年产380万吨热轧带钢厂工艺设计说明书

辽宁科技大学专科生综合实训板形控制实训 第 I 页*大学热轧板带钢轧制规程制定专 业： 金属压力加工 班 级： * 学生姓名： * 指导教师： * 完成时间： 2018 年 6 月 5 日 辽宁科技大学专科生综合实训板形控制实训 第 II 页年产 380 万吨热轧带钢厂工艺设计摘要热轧带钢是关键性的钢铁生产过程之一，90%以上的薄钢板要经过热轧带钢工序生产出来。因此，它在国民经济中占有重要的地位。板带钢是钢铁产品的主要品种之一，广泛应用于工业、农业、交通运输和建筑行业。宽带钢在我国国民经济中的发展需求量很大，世界各国近年来都在注重研制和使用连铸连轧等新技术和新设备来生产板带钢。本设计是年产 380 万吨的热轧板带钢工艺设计。典型产品产品规格为：1600mm2.8mm。论文主要内容包括：热轧的发展、原料的选择、生产工艺的制定、典型产品工艺计算，并且对主要设备（轧辊和电机）的能力进行了校核。关键词：热轧、板带钢、设备、工艺制度辽宁科技大学专科生综合实训板形控制实训 第 III 页年产 380 万吨热轧带钢厂工艺设计 .II1 热轧带钢绪论 .11.1 近 20 年来我国热轧带钢的发展 .11.2 热轧工艺润滑技术 .31.2.1 工艺润滑机理 .31.2.2 热轧工艺润滑方法 .41.2.2.1 直接应用 .41.2.2.2 油水混合法 .41.2.3 热轧工艺润滑作用 .51.2.4 热轧工艺润滑的发展与应用 .62 产品方案及产品大纲的定制 .72.1 产品方案及原则 .72.2 坯料质量要求 .72.3 确定产品方案 .72.4 编制金属平衡表 .83 生产工艺流程及设备 .93.1 生产工艺流程 .93.2 工艺布置特点和设备技术性能 .93.2.1 机组配置 .93.2.2 步进梁式加热炉 .93.2.3 粗轧机 .93.2.4 中间辊道 .103.2.5 高压水除鳞装置 .103.2.6 切头飞剪 .103.2.7 精轧机组 .103.2.8 带钢层流冷却装置 .113.2.9 卷取机 .114 典型产品工艺计算 .124.1 确定轧制方法 .124.2 根据产品选择原料 .134.2.1 粗轧阶段压下制度 .134.2.2 精轧机组压下规程 .134.2.3 确定轧件在各道次中的轧制时间 .144.3 确定各个道次的轧制速度 .144.3.1 粗轧的轧制速度 .144.3.2 精轧速度制度 .154.4 温度的确定 .154.4.1 粗轧温度确定 .154.4.2 精轧温度确定 .164.5 计算各道次压力 .165 设备的校核 .185.1 咬入条件的校核 .185.1.1 粗轧机组咬入角校核 .18辽宁科技大学专科生综合实训板形控制实训 第 IV 页5.1.2 精轧机组咬入角校核 .185.2 轧机生产能力校核 .185.2.1 轧机小时产量的计算 .195.2.2 轧机的平均小时产量 .195.2.3 车间年产量计算 .205.3 加热炉能力校核 .205.3.1 加热炉小时产量计算 .205.3.2 年加热时间计算 .205.4 电机能力校核 .215.4.1 轧制力矩 .215.4.2 附加摩擦力矩 .215.4.3 空转力矩 .225.4.4 电机能力校核 .22论文致谢 .23辽宁科技大学专科生综合实训板形控制实训 第 1 页1 热轧带钢绪论1.1 近 20 年来我国热轧带钢的发展建国以后很长时期，我国热连轧带钢生产技术相对较落后，1958年鞍钢建成第1套1700mm带钢半连轧机组，1978年武钢建成第2 套1700mm带钢热连轧机组。