设计年产量为210万吨CSP热轧薄板厂_毕业设计.doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书 i 内蒙古科技大学内蒙古科技大学 本科生毕业设计说明书本科生毕业设计说明书 题题 目：目：设计年产量为设计年产量为 210 万吨万吨 csp 热轧薄板厂热轧薄板厂 专专 业：业： 材料成型及控制工程材料成型及控制工程 班班 级：级： 成型成型 09 级级 3 班班 内蒙古科技大学毕业设计说明书 ii 设计年产量为设计年产量为 210 万吨万吨 csp 热轧薄板厂热轧薄板厂 摘摘要要 本设计以生产产品规格为 12.0mm1600mmspcc 建筑钢为例，设计一个年产量为 210 万吨的 csp 热轧薄板厂。设计内容主要包括兴建该厂的可行性分析、产品大纲的 编制、产品平衡计算、主辅设备选择、以及生产工艺流程设计、轧制规程的计算、辊 形设计和轧辊强度的校核、电机功率的校核、车间生产能力的计算、轧机工作图标的 确定以及车间平面布置等内容。 参考其他已建厂的参数经验，指定产品大纲、确定压下规程，选择主要轧制设备， 进行计算。 关键词关键词：csp；连铸连轧；轧制工艺；强度校核 内蒙古科技大学毕业设计说明书 iii design of annual capacity of 2.3 million tons of the hot rolling sheet plant factory abstract the design specifications for production of product is 12.0mm1600mm spcc steel as an example. design a production capacity of 2.1 million tons production of csp. design features include the construction of the plant feasibility analysis, the preparation of the outline of the products, metal balance calculation,rolling determining the csale, products blance calculation,the mainequipments choice, the choice of auxiliary equipments. economical and technical indicators of development an production process design, system temperaure, the speed of the system,cone unit rate calculation the calculation of rollling a point of order, roll strength checking, checking the electrical power, workshop production,the mill work chart to determine yhe plant layout an so on. reterence other plant parameters of experience,the design products outline,selcet apoint of other to determine major reduction rolling equpments,calculation. keywords: csp ;continuous casting and rolling; rolling progress; strength check 内蒙古科技大学毕业设计说明书 iv 目录目录 摘要摘要.i abstractii 第一章第一章 包头建设包头建设 csp 薄板厂可行性与必要性分析薄板厂可行性与必要性分析.1 1.1 csp 生产线历史简介.1 1.2 国内 csp 生产线发展概况概况.1 1.3 在包头建设csp钢厂的必要性和可行性研究.1 1.3.1 建设投资低1 1.3.2 生产成本低2 1.3.3 产品销售市场好2 1.3.4 包头资源好3 1.3.5 交通运输条件好4 第二章第二章 产品方案的编制产品方案的编制.5 2.1 产品方案5 2.1.1 产品大纲的制定原则5 2.1.2 产品大纲5 金属平衡表的编制金属平衡表的编制.8 第四章第四章 生产工艺流程的确定生产工艺流程的确定.10 4.14.1 生产工艺过程制订的依据生产工艺过程制订的依据.10 4.2 车间布置形式.11 4.3 csp 生产工艺流程.11 4.3.1 csp 生产工艺流程图 .12 第五章第五章 轧机参数确定轧机参数确定.13 5.1 机架数目的确定.13 5.1.1 轧机技术性能参数13 5.2 轧辊尺寸的确定.14 第六章第六章 压下规程的确定压下规程的确定.16 内蒙古科技大学毕业设计说明书 v 6.1 压下规程的制定依据16 6.1.1 