220万吨x80管线钢30%(完稿)03(目录已改)

内蒙古科技大学 本科生毕业设计说明书 题 目：设计年产 220 万吨的 CSP 薄板 厂(典型产品 X80) 学生姓名：刁富洋 学 号：0714105329 专 业：材料成型及控制工程 班 级：成型 2008-3 班 指导教师：陈 林 教授 内蒙古科技大学设计说明书 I 摘 要 本设计是以包头地区为条件，设计年产量为 220 万吨的 CSP 薄板厂，以设 计规格为 10mm1600mm X80 为例。主要内容包括在包头兴建该厂的可行性，产 品大纲的编制，金属平衡表以及工艺流程，轧机参数的确定，压下规程的确定， 轧机力能参数的确定，轧机生产能力的确定，轧辊强度校核及主电机校核，以 及主辅设备的选择及性能参数的确定，年产量计算，车间平面布置，仓库面积 计算等内容。最终根据设计和计算利用 CAD 完成了 CSP 热轧薄板厂车间平面 布置图。 关键字：CSP ；连铸连轧 ；车间设计；工艺流程 内蒙古科技大学设计说明书 II 内蒙古科技大学设计说明书 III Abstract The design is based on the condition of Baotou area, designed annual capacity of 2.2 million tons of CSP sheet plant, the design specifications for the 10mm 1600mm X80 example. The main contents include the construction of the plants feasibility in the header, the outline of the preparation of products, metal balance and process flow, mill parameter determination, reduction of order to determine the strength parameters to determine rolling mill, rolling mill production capacity to determine, roller intensity Check and check of main motor and auxiliary equipment, the selection and determination of performance parameter, annual basis, the shop layout, storage area calculation and so on. Design and calculation of the final use of CAD according to the completion of the CSP hot rolled sheet plant shop floor plan. Keywords: CSP; continuous casting and rolling; plant design; process 内蒙古科技大学设计说明书 IV 目录 摘 要.I Abstract.II 第一章 建设一个 CSP 车间的可行性和必要 性1 1.1 CSP 生产线历史简介 1 1.2 国内外 CSP 生产线概况 2 1.2.1 国内 CSP 生产线发展概况 .2 1.2.2 世界其他各国的薄板坯连铸连轧生产线近况 6 1.3 在包头建设 CSP 钢厂的必要性可行性 7 第二章 产品方案编制11 2.1 产品大纲的编制 .11 2.1.1 产品大纲的制定原则 11 2.1.2 产品大纲 12 2.2 金属平衡表的编制 .13 2.2.1 编制依据及内容 13 2.2.2 金属平衡表的编制 14 第三章 CSP 生产工艺过程的制定 16 3.1 制定工艺过程的依据 .16 3.2 CSP 生产工艺流程图 17 3.3 CSP 生产工艺流程及主要设备简介 19 3.3.1 CSP 生产工艺流程 .19 3.3.2 主要设备简介 20 3.4 CSP 生产工艺流程特点 22 第四章 主要设备的选择23 4.1 机架数目的确定 .23 4.2 轧机技术性能参数 .23 4.3 轧辊尺寸的确定 .24 内蒙古科技大学设计说明书 V 第五章 压下规程的确定28 5.1 5.1 压下规程的制定依据 .28 5.1.1 轧制制度确定原则及要求 28 5.1.2 变形制度的确定 32 5.2 速度制度的确定 .32 5.3 温度制度的确定 .33 5.4 各道次压下量的分配 .34 5.5 各机架轧制速度的确定 .35 5.5.1 根据流量方程的一般方程（忽略前滑） 35 5.5.2 各架轧机速度范围的确定 36 5.6 各机架轧制温度的计算 .37 5.6.1 纯轧时间和间隙时间的确定 37 5.6.2 温度制度的确定 38 5.7 轧机咬入能力校核 .40 5.7.1 确定摩擦系数 40 5.7.2 重车后的最小辊径 40 5.7.3 最大压下量的确定 41 5.8 轧制压力的计算 .42 5.8.1 