热轧板带钢课程设计

课程设计说明书设计名称：热轧板带钢课程设计指导教师：张红梅学院：材料与冶金学院班级：姓名： 日期：2014.12.28- 0 -目录目录 .- 1 -1前言 .- 2 -2工艺流程及其设备 - 3 -2.1生产工艺流程图 .- 3 -2.2 生产工艺流程简介 - 4 -2.3产品钢种 .- 5 -2.4 产品规格 - 5 -2.5主要设备 .- 5 -2.6工艺流程 .- 5 -2.7加热 - 6 -2.8除鳞 - 6 -2.9定宽 - 7 -2.10保温罩 - 7 -2.11飞剪 - 7 -2.12卷取 - 8 -2.13 轧机的主要参数 - 8 -3轧制表的制定 - 10 -3.1.已知条件 - 11 -3.2.压下规程的制定 - 11 -3.3. 温度制度 - 12 -4、轧制力的计算 - 14 -4.1粗轧 .- 14 -4.2.精轧 .- 19 -5设备能力校核 - 23 -5.1粗轧第 5道次 .- 24 -5.2精轧第 3道次 .- 27 -6.小结 - 31 -7.参考文献 .- 32 - 1 -1前言板带钢宽度 600mm 一下的称为窄带钢，超过 600mm 的称为宽带钢。世界上第一台带钢热连轧机于 1905 年在美国投产，生产宽 200mm 的带钢。带钢热轧机的技术经济指标优越，发展很快。在工业发达国家，1950 年以前热轧宽带钢的产量约占钢材总产量的25%，70 年代已达 50%左右。热轧板带钢原料是连铸板坯或粗轧板坯，厚度为200300mm。板坯在加热炉加热后，送到轧机上轧成厚 1.0025.4mm 的带钢，并卷成钢卷。轧制的钢种有普通碳钢。低合金碳钢、不锈钢、硅钢等，其主要用途是作冷轧带钢、焊管、冷弯和焊接型钢的原料，或用于制作各种结构件、容器等。板带钢热轧机由粗轧机和精轧机组成。粗轧机组半连续式、3/4 连续式和全连续三种： 半连续式破磷（去掉氧化铁皮）机架和一台带有立辊的可逆式机架； 3/4 连续式则除上述机架外，还有两台串列连续布置机架； 全连续式由 67 机架组成。精轧机由 57台连续布置的机架和卷取机组成。带钢热轧机按棍身长度命名，辊身长度在 914mm 以上的称为宽板带钢轧机。板带钢热轧按产品宽度和生产方式有四种方式：宽带钢热连轧。宽带钢可逆式热轧、窄带钢热连轧以及用行星轧机热轧带钢。本设计任务按照鞍钢 2150aps 热轧带钢生产线工艺要求，设计年产 320 万吨 2150 热轧带钢生产线，产品规格厚度为 3.00mm。选择 250mmx1620mmx12000mm 厚坯，产品范围 1.225.4mm，产品要求品种广泛，质量上乘。 2150 产品结构主要分为，产品品种：管线钢、汽车用钢、耐候钢、低碳钢、碳素结构钢、低合金钢、深冲钢、等。产品规格：带钢厚度 1.825.4mm;带钢宽度10002000mm; 钢卷内径：762mm;钢卷外径 11002100mm;钢卷重量：最大37.3t。 主要产品均为轿车板、家电板和管线钢等高档板材，质量达到国际先进水平，一是高效节能、低成本、大规模、产品域宽，达到常规轧机的产品性能指标，并且完全替代常规轧机。论文主要内容包括：1.压下规程制定：1）粗轧压下规程； 2）精轧压下规程。2. 轧制温度及摩擦系数计算：每道次温降计算；每道次摩擦系数计算。3. 轧制力计算：粗轧及精轧每道次轧制力计算。- 2 -4. 轧辊强度校核：粗轧、精轧危险道次。