新建年产量140万吨宽厚板工艺设计.doc

铜陵学院毕业论文（设计） 摘要 在第二次世界大战期间，由于战争的需要工业的发展速度和创新水平都能 得到很大的提高。宽厚板的发展也是如此，最初由于战舰、航空母舰等武器装 备的发展，对于钢板的质量、强度以及厚度等要求越来越高，宽厚板轧机在这 期间得到了很大发展。和平年代，应大型桥梁，核电站，大型水坝，油田钻井 平台，大型机械等领域的需要，宽厚板得到了更广泛的应用，这也促进了宽厚 板行业的迅猛发展。现如今宽厚板轧机已成为是轧钢行业中的主力轧机，其装 备水平及拥有量是一个国家钢铁工业发展水平的重要标志。 现阶段用于生产宽厚板的轧机有以下四种：二辊可逆式轧机、三辊劳特式 轧机、四辊可逆式轧机和万能式轧机。其中较为先进的是配有液压 agc 系统和 弯辊装置的四辊可逆式 pc 轧机。本设计是为了满足当前市场对宽厚板产品的需 求而进行的年产量 140 万吨的宽厚板生产工艺设计，本设计的粗轧机组和精轧 机机组均采用现阶段较为先进的轧机。根据各方面的因素的考虑决定粗轧机组 采用普通四辊可逆式轧机，精轧机组采用配有液压 agc 系统和弯辊装置的四辊 可逆式 pc 轧机。 设计主要产品及其产量：碳素板 30 万吨，容器板 30 万吨，船用板 20 万吨， 桥梁板 20 万吨，低合金高强度板 20 万吨，建筑板 20 万吨。其代表规格为： q235_16350016000mm3的碳素板。生产所用的板坯为 150mm、180mm、200mm 和 300mm 厚的连铸坯。本设计共计算了 3 种产品的 压下规程，分别为:20mm 低合金高强度板，16mm 的碳素板、30mm 的建筑板。 关键词：关键词：宽厚板 压下规程 车间设计 陈志丹：新建年产量 140 万吨宽厚板工艺设计 abstract in the second world war, because of the war need to industrial development speed and innovation level can be greatly improved.the development of the thick plate also is so, first ships, aircraft carrier, due to the development of weaponry, for the quality of the steel plate, intensity and thickness of demand is higher and higher, in this period cooling.the four-high universal mill got great development.in peace, should be large bridge, nuclear power station, large dam, oil drilling platform, large mechanical and other areas of need, generous board got more extensive application, this also promoted the rapid development of industry and thick plate.nowadays cooling.the four-high universal mill has become the main mill is rolling steel industry, the level of equipment and the ownership is a national steel industry development level of important symbol. at present for the production of the thick plate mill has the following four: two roll reversible rolling mill, three roller mill, always the type four roll reversible rolling mill and universal type rolling mill.among the more advanced is equipped with a hydraulic agc system and bending roll device four roll reversible pc rolling mill.this design is to satisfy the current market for the product demand lenient plate of the annual capacity of 1.4 million tons of thick plate production process design, the design of the roughing and finishing all