各道次的平均变形速度的计算 42 5.8.2 求各道次的变形抗力 43 5.8.3 平均单位压力的计算 43 5.8.4 轧制压力的计算 44 5.9 轧机的轧辊辊型设计 .45 5.9.1 影响辊缝形状的因素 45 5.9.2 辊形的设计 50 5.10 电动机传动轧辊所需力矩的确定 .52 5.10.1 传动力矩的组成 52 5.10.2 轧制力矩的确定 54 内蒙古科技大学设计说明书 VI 5.10.3 附加摩擦力矩的确定 55 5.10.4 空转力矩的确定 57 5.10.5 电机轴上总的传动力矩 57 第六章 轧制过程中主要参数的校核59 6.1 电机能力的校核 .59 6.1.1 等效力矩的确定 59 6.1.2 电动机功率的确定 59 6.2 轧机的强度校核 .60 6.2.1 板带轧辊的强度特点 60 6.2.2 轧辊的强度校核 61 第七章 车间生产能力的确定66 7.1 轧机小时产量的确定 .66 7.1.1 轧机小时产量计算 66 7.1.2 轧钢机平均小时产量 67 7.2 轧钢车间年产量计算 .68 7.3 轧钢机的工作图表 .70 7.3.1 轧钢机的工作图表的意义 70 7.3.2 连续式轧机轧制图表的特征 70 第八章 辅助设备选择72 8.1 加热设备的选择 .72 8.2 剪切设备（事故剪）的选择 .74 8.3 高压水除鳞箱的选择 .75 8.4 活套支撑器的选择 .75 8.4.1 热连轧带钢轧机精轧机组的生产特点 75 8.4.2 活套支撑器的作用 77 8.4.3 活套支撑器的类型 77 8.4.4 活套支撑器的工作特征 78 8.4.5 所选活套支撑器的参数 79 内蒙古科技大学设计说明书 VII 8.5 冷却设备的选择 .80 8.6 卷取设备的选择 .80 8.6.1 带钢生产工艺对卷取的要求 80 8.6.2 带钢卷取机的结构特点 81 8.6.3 带钢卷取机区的主要技术参数 81 第九章 厂房平面布置85 9.1 平面布置的原则 .85 9.2 金属流程线的确定 .85 9.3 设备间距的确定 .87 9.4 仓库面积的确定 .87 9.5 其它设施面积的确定 .88 9.5.1 操作台位置选择 88 9.5.2 主电室 89 9.5.3 运输通道的确定 89 9.6 轧辊堆放场地的确定 .90 参 考 文 献91 致 谢92 内蒙古科技大学毕业设计说明书 1 第一章 建设一个 CSP 车间的可行性和必要性 1.1 CSP 生产线历史简介 CSP 技术是由德国施罗曼西马克( SMS) 公司研究开发的世界上最早并投入工业 化生产的薄板坯连铸连轧技术。世界上第一条CSP生产线, 于1989年在美国Nucor公司 的Crawfords-ville厂建成。 根据技术的成熟性和市场的应用使用情况，薄板坯连铸 连轧技术的发展可分为以下几个阶段。 （1）技术开发期（19851988） 1985年德国施罗曼西马克公司设计了一台新型的薄板坯连铸机，该连铸机的特点是 采用了漏斗形结晶器，并于1986年以6m/min的拉速成功的生产出50mm1600mm的薄板 坯，该技术与其后面的连轧机衔接组成铸轧紧密生产线被称为CSP（Compact Strip Production）技术。 （2）技术推广期（19891993） 1989年6月，SMS首次将紧凑式热轧带钢（CSP）生产线。在美国的纽柯厂建成并形 成了年产80万吨的生产规模，这条生产线是世界上第一条薄板坯连铸连轧生产线，该 线的投产是薄板坯连铸连轧技术的里程碑。 （3）技术成熟期（19941999） SMS公司加大了铸坯的厚度在二冷段采用了液芯压下技术，可有效的在二冷区对铸 坯进行轻压下。轻压下区既可根据冶金要求和钢种要求限制在“0”扇形段对也可延伸 到各扇形段。轻压下区各扇形段内的辊缝由位置变速器控制液压缸来设定、于是就有 可能加厚结晶器出口铸坯厚度至7090（100）mm。减小FTSC工艺坯厚增至90mm。根 据液芯压下量的大小在浇铸前和浇铸中灵活设定铸坯厚度来适应终轧带卷的要求。 同时，针对各厂的不同要求在隧道式加热炉中增加了温度均热段，加长了炉子长度。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 2 在高压水除鳞箱上，开发了压力达40兆帕的除鳞装置并缩小了喷嘴与板坯的距离， 以提高成品带材的表面质量。 （4）技术完善期（2000） 经过成熟期对关键技术的不断改进，薄（中厚）板坯连铸连轧生产线的工艺、设备、 自控系统日趋完善，其短流程优势得以充分发挥，可以进入一个完善的阶段。 目前, CSP 技术建成有 38台 CSP连铸机在内的24 条 CSP生产线, 广泛分布在北美、 南美、欧洲、亚洲、非洲等世界各地, 生产能力达到3 900万t/年。CSP工艺具有流程 短、生产简便且稳定, 产品质量好、成本低 , 有很强的市场竞争力等一系列突出优点 1.2 国内外 CSP 生产线概况 1.2.1 国内 CSP 生产线发展概况 我国从上世纪90 年代初期着手进行薄板坯连铸连轧技术的引进和建设工作，到 2006 年4 月TSCR（薄板坯连铸连轧生产线）广州国际会议为止，已建成和投产9 条 薄板坯连铸连轧生产线(不含ASP)，其中CSP 6 条，FTSR 3 条；到2006 年5月全部投 入生产，总的设计年产量为1870 万t，2005 年生产热轧钢卷 1561 万t 。 