材控毕业论文.doc

重庆科技学院 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题 目 重钢 1780mm 热轧带钢车间工艺设计 院 （系） 冶金与材料工程学院 专业班级 材控普 2007-01 学生姓名 陈启发 学号 2007440646 指导教师 阳 辉 职称 副教授 评阅教师 职称 2011 年 6 月 7 日 学生毕业设计（论文）原创性声明学生毕业设计（论文）原创性声明 本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行 的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文 献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立 完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证 书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日 摘要 i 摘要 板带钢是钢铁产品的主要品种之一，广泛应用于工业，农业，交通运输和建筑业。 宽带钢在我国国民经济中的发展中需求量很大。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 300 万吨的热轧板带钢车间工艺设计。产品规格为：（1.219.0） （8001600）mm。所用钢种为：普碳钢、合金结构钢等。 论文主要内容包括：原料的选择、生产工艺的制定、典型产品工艺计算、主要设 备和辅助设备的选择，并且对主要设备（轧辊和电机）的能力进行了校核，对车间主 要经济指标、生产车间布置和环境保护，进行了设计和规划。 关键词：热轧 板带钢 工艺计算 典型产品 设备 重庆科技学院本科生毕业设计 ii abstract strip is one of steel and iron product. it plays an important role in the industry， agriculture，transportation and construction. the demand on the small section is very enormous in our country national economy development. in recent years，many new technologies and equipments，such as continuous casting-rolling，are developed to produce the small size in cross-section alloy steel shape in the various countries. the design is a manufacturing workshop of hot rolling plate with a output of 3000 thousand tons.its product specifications range from （1.219.0）（8001600） mm，used steels of carbon steel、alloyed stee。 the paper mainly includes the selection of raw material and subsidiary facilities and main facilities，formulation of produce technology，technology calculation of the typical production，proofreading the capacity of main fatuities (including rollers and the electrical machinery). setting about the products design it plans exactly the main economy norm of the workshop and its arrangement，environment protection and so on . keywords: hot rolling;strip; technology calculate; typical product; facility 目录 i 目 录 摘要.i abstract.ii 引言.1 1车间投资分析2 1.1本设计的目的和意义.2 1.2厂址的选择.2 1.3原料及产品的市场分析.3 1.4技术经济分析.3 2年产量及产品大纲的制定5 2.1产品方案的编制.5 2.1.1产品方案5 2.1.2编制产品方案的原则及方法5 2.1.3选择计算产品5 2.1.4确定产品大纲5 3生产方案7 3.1选择生产方案的依据.7 3.2制定生产方案.7 4生产工艺流程制定8 