uses advanced unit at the mill.according to various aspects of the factors to consider decided to roughing using common four roll reversible rolling mill, the group of finishing with a hydraulic agc system and bending roll device four roll reversible pc rolling mill. main products and their output: 铜陵学院毕业论文（设计） i 目目 录录 摘要摘要i abstract.ii 第一章第一章 概述概述 - 1 - 1.1 国内外宽厚板生产技术发展概况.- 1 - 1.1.1 国内宽厚板生产技术的发展- 1 - 1.2 国外宽厚板生产技术的发展 - 2 - 第二章第二章 产品大纲与金属平衡产品大纲与金属平衡.- 3 - 2.1 产品大纲- 3 - 2.2 金属平衡- 4 - 第三章第三章 生产工艺流程生产工艺流程.- 6 - 3.1工艺流程图.- 6 - 3.2 工艺流程简述.- 6 - 第四章第四章 轧机组成及年工作小时轧机组成及年工作小时.- 8 - 4.1 轧机型式.- 8 - 4.1.1 二辊可逆式轧机.- 8 - 4.1.2 三辊劳特式轧机.- 8 - 4.1.3 四辊可逆式轧机.- 8 - 4.1.4 万能式轧机.- 9 - 4.2 轧机主要参数的确定 - 9 - 4.2.1 轧机允许轧制力的确定- 9 - 4.3 轧辊主要参数的确定及主电机型式的选择.- 9 - 4.3.1 轧辊材质及轧辊轴承的确定.- 9 - 4.3.2 工作辊辊身长度的确定.- 9 - 4.3.3 工作辊直径的确定.- 10 - 4.3.4 支撑辊直径的确定.- 10 - 4.3.5 支撑辊辊身长度的确定.- 10 - 4.3.6 工作辊辊颈尺寸的确定.- 10 - 4.3.7 支撑辊辊颈尺寸的确定.- 11 - 4.4 轧机允许轧制力矩及最大压下量的确定.- 11 - 4.5 轧制速度和主电机主要参数的确定.- 12 - 4.5.1 轧制速度的确定.- 12 - 4.5.2 主电机型式的选择.- 12 - 4.5.3 主电机额定转速的确定- 12 - h n 4.5.4 主电机额定功率的确定- 12 - h p 4.6 工作制度- 14 - 4.6.1 年工作时间.- 14 - 陈志丹：新建年产量 140 万吨宽厚板工艺设计 第五章第五章 工艺制度工艺制度 - 16 - 5.1 板坯准备制度.- 16 - 5.2 加热制度- 17 - 5.3 轧制制度- 18 - 5.4 精整制度- 18 - 5.4.1 冷却.- 18 - 5.4.2 矫直- 18 - 5.4.3 剪切.- 19 - 5.4.4 检查打印- 19 - 5.4.5 钢板收集和堆放- 19 - 5.4.6 热处理制度.- 19 - 第六章第六章 压下规程设计及力能参数的计算压下规程设计及力能参数的计算.- 20 - 6.1 制定轧制制度的原则和要求 .- 20 - 6.2 制定压下规程的方法和步骤 .- 20 - 6.3 压下规程- 20 - 6.4 力能参数的计算- 21 - 6.4.1 选择速度图.- 21 - 6.4.2 轧制速度的确定- 21 - 6.4.3 确定轧制延续时间- 21 - 6.4.4 轧制温度的确定- 22 - 6.4.5 计算各道轧制的平均变形速度.- 22 - 6.4.6 计算各道的变形抗力- 23 - 6.4.7 计算各道的平均单位压力（）- 23 -p 6.4.8 计算各道总压力- 23 - 6.4.9 计算传动力矩- 23 - 第七章第七章 轧辊强度及主电机能力校核轧辊强度及主电机能力校核.- 26 - 7.1 轧辊强的校核- 26 - 7.2 支承辊的校核- 26 - 7.3 工作辊的校核- 28 - 7.4 接触应力的计算- 29 - 7.5 主电机能力校核- 32 - 7.5.1 电机传动轧辊所需力矩的计算.- 32 - 7.5.2 轧制力矩.- 32 - 7.5.3 附加摩擦力矩.- 32 - 7.5.4 空转力矩.- 33 - 7.5.5 动力矩.- 34 - 7.5.6 电机发热校核.- 34 - 铜陵学院毕业论文（设计） iii 7.5.7 电机过载校核.- 34 - 第八章第八章 主要辅助设备选择及生产能力的计算主要辅助设备选择及生产能力的计算.- 36 - 8.1 主要辅助设备及技术参数 .- 36 - 8.1.1 加热炉.- 36 - 8.1.2 高压水除鳞机.- 36 - 8.1.3 矫直机.- 37 - 8.1.4 冷床.- 38 - 8.1.5 剪切机.- 38 - 8.1.6 热处理设备.- 39 - 8.2 轧机生产能力计算.- 39 - 陈志丹：新建年产量 140 万吨宽厚板工艺设计 - 1 - 第一章第一章 概述概述 现阶段宽厚板品种繁多，用途广泛，使用温度区域较广(200600)，使用 环境复杂(耐侯性、耐蚀性等)，使用要求高(强韧性、焊接性等)。