1 前言
本钢1 700 mm带钢热连轧机是我国自行设计、制造安装的第一套宽带钢热连轧机。受历史条件限制，投产后产品质量差、品种与规格单一，本钢在“七五”、“八五”期问对这套热轧机进行了完善改造，技术装备水平有了明显提高，大幅度地改善了产品质量，拓宽了产品的品种规格。本钢为赢得在未来国内国际两个市场竞争中的生存地位，提出了“十五”期间要把本钢建设成为精品板材基地和具有国际竞争力的现代化企业的发展目标。为了实现这个目标，本钢决定对热轧机组进行现代化技术改造。
2 完善改造
2.1 完善改造前状况
本钢热轧机1974年11月23日破土兴建，1980年2月6日试轧成功。全部设备包括粗轧机3架.其中R1可逆;精轧机7架，与粗轧机组形成3/4连轧;推钢式加热炉3座、地下卷取机器2台，2条横切线，l条纵切线。这套热连轧机缺少必备的检测仪表与控制功能，存在严重设备缺陷，主要表现为主传动电机动态响应效果不好，不能实现活套闭环、小张力轧制工艺;活套支持器动态性能控制功能不完善，不能在操作台进行张力设定;精轧机组压下装置机电性能控制系统功能不完善，无法进行带钢厚度控制;卷取机刚性差、张力小，事故率高;输出辊道控制系统稳定性差，当超过8 m/s运行时，产生强烈振动。以上缺陷造成轧机作业率低，1980～1987年轧机日历作业率仅达41.21%，基本上属于初级带钢热连轧机水平。截止到1986年完善改造前，最高年产量只有98万t，产品的品种规格与质量情况如下：
品种：碳素钢;
规格：(2 75～6，0)mm×(1000～1200)mm;
钢卷质量：4.5～9.6 t;
同条厚度公差平均：±(0.2—0.35)mm;
同板宽度公差平均：40～60 mm;
带钢首尾温度差：60～80℃。
2.2 完善改造项目及效果
经工业试验和专家论证的最终结论是：制约产品产量、质量、品格规格的主要部位是精轧机组与卷取机，应首先进行完善改造。自1987年开始，本钢先后与德国、日本、第一重型机械集团公司合作改造本钢热轧机。
第一，与AEG、MDS、一重合作改造精轧主传动，更新F1～F7齿轮机座，引进可控硅励磁装置;改造精轧机组压下装置，实现AGC控制;引进超低惯量电动活套装置，实现小张力控制;引进立式打捆机;引进精轧机组自动化系统，实现两级计算机控制。
第二步，与三菱公司、一重合作更新1号、3号卷取机，改造输出辊道控制系统;由一重增设精轧机组快速更换工作辊装置;与SMS、SIEMENS、一重合作制造更新切头切尾飞剪。
第三步，拆除原有厚横切、薄横切、纵切机组设备。利用其厂房及动力设施安装由日本IHI、东研制作所提供给北京剪板厂后移交本钢的两套横切机组，
原纵切机组厂房改作钢卷包装线。
本钢热轧机经过完善改造后装备水平有了较大提高。2000年实际年产量310万t，拓宽了产品品种，已能稳定生产石油管线钢、焊接气瓶用钢、工业链条钢、汽车用钢、耐蚀用钢、优质碳结钢等。产品规格：(2.0～10)mm×(750～1 245)mm。实物质量达到如下水平：
厚度公差：±0.2 mm(100%);±0.1 mm(55%);
宽度公差：lO～20 mm;
带钢首尾温度差：≤35℃;
不平度：4～12 mm/m;
板凸度：0.05～0.10 mm。
性能渡动：50～80 MPa。
3 现代化技术改造
3.1 改造的必要性
3.1.1 设备存在的主要问题
(1)加热炉存在问题：3座推钢式加热炉，加热能力低，加热质量差，能耗高。
(2)粗轧机组存在问题：El轧机能力低，实际轧制力只能达到设计值的50%;R.主传动电机只能在60%负荷下运行，严重制约了产品的规格、品种、质量和产量;R2、R，主传动减速机设计不合理、制造质量差，故障频繁;粗轧机组轧制速度低，造成轧件温降大，限制了产品品种规格与质量。
