年产200万吨1580热轧带钢生产线设计_毕业设计说明书

河北联合大学轻工学院QINGGONGCOLLEGE,HEBEIUNITEDUNIVERSITY毕业设计说明书设计题目年产200万吨1580热轧带钢生产线工艺设计摘要本设计任务为年产200万吨热带连轧车间，选择250MM厚坯，双粗轧可逆布置。产品范围1518MM，典型产品5MM。产品要求品种广泛，质量优良。设计内容包括建厂依据，原料选择，轧机数量、形式、能力选择，轧制规程计算，轧制图表，年产量计算，凸度规程计算，电机发热校核，轧辊强度校核，辅助设备校核，金属平衡、燃料消耗计算。为了能生产高质量的汽车板用热卷，轧制时对中间坯的厚度、凸度、表面光洁度都有较高要求，对温度有更严格的制度。粗轧机配置CVC，控制凸度，严格控制中间坯凸度，也提高粗轧压下量。采取辊道边部加热、层流边部遮挡，保证热卷产品残余应力较小。采用新型板凸度仪，高效处理凸度信息，实现凸度、平直度自动控制，做到表面光洁，尺寸精度高，为后续冷轧提供合格带卷。所设计热轧厂装备有高效的带钢轧制自学习模型和调节系统，从而使带钢厚度、板形、宽度、终轧和卷取温度的控制精度极高。能够使产品达到设计产量和品种质量的要求，满足市场需求。关键字1580热轧带钢；厚板坯；粗轧CVC轧机；汽车板用热卷ABSTRACTDESIGNEDTOCOMPLETETHEDESIGNOFTHETASKBOOKREQUIREMENTSMORETHAN20MILLIONTONSANNUALOUTPUTOFVARIETIESOFTROPICALPLANTANDROLLINGCHOICEOF250MMTHICKBILLET,DUALROUGHLAYOUTREVERSIBLEBINDINGPRODUCTRANGE1518MMTYPICALPRODUCT5MMWIDEVARIETIESOFPRODUCTREQUIREMENTS,GOODQUALITYTHEBASISOFCONTENT,INCLUDINGPLANTDESIGN,ROLLINGAPOINTOFORDER,THECROWNOFORDER,THEROLLINGCHARTS,ANNUALPRODUCTION,THECROWNOFORDER,THEELECTRICALHEATINGCALIBRATION,INTENSITYCALIBRATIONROLL,CHECKAUXILIARYEQUIPMENT,METALBALANCE,FUELCONSUMPTIONCALCULATIONINORDERTOPRODUCEHIGHQUALITYHOTROLLEDPLATEWITHTHECAR,ROLLINGONTHEPIECETHICKNESS,CONVEXITY,SURFACEFINISHREQUIREMENTSAREHIGH,THETEMPERATUREMORESTRINGENTSYSTEMTAKEROLLEDGEHEATING,LAMINARFLOWEDGEBLOCK,TOENSURETHERMALRESIDUALSTRESSINASMALLVOLUMEPRODUCTSINSTRUMENTUSINGTHENEWCROWN,HIGHCROWNOFINFORMATIONPROCESSINGTOACHIEVECROWN,FLATNESSCONTROL,SOTHATSMOOTHSURFACE,SIZEANDHIGHPRECISIONCOLDROLLEDTOPROVIDEQUALIFIEDFORTHEFOLLOWUPCOILNEWPLANTISEQUIPPEDWITHHOTROLLEDSTRIPSTEELROLLINGTECHNOLOGYANDHIGHLYEFFICIENTMODELANDCONDITIONINGSYSTEMS,SOTHATTHESTRIPTHICKNESS,FLATNESS,WIDTH,ENDROLLINGCOILINGTEMPERATURECONTROLANDHIGHACCURACYENABLETHEPRODUCTIONOFPRODUCTSTOMEETTHEDESIGNREQUIREMENTSOFTHEQUALITYANDVARIETYTOMEETMARKETDEMANDKEYWORDS1580HOTROLLINGMILL,DOUBLEREVERSIBLEROUGHING,CVCROLLING,STRIPFORCAR目录摘要IABSTRACTI引言1第1章文献概述211热轧宽带钢轧机工艺装备的新发展212发展中的问题5第2章建厂依据及产品大纲621建厂依据622产品大纲6221坯料规格和技术参数7222产品钢种和分类7第3章轧机的比较与选择931车间布置及设备选用的原则932轧机的确定与选择9321轧机数量的选择9322粗轧机形式的选择10323精轧机机组的选择11324精轧板型控制方式选择16第4章典型产品的压下规程设计1741坯料尺寸1742粗精轧机组压下量分配1743确定速度制度20431粗轧速度制度的确定20432精轧速度制度的确定21433精轧机组轧制延续时间2244确定轧制温度制度22441粗轧各道次温度确定23442精轧各道次温度确定2445转速的计算24451前滑值的计算24452轧辊转速的计算2646各机架的空载辊缝值得设定2747轧制力矩的计