由于宽厚板的 诸多优点使其在建造船舰、建设桥梁、石油化工、石油平台、工程机械、重型 汽车及国防建设等方面有了很大的应用。因此，宽厚钢板是国民经济发展不可 缺少的钢材品种，各国对宽厚板生产都很重视。世界发达国家宽厚板的需求量 占钢材总量的 14%16%，我国目前宽厚板的生产量占钢材总量 11%13.4%。 当代社会，应大型桥梁，核电站，大型水坝，油田钻井平台，大型机械等 领域的需要，宽厚板得到了更广泛的应用，这也促进了宽厚板行业的迅猛发展。 厚钢板产量从 2004 年的 821.26 万吨发展到 2009 年的 1874.86 万吨，增长了 128.3%，2010 年也继续保持增长趋势，前 10 个月的产量就已经达到 1860.9 万 吨。特厚板的产量增长速度也比较快，从 2004 年的 180.01 万吨增至 2009 年的 474.56 万吨，增长幅度达 163.6%，2010 年 1-10 月份的产量达 393.1 万吨。 2011 年 13 月份我国各省的特厚板产量就已达到 149 万吨之多了，而今年二月 份我国的特厚板产量是 42.9 万吨。而在 2000 年的时候，我国特厚板产量仅为 71.43 万吨，从 2003 年以后，随着我国经济的高速发展，国内也相继投产了一 批具有世界先进水平的特宽厚板轧机，之后一直到 2011 年我国特厚板的产量也 以每年百分之三十几的速度增长。 1.1 国内外宽厚板生产技术发展概况 1.1.1 国内国内宽宽厚板生产技术的发展厚板生产技术的发展 新世纪以来，国内外宽厚板生产技术均有很快的发展。而我国的宽厚板生 产技术的进步主要表现在: (1) 我国的连铸板坯技术迅速发展，厚板连铸已经逐渐代替钢锭与初轧板 坯成为主要宽厚板轧制的主要板坯，且钢的纯净度大大提高，钢材表面质量光 洁，清理量很少； (2) 步进梁式加热炉已经逐渐成为宽厚板轧制的主要加热炉，并使用出钢 机，实现了热装热送操作，使热装率提高甚至超过了40%； (3) 轧机轧制能力提高，刚度增加，主传动容量扩大，改善了对控轧与板 形控制的操作，并完善了 hagc 装置和板形控制装置，使成材率有了显著提高； (4) 我国宽厚板生产线已普遍采用快冷装置，并与 tmcp 相结合，目前 tmcp 工艺已成为宽厚板生产的主要工艺，是一项节约合金、简化工序、节约 能源消耗的先进轧钢技术，是生产高性能钢材主要生产手段； (5) 我国各地采用附设立辊轧机的生产线越来越多，采用附设立辊轧机可 以使板材在平面板形控制过程中减少切边量，从而使成材率得到提高； (6) 在生产过程中实行控轧控冷，使热矫直机能力加强，并采用组合式矫 直机，使其矫直范围扩大； 铜陵学院毕业论文（设计） (7) 冷床大部分已采用步进格板式和辊盘式，使钢板下表面划伤减少； (8) 采用超声波探伤法检查钢板内部缺陷； (9) 采用剪切线用滚切式双边剪和定尺剪,不但剪切质量好，且生产率高， 满足了轧机能力的要求； (10) 在某些方面的工作已取消了人工操作，如成品钢板的喷字、打印、贴 标等节约了人力资源及生产成本； (11) 轧制生产线自动化水平提高。 从上述分析可见，国内外宽厚板生产技术正逐年完善，且有很大的进步。 目前，我国宽厚板轧机仍处于结构调整宽，有的生产厂正在进行改造，有的在 完善后部精整工序，有的准备淘汰。 1.2 国外宽厚板生产技术的发展 国外宽厚板生产技术的发展与国内相比，还采用了以下先进技术: (1) 采用板坯去毛刺机，保证了板坯质量； (2) 采用去磁机，保证了低温用钢板性能； (3) 采用在线磨辊，减少了换辊次数； (4) 除鳞设备能力提高，提高了铁皮清除能力； (5) 轧制产品种类增多，增添了锥形、梯形、圆形、差厚、差宽、防挠及 带肋等异形板生产； (6) 整个车间的检测手段齐全，为实现自动化生产奠定了基础。 目前，国外宽厚板生产和轧机建设已进入一个稳定时期，新建轧机廖廖可 数，产量则有减无增，但品种增多，质量提高，成本下降，自动化程度越来越 高。 陈志丹：新建年产量 140 万吨宽厚板工艺设计 - 3 - 第二章 产品大纲与金属平衡 2.1 产品大纲 设计年产量：140 万吨 产品规格：615012006000800016000mm3 钢种：碳素板、容器板、船用板、建筑板、桥梁板、低合金高强度板 原料：150mm、180mm、200mm 厚的连铸坯；300mm 厚煅坯 最大单重：约 28 吨 产品方案见表2-1、表2-2 表2-1 按钢种分类的产品大纲 品种名称代表钢号执行标准 年产量 /104t 百分比 /% 碳素板q195275,ss330,ss400gb/t7003021.43 容器板16mnr,15mnvr,scm v1v5 gb66543021.43 船用板a,b,d,e,a32,ah32ah40gb7122014.38 桥梁板q235qq370q,16mnq gb/t7142014.38 低合金高 强度板 q295, q345,q390,a573,a633gb1591107.14 建筑板 a572,a573,a633,sn400acyb41042014.38 