水排水量平均为4m3/h。
本工程设计了以下的给排水系统：
（1）净循环水系统
净环水系统主要供加热炉、轧机液压润滑、轧机电机等用户冷却用水，循环水量为1024m3/h。
本系统主要供给加热炉、轧机润滑系统、液压系统、等设备电机冷却用水；
上述用户均为间接用水，经设备使用后的水仅水温升高，水质未受污染，带余压的回水可直接送至冷却塔冷却，所有冷却后回水进入净环冷水井，之后由泵组分别供用户循环使用。
由于净循环水在冷却塔中受到大气粉尘等的污染，为满足工艺的水质要求，系统设有旁滤系统对净环水进行过滤处理。
同时为满足工艺对循环水中悬浮物粒径的要求，在各泵组出水管道上均设有自清洗管道过滤器。
为了保证循环水水质的稳定需投加水质稳定药剂并进行连续排污，排污水作为浊环系统的补充水，排污水量Q=3m3/h。
净循环水系统的补充水为生产新水与软水，生产新水来自厂区生产、消防给水管网，系统补充水量为Q=7m3/h，软水补充水量为Q=9m3/h。
（2）浊循环水系统
浊循环水系统冷却水量Q=1950m3/h，其中冲渣水量Q=250m3/h。
浊环系统包括轧机低压浊环水系统和穿水冷却循环水系统。
（3）生产、生活及消防给水系统
本系统主要供循环水系统的补充水、车间洒水等生产用水户以及消防用水；生产新水用水量80m3/h；厂区消防采用低压消火栓消防系统，消防总水量为30L/s。
（4）生产、雨水排水系统
生产排水量约为8m3/h，排水水质符合国家排放标准。
排水经汇总后排入区域外现有排水干管（渠）。
雨水经汇总后排入现有雨水沟。
（5）生活污水排水系统
生活污水排水量平均为3m3/h，经过化粪池处理后，排入厂区排水管道。
1.8.8通风空调除尘设施
（1）主车间热操作区通风
在车间热操作区上设置岗位通风装置。
（2）车间小房子（操作室、办公室等）空调
采用风冷柜式空调或风冷壁挂型空调机夏季除热降温。
（3）电气室通风、空调
电气室、传动配电室等房间采用风冷柜式空调，电气室电缆夹层采用风机送、排风的通风方式。
（4）水处理设施通风、空调
水处理设施采用轴流风机机械通风的方式进行通风散热，控制室采用风冷柜式空调进行散热降温。
1.8.9土建工程
本工程主厂房由原料跨、轧辊间、主轧跨、上料跨、成品跨组成，主厂房建筑物轴线总面积：
19413m2。
本工程辅助设施主要由旋流井、电气室等建筑组成，辅助生产建筑物轴线总面积：
2836m2。
主要建筑材料量：
砼20000m3、水泥8000t、钢材5480t、成材400m3。
1.9环境保护及劳动安全卫生
本工程主要污染源、污染物有：
废气、废水、固体废物及噪声。
设计中严格执行国家有关环境保护的规定和标准，并对可能产生污染的部位采取了有效的控制措施，对环境的影响降低到最低程度。
本设计对生产过程中可能发生的火灾、爆炸、设备事故、机械伤害等职业危险因素均采取了有效的控制和防范措施，对于生产岗位的烟（粉）尘、有害气体、噪声、热辐射等职业危害因素也采取了相应的控制和防护措施，在严格执行操作规程和各种规章制度、正常操作情况下，可以保证安全正常生产和工人的身体健康。
1.10投资概算
本工程投资估算包括主车间、电气室、水处理设施、软件编制、工器具及生产家具购置费、工程建设其他费及预备费等。
静态投资为29331万元。
1.11技术经济分析
本项目建设投资为29331万元，流动资金为35202.2万元，建设期利息为522.7万元。
项目建成投产后年产棒材100万吨，项目年营业收入314632.0万元，还款后正常年净利润6307万元。
项目投资财务内部收益率（税后）为14.2%。
综上所述，本项目经济效益较好，财务上是可行的。
2．市场分析与预测
2.1概述
2010年是我国实施“十一五”规划的最后一年，更是衔接“十二五”规划的承前启后的关键一年。
2010全年我国粗钢产量6.267亿吨，同比增长9.3%。
据国家权威部门预测，2011年我国的GDP将增长9.0%。
四万亿投资计划，放宽中小城市和城镇户籍限制、推进城镇化建设，拓宽投资领域、扩大民间投资，扶持中小企业发展，这一系列举措将使得今年我国的投资依然保持高增长；发展低碳经济，推进石化、装备制造等十大产业振兴计划、新能源发展规划的实施，将为我国钢材消费提供广阔的空间，促使钢材需求将继续保持高增长态势。
尽管2010年国内钢材市场走势总体将好于2009年，但同时也要看到，由于国际国内政治经济环境错综复杂，影响钢铁行业发展的不确定因素很多。