2工艺流程及其设备2.1生产工艺流程图连 铸 坯 步进式加热炉加热 炉后高压水除鳞 E1R1E2 粗轧机可逆轧制 废中间坯切割外运 保 温 罩 飞剪切头尾 精轧前高压水除鳞 精轧机组轧制 带钢层流冷却 卷取机卷取 钢卷运输系统运输 钢卷检查在线称重、喷印 下卷入库存放、包装外运 - 3 -图 2-1 生产工艺流程图2.2 生产工艺流程简介2150ASP 中薄板坯连铸连轧生产线生产组织管理由三级计算机管理系统组成， 按照热轧的生产计划，连铸安排浇铸计划，提供表面质量和内部质量全部合格的连铸板坯，通过板坯运输辊道，直接送到加热炉上料辊道，由加热炉上料长行程装钢机将板坯送入加热炉内加热。板坯在衔接辊道上（入炉辊道前辊道） ，经自动测长、高温计测温，以便板坯按布料图定位准确对中及加热炉过程计算机根据入炉板坯温度，对板坯进行最佳化加热控制。板坯在加热炉内加热到 11500C12500C，由加热炉出钢机托出炉外，放到出炉辊道上，部分碳素钢和某些低合金钢可采用“低温出炉”轧制工艺。加热好的板坯由辊道运送，首先经过炉后高压水除鳞箱清除氧化铁皮，然后板坯进入四辊可逆粗轧机进行轧制。四辊可逆粗轧机带有前后附着立辊，前立辊奇道次轧制，后立辊偶道次轧制，道次最大侧压量为 50mm。板坯在四辊可逆粗轧机上轧制 35 道次后，轧成 3060mm 厚的中间带坯。在四辊可逆粗轧机轧制中，利用设在四辊可逆粗轧机前后的高压水清除板坯再生氧化铁皮。四辊可逆粗轧机前后立辊设有自动宽度控制系统 AWC，其目的主要是为了修正因轧制力的变化，而在板坯宽度上引起的误差，以及修正板坯头尾端的宽度差。四辊可逆粗轧机后设有测宽仪和高温计，监视带坯宽度和温度，并为精轧机设定提供修正数据。四辊可逆粗轧机设有除尘装置。为减少中间带坯的温降和带坯头尾温差，在输出辊道上设有保温罩，中间带坯经保温罩送往切头飞剪切头、尾。四辊可逆粗轧机如果产生废带坯或因精轧机组故障，不能继续轧制的带坯，首先抬起保温罩，然后由废品推出机把带坯整体推出到废品台架上，再利用人工火焰切割分段，用吊车运走。切头飞剪前设有带坯头部形状检测仪，实现飞剪最佳化剪切，以减少切头损失，提高收得率。飞剪前预留带坯边部加热器位置。带坯经切头、尾后，进入精轧前高压水除鳞箱，清除再生氧化铁皮，然后经过精轧机 F1前的小立辊轧机 F1E 轧制，再送入精轧机组。带坯经过 F1F6（预- 4 -留 F7）四辊式精轧机组，轧制成 1.825.4mm 的成品带钢。2.3产品钢种本次设计采用 ss400 钢SS400 化学成分如下表（%）：元素C Mn Si P S Al V Nb Ti含量0.180.12-0.30.550.0350.0350.0150.02-0.150.015-0.060.02-0.2SS400 力学性能如下表（%）：机械性能指标伸长率（%）试验温度 0抗拉强度 MPa 屈服点 MPa数值 526 J34b（ 375-500）s（235）2.4 产品规格本次设计产品规格为 4.00x1750mm。年生产量为 320 万吨。2.5主要设备1250 生产线的主要设备包括：1） 三座进步式加热炉；2） 一台板坯高压水除鳞箱；3） 三架立辊轧机；4） 一架四辊可逆式粗轧机；5） 两架四辊不可逆粗轧机；6） 十二组保温罩；7） 一台转鼓式切头飞剪；8） 一台精轧高压水除鳞箱；9） 六架四辊连轧机组；10） 一套层流冷却装置；11） 三台地下卧式卷取机- 5 -2.6工艺流程连铸 板坯 进步式加热炉 高压水除鳞 粗轧机（带立辊） 保温罩 飞剪 高压水除磷 FE 连轧前立辊 精轧机层流冷却 卷取机 检查 卷取分卷横切 成品2.7加热 加热炉主要尺寸: 炉子装料辊道与出料辊道的中心距： 42000 mm 炉子有效长度： 36600 mm 炉子砌砖宽度： 20040 mm 炉子内宽宽度： 18940mm 