合计140100 铜陵学院毕业论文（设计） 表 2-2 按厚度分类的产品大纲 2.2 金属平衡 金属平衡表见2-3 表 2-3 金属平衡表 品种原料成品金属消耗 合计 厚 度 品 种 610 /mm 1216 /mm 1824 /mm 2660 /mm 6215 0/mm 年产 量 /104t 比例 /% 碳素板4610643021.43 容器板10431033021.43 船用板643522014.38 桥梁板432652014.38 低合金高强 度板 622462014.38 建筑板612472014.38 年产量 /104t 3620223527140合 计 比例/%25.7114.2915.712519.29100 陈志丹：新建年产量 140 万吨宽厚板工艺设计 - 5 - 烧损切损轧废 重量 /104t 比例 /% 重量 /104t 成材 率 /% 数量 /104t 比例 /% 数量 /104t 比例 /% 数量 /104t 比例 /% 碳素 板 33.1521.113090.50.431.32.597.80.130.4 容器 板 33.6321.423089.20.571.72.98.70.160.5 船用 板 22.5714.372088.60.361.62.19.30.110.5 桥梁 板 22.4214.282089.20.251.12.049.10.130.6 低合 金高 强度 钢 22.7514.492087.90.321.42.259.90.180.8 建筑 板 22.514.332088.90.341.52.059.10.110.5 合计157.0210014089.22.271.4513.938.90.820.5 铜陵学院毕业论文（设计） 第三章 生产工艺流程 3.1工艺流程图 宽厚板生产工艺流程如图 3-1 所示。 图 3-1 宽厚板生产工艺流程 3.2 工艺流程简述 坯料准备：生产板坯前选定适合生产此产品的的坯料，种类、形状、尺寸 及表面清理,为宽厚板生产提供合格的坯料，除特厚板用钢锭外，一般均用连铸 坯。在连铸车间经火焰清理、标记、测长、称重后的合格连铸板坯和表面质量、 内部质量合格的热连铸板坯由辊道运送到本厂板坯库。 坯料在存放时有三种存放方式： （1）热的连铸板坯可存放在保温坑内； （2）当连铸机和热轧机的生产计划相匹配时，热坯可以从来料辊道经中间 辊道直接送到加热炉的装料辊道进行热装炉； （3）如果技术比较成熟，热坯也可以从来料辊道经设在中间辊道上的边部 加热器进行加热后直接送至轧机辊道进行轧制。 在锻压厂经各道工序处理后的合格锻坯用载重汽车运入本厂板坯库，然后 按要求进行堆放。 根据生产产品的生产计划要求，利用计算机程序对选用板坯进行最佳化处 理，使板坯库吊车以最小的工作量进行装炉操作，板坯由吊车吊到上料辊道按 装炉顺序由辊道将板坯运到指定的加热炉后，再用推钢机将板坯推入步进梁式 加热炉进行加热。 板坯在加热炉内加热到 11001200后出炉，通过传送辊道传送至高压水 除鳞装置，除掉氧化铁皮后再送到指定辊道，用推床夹正后，送入四辊可逆粗 轧机组进行粗轧。纵轧、横轧均在辊道上以旋转形式来实现。 在粗轧机上获得精轧所需的钢板宽度与厚度，送往 pc 精轧机上轧成所需要 的钢板尺寸，其终轧温度不低于 800850。 毛坯经精轧机轧制成符合产品要求的成品毛坯后，送入十一辊热矫直机进 行矫直，终矫温度不低于 600。出矫直机后，进入冷床进行冷却。当钢板冷 至 100左右，下冷床进行上表面检查，检查合格的板坯进行在超声波探伤； 检查不合格的钢板在修磨辊道上进行修磨。修磨合格后经翻板送下一道工序进 行加工。 钢板经在线超声波探伤后，送至双边剪进行切边，然后用切头剪进行切头、 取样；厚度在 50mm 以上的钢板翻板后经探伤后送火焰切割区进行火焰切割。 对于成品宽度在 2000mm 以下的钢板采用剖分剪切，使轧机能力得到充分发挥， 陈志丹：新建年产量 140 万吨宽厚板工艺设计 - 7 - 同时减少切边损失，提高产品的成材率。然后由定尺剪根据产品规格进行定尺 剪切。 需热处理的钢板由吊车吊到相应辊道上，送人入热处理炉进行相应的热处 理加工。再由矫直机进行矫直，矫直后经冷床冷却，并对冷却后的钢板进行下 表面检查，合格的钢板由输出辊道送至垛板机成垛，由吊车吊到成品库堆放， 上下表面检查不合格的钢板由吊车吊走进行其他处理。需改尺的钢板由布置在 后面输出辊道上的改尺剪进行改尺，然后检查、打印、收集入库。 铜陵学院毕业论文（设计） 第四章 轧机组成及年工作小时 4.1 轧机型式 用于生产宽厚板的轧机有以下四种：二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机、 四辊可逆式轧机和万能式轧机。 4.1.1 二辊可逆式轧机二辊可逆式轧机 二辊可逆式轧机现在多用直流电机驱动，采用可逆调速轧制，利用上辊进 行压下量调整，得到每道次的压下量。 优点：a、可以低速咬钢、高速轧钢； b、具有咬入角大，压下量大，产量高的优点； c、投资少，机械设备简单； d、上辊抬起高度大，轧件重量不受限制，原料适应性强，既可轧制 钢锭，也可轧制钢坯。 