表1.1 国内薄板坯连铸连轧生产线技术装备状况 生产线 唐钢FTSR 珠钢CSP 邯钢CSP 包钢CSP 生产规模/ 万t/a 150(一流) 100(一流) 123(一流) 200(二流) 产品规格 /mmmm 0.812.7x850 1680 1.212.7x980 1350 1.220x90016 80 1.220x9801 500 内蒙古科技大学毕业设计说明书 3 钢种 碳素钢、优质 碳素结构钢、 低合金钢 碳素钢、优质 碳素结构钢、 低合金钢 碳素钢、优质碳 素结构钢、低合 金钢 . 碳素钢、优质 碳素结构钢，低 合金钢 产品种类 热轧钢卷冷轧 原料卷 热轧钢卷(预留 平整) 热轧钢卷(预留 平整) 热轧钢卷（预留 平整）冷轧原料 卷 冶炼设备及 公称 吨位 /t 转炉 电炉 1150 转炉2（3） 110 转炉 2210 薄板坯规格 /mmmm 70/65(结晶器 出口/液芯压 下后) x8501680 50(预留液芯压 下) 9001350 70/60(90/65) (结晶器出口/液 芯压下后) x9001680 65/50(结晶器出 口液芯压下后) 9801560 连铸机弧型 半径/m 5.0 3.25 3.25 3.25 冶金长度/m / 6340 9705 7140 结晶器形式 H2漏斗型 漏斗型 漏斗型 漏斗型 结晶器振动 方式 液压振动 液压振动 液压振动 液压振动 结晶器液而 控制 自动或半自动 Co60，自动开 浇 Co60，自动开浇 Co60，自动开浇 拉速/m/min 6.0 5.5 5.5 2.86.5 板坯规格 70/6537000 50x48000(18kg 7037590(20kg/ 50x48000(18kg/ 内蒙古科技大学毕业设计说明书 4 /mmmm /m) m) m) 轧机组成 2R+5F 7 1R+5F 6 最大轧制速 度/m/s / 12.6恒速轧制 12.6恒速轧制 12.6恒速轧制 珠钢的CSP 生产线是第一代CSP 装备，也是目前我国唯一的电炉短流程扁平材生产。 自1999年投产三年来，通过不断技术创新、管理创新，在工艺、产品、管理三方面均 取得了突出成效，在开发出高附加值产品的同时降低了成本。珠钢的CSP生产线在装备、 工艺和运行整体上达到了国际先进水平。2002年10月25日珠钢续建工程2号150电炉已 成功试产，即将形成年产200万吨钢水和190万吨钢材的生产能力。第2流CSP铸机已于 2003年2月28日浇钢。 自投产以来，珠钢在技术与工艺创新、产品创新和管理创新上有突破性的进展， 向国内外全面展示了钢铁行业的竞争力。 1997年1月18日，邯郸与德国西马克（SMS）、西门子（Siemens）和洛伊（LOI） 三家公司组成的西马克财团正式签订引进薄板坯连铸连轧生产线的合同。1999年12月 成功的生产出第一个热轧板卷，2000年8月23日该生产线转入正常生产。 这条生产线有别于西马克在世界各地投产的26条生产线中的绝大多数之处，在于 它是和传统长流程中的高炉转炉两工序相接，同时它还创造了西马克公司在全世 界已投产的CSP生产线中建设工期最短、投资最省、达产速度最快、漏钢率最低四个第 一。 其生产工艺流程包括： （1） 高炉供应铁水，冶炼喷吹煤粉达150kg/t,铁水低磷、低硫； （2） 120t的顶吹氧气转炉在三吹二生产条件下，可为 CSP生产线提供优质钢水； （3） 钢水经1F 炉精炼处理，以确保钢水质量； 内蒙古科技大学毕业设计说明书 5 （4） CSP生产线分两期建设，一期达80万t/a的生产能力。 而包钢引进的CSP生产线是我国目前唯一的一次建成的两机两流生产线公用一个中 间包，由此它具备了有别于其他生产线的特点： (1)两流铸机生产投资少，单位吨钢成本消耗低，加上生产线炼钢炉系大吨位 （210吨）转炉，单位时间内产钢量高，有利于组织生产并可提供质量比较高的钢水。 (2)两流铸机生产对事故调节能力增强，由于缓冲能力比一流时大，可有效地将 前后工序协调，一旦遇到事故，在单流停浇的情况下仍能继续正常生产，保证中间包 内钢水浇空。 (3)两流的加热炉给生产线提供了动态加热炉缓冲时间，在连续生产时为轧机工 序增加了缓冲空间和缓冲时间，这就为协调生产机事故处理创造了条件。 (4)若遇特殊故障，只能单流生产且要维持相当长一段时间时，这种布置则会带 来生产成本高、轧机利用率低的特点，当然这是应尽量避免的。 从我国第一条CSP生产线于 1999年8月在珠江钢铁公司建成投产。随后，邯钢、包 钢、马钢、涟钢先后引进了该种生产线，并相继投产。除珠钢采用电炉外，其它均采 用转炉提供钢水。目前，这些CSP线都已经配备了两流连铸机，一般机组为6架或7架精 轧机紧凑布置，其中只有邯钢设有一架粗轧机和六架精轧机，粗精轧之间采用保温罩 进行保温；各生产线都配备了钢水精炼装备，大多数为LF炉，不仅保证了质量，也稳 定了连铸工艺。有的厂家如马钢为进一步提高质量和开发品种的需要，除2座LF炉外， 还设有1座RH 炉。 