轧制制度确定的原则及要求.16 6.1.2 变形制度的确定.16 6.1.3 速度制度的确定17 6.1.4 温度制度的确定17 6.1.5 各道次压下量的分配17 6.2 各机架轧制速度的确定.18 6.1.1 各机架轧制速度的计算18 6.3 各机架轧制温度的计算.19 6.4 轧机咬入能力校核.20 第七章第七章 力能参数力能参数.23 7.1 各道次的平均变形速度的计算.23 7.1.1 各道次的平均变形速度的计算23 7.1.2 求各道次的变形抗力23 图 7-2 变形抗力曲线.24 7.1.3 轧制压力的计算25 7.2 电动机传动轧辊所需力矩的确定.26 7.2.1 传动力矩的组成26 7.2.2 轧制力矩的确定27 7.2.3 附加摩擦力矩的确定27 7.2.4 空转力矩的确定29 7.2.5 电机轴上总的传动力矩30 7.3 轧制规程表的确定.32 第八章第八章 轧制过程主要参数校核轧制过程主要参数校核.33 8.1 电机能力的校核.33 8.1.1 等效力矩的确定33 8.1.2 电动机功率的确定34 8.2 轧机的强度校核.35 8.2.1 板带轧辊的强度特点35 内蒙古科技大学毕业设计说明书 vi 8.2.2 轧辊的强度校核35 第九章第九章 车间生产能力的确定车间生产能力的确定.40 9.1 轧机小时产量的确定.40 9.1.1 轧机小时产量计算40 9.1.2 轧钢机平均小时产量40 9.2 轧钢车间年产量计算.41 9.3 轧钢机的工作图表.42 9.3.1 轧钢机的工作图表的意义42 9.3.2 连续式轧机轧制图表的特征42 第十章第十章 辅助设备选择辅助设备选择.44 10.1 加热设备的选择.45 10.2 剪切设备（事故剪）的选择.46 10.3 高压水除鳞箱的选择.47 10.4 活套支撑器的选择.47 10.4.1 热连轧带钢轧机精轧机组的生产特点47 10.4.2 活套支撑器的作用48 10.4.3 活套支撑器的类型48 10.4.4 活套支撑器的工作特征49 10.4.5 所选活套支撑器的参数49 10.5 冷却设备的选择.49 10.6 卷取设备的选择.50 10.6.1 带钢生产工艺对卷取的要求50 10.6.2 带钢卷取机的结构特点51 10.6.3 带钢卷取机区的主要技术参数51 第十一章第十一章 厂房平面布置厂房平面布置.55 11.1 平面布置的原则.55 11.2 金属流程线的确定.55 11.3 设备间距的确定.56 内蒙古科技大学毕业设计说明书 vii 11.4 仓库面积的确定.57 11.5 其它设施面积的确定.58 11.5.1 操作台位置选择58 11.5.2 主电室58 11.5.3 运输通道的确定58 11.6 轧辊堆放场地的确定.58 第十二章第十二章 技术经济指标技术经济指标.60 12.1 车间各项技术经济指标分析及制定.60 12.2.综合经济技术指标.62 第十三章第十三章 环境保护环境保护.63 13.1 绿化布置.63 13.2.2 废气处理.63 13.2.3 热轧润滑油处理.64 13.3 噪声处理.64 13.4 现场节能技术与措施.64 参参 考考 文文 献献.65 致致 谢谢.66 内蒙古科技大学设计说明书 1 第第一一章章 包包头头建建设设 csp 薄薄板板厂厂可可行行性性与与必必要要性性分分析析 1.1 csp 生产线历史简介生产线历史简介 自 1989 年世界上第一台工业化的薄板坯连铸连轧生产线投产以来，过去的 11 年 中已有 36 条生产线相继运作， 2000 年可形成年产 4825 万 t 的生产能力。薄板坯连铸 连轧工艺技术装置日趋完善，市场竞争更具实力，原因在于它的工艺优势：投资低、 能耗低、生产成本低、维护费用低、成材率高。两流薄板坯连铸机与一套热连轧机相 配可产 160250 万 t/a 热轧带卷，可以分别与电炉或高炉转炉流程相联接。薄板坯连 铸连轧技术越来越显示出它的生命力1。 1.2 国内国内 csp 生产线发展概况概况生产线发展概况概况 2001 年以来投产的生产线的达产速度快于国外同类生产线邯钢薄板坯连铸连轧生 产线 1999 年 12 月投产，2000 年达到设计生产能力，是所有已投产的 csp 生产线中达 产最快的。包钢的薄板坯连铸连轧生产线是我国第一套双流 csp 生产线，2002 年 8 月 投产，2003 年超过了设计生产量，比邯钢更快，是国际上达产速度最快的。 发挥薄板坯连铸连轧技术潜力的关键之一在于发挥连浇的优势。抓连浇炉数的增 加就必须解决铸机漏钢和提高整个作业线作业率的问题，从而提高生产线的效率。 连铸连轧工艺的独特优势薄板坯连铸连轧工艺是由薄板坯连铸机与常规宽热带连 轧机的精轧机组集成而来的。连轧机组的能力与常规热带连轧机相当，而薄板坯铸机 能力低于连轧机组。常规热连轧机生产薄规格产品的不利点是单位时间内产量大幅度 下降，而这正是薄板坯连铸连轧生产线的固有特性。生产薄规格热轧板是薄板坯连铸 连轧技术的独特优势。近几年我国进口热轧板中大都属于薄规格产品，特别是厚度 2mm 的薄板。发挥薄板坯连铸连轧技术的独特优势将大大促进我国钢铁产品结构的 调整。 