宽厚板生产工艺设计.docx

太原科技大学课程设计专业班级 设计人 设计指导老师 年 月 日太原科技大学课 程 设 计 任 务 书专业班级 设计人 同组人 设计题目： 宽厚板生产工艺设计 设计参数：产品规格：（ 6080 ）mm（15004150）mm（300020000）mm 材质：Q345A 设计年产量：100万吨 设计要求： 1. 设计中应灵活运用基础理论知识、刻苦钻研、认真思考、独立完成设计， 禁止盲目抄袭。 2. 设计要求方法正确，方案选择合理，各种参数选择恰当，计算结果准确， 图纸整洁无暇，整个设计能保证产品产量质最。 3. 设计说明书用文字处理软件进行编辑和排版，要求句子简明扼要、标点 正确、层次分明、图文并茂，除设计内容外，还要求前面有目录、后面 附有参考资料，图表要有编号说明。 设计时间： 2011 年 月 日 至 2011 年 月 日设计人(签字) 指导教师(签字) 教研室主任（签字） 附注：本课程设计任务书由学生附入设计说明书内。太原科技大学课程设计说明书宽厚板生产工艺设计摘 要本文对中厚板目前在我国的发展状况形式及中厚板轧制过程中的轧制规程、轧制方法及道次的确定进行阐述，并且对中厚板在轧制中的工艺、参数、设备，进行了进一步说明。关键词：中厚板 ;轧制 ;工艺;参数;设备In this paper, plate current form of development in China and in the process of plate rolling schedule, rolling method and passes the determination to elaborate, and on the plate in the rolling process, parameters, equipment, further instructions. Key words: plate; rolling; process; parameters; equipment目 录第1章绪论11.1国内中厚板生产简介11.2国外中厚板轧机的发展21.3中厚板生产的进步31.3.1生产技术方面的进步31.3.2装备方面的进步41.4我国中厚板发展的不足5第2章中厚板轧制设备及工艺72.1.1中厚板轧机的结构型式72.1.2中厚板轧机的布置72.2中厚板生产工艺流程72.2.1原料72.2.2加热72.2.3轧制82.3精整及热处理7第3章轧制工艺制度的制定113.1设备选型113.1.1除鳞装置的选择113.1.2轧辊的设计参数113.1.3轧机的选择与尺寸的确定113.2工艺参数确定113.3压下规程的设定123.4校核工艺123.4.1咬入条件校核113.4.2温降校核113.4.3等效力矩的计算及电机校核113.5轧机工作图表123.5.1基本概念113.5.2轧机工作图表的意义113.5.3轧制图表的基本形式11第4章 车间经济技术指标214.1成材率及提高的措施214.1.1成材率的概念244.1.2金属平衡分析244.1.3提高成材率的措施244.2产品合格率214.2.1合格率概念244.2.2提高产品合格率的措施244.3品种指标214.3.1厚度合格率244.3.2定尺率244.3.3正品率244.4轧机作业率214.4.1日历作业时间244.4.2计划工作时间244.4.3轧机日历作业率244.4.4轧机有效作业率244.4.5提高轧机作业率的措施244.5轧辊、燃料、电力的单位消耗214.5.1轧辊的单位消耗244.5.2燃料的单位消耗244.5.3单位电耗24第5章主要辅助设备的选择225.1 