算28471附加摩擦力矩29MM472空转力矩MK31473动力矩的计算33第5章轧制图表与年产量计算3451轧制图表的基本形式及其特征34511单机座可逆式轧机的工作图表34512连续式轧机的工作图表35513本次设计轧制图表3652轧钢机的产量计算36521轧钢机年产量的计算37522轧钢机平均小时产量的计算37523轧钢车间年产量的计算38第6章轧辊强度的校核与电机能力验算4061轧辊的强度校核4062支撑辊弯曲强度4063工作辊扭转强度校核4264工作辊与支撑辊的接触应力校核4565电机的校核4866主电机的功率计算51第7章辊型的凸度计算5371出口板带凸度计算5372热凸度计算5473轧制力挠度的计算5574CVC凸度的计算57第8章辅助设备的选择5981加热炉的选择5982除鳞设备的选择6083辊道的选择6284剪切设备的选择6485冷却设备的选择6586卷取机的选择6587活套支撑器6788热卷箱的选择6789板坯宽度侧压设备69第9章金属平衡与其他消耗7291金属平衡7292其他消耗73第10章轧钢车间平面布置及经济技术指标74101轧钢车间平面布置741011轧钢车间平面布置的原则741012金属流程线的确定75102车间技术经济指标761021各类材料消耗指标761022综合技术经济指标79总结82参考文献83致谢84引言近几年来我国集中建设了一大批宽带钢热轧机，数量之多，建设速度之快，不仅在我国，在全世界也是空前的。与此同时，我国宽带钢热连轧技术和装备能力水平也取得巨大发展，其特点一是投资规模前所未有，实现的投资延伸到从铁水预处理、钢水精炼到连铸，从钢铁冶金、压力加工到精整和配送的投入；二是技术和规模上水平，不仅引进了多套当代国际最先进的机组，而且建设了多条自主集成技术、自行设计和制造的轧制线；三是轧机设备和轧制工艺更加适应涵盖了建材、汽车、家电、机械、化工和管道输送等用途的高档次板材，包括低合金、高强度、薄规格、深冲板，板形和厚度尺寸公差及表面质量俱佳的高端产品。统计表明，我国建立的热轧板带（包括中厚板）生产线已有70条以上。1700MM以上生产线占有一半左右。生产宽带钢的能力以达9000万吨以上。面对经济危机，出口减少，产量已经过剩，但很多设备与工艺属中档以下，产品质量达不到高档要求，难以应对市场竞争，因为低品质的产品过剩，但高品质的产品却紧缺，如冷轧汽车板用的热带卷每年仍需进口，高规格船板有待开发，超薄热带仍无法大量生产。我国政府为拉动内需，鼓励汽车行业发展，因而对汽车板的需求有增无减。预计2012年需要高档汽车板1000万吨，目前国内仅能满足800万吨高中档板，部分高档基本依赖进口。本设计为高档宽带车间。热宽带轧制的原料分成三类，厚坯料200MM以上，中薄板坯135180MM，薄板坯70120MM以下，极薄板坯4060MM。坯料越薄，变形量减少，轧制道次也减少，轧机数目也可相应减少。如厚坯一般使用两架可逆粗轧机（27），中薄板坯使用一架可逆粗轧机17，薄板坯省去可逆粗轧，把原来精轧前一两架作为粗轧25，甚至直接进入67架精轧07。前者投资较大（34亿）。后两者投资较少（20亿左右）。从品种上看，前者全品种，中薄板坯占40，薄板坯占20。从晶粒均匀和性能角度来看，厚坯可逆轧制，多次停留，每道次之间有充分时间恢复再结晶，从原来粗大混合晶粒，变成均匀适度细化晶粒（775级）。薄板坯基本上快速轧制，一般还采用少轧机大压下，造成晶粒弥细连续畸变（9级），杂质扩散不充分，不仅表面质量差，强度偏高，塑性下降，加工性能减弱。从质量上看，厚坯料的中间坯薄，产品厚度、凸度、表面光洁度优良，中薄板坯略差，薄板坯最差。从长远看，如果投资有限可以先安装一架粗轧，留出空地，待以后市场情况，再投资兴建27。第1章文献概述国内板带经过前一时期扩建已经大大增加，其中40是提供出口。近来世界性经济危机使国外板带需求大大下降，造成成出口量锐减，生产能力大大过剩。但是，由于计划经济不到位，多数地方上马的板带厂资金不足，只能选择150MM以下连铸板坯，钢种受到限制，仅仅一架粗轧，凸度、厚度控制不够稳定，表面光洁度也不能满足要求，不能生产合格汽车车板用热卷。高精度产品需要从源头抓起。生产优质钢铁产品就要从铁水预处理、钢水精炼到连铸,从钢铁冶金、压力加工到精整都达到高标准生产。近年来，引进了多套当代国际先进的机组与工艺，为生产和认识水平提高起了较大作用1。11热轧宽带钢轧机工艺装备的新发展近年来我国新建传统宽带钢热连轧机组除个别采用二手设备外有两种情况，一是引进国外技术装备的、具有当代世界最先进水平的轧机，二是由我国自主集式或国产的轧机；热轧宽带钢连轧机组在工艺设备技术上的新发展，包括如下的新技术板坯定宽压力机、带坯边部加热器、热卷箱及带钢无头轧制、精轧机组前设置立辊（FE）轧机、精轧机板型控制（凸度和平直度控制）、精轧机架数选择、全液压卷取机等。现就其中关键设备技术做一下介绍1、板坯定宽压力机SSP板坯宽度大侧压经历了大立辊（VSB）侧压、大立辊与R1四辊轧机构成组合式轧机K1R1侧压，发展到了全新概念的板坯定宽压力机（FLYINGS1ZINGPRESS）。我国新建武钢2250MM、马钢、首钢2160MM、邯钢2250MM轧机、宝钢1880MM轧机、鞍钢1780MM轧机等都设有连续或间断式定宽压力机SSP。