1.3 在包头建设在包头建设 csp 钢厂的必要性和可行性研究钢厂的必要性和可行性研究 1.3.1 建建设设投投资资低低 薄板坯连铸连轧生产线单位建设投资低的原因有下述几点。 （1）由于拉速高（5.5m/min，为一般板坯连铸机拉速 1.82.0m/min 的 3 倍） ，坯 厚薄（50mm，为一般板坯连铸机坯厚 220mm 的 22.7%） ，因而铸机产量相似时（如每 流为 100120 万 t/a） ，薄板坯连铸机冶金长度短（6m 左右，为一般连铸机的 1/41/5） ，结构轻，设备重量仅为后者的一半。 内蒙古科技大学设计说明书 2 （2）薄板坯连铸连轧生产线要求无缺陷铸坯，铸坯由连铸机出来后直接进人均热 炉，没有一般连铸机设置的板坯冷却、检查、表面清理等设备、 ，而设备重量大为减轻。 （3）没有堆存连铸坯的中间仓库。 （4）取消了热连轧机前的板坯加热炉，但设有板坯均热炉以及板坯边部加热装置。 （5）不再设置粗轧机架。 但因为精轧机能力较大，如仅设有一台薄板坯连铸机和均热炉线时（产量规模 100 万/t 左右)，则由于精轧机负荷不满，上述降低建设投资因素被抵消；当产量规模增加 到 200 万/t 时，薄板坯连铸连轧生产线的单位投资将远低于传统工艺。现美国纽柯公 司第三条薄板坯连铸连轧生产线（柏克利厂）单线设计规模为 150 万/t，考虑将来双线 时，生产线规模为年产钢带 300 万 t,单位建设投资将进一步降低。 1.3.2 生生产产成成本本低低 据美国咨询公司的实际调查资料，在美国，薄板坯连铸连轧工艺生产钢带成本 （从钢水到热带）较传统工艺约低 50 美元/t。 （1）人工费用 吨钢耗费人力约 0.3h，较传统工艺少 0.42h，相当于 11.8 美元。 （2）金属收得率 从钢水到热轧带卷新工艺为 97%，较传统工艺（93%）高 4%， 扣除废钢收人后约相差 6.5 美元。 （3）吨钢热耗和电耗 新工艺均热炉吨钢热耗为 0.527kj，较传统工艺少 1.25kj， 约折合 3 美元/t；电耗为 70kwh/t，较传统工艺少 55kwh/t 约折合 1.7 美元/t。 （4）吨钢销售及管理费用 采用薄板坯连铸连轧工艺的纽柯公司克劳福兹维尔厂 吨钢销售及管理费用较传统工艺少 25 美元/t。 结合我国情况来看，上述四个因素中，人工费用差距将缩小，在美国按每工时 28 美元计算，我国如按每工时 3 美元考虑，由此钢带成本将降为 1.3 美元；我国电费将达 到 0.068 美元/t（美国按 0.027 美元/t 计算)，因而耗电费用差矩将升为 4.3 美元/t。综合 人工、金属收得率、热耗、电耗四方面因素，新工艺较传统工艺少 15.1 美元/t。关于 吨钢销售及管理费用方面差距与是否采用紧凑式流程直接有关，需要进行综合研究。 另按前述分析，薄板坯连铸连轧生产线吨材建设费用将不高于传统工艺，当规模适当 时会低于传统工艺，因而折旧费用也将较低2。 综上所述，薄板坯连铸连轧工艺吨材成本将低于传统工艺，其幅度将随国家和地 内蒙古科技大学设计说明书 3 区情况的条件不同而有所区别。 1.3.3 产产品品销销售售市市场场好好 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 业等行业发展较快，冷轧薄板的消费量大幅度增加，是冶金产品中短线的短线。 19811987 年七年期间全国平均年消费量为 304 万 t，平均年生产量为 123 万 t 平均年 进口量为 181 万 t 平均年自给率为 41.2%。2011 年我国钢铁产量和消费量继续增长， 全年钢材消费量约为 6.1 亿吨。冶金工业规划研究院预计，2012 年我国钢材消费量将 达到 6.46 亿吨。根据冶金工业规划研究院测算，2011 年机械行业钢材消费量有望达到 1.18 亿吨。主要钢材消费子行业中，机械通用零部件行业钢材消费量 1550 万吨、重型 机械行业 1500 万吨、通用机械行业 1500 万吨、工程机械行业 1900 万吨、电工电器行 业 1950 万吨。钢材消费品种结构没有发生较大变化，仍然以中厚板、薄板、优质棒材 和型材为主，中厚板中高强度机械板所占比重有所增长。另外，包头本地拥有北方重 工汽车产业及宏昌天马汽车车斗配件企业还有军工企业每年都会需要大量板带材，还 有包头特有的稀土钢深受用钢企业欢迎。可见，进行冷轧薄板的生产，具有较好的市 场销售环境。 1.3.4 包包头头资资源源好好 包头市位于阴山-天山纵向成矿带上，矿产资源丰富，蕴藏有稀土、铁、煤炭、 铝、金、铌等 54 种金属、非金属和能源化工原料。其中最为著名的白云鄂博矿山，是 举世罕见的金属共生矿山，铁的探明储量约为 10 亿多吨，铌的储量居全国之首，稀土 储量居世界之最，稀土储量不仅巨大而且品位高、生产成本低，占到全国稀土储量的 91.6%，占世界已探明储量的 54.2%，1999 年包头稀土产量（以氧化稀土计）占世界总 产量的 60%，是名副其实的“稀土之乡” 。丰富的矿产资源为 csp 产品所需要的其他元 素提供了得天独厚的条件。 虽然是西部城市，但包头拥有充足的水资源，而这也是是包头经济赖以发展的重 要条件。