电气设备225.1.1供电系统375.1.2供电变压器375.1.3电压等级375.2 用水设备225.3加热炉255.3.1 炉型的选择225.3.2 供热方式的选择235.3.3加热炉参数的确定245.4剪切机265.4.1滚切式剪切机245.4.2滚切剪剪切过程分析245.4.3滚切剪参数的确定245.5矫直机275.5.1矫直机的选择 245.5.2矫直机参数的确定245.6冷床275.6.1冷床的选择245.6.2冷床参数的确定24第6章车间平面布置296.1 车间形式296.1.1车间布置形式376.1.2车间主要设备及其性能376.2主要设备的布置及间距306.2.1加热炉间距376.2.2加热炉到轧机距离376.2.3装料台与加热炉的间距376.2.4高压水除鳞装置长度376.2.5除鳞机与轧机距离376.2.6热矫直与轧机距离376.3原料库、成品库面积的计算336.3.1 原料仓库面积计算336.3.2 成品仓库面积346.4 辅助车间的面积346.4.1操作台346.4.2 样板间356.4.3主电室356.4.4 电磁站和变压器室356.5 车间跨距、柱距的确定356.5.1 厂房跨度的确定356.5.2 柱距尺寸36参考文献39太原科技大学课程设计说明书第1章 绪论1.1国内中厚板生产简介随着我国钢铁企业的发展，中厚板的发展速度和创新水平都得到了很大的提高。特别是随着经济的迅速发展和科技的进步，对于钢板的质量、强度以及厚度等要求越来越高，中厚板的应用领域将会越来越广，中厚板产品也已经远销欧美等国家，但就在1978年以前我国的中厚板轧机设备还是全部从国外进口。目前我国已经成为世界最大的中厚板生产国和消费国，生产的中厚板，大部分是厚度4.020mm，宽度一般为12001800mm，长度一般不超过10m。中厚板生产特点是外形扁平、表面积大，适于自动化大批量生产，成本低，产品质量好，生产工艺简单。其产品具有品种多、用途广、批量小等特点，面对的用户较为广泛，以民用建筑、机械、工程到造船、桥梁、锅炉、容器以及石油、天然气、军用等多个领域，由于品种多，其生产工艺也相对复杂和多变。但是无论怎样多变、复杂，中厚板的生产技术都是围绕着表面形状（包括规格）和使用性能这两个方面开展。 中厚板轧钢生产线的工艺装备是在钢坯质量一定的前提下保证最终产品质量的重要环节。生产尽管在加热和精整工序上考虑了一些如不产生划伤、剪切质量等因素，但是随着产品质量、品种规格、产品档次、用途变化等市场因素变化，各个生产厂已开始逐步重视并对整个工艺进行分析、升级和改造。中厚板生产技术是产品的核心。随着国内中厚板产能增加和不断的工艺升级改造 、引进新的工艺装备，产品档次的提升和质量的提高其核心竞争力虚源于工艺技术的开发和应用。钢铁产品的现代技术主要是四个方面，即：钢质洁净技术、微合金化技术、晶粒细化技术和尺寸、表面精准化技术。这四个方面的技术集成最终体现在刚才性能最佳和生产成本最低。钢质洁净技术是冶炼专业的工作，但后三个方面的技术将与轧制工艺技术紧密相关。微合金化的设计与轧制工艺紧密配合形成细晶强化。实践证明，细晶强化改变了以往碳当量的强化机理；微合金元素V、N-V、Nb、Ti等合金元素的不同组合，在一定的轧制工艺条件下，以弥散强化、固溶强化的方式提高钢材的综合性能。