年产300万吨中厚板轧钢车间设计

1摘 要随着造船、石油、天然气运输管道等行业的迅猛发展，对超宽、高精度的中厚板需求量大大增加。为了面对社会各个行业对板材的大量需求和国外优质产品的竞争，以及满足我国对中厚板的需求，特别设计了该生产线。这条生产线的年设计能力为 200 万吨，典型产品规格：22.52500mmA36 。本次设计采用传统的生产工艺和现代最先进的新型轧机，并与许多新技术系统相结合来保证生产高精度中厚板，从而使产品在质量、精度等各方面都居于世界先进水平。设计内容主要包括：中厚板生产现状与发展综述、产品方案与金属平衡制定、设备选择及参数确定、工艺流程制定、典型产品压下规程设计、板型控制等。另外该设计附有车间平面布置图一张。关键词: 中厚板，CVC 轧机，压下规程，高精度轧制2目 录摘 要 .1目 录 .21 绪论 .51.1 国内中厚板生产的发展历史 .51.2 中厚钢板生产的发展趋势 .61.3 本设计目的与内容 .72 产品大纲与金属平衡 .82.1 产品大纲 .82.1.1 产品大纲 .82.1.2 技术要求 .92.2. 金属平衡 .103 设备选择及参数确定 .123.1 宽厚板轧机选择 .123.1.1 新型轧机 .123.1.2 轧机选择 .143.2 辅助设备选择 .153.2.1 加热设备选择 .153.2.2 炉型确定 .153.2.3 产量计算 .163.2.4 炉子尺寸确定 .163.3 斜刃剪的选择 .173.3.1 斜刃剪的形式 .173.3.2 主要技术参数 .173.4 矫直设备选择 .183.5 冷床的选择 .203.5.1 冷床结构和形式 .203.5.2 冷床主要技术参数 .213.6 起重运输设备选择 .223.6.1 辊道形式 .223.6.2 辊道主要技术参数 .223.6.3 起重机的选择 .223.6.4 起重机的主要参数 .233.7 热处理设备选择 .234 生产工艺流程与轧制规程制定 .244.1 坯料选择 .244.1.1 原料的种类 .244.1.2 原料的材质 .244.1.3 原料的设计 .2434.1.4 原料表面的缺陷清理 .254.2 坯料加热 .254.2.1 加热的目的 .254.2.2 钢的加热温度 .254.2.3 钢的加热速度 .264.2.4 钢的加热制度 .264.3 钢的轧制 .264.4 钢板精整 .284.5 板形控制 .284.6 轧制规程设计 .294.6.1 轧制道次 .294.6.2 各道次压下量分配 .294.6.3 速度制度 .324.6.4 温度制度 .334.6.5 力能参数计算 .334.7 典型产品 22.52500MM A36 厚板生产压下规程设计 .355 轧制图表和年产量计算 .395.1 轧制图表 .395.1.1 研究轧机工作图表的意义 .395.1.2 轧制图表的基本形式及其特征 .395.2 年产量的计算 .405.2.1 轧机小时产量计算 .405.2.2 轧钢机平均小时产量 .415.2.3 年产量的计算 .435.2.4 影响轧机产量的因素 .44结论 .45致谢 .47参考文献 .49辽宁科技大学成人教育学院毕业设计（论文）51 绪论中厚板的需求主要集中在建筑、锅炉、机械、造船、石油、电力等行业，产品类别有汽车板、锅炉板、合金结构板、造船及采油平台钢板、油气输送管线用钢板等。近几年，国家还将对铁路、电力等基础设施建设加大投资，国内投资仍会保持相当大的规模，中厚板需求也将保持高增长，尤其是专用中厚板。2006 年中国中厚板资源增长较快，国家统计局数据表明，含连轧机组生产的中厚板在内，2009 年产量较上一年增长了 24%。2009 年仍然有多条中厚板生产线投产，产能的明显增加也没能抑制住中厚板的行情。预计我国 2012 年船用板将有很大的需求空间。同时“十一五“ 规划期间，一系列工程项目的启动将给中板市场带来利好影响。从总体看，2012 年国内钢材市场尚有诸多不确定因素，但总体将趋于平稳。稳定，将是 2012 年国内钢市的主旋律。预测 12 年我国的钢材静观消费将达到 5 亿吨。在现代社会的国民生产中，钢铁生产占据着很重要的地位。