板坯定宽侧压机（SSP）的轧制原理是靠模块步进式动作，在板坯侧面施加压力，以达到板坯的减宽目的。为实现上述要求，模块有动作和传动系统，即模块的开口调整、模块的开闭动作、模块与板坯的同步动作。定宽压力机的主要技术特点是宽度调整能力大。一道次最大侧压量可达350毫米，平均侧压量为200毫米，减少了连铸板坯的宽度规格，连铸板坯宽度规格与没有采用定宽压力机前相比可以减少50以上，对于2250MM轧机仅需6种宽度的板坯，因而可提高连铸机产量25，结晶器宽度变化少，铸速恒定，连铸坯表面质量良好，可提高热装比率，节省加热炉能源达29。板坯侧压速度快。由于连续、快速侧压（4050行程/分，400毫米/行程），一块10米长板坯只需约30秒可完成侧压提高了生产力，而且能控制板坯表面温度下降。侧压后的板坯形状非常规整，切损少，比采用大立辊切损约减少一半，侧压板坯边部凸起量较立辊轧制小得多,有效减少了水平轧制后的鱼尾切损,成材率提高。定宽压力机结构复杂，但维修时间并未比过去增加。定宽压力机设有两对上、下布置压下模块，可交换使用，更换时间每对只需30分钟。对大批量热装和直接轧制生产十分有利，可缩短热坯的在库时间。直接热装比因此可提高1倍。2、中间坯短行程控制和宽度自动控制立辊轧机的辊缝在轧制过程中不断变化，使头尾部失宽量减少，短行程法可减少切头损失率，并显著提高头尾部的宽度精度。西马克德马格公司新开发的无镰刀弯轧制CFRCAMBERFREEROLLING技术,通过粗轧机前的强力侧导机构,增强的粗轧能力和液压压下以及自动化控制系统有效地防止了中间坯强力轧制后镰刀弯的产生；全液压的立辊机架具有良好的自动调宽AWC和短行程控制SSC功能,提高了中间坯宽度控制精度,改善了板坯的头尾形状,减少了头尾切损。加大轧机主马达功率和机架刚度，减少粗轧机架数，粗轧机12架即可与精轧机能力相适应，过去武钢1700MM轧机、宝钢2050MM轧机均设有4架粗轧机；新建武钢、马钢、邯钢2250MM轧机均仅设有2架粗轧机，R1和R2均为四辊轧机,采用电动机械压下和液压压下，R1的轧制力由3000040000KN提高到45000KN,R2的轧制力达到50000KN,有利于增大压下量,轧制较薄、厚度均匀的中间坯，且利于增加轧制工艺与精轧机组能力匹配的灵活性；首钢、太钢2250MM轧机、宝钢集团一钢公司1780MM轧机等仅设有1架粗轧机；粗轧机架数的减少可节约投资，减少设备维修量及劳动定员，效益明显。3、中间坯保温技术和边部感应加热技术粗轧机出口处带坯较长，为减少头尾温差，在延伸辊道增加保温罩,改善了中间坯温度的均匀性，减少了头尾温差，宝钢2050MM、1580MM和鞍钢1780MM轧机、邯钢2250MM等均采用了保温罩。而采用电感应加热器提高带坯边部温度，是近十年来发展的新工艺，主要目的是改善钢坯断面温度分布和金相组织，防止薄带钢和硅钢、不锈钢、高碳钢等特殊品种的边部裂纹，减少轧辊发生不均匀磨损的几率。1套22000KW感应加热器对于坯温为1000，厚度为40MM的带坯，距边部25MM处坯温可升高45/分钟。4、液压厚度控制（HAGC）和连续可变凸度CVC技术近几年用西马克德马格技术建设的热连轧机都采用了液压压下厚度控制（HAGC）和连续可变凸度CVC技术，用三菱、日立技术建设的热连轧机除采用HAGC厚度控制技术外，采用PC轧机（交叉角为015）控制凸度，宝钢1880MM轧机采用经过改进的第三代PC轧机，其机构维修方便，通过液压缸平衡轴承座与机架窗口间的间隙使之有更好的动态稳定性。这些措施可以使轧机得到厚度精确、凸度和平直度良好的带钢产品。5、热连轧机层流冷却装置新建的热连轧机层流冷却线一般分为主冷区和精冷区，根据工艺模型可精确地控制带钢的冷却强度和速率、冷却的均匀性和卷取温度，有的在主冷区前还设有强冷区，以增大冷却速率。西马克德马格公司还开发了边部遮挡技术，在生产薄带钢（厚度小于18MM）时，在层流冷却区内有可控的带钢边部遮挡装置使之保温，以降低带钢冷却后的热应力，有效防止边浪的发生。6、全液压卷取机卷取采用全液压三助卷辊地下卷取机，具有良好的偏导对中和自动踏步控制（AJC）功能，以确保较厚轧件头几圈卷取时不产生压痕。卷取机助卷辊采用液压缸驱动和高应答性能的自动跳越控制系统，避免在卷取开始几圈及卷取结束时助卷辊对带钢头部造成冲击，引起带钢表面缺陷。西方最新的卷取机，特别是SMS卷取机，夹送辊的平衡和辊缝调节，入口侧导板开口度和短行程均用液压缸驱动，提高了机械动作的快速性和稳定性。采用这种新型全液压卷取机，钢卷塔形可控制在40毫米以内。目前，卷取机的卷筒润滑也有了改进，采用经卷筒外支承轴承自动供干油润滑。日本、德国制造的新型卷取机，卷筒更换周期均可达到卷取100万吨后才予以更换。目前，新型的热轧卷取机一般主要由卷取机前的对中导板、张力辊、助卷辊、卷筒、卷取机机架及相关的附件组成，能够代表当前热轧卷取机发展趋势的是德国SMS和日本IHI所采用的新技术。7、交流传动技术和计算机控制技术交流传动技术，取代了以往的可控硅整流器供电的直流主传动电动机。三级或四级计算机控制。热连轧带钢机生产由基础自动化级（L1）、过程控制（L2）、生产控制级（L3）、生产管理级（L4）构成多级控制系统。前两级控制系统得到普遍采用，部分热连轧机采用了前三级控制系统，少数热连轧机采用了四级控制和管理系统。