中厚板生产技术的发展是以市场、产品需求为中心，2005年我国钢产量已达到年3.49亿吨，中厚板产量的迅速提升将会出现供大于求的局面（实际上在05年已经发生），加上近年来热轧板卷产量增加后，其产品占46%左右的中板市场，下一阶段中厚板那生产技术的发展应以品种、规格、专用板、特殊条件板为核心产品。中厚板的生产能力也关系到我国国防建设、能源开发、基础设施建设等的发展，所以中厚板生产企业在我国经济建设和发展中发挥着重要作用。1.2 国外中厚板轧机的发展从18世纪初西欧在二辊周期式薄板轧机上生产小块中板开始，中厚板生产的发展历史至今已经有200年左右。在这200年里有重大意义的发展事件有:1850年左右开始采用二辊可逆式轧机，棍身长度增至2m以上；1864年，美国创建了世界上第一台三辊劳特式轧机；1891年，美国钢铁公司投产了世界上第一台四辊可逆式厚板轧机；1907年，美国钢铁公司首次创建了万能式厚板轧机；1918年，卢肯斯钢铁公司建成了世界上第一套5m以上的特宽厚板轧机；1931年，美国钢铁公司建成了世界上第一套连续式中厚板轧机，在精整机组后设精整作业线。某些发达国家的中厚板轧机和生产技术都各有特色，钢板产量和各种经济指标也达到了较高的水平。中厚板的发展向高速化、自动化和精确化方向发展。最近一二十年来国外厚钢板轧机及其生产线技术装备方面的发展，主要是围绕提高产品尺寸精度及表面质量，提高产品力学性能及焊接性能，提高产品的成材率及直行率，提高自动化程度和操作可靠性等等方面进行。为满足上述各方面的工艺技术和操作要求，主要的相关技术如下：（1）高尺寸精度轧制工艺技术：厚度、宽度、板形（平坦度、凸度）控制技术。（2）为满足TMCP轧制工艺的低温大压下、大功率、高转矩和高刚性的四辊可逆式轧机和厚板轧后加速冷却技术。（3）提高产品成材率的平面形状控制技术。（4）提高产品直行率，即降低离线的表面修磨量和冷矫直量。在厚板生产中的关键工序为高压水除鳞、轧制、加速冷却、热矫直、冷床等。（5）TMCP工艺的板坯加热温度为9501150，出炉温度虽低于常规轧制，但对板坯温度的均匀性要求高（温差30），大量采用热装板坯对提高出炉温度均匀性有利。（6）厚钢板生产特点是品种多（钢种多、用途广）、规格范围大，因而板坯库，成品库由计算机管理更显得必要。（7）同热轧宽带钢轧机一样，国外厚钢板的轧制工艺过程普遍由计算机进行设定、控制。而且，国外厚板剪切线也已成熟地应用过程计算机进行设定控制（住友金属-厚板厂于1975年实现剪切线过程控制），实现从冷床到成品收集的剪切线完全自动操作，提高了产品的成材率和设备的作业率。（8）厚钢板的轧制和精整特点为单张管理。由于品种、用途和规格多，对质量管理和质量保证要求严，因而需要配备各种完善的工艺检测仪表。60年代至70年代也是国外厚板生产的高速发展期，之后转向以提高厚钢板质量为中心而开发应用各项工艺新技术，控制系统和相应的技术装备。其中一些控制技术和装备从热轧宽带钢轧机移植过来，如步进式加热炉，钢板的厚度、宽度和板形控制技术，板形控制轧机（PC、CVC），轧制线的过程控制计算机系统等等。国外有的厚板厂已在开发和实现辅助生产工序的自动化操作。1.3中厚板生产的进步1.3.1生产技术方面的进步一、自动厚度控制装置液压AGC 现代厚板轧机都设有两套压下系统。一套是高速电动机械压下系统，它是由两台直流电动机通过涡轮减速机、压下螺栓和螺母在空载下调整辊缝。另一套是低速高精度的压下系统，在负载下调整辊缝，实现厚度自动控制，以消除在加热中“黑印”所造成的纵向厚度不均并可达到高精度的成品厚度公差，以及提高成材率。液压AGC的特点是压下速度快、压下加速快，压下精确度高。