在我国现有薄板坯连铸连轧生产线的九家钢铁公司，虽然有七家在此之前没有生 产热轧宽带钢的生产实践经验，但是，在较短的时间内就管理和掌握了短流程工艺生 产线的稳定生产操作技术和设备稳定运行等方面经验。这说明我国这段时期选择短流 程生产线对于快速增加热轧宽带钢产能和提高板带比例、调整产品结构是成功的，所 内蒙古科技大学毕业设计说明书 6 取得的成效是显著的。TSCR 短流程工艺从浇铸板坯到轧制成钢卷，在生产操作技术 和保证生产线各个工序及设备的稳定运行上，与传统热轧工艺相比要求高得多，难度 也大得多，关键在于要保证全线生产的连续运行。已有不少的TSCR 生产线如邯钢、 包钢转炉钢水的连浇炉数稳定在20 炉以上，达到2225 炉或以上的生产水(包钢平均 一炉钢水为210 t)。连铸机的漏钢率已控制在月目标范围内，唐钢2005 年年平均漏钢 率0.39，连铸机年作业率80左右，轧机年作业率88以上。 我国已投产的TSCR 生产线在生产操作技术上已经取得快速达产或者超过设计产 量这已是自不待言，对企业的产品结构调整和经济效益增长均做出了重要贡献。进一 步在生产工艺技术方面显然应该是向品种、规格上提高档次，也就是要发挥TSCR工艺 技术的特点，增加薄带钢和超薄带钢的产量，品种向优质、高强度、高附加值产品方 向迈进。这是由于TSCR 生产工艺及技术装备的特点决定的，这种工艺更适合生产直 接使用的细晶粒高强度钢和薄规格带钢。 1.2.2 世界其他各国的薄板坯连铸连轧生产线近况 北美：美国自纽柯厂建厂以来，已投入生产的CSP生产线多条。但因1998年有大 量低价薄板材涌人美国市场，使多条薄板坯连铸连轧生产线遭遇很大的打击。阿克梅 (Acme)广销售量大降，戈拉廷 (Gallarin)厂1994年已可产 120ta热轧卷，1998年中期 起，因接不到定单而产量减半，其他厂如动力厂(第纳米克斯Dynamics Inc.)亦然。近 期才稍有恢复。 拉美：最先引进CSP生产线的是墨西哥希尔沙厂，它生产1.52、1.37、1.21、 1.06、0.91mm厚，宽8311270mm的热轧带钢，40%国内出售，25%销往美国，其余出 口中东和拉美。由于形势很好，又增建了第二台薄板坯连铸机，产量翻倍，以生产 1.5mm热轧带卷为主。 亚洲：韩国的浦项(Posco)光阳厂，1997年建的 CSP生产线(2号)、1998年中期工程 内蒙古科技大学毕业设计说明书 7 即暂停，已决定和原有的号生产流程(180万t/a) 一向出售，形势不容乐观。主要原出 是钢铁工业布局不合理，太集中了。 泰国NTS公司引进了CSP工艺， 1997午夏在乔恩布日(Chonburi )建成，薄板坯厚 4570mm，产品为12mm热轧带卷，产量为120万t/a，生产正常。SSM公司采用 QSP技术，浇铸板坯厚度为 90/70mm，生产热轧带卷。 马来西亚梅加厂(MagaSteel )用了6亿美元在橡胶园建成了两条 CSP生产线，1998年 投产以来生产正常，有望突破250万ta。 印度伊斯帕特集闭1998年第一条CSP生产线投产后，又订了第二套设备。2000年初 达到200万t/a 的生产能力。 非洲：埃及亚历山大国家钢铁公司(ALEzz)1999年来投产了100万t/a的CSP 生产线， 南非的萨尔达尼厂(Saldanha )建成了一流年产140万t 的ISP生产线：它在设计上有很多 改进。取消了感应加热炉，代之以燃气辊底加热炉，生产能力是阿维边(Arvedi)厂的3 倍。 欧洲：第一条CSP生产线建在西班牙的比斯卡亚 ACB厂(Aceria Compactade Bizkaia )， 1998年投产以来，受欧盟限产要求，产量不大。 德国的蒂森(Thyssen)1999年4月9日投产了CSP生产线，它和转炉相连，生产 (4570)mmx1600mm铸坯，1.23.0mm的高强度带钢和0.8mm的软钢，现已满负荷 生产，生产能力超过200万t/a。 1.3 在包头建设 CSP 钢厂的必要性可行性 建造年产 240 万 t CSP 薄板厂，其原料的消耗量是巨大的，对于运输的要求比较高。 在包头建这样的厂是可行的。 第一，热轧薄板卷是制造其它类钢铁产品的重要原材料，主要作为冷轧钢板、焊 内蒙古科技大学毕业设计说明书 8 管、冷弯或焊接型钢的原料，或用于制作各种结构件、容器、汽车、集装箱等。近几 年来, 随着经济体制改革的不断深入和产业结构的调整, 家电工业和汽车工业行业发 展较快，国内对热薄板卷的需求增长的很快，同时近几年国内钢铁企业也加大了热宽 带钢轧机的建设和改造力度，大批热宽带钢轧机不断投产，这将对满足我国日益增长 的市场需求发挥重要作用。现就我国目前热轧薄板卷的发展形势作以简单分析。国内 热薄板卷市场情况 ：20082009年，是我国热轧板卷产能增长较快的时期，据不完全 统计，2008年我国预计有14条热轧生产线投产，总设计能力约4200万吨，是近年来我 国热卷产能集中释放最多的一年。2009年仍有10条生产线投产，设计能力3100万吨。 这样，2009年我国热轧卷板资源的供应量将达到11800万吨，比2008年增长22.5%。 需求方面：工业和信息化部、财政部、商务部等部署“家电下乡”从2008年12月1 日起扩大到14个省区市和计划单列市，2009年2月起向全国推广。