4.1制定生产工艺流程的主要依据.8 4.2主要生产工艺过程简述.9 4.2.1板坯库工艺技术流程9 4.2.2加热炉工艺技术流程9 4.2.3粗轧区工艺技术流程10 4.2.4热卷箱、飞剪工艺技术流程10 4.2.5精轧区工艺流程11 5轧机选择12 5.1轧钢机选择的原则.12 5.2轧钢机机架布置及数目的确定.12 5.2.1 e1 立辊轧机12 5.2.2四辊粗轧机14 5.2.3 f1e 立辊轧机 .15 5.2.4 f1f7 四辊精轧机组15 6辅助设备的选择17 6.1加热及热处理设备选择.17 重庆科技学院本科生毕业设计 ii 6.1.1炉型确定17 6.1.2步进梁及运动机构17 6.1.3加热炉18 6.2切断设备的选择.18 6.3热卷箱.19 6.4层流冷却.21 7典型产品工艺计算24 7.1确定粗轧机组的轧制规程.24 7.1.1板坯尺寸24 7.1.2粗轧机组压下量分配原则及其道次变形量的分配24 7.1.3校核咬入能力25 7.1.4粗轧机组的速度制定25 7.1.5确定轧件在各道次中的轧制时间26 7.1.6确定轧件在各道次中的轧制温度28 7.1.7确定轧件在各道次的平均变形速度30 7.1.8确定轧件在各道次的轧制力31 7.1.9确定轧件在各道次的轧制力矩33 7.2精轧阶段工艺计算.38 7.2.1压下规程的分配38 7.2.2精轧机组速度制度的制定39 7.2.3轧制时间的确定40 7.2.4轧制温度的确定40 7.2.5计算各道的平均变形速度41 7.2.6计算各道平均单位压力42 7.2.7计算各道的传动力矩44 8电机能力校核48 8.1粗轧电机能力校核.48 8.1.1等效力矩计算48 8.1.2电机温升校核49 8.1.3电机的过载校核49 8.2精轧机电机能力校核.49 8.2.1等效力矩计算49 8.2.2电机温升校核49 8.2.3电机的过载校核49 9轧辊强度校核50 9.1r1 强度校核.50 9.1.1辊身强度校核50 9.1.2辊颈弯曲应力和扭转应力计算51 9.1.3辊头扭转强度计算51 9.1.4接触应力计算52 9.2f1f4 精轧机强度校核.52 9.2.1支承辊弯曲力矩校核52 目录 iii 9.2.2辊颈弯曲应力和扭转应力校核53 9.2.3辊头扭转强度计算53 9.2.4接触应力计算53 9.3f5f7 精轧机强度校核.53 9.3.1支承辊弯曲力矩校核53 9.3.2辊颈弯曲应力和扭转应力校核54 9.3.3辊头扭转强度计算54 9.3.4接触应力计算54 10轧钢机产量计算55 10.1典型产品的工作图表.55 10.2典型产品小时产量计算.55 10.3厂年产量计算.55 11车间平面布置57 11.1平面布置的原则.57 11.2金属流程线的确定.57 11.3设备间距的确定.58 11.3.1加热炉及其前后设备间距58 11.3.2其它设备之间的距离58 11.3.3车间跨度大小及柱距大小58 11.4仓库面积的确定.59 11.4.1原料仓库面积的计算59 11.4.2中间仓库面积的计算60 11.4.3成品仓库面积的计算60 11.5车间运输量的确定.60 12劳动组织及车间经济技术指标62 12.1车间劳动组织.62 12.1.1劳动定额62 12.1.2劳动定员62 12.2车间技术经济指标.63 12.2.1金属消耗63 12.2.2其它消耗63 12.3车间概算.63 12.3.1车间设计指标63 12.3.2车间投资概算64 12.3.3成本概算64 12.3.4钢板销售收入64 12.3.5年利润及投资回收期64 13轧钢车间环境保护设计与废水处理64 13.1环保对车间设计的要求.65 13.2环保的内容与对策.65 13.3热轧废水的治理.66 重庆科技学院本科生毕业设计 iv 13.3.1直接冷却废水的处理66 13.3.2间接冷却废水的处理66 13.3.3层流冷却废水的处理66 参考文献.67 致谢.69 引言 1 引言 板带产品的技术要求具体体现为产品的标准，包括四个方面：(1)尺寸精度高。板 带钢一般厚度小、宽度大，厚度的微小波动将引起使用性能和金属消耗的巨大变化， 板带必须具备高精度尺寸。(2)无板形缺陷。板带越薄，对板形不均的敏感性越大。(3) 保证表面质量。板带表面不得有气泡、结疤、拉裂、刮伤、折叠、裂缝、夹杂和氧化 铁皮压入。(4)具备优良性能。板带钢的性能要求主要包括机械性能、工艺性能和某些 钢板的特殊物理或化学性能。 目前传统热轧宽带钢轧机采用的特色技术有： (1)连铸坯热装和直接热装。该技术要求炼钢和连铸机稳定生产无缺陷板坯；热轧 车间最好和连铸机直接连接，以缩短传送时间；在输送辊道上加设保温罩及在板坯库 中设保温坑；板坯库中要具有相应的热防护措施。 (2)板坯定宽压力机。可连续进行板坯侧压，运行时间短，效率高，板坯温降小， 侧压后板坯头尾形状好，狗骨断面小，板坯减宽侧压有效率达90 %以上。 (3)粗轧机短行程控制和宽度自动控制。经立辊宽度压下及水平辊厚度压下后 , 板 坯头尾部将发生失宽现象。根据其失宽曲线采用与该曲线对称的反函数曲线 , 使立辊 轧机的辊缝在轧制过程中不断变化。