二、弯辊装置 板厚精度（纵、横向厚度）和板型是衡量板带钢几何尺寸精度和两大指标。纵向厚度差的控制是通过液压AGC完成，而横向厚度差和板型的控制是用预压弯辊来实现。弯辊装置可用补偿轧辊在轧制过程中产生的磨损和凸度，以提高宽度方向的板厚的均匀性与改善板型。 并可为减少换辊次数。三、快速换辊 现代宽厚板轧机都设快速换辊装置。工作辊换辊一般采用小车横移快速换辊，更换一对工作辊需610分钟。换支撑辊是通过液压和电驱动的换辊滑车进行。为了配合快速换辊需要尽可能节约辅助时间，因此相应要求：1）轧机主电机设有爬行速度及准确的停车系统。2）轴承采用液压锁紧。3）换辊时需要拆卸的润滑、液压、冷却水和高压水等有关管道需选用成组快速接头。4）导卫板、拉水板等随轴承座一同移出或另设移动机构。四、计算机控制及配置完善的轧制线自动检测装置 六十年代国外厚板轧机早已实现了单机计算机控制。七十年代以后，应用更普遍，实现了全线的计算机控制，有的还装备了计划、管理及生产的三级计算机控制系统。轧制线自动检测装置如测压、测温、测厚、测宽、测长等对保证及时检测轧制过程中的轧件参数，以便随时进行轧机的调整和控制，从而提高产品质量是十分必要的。另外用计算机控制根据轧制条件的变化，最佳地调节轧制过程，对每块钢板跟踪并可提高轧机产量。1.3.2装备方面的进步。近20年来，我国轧机装备经历了有小到大，由弱到强，逐步实现自动化的过程20世纪80年代之前，我国的中厚板轧机基本以23002500mm小型中厚板那轧机为主，还有相当一部分仍是落后的三辊劳特式轧机。在20世纪最后的20年，随着国内生产形势的变化，一些中厚板生产厂进行了技术改造，提升了技术水平。其中改造的一个重点是将2300mm改为25002800mm四辊轧机。我国中厚板轧机在轧制过程自动化方面也取得了长足进步，大多数中厚板轧机装备了液压AGC和轧机过程控制系统，提高了产品的厚度精度和成材率。炉卷轧机是我国中厚板轧机新的生力军，目前已有南钢、安钢、韶钢3套幅炉卷轧机在建或投产。由于炉卷轧机在轧制规格、成材率方面具有优势，再加上新一代炉卷轧机装备水平的提高，因此其将在中板生产领域中发挥重要作用。我国中厚板轧机曾经被称为世界上最“干旱”的轧机。为了扭转这一局面，在“九五”末期和“十五”期间，我国一批中厚板厂利用了国内外力量，通过技术改造，增设了各种不同型式的冷却系统：气雾式（ADCO)、U型管层流式、直管层流式、水幕式等。为了控制钢板冷却的均匀性，有些冷却系统配备了宽度遮蔽装置、辊道加速控制、快速开闭控制阀、实现了控制冷却系统的自动控制，提高了温度的控制精度，使控制冷却与材料的相变过程相协调，以得到需要的材料组织和性能。中板生产是系统工程，辅助设备也是极其重要的。为了适应控制冷却钢板的矫直，一些中厚板厂开始采用强力矫直机。剪切系统已逐步淘汰了铡刀剪，采用剪切质量好、可剪切厚规格的滚切剪。我国中厚板厂的热处理设备主要集中在鞍钢厚板厂、舞阳、武钢中板厂等少数钢厂。鞍钢厚板厂在引进设备同时引进了辊底式无氧化辐射管式热处理炉和辊式淬火机。宝钢引进的5000m轧机一期设置1条热处理线，采用辐射管无氧化辊底式炉及辊式淬火机，炉内板坯加热可采用连续式、摆动式及两者组合式。近20年来，我国中厚板生产得到了迅速发展，中厚板产量提高近8倍，装备技术和水平大幅度提升，新型强力轧机、控制冷却系统、自动化控制系统是主体设备取得的最大进展。矫直机、剪切机、冷床等辅助设备也上了一个新台阶。1.4我国中厚板发展的不足由于历史原因，我国中厚板轧机生产线的总体装备水平与国外先进水平存在一定的差距。