而20世纪80年代后期，随着宝钢2050mm热连轧机投产，我国热连轧带钢生产进入快速发展轨道。纵观近20年来我国热连轧带钢的发展，经历了3个阶段: 第1阶段，以大企业为主，以解决企业有无为主要目的的初期发展阶段。以宝钢2050mm、攀钢1450mm、本钢1700mm、太钢1549mm、梅钢1422mm轧机为代表。这个时期热连轧带钢轧机建设只能靠国家投入，由于资金、技术等多方面限制，轧机水平参差不齐。1989投产的宝钢2050mm轧机代表了当时国际先进水平，采用了1、2级计算机控制、CVC板形控制、强力弯辊、控制轧制与控制冷却、自动宽度和自动厚度控制等一系列当时最先进的热连轧生产技术，这些技术装备即使在今天仍不落后。但是，这个时期投产的二手设备则是国外5060年代的装备（1994 年投产的太钢1549mm轧机、梅钢1422mm轧机） ，整体技术水平相对落后，在安装过程中进行了局部改造，但因资金限制整体技术水平提高有限。这个时期还有2套国产轧机投产：1980年投产的本钢1700mm轧机和1992年投产的攀钢1450mm轧机。由于当时国内对热连轧带钢轧机的设计、制造等技术未完全掌握，加上当时国内制造水平的限制，所以这两套轧机的整体水平不高。产品与国际水平差距较大。但在当时条件下，这几套轧机和宝钢、武钢的先进轧机一起满足了国民经济建设的需要；同时，培养了一大批技术人才，为我国全面掌握现代热连轧技术做出了贡献。第2阶段，全面提高技术水平，瞄准世界最高、最新技术， 全面引进阶段。以宝钢1580mm、鞍钢1780mm、包钢1700mm薄板坯、邯钢1900mm薄板坯、珠钢1500mm薄板坯轧机为代表。20世纪90年代中期以后，由于经多年生产实践对国内技术装备设计与制造水平认同度不高，加上国外薄板坯连铸连轧技术的突破，辽宁科技大学专科生综合实训板形控制实训 第 2 页所以各大企业均以引进国外最先进技术为主。如1999年投产的鞍钢1780mm轧机、1996年投产的宝钢1580mm轧机，是世界传统热连轧带钢轧机最先进水平的代表，除通常现代化轧机采用的一系列先进技术以外，机组采用了轧线与连铸机直接连接的布置形式，从而可实现直接热装，并有实现直接轧制的可能；机组还采用了板坯定宽压力机，大大减少了板坯宽度规格；精轧机采用了全液压压下及AGC技术；采用了PC板形控制系统，该系统与强力弯辊系统一起工作使板形调控能力大大增加；另外，还采用了轧辊在线研磨，中间辊道保温技术和带坯边部感应加热技术；轧机全部采用交流同步电机和GTO电源变换器及4级计算机控制，并在国内首先采用了吊车跟踪系统。在这个阶段国内还捆绑引进了3套薄板坯连铸连轧生产线，即1999年投产的珠钢1500mm薄板坯生产线、邯钢1900mm薄板坯生产线和2001年投产的包钢1750mm薄板坯生产线。这些生产线采用第1代薄板坯连铸连轧技术，是当时世界最先进的薄板坯生产线。其采用近终形连铸技术，使用漏斗形结晶器铸造50mm厚的薄板坯；并采用了铸坯软压下，结晶器液压振动，隧道式加热炉。