8、自由轧制技术为满足热送热装、直接热装以及直接轧制工艺要求，减少连铸板坯规格并提高连铸机产量，需要打破以往精轧机按轧制单元安排轧制计划的限制。这就要求精轧机可以由宽到窄，也可以由窄到宽逆转轧制和不同宽窄地轧制，同时要求同一宽度轧制批量增大，轧制的厚度也可以一定程度上跳越。自由程度轧制是一个换辊单元内，钢质、厚度、宽度几乎可以不受限制地自由过渡的轧制技术，宽度可以逆转而不受宽度过渡的制约。为保证带钢厚度精度、板形平直度、凸度及减少边部减薄，解决因轧辊热膨胀引起的轧制不稳、轧辊表面粗糙和铁皮缺陷等问题，自由程序轧制必须配合以下技术液压AGC和高精度设定模型及AGC系统；PC轧机和板凸度、板形控制系统，工作辊横移（WRS）高速钢轧辊和在线磨辊（ORG），并增设第7机架。除此以外，还应采取润滑轧制技术，采用润滑轧辊和高速钢轧辊，以及ORG、WRS组合使用，减小轧辊磨损，并使磨损分布均匀，为自由程序轧制创造有利条件。随着PC轧机、CVC轧机的进一步发展，热轧带钢轧机自由轧制的自由度不断扩大。采用这一技术可获较高的直送率，取得实际节能的效果；同时也可减少连铸坯的规格，提高连铸机产量，实现稳定操作2。12发展中的问题虽然我国热连轧带钢生产的产量和技术已有极大发展，但在发展中也存在一定问题1、建设能力过多，国内正常需求3亿T，2011年生产72亿T。国际市场严重疲软，国内发展不均衡，许多需要基建地区缺少资金。2、分散了资金和技术力量，这是目前存在的最大问题。一些企业距离很近，但同时建设技术水平类似、规模类似、产品类似的机组。2、对市场和需求缺乏必要的调研，产品无特色，建设较盲目，在未来的竞争中很可能处于不利地位。3、地方观念和本位主义限制了按经济规律办事的原则。有的企业在选址、确定规模和选择产品种类方面，不科学、不合理，将冷轧和热轧厂区分开，增加了物流成本，因此达不到最优化3。第2章建厂依据及产品大纲统计表明，我国建立的热轧板带（包括中厚板）生产线已有70条以上。1700MM以上生产线占有一半左右。生产宽带钢的能力以达9000万吨以上。面对经济危机，出口减少，看起来，产量已经过剩，但很多产品的质量却达不到要求，难以应对市场竞争，因为低品质的产品过剩，但高品质的产品却紧缺，如冷轧汽车板用的热带卷每年仍需进口，高规格船板有待开发，超薄热带仍无法大量生产。目前，国家以打算规划重组小型钢铁企业，关闭或整合小型钢铁企业是一个必然的趋势，而且钢铁企业南北分布不平衡，导致产业链联系不够紧密。本设计热轧宽带钢多品种车间正是在此种条件下，建立在东南沿海某地，填补当地空白，应对未来挑战。21建厂依据可行性研究1、改革开放以来，我国的经济飞速发展，同时，对钢铁的需求逐年上升。虽然经过经济危机的冲击，我国的钢铁行业进入了前所未有的寒冬期。但由于我国汽车工业和家电工业的高速发展，对冷轧板带材的需求仍然很大，与此同时建设一条可供冷轧的热轧板带生产线仍然具有很强的竞争力。2、虽然我国的钢铁业有了很大的发展，但是我国的产品结构类型还很不合理，板带在钢材中的比例仅为25左右，而在发达国家却多达5060，甚至更多。3、与薄板坯连铸连轧相比，常规热连轧仍有其自身的优势。薄板坯连铸连轧技术晶粒较细，加上轧制的大压下，使产品硬度很高，不能按要求向冷轧供应强度低于240MPA的软带钢。就向冷轧供料而言，常规热连轧仍有广阔的发展空间。4、首钢最新建成了2250宽带钢连轧生产线。这条生产线无论是轧机水平还是工艺水平在国内都是一流的，这为我们建设或改造本1580生产线提供了很好的参考。22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。产品大纲不但规定了车间的类型，同时也规定了车间生产品种的方向。所以编制产品方案时应注意1、满足国民经济特别需要，根据市场信息解决某些短缺产品的供应和优先保证国民经济重要部门对钢材的需要。2、考虑各类产品的平衡，尤其是地区之间产品的平衡。要正确处理长远与当前、局部与整体的关系。作到供求适应、品种平衡、产销对路、布局合理、要防止不顾轧机特点和条件一哄而上、一哄而下的倾向。3、考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区产品的合理分工。4、考虑建厂地区资源的供应条件，物资和材料运输的情况。5、要适应当前对外开放、对内搞活的经济形势，力争做到产品结构和产品。221坯料规格和技术参数热连轧带钢所用的原料主要是连铸板坯和初轧板坯。由于连铸坯的诸多优点，加之比初轧坯物理化学性能均匀，且便于增大坯重，故对热带连轧更为合适，其所占比重日益增大。热带连轧机所用板坯厚度一般150300MM，多数为200250MM，最厚达350MM。近代连轧机完全取消了展宽工序，以便加大板坯长度，采用全纵轧制，故板坯宽度要比成品宽度大，由立辊轧机控制带钢宽度，而其长度则主要取决于加热炉的宽度和所需坯重。板坯重量的增大可以提高产量和成材率，但也受到设备条件，轧件终轧温度和头尾允许温差，以及卷取机所允许的板卷最大外径等的限制。目前板卷单位宽度的重量不断提高，达到1530KGMM。