这样轧出的板坯再经水平辊轧制后 , 头尾部失宽 量减少。 (4)中间坯保温技术和边部感应加热技术。中间坯长度可达8090m，进精轧机轧 制过程中为减少带坯头尾温差，设置保温罩是简单有效的技术。精轧机组前的带坯边 部电感应加热器是针对轧制薄规格产品和硅钢、不锈钢、高碳钢特殊品种设置的。 从我国目前板带市场需求情况和生产能力来看，热轧板的生产能力大大高于冷轧 能力。采用常规板坯连铸、热送热装和直接轧制工艺,可稳定生产以汽车面板为代表的 高档板材品种,除生产工艺成熟、效率高、产品质量高外,还可缩短工艺流程,降低生产 成本。选择这种工艺方案,热轧板品种质量定位很高,品种齐全,尤其是生产超深冲钢、 高强度钢、奥氏体不锈钢、高钢级管线钢等时适宜采用厚板坯常规热连轧工艺。 但由于连铸和热连轧生产线的投资比例一般约为连铸 20%, 轧机 80%,热连轧机是 决定规模和投资的主要因素。从生产规模看, 要充分发挥热连轧机的生产能力, 必须配 备足够生产能力的辅助设备和确保连铸坯的质量和供应量。采用连铸、炼钢、轧钢生 产计划的计算机一体化管理系统，以保证物流匹配，使投资效益最大化。 重庆科技学院本科生毕业设计 2 1车间投资分析 1.1 本设计的目的和意义 本设计是重钢 1780 热轧板带钢车间工艺设计。典型产品，产品规格为： 6.01530mm。钢种为 q195。 当今世界, 板材比已成为钢铁工业发展的重要标志之一, 一些工业发达国家如美 国、德国的板材比已经达到了 65% 72% 。随着汽车工业的迅猛发展, 板带比还将迅 速增长。 带钢是有一个比较特殊的钢铁产品，其直供比例非常高，40%以上直接进入厂家， 目前带钢有时也作为冷弯型钢的坯料，广泛用于制造小五金、自行车车架、轮圈、弹 簧片、锯条等。通过对近五年的统计，可看出带钢消费正以一个较快的速度发展。在 国内外带钢生产逐渐减少的情况下，我国作为一个发展中国家，对带钢的需求不断增 加，虽然受汽车等产业规模的限制，但五金产品国内外需求量都较大。同时我国现在 基础建设规模很大，对焊管、型材的需求也相应增加，带钢的需求仍保持较高水平。 带钢生产技术发展至今已有 80 多年的历史，现在已经是第四代轧机，板形控制技 术目前也已经发展得较为成熟。在相关技术比较完善的情况下，建立大型轧钢厂可以 节约很多在技术改进上的投资，可以在建成时就采用目前最先进的技术，还可以借鉴 其他车间的生产经验，少走一些弯路，一步到位。 重庆地处中国西南。由热轧带钢轧机的区域分布，可以看出西南地区的钢铁相对薄 弱，在西南地区建厂，具有区域优势。此外，重庆是中国重要的中心城市之一，长江 上游地区经济中心和金融中心，内陆出口商品加工基地和扩大对外开放的先行区，中 国重要的现代制造业基地，是汽车之城，摩托车之都。到 2010 年，重庆每年用钢量将 达 1400 万吨，其中，汽摩用钢将达 150 万吨以上。重钢新投资的热轧板带可抢占本地 市场。并且重庆交通较为发达，有较为完善的铁路系统及天然的长江水道。可为重钢 的原料及产品的运输提供保障。 综上所述，本设计的选题是有意义且可以实现的。 1.2 厂址的选择 厂址选择在重庆长寿江南镇，长寿位于重庆腹心地带，交通四通发达，基础设施 完善，是重庆主城到三峡库区和渝东地区的必经之地，是重庆通往上海、成都和福州 的交通枢纽。交通四通八达。公路方面：渝（重庆）宜（宜昌） 、渝（重庆）涪（涪陵） 高速公路纵贯全境，在境内设有晏家、桃花、但渡、合兴、云台、古佛六座互通式立 交桥。境内有通车公路干线 6 条，支线 40 条，总长 572 公里。国道 319、318 线横贯 1 车间投资分析 3 区内；铁路方面：渝（重庆）怀（湖南怀化）铁路（国铁 i 级双线）穿境而过，在境 内设有客、货及编组站；渝利（湖北利川）铁路（国铁 i 级双线） ，将于 2012 年底通 车；与渝利铁路共线的渝万（万州）城际铁路（国铁客运专线双线）已经开工，在境 内设长寿北、长寿湖两站，将于 2014 年内完工；水运方面：长江黄金水道长寿段长 20.9 公里。正在建设中的长寿港有 5 个港区公用码头，主港面有 18 个 3000 吨级的泊位， 年吞吐能力可达 1000 万吨。3000 吨船舶可终年直达长寿。 长寿基础设施完善。境内有水电站 30 余座，变电站 16 座，总变电容量达 1098.5mva（兆伏安） 。新中国第一座水电站狮子滩水电站在这里诞生，它被称为 新中国水电工程师的摇篮。境内的 500 千伏变电站是西电东输的重要枢纽站。优越的 供电环境和强大的电力供应能力是钢厂选址长寿的一个重要原因。此外，境内矿产资 源丰富，拥有天然气、煤炭、石灰石等 20 余种可开采资源。目前已探明天然气储量达 3000 亿立方米，煤炭 4000 万吨，优质石灰石 20 亿吨。 1.3 原料及产品的市场分析 重钢开发的国内矿山共有 5 座，分别是西昌太和铁矿钒钛磁铁矿、陕西小金河磁铁 矿、巫山桃花铁矿、綦江篆塘铁矿和巴南接龙铁矿。目前，太和铁矿 630 万吨/年采选 扩建工程推进顺利，小金河磁铁矿已经取得开采许可证，剩下三个铁矿正在完善相关 采矿手续。