主要体现在：1） 规模小，装备水平低。2） 加热炉大部分是推钢式加热炉，加热能力和质量保证能力差。3） 轧机能力差距大，一是3M以下的占总数量的80%左右；二是轧制压力的大部分是30005000吨。4） 后部精整能力不足，因陋就简，如矫直机(几乎没有冷矫），纵剪能力达到30mm以上的不多且剪切质量差。探伤线，热处理，喷丸等工艺大部分厂没有配备5） 核心的技术不精、不专，只要体现在控温、辊型设计、水冷、控制轧制等，尤其是独特的、具有自主知识产权的工艺、产品不多。与国外先进企业比，尽管存在着一定的差距，近几年国内一些大钢厂正在逐步引进、消化，改造一批中厚板厂，如首钢，济钢3000轧机、鞍钢4300轧机、宝钢5000轧机等陆续投产；首秦公司4300、天津、唐钢3500、福建三明3500、广东韶钢3500炉卷等一大批新上马中板轧机，将逐渐参与中厚板的市场竞争，对于我国的中厚板生产企业提升整体装备水平，提升产品档次、质量，将会起到极大的促进作用。6）新建多套现代化中厚板轧机都具备控轧控冷和实现TMCP工艺的要求，但因缺少该项工艺的软件与模型，至今生产这种中厚板很少，因此，轧机也未发挥应有的作用。7）虽然我国各种中厚板都能生产，但从生产技术、钢板质量、消耗指标及产品创新等方面看，与日本、美国、德国以及俄罗斯相比，尚有一定差距。对低焊接裂纹敏感性、大线能量焊接、耐腐蚀、耐超低温、抗层状撕裂、耐磨的高强度中厚板生产尚有一定困难，要求严格的仍须从国外进口。船厂反应国产船板不如日本和韩国好，钢板表面缺陷多，不平度差，残留应力打，尺寸不齐全，偏差大。另外，大单重、板厚150mm以上、板宽4800mm、4.5mmX3300mm又薄又宽的钢板生产也比较困难，但日本均能生产。近年来为了加速中厚板轧机的重型化、高速化和自动化，国家采取一些政策和措施进行宏观调控，各个企业也引进最新技术。总而言，想要更好的发展需要我们共同的努力。第 2 章 中厚板轧制设备及工艺2.1 轧制区设备简介2.1.1 中厚板轧机的结构型式用于中厚板生产的轧机有以下四种：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。(1) 二辊可逆式轧机二辊可逆式轧机(见图 2.1)于 1850 年前后用于生产中厚板，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，得到每道的压下量。 因此可以低速咬钢高速轧钢，具有咬人角大、压下量大、产量高的优点。此外上 辊抬起高度大，轧件重量不受限制，所以对原料的适应性强，既可以轧制大钢锭 也可以轧制板坯。但是二辊轧机的辊系刚度较差，不便于通过换辊以补偿辊型的剧烈磨损，所以轧制速度不高；钢板厚度公差大。目前新建厂已不单独使用，只是有时作为粗轧机或开坯机使用。钢板轧机按轧辊辊身的长度来标称。“2300 钢板轧机”即指轧辊辊身长度 L 为2300mm 的钢板轧机。 二辊可逆轧机还常用 DL 表示。D 为轧辊直径(mm)，L 为轧 辊辊身长度(mm)。轧辊直径一般为8001300mm,辊身长度达30005500mm。我国的二辊轧机都用作双机布置中的粗轧机座。图 2.1 二辊可逆式轧机轧制过程示意图(a)第道轧制；(b)第二道轧制（2）三辊劳特式轧机1864年美国创建了世界上第一台三辊劳特式轧机(见图 2.2)，专门用于中厚 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；而中辊可升降，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。