黄河流经包头境内 214 公里，水面宽 130 米到 458 米，水深 1.6 米到 9.3 米， 平均流速为每秒 1.4 米，最大流量每秒 6400 立方米，年平均径流量为 260 亿立方米， 是包头地区工农业生产和人民生活的主要水源。此外，艾不盖河、哈德门沟、昆都仑 河、五当沟、水涧沟、美岱沟等河流，水流量可观，也是可以利用的重要水资源。包 头可利用地表水总量为 0.9 亿立方米（不包括黄河过境水） 。地下水补给量为 8.6 亿立 方米。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， 内蒙古科技大学设计说明书 4 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。由 此看来，csp 生产线的用水设施得到了一个很好的保障。 1.3.5 交交通通运运输输条条件件好好 包头是连接中国华北、西北的重要交通枢纽和中国西部重要的邮电通讯中心，现 已基本形成了铁路、公路、航空综合交通网络。其中贯通华北、西北地区的大动脉京 包、包兰铁路、包神铁路在包交汇，东行可连北京，西行可连兰州，南行可连太原、 西安、上海、宁波等地；110、210 国道穿越市区、呼包高速公路建成通车，27 条公路 干线通向全国各地，形成了以丹东-北京-包头-银川-拉萨为东西南北 州县和北海-西安-包头-白云为南北轴线，连接内蒙古自治区和 近省、市、自 治区的公路网络，密度超过了全国平均水平；由此看来，包头的交通运输条件很好， 能为产品的对外销售销售提供保障，更为保障资源优势转化为经济优势与外来资源的 引进提供了基础条件。3 综上所述，包头市资源区位优势突出，各项基础设施较为完善。在能源与原材料 价格不断上涨的宏观形势以及国内产业向西部转移移的大趋势下拥有较为广阔的发展 前景。而包头市近年来也不断通过改革降低地区比较优势发挥的交易成本，同时通过 招商引资与对外合作进一步释放了资源优势对于当地经济的拉动作用。作为市场经济 中最重要的微观主体，企业对于包头的经济发展具有无可争议的重要意义。从各个方 面来分析，在包头建立一个 csp 钢厂很有优势，更有发展前景。 内蒙古科技大学设计说明书 5 第第二二章章 产产品品方方案案的的编编制制 2.1 产品方案产品方案 2.1.1 产产品品大大纲纲的的制制定定原原则则 产品方案是进行其它工艺设计的首要依据（轧制、选型、厂房） ，因此工艺设计首 先从拟订车间产品方案开始。 1）服从国家或地区对产品的需求，在此条件下，根据车间工艺、设备的特点和市 场的要求进行产品开发。 2）具有经济观点，主要是生产能力大，消耗指标底，生产技术先进，产品质量高， 成本低廉。 3）考虑各产品的平衡，正确处理当前和长远发展的要求，注意地区之间的平衡。 4）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的方向发展，以提高轧机的生产技术水平。 5）注意建厂地区资源及钢坯的供应条件，物资和材料的运输情况，逐步建设和完 善我国自己的独立的轧钢生产体系。 6）要逐步解决产品品种和规格的老化问题，要适应当前新的经济形势的变化。4 2.1.2 产产品品大大纲纲 基于产品大纲编制原则、市场需求以及地区条件编制该产品大纲 （1）钢坯规格： 厚度： 5065 mm 宽度范围： 9801560mm 长度范围： 648m （2）轧制品种： 冷成形用钢，碳素结构钢，焊接结构钢，汽车结构钢，管线钢，焊接气瓶刚，船 舶结构用钢，低合金高强度钢，热轧花纹板。 （3）工艺条件： 炉内温度： 9801180 炉外温度： 9501150 终轧温度： 8001000 轧制速度： 最后一架的速度范围 312m/s 内蒙古科技大学设计说明书 6 表 2.1 产品编制表 序 号 产品 名称 规格 （mm） 年产量 （万 t） 所占 比例 技术标准代表钢种、钢级 1 冷成形 用钢 8.01550 57.525% jis g 3131- 1996 spcc 2 碳素结 构钢 1.220.0 980156 0 27.612% jis g 3101 dini7100 s400; s490 3 焊接结 构钢 2.520.0 980156 0 18.48%jis g 3106 sm400a; sm400b 4 汽车结 构钢 3.012.7 980156 0 32.214%jis g 3113bg510l 5 管线钢 155012. 0 2310%gb/t 14164x65 6 焊接气 瓶钢 2.56.0 9801560 20.79% gb/t 3277-1991 hp295 7 船舶结 构用钢 812.09 801560 27.612%yb/t4159-2007a;b;a32 8 低合金 高强度 钢 3.010.0 980156 0 13.86% gb/t 3274 -2007 q295b; q345b; q345c 9 热轧花 纹板 3.020.0 980156 0 9.24% gb/t 3277-1991 hq235b 合 230100% 内蒙古科技大学设计说明书 7 计 表 2.2 典型产品参数 产品 种类 成品规格 mm牌号坯料规格理论重 量 钢制代号 spcc 钢 15508.0spcc*st1.0*1250*c 坯料 定尺 化学成分力学性 能 执行标准 csimnpsgb11253-893m9m 0.100.5 0 0.500.035 8 0.025 按用户 要求 内蒙古科技大学设计说明书 8 第第三三章章 金金属属平平衡衡表表的的编编制制 说明编制金属平衡表的目的、任务，运用公式分析金属消耗指标及成材率。