(3)精轧机组存在问题：牌坊制造质量差，安装精度低;齿轮机座与主减速机齿面硬度低，主联轴器与接轴传递扭矩能力不够;油膜轴承漏油进水严重，故障多，生产成本高;主传动电机换向能力弱，故障频繁，机组供电机电时间常数大，动态反应慢，控制功能不能满足要求。
(4)其他问题：输出辊道辊子间距大，无法适应生产薄规格产品，辊面软磨损快，故障多;高压除鳞水压力低，结构不合理，除鳞效果不好;自动化控制水平低，功能不完善。
3.1.2 与本钢将建成具有国际竞争能力和低成本战略整体规划不协调
(1)设备不配套。粗轧机组缺少控宽功能;精轧机组缺少板形控制装置与温度控制功能;输出辊道上只有简易的层流冷却装置，冷却水量只达到产品需要
量的40%左右，无任何自动设定与控制功能;R1～R3、Fl～F3轧机缺少除鳞水，无法清除再生氧化铁皮;缺少必备的平整机与分卷机组;全线没有自动化系统，工艺设定精度低，控制功能少，无法实现轧件跟踪与质量控制。
(2)制约了炼钢和冷轧的优势。本钢铁水预处理、炉外精炼及转炉自动化已全面建成投产，炼钢已实现全连铸，提高产品质量、开发新品种、降低成本、保持可持续发展已具备条件，而热轧机设备故障多，轧制速度低，又缺少必备的控制功能，制约了炼钢优势;由热连轧厂向冷轧厂供应的热轧钢卷料在尺寸精度等诸多方面不能满足冷轧的要求，热轧机限制了冷轧机，尤其是本钢将建设高水平的第二冷轧厂，这一矛盾尤为突出，成为本钢发展的瓶颈。
(3)本钢热轧机现代化改造前，金属、能源、介质和辅料消耗高，成本高，经济效益差。
3.2 改造的可行性
(1)主轧机牌坊立柱截面积较大，其强度与刚度可以满足改造要求。
(2)主轧线工艺设备布置较合理，有足够的改造空间。。
(3)上下工序(炼钢、连铸及冷轧)匹配合理，原料、动力等条件具备，物流合理。
3.3 改造原则
(1)上能适应炼钢连铸原料条件，下能满足市场与冷轧要求。
(2)整体规划，分步实施，完成一步，达标一步。
(3)改造后的热连轧机整体设备水平达到国际一般水平，影响产品质量与品种规格的关键设备达到国际一流水平，工艺技术与产品质量达到国际先进水平。
(4)立足国内设计、制造，引进关键技术与设备，采取国内外合作制造方式。
(5)从实际出发，大胆创新，坚持高起点、高标准、高效益、低投入的改造原则。
3.4 改造目标
本钢热轧机现代化改造主攻目标是提高产品质量，拓宽品种规格，增加高附加值产品比例，降低消耗，改善环境，适应国内外市场需要。
3.4.1 生产规模、产品品种与规格
(1)生产规模
原料板坯：连铸坯350万t/a;
成品钢卷：341万t/a。
(2)品种：汽车用钢(IF钢、深冲钢)。家电用钢，石油用钢，耐候钢，压力容器用钢，链条用钢，涂镀层带钢，结构钢，建筑用钢。
(3)规格：(1.2～20.0)mm×(700～1 550)mm;最大卷质量：24 t。
3.4.2 产品质量(预选指标及百分比)
(1)厚度差
1.2 mm≤h≤4.Om，△h≤±0.040m 99%;
4.01 mm≤h≤10.0 mm，△h≤±1%h mm 99%;
10.01 mm≤h，△h≤±0.1 mm 99%。
(2)宽度差：0～10 mm 95%
(3)板凸度
本卷内板凸度C40：
1.2 mm≤h≤2.5 mm，≤±0.012 mm 95%;
2.51 mm≤h≤6.0 mm，≤±0.015 mm 95%
6.01 mm≤h，≤±0.25%h mm 95%。
卷到卷的板凸度C40：
1.20mm≤h≤2.5mm，≤±0.018lnrn 95%;
2.51 mm≤h≤6.0 mm，≤±0.020 mm 95%;
6.01 mm
(4)终轧温度差：≤±15℃95%
(5)卷取温度差
除双相钢外所有钢种：△t≤±15℃95%。
双 相钢：△t≤±20℃95%。
(6)平直度：≤30 IU 95%
3.5 改造项目
3.5.1 加热炉区