综上本次设计可以选择的原料规格和产品规格如下原料规格板坯厚度150300MM板坯宽度8001600MM板坯长度定尺坯4106M产品规格厚度12127MM宽度8501550MM钢卷内径759MM钢卷外径12002025MM最大卷重30T产量年产200万吨222产品钢种和分类按钢种分类的热轧板带产品方案如表1表21按钢种分配的热轧板带的产品序号钢种代表钢号年产量（WT）比例1普通碳素结构钢Q235Q27570352优质碳素结构钢0808AL70353低合金钢Q345B60304合计200按产品规格分配热轧板带方案见表2。表22按产品分配的热轧板带宽度（MM）产量WT8001000100012001200140014001600合计（WT）比例0815812164401015415722115540469232586530厚度（MM）61271284164020合计（T）44506739200100第3章轧机的比较与选择31车间布置及设备选用的原则轧钢机是生产的设备，是完成金属轧制变形的主要设备，并且代表着生产技术的水平，造价极为昂贵。而且，轧钢机架的选择对车间生产和投资有着非常大的影响，轧机多投资大，轧机过少，压下大，轧制稳定性差，难于控制。带钢轧机为平辊轧制，轧制力大，为了能控制良好板型，机架必须有较大的刚度，轧辊应有较大的抗弯挠度。轧钢机数量选择的主要依据是车间生产的钢材的钢种，产品品种和规格，生产规模的大小以及由此确定的产品生产工艺过程，对轧钢车间设计而言，轧钢机选择的主要内容是确定轧钢机的结构形式，主要技术参数，选用轧钢机的架数以及布置形式。在选择轧钢机时一般要注意考虑以下各项原则在满足产品方案的前提下，使当前轧钢机组成合理，布置紧凑或为控制轧制及增加轧机留有余地；粗精轧轧制节奏时间接近相等，有较高的生产效率和设备利用系数；保证大纲内产品生产顺利，易于控制操作，并获得质量良好的产品，有时也可为更难品种生产留有余地；备品备件更换容易，并利于实现备品备件的标准化（如精轧前四架一样）；禁绝使用不成熟技术5。32轧机的确定与选择321轧机数量的选择取平均延伸系数为136，由产品厚度为5MM，进粗轧机的厚度为250MM。则根据公式可得NPHH轧制总道次数为N。所以确定道次数为13道。12736LG50LLGPP初步确定粗轧6道，精轧7道。322粗轧机形式的选择图31粗轧机组轧制六道次的典型布置形式1、全连续式全连续式轧机粗轧机由56个机架组成，每架轧制一道，全部为不可逆式，大都采用交流电机传动。这种轧机产量可高达400600万吨/年，适合于大批量单一品种生产，操作简单，维护方便，但设备多，投资大，轧制流程线或厂房长度增大。粗轧机组的利用率不是很高，或者说粗轧机生产能力与精轧机组不相平衡。2、3/4连续式为了充分利用粗轧机，同时也为了减少设备和厂房面积，节约投资，而广泛发展了一种3/4连续式新布置形式，它是在粗轧机组内设置L2架可逆式轧机，把粗轧机由六架缩减为四架。对绝大多数产品，轧机的薄弱环节不是在粗轧机组，3/4连轧机已能够满足精轧能力的要求。3/4连轧机的可逆式轧机可以放在第二架，也可以放在第一架，前者优点是大部分铁皮已在前面除去，使辊面和板面质量好些，但第二架四辊可逆轧机的换辊次数比第一架二辊可逆式耍多二倍。一般还是倾向于前者。总之，3/4连轧机较全连轧机所需设备少，厂房短，总的建设投资要少56，生产灵活性也稍大些，但可逆式机架的操作维修要复杂些，耗电量也大些6。3、半连续式半连续式粗轧机由1架或两架可逆式轧机组成。半连续式粗轧机常见的几种布置形式有1）由1架四辊可逆式轧机组成。2）由1架二辊可逆式和1架四辊可逆式轧机组成。半连续式粗轧机与3/4连续粗轧机相比，具有设备少，生产线短，占地面积小，投资省等特点，而且与精轧机的匹配灵活，对多品种的生产有利。20世纪以来，由于粗轧机控制水平的提高和轧机结构的改进，轧机牌坊强度增大，轧制速度也相应的提高，粗轧机当机架生产能力大增，轧机产量已不受粗轧机的制约，从而半连续式发展较快。如鞍钢1780MM，武钢2250，首钢2160等都采用半连续式2）粗轧机。本设计也采用半连续2）式的粗轧机组。表31粗轧机的各种性能参数名称立辊粗轧机符号E1E2R1R2轧机形式二辊二辊二辊可逆四辊可逆辊径/1000/9001000/9001270/11701150/1000轧辊尺寸辊身长度/45045017001700形式DCDCACAC主电机功率/KW270027002350026000压下装置形式液压液压液压液压最大轧制力/KN300030002500025000323精轧机机组的选择1、精轧机布置形式的选择按照道次设计，同时参考国内热连轧厂的实际经验，应选7架精轧机。这样的布置对降低单架压下量起到很大作用，对减少跑偏稳定生产也有好处，还有利于日后扩大产品规格数量。7架轧组形成精轧连轧机。由于机架数目较多，在轧制薄规格产品时，为了保证头尾温差和卷取温度的控制，在精轧机布置方面，采用较快的轧制速度和稍小的间距。2、新型热带轧机的种类目前，新型热带轧机主要有以下几种形式带液压弯辊技术（WRB）的轧机，CVC轧机、PC轧机、HC轧机以及WRS轧机等，现分别介绍如下（1）液压弯辊技术弯辊技术是用机械力弯曲轧辊辊身，以控制带钢凸度见板凸度和平直度见平直度控制的技术。通常以液压为动力，故也称液压弯辊。液压弯辊自20世纪60年代初期出现以来，发展十分迅速，目前液压弯辊装置已成为各种板带轧机上必不可少的设备。