缺点：二辊轧机的辊系刚度较差，钢板厚度公差大。故一般只适用于生产厚规格 的钢板，而更多的是用作双机布置中的粗轧机座。 4.1.2 三辊劳特式轧机三辊劳特式轧机 三辊劳特式轧机专门用于宽厚板生产。这类轧机是由上下两个大直径辊和 中间一个小直径辊所组成，上下辊由交流电机经减速机、齿轮座带动，为主动 辊；而中辊可沉降，为从动辊，靠上下辊摩擦带动。轧制过程由轧机的两个动 作完成的，利用中辊升降和升降台实现轧件的往返轧制，无需轧辊正反转：利 用上辊进行压下量调整，得到每道次的压下量。 优点：a、采用交流电动机传动，造价低； b、中辊直径小，显著降低轧制力和消耗，钢板延展更容易； c、建厂快，轧机辊系刚度比二辊可逆式大，因而生产的钢板精度也 高些。 缺点：a、该类轧机由于中辊直径小，从动，轧制速度不能调节，因而咬 入能力较弱； b、采用角轧法轧制，不利于板型控制； c、轧机前后装有升降台，限制原料重量，不适轧制厚钢板，成材率 低； d、轧机辊系的刚度还不够大，厚度偏差大，因此产品的产量和质量 都不能满足工业发展的需要，现已大部分被淘汰。 4.1.3 四辊可逆式轧机四辊可逆式轧机 四辊可逆式轧机是由一对小直径工作辊和一对大直径支撑辊组成，由直流 电机驱动工作辊。 优点：a、它具有二辊可逆轧机生产灵活的优点； 陈志丹：新建年产量 140 万吨宽厚板工艺设计 - 9 - b、支撑辊使轧机辊系的刚度增大，产品精度高，轧制规格范围广， 有利于轧制薄而宽的宽厚板； c、因为工作辊直径小，使得在相同轧制压力下能有更大的压下量， 提高了产量，因此生产能力大。 缺点：采用大功率直流电机，轧机设备复杂，和二辊可逆式轧机相比如果 轧机开口度相同，四辊可逆式轧机将要有更高的厂房，这些都增大了投资。 这种轧机生产的钢板质量好，目前已成为宽厚板生产的只要机型，故本设 计的生产车间中粗轧、精轧均选用此机型。 4.1.4 万能式轧机万能式轧机 万能式轧机是一种在四辊（或二辊）可逆轧机的一侧或两侧带有立辊的轧 机。万能轧机是用来生产齐边钢板，以提高成材率的。但实践证明立辊轧边只 在宽厚比(b/h)小于 6070 才能起作用，而当 b/h 大于 70 时应用立辊轧边很容 易产生纵向弯曲，不仅起不到齐边作用反而使操作复杂，容易造成事故。并且 立辊与水平辊要实现同步运行还会增加电器设备和操作的复杂性。现已淘汰。 但近来又在积极进行开发研究，在轧机上安装防弯辊和狗骨辊以达到防弯控弯 的目的。 在板形控制方面，pc 轧机因其板形控制能力强，辊形简单等优点而被广泛 应用，但投资大、需要止推装置，一般只用与精轧机上。 4.2 轧机主要参数的确定 4.2.1 轧机允许轧制力的确定轧机允许轧制力的确定 根据 = （式 4-1）p max b b p 式中：成品的最大宽度，mm。 max b 单位宽度上的轧制压力，kn/mm。一般取=1820kn/mm。 b p b p 本设计取=20kn/mm，由=6000mm，则=120mn。最终取 b p max bp =130mn。p 4.3 轧辊主要参数的确定及主电机型式的选择 4.3.1 轧辊材质及轧辊轴承的确定轧辊材质及轧辊轴承的确定 本设计四辊轧机工作辊和支撑辊的材质均选用合金锻钢，当强度限 =700750mpa 时，许用应力为=140150mpa。 b gb r 本设计工作辊轴承为四列圆锥滚动轴承；支撑辊轴承为动静压油膜滑动轴承。 4.3.2 工作辊辊身长度的确定工作辊辊身长度的确定 工作辊辊身长度 为 g l =+ （式 4-2） g l max ba 式中：轧机所能轧制的最大板宽，本设计=6000mm。 max b max b 轧辊长度余量，a=200mm 400mm,取=300mm。aa 故=6300mm。 g l 铜陵学院毕业论文（设计） 4.3.3 工作辊直径的确定工作辊直径的确定 工作辊辊身长度与其轧辊直径的关系是 g l g d /=3.24.5 (式 4-3) g l g d 则 =6300/(3.24.5)=14001969mm g d 取工作辊直径=1500mm。 g d 4.3.4 支撑辊直径的确定支撑辊直径的确定 支撑辊轧辊直径与工作辊轧辊直径的关系是 z d g d /=1.62.0 (式 4-4) z d g d 则 =（1.62.0）1500=24003000mm z d 取支撑辊直径=2600mm。 z d 4.3.5 支撑辊辊身长度的确定支撑辊辊身长度的确定 支撑辊辊身长度与其轧辊直径的关系是 z l z d /=2.02.5 (式 4-5) z l z d 则 =（2.02.5）2600=52006500mm z l 一般支撑辊辊身长度比工作辊短 100200mm。取支撑辊辊身长度 =6200mm。 z l 4.3.6 工作辊辊颈尺寸的确定工作辊辊颈尺寸的确定 a）工作辊辊颈直径 由于工作辊选用滚动轴承，则其辊颈与辊身直径的关系是 g d g d =（0.50.55） （式 g d g d 4-6） 则 =（0.50.55）1500=750825mm g d 取粗轧机和精轧机工作辊辊颈直径=800 mm g d b）工作辊辊颈长度 辊颈长度与滚动轴承辊颈直径的关系为 g l g d =（0.831.0） (式 4-7) g l g d 则 =（0.831.0）800=664800mm g l 则粗轧机和精轧机工作辊辊颈长度=700mm。 