其计 算公式为：k=w/q k金属消耗系数； w投入的坯料重量； q合格产品的重量。 以上面的金属损失量为依据，结合现场经验，制订以下的金属平衡表。 表3.1 金属平衡表 序号品种烧损 （%） 切损 （%） 轧废 （%） 金属消耗 （%） 成材 率 （%） 1 冷成形用钢 1.25.50.31.0893 2 碳素结构钢 1.35.30.41.0893 3 焊接结构钢 1.35.70.61.0892.4 4 汽车结构钢 1.45.80.71.0992.1 5 管线钢 1.45.20.61.0892.8 6 焊接气瓶钢 1.35.40.51.0892.8 7 船舶结构用钢 1.55.50.61.0892.4 8 低合金高 强度钢 1.25.60.41.0892.8 9 热轧花纹板 1.35.90.71.0992.1 金属消耗系数一般由以下金属消耗组成：1）烧损，2）切损，3）清理表面消耗， 4）轧废， （5）由于加热、精整造成的缺陷以及钢号混乱造成的损失等等。 （1）烧损：烧损是金属在高温下的氧化损失。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，据估计轧钢生产过程中金属一次加热和轧 制所形成的氧化损失一般在2.0%左右。 内蒙古科技大学设计说明书 9 （2）切损：切损包括切头、切尾、切边和由于局部质量不合格而必须切除所造成 的质量损失。根据现场经验数据，热轧宽带钢的切损一般是5%10 %。 （3）清理表面消耗：它包括金属表面和原料表面缺陷处理、酸洗以及轧后成品表 面所造成的金属损失，约占金属消耗的0.1%。 （4）轧废：轧废是由于操作不当、管理不善或者出现事故所造成的废品损失，合 金钢轧制要求较高，生产困难，轧废量较多，一般为13%，而碳钢则可小于1%。 生产中除以上损失外，还有取样、检验、混号等造成的金属损失，但数量非常少。 内蒙古科技大学设计说明书 10 第第四四章章 生生产产工工艺艺流流程程的的确确定定 4.14.1 生产工艺过程制订的依据生产工艺过程制订的依据 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。工艺设计的任务就是要掌握制订工艺过程的原则，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。制订工艺过程 的主要依据是： 1）产品的技术条件5 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确 定、钢的内部组织与性能以及表面质量都作出了明确的规定，显然，产品的妓术要求 是制订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 钢的加工工艺性能也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。它反映了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 工艺性能是制订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 的大小决定了工艺过程中是采用热锭作业还是冷锭作业的问题，是次成材还是二个 阶段生产的问题。至于批量的多少主要反映在选取设备的技术水平、产品成本的高低 上，而对产品的工艺过程无显著彤响。 4）产品成本 成木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愈 差，产品的技术要求愈高，其生产工艺过程就愈复杂，生产过程中金属、燃料、电力、 劳动力等各种消耗也愈高，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不合理的反映。当然，成本还与产量大小、生产 技术水平等其他因素有关的。 内蒙古科技大学设计说明书 11 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。 应当说明，上述制定工艺过程的各项依据是相互联系、相互影响的。在确定工艺 过程时应该进行综合的考虑，任何片面地强调某一方面的做法都会给生产带来不良影 响。 4.2 车间布置形式车间布置形式 轧钢车间常用的金属流程线通常有以下几种类型。 1）直线式 这种流程线形式被认为是比较合理的。主要用于连轧机、初轧机、板 坯轧机。但这种流程线往往受到厂房长度的限制。因它占有较长的厂房，铺设的管道、 电缆相应的加长而需要较多的投资。 2）直线横移式 这种多见于钢管车间。因为钢管的横移可靠钢管的自由滚动。在 型钢车间大多数的冷床布置也采用这种形式。 3）曲折式 这种形式节省厂房长度。当地形条件受到限制、厂房不能过长而跨间 又较多时可采用这种形式。 