根据国务院部署， “家电下乡”政策在各地区实施的时间统一暂定为4年。已经试点的山东、河南、四川、 青岛，执行到2011年11月底。第二批试点的内蒙古、辽宁、大连、黑龙江、安徽、湖 北、湖南、广西、重庆、陕西等10个省区市从2008年12月1日开始实施，执行到2012年 11月底。此举将拉动家电需求，据测算，连续4年在全国农村对彩电、冰箱、洗衣机、 手机共4类农民需求量大的产品实施“家电下乡”政策，平均每年可拉动农村家电销售 超过1500亿元，带动农村社会消费品零售总额增长约2.5个百分点,实现“家电下乡” 产品销售近4.8亿台,累计拉动消费9200亿元。家电下乡推广将是2009年白色家电行业 的一大亮点，预计能起到稳定冰箱和洗衣机内销量的作用，因此，2010年家电行业对 热卷的需求将会明显增长。 同时，随着国内产品结构的升级及市场对板材产品质量要求的不断提高，在国内 薄板产能持续增长的情况下，一部分带钢产能会被淘汰，部分带钢市场份额也会被热 轧薄板逐步取代，这会增大国内市场对热轧薄板(卷)的需求。另外，随着国内热轧薄 内蒙古科技大学毕业设计说明书 9 板产量的增长和产品质量的不断提高，今后许多企业会选用热轧薄板来替代冷轧薄板 包括用热轧镀锌板替代冷轧镀锌板，以降低成本，这也会增大国内热轧薄板卷的需求 量。总之，未来热薄板需求仍有较大的增长空间,但短期内会受到较大供求压力，而提 高产品质量，增加品种开发将是今后国内热轧薄板企业的重要技改内容。 第二，包头的白 云 鄂 博 铁 矿 是 一 座 世 界 罕 见 的 多 金 属 共 生 矿 床 ， 东 介 勒 格 勒 矿 、 东 矿 、 主 矿 和 西 矿 四 大 矿 体 组 成 。 矿 床 为 东 西 走 向 ， 呈 巨 大 的 扁 豆 体 ， 分 布 在 东 西 长 18公 里 、 南 北 宽 2 3公 里 ,总 面 积 48平 方 公 里 的 范 围 之 内 。 现已发现175种矿物，71种元素， 具有或可能具有综合利用价值的元素有26种。矿 石 类 型 以 磁 铁 矿 为 主 ， 另 有 赤 铁 矿 和 赤 磁 混 合 型 矿 石 。 全 铁 含 量 20 68 ， 平 均 含 量 31 36 ， 含 氟 4 35 、 硫 1.59 、 磷 0.68 ， SiO27.6 ， 已 探 明 铁 矿 石 储 量 为 9.3亿 吨 。 稀 土 矿 物 有 ： 独 居 石 、 氟 碳 钸 矿 、 白 云 钡 镍 矿 、 钍 等 。 稀 土 元 素 以 富 铈 组 、 贫 钇 组 为 特 征 ， 饰 族 稀 土 分 配 占 96.45 98.73 ， 钇 族 稀 土 占 1.27 3.55 。 已 探 明 的 保 有 储 量 ， 五 氧 化 二 铌 158.5万 吨 ， 稀 土 氧 化 物 1亿 吨 以 上 。 还 有 莹 石 、 磷 灰 石 、 石 英 石 、 闪 石 、 软 锰 矿 等 。 第三，充足的水资源是包头市经济赖以发展的重要条件。黄河流经包头境内 214 公里，最大流量为每秒 6400 立方米，多年平均径流量为 256 亿立方米，目前沿黄河水 利工程设计取水能力 8.85 亿立方米，实际每年取水约 2.58 亿立方米，为设计能力的 27，潜力巨大。 包头可利用地表水总量为 2.15 亿立方米（不包括黄河过境水） 。地下水补给量为 6.22 亿立米。从 50 年代起，包头就开始了大规模的水资源开发，先后修建了黄河水源 地多处，以及奥陶窑子、团结渠、民生渠、磴口扬水站、画匠营水源地等较大的黄河 提水工程，先后构筑了昆都仑、刘宝窑、水涧沟等中小型水库，进行了大规模的水资 源开发。包头地区的生活、工业及农业用水设施已经能够满足本地区经济社会发展的 需要。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 10 第四，包头供电局是国家大型一档企业，担负着包头市区及市属白云、石拐两个 矿区和九原、土右、固阳、达茂四个旗县区约 4 万平方公里的供电任务，供电人口 230 万。现拥有 35-220 千伏变电站 37 座，其中：5 座 220 千伏变电站，110 千伏 27 座， 35 千伏 6 座。主变压器 62 台，主变容量 2195.9 兆伏安。35 千伏以上的输电线路 1558 千米，1 座 500 千伏变电站 。 目前，包头市风电项目在建和建成的风电装机容量已突破万千瓦，并网发 电万千瓦；在风电设备制造领域，包头市现已具备年产万千瓦的风机制造 能力。 第五，包头的铁路线贯通我国华北、西北地区的大动脉京包、包兰铁路在包头接 轨，包神铁路直达陕西神木，与神府煤田、准格尔煤田和东胜煤田相连。包 头 铁 路 系 统 管 区 已 实 现 了 电 气 集 中 控 制 。 在 载 波 通 讯 、 行 车 调 度 方 面 ， 与 铁 道 部 、 呼 和 浩 特 铁 路 局 实 现 了 电 子 计 算 机 并 网 管 理 。 由 包 头 、 呼 和 浩 特 铁 路 局 和 天 津 远 洋 公 司 等 单 位 联 合 投 资 建 设 的 “海 铁 联 运 ”大 型 集 装 箱 转 运 站 设 在 包 头 ， 货 物 集 装 箱 通 过 铁 路 运 往 港 口 ， 可 同 世 界 各 地 实 行 门 到 门 的 运 输 。 