这些矿山投入使用后，重钢所需的铁矿石原料，50%以上将由自己的矿山供 应，避开国际铁矿石“卡脖子”涨价，降低采购成本。 另外，重钢海外铁矿石开发也在顺利推进当中。重钢去年投资 2.58 亿美元，收购 控股澳大利亚伊斯坦鑫铁矿山的亚洲钢铁控股有限公司，重钢将拥有总量达 17.8 亿吨 的磁铁矿项目，预计在 2012 年项目投产后，将年出产 1000 万吨的高纯度磁铁精矿， 实现矿产自给。 产品主要供应重庆市以及周边地区，满足汽车、天然气化工、机器和军械制造、 内河船舶制造、集装箱运输、建筑和轻工业等行业的板带用钢需求。重庆是我国重要 的综合性机械制造 lt 业生产基地之一，汽车、摩托车制造、天然气化工、机器和军械 制造、内河船舶制造、仪器仪表等工业实力相当雄厚，历来居我国西部地区各省市板 带材消费量前列。2010 年，预计重庆钢材消费 l300 万 t，其中板带材消费 700 万 t， 板带比 5385。2010 年重庆宽板卷消费量 400 万 t，宽板带比 3077，折合消费 热轧宽板卷 430 万 t。未来五年重庆周边地区对热轧宽板卷的需求为重钢提供了广阔的 市场前景。 1.4 技术经济分析 轧钢技术经济指标是指轧钢车间各项设备、原材料、燃料、动力以及劳动力、资金 重庆科技学院本科生毕业设计 4 等利用程度，这些指标反映了企业的生产技术水平和生产管理制度执行的情况，是鉴 定车间设计和工艺过程制订质量好坏的重要标准，是评定车间各项工作优劣的主要依 据，通过对同一类型不同车间的技术经济指标的分析和对比，可以找出差距，分析原 因，寻找改进指标，改进生产的措施，所以研究和分析经济技术指标也就成了研究和 分析轧钢差距情况的主要方法之一。 在轧钢生产过程中，有各种各样的技术经济指标，其中包括：综合技术经济指标、 各项材料消耗指标、车间劳动定员及车间费用消耗等。而其中尤以产品的产量、质量、 各类材料消耗、劳动力使用、资金利用及轧机作业率等指标最为人们所关心。这些反 映生产水平的主要指标成为人们分析和研究的主要内容。 本设计的各类材料消耗指标和综合经济技术指标是借鉴重钢热轧薄板厂的数据， 并在此基础上稍有改进。考虑到成本问题这些指标并没有达到世界先进水平，只是在 国内较先进的技术基础上稍加改进。本设计的重要特点是本着设备先进、成本低、环 保的原则。在我国轧钢技术不断前进的基础上不断更新和引进世界的先进设备和技术， 并且也努力开发研究适应本厂的生产工艺，以适应长远的发展。为我国的钢铁向产量 高、质量好、性能优越的方向发展奠定基础，使我国成为钢铁生产强国的一枝独秀。 2 年产量及产品大纲的制定 5 2年产量及产品大纲的制定 2.1 产品方案的编制 2.1.1产品方案 产品方案是进行车间设计、制定产品生产工艺过程、确定轧机组成或选择各项设备 的主要依据，包括车间拟生产的产品名称、品种、规格几年产量计划。本车间依据设 计任务书要求，经过对同类厂的调查和统计分析，选取具有代表性的品种和规格作为 典型产品。 实际生产中为了满足用户客观上的使用要求，每个品种都必须满足形状、尺寸规格 和内部性能的要求。因而，各类产品的分类、编制、牌号、化学成分、品种规格和尺 寸公差、生产技术条件、机械性能、验收规程、试验及包装方法、交货状态等，国家 均有标准规定，如国标、冶标、企标等，如果国家没有标准规定，可由生产厂家和客 户商定。 2.1.2编制产品方案的原则及方法 （1） 国民经济发展对产品的要求，既考虑当前的急需又要考虑将来发展的需要。 （2） 产品的平衡，考虑全国各地的布局和配套加以平衡。 （3） 建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等可能性。 （4） 考虑轧机生产能力的充分发挥，提高轧机的生产技术水平。 2.1.3选择计算产品 车间拟生产的产品品种、规格及状态组合起来可能有几种、数百种以上。但是， 在设计中对每一种合金的每一种品种、规格及状态进行详细的工艺计算。为了减少设 计工作量，加快进度，同时，又不影响整个设计质量，从中选择典型产品作为计算产 品。 选择计算产品应遵循以下原则： （1）有代表性 从拟生产的所有品种中选出几种合金、品种、规格、状态、产量和工艺特点等方 面有代表性的产品作为计算产品。 （2）通过所有工序 所选的所有计算产品要通过各工序，但不是说第一种计算产品都通过各工序，而 是所有计算产品综合起来看的。 （3）计算产品要留一定的调整余量，也就是说所选的计算产品要品种灵活。 本次设计选用的典型产品是：q195（6 1530） 。 重庆科技学院本科生毕业设计 6 2.1.4确定产品大纲 根据设计任务书要求和上述原则，确定车间产品大纲，见表 2.1。 表 2.1 车间产品大纲 表 2.2 q195 技术条件 典型产品技术要求见表 2.2。 注：表面质量：钢板和钢带的表面不允许有裂纹、结疤、折叠、气泡和夹杂。钢板和钢带不得 有分层。 钢板和钢带的表面允许有深度和高度不大于厚度公差之半的折印、麻点、划伤、 小拉痕、压痕以及氧化铁皮脱落所造成的表面粗糙等局部缺陷。对表面的薄层氧化铁 皮、轻微铁锈和残余涂料、活痕等不影响表面质量的局部缺陷亦允许存在。 