4）放射式 用于轧机轧出的轧件同时进入两个以上平行的机组中继续进行轧制或 加工时的情况。 5）过渡式 当车间布置很多相同设备时采用此方式。常见于轧钢车间的精整工段。 6）汇聚式 用于分别由两个相同或不同的设备加工的产品再进入同一设备加工的 情况。 实际上，由于轧钢车间性质、生产任务和地形条件等情况的不同，再加上轧钢车 间由原料到成品的工序繁多，各种设备所起的作用又不尽相同，因而金属流程线布置 只有在少数情况有可能是单一的，大多数情况下是以上几种方式的综合。 除金属流程线以外，轧钢车间设计时还应注意原料流程线，各种备件流程线以及 成品加工线等的交叉，以防止相互干扰。鉴于上述原则，在本设计中采用直线式金属 流程线方式。 4.3 csp 生产工艺流程生产工艺流程 内蒙古科技大学设计说明书 12 4.3.1 csp 生生产产工工艺艺流流程程图图 以 4.1 节所叙述的内容为依据制定下面的工艺流程图。 图 4-2 工艺流程图 内蒙古科技大学设计说明书 13 第第五五章章 轧轧机机参参数数确确定定 5.1 机架数目的确定机架数目的确定 轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，是代表车间生产技术水平、区别于其他 车间类型的关键。因此，轧钢机选择的是否合理对车间生产具有非常重要的影响。 本 设计为保证轧制质量和满足轧机的性能采取经典的 csp 六连轧机，并且预留第七架轧 机的位置，在轧制形式上采用全连续轧制，保证产量。 其中各机架有以下特点： （1）在设计上预留 f7 的位置用以生产厚度规格小于 1.2mm 的薄带钢； （2）f1f6 机架设有 agc 液压自控系统； （3）f1f3 机架为 cvc 弯辊控厚系统并设有 wrb 带钢凸度控制装置； （4）f4f6 机架为 cvc 弯辊控厚系统控制板带的平直度； （5）在 f1f6 机架间设有活套支撑器，保持恒定的微张力。 5.1.1 轧轧机机技技术术性性能能参参数数 根据轧制工艺性能参数的要求轧机牌坊分为闭式牌坊和开式牌坊两类。闭式牌坊 是一个将上下横梁与立柱整体铸造的封闭式整体框架，而开式牌坊则是非整体结构的 框架，牌坊是由立柱中部断开的两个部分经连接件连接而成。闭式牌坊具有较高的强 度和刚度，主要用于初轧机和板带机。闭式牌坊在换辊时轧辊沿轴向从牌坊的窗口进 出。在本设计中考虑到轧制产品的要求选用闭式牌坊。传动技术参数如表 5.1 所示，轧 机的技术参数如表 5.2 所示。6 表 5.1 住传动技术参数 机架 电机功率 （kw） 电机转速 （rpm） 电机扭矩 （knm） 轧制力矩 （knm） f170000130/3305142170 f270000130/3305142170 f370000130/3305141470 f470000130/3305141120 f570000130/330514500 内蒙古科技大学设计说明书 14 f670000160/400371371 表 5.2 轧机技术参数 项 目参数 牌坊立柱面积 59000 外侧 9605 机架高度 （mm）内侧 6605 外侧 3105 机架宽度 （mm）内侧 2420 机架间距（mm） 5500 f1f440000 轧机最大允许 轧制力（kn） f5f632000 5.2 轧辊尺寸的确定轧辊尺寸的确定 轧辊的主要尺寸就工艺设计来说就是辊身直径和辊身长度。在确定轧辊主要尺寸 时要考虑到轧制时轧辊的抗弯强度和其允许的挠度，以保证轧辊的安全和轧制产品的 精确。 在决定轧辊直径时，必须致意不同轧制情况下咬入角的允许值和压下量与辊径之 间的比值，以保证轧件的顺利咬入，一般选定在 1525，另外也要考虑接轴的传 动情况和轧辊最大限度的使用效率，以节省轧辊的储备和消耗，并有较少的换辊时间， 本设计参考相同类型的轧机情况选取轧辊直径。 辊身长度是轧辊尺寸的另一个重要参数，一般根据辊身长度和辊径的比值来确定。 （5-1） dlk 式中 -轧辊辊身长度（mm） l -轧辊直径（mm） d -系数 k 系数是反映轧机结构特点的重要参数。其对轧机生产有影响的原因就在 dlk 于当轧辊辊径相同时，值不同时，在相同的轧制压力作用下轧辊所承受的弯曲应 dl 力不同。值大，则轧制时轧辊承受较大的弯曲应力，而轧辊强度起着限制作用。 dl 内蒙古科技大学设计说明书 15 因此，只能轧制断面较小的钢材；反之，值小，就能轧制断面尺寸较大的钢材。 dl 另外，值小，轧机的刚性增加，为提高轧制产品的精度和生产轻型、薄壁钢材提 dl 供了可能。 在轧辊材质方面，考虑到轧制的强、硬度和产品表面质量要求选定工作辊和支承 辊均为合金锻钢。轧辊的详细参数见表 5.3。 表 5.3 轧辊尺寸参数 机架轧辊轧辊直径辊身长度轧辊材质辊身硬度辊颈硬度 工作辊 8001950 无限冷硬铸铁 8040 f1f4 支承辊 13501750 合金锻钢 6035 工作辊 8001950 无限冷硬铸铁 8040 f5f6 支承辊 13501750 合金锻钢 6035 内蒙古科技大学设计说明书 16 第第六六章章 压压下下规规程程的的确确定定 6.1 压下规程的制定依据压下规程的制定依据 6.1.1 轧轧制制制制度度确确定定的的原原则则及及要要求求 （1）在设备能力允许条件下尽量提高产量 充分发挥设备潜力以提高产量的途径不外乎是提高压下两、缩减轧制道次、确定 合理速度规程、缩短轧制周期、减少换辊时间，提高作业率及合理选择原料增加坯重 等。