g l 4.3.7 支撑辊辊颈尺寸的确定支撑辊辊颈尺寸的确定 a） 支撑辊辊颈直径的确定 由于本设计支撑辊选用油膜轴承,其辊颈直径与辊身直径的关 z d z d 系为 /=050.55 (式 4-8) z d z d 则 =（0.50.55）2600=13001430mm z d 取粗轧机和精轧机支撑辊辊颈直径=1350 mm z d b）支撑辊辊颈长度的确定 辊颈长度与滚动轴承辊颈直径的关系为 z l z d 陈志丹：新建年产量 140 万吨宽厚板工艺设计 - 11 - =（0.831.0） (式 4-9) z l z d 则 =（0.831.0）1350=1120.51350mm z l 取粗轧机和精轧机支撑辊辊颈长度=1170 mm。 z l 4.4 轧机允许轧制力矩及最大压下量的确定 工作辊允许轧制力矩可用下式确定 = (式 4-10)m 3 4 . 0 g d 式中：工作辊材质许用扭转应力，=(0.50.6) bg r 工作辊辊颈直径。 g d =(0.50.6)140mpa=6084mpa =0.40.8384106=19.21mnm 1 m 同理=19.21mnm。 2 m 则粗轧机最大允许轧制力矩为=19.21mnm，精轧机最大允许轧制力矩为 1 m =19.21mnm。 2 m 工作辊允许的最大压下量可用得出。此次设计为热轧钢)cos1 ( max g dh 板，咬入角=1522，取。 20 =1500=90.46mm)cos1 ( max g dh)20cos1 ( 4.5 轧制速度和主电机主要参数的确定 4.5.1 轧制速度的确定轧制速度的确定 一般，宽厚板轧制的最大速度为 7.3m/s，本设计取粗、精轧机的最大轧制 速度、分别取 3m/s 和 5m/s。 1max v 2max v 4.5.2 主电机型式的选择主电机型式的选择 宽厚板轧机主电机的型式有直流传动和交流传动两种。由于交流调速技术 的发展，20 世纪 90 年代以来新建的热轧板带几乎都采用了交流调速的型式。 本设计粗、精轧机均选用交流调速电机。 4.5.3 主电机额定转速主电机额定转速的确定的确定 h n 主电机转速由下式确定 (式 4-11)60/ndv g 式中： 工作辊最大直径，m； g d n主电机最大转速，。min/r 则 g dvn/60 由此可得粗轧机最大转速=38.2，精轧机最大转速 max1 nmin/r =63.7。则取 max2 nmin/r =02040rpm 1 n =03060rpm 2 n 所以取=40r/min、=60r/min。 1h n 2h n 4.5.4 主电机额定功率主电机额定功率的确定的确定 h p 由下式 （式 4-12）/03 . 1 hhh nmp 铜陵学院毕业论文（设计） 式中： 额定力矩； h m 额定转速； h n 传动效率，取=0.96。 又 = （式 4-13） h mkm / 式中：最大允许轧制力矩。m 过载系数，取=2.5。kk 因为=19.21mnm，=19.21mnm 1 m 2 m 则=7.68mnm，=7.68mnm 1h m 2h m 将 mh、nh、代入（式 4-12）得 =32960kw 1h p =49440kw 2h p 本设计主电机的功率分别选用： 粗轧机组 =235000kw 1h p 精轧机组 =250000kw 2h p 轧机主要技术指标见表 4-1。 表 4-1 轧机主要技术指标 项目粗轧机精轧机 轧机型式四辊可逆轧机pc 四辊可逆轧机 工作辊辊身尺寸/mm1500630015006300 支撑辊辊身/mm2600620026006200 工作辊辊颈尺寸/mm800700800700 支撑辊辊颈尺寸/mm1350117013501170 工作辊材质合金锻钢合金锻钢 支撑辊材质合金锻钢合金锻钢 最大轧制压力/mn120120 最大轧制力矩/mnm219.21219.21 最大轧制速度/m/s35 最大工作开口度/mm420400 主电机功率/kw235000250000 主电机转速/min/r0204003060 压下速度/mm/s2515 陈志丹：新建年产量 140 万吨宽厚板工艺设计 - 13 - 4.6 工作制度 本设计在建成生产时采用三班连续工作制，星期六、日、节假日不休。规 定大修每三年一次，每次 27 天。无大修年每年中修一次。中修平均每年 12 天。 小修每周一次，一次 8 小时，有大中修周不小修。 4.6.1 年工作时间年工作时间 （1）计划检修时间的确定 大中修时间总共为 t1=24（ 27+122）/3=408 小时 小修时间按每周一次，每次 10 小时，则全年小修时间为 t2=8（36517）/7=398 小时 交接班时间 t3 每次交接班时间为 20 分钟即 1/3 小时 t3=（36517398/24）3（1/3）=331 小时 说明：每年除去大中修 408 小时和小修 398 小时外，每周 7 天，每天 3 班。 