钢板和钢带表面的局部缺陷，允许用修磨方法清除，但清除深度不得大于钢板和 钢带厚度公差之半。 产品名称代表钢种规格/mm执行标准 年产量 /104t 比 例 /% 汽车结构用钢板 trip 钢, bh 钢, if 钢 ,dp 钢, 16mnl (1.219) (8001630) gb/t2518-2004 gb/t3273-2005 gb912-2008 18863 钢结构用板 q195, q345 q235,16mn (1.219) (8001630) gb/t700-2006 gb19879-2005 6020 管线钢 x80 级，x70 级， x65 级 (1.219) (10001600) gb/t9711 gb/t9253.2-1999 124 集装箱用板q345gnhj (1.210) (8001630) gb/t18982-20034013 合计 300100 化学成分 牌号 cmnsisp 脱氧方法 q195 0.060.120.250.50 0.300.500.045 f、b、z 牌号厚度偏差 屈服点 s(n/mm) 抗拉强度 b(n/mm) 伸长率 s(%) q195 在宽度15002500，厚度 5.008.00 时为0.60 195 315430 33 2 年产量及产品大纲的制定 7 钢带允许带缺陷交货，但缺陷部分不得超过每卷长度的 8。 重庆科技学院本科生毕业设计 8 3生产方案 3.1 选择生产方案的依据 确定生产方案时应考虑以下几点： （1）金属与合金的品种、规格、状态及质量要求。 （2）年产量的大小。产量不仅决定工艺过程的特点，同时也对设备选择、铸锭尺 寸、产品规格有着直接的影响。 （3）投资、建设速度、机械化和自动化程度、劳动条件、工人与管理售货员的数 量以及将来的发展。 所谓生产方案量指为完成设计任务书中所规定的产品的生产任务而采取的生产方 法。根据设计规模、产品的质量及经济技术指标的要求，考虑当地的具体条件，找出 合理的生产方案。 3.2 制定生产方案 根据上述依据，该车间为年产 300 万吨的板带车间，生产形式为热轧，主要钢种 为普碳钢，合金结构钢，采用粗轧和精轧两个阶段来完成不同的任务和要求。 热轧车间以板坯为原料，生产薄钢板。热轧薄板带钢生产方法主要有热连轧法、 炉卷轧制法、连铸连轧法和双辊连铸法。其中前三种工艺已经大规模地应用于工业化 生产中，技术成熟可靠，本车间选择热连轧法。热连轧法的优点是高产、优质和低成 本，在当前热带钢生产方法中占据了主导地位。缺点是投资大。 带钢热连轧机主要有全连续式、半连续式、3/4 连续式三种布置形式，各种热带钢 连轧的精轧机组一搬都是由 67 架轧机组成。全连续式带钢热连轧机的主要特点是轧 机均为不可逆轧机，带钢在粗轧区轧制时，每架轧机只按板坯的前进方向轧制一道， 并且不形成连轧。半连续式带钢热连轧机的主要特点是至少有一架可逆式轧制，带钢 在粗轧区内采用可逆式轧制，进行多道次压下，在粗轧机组不形成连轧。3/4 连续式带 钢热连轧机的主要特点是带钢在粗轧区部分轧机可采用可逆式轧制，而在最后的两架 粗轧机内形成连轧。 从热轧带钢的粗轧发展来看，最先出现的是全连续式轧机。全连续式轧机轧制速 度较快，但设备昂贵，压下量较小。为了克服缺点，出现了 3/4 连续式轧机，既可以 增加轧制量，又可以保证轧制速度。随着轧辊技术的发展，轧辊的压下量大幅度增加， 轧制能力增强，目前较多选择单机架的半连续式轧机，既可以减少成本，又可以保证 压下。因此本车间粗轧区定为半连续式轧制，选择一架可逆式粗轧机；精轧机组选择 7 架轧机形成连轧。 4 生产工艺流程制定 9 4生产工艺流程制定 4.1 制定生产工艺流程的主要依据 所谓生产工艺流程就是把产品的生产工序按次序排列起来。正确制定工艺过程是 轧钢车间工艺设计的重要内容。制定轧钢生产工艺过程的首要目的是为了获得质量符 合要求的产品，其次要在保证质量的基础上追求轧机的高产量，并能做到降低各种原 料、材料消耗，降低产品成本。因此，正确制定产品工艺过程，对于工艺过程合理化， 对于充分发挥轧机作用具有重要意义。 根据已制定的生产方案，在充分完成产品产量质量要求的前提条件下，用最大可能 的低消耗、最少的设备、最小的车间面积、最低的劳动成本，并有利于产品的质量的 提高和发展，有较好的劳动条件，最好的经济效益，具体的原则包括：产品的技术条 件，生产规模大小，产品成本和工人的劳动条件。 热轧板带生产的一般工艺流程是：原料的清理准备，坯料的加热，轧制，轧后冷 却，精整和质量检查等工序，对于特殊要求的钢种，在加热后不需经过热处理等工序。 本车间的生产工艺流程如图 4.1 所示。 图 4.1 本车间生产工艺流程图 连铸坯板坯库 称重加热 除鳞 热卷箱除鳞精轧层流冷却 称重喷印打捆卷取表面检查 热钢卷运 输 热钢卷库 切头粗轧定宽压力 机 重庆科技学院本科生毕业设计 10 4.2 主要生产工艺过程简述 4.2.1板坯库工艺技术流程 图 4.2 板坯库上料工艺流程 车间配置两条连铸生产线，分别连接板坯库的上料辊道和下料辊道。