三辊劳特式轧机设备投资少、建厂快、轧机辊系刚度比二辊可逆式轧机大， 因而生产的钢板精度也高些。但这类轧机由于中辊直径小，又是从动轮，轧制速度也高，因而咬入能力较弱，采用角轧法轧制，成材率低，轧机需设有减速器及前后升降台等机械设备，轧机辊系的刚度还不够大，因此产品的产量和质量都不能满足工业发展的需要，现在由于四辊轧机的兴起，此种轧机一般已不再新建。图 2.2 二辊劳特式轧机轧制过程示意图(a)第一道中下辊过钢；(b)第二道中、上辊返回三辊劳特式轧机还常用 D/d/DL 表示。D 为上下辊直径(mm)，d 为中辊直径 (mm) ，L 为轧辊辊身长度(mm) 。三辊劳特轧机的尺寸范围：D 700 850mm ， d=500550mm，L1800-2300mm。通 常 L/D253。轧辊转速为 6090r/min(轧 制速度为 2.53m/s)。我国三辊劳特轧机多为 750850500550(750850)X(23002350)mm，用于生产 4520mm 中板，或者作为双机布置中的粗轧机使用。(3)四辊可逆式轧机1870 年美国投产了世界上第一台四辊可逆式轧机(见图 2.3)。它是由一对小直 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。轧制过程与二辊可逆 式轧机相同。它具有二辊可逆轧机生产灵活的优点，又由于有支撑辊使轧机辊系的 刚度增大，产品精度提高。而且因为工作辊直径小，使得在相同轧制压力下能有更 大的压下量，提高了产量。这种轧机的缺点是采用大功率直流电机，轧机设备复杂， 和二辊可逆轧机相比如果轧机开口度相同，四辊可逆轧机将要求有更高的厂房，这 些都增大了投资。四辊可逆轧机用 d/D x L 表示，或简单用 L 表示。D 为支撑辊直径(mm)，d 为 工作辊直径(mm)，L 为轧辊辊身长度(mm)。四辊可逆轧机的尺寸范围：D13002400mm，d=8001200mm，L28005500mm。四辊轧机是轧机中最大的，由于这类轧机生产出的钢板好，已成为生产中厚板的主流轧机。图 2.3 四辊可逆式轧机轧制过程示意图(a)第一道轮制；(b)第二道轧制1.支撑辊；2.工作辊(4)万能式轧机万能式轧机(见图 2.4)是一种在四辊(或二辊)可逆轧机的一侧或两侧具有一对或两对立辊的可逆式立轧机。万能式轧机始于 1907 年，是用来生产齐边钢板，不用剪边，以降低金属消耗，能提高成材率10%左右。但实践证明立辊轧边只在宽厚比(B/H)小于 6070 时才能起作用，如热连轧带钢粗轧阶段的轧制。但对可逆式中厚板尤其是宽厚板，当 D/H 大于 70 时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。中厚板尤其是宽厚板由于 B/H 大，所以自 20 世纪 70 年代后新建轧机一般已不再使用立辊轧机。图 2.4 万能式轧机轧制过程示意图1.水平辊；2.立辊近年来为了进一步提高成材率，对于厚板的 VH 轧制又在进行积极开发研究其目的是为了能够生产不用切边的齐边钢板和更有效的控制钢板宽度以减少切边量。它是在轧机上安装防弯辊和狗骨辊以达到防弯控宽的目的(见图 2.5)。图 2.5 V-H 轧制的精轧机2.1.2 中厚板轧机的布置中厚板车间的布置形式有三种，即单机座布置、双机座布置和半连续或连续式设置。根据设计要求采用双机座布置。双机布置的中厚板车间是把粗轧和精轧分到两个机架上去完成，它不仅产量高。