对于连轧机而言主要是合理分配压下并提高轧制速度。无论是提高压下量还是提 高轧制速度，都涉及到轧制压力轧制力矩和电机功率。一方面要求充分发挥设备的潜 力，另一方面又要求保证设备安全和操作方便，就是说在设备能力允许的条件下努力 提高产量。而限制压下量和速度的主要因素包括咬入条件、轧辊及接轴叉头等的强度 条件、电机能力的限制以及轧机的具体情况考虑其他因素等。 （2）在保证操作稳便的条件下提高产量 （a） 操作稳便的钢板轧制定心条件，努力提高轧机的刚度。尽力消除机架刚度 对钢板纵向和横向精度的影响。 （b）提高板形及尺寸精度质量。板带材轧制的精轧阶段对于保证钢板的性能、表 面质量、板形及尺寸精度有着极为重要的作用。为了保证板形质量及厚度精度，必须 遵守均匀延伸或所谓的“板凸度一定”的原则去确定各道次的压下量。 （3）注意保证板组织性能和表面质量。例如有些钢种对终轧温度和压下量有一定 的要求，都需要根据钢种特性和产品技术要求在设计轧制规程时加以考虑。7 6.1.2 变变形形制制度度的的确确定定 根据 csp 轧机的特点，咬入情况不是限制压下量的主要因素。在保证轧机刚度的 情况下，为提高轧机的生产能力，前几道次采用低速大压下量轧制，随着钢带的变薄 后几道次采用高速小压下的轧制方式 。具体如下8： （1） f1 来料厚度达 50mm，65mm 为便于咬入，压下率在 40%以下； （2） 其他道次的压下率很大最大可以达到 60%； （3） 终轧和终轧前道次压下率渐小，终轧道次达 20%25%； （4） 终轧前道次压下率可达 30%35%； （5） 对于极薄规格带钢产品考虑板形精度压下率在 15%以下。 内蒙古科技大学设计说明书 17 6.1.3 速速度度制制度度的的确确定定 确定最末机架 f6 的出口速度 v6，末架出口速度的上限受电机能力和带钢轧后的 冷却能力限制，并且厚度小于 2mm 的薄带钢在速度太高时，还会在辊道上产生飘浮现 象，但速度太低又会降低产量且影响轧制温度，故应尽可能采取较高速度。一般穿带 速度依带钢厚度之不同在 310m/s 之间。带钢厚度减少，其穿带速度增加，带钢厚度 在 4mm 以下时；穿带速度可取 10m/s 左右。 其他各机架轧制速度的确定。未架轧制速度确定之后，便可利用秒流量相等的原 则根据各架轧出厚度和前滑率，求出各架轧短速度。前滑串 5 主要为压下车的函数， 可以通定理论公式或经验统计公式进行计算。 连轧机各柒轧制速度应有较大的调整范围。根据流量方程的一般形式(忽略前滑) h0v0=h1v1=h2v2=h6v6=c （6-1） 可得 v6/v0=h0/m= （6-2） 611 011 0 vhh vvv hh0 （1-）= 式中 h0 ，v0 第一机架入口轧件速度及厚度 ，c连轧机总延伸系数及连轧常数 6.1.4 温温度度制制度度的的确确定定 为了确定各轧制道次轧制温度，必须求出逐道的温度下降。高温时轧件温度将即 可以按辐射散热计算，而认为对流和传导所散失的热量大致可与变形功所转化的热量 想抵消。由于辐射散热所引起的温度下降在热轧板带时，由于没有粗轧，可用以下公 式近似计算求得： 4 )1000(20thzt （6-3） 式中 为前一道轧出厚度，mm； h 辐射时间，即该道的轧制延续时间，； z j t j tz 前一道的绝对温度。 tk 6.1.5 各各道道次次压压下下量量的的分分配配 压下量的分配原则9： （1）第一机架由于来料厚度过大（传统热连轧一般 40mm 一下，而薄板坯连铸为 （50mm） ，为便于咬入，压下率在 40%以下； 内蒙古科技大学设计说明书 18 （2）其他道次的压下率很大最大可以达到 60%； （3）终轧和终轧前道次压下率渐小，终轧道次达 20%25%； （4）终轧前道次压下率可达 30%35%； （5）对于极薄规格带钢产品考虑板形精度压下率在 15%以下。 本设计的来料尺寸，来料厚度为 65mm，宽度为 1550mm，来料长度为 35.4m。最 大压下量为第二道次，其压下量为 16mm，其它各道次的压下量均小于 16mm。所以各 道次压下量分配如表 6.1 所示。 表 6.1 各机架的压下量分配 机架 出口厚度 h（mm） 压下量 h（mm） 压下率 （%） 宽度 b（mm） 坯料长度 l（m） f1551015.38155043.27 f2391629.09155061.03 f3241535.90155092.13 f415922.001550135.48 f510517.651550164.52 f68214.291550198.33 6.2 各机架轧制速度的确定各机架轧制速度的确定 6.1.1 各各机机架架轧轧制制速速度度的的计计算算 各机架轧制速度根据金属秒流量相等的原则计算用公式（6-1）计算即 h0v0=h1v1=h2v2=h6v6=c 由上式可得 6 i i v (1) v v 总 设 v6=3m/s 所以 c=h6v6=24 有此可得其他各机架的速度 v0=36/65=0.37m/s v1=36/55=0.44m/s v2=36/39=0.62m/s v3=36/25=1m/s v4=36/17=1.6m/s 内蒙古科技大学设计说明书 19 v5=36/14=2.4m/s 表 6.2 各机架的速度 机架 f1f2f3f4f5f6 出口厚度（mm） 55392415108 出口速度 （m/s） 0.440.6211.62.43 6.3 各机架轧制温度的计算各机架轧制温度的计算 各级温度的计算可用公式（6.3）来计算 各机架温降时的延续时间为轧件到轧机前的间隙时间，各个间隙时间如表 6-3。 