进入卸料辊 道的连铸坯可以经过卸料辊道 1 段后，由旋转辊道（二）送往上料辊道，也可直接进 入卸料辊道 2 段及 3 段，在卸料辊道 2 段或 3 段天车下料，上料辊道接收来自连铸或 来自卸料辊道（一）输送的钢坯，经上料辊道 2、3、4 段及称重板坯后送往热加区； 上料辊道也可在 2、3、4 段直接由天车进行下料操作；对经加热炉加热后，不符合轧 制要求的板坯，由加热炉送上返回辊道，在返回辊道上进行下料工作。 4.2.2加热炉工艺技术流程 图 4.3 加热段工艺流程图 1780mm 热轧生产线与热轧工程新建的连铸生产线构成可以直接热送热装的生产工 艺，即将连铸坯在热状态下装入加热炉。坯料通过称重辊道后由装炉辊道进入加热炉， 经过预热、加热和均热后出炉，再经过高压水除磷就可进入下一工序。 炼钢 连铸 板坯 1#上料辊道 1#板坯库 旋转辊道 （一） 2#上料辊道 1#卸料辊道旋转辊道 （一） 1#2#塔接辊 道 2#板坯库 3#上料辊道4#上料辊道5#上料辊道3#板坯库板 坯 称重辊道装炉辊道 称重辊道装炉辊道预热段加热段 均热段出炉辊道高压水除磷 回炉板坯2#出炉辊道 4 生产工艺流程制定 11 4.2.3粗轧区工艺技术流程 粗轧区的任务是把出炉的钢坯经过高压水除鳞，经 e1/r1 轧制，热卷箱卷取中间 带坯并开卷、带坯头尾调换后输送到精轧区。加热好的坯料，由出钢机托出放到出炉 辊道上，经粗除鳞箱除去炉生氧化铁皮后，由辊道送往 e1、r1 组成的可逆粗轧机组轧 制(可逆轧制 35 道次，e1 之前设有高压水除鳞装置可以用于清除粗轧阶段产生的二 次氧化铁皮)。r1 采用四辊可逆轧机，轧机本体具有较高的刚度，能够提高中间坯的 厚度精度和板形质量。粗轧机组 e1、r1 轧机的辊缝设有 apc 系统（即自动位置控制 系统） 。为了提高产品质量 r1 轧机还设有液压 agc，e1 轧机还设有液压 awc 系统。为 缩短车间长度，在 r1 末道次粗轧机组具有与热卷箱连轧连卷功能。 轧出合格的中间坯再由辊道送往热卷箱，卷成热卷，然后移送至开卷工位，平头、 开卷、将带钢头部引出后经飞剪切除不规则的部分后继续运行至精轧机组。 图 4.4 粗轧区工艺流程 4.2.4热卷箱、飞剪工艺技术流程 热卷箱位于 r1 后延伸辊道后、精轧飞剪前。热卷箱采用了无芯移送和边部保温技 术，以减小中间坯头尾温差及带钢边部温降。热卷箱具有以下几点主要作用： 具有保温的作用。在轧制过程中，由于将中间坯卷成卷，所以有效的减小了带钢 的散热面积、辐射面积，减小了带钢头尾温差及带钢边部温降。 具有均温作用。由于中间坯卷成卷，所以中间坯在全长度方向上成卷后发生热传 递、热辐射，有效地保证了带钢的温度均匀性，有效的减少加热炉在烧钢过程中产生 的黑印。 加热炉 出炉辊道 高压水除磷填充辊道入口侧导板 e1 立棍轧机 r1 粗轧机出口侧导板测宽仪高压水除磷 热卷箱 废品 推出 装置 辊道 飞剪 优化剪切 系统 apc、ag c 控制 apc、awc scc 控制 重庆科技学院本科生毕业设计 12 具有破鳞作用。由于卷取和开卷过程中中间坯发生机械弯曲变形，使带钢表面脆 硬的二次氧化铁皮碎裂，同时由于带钢的高速卷取，使氧化铁皮大部分被抛离带钢， 其余部分只是附着在表面保证了精轧除鳞的良好效果。 由于热卷箱具有双站工作特点，可以放两个中间卷，即缩短了轧线长度，又可以 作为粗、精轧的缓冲带。 图 4.2.4 热卷箱、飞剪工艺技术操作工艺流程 4.2.5精轧区工艺流程 粗轧轧出合格的中间坯由热卷箱卷成热卷后，热卷箱开卷，将带钢头部引出后经 飞剪切除不规则的部分后继续运行至精轧除鳞箱。 （在热卷箱出口处预留有测宽和测厚 仪位置，用于将来考虑液压 agc 宽度补偿及厚度前馈控制。 ）带钢头部到达精除鳞箱时， 除鳞箱启用高压除鳞水清除中间坯表面的次生氧化铁皮，然后继续运行到精轧机组。 带钢尾部移出除鳞箱后关闭除鳞水。精轧机组由一架立辊和七架平辊轧机组成，即 f1f7。轧件依次进入平平平平平平平轧机连续轧制。精轧机架间设有 6 台液压活套装置（即 l1l6） ，当轧件依次进入 n+1 架轧机时，n 至 n+1 架轧机之间 的活套依次升起，通过套高调节系统使轧机自动调速，并通过张力调节系统使带钢在 微张力、恒张力状态下轧制，轧成所需要的带钢尺寸。精轧机组 f1f7 压下系统为全 液压压下，并设有液压 agc 自动厚度控制系统和正弯辊装置，用于保证带钢全长范围 内的厚度精度及板形要求。f1f7 工作辊设有轴向窜辊装置，可以降低轧辊热凸度并 使轧辊磨损均匀，提高轧辊使用寿命。带钢尾部依次离开各架轧机时，活套装置便自 动下降复位。可以根据用户需要用飞剪切除带钢的尾部不规则部分。精轧机架间设有 喷水冷却装置，用于控制终轧温度，带钢终轧温度在 850以上。精轧机组后设置 射线测厚仪、多功能仪、平直度仪和上表面质量检测仪，其中测厚仪参与液压 agc 监 粗轧输出 辊道 热卷箱 前辊道 热卷箱 侧导板 热卷箱 直通 热卷箱 无芯卷取 热卷箱 开卷 飞剪入口辊 道飞剪侧导 板 飞剪切头 尾 优化剪切控制系 统 精轧 除磷箱 头尾切片收集槽 4 生产工艺流程制定 13 控。多功能仪、平直度仪参与板形的监控，上表面质量检测仪参与表面质量的监控。 