炉子装料辊道中心线与炉子砌砖线的距离： 2800 mm 炉子出料辊道中心线与炉子砌砖线的距离： 2800 mm 板坯在炉内的跑偏量 30mm作用：对钢坯或钢钉加热到一定温度，使它具有一定的可塑性，然后进行轧制设备：进步梁式加热炉（三座）连 铸 冷 坯连 铸 热 坯外 来 板 坯 核 对 入 1#加 热 炉入 2#加 热 炉入 3#加 热 炉 出 炉 粗 轧返 回 板 坯 库2.8除鳞一台板坯高压水除鳞箱：使板坯上一部分氧化铁皮破碎一台精轧高压水除鳞箱：清除二次氧化铁皮- 6 -2.9定宽采用立辊设定计算以及宽展模型自学习的宽度设定，可提高带坯头部的宽度命中率，带钢全长的宽度均匀性还需通过自动宽度控制系统（AWC）来保证2.10保温罩保温罩的作用：保温罩是安装在中间辊道上的一种防止辐射散热的保温装置。热轧带钢具有表面积与体积比值打的特点，其散热方式主要是辐射，中间坯在辊道上输送过程中，辐射热损失达 90%，对流损失 9%，与辊道接触的传导损失不到 1%。保温罩主要作用是以中间坯的辐射热作为热源，采用反射率大于吸收率的材料做反射板，将热量反射给中间坯，减少中间坯的热损失和头尾温差。2.11飞剪设备：飞剪机设备性能：序号 名称 技术数据1 切头剪形式 异周速滚筒式剪切材料 碳素钢 低合金钢剪切温度 900 900剪切负荷 最大 1175 吨剪切规格 最大 60mm2000mm切头长度 500mm2 剪切能力剪切速度 约 60150m/s形式 二级齿轮减速机减速比 14.333 减速机润滑 强制给油4 电动机 1AC200kw680rpm- 7 -作用：用飞剪切去头部和尾部，切头的目的是为了除去温度过低的头部以免损伤辊面，并防止“舌头” 、 “鱼尾”卡在机架间的导卫装置或辊缝和卷取机缝隙中。2.12卷取设备：卷取机设备性能：型式 三助卷辊卷取式 三助卷辊卷取式 三助卷辊卷取式卷取带钢厚度 mm 1.5-13.0 1.2-19.0 1.8-25.4卷取带钢宽度 mm 770-1550 800-1630 1000-2000最大钢卷重量 t 24 30 37.3最大单位宽度重量 kg/mm18 23 22.4钢卷内径 mm 762 762 762钢卷外径 mm 1150-2000 1100-2150 1100-2150卷筒直径 mm762/745727762/737727762/737727主电机转速 r/min 340/1000 320/960 230/600主电机功率 Kw 700 2-500 1000卷取有点：提高轧制速度和轧件长度，保证高生产率，并且经济。2.13 轧机的主要参数A.粗轧项目 1700ASP 1780 2150ASP 粗轧机支持辊尺寸 mm 1400/13001700 1550/14001780 1650/15002150粗轧机工作辊尺寸 mm 800/7501700 1200/11001780 1250/11502150- 8 -最大轧制压力 t 2000 4000 5000道次最大压下量 mm 30 50 50主电机功率 kW转速 r/min2-AC 1000040/902-AC 700045/852-AC 1000040/90轧制速度 m/s 02.8 04.5 05.89立柱断面 cm2 5000 7000 8925附着式立辊数目 架 1 1 2立辊最大侧压量 mm 20 60(板坯 230mm) 50(板坯 135mm)B.