液压弯辊技术可分为工作辊弯辊和支承辊弯辊两种类型。弯工作辊的方法（如图2）。这又可以分为两种方式一种是反弯力加在两工作辊瓦座之间。即除工作辊平衡油缸以外，尚配有专门提供弯辊力的液压缸，使上下工作辊轴承座受到与轧制压力方向相同的弯辊力N1，结果是减小了轧制时工作辊的挠度。这称为正弯辊。另一种是反弯力加在两工作辊与支持辊的瓦座之间，使工作辊轴承座受到一个与轧制压力方向相反的作用力N1，结果是增大了轧制时工作辊的挠度，这称为负弯辊。热轧薄板轧机多采用弯工作辊的方法。图32弯工作辊（左图减小工作辊的挠度；右图增加工作辊的挠度）弯曲支持辊的方法。这种方法是反弯力加在两支持辊之间。为此，必须延长支持辊的辊头，在延长辊端上装有液压缸，使上下支持辊两端承受一个弯辊力N2。此力使支持辊挠度减小，即起正弯辊的作用。弯曲支持辊的方法多用于厚板轧机，它比弯工作辊能提供较大程度补偿范围，且由于弯支持辊时的弯辊曲线与轧辐受轧制压力产生的曲线基本相符合，故比弯工作辐更有效，对于工作辊辊身较长（L/D大于4）的宽板轧机，一般以弯支持辊为宜。弯曲支持辊的方法如图3所示。图33弯曲支持辊示意图CVC轧机CVC轧机的基本原理CVC轧机是在HC轧机的基础上发展起来的一种轧机，它虽然与HC轧机一样有轧辊轴向抽动装置，但其目的和板形控制的基本原理是不同的。HC轧机是为了消除辊间的有害接触部分来提高轧缝刚度，以实现板形调整的，是刚性辊缝型。CVC轧机则是通过轧辊轴向抽动装置来改变S形曲线形成的原始辊缝形状来实现板形控制的，是柔性辊缝型。CVC轧机是一种轧辊凸度连续可变轧机，它的轧辊（工作辊）的原始辊型为S形曲线，呈瓶状，上下轧辊互相错位180布置。带S形曲线的轧辊具有轧辊轴向抽动装置。CVC轧机的主要类型CVC轧机分为CVC二辊轧机，CVC四辊轧机和CVC六辊轧机三种。CVC四辊轧机的工作辊为S形曲线辊，而CVC六辊轧机的S形曲线辊可以是工作辊，也可以是中间辊。CVC四辊轧机可以是工作辊驱动，也可以是支撑辊驱动。CVC六辊轧机则可分为中间辊传动和支撑辊传动两种。CVC轧机的主要特点CVC轧机的关键之处是轧辊具有连续变化凸度的功能，能准确有效地使工作辊间空隙曲线与轧件板形曲线相匹配，增大了轧机的使用范围，可获得良好的板形。其主要特点有通过一组S形曲线轧辊可代替多组原始辊型不同的轧辊，减少了轧辊备用量；可以进行无级辊缝调整来适应不同产品规格的变化，以获得良好的板带平直度和表面质量；辊缝调节范围大；板形控制能力强。CVC轧制原理图在轧辊末产生轴向移动时，轧辊构成具有相同高度的辊缝，其有效凸度等于零（图4（A）。如果上辊向左移动，下辊向右移动时，板材中心处两个轧辊轮廓线之间的辊缝变大，此时的有效凸度小于零（图4（B）。如果上辊向右移动下辊向左移动时，板材中心处两个轧辊轮廓线之间的辊缝变小，这时的有效凸度大于零（图4（C）。CVC轧辊的作用与一般带凸度的轧辊相同，但其主要优点是凸度可以在最小和最大凸度之间进行无级调整，这是通过具有S形曲线的轧辊作轴向移动来实现的。CVC轧辊辊缝调整范围也较大，与弯辊装置配合使用时如1700热轧机的辊缝调整量可达600M左右。通过工作辊轴向移动可以获得工作辊辊缝的正负凸度的变化从而实现对带钢凸度的控制。其凸度控制能力和工作辊轴向移动量为线性变化关系，凸度控制能力可以达到10MM。（A）平辊缝（B）中凹辊缝（C）中凸辊缝图34CVC轧机轧辊辊缝形状变化示意图HC轧机HC轧机为高性能板形控制轧机的简称，是日立公司研制的一种新型六辊轧机，它是在普通四辊轧机的基础上增加两个可轴向移动的中间辊其出发点是为了轴向串动装置，就能适应带钢宽度变化的要求，使辊身接触长度作相应的改变。HC轧机的主要特点有具有大的刚度稳定性；HC轧机具有很好的控制性；HC轧机由于上述特点因而可以显著提高带钢的平直度，可以减少板、带钢边部变薄及裂边部分的宽度，减少切边损失。PC轧机PC轧机为轧辊成对交叉轧机，其工作原理是相互平行的上工作辊，上支承轴中心线与相互平行的下工作辊，下支承辊轴中心线的交叉成一定角度，这一角度等同于工作辊凸度。PC轧机的缺点轧机牌坊加工复杂，开出四个螺母孔，减少轧机立柱刚度。轴承座由牌坊窗口平面约束变成螺丝端头点接触，在高压高速时稳定性下降。轧制结构复杂，轴向力大（达到轧制力的810）将使轴承寿命缩短，使维护工作量加大。而且轧制结构复杂，轴向力大（达到轧制力的810）将使轴承寿命缩短。WRS轧机WRS轧机实际就是工作辊横移式四辊轧机，其板凸度控制有两种方法，即工作辊不带锥度和带锥度。WRS轧机在适应带钢宽度变化、控制板凸度上，尤其在减小边部减薄及局部高点上很有效果。3、七架精轧机的确定及选择精轧机是热轧带钢生产中最核心的部分，精轧机组的技术装备水平和控制水平决定着轧制产品的质量水平。因此，为了获得高质量的优良产品，需要在精轧机组大量的采用了新技术、新设备、新工艺。鉴于以上比较，本设计为七架四辊精轧机纵向排列，间距为6M；F1F4为CVC轧机，F1F7均有正弯辊系统。所有机架均设有AGC系统；工作辊轴承为四列圆锥滚动；平衡快中安装工作辊平衡缸。支撑辊采用油膜轴承并有静压系统；轧机工作侧工作辊轴承座配有加紧装置，用于保证轧制过程中辊系的稳定，为了保证轧制线水平，上下支撑辊轴承座上（下部）装有调整垫进行补偿。