重庆科技学院本科生毕业设计 14 5轧机选择 5.1 轧钢机选择的原则 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 它车间类型的关键。因此，轧钢车间选择的是否合理对车间生产具有非常重要的作 用。 轧钢机选择的主要依据是：车间生产的钢材的钢种，成品品种和规格，生产规模的 大小以及由此而确定的产品生产工艺过程。对轧钢车间工艺设计而言，轧钢机选择的 内容是：确定轧机的结构型式，确定其主要参数，选用轧机机架数即布置形式。 在选择轧钢机时，一般要注意，考虑下列原则： （1）在满足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑； （2）有较高的生产率和设备利用系数； （3）保证获得良好的产品，并考虑到生产新产品的可能； （4）有利于轧机的机械化，自动化的实现，有助于工人的劳动条件改善； （5）轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简单，维修方便； （6）备品备件更换容易，并利于实现备品备件的标准化； （7）有良好的综合经济技术指标。 目前，由于机械制造业的发展，轧钢生产的日益进步，现在的主要轧机除去一些特 殊用途外，基本上都已经趋于系列化，标准化了。为我们选用轧机进行生产提供了方 便的条件。 5.2 轧钢机机架布置及数目的确定 轧钢机布置是轧钢机按工作机架排列成某种方式。轧钢机布置的基本形式有三种： 横列式布置、顺列式布置和连续式布置。 轧钢机机架数目的确定与很多因素有关。主要有：坯料的断面尺寸，生产的品种 范围，生产数量的大小，轧机布置的形式，投资的多少以及建厂条件等因素。但是在 其它条件既定的情况下，主要考虑与轧机布置形式有关。 根据本车间生产情况及现场实际状况，粗轧阶段选用一台带立辊的四辊可逆式轧 机。立辊轧机的作用是轧边，限制宽展，同时破碎轧件表面的氧化铁皮。四辊可逆式 粗轧机既可满足板坯精度高的要求，又可保证足够的压下量及较好的板形。 5.2.1e1 立辊轧机 a)用途： 该立辊轧机位于 r 四辊粗轧机入口侧，与 r 四辊粗轧机形成紧凑布置。具有液压 5 轧机选择 15 宽度自动控制（hawc）和短行程控制（ssc）功能，用于控制带钢宽度与头、尾部形状。 b)技术参数： 型式附着式，立式电机上部驱动，带 awc 最大轧制力7000kn 轧制速度02.45.7m/s(最大辊时) 立辊开口度7501780mm 道次最大减宽量100mm（50mm/单侧，低碳钢，厚度 230mm） 侧压速度最大 80mm/s(40mm/s 单侧) 立辊辊子尺寸辊环 1400mm 辊子 1150/1050x630mm 立辊轴承四列圆锥辊子轴承 主电机(立式)2 台 超载系数115%额定转矩，连续运行； 225%额定转矩，历时 60sec； 250%额定转矩，历时 20sec； 275%额定转矩，切断 功率；ac1500kw 转速：160/380r/min 主传动箱i=4.037 侧压缸(awc 缸)460/320895mm（带位移传感器） 4 件，压力：27mpa 侧平衡缸220/1401925mm（带位移传感器） 2 件，压力：16mpa 负荷测量采用压力传感器 机架辊2 根，4501780mm 速度：06.3m/s 电机：2 台，功率：45kw 接轴提升液压缸160/100680mm 2 件，压力：16mpa 万向节型式2 根，swc 型(可伸缩) 万向节回转直径：760mm 接轴最短允许长度：4260mm 接轴最大工作倾角：15 重庆科技学院本科生毕业设计 16 c）设备特点：e 机架轧机和 r 机架轧机之间采用无张力或微张力轧制，不允许 r 轧机 的轧制速度低于 e 轧机出口速度。 换辊方式：c 型钩换辊。 轧辊冷却水系统：水压 0.81.0mpa。 5.2.2四辊粗轧机 a)用途： 将板坯轧制到所要求的中间坯厚度。 b)技术参数： 轧机型式四辊可逆式轧机，上下工作辊单独传动 最大轧制力42000kn 最大开口度300mm（最大辊时） 道次最大压下量 50mm(最大辊时咬入角 16.6，最小辊时咬入角 17.3) 轧制速度 02.86.3m/s 牌坊立柱断面积7500cm2 工作辊尺寸1200/11001780mm 支承辊尺寸1600/14501780mm 工作辊轴承900710410 四列圆锥滚子轴承 支承辊轴承无键锥套双止推可拆卸液压锁紧对称设计 油膜轴承（54” ） 主传动电机2 台，超载系数：115%额定转矩，连续运行； 225%额定转矩，历时 60sec； 250%额定转矩，历时 20sec； 275%额定转矩，切断。 功率ac8000kw 转速045100r/min 主传动接轴型式十字轴式万向接系统： 机架辊： 数量及型式21 单传动型 机架辊规格尺寸5001550mm 机架辊电机245kw，转速：240r/min 工作辊冷却水工作压力1.0mpa 支承辊冷却水工作压力0.4mpa 机前机后高压水除鳞： 5 轧机选择 17 喷嘴出口压力20mpa 喷嘴数量1 套 水量约 2240m3/h c）设备特点：在 e 轧机和 r 轧机之间保持无张力或微张力轧制。