钢铁材料的用途十分广泛，不论农业、工业、还是国防；也不论是原材料工业、矿山、煤炭、水电、石油、化工、还是铁路、交通、机械、建材及其他部门，都需要有质量优良，品种齐全，数量足够的钢铁。在钢铁产品当中，中厚板是重要种类之一，目前全球中厚板年产量约为 1.2亿吨，占世界钢材总产量的 14.8%左右。我国的生产能力约为 3500 万吨，约占当年全国钢材的总产量的 14左右。1.1 国内中厚板生产的发展历史我国第一套中厚板轧机是在 1936 年鞍山钢铁公司建成的 2300mm 三棍劳特式轧机。近几年来，在全国中厚板轧机改造的同时新建轧机的工作也比较顺利。宝钢和沙钢的两套 5500mm 厚板轧机正在加紧施工，舞钢、济钢及邯钢等厂完善厚板精整设备。经过 50 年的建设和生产，我国已形成了较强的中厚板生产能力。但是，与国外先进的中厚钢板生产相比，归纳起来还有以下 5 条主要的差距：1) 厚板连铸比低。目前只存百分之十几，大部分以初轧坯和小钢锭为原料，日本的厚板连铸比已达 92以上。2) 轧机性能差。轧机规格尺寸小，轧机性能低、宽厚板轧机少，还缺少5m 左右的特宽厚板轧机。 ，3) 钢板质量差，品种不全。主要是缺少炉外精炼，钢质差。4) 工艺落后，操作与管理水平差，消耗高。与日本相比，金属消耗大l0，燃耗多两倍。辽宁科技大学成人教育学院毕业设计（论文）65) 自动化水平低，辅助设备陈旧。1.2 中厚钢板生产的发展趋势中厚板轧机是轧钢设备中的主力轧机之一，代表一个国家钢铁工业发展的水平，世界上每个工业先进的国家都拥有若干套。各国的中厚板轧机和生产技术都各有其特色，钢板质量和各项经济指标也达到了较高的水平。总的说，目前日本的厚板轧机性能和生产技术在世界上居于领先地位。归纳起来，中厚钢板生产的发展趋势有以下 6 个方面。 (1) 轧制技术普遍提高中厚板轧制技术的发展是比较快的，不论是新建的，还是改造的，轧机性能也都普遍提高了。首先是轧机的刚度系数已提高至 800kN/mm 以上，辊身单位长度的轧制力由 10kN/mm 提高至 1520kN/mm，轧制速度由 4m/s 提高至7.5m/s，主电动机功率也大大加大。液压 AGC、计算机以及测温、测压、测厚、测宽、测长及测板形等自动化检测手段已广泛采用，轧制钢板的最大长度已由30 m 提高至 60 m，生产钢板最大宽度已达到 5350mm。钢板尺寸的偏差也缩小了，厚度最小偏差已达0.055mm，宽度最小偏差达士 3mm，长度的最小偏差为 8mm 以下，镰刀弯也减至 5mm/m 以下。切废量已减至很小，总切边量只有50mm 以下，切头尾长不到 200 mm，使成材率达到 95以上。热装炉时，燃耗已降至 0.6GJ/t 以下。(2) 厚板连铸比不断提高目前，世界上大多数中厚板轧机用的原料都以连铸板坯为主，厚板连铸比逐年有明显地提高，日本厚板连铸比已达 92以上，大部分厂均已做到全连铸生产。(3)轧机越建越大世界上中厚板轧机越建越大。新建轧机的尺寸(辊面宽度)都在 5m 左右，世界上 5m 以上轧机有 5 套，其中 5500mm 级轧机有 2 套，而淘汰的都是 4m 以下的，因此，中厚板轧机的尺寸普遍加大。(4) 控轧控冷相结合控轧控冷可细化晶粒，提高强度和韧性，降低合金元素含量和碳当量，提高可焊性，改善钢板性能，降低生产成本，节约贵重的合金元素。控轧终轧温度为 740780，控冷速度为 9/s，冷至 550，抗拉强度可提高2050MPa，屈服强度可增高 2030MPa，而韧性的变化很小。碳当量可由0.37降至 0.28，各种性能均能满足 UOE 焊管的要求。(5) 板形动态系统控制为了提高钢板的精度和成材率，板形控制己成为厚板轧机一项不可缺少的辽宁科技大学成人教育学院毕业设计（论文）7新技术。板形控制的最终目标是生产出切头尾和切边少、矩形或近似矩形的平直钢板。广泛采用液压 AGC、横向板形控制及计算机控制，实现了自动化板形动态系统控制的要求。(6) 精整现代化厚板精整线一般由热矫直机、步进式或盘辊式冷床。表面检查修磨装置、超声波探伤仪、双边剪或圆盘剪、定尺剪、打印机、收集装置及冷矫直机等设备所组成，一条现代化精整线一年可处理钢板 200 万 t 以上。1.3 本设计目的与内容本次设计着眼于调整我国中厚板产品，增强产品的市场竞争力，增强企业效益，而设计一座年产 200 万吨 5500mm 中厚板车间。