F5F7装有ORG系统用于工作辊表面的磨削；轧机进出口安装上下导卫及导板，轧机出口安装有导送辊，保证带钢平稳输送；为保证带钢平稳输送F7轧机出口安装有机架辊。轧机出口侧均安装冷却水管，工艺润滑装在进口上下刮水板架上，除尘喷水安装在每个机架的出口侧。针对本次的设计要求，参考现场的实际经验，为了生产典型产品为5MM的带钢，选用的轧辊的直径是F1F4CVC轧机工作辊尺寸8251580MM；辊颈尺寸412MM支承辊尺寸13501580MM；辊颈尺寸675MM轧制力4000T；电机功率AC8000KWF5F7PC轧机交叉角度0515度工作辊尺寸6801580MM；辊颈尺寸340MM支承辊尺寸13001580MM；辊颈尺寸650MM轧制力4000T；电机功率AC5000KW综上汇总各架轧机的参数见表32表32精轧机各性能参数项目F1F2F3F4F5F6F7轧机形式CVCCVCCVCCVCPCPCPC直径/MM825825825825680680680轧辊尺寸辊身长/MM1580158015801580158015801580供电方式ACACACACACACAC主电机功率/KW7000700065006500650060005500压下装置液压液压液压液压液压液压液压最大轧制力/KN40000400004000034000340003400034000开口度（最大辊径时）50505050505050活套支撑器电动测压仪形式压磁式324精轧板型控制方式选择对于板带轧制，板型控制策略是重要的设计内容。对于精轧，采用比例凸度，根据产品凸度要求，计算包括中间坯在内的精轧各道设定凸度，粗轧在末道满足中间坯凸度要求。现代粗轧按装检测装置，对中间坯检测厚度、凸度和温度，经过二次计算，调整精轧机操作参数。宽带钢热连轧四辊精轧机根据板形控制方式有不同型式，目前世界上应用最多，我国主要引进的专有技术为德国西马克的CVC轧机、日本三菱的PC轧机。两种轧机均有弯辊系统，AGC系统配合调板形和板厚。当今新型热轧板带轧机主要有HC轧机、CVC轧机、PC轧机、F2CR轧机等。本设计采用CVC，现在介绍如下CVC轧机是SMS公司在HCW轧机的基础上于1982年研制成功的。它的工作辊具有形瓶状截面,上下轧辊互成180度设置,并沿轴向相互反向移动,从而形成正负的辊缝凸度,轧辊移动距离一般100MM。近年来广为采用的CVC轧机是德国技术和其他国家专利的结合物，它被世界各国认为是一个能对辊型进行连续调整的理想设备。CVC辊和弯辊装置配合使用可调辊缝达600微米。CVC精轧机组的配置一般是，前几个机架采用CVC辊主要控制凸度,后几个机架采用CVC辊主要控制平直度。CVC的基本原理是将工作辊辊身沿轴线方向一半削成凸辊型，另一半削成凹辊型，整个辊身成S型或花瓶式轧辊，并将上下工作辊对称布置，通过轴向对称分别移动上下工作辊，以改变所组成的孔型，从而控制带钢的横断面形状而达到所要求的板形。CVC轧机有很多优点板凸度控制能力较强，尤其在大压下和大张力下工作稳定，适合多种场合。CVC轧机的缺点是轧辊形状复杂、要求特殊,磨削，并精度高，而且困难，必须配备专门的磨床；无边部减薄功能，带钢易出现蛇形现象7。第4章典型产品的压下规程设计制定压下制度的方法很多，一般有理论方法和经验方法。由于理论方法比较复杂，理论公式本身也有误差，因此，在此选用经验方法，按经验分配压下量后，再进行校核及修订。经验方法简单易行，可通过不断修正最后达到合理化。通常在板带生产中指定压下规程的方法和步骤（1）在咬入能力允许的条件下，按经验分配各道次压下量，这包括直接分配各道次绝对压下量或压下率、确定各道次压下量，分配及确定各道次能耗负荷分配比等各种方法；（2）制定速度制度，计算轧制时间并确定各道次轧制温度；（3）计算轧制力、轧制力矩及总传动力矩；（4）校验轧辊等部件的强度和电机功率；（5）按前述制定轧制规程的原则和要求进行必要的修正和改进。41坯料尺寸本设计为热轧带钢生产线，坯料规格如下板坯厚度250MM板坯宽度8001600MM板坯长度定尺坯4106M42粗精轧机组压下量分配1、粗轧机的压下量分配的基本原则根据板坯尺寸、轧机架数、轧制速度以及产品厚度等合理确定粗轧机组总变形量及各道次压下量，其基本原则是1由于在粗轧机组上轧制时，轧件温度高、塑性好、厚度较大，故应尽量利用此有利条件采用大压下量轧制。考虑到粗轧机组与精轧机组之间的轧制节奏和负荷上的平衡，粗轧机组变形量一般要占总变形量的7080。粗轧机组道次最大压下量主要受轧辊强度的限制。2为保证精轧机组的终轧温度应尽可能提高粗轧机组轧出的带坯温度。因此一方面应尽可能提高开轧温度，另一方面尽可能减少粗轧道次和提高粗轧速度，以缩短延续时间，减少轧件的温降。3为简化精轧机组的调整，粗轧机组轧出的板厚范围应尽可能小，并且不同厚度的数目也应尽可能减少。2、精轧机的压下量分配的基本原则精轧机组的主要变形是在5、6、7架连轧机上将粗轧带坯轧制成板形、尺寸符合要求的成品带钢，并且需要保证带钢的表面质量和终轧温度。精轧机连轧机组的压下量基本分配原则一般也是利用高温的有利条件，把压下量尽量集中在前几架，在后几架轧机上为了保证板形、厚度精度及表面质量，压下量逐渐减小。为保证带钢机械性能防止晶粒过度长大，终轧即最后一架压下率不低于10，此外，压下量分配应尽可能简化精轧机组的调整和使轧制力及轧制功率不超过允许值。