同时公路交通也很发达北京至银川的 110 国道，可以通 达呼和浩特、五原等地。包头至南宁的 210 国道穿越市区。京藏高速在市郊经过。 包 头 铁 路 客 运 分 包 头 东 站 、 包 头 站 。 东 站 是 全 国 37 个 零 担 货 物 中 转 站 之 一 。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 11 内蒙古科技大学毕业设计说明书 12 第二章 产品方案编制 2.1 产品大纲的编制 2.1.1 产品大纲的制定原则 产品方案是设计任务书中的主要内容之一，似乎进行车间设计时制定产品生产过 程、确定轧机组成和选择各项设备的主要依据。产品方案一经确定，车间的类型及其 性质即以确定。 产品方案的主要内容包括： (1)车间生产的钢种和生产规模； (2)各类产品的品种和规格； (3)各类产品的数量及其在总产量中的比例。 产品方案是车间今后组织生产的依据，规定了车间的类型，也规定了车间品种的 方向。在编制产品方案时应注意以下几点： (1)满足国民经济发展对轧制产品的需求，特别是要根据市场消息解决某些短线产 品的供应和优先保证最重要的国民经济部门对产品的需求； (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。做到供求适应、品种平衡、产销对路、布局合理，要防止不顾轧 机特点，不顾车间具体工艺设备条件一哄而上、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。有条件的要争取轧 机向专业化和产品系列化方向发展，以利于提高轧机的生产技术水平； (4)专虑建厂地区资源及钢的供应条件，物资和钢材等的运输的条件，逐步完善我 国自己的独立的轧钢生产体系； (5)当前技术上的可能性，逐步解决产品品种规格的更新问题，力争做到产品结构 内蒙古科技大学毕业设计说明书 13 和产品标准的现代化。 2.1.2 产品大纲 基于产品大纲编制要求，市场需求以及地区条件编制该厂产品大纲 (1) 钢坯规格： 厚度： 1.218.0mm 宽度范围： 9801600mm (2) 轧制品种： 汽车结构钢、管线钢、冷成型用钢、碳素结构钢。 (3) 工艺条件： 炉内温度： 9801180 炉外温度： 9501150 终轧温度： 800910 内蒙古科技大学毕业设计说明书 14 表2.1 产品大纲 品种 钢种 规格宽/厚 （mm/mm） 产量 （万 t） 比例% 总比 例% GB 09CuP 125016002. 514.0 11 5 DP540 6.6 3 汽车 结构 板 DP590 125016002. 514.0 4.4 2 10 GB/T 3275- 1991 X80 66.0 30.0 X56 30.8 14.0 管线 钢 X65 160010.0 98016003.5 12.0 35.2 16.0 60 GB/T 8650- 2006 SPHC 13.2 6.0冷成 型用 钢 SPHE 98016001.5 6.0 19.8 9.0 15 GBT 6478- 2001 SS400 13.2 6.0碳素 结构 钢 SS490 98016001.2 18.0 19.8 9.0 15 GB/T 700- 2006 总计 10种 220 100 100 2.2 金属平衡表的编制 2.2.1 编制依据及内容 在产品的生产中，坯料的合理计算式重要的，深入研究各类产品的各种消耗，才 能了解产品的生产。在坯料的轧制过程中，金属消耗是轧钢生产中的主要消耗，因此， 内蒙古科技大学毕业设计说明书 15 降低金属消耗对节约金属提高产品成材率有重要意义。 金属消耗一般由下列的金属消耗所组成： (1)烧损 烧损就是金属在高温状态下的氧化损失。它包括坯料在加热过程中生成 的氧化铁皮和轧制过程中形成的二次氧化铁皮。钢的氧化降低了钢的导热能力，恶化 炉子操作条件，还对轧件咬入和钢材表面质量产生重要影响。因此，减少金属的氧化 损失是轧钢生产的一个重要问题。烧损与加热温度、加热时间，特别是在高温条件下 的停留时间、炉内气氛、钢的化学成分等因素有关。实践证明，加热温度越高，在高 温环境下停留的时间越长，炉内氧化气氛越浓，加热产生的氧化铁皮越多。 (2)切损 切损包括切头、切尾、切边和局部质量不合格而必须切除造成的金属损 失。 (3)清理表面损失 清理金属表面的损失包括原料表面处理、酸洗以及轧后成品表 面缺陷处理所造成的金属损失。 (4)轧废 轧废是由于操作不当、管理不善或者出现事故造成的废品损失。合金钢 一般为13%，而碳钢一般可小于1%. 2.2.2 金属平衡表的编制 金属平衡表是组织生产、确保正常生产、保证产品质量必要的参考资料。在充分 考虑钢坯在轧制过程中的消耗。本设计中依以上说明以及其他建成投产厂的经验值建 立的金属平衡表。 金属消耗指标通常以金属消耗系数表示，它的含义是生产一吨合格钢材需要的钢 锭或钢坯量。其公式为 K=W/Q (21) 式中 K金属消耗系数； 内蒙古科技大学毕业设计说明书 16 W投入坯料重量（吨）； Q合格产品重量（吨）。