换轧辊时间 t4 t4=1401042000（1/4）=175 小时。 说明：轧辊每生产完 2000t 产品时换辊，每次换辊时间 15 分钟即 1/4 小 时 修理机械故障时间 t5 t5 =300 小时 计划外停工时间 t6 计划外停工时间约为年小时减去计划工作时间后的小于 18%的时间 t6=（36524408398331175300）6.5%=464.6 小时 取 470 小时。 （2）年工作时间见表 4-2。 表 4-2 轧机年工作小时 项 目 日 历 时 间 计 划 大 修 计 划 小 修 合 计 额 定 工 作 时 间 计 划 交 接 换 辊 合 计 计 划 工 作 时 修 理 故 障 计划 外停 工 额 定 工 作 时 时 间 /h 876 0 408398806795 4 33 1 175506744 8 300470667 8 铜陵学院毕业论文（设计） 第五章 工艺制度 5.1 板坯准备制度 a) 坯料的验收 1) 在验收时，验收员必须严格执行按炉送钢制度；在输送时，缺失输送单 或输送单中记录不清者，验收员应不予验收。 2) 对于作为产品坯料的钢锭和连铸坯，验收员应先按表 5-1 的外形和尺寸 公差要求进行验收，然后按原料的输送单逐项对钢号、规格、数量、重量、化 学成分等进行验收，并记录坯料序号且建立卡片，作为以后工序加工时质量验 收及金属平衡的依据。 3) 检验员在检验时还应检验板坯表面质量是否有缺陷，表面质量无缺陷的 板坯才能被认为是合格板坯。 表 5-1 外形和尺寸公差要求 项目厚度宽度长度镰刀弯上下弯（平面弯） 公差51530长坯40，短坯20长坯40，短坯20 b) 板坯堆垛：验收合格的板坯按下表 5-2 标准执行，并按炉罐号堆放整齐。 需切断的倍尺原料和需表面处理的原料，经切断和清理后，仍按原炉罐号堆放 在一起。 c) 板坯热装要求：hcr 坯目标温度平均 600；dhcr 坯目标温度平均 800。 d) 板坯装炉规定：包括上料检查和装炉顺序等方面。 表 5-2 板坯堆放标准 项目垛高垛间距离每垛堆放块数 参数max3050 mm1350 mmmax10 块 1) 坯料上料检查 a 检查目的：避免尺寸、形状、表面质量和重量不合格坯混入炉中； b 检查项目： 板坯号把实际板坯上的标号和计算机在称量核对点 终 端上显示的板坯号及轧制计划表上板坯号对照，三者必 须一致。 尺寸、形状、表面质量对目测异常的板坯要进行实 测，检查其是否超过板坯技术条件中的有关规定。 重量板坯称量机的实测重量与输入连铸机测计算机 理论重量之差不得超过20，如超重警报，则实测其尺寸并 进行计算，当偏差在允许范围内方可装炉。 陈志丹：新建年产量 140 万吨宽厚板工艺设计 - 15 - 异常板坯的判定与处理：当检查项目不合规定者为异常 板坯，原则上作缺号处理。 2) 板坯上料顺序 单排料：按 1-2-3-1-2-3炉号顺序循环装入。 双排料：按 1-1-2-2-3-3-1-1炉号顺序循环装入。 炉列规定：双排料板坯库侧炉列为 1，轧机侧炉列为 2。 单排料轧机侧炉列为 1。 炉号更换时，前后两个不同炉号的坯料之间应用明显的标志分开，以便识 别；当坯料在双排加热炉内装入时，应将同一炉号的坯料均匀的装入各排和各 座加热炉内，均衡出钢，以发挥炉子的生产能力；装炉排钢必须整齐规划。 5.2 加热制度 （1）加热的目的：提高钢的塑性，降低变形抗力，改善金属内部组 织和性能，便于轧制加工。将钢坯加热至一定温度后进行轧制时，可降低 轧机的工作强度，因此可以降低设备和操作事故的发生几率，还可以获得 端面尺寸精确的钢板。 （2）钢的加热应满足下列要求： 1)加热温度严格控制在规定的温度范围内，防止产生加热缺陷。温度 过低钢坯不具有足够的可塑性，温度过高可能会产生废品和浪费资源。 2)加热制度必须满足不同钢种、不同断面、不同形状的钢坯在具体条 件下合理加热。 3)钢坯的加热温度应在长度、宽度和断面均匀一致。 3、加热制度：包括加热温度、加热时间和加热速度。 （1）确定加热温度的依据合金相图、塑性变形抗力图、再结晶图。由 合金相图确定最高加热温度，塑性变形抗力图确定轧制温度范围，根据再结晶 图确定终轧温度。 （2）确定加热速度的依据金属的导热性。钢加热时单位时间内温度的 变化叫做钢的加热速度。普通碳素钢和低合金钢由于有良好的导热性，故可以 在较低的温度下，加快加热速度。高碳钢和合金钢由于其导热性差，急速加热 会因内外温差而产生较大的热应力，使钢产生裂纹或断裂，因此这种钢在加热 初期，必须控制加热速度而且不宜过快。因此，对不同的钢种，其加热温度也 不同。 （3）确定加热时间的依据钢种的导热性及坯料的规格。坯料在加热炉 内加热升温到轧制所要求的温度的总时间叫加热时间。它与钢的种类、形状、 尺寸以及在炉内的配置、加热制度、加热炉构造、烧嘴分布及所用燃料有关。 加热时间可由理论计算确定，但生产实践中，多用经验公式粗略的计算。对连 续加热炉采用如下公式： = (式 5-1)cb 式中：加热时间，h； 铜陵学院毕业论文（设计） c系数，对低碳钢为 0.1-0.15；对中碳钢为 0.15-0.20；对低合金钢为 0.15-0.20；对高碳钢为 0.20-0.30。 