在轧机上采用高刚度轧机，新型板形控制技术、液压AGC技术和新型除鳞技术等，从而使能耗、投资和生产成本降低，生产流程大大缩短，产品质量提高。这些生产线的引进使我国拥有了新一代热连轧带钢生产技术，也使我国目前成为世界上拥有薄板坯连铸连轧生产线最多的国家；我国更多的大型钢铁企业，开始从只能生产普通低技术产品而转为向生产高层次产品迈进，在技术上上了一个台阶。第3阶段，这个阶段实际上是近12年开始的，是以提高效益、调整品种结构、满足市场需要和提高企业竞争能力为目的的发展阶段。由于近年国家经济快速发展，对钢材需求不断增加，因此除国营大中型企业外，中小型企业，甚至民营企业都把生产宽带钢作为今后发展的重点，或引进或采用国产技术，或建设传统热连轧宽带钢轧机或建设薄板坯连铸连轧生产线。这个阶段以鞍钢1700、2150mm（ 国产） ， 唐钢1780mm薄板坯和1700mm（ 国产） 、马钢1700mm薄板坯和2250mm、涟钢1700mm薄板坯、莱钢1500mm（国产） 、本钢薄板坯、济钢1700mm（国产） 、新丰1700mm（国产） 、宝钢1880mm、首钢2250mm、武钢2250mm、太钢2250mm轧机为代表。同时，这个阶段对引进二手轧机和原技术较落后的国产轧机进行了全面技术改造，使其达到了现代化水平。辽宁科技大学专科生综合实训板形控制实训 第 3 页这个阶段新建的传统带钢轧机，有以武钢2250mm轧机为代表的当代最先进的宽带钢轧机，有以唐钢、马钢和涟钢为代表的新一代生产超薄带钢的薄板坯连铸连轧机，有采用国产技术生产中等厚度薄板坯的连铸连轧生产线，还有一些炉卷轧机投产和建设。现在建设和投产的所有轧机都具有现代化水平，如计算机1、2级控制系统、液压AGC系统、板形控制系统、交流传动、控轧控冷技术、热送热装技术等等。国外刚出现的半无头轧制技术、铁素体加工技术、高强度冷却技术、新型卷取机等，在一些轧机上也已应用。目前我国热连轧技术装备已完全摆脱落后状态，并已处于世界先进水平之列。1.2 热轧工艺润滑技术1.2.1 工艺润滑机理热轧工艺润滑是在轧辊与高温轧件接触的变形区内，润滑油在轧辊与轧件的接触面上形成一层薄薄的润滑油膜。润滑油膜与轧件的接触时间虽短，但油膜在烧掉之前起到了润滑作用。热轧工艺润滑是一个动态过程，在变形区高温、高速、高压状态下润滑油的变化难以实验模拟，但一般认为，热轧润滑油以下列3种状态起到润滑作用：一部分润滑油被燃烧，其燃烧残留物主要是残炭，残炭存留于轧辊和金属表面之间，残炭与金属和轧辊之间的摩擦小于金属与轧辊之间的固体摩擦；另一部分润滑油在变形区高温、高压下急剧气化和分解，形成高温、高压的气垫，将金属与轧辊表面隔开，起到润滑作用，这种气体间的摩擦远小于流体间的摩擦；其余部分润滑油可能保持原来的状态，以流体形式通过变形区。针对热轧带钢生产工艺的特点，为保证良好的润滑效果，热轧润滑油应具有以下特性：(1)具有较高的极性，在轧辊表面有极好的润湿性和吸附性，能够形成均匀的润滑膜；(2)具有良好的润滑性，瞬时抗高压性能强，可在辊缝中提供稳定的润滑；(3)粘度适中，易输送不易从变形区挤出；(4)具有良好的热分解稳定性，轧机出口带钢表面的残余润滑油应在尽可能短的时间内烧尽，防止残油遗留在带钢表面上，形成新的污染物；(5)燃烧生成的气体量少，污染少。辽宁科技大学专科生综合实训板形控制实训 第 4 页1.2.2 热轧工艺润滑方法1.2.2.1 直接应用直接应用是指采用纯油直接对轧辊进行润滑的方法。