表 6.3 各机架的间隙时间 机架 f1f2f3f4f5f6 间隙距离 205.55.55.55.55.5 轧前速度 0.370.440.6211.62.4 间隙时间 54.112.58.95.53.42.3 各道次的温降计算，开轧温度为 1050 第一道次的温降 8 .50) 1000 2731050 (65 1 . 5420)1000(20 44 11 thzt 第一道次的轧制温度为 1050 999.2 1 t 1 t 第二道次的温降 9 . 11) 1000 273 2 . 999 (55 5 . 1220)1000(20 44 22 thzt 第二道次的轧制温度为 999.2987.3 2 t 2 t 第三道次的温降 5 . 11) 1000 273 3 . 987 (399 . 820)1000(20 44 33 thzt 第三道次的轧制温度为 987.3975.8 3 t 3 t 内蒙古科技大学设计说明书 20 第四道次的温降 1 . 11) 1000 2738 .975 (245 . 520)1000(20 44 44 thzt 第四道次的轧制温度 975.8964.7 4 t 4 t 第五道次的温降 6 . 10) 1000 2737 .964 (154 . 320)1000(20 44 55 thzt 第五道次的轧制温度为 964.7954.1 5 t 5 t 第六道次的温降 4 .10) 1000 2731 .954 (103 . 220)1000(20 44 66 thzt 第六道次的轧制温度为 954.1943.7 6 t 6 t 表 6.4 各道次的轧制温度 机架 f1f2f3f4f5ff6 温降 50.811.911.511.110.610.4 轧制温度 1050999.2987.3975.8964.7954.1 轧后温度 999.2987.3975.8964.7954.1943.7 6.4 轧机咬入能力校核轧机咬入能力校核 热轧钢板时咬入角一般为 1525，在低速咬入的情况下，可以取咬入角 。20 根据下式计算轧机的咬入情况 最大压下量 （6-4）（）（ 2 maxmax 1 1 12cos12 f rrh 确定摩擦系数 摩擦系数的对板带轧制的影响影响主要有，板坯的咬入、以及对轧辊的影响等。 由于支撑辊的辊径和材质对咬入影响极小，所以我们就只对工作辊的情况进行校核。 内蒙古科技大学设计说明书 21 钢轧辊： （6-5)vtf056 . 0 0005 . 0 05 . 1 冷硬铸铁辊: （6-6）vtf056 . 0 0005 . 0 95 . 0 式中 -摩擦系数f -轧制温度t -轧辊的圆周速度v 重车后的最小辊径 由于考虑轧辊的重车，直径会有一定的减少，为保证能够满足重车后轧辊的强度 要求，校核时取轧辊的最大重车系数为，按最小直径来计算。95 . 0 k （6-kdd min 7） 求得各轧辊的最小直径见 表（6-6） 。 表 6.6 重车后轧辊最小直径 机架 f1f2f3f4f5f6 重车直径 760760760760570570 第一机架的咬入校核 0.950.0005t10.056v10.43 1 f 65.1mm max11 2 1 1 h 1f d （1-） 实际压下量为 10mm65.1mm，能保证正常咬入。 第二机架的咬入校核 0.950.0005t20.056v20.42 2 f 62.4mm max 22 2 2 1 h 1f d （1-） 实际压下量为 16mm62.4mm，能保证正常咬入。 第三机架咬入校核 0.950.0005t30.056v30.41 3 f 59.8mm max33 2 3 1 h 1f d （1-） 实际压下量为 15mm59.8mm，能保证正常咬入。 内蒙古科技大学设计说明书 22 第四机架咬入校核 0.950.0005t40.056v40.38 4 f 52.2mm max 44 2 4 1 h 1f d （1-）= 实际压下量为 9mm52.2mm，能保证正常咬入。 第五机架咬入校核 0.950.0005t50.056v50.34 5 f 31.9mm max55 2 5 1 h 1f d （1-）= 实际压下量为 5mm31.9mm，能保证正常咬入。 第六机架咬入校核 0.950.0005t50.056v50.31 6 f 26.9mm max65 2 6 1 h 1f d （1-）= 实际压下量为 2mm26.9mm，能保证正常咬入。 表 6.7 各机架的校核情况 机架实际压 下量