坯料厚度，cm。b 5.3 轧制制度 a) 除鳞其目的是除去钢坯表面的炉生和次生氧化铁皮，以避免压入钢 板表面产生缺陷。它是保证钢板质量的关键措施。 b) 轧制阶段宽厚板的轧制过程分为粗轧和精轧两个阶段。 1) 粗轧阶段的主要任务是将板坯进行大压缩延伸使其展宽到精轧所需宽度。 通常，成品厚度小于 25mm 时，切边余量为 80120mm；成品厚度大于 25mm 时，切边余量为 60100mm。 2) 精轧的主要任务是轧长和保证钢板的厚度，并控制板形、性能和表面质 量。 5.4 精整制度 精整工序它在宽厚板生产过程中占有及其重要的作用。它是轧钢生产工艺 过程中最后一个工序，它的作业线最长、功能最多，而且最复杂。通常包括冷 却、矫直、画线、剪切、检查、清理缺陷、打印、收集、堆垛及记录等，某些 产品还需进行热处理。 5.4.1 冷却冷却 冷却分管层流冷却和步进梁式冷床冷却。 1）层流冷却的作用是控制钢板进入热矫机的温度，提高钢板的强度且韧性 不降低，降低碳当量从而改善钢板的可焊接性等。 2）冷床的作用是将矫直均匀的钢板迅速均匀的冷却到 200150以下，并 控制钢板的组织性能。 5.4.2 矫直矫直 矫直的目的是使钢板板形平直。 1) 矫直工艺制度主要是根据矫直钢板的钢种、规格、性能及钢板的外形质 量的要求来确定矫直工艺参数。 2) 热矫温度取决于钢板的厚度和相变温度。一般为 550650。若矫直 温度过高，矫直后钢板在冷床上可能产生翘曲；若矫直温度过低，变形抗力大， 矫直效果不好，且使钢板表面残余应力过高而降低钢板性能，特别是钢板的冷 弯性能。因此，要合理的选择矫直温度。 3) 必要时可用层流冷却系统来控制钢板的矫直温度。 4) 此外，为保证热处理后的钢板平直度，本设计在辊式淬火机后设有九辊 矫直机。 5) 本设计的冷矫机和热矫机采用分组传动方式。矫直参数见表 5-3。 陈志丹：新建年产量 140 万吨宽厚板工艺设计 - 17 - 表 5-3 矫直参数 矫直机名称矫直厚度/mm矫直速度/ms-1矫直压下量/mm 十一辊热矫机51000.82.01.05.0 九辊冷矫机5350.61.51.03.0 5.4.3 剪切剪切 双边剪和剖分剪靠近布置组合在一起。对成品宽度在 2000mm 以下的钢板 采用剖分剪切。剪切钢板侧边必须平直，尺寸公差符合要求。对于有缺陷、厚 度不合格的部位，要尽量让开，不得划入成品尺寸范围。并要考虑温度的收缩 量，力求获得最高的成材率。剪切温度不得大于 150，发生蓝脆时应停止剪 切。厚度大于 50mm 的钢板采用火焰切割。应根据切割钢板的厚度安装合适孔 径的割嘴。 5.4.4 检查打印检查打印 钢板剪切后，根据技术条件进行的检查。 1) 检查的内容包括力学性能、工艺性能、内部组织、外形尺寸、表面质量 和内部缺陷等。检查合格的钢板需打印。 2) 打印内容包括公司、钢种、规格、批号生产日期等。 3) 钢板表面的局部缺陷应用砂轮进行清理，清理后应保证钢板厚度不小于 允许的最小厚度，缺陷不得焊补和填补。 5.4.5 钢板收集和堆放钢板收集和堆放 钢板的收集和堆放应遵循以下原则： 1) 一吊钢板必须是同一批号的钢号，即同钢种、同炉罐号、同厚度、同批 号的钢板。避免差错和混乱。 2) 应将计划宽度、长度的钢板和非计划宽度、长度的钢板分别堆放。吊运 非计划品，应宽板在下，窄板在上。 3) 收集应做到三面齐。每吊钢板之间应均匀放置。 4) 用垫铁将钢板分开，上下垫铁应在同一垂直直线上，以避免压坏、压弯 钢板。垫铁间距建议为 2m。每堆钢板高度不应超过 3m。 5) 每吊钢板侧边可用油漆编号，以便检查。 5.4.6 热处理制度热处理制度 热处理是经加热、保温及冷却使钢板获得要求的金属显微组织，以改变钢 板性能的一种工艺。 1) 目的一般是根据不同钢种的要求，使其软化、硬化、提高韧性和消除残 余应力。 2) 本设计采用了辐射管加热的无氧化辊底式炉进行常化处理，并布置了辊 式淬火机作调质处理。 3）钢板在整个热处理过程中，从加热到保温，在炉内必须前后摆动，不得 停止。 铜陵学院毕业论文（设计） 第六章 压下规程设计及力能参数的计算 6.1 制定轧制制度的原则和要求 1）在设备能力允许的条件下尽量提高产量； 2）在保证操作稳便的条件下提高产量。 6.2 制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，确定各道次压下 量和压下量分配率（/）及确定各道次能耗负荷分配比等各种方法；h h 2）制定速度制度，计算轧制时间并确定逐道次轧制温度； 3）计算轧制压力、轧制力矩及总传动力矩； 4）检验轧辊等部件的强度和电机力矩； 5）进行必要的修正和改进。 各道次压下率取值范围按图 61 曲线。 6-1 压下率取值范围 6.3 压下规程 选取以下典型五种产品并对其压下规程进行计算： 1) 坯料 20018502400mm 成品 20250016000mm 钢种：低合金 高强度板 2) 坯料m 成品 16350016000mm 钢种：碳素板 3) 坯料m 成