轧钢类方案—100万吨热连轧棒材生产线轧机应用案例
100万吨热连轧“小型棒材”生产线简介
本棒材生产线采用1 5 0 m m × 1 5 0 m m × 6 0 0 0 m m / 9 0 0 0 m m / 1 2 0 0 0 m m连铸钢坯为原料,热轧成Φ1 2 ~ Φ 3 2 m m圆钢或螺纹钢。该棒线为全连续式热轧生产线, 可实现全线连续无扭转轧制, 生产线部分数据如下:
年生产力:100万吨;
钢坯规格:150mm×150mm×6000mm/9000mm/12000mm方钢坯;
单坯重量:1吨(6m)、1.5吨(9m)、2吨(12m);
成品规格:Φ12~Φ32mm小型棒材(圆钢/螺纹钢),其中Φ12~Φ22mm为切分轧制;
成品钢种:普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢、合金结构钢;
轧制速度:单线轧制最高速度18m/s;
主轧机总装机容量:16.8MW。

生产线设备组成和生产工艺流程
生产线主要有炉前上料设备、加热炉、炉后出炉设备、除磷装置、粗中精轧机组(18架轧机)、粗中精轧飞剪、立式活套、穿水冷却装置、齿条步进式冷床、定尺冷剪机、棒材收集、打包装置等组成。生产工艺流程主要包括上料、加热、除磷、连轧、飞剪、冷却、收集打包等,工艺流程图如下图。

棒材生产线工艺流程

对于钢铁行业热连轧棒材生产线而言,其传动可分为两大部分。一部分是对钢坯进行热连轧的轧机主传动部分,包括粗轧机组、中轧机组和精轧机组;另一部分是辅传动部分,包括各环节飞剪、辊道传动等。主传动轧钢机电机的容量一般在500kW~1.5MW之间;辅传动电机容量一般在300kW以下。

热连轧棒线轧机交流主传动电气拓扑和汇川MD601应用
整线共18架轧机,采用全连续式平立交替方式布置,轧机电机采用6极690V交流异步变频电机,功率600kW~1.5MW,轧机电机总容量16.8MW。1#~6#电机为粗轧机组,7#~12#电机为中轧机组,13#~18#电机为精轧机组。18台轧机电机按功率均匀性原则被分到5个母线组中(如下图H1~H6),由各自对应的逆变器驱动。每个母线组由配电柜、整流柜、逆变柜、制动柜四大部分组成,共母线方式连接,每个母线组整流容量为4MW,逆变部分采用汇川MD601和西门子S120。粗轧机组和中轧机组间轧件采用微张力无扭转轧制,精轧机组的6架轧机间设置有5部立式活套,轧件在精轧机组可实现无张力无扭转轧制。主传动电气拓扑图见下图。

热连轧棒材生产线轧机交流主传动系统电气拓扑图

下面以汇川MD601工程型变频器所驱动的12#中轧机为例介绍热连轧棒材生产线轧机交流主传动系统的应用优势。
12#中轧机是中轧机组的最后一架轧机,轧机电机为YBFJ560-6变频电机, 额定频率65.5Hz,额定电压690V,额定转速1300转/min,额定功率900kW。采用汇川大功率变频器MD601-7T1500I-YEA驱动,控制方式为FVC(闭环矢量)。上位机监控系统与西门子S7-400间通过Profinet以太网协议连接,S7-400与主传动轧机西门子S120驱动器间通过Profinet以太网通讯, 与汇川MD601间通过PROFIBUS-DP通讯( 也可Profinet通讯连接)。通过通讯实现对MD601驱动的12#轧机的启停、调速和方向等控制,并通过通讯读取MD601驱动的12#轧机的运行电流、运行速度、转矩输出等实时动态信号供棒线二级计算机监控系统使用。MD601出色的性能和特殊的DP通讯非标功能及编码器故障时在线FVC/SVC切换功能等使得MD601驱动的12#中轧机能出色地完成连续高效轧制,MD601工程型矢量变频器FVC模式下的部分性能指标见下图。

MD601 闭环矢量控制时部分指标和功能

MD601控制的12#轧机FVC下咬钢瞬间速度波形

MD601在编码器故障时在线切换为SVC后咬钢瞬间速度波形

汇川MD601在热连轧棒材生产线轧机主传动上的应用优势
  • MD601具备380V、480V、690V三个电压等级,可满足钢铁行业主流轧机交流主传动电机的电压等级需求;
  • MD601采用光纤并机技术,单机系统功率200kW~2MW,且支持系统间并联,完全满足钢铁行业轧钢生产线交流大功率主传动电机对大容量交流驱动器的需求;
  • MD601应用高端矢量变频驱动技术,其性能卓越、稳态速度精度、低频力矩特性、力矩响应、速度响应、调速范围等性能完全满足钢铁行业轧机线交流主传动系统的工艺驱动要求;
  • MD601完善的DP非标功能和在线FVC/SVC切换功能有利保障了系统的安全可靠,满足钢铁企业特殊工况下连续性生产的要求;
  • 支持3种通信协议,工业以太网、PROFIBUS-DP及ModbusRTU,方便钢铁行业现场的总线应用;
  • MD601具有对应四象限产品,其轧钢线主传动上的应用则可省略制动柜,同时可提高能量利用率,提高系统功率因数(可达0.99以上),如此可降低电网侧供电变压器容量成本,也帮用户节省了无功补偿设备的投资;还可使对外谐波大大降低,秉承了绿色环保理念;
  • MD601的故障记忆与汇川触摸屏无缝结合便于现场设备维护和诊断;
  • MD601属同结构模块化并联,便于安装替换和维护。

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