新建4号步进式加热炉，并逐步将3号、2号推钢式加热炉改造为步进式加热炉。
3.5.2 粗轧机组
保留3/4连轧方案和24 500 kN轧制力不变，提高轧机速度，增设调宽控宽的条件下对粗轧机组进行改造。
(1)El/R1轧机区
更新R1轧机前高压水除鳞装置。采用高效除鳞水嘴及集水管高度可调式结构，提高除鳞效果。在轧机入口处增设高压水除鳞点，清除再生氧化铁皮。
更新E1轧机。采用上传动方式，并带有调宽与短行程控制(AWC+SSC)。
改造R1轧机挡水板，主传动接轴润滑，采用自动甘油润滑方式。
更新R1轧机前后工作辊道，延伸辊道，更新前后侧导板，采用带自动位置控制的液压侧导板。
(2)E2/R2、E3/R3轧机区
更新R2、R3轧机主传动减速机，采用硬齿面，减少减速比，在保持传动力矩不变前提下，提高轧机速度;改造E2、E3立辊平衡系统;更新中间辊道传动系统;增设侧导板位置控制装置。
3.5.3 精轧机组
精轧机组是改造的重点部位之一，主要目的是提高轧制力和轧制速度，提高机架精度，改善AGC厚度控制功能，增设板形控制装置，提高轧制温度控制功能，改善环境，并为以后采用自由轧制工艺预留条件。
(1)F1～F7机座牌坊：根据牌坊加工制造质量较差，安装精度较低的实际情况，采取以轧制中心线、传动中心线、牌坊垂直线为基准，并且三条基准线互为正交，进行牌坊加工，提高其精度，同时保持各牌坊加工后尺寸的一致性，为以后实现自由轧制预留了条件。
(2)更新改造主传动：更新F1、F2主传动减速机;改造F1～F7齿轮机座;更新主传动电机联轴器、主联轴器以及接轴。
(3)更新改造机上设备：增设F1～F7稀油短行程液压压下装置;更新F，工作辊液压平衡块;更新F5～F7工作辊液压弯辊平衡块;增设F2～F4工作辊液压平衡、弯辊、窜辊装置;更新F1～F7侧导板与档水板及轧道拾升装置;增设F1～F7机架喷水装置、F1～F3辅助除鳞水装置、F4～F7水雾除尘装置，更新F1～F7轧辊冷却水装置。
(4)更新辊系：更新F2～F7支承辊、支承辊轴承座及油膜轴承。油膜轴承采用国产无健式、DF密封、液压锁紧与拆除结构;更新F2～F4工作辊、工作辊轴承座及轴承，采用曲线工作辊;更新F5～F7工作辊、工作辊轴承座及轴承;F1工作辊、工作辊轴承座及轴承保持原有形式，待原有工作辊与工作辊轴承座消耗完之后，将其改为：工作辊及轴承尺寸同F5～F7工作辊及轴承座，工作辊材质同F2～F3工作辊，工作辊液压平衡块改为同F5～F7液压弯辊平衡块。
3.5.4 更新输出辊道与带铜冷却装置
(1)更新输出辊道，采用≠300 mm空芯，表面喷涂耐磨烧结粉辊子。
(2)更新带钢冷却装置，采用层流式结构，井适应生产双相钢要求。
3.5.5 其他更新改造项日
(1)更新2号卷取机，采用液压踏步式、外冷卷筒的地下卷取机。
(2)更新钢卷运输系统，采用带自动打捆与喷号的卧式运输方式。
(3)增设平整分卷机组。
(4)改造钢卷库，适合钢圈卧式存放。
(5)更新高压水泵站及伺服液压站，增设仪表用压缩空气站。
(6)更新润滑站。
(7)扩建轧辊问，增设高精度轧辊磨床。
(8)改造煤气加压站。
3.5.6 更新电力传动
(1)更新E、Rl、F1～F7主传动，采用交流同步变频电机传动，并加大F1～F7电机功率，目的是适应加大精轧机组轧制力需要，同时也满足轧制花纹板要求。主传动采用IGCT的PWM变频调速系统，目的是系统响应快，省略SVC动态补偿装置。
(2)改造R2、R3主传动电机，提高电机绝缘等级，增大电机功率，降低主减速机速比，在保持传动力矩不变前提下，将轧制速度分别提高3.0、4.0 m/s。
(3)调速辊道一律采用异步变频电机传动，由AV300的PWM变频装置供电。
(4)2号卷取机与平整分卷机组采用异步变频电机传动，由IGBT的PWM变频装置供电。