精轧项目 1700ASP 1780 2150ASP 立柱断面面积 cm2 6020 7520 8500最大轧制力 kN F1-F2: 35000F3-F6: 25000 F1-F3: 40000F4-F7: 34000 F1-F4: 45000F5-F7: 40000 工作辊直径 mmF1-F2: 700/640 F3-F6: 665/615 F1-F3: 800/710 F4-F7: 700/625 F1-F4: 850/765 F5-F7: 700/630 工作辊辊身长度 mmF1-F2: 1730 F3-F6: 2000 1780 2450支承辊尺寸 mm1550/14001700 1550/14001760 1600/14502150窜辊工作辊行程 mmF1-F2: F3-F6: 150F1-F4: 150F5-F7: 200主传动电机功率和转速F1-F4：AC4500 kW 300550 r/minF5-F6：AC3500 kW 150300 r/minF1-F3：AC 8000 kW 100200 r/minF4-F7：AC7500 kW 275550 r/minF1-F5：AC10000kW 150450 r/minF6-F7：AC10000kW 200600 r/minF1E 最大压下量 mm - 10 10- 10 -F1E 轧制压力 kN - 1000 1000- 11 -3轧制表的制定3.1.已知条件坯料：H=190mm b=1750mm 钢种：SS400成品尺寸： h=4.0mm b=1750mm3.2.压下规程的制定一般粗轧机轧出的精轧坯厚为 3060mm。各道次压下率一般分配范围如图下表所示。表 1 粗轧各道次压下率分配范围轧制道次 1 2 3 4 5 6轧 5 道的 % 20 30 3540 3550 3050 _轧 6 道的 % 1523 2230 2035 2740 3050 3335本设计粗轧轧 5 道次，采用四辊可逆式轧机，表 2 表示的是取出粗轧机组的精轧坯厚为 34.00mm。表 2 热连轧 H 的选用值RC成品厚度（mm）辊身强度校核由于四辊轧机支承辊与工作辊承受弯矩之比等于直径比的四次方，其弯曲力 Pz 和 Pg 的分配也一样，即：= = =2.89gzP4ZD4)150(且P +P = 2812tz因此, P = 2143t P =742t z zM =P ( )= zZ84Zba mN77 10981492013.2= = 31.0ZDMpa5937辊径强度校核M = = zj2zjlPmN6710327.460185.= 31.0zjDMpa5.7.436故支承辊强度满足要求。 工作强度校核辊身强度校核M = ( lg- bg)= g8P mN56 107.4.15.2104.75= =31.0gDMpa3辊头强度校核- 25 -M=2Px = hR mN67 105.302.65.1085.20P= =3/20bMzsRg 62262 102.38.08.015.33 扭转力矩：M=P = 6bmN5610432102.辊身强度校核由于四辊轧机支承辊与工作辊承受弯 矩之比等于直径比的四次方，其弯曲- 27 -力 Pz 和 Pg 的分配也一样，即：=12.94)(gZzDP且P P = 2825t ,因此，P = 572t, P =2228tz z gM =P ( )=zZ84Zba mN67 109.865.143.210.= =31.0ZDMpa8.65.93辊径强度校核M = =zj2zjlPmN671048.3.014.=3.0zjDMpa.9725.836故支承辊强度满足要求 工作强度校核辊身强度校核M = (L -b )=g8Pg mN67 104.265.4.210.= =31.0gDMpa.365.辊头强度校核M=2Px =hR mN