金属总消耗系数为1.03 。 表 2.2 各种钢的金属平衡表 品种 钢种 烧损 （%） 切损 （%） 轧废 （%） 金属消耗系数 （%） 成材率 （%） 09CuP 1.4 3.9 1.2 1.105 90.5 DP540 1.3 6.7 1.8 1.108 90.2 汽车 结构 板 DP590 1.3 5.2 1.2 1.083 90.3 X80 1.2 5.4 0.6 1.078 92.8 X56 1.2 4.5 0.7 1.068 93.6 管 线 钢 X65 1.2 6.1 0.5 1.085 92.2 SPHC 1.1 4.9 0.6 0.071 93.4冷成 型用 钢 SPHE 1.2 6.1 0.5 0.080 92.2 SS400 1.5 4.4 0.6 0.075 93.5碳素 结构 钢 SS490 1.2 5.5 0.6 0.079 92.7 总计 10种 内蒙古科技大学毕业设计说明书 17 第三章 CSP 生产工艺过程的制定 3.1 制定工艺过程的依据 尽管由若干工序组成的产品生产工艺过程是比较复杂的，但工序的取舍不是任意 的。工艺设计的任务书就是掌握制定工艺工程的原则，正确地选择工序内容和确定各 个基本工序的主要参数，以达到获得产量高、质量好、消耗低的目的。制定工艺过程 的主要依据是： (1)产品的技术条件 通常在产品标准中规定了钢材品种规格，技术条件、产品性能检验等内容。但技 术要求则是其主要方面，它对产品的质量要求，即它对产品的几何形状与尺寸精度、 钢的内部组织与性能以及表面都作出了明确的规定，显然，产品的技术要求是制定工 艺过程的首要依据。因为达到产品技术要求是我们组织生产的出发点。 (2)钢种的加工工艺性能 钢的加工工艺性能包括了钢的变形抗力、塑性、导热性以及形成缺陷的倾向性等 内容。它反映金属在加工过程中的难易程度，决定并影响了我们对金属采用何种加工 方式和方法，决定并影响了我们选择工序内容和确定工艺参数。因此，钢的加工工艺 是制定工艺过程的重要依据。 (3)生产规模大小 一般生产规模大小有两个含义，即企业规模的大小和品种批量的多少。企业规模 的大小决定了工艺中是采用热锭作业的问题，是一次成材还是二个阶段生产的问题。 至于批量的多少主要反映在选择设备的技术水平、产品成本的高低上，而对产品的工 艺过程无显著影响。 (4)产品成本 内蒙古科技大学毕业设计说明书 18 成本是生产效果的综合反映，是各种因素影响的结果。一般钢的加工工艺性能越 差，产品的技术要求越高，其生产工艺过程就越复杂，生产过程中金属。燃料、电力、 劳动力等各种消耗也越高，产品成本必然会相应提高。反之，则产品成本下降。成本 的高低在一定程度上也是工艺过程是否合理的反应。当然，成本还与产量大小、生产 技术水平等其他因素有关的。 (5)工人的劳动条件 工艺过程中所采用的工序必须保证生产安全，不危及劳动者的身体健康，不造成 环境污染。否则，应采取妥善的防护措施。 3.2 CSP 生产工艺流程图 加热钢坯 导入输入辊道运输 事故剪 高压水除鳞箱 液压压下立辊修边 六架四辊CVC精轧 机 内蒙古科技大学毕业设计说明书 19 检测带钢b，h，t板的平直度 带有SMS冷却板型的层冷 长侧倒板对中 卷取机前夹送辊 带踏板控制地下卷取机 卸卷小车将钢卷运到一号步进梁 液压提升机将钢卷提升到地平线上 检查、称重、打捆、喷印标志 冷却堆放 冷轧厂 精整线 图 3.1 CSP 生产工艺流程图 内蒙古科技大学毕业设计说明书 20 3.3 CSP 生产工艺流程及主要设备简介 3.3.1 CSP 生产工艺流程 连铸板坯进入隧道式加热炉均热到 11001150对中导板的输送辊事故剪 高压水除鳞CVC 轧机轧制。其总的布置如图 3.2 设施 图 3.2 CSP 操作流程 F1 立辊附属的立辊轧机，立辊轧机轧辊的速度预设定，立辊开口度按板坯尺寸进 行调节，立辊轧机导向并改善板坯边部条件后咬入 F1,F2F6 按规定的规格轧出。 精轧机前有事故剪，在轧线出现事故是将板坯切断，轧机和炉子间的坯料退回到 炉子内，并切断事故剪与 F1 机架间的废钢坯。 为了确保轧制的带钢精度和控制板形、平直度，精轧机上设有液压 AGC 自控系统。 F1F3 机架工作辊是凸度连续可调控制系统 CVC 液压弯辊 WRB 控制带钢凸度， F4F6 有 CVC 和弯辊系统来控制平直度。 在生产过程中的控制由过程计算机进行预设，在轧制过程中配以动态弯辊系统调 节板形。在 F6 机架出口侧的测量室设有检测仪等，对轧出的成品进行监测。 F1F6 各机架之间均设有液压活套支撑器，在轧制的过程中，通过调整活套的转 内蒙古科技大学毕业设计说明书 21 角角度，调节套量，以保持恒定的微张力轧制，以防止堆钢事故的发生。 成品出钢后，经层流冷却到适当温度进行卷取，成品带钢有 F6 机架轧出后经设在 输入辊道上的分级控制的层流冷却系统将带钢由终轧温度按规定的冷却制度冷却到卷 取温度。带钢经卷取机前入口侧导板对中并正确的导入夹送辊，夹送辊设有 PRC 控制 系统，带钢被送进卷取机芯轴和助卷辊之间设定的缝隙，借助助卷辊，带钢被缠绕在 卷取机的芯轴上，对于4mm 的带钢，助卷辊实施踏步式控制，以确保卷取带钢的质量。 