(一台四辊轧机可达 1000000t/a，一台二辊和一台四辊轧机可达1500000t/a，二 台四辊轧机约为 200000t/a)，而且产品表面质量、尺寸精度和板形部比较好，还延长了轧辊使用寿命。双机布置中精轧机一律采用四辊轧机以保证产品质量，而粗轧机可分别采用二辊可逆轧机或四辊可逆轧机。二辊轧机具有投资少、辊径大、利于咬入的优点，虽然它刚性差，但作为粗轧机影响还不大，尤其在用钢锭直接轧制时。因为钢锭厚度大，压下量的增加往往受咬入角限制，而轧制力又不高，适合用二辊可逆轧机。采用四辊可逆轧机作粗轧机不仅产量更高，而且租、精轧道次分配合理，送入精轧机的轧件断面尺寸比较均匀。为在精轧机上生产高精度钢板提供了好条件。在需要时粗轧机还可以独立生产，较灵活。但采用四辊可逆轧机作粗轧机为保证咬入和传递力矩，需加大工作辊直径，因而轧机比较笨重，厂房高度相应地要增加，投资增大。美国、加拿大多采用二辊加四辊型式，欧洲和日本多采用四辊加四辊型式。目前由于对厚板尺寸精度和质量要求越来越高，因而两架四辊轧机的型式日益受到重视。此外我国还有部分双机座布置的中厚板车间仍采用三辊劳特式轧机作为租轧机，这是对原有单机座三辊劳特式轧机车间改造后的结果，进一步的改造将用二辊轧机或四辊轧机取代三辊劳特式轧机。通常双机布置的两架轧机的辊身长度是相同的，但有的双机架布置的粗轧机轧 辊辊身长度大于精轧机的轧辊辊身长度，这样可用粗轧机轧制压下量比较少的宽钢 板，再经旁边的作业线作轧后处理，使设备费减少，而且重点可作为长板坯的宽展轧制用。但采用四辊可逆轧机作粗轧机为保证咬入和传递力矩，需加大工作辊直径，因而轧机比较笨重，厂房高度相应地要增加，投资增大。美国、加拿大多采用二辊加四辊型式，欧洲和日本多采用四辊加四辊型式。目前由于对厚板尺寸精度和质量要求越来越高，因而两架四辊轧机的型式日益受到重视。此外我国还有部分双机座布置的中厚板车间仍采用三辊劳特式轧机作为租轧机，这是对原有单机座三辊劳特式轧机车间改造后的结果，进一步的改造将用二辊轧机或四辊轧机取代三辊劳特式轧机。通常双机布置的两架轧机的辊身长度是相同的，但有的双机架布置的粗轧机轧 辊辊身长度大于精轧机的轧辊辊身长度，这样可用粗轧机轧制压下量比较少的宽钢板，再经旁边的作业线作轧后处理，使设备费减少，而且重点可作为长板坯的宽展轧制用。2.2 中厚板生产工艺流程一般中厚板生产工艺流程如图 2.6 所示。流程中生产的抛丸底层涂料钢板是未经热处理的，但船用和桥梁用钢板有的需要经正火热处理后进行抛丸底层涂料处理。在机械性能试验前，先施行热处理，然后再抛丸和油漆图 2.6 一般中厚板生产流程2.2.1 原料用于生产中厚钢板的原料有扁钢锭、初轧板坯、锻压坯、压铸坯和连铸板几种。除特厚或特殊要求小批量的产品，仍采用扁钢锭、初轧板坯、锻压坯或压铸坯外，一般均用连铸坯做原料。原料的尺寸即原料的厚度、宽度和长度。它直接影响着轧机的生产率、坯料的 成材率以及钢板的力学性能。原料尺寸的选择原则是：原料的厚度尺寸在保证钢板 压缩比的前提下应尽可能小。不同的原料压缩比的大小也不相同，一般认为连铸坯的压缩比为 35 左右(也有资料认为应大于 8)，扁锭的压缩比为 6(也有资料认为应在 1215 以上)，而模铸的初轧坯由于已在初轧机上变形，在中厚板轧机上的压 缩比可不受限制。随着炼钢技术的发展，钢质的提高，连铸坯质量也不断提高，压 缩比在逐渐减小。目前可用 300mm 厚的连铸坯生产 80mm 以下的中厚板，其压缩比 仅有 37。