在 r 轧机轧出之间机 后推床必须打开到最大开口位置（工作位置） 。当轧件完全离开 r 轧机之后，r 轧机机 后推床向轧制中心线合拢将轧件对中。在对中夹持后，立刻后退 050mm，引导轧件对 中运行。当 r 轧机机后工作辊道反转后，轧机返回 r 轧机进行偶道次的轧制。在 er 轧机上进行 35 道次轧制，每奇数道次轧制时 e 立辊轧机参与轧制，偶数道次时 e 立 辊轧机不参与轧制。 5.2.3f1e 立辊轧机 a)用途： 位于 f1 精轧前面，对轧件进行对中、边部轧制。 b)技术参数： 型式 立式电机上传动，液压缸侧压式 最大轧制力 1000kn 最大侧压能力 20mm（单侧 10mm） 轧辊尺寸 750/700mm（平辊） 立辊辊子材质 60crmnmo 开口度 7501780mm 轧制速度 02.5m/s 主电机 370kw，600/1344r/min，1 台 减速机速比 21.11 侧压速度 单侧 50mm/s 侧压调整油缸 约 350/3001050mm，2 个 5.2.4f1f7 四辊精轧机组 a)用途： 其作用是将厚度 3260mm 的中间坯轧制为厚度 1.219mm，宽度 8001630mm 成 品带钢。 b)技术参数： 结构型式 四辊全液压不可逆轧机 中间坯厚度 32-60mm 中间板坯宽度 8001630mm 成品带钢厚度 1.219mm 成品带钢宽度 8001630mm 重庆科技学院本科生毕业设计 18 精轧机间距 5.5m 最大轧制压力 f1-f4：42000kn f5-f7：35000kn 轧辊最大开口度 f1f4：max.80mm（最大辊径） f5f7：max.50mm（最大辊径） 设备主要参数 见表 5.1f1-f7 主要参数表 主电机超载系数 115%额定转矩，连续运行； 150%额定转矩，历时 180sec； 225%额定转矩，历时 60sec； 250%额定转矩，切断。 表 5.1 f1-f7 轧机主要参数表 轧机 名称 f1f2f3f4f5f6f7 工作 辊/mm 76085 02080 76085 02080 76085 02080 76085 02080 63070 02080 63070 02080 63070 02080 支撑 辊/mm 14501 6001780 1450 1600178 0 1450 1600178 0 1450 1600178 0 1450 1600178 0 1450 1600178 0 1450 1600178 0 最大 轧制 力/ kn 42000420004200042000350003500035000 轧机 线速 度 （最 大辊 径） 1.53.52.45.6 3.6 8.2 5.0 11.5 6.5 14.9 7.7 17.6 8.8 20.2 减速 机速 比 2.941.841.251111 ac8000ac8000ac8000ac8000ac7500ac7500ac7000 主电 机 100/230100/230100/230113/260176/416209/500240/585 6 辅助设备的选择 19 6辅助设备的选择 由于本车间轧制成品的种类较多，其生产过程中的繁简程度也不相同。因此，为 适应各种产品生产的轧板车间的辅助设备，不论从用途、结构、形式上或工作原理上 看都是多种多样的。 虽然不同的辅助设备完成不同的工作，在生产过程中完全不能互相代替。所以， 设备选择是否合理，同样对产品产量和质量、对节省建设投资以及改善和减轻劳动强 度等都有重要影响。 辅助设备的选择应遵循以下原则：有较高工作效率，较高的产量。设备结构形式 先进合理，动作灵活，机构紧凑，操作维修方便，备品备件标准化，制造、更换方便。 辅助设备的生产能力要大于轧机生产能力，以保证轧机生产能力得到方便发挥。通常 辅助设备能力可按大于轧机生产能力考虑以保证轧机生产正常。设备设计经济合理， 体积小，重量轻，以减少设备总重量和节省车间投资。 6.1 加热及热处理设备选择 6.1.1炉型确定 用作钢锭和钢坯加热（或均匀化退火）的炉子主要有：均热炉、均匀化炉和连续 式加热炉。连续式加热炉又有几种类型：推钢式加热炉、步进式加热炉、环形加热炉 以及感应加热炉。 根据车间需要，决定选用步进式加热炉。其原因是：步进式加热炉和推钢式连续 加热炉相比较，有加热能力增加，擦伤减小和容易修炉等优点。最近在大批量生产中 采用步进式加热炉的较多，炉子的预热段、加热段、均热段分得很清楚，在加热升温 到所规定的温度，均热段为消除锭坯内外温度而进行均热。另外，步进式加热炉还可 以用于长宽板坯的退火。 6.1.2步进梁及运动机构 运动机构形式：采用液压传动和滚轮斜台面机构，两层框架（升降框架和水平框 架） 。 平移行程 550 mm 升降高度 200 mm 步进周期 50s 提升框架 1段 提升滚轮 16-800 平移滚轮 16-800 斜台面倾角 11.5 平移导向轮 6-400mm 重庆科技学院本科生毕业设计 20 提升导向轮 6-450mm 平移液压缸 1-250/160650 mm 提升液压缸 4-250/16