该法通过纯油涂刷或喷射的方式进行润滑。纯油涂刷法是用3层除水用的毡粘在一起，在中间一层毡间埋人喷油管。热轧润滑油由泵送入毡面，流出的润滑油在毡上沿宽度方向渗开，由毡涂到支撑辊或工作辊上。这种方式存在诸多缺点：毡易变形，易造成宽度方向油膜不均；轧辊持续与油毡接触，影响带钢咬入；毡的调整与更换困难。另一种方式是直接喷射法，用泵直接送油，通过喷嘴喷到轧辊上。此种方式的缺点是油耗大、成本高；喷嘴易堵塞；易引起过润滑而造成轧制失控。1.2.2.2 油水混合法目前使用的热轧工艺润滑大多为油水混合方式。此法是使用少量热轧润滑油和大量水，通过油水混合器进行乳化，再喷向工作辊。在喷射时，混合液形成水包油的分散体迅速在辊面展开，当进入变形区与高温轧件接触时，水很快蒸发并转变为油包水相，一部分油燃烧产生以灰分为主的燃烧物，一部分油以油膜的形式均匀地覆盖在轧辊与轧件的接触弧上，两者在变形区短时间内都起到一定的润滑作用。油水混合的热轧润滑方式的优点主要为：喷油量少，浓度易调节；稳定性好；供油、停油迅速；上、下轧辊润滑效果相同；对水处理系统无特别要求也无需进行额外处理等。此润滑方式通常分为以下几种：(1)纯油直接注入冷却水喷射法该法是传统的热轧工艺润滑方式。该法是将轧制润滑油直接注入轧机原有的轧辊冷却水管路系统中形成油水混合液，随冷却水喷射到轧辊表面。(2)油水预先搅拌混合法在油箱中，预先将油、水按比例配好，通过搅拌均匀混合成油水机械混合液后送到轧辊表面。为了保证油品的流动性，在混合前需将轧制油加热到50 70，必要时水也要预先加热。(3)蒸汽雾化混合法辽宁科技大学专科生综合实训板形控制实训 第 5 页此法是将一定压力和温度的蒸汽通入混合器与油水混合液混合。通常蒸汽温度为200，压力为3MPa，经压力调节器调节降至1MPa 后进入混合器，通过蒸汽的压力把油水混合液雾化后送入轧机。(4)油水在管路中直接混合法这是近年来国内外普遍采用的方法之一。建立独立的油水供给系统，油水按比例要求在管路中通过混合后送到轧辊表面。1.2.3 热轧工艺润滑作用在热轧带钢生产过程中，工艺润滑具有以下优越性：(1)降低轧制力热轧工艺润滑能够降低热轧时轧辊与轧件间的摩擦系数，有效降低轧制力，容易轧制薄规格带钢。在未使用热轧工艺润滑时轧辊与轧件之间的摩擦系数一般为02035，采用工艺润滑后可降低到012左右。摩擦系数的降低会直接导致轧制压力的降低，一般可降低l025。(2)降低轧机主电机电耗随着轧制力的降低，电机的负荷也相应减小，从而降低了轧机电能的消耗。一般情况下，轧制力降低1025时，电耗可减少515。这也是热轧工艺润滑最直接产生经济效益的方面。(3)降低轧辊消耗在热轧条件下，工作辊与带钢和轧辊冷却水接触而生成Fe 2O3、Fe 3O4等硬度很大的氧化物。其粘在轧辊表面，使轧辊生成黑暗色的表面，即“黑皮” ，黑皮是造成轧辊异常磨损的主要原因。采用热轧工艺润滑，使轧辊与轧件之间被一层边界润滑膜隔开，能够防止黑皮的产生，减少轧辊磨损，延长工作辊的使用寿命3050，从而提高了作业率。(4)改善热轧带钢表面质量由于轧辊磨损降低，保持了轧辊表面状况及辊形，提高了轧件的几何尺寸精度，有效防止了氧化铁皮的压人，因而改善了产品的表面质量。此外，轧制过程中采用工艺润滑技术还可以控制、改善带钢晶粒组织，使其具有