内容主要包括：产品分析、主要设备选择、压下规程设计、板型控制、辅助设备选择等等辽宁科技大学成人教育学院毕业设计（论文）82 产品大纲与金属平衡2.1 产品大纲产品大纲是设计任务书中的主要内容之一，是进行车间设计时制订产品生产工艺过程、确定轧机组成和选择各项设备的主要依据。2.1.1 产品大纲本设计综合考虑以上各点，制定产品大纲如下：1 产量及钢种：300 万吨/年2 规格：（1）坯料规格：200mm300mm1500mm2300mm3000mm5200mm表 2.1 5500mm 宽厚板生产线产品大纲序号 产品品种 代表钢号 年产量（吨） 比例1 管线板 X52X80、X100 400000 20%2 造船钢板 A,B,D,E,AH32AH40,DH32DH40,EH 系列，FH 系列700000 35%普通结构板桥梁板建筑结构板3 结 构 钢 板 高强结构板A36,A28,A529,S355JR,SS400,SS490,S235JR,S275JR36,50,SM490A572,A573,SN400A、B、CSHY685,HT-590500000 25%4 锅炉钢板 05G,20G 80000 4%5 容器钢板 16Mn,16MnNiR 160000 8%耐大气腐蚀板 SMA400A、B 、CSPA-H工程机械用板 S10CS58C耐磨板 相当于 HARD05006 其 他磨具钢板 A681P20160000 8%辽宁科技大学成人教育学院毕业设计（论文）9（2）成品规格厚度： 5mm150mm宽度： 2000mm4900mm长度： 最大 50m重量： 最大板重 22t（暂时）二期最大单重 54t3 产品执行标准： 按 GB, DIN, JIS, API 等执行。 2.1.2 技术要求1 尺寸、外形、重量（1）钢板的尺寸钢板厚度 540 mm。 厚度间隔应符合 GB70965 热轧中厚钢板品种的规定。厚度 540mm 的钢板最大长度和宽度应符合 GB 70965 规定。宽度为50mm 的倍数的任何尺寸，但不得小于 600mm。长度为 50mm 的倍数的任何尺寸，但不得小于 1200mm。 （2）钢板的厚度允许偏差钢板厚度允许偏差应符合 GB70965 的规定。（3）钢板的长度和宽度允许偏差长度和宽度允许偏差应符合 GB70965 的规定。（4）钢板的不平度：钢板的不平度，每米不得大于 10mm。（5）钢板的切斜度钢板应切成直角，切割偏斜及锯齿形不得使钢板长度及宽度小于公称尺寸。并需保证定货公称尺寸的最小矩形。钢板长度不大于 6m 的，切割偏斜不得超过 10mm。钢板长度大于 6m 的，切割偏斜不得超过 15mm。2 技术要求（1）牌号和化学成分成品钢板化学成分的允计偏差应符合 GB 22284 的钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差的规定。辽宁科技大学成人教育学院毕业设计（论文）10表 2.2 钢的牌号和熔炼成分应符合下表规定化 学 成 分， %P S钢 号 C Si Mn V Mo Nb不大于20g 0.160.24 0.150.30 0.350.6522g 0.190.26 0.170.37 0.700.9012Mng =0.16 0.200.60 1.101.5016Mng 0.120.20 0.200.60 1.201.6015MnVg 0.100.18 0.200.60 1.201.60 0.040.1214MnMoVg 0.100.18 0.200.50 1.201.60 0.050.15 0.400.6518MnMoNbg 0.170.23 0.170.37 1.351.65 0.450.65 0.025 0.0500.035（2）冶炼方法钢由平炉、氧气顶吹转炉或电炉冶炼，经供需双方协议也可用其他方法冶炼。（3）交货状态钢板以热轧或热处理状态交货。如需方要求热处理状态交货、应在合同中注明。14Mn Movg、18MnMoNbg 钢板不经热处理时，应以样坯热处理状态交货的热处理制度填写在质量证明书里。对于厚度 21mm40mm 的钢板，必须进行断口检验。判定方法如下：在钢板断口上金属组织应均匀，不得有气泡、裂缝和夹杂，一