卷取完成后，卷取机外支撑打开，卸卷小车将钢卷取下并送至钢卷提升车。由此把钢 卷送至带回转台的传递小车将钢卷水平旋转 90送到 1 号步进梁上。再把钢卷送到液 压提升装置上。 提升装置把带钢送到车间地平线上，由 2 号步进梁接近卧放的钢卷。2 号步进梁上 布置有：带钢控制站，称重，径向和轴向打捆以及喷印标志。 在 2 号步进梁端点设有钢卷旋转台，将带卷旋转 90，按生产计划生产的品种或 后不连接的 3 号步进梁运输机和链式运输机冷却后，送到热轧钢卷库，另一部分送到 精整作业线进行后续处理或由去冷轧厂的快速运输装置送给冷轧厂。 3.3.2 主要设备简介 轧机是完成金属轧制变形的主要设备。泛 指 完 成 轧 材 生 产 全 过 程 的 装 备 ， 包 括 有 主 要 设 备 、 辅 助 设 备 、 起 重 运 输 设 备 和 附 属 设 备 等 。 轧 机 的 主 要 设 备 有 工 作 机 座 和 传 动 装 置 。 工 作 机 座 由 轧 辊 、 轧 辊 轴 承 、 机 架 、 轨 座 、 轧 辊 调 整 装 置 、 上 轧 辊 平 衡 装 置 和 换 辊 装 置 等 组 成 。 轧 辊 是 使 金 属 塑 性 变 形 的 部 件 。 轧 辊 轴 承 支 承 轧 辊 并 保 持 轧 辊 在 机 架 中 的 固 定 位 置 。 轧 辊 轴 承 工 作 负 荷 重 而 变 化 大 ， 因 此 要 求 轴 承 摩 擦 系 数 小 ， 具 有 足 够 的 强 度 和 刚 度 ， 而 且 要 便 于 更 换 轧 辊 。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 22 不 同 的 轧 机 选 用 不 同 类 型 的 轧 辊 轴 承 。 滚 动 轴 承 的 刚 性 大 ， 摩 擦 系 数 较 小 ， 但 承 压 能 力 较 小 ， 且 外 形 尺 寸 较 大 ， 多 用 于 板 带 轧 机 工 作 辊 。 滑 动 轴 承 有 半 干 摩 擦 与 液 体 摩 擦 两 种 。 半 干 摩 擦 轧 辊 轴 承 主 要 是 胶 木 、 铜 瓦 、 尼 龙 瓦 轴 承 ， 比 较 便 宜 ， 多 用 于 型 材 轧 机 和 开 坯 机 。 液 体 摩 擦 轴 承 有 动 压 、 静 压 和 静 动 压 三 种 。 优 点 是 摩 擦 系 数 比 较 小 ， 承 压 能 力 较 大 ， 使 用 工 作 速 度 高 ， 刚 性 好 ， 缺 点 是 油 膜 厚 度 随 速 度 而 变 化 。 液 体 摩 擦 轴 承 多 用 于 板 带 轧 机 支 承 辊 和 其 它 高 速 轧 机 。 轧 机 机 架 由 两 片 “牌 坊 ”组 成 以 安 装 轧 辊 轴 承 座 和 轧 辊 调 整 装 置 ， 需 有 足 够 的 强 度 和 钢 度 承 受 轧 制 力 。 机 架 形 式 主 要 有 闭 式 和 开 式 两 种 。 闭 式 机 架 是 一 个 整 体 框 架 ， 具 有 较 高 强 度 和 刚 度 ， 主 要 用 于 轧 制 力 较 大 的 初 轧 机 和 板 带 轧 机 等 。 开 式 机 架 由 机 架 本 体 和 上 盖 两 部 分 组 成 ， 便 于 换 辊 ， 主 要 用 于 横 列 式 型 材 轧 机 。 此 外 ， 还 有 无 牌 坊 轧 机 。 轧 机 轨 座 用 于 安 装 机 架 ， 并 固 定 在 地 基 上 ， 又 称 地 脚 板 。 承 受 工 作 机 座 的 重 力 和 倾 翻 力 矩 ， 同 时 确 保 工 作 机 座 安 装 尺 寸 的 精 度 。 轧 辊 调 整 装 置 用 于 调 整 辊 缝 ， 使 轧 件 达 到 所 要 求 的 断 面 尺 寸 。 上 辊 调 整 装 置 也 称 “压 下 装 置 ”， 有 手 动 、 电 动 和 液 压 三 种 。 手 动 压 下 装 置 多 用 在 型 材 轧 机 和 小 的 轧 机 上 。 电 动 压 下 装 置 包 括 电 动 机 、 减 速 机 、 制 动 器 、 压 下 螺 丝 、 压 下 螺 母 、 压 下 位 置 指 示 器 、 球 面 垫 块 和 测 压 仪 等 部 件 ； 它 的 传 动 效 率 低 ， 运 动 部 分 的 转 动 惯 性 大 ， 反 应 速 度 慢 ， 调 整 精 度 低 。 70 年 代 以 来 ， 板 带 轧 机 采 用 AGC( 厚 度 自 动 控 制 ) 系 统 后 ， 在 新 的 带 材 冷 、 热 轧 机 和 厚 板 轧 机 上 已 采 用 液 压 压 下 装 置 ， 具 有 板 材 厚 度 偏 差 小 和 产 品 合 格 率 高 等 优 点 。 上 轧 辊 平 衡 装 置 用 于 抬 升 上 辊 和 防 止 轧 件 进 出 轧 辊 时 受 冲 击 的 装 置 。 形 式 有 ： 弹 簧 式 ， 多 用 在 型 材 轧 机 上 ； 重 锤 式 ， 常 用 在 轧 辊 移 动 量 大 的 初 轧 机 上 ； 液 压 式 ， 多 用 在 四 辊 板 带 轧 机 上 。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 23 为 提 高 作 业