另外，钢铁落后产能的淘汰不可能一蹴而就，同质化竞争也将继续困扰行业，并影响其利润水平在低位徘徊。
分品种看，供求关系各不相同，普通材比特殊钢材供大于求严重，高附加值、高技术含量的钢材国内生产量仍然不足，品种结构仍然不合理。
解决供给过剩的出路是一方面扩大需求，另一主要方面是要加大产业结构调整力度，更快淘汰高耗能、高污染和技术落后的生产能力。
随着钢铁市场的竞争的不断激烈。
资源控制力强，原料、能源采购成本低，工艺结构优化，产品附加值高的企业，具备较强市场竞争力。
2.2长材市场
2.2.1我国长材生产及消费现状
长材一直是我国钢材生产中的主要品种，其产量在我国钢材总产量中的比重相当大（接近50%）。
这与许多发达国家钢材生产结构有很大不同。
我国的这种钢材生产结构主要是由我国钢材的消费结构所决定的。
我国作为一个快速发展的发展中国家，每年需要进行大量的交通、水利等基础设施和居民住宅建设，并且我国这些设施相当大部分采用钢筋混凝土结构，这也就需要消耗大量棒线材，因而在我国的钢材消费结构中，棒线材消费量一直较大，占钢材消费比例高。
特别是近几年，我国经济发展势头良好，基础建设规模扩大，棒线材消费量也不断攀升。
（1）我国螺纹钢生产及消费情况
随着我国钢铁工业的迅猛发展，螺纹钢的产量的增长极为迅速。
2000年螺纹钢的年生产量为2844万吨；至2010年产量已达到最高的13096万t，为当年生产量最高的品种。
见下图。
图2-1
我国螺纹钢消费量一直较大，占钢材的消费比例较高，这是由我国的国情决定的。
2000年我国螺纹钢消费量为2815万吨，2010年为13079万t。
见下图。
图2-2
近年来，我国螺纹钢产品出现了净出口。
2008年螺纹钢进口2.5万吨，出口116.8万吨，净出口111.8万吨。
2009年螺纹钢进口5.6万吨，出口30.5万吨，净出口24.9万吨。
2010年螺纹钢进口5.6万吨，出口22.5万吨，净出口16.9万吨。
（2）我国棒材生产及消费情况
随着我国钢铁工业的迅猛发展，棒材产量的增长极为迅速。
2003年棒材年生产量为1867万吨；至2010年产量已达到最高的6893万t，创年生产量最高。
见下图。
图2-3
我国棒材消费量一直较大，占钢材的消费比例较高，这是由我国的国情决定的。
2003年我国棒材消费量为1836万吨，2010年为6662万t。
见下图。
图2-4
近年来，我国棒材产品出现了净出口。
2008年棒材进口24.1万吨，
出口639.8万吨，净出口615.7万吨；2009年棒材进口29.9万吨，出口108.1万吨，净出口78.2万吨；2010年棒材进口29.9万吨，出口261.2万吨，净出口231.3万吨。
2.2.2螺纹钢棒材的用户
钢铁工业是国民经济的重要的基础产业，是国家经济和社会的综合实力和发展水平的重要标志。
螺纹钢棒材作为主要原材料，在民用住宅建筑、铁路、公路、水利、电力等基础设施的建设当中起着举足轻重的作用。
特别是建筑业是螺纹钢棒材的主要用户，随着我国基础设施的建设及房地产的投资的拉动，螺纹钢棒材的需求仍将非常巨大。
2.2.3区域市场分析
从我国生产布局来看，螺纹钢、棒材生产主要集中在河北、江苏、山东几省。
我国螺纹钢生产主要集中在河北、江苏、山东三省，并且产量均超过1200万吨。
2010年江苏省生产螺纹钢1870.3万吨，河北省生产螺纹钢1460万吨，山东省生产螺纹钢1203.2万吨。
我国螺纹钢生产区域分布见下图。
图2-5
我国从生产布局来看，棒材生产主要集中在江苏、山东、河北几省。
并且产量均超过800万吨。
2010年江苏省生产棒材1105.4万吨，河北省生产棒材823.4万吨，山东省生产棒材876.6万吨。
我国棒材生产区域分布见下图。
图2-6
2.2.4XX及周边地区棒材市场情况
XX钢材消费主要集中在建筑、水电站建设、公路建设、机电设备制造、汽车及零部件等行业，交通运输行业的车辆制造和桥涵施工也消费大量钢材。
目前XX钢铁产品结构调整已经全面实施，就大的品种方面而言，板带材结构比例已经没有大的调整余地。
国内主要钢材品种总量满足需求，少数细分品种略有不足。
2.3分析结论
长材品种中的棒线材品种供需基本平衡，但房地产行业的发展是钢材消费增长的亮点。
同样，个别高强度、高纯净度、特殊用途的优质棒线材仍然需要进一步提高开发力度和扩大产能。
3．轧钢工艺及设备
3.1生产规模及产品方案与金属平衡
3.1.1生产规模及产品方案
本车间为全连续式高等级热轧钢筋生产线车间，建设规模为年产100万吨合格热轧钢筋，最大实际生产能力为年产120万吨。