(5)RI～R3压下装置及E2、E3立辊仍保留直流电机传动，将其改造用DV300数字可控硅整流装置供电。
(6)恒速传动一律采用异步电机MCC装置供电。
3.5.7 更新自动化系统
(1)自动化系统配置：采用GE公司提供的UC2000、SC2000可编程序控制器和机架控制器以及PC计算机通过以太网构成两级自动化系统，控制范围是自加热炉装炉开始至卷取机卸完卷止。
(2)主要功能：设备自动功能;设定计算;轧件跟踪;质量管理;宽度自动控制;厚度自动控制;板形自动控制;终轧温度自动控制;卷取温度自动控制。
3.5.8 更新与增设越要的检测仪表与检测器
(1)更新改造全线速度检测及轧件位置检测装置。
(2)更新改造全线轧制压力检测、辊缝检测及侧导板开度检测装置。
(3)更新改造加热炉及主轧线轧件温度检测。
(4)更新改造测宽仪、攫j厚仪、板凸度仪、平直度仪等仪表。
(5)增设介质系统测压力、测温度、测流量等仪表。
3.5.9 改造水系统
(1)改造加热炉、空压机及设备间接冷却的净循环水系统。
(2)改造层流冷却循环水系统。
(3)改造直接冷却循环水系统，更新旋流沉淀池。
(4)增设污泥处理系统。
3.6 现代化技术改造的组织
(1)指导原则：依靠科学求实的工作，高效快速搞好热轧机改造。
(2)实行业主负责制。组成专业队伍负责从制订改造方案、引进谈判、工程设计、工程施工、投产等全面的组织工作。
(3)制订正确合理的改造方案。邀请国内外专家到现场调查论证，制订切实可行的、高水平的技术改造方案。
(4)选择合作伙伴。热轧机改造采取国内外合作制造及“点菜”方式，从业绩、性能保证值、售后服务、合作制造条件与范围、性能价格比等多项条件综合选择。
(5)科学组织生产与离线施工。组建强有力的工程指挥部，制订科学严密的施工方案和施工网络计划，坚持边生产边改造的方针，坚持质量第一，实现全过程质量管理，充分利用好轧机年修与定修时机进行施工，正确处理好负荷优化调试与生产的关系。
3.7 现代化技术改造后效果
产量在调试第一个月完成16.8万t，第二个月完成20万t，第三个月完成19万t，第四个月完成23万t。最高日产11 185 t。
生产的典型品种：HP295.1、09CuPTiRE.A、SS400、J55—1、BG510L、Stl6(IF)、BGSX.1、XT0、Q235B—H花纹板、Q235B等。
已生产的极限规格：厚度h=1.2--20mm。2号卷取机目前已经建成，具有卷取X70钢级、20 mm厚钢板的能力。宽度b=750～1 550 mm。
产品实物质量：厚度差≤±0.04 mm(98%);宽度差0～10 mm(88%);终轧温度差≤±15℃(74%);卷取温度差≤±15℃(92%)。带钢表面光亮。
4 下一步发展规划
按照本钢“十五”建设精品板材基地和具有国际竞争力的现代化企业的发展目标，本钢将大力开发高洁净、高强度、高韧性、耐腐蚀强的微米与亚微米钢，
因此，热轧机必须随之同步发展。其主要规划项目是：更新改造2号加热炉;增设粗轧机组快速更换工作辊装置;改造E2、E3立辊装置;中间辊道增设保温罩;精轧机组实现自由轧制工艺;更新改造1号卷取机;增强轧辊加工能力;扩展自动化系统，采用三级自动化系统，实现板坯库、加热炉、轧制线、精整线和成品库的自动化系统。
5 结语
通过本钢热轧机成功地现代化改造.表明制订正确合理符合企业实际情况的改造方案，选择高水平的技术改造承包商，选择专业配套施工能力强的施工单位是完成现代化改造最关键的工作。
本钢热轧机现代化改造，坚持高起点、高标准、高要求、低投入，实行整体规划，分步实施，完成一步，达标一步的改造原则，获得了改造的圆满成功。不仅满足了本钢开发研制新品种需要，也为本钢实现建设精品板材基地和具有国际竞争力的现代化企业目标，适应国内外市场日益发展的竞争形势要求，打下了良好的生存发展基础。