3、压下量的计算典型成品板带厚度为5MM。轧件在变形前、后的厚度之比，本文称之厚度减缩系数在轧钢专业书中常称“压下系数”，用符号表示，道次厚度减缩系HK数为HIK（I1，2，3N）41IHIK/1式中下标“I”为道次序数。总厚度减缩系数为42HNHNHK210式中为坯料厚度（MM）；为末道次或成品的厚度（MM）。0各道次的的数列或与之对应的数列，构成一个压下规程。数列由HIKIIH下式计算得出43HIII/1数列的计算式为HI44HINKPIHI21式中为等差数列的公差，一般取0005005；为平均厚度减缩系数，PK45NHP121/为道次修正系数，它是根据实际设备条件和工艺要求而凭经验选取的系数IN为制道次。依据以上原则精轧机逐架压下量的分配规律为F1可以留有余量，即考虑到带坯厚度的可能波动和可能产生咬入困难等，使压下量略小于设备允许的最大压下量，中间几架为了充分利用设备能力，尽可能给以大的压下量轧制；以后各架，随着轧件温度降低、变形抗力增大，应逐渐减小压下量；为控制带钢的板形，厚度精度及性能质量，最后一架的压下量一般在1015左右。精轧机的总压下量一般占全部的2030。根据上述计算粗精轧机组各道次压下量如下表表41粗轧机组各道次压下量架数连铸坯立辊R11R12R13R21R22R23入口厚度H/MM250250250190140906040出口厚度H/MM25025019014090604030压下量H/MM50605050302010压下率/3332426335733333325宽度/MM15001450145014501450145014501450每道次长度L/MM1000010345136121567728654431055668575206表42精轧机组各道次压下量架数F1F2F3F4F5F6F7入口厚度H/MM3023181410575585出口厚度H/MM231814115755855压下量H/MM754253165085压下率/233217222179174220145宽度/MM1450145014501450145014601560每道次长度L/M112441436714575245882452335627349764、咬入能力校核热轧钢板时咬入角一般为1522，低速咬入可取20，由公式46COSMAXDH47RH将各道次压下量及轧辊直径代入可得各轧制道次咬入角如下表表43各轧制道次咬入角的校核轧制道次R11R12R13R21R22R23压下量（MM）605050302010辊径（MM）117011701170100010001000咬入角（）18431681148112961244971轧制道次F1F2F3F4F5F6F7压下量（MM）754253165085辊径（MM）825825825825680680680咬入角（）74763156444643941238043确定速度制度速度制度由粗轧速度制度和精轧速度制度组成。431粗轧速度制度的确定由于板坯较长，为减少轧制时间，一般采用低速咬入，升速轧制的操作方式，因而出现梯形速度图。根据经验资料，取平均加速度A40RPM/S,平均减速度B60RPM/S。考虑到粗轧生产能力与精轧生产能力的匹配问题，确定粗轧速度如下咬入速度为N140RPM,抛出速度为N220RPM。每道次延续时间TJTZHT048式中T0为间隙时间，TZH为纯轧轧制时间。TZHT1T249设V1为T1时间内的轧制速度，V2为T2时间内的平均速度，则V1DN1/60，V2DN1N2/120（D取平均值）减速时间410BNT212减速段长4112VTL稳定段长4121212VTLLT式中进入每道次之前坯料长度。1L两道间的间隙时间为4130VLST式中S相邻两个机座的距离，相邻两个机座间的辊道速度。0V按照以上公式求得粗轧各道次轧制时间粗轧阶段轧件在每道中的轧制TF由以下几部分组成轧制时间、，道次ZHT间隙时间（它包括空转加速时间,空转减速时间和停留时间）、，辊道运行时间0T即TF其中为纯轧时间，它可以根据轧制速度计算出来如下表GZHGTZHT表44粗轧轧制纯轧时间表轧制道次R11R12R13R21R22R23轧后轧件长度（）136121847328736431036467579207轧制时间（S）6058041223210829373976所以粗轧总延续时间TCZ60528045122352108229375397613553S432精轧速度制度的确定确定精轧速度制度包括末架的穿带速度和最大轧制速度；计算各架速度及调速范围；选择加减速度等。精轧末架的轧制速度决定着轧机的产量和技术水平。确定末架轧制速度时，应考虑保证各主要设备和辅助设备生产能力的平衡；轧制带钢的厚度及钢种等，一般薄带钢为保证终轧温度而用高的轧制速度；轧制宽度大及钢质硬的带钢时，应采用低的轧制速度。本设计把终轧速度设定为20M/S。末架穿带速度在10M/S左右，带钢厚度小，其穿带速度可高些。其他各架轧制速度的确定当精轧机末架轧制速度确定后，根据连轧条件秒流量相等的原则，根据各架轧机出口速度和前滑值求出各架轧制速度。即414CVHVHN21速度的计算已预设末架出口速度为20M/S由经验向前依次减小以保持微张力轧制（依据经验设前一架出口