（1）生产钢种：
普通热轧钢筋、细晶粒热轧钢筋和预应力混凝土热轧钢筋。
（2）产品规格：
带肋钢筋Φ10～40mm；
圆钢棒材Φ18～50mm。
按产品规格和钢种分类的产品大纲如表1.1-1。
表3.1-1产品大纲单位：
万吨/年
品种
牌号
代表钢号
产品规格（mm）及计划年产量（t）
合计
比例
Φ10~16
Φ18~25
Φ28~40
（t/a）
%
普通
热轧钢筋
HRB335~HRB500
HRB335E~HRB500E
20MnSi20MnSiV20MnSiNb
25
23
8
56
56
细晶粒
热轧钢筋
HRBF335~HRBF500
HRBF335E~HRBF500E
20MnSi20MnSiV20MnSiNb
7
5
5
17
17
预应力
混凝土用
螺纹钢筋
PSB500
PSB785
PSB830
PSB930
PSB1080
20MnSiV40Si2MnV
/
4
3
7
7
圆钢
45、40Cr
/
11
9
20
合计
32
43
25
100
（t/a）
比例
32
43
25
100
（%）
注：
Φ10mm、Φ12mm采用五切分法生产，Φ14mm采用四切分生产，Φ16mm采用三切分生产，Φ18mm、Φ20mm采用二切分法生产。
（2）交货状态：
直条成捆交货；
定尺长度：
6m～15m；
捆径：
Φ150～300mm；
捆重：
2～3.5t。
（3）产品质量及标准：
GB1499.1-2008钢筋混凝土用钢第1部分：
热轧光圆钢筋
GB1499.2-2007钢筋混凝土用钢第2部分：
热轧带肋钢筋
GB/T20065-2006预应力混凝土用螺纹钢筋
带肋钢筋产品应符合GB1499.1-2008和GB1499.2-2007中规定的尺寸精度。
3.1.2原料
车间使用的原料为由炼钢车间提供的合格连铸坯，坯料分热坯和冷坯，热坯由热送辊道直接送至加热炉内，冷坯由电动平车由连铸出坯跨运至原料跨。
连铸坯规格：
160（170）mm×160（170）mm×12800mm；其中短尺料≮10000mm，总数不超过10%；连铸坯单重：
2507（2830）kg。
本车间年需坯料量103.1万吨。
坯料技术条件要满足连铸坯国家标准：
YB/T2011-2004连续铸钢方坯和矩形坯；
YB/T001-1991初轧坯尺寸、外形、重量及允许偏差。
连铸坯尺寸应符合《YB/T2011-2004连续铸钢方坯和矩形坯》规定，边长偏差±5mm，弯曲度≤10mm/m，全长总弯曲度≤80mm/m。
3.1.3金属平衡
车间金属平衡见表3.1-2。
表3.1-2金属平衡单位：
吨/年
钢坯量
成品量
烧损和氧化
切头、轧废
数量
%
数量
%
数量
%
数量
%
1030927.8
100
1000000
97
10309.278
1
20618.557
2
3.2工作制度及年工作时间
本车间采用四班三运转连续作业工作制度，每班工作8小时，节假日和公休日不休息。
额定年工作时间为6800h。
车间年工作时间见表3.2-1。
表3.2-1车间年工作时间单位：
h/a
年日历
时间
大、中修每年一次
每次20天
小修每周一次
每次一班
计划工作时间
停工时间
额定年工作时间
交接班
换辊、孔型、导卫
事故
及其它
8760
480
400
7880
365
400
315
6800
3.3生产工艺
3.3.1主要生产工艺特点
（1）以连铸坯为原料，轧线采用连续、高速、无扭轧制，粗中、精轧机均为平立交替布置，最大轧制速度可达18m/s。
（2）加热炉采用步进梁式，侧进侧出料方式，加热质量好，操作灵活，加热效率高，为生产优质产品提供了保证，根据产量要求确定加热炉能力为180t/h（冷坯）。
（3）粗轧机组、中轧机组采用微张力轧制，精轧机组间采用活套，实现无张力轧制。
（4）轧机选用短应力线轧机，其刚性大、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。
（5）16#和18#轧机平立可转换，Φ10～20mm小规格带肋钢筋产品采用切分轧制工艺生产，可用较低的轧制速度获得较高的产量。
（6）轧线粗、中、精轧机组后均设有飞剪。
粗、中轧机组后的飞剪对轧件进行切头切尾，事故时还可对轧件进行碎断处理，保护轧机和方便处理事故。
精轧机组后的3#飞剪可对轧件进行倍尺优化分段剪切，以减少非
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