综合考虑选择：连铸坯 HBL=（100250）mm（7001300）mm1500mm。2.2.2 加热原料加热的目的是使轧制原料在轧制时有好的塑性和低的变形抗力。对于些高合金钢钢锭，加热还可以使钢中化学成分得到均匀扩散。生产中厚板用的加热炉按其结构分为连续式加热炉、室式加热炉和均热炉三种。均热炉用于由钢锭轧制特厚钢板。室式炉适用于特重、持轻、特厚、特短的板坯或多品种、少批量及合金钢的坯或锭，生产比较灵活。连续式加热炉适用于少品种、大批量生产，加热坯料的重量一般小于 30t。由于现代中厚板轧机已经很少使用钢锭作为原料，因此作为钢锭加热的主要设备均热炉或车底式炉在中厚板车间中已很少见或不是主要的了。从发展的趋势 来看，中厚板生产今后也会和其他产品一样走向连铸连轧的技术道路，但目前 来看还只能是达到连铸热送轧制或连铸热装轧制的水平，也就是说，加热 炉即使在全部以连铸坯为原料的中厚板厂中也是不能取消的。用于板坯加热的连续式加热炉主要是推钢式连续加热炉和步进梁式连续加热炉。提供优质的加热板坯除要选择合理的加热炉型外，还要靠合理的热工制度来保 证，它包括确定加热温度、加热速度、加热时间、炉温制度及炉内气氛等。合理的 热工制度就是要能提供满足轧机产量需要、温度均匀、不产生各种加热缺陷、表面 氧化铁皮最少的钢坯，同时能使燃料比耗最低。综合以上考虑，采用步进梁式连续加热炉，为了减少在出炉时板坯表面的损伤， 加热炉的出料采用出钢机以代替斜坡滑架和缓冲器进行出料的方式。连续式加热炉不能对少量板坯作特殊加热，为了满足需要加工一些批量不大的 特厚钢板、复合钢板，同时建有一、二座室式加热炉，由机械手完成出装炉作业。2.2.3 轧制轧制是中厚板生产的钢板成形阶段。中厚板的轧制可分为除鳞、粗轧、精轧 3个阶段。轧制是中厚板生产的钢板成形阶段。中厚板的轧制可分为除鳞、粗轧、精轧 3个阶段。1) 除鳞：除鳞是将在加热时生成的氧化铁皮(初生氧化铁皮)去除干净，以免 压入钢板表面形成表面缺陷。初生氧化铁皮要在轧制开始阶段去除，因为这时氧化 铁皮尚未压入钢中，易于去除，同时清除面积少。清除氧化铁皮的方法很多，在旧的中厚板轧机上曾经采用投入竹枝、荆条、食盐等方法去除初生氧化铁皮，但效果不好，以后也曾经采用专门的二辊轧机、立辊轧机给钢坯(或钢锭)以小的变形量使氧化铁皮与金屑分离，然后用高压水或高压空气将氧化铁皮冲去。这种方法虽然可以获得较好的清除氧化铁皮效果，但是投资较大。现代化的中厚板轧机上已经普遍来用造价低廉的高压水除鳞箱，它能满足清除初生氧化铁皮的需要，这种情况已成定局。用高压水泵将高压水供给除鳞箱，水压过去一般在 1012MPa左右，这一压力偏低。现在要保证喷口压力在 1520MPa 以上。对合金钢板因氧化铁皮与钢板间结合较牢，要求高压水压力取高值。喷水除鳞是在箱体内完成的，起到安全和防水溅的作用。除鳞装置的喷嘴可以根据板坯的厚度来调整喷水的距离，以获得更好的效果。为了去除轧制过程中生成的次生氧化铁皮，在轧机前后都需要安装高压水喷头。 在粗轧、精轧过程中都要对轧件喷几次高压水。2）粗轧：粗轧是将板坯或扁锭展宽到所需要的宽度同时进行大压缩延伸，其方法有以下几种：a)全纵轧法 纵轧是钢板延伸方向与坯或锭纵向一致的轧制，当板坯宽度大于或等于钢板宽度时，即可不用展宽而直接纵轧出成品，即称为全纵轧法。它的优点是产量高，且钢锭头部缺陷不致扩展到钢板的长度上。但由于轧制中钢板只向一个方向延伸，使钢中偏析夹杂等呈明显条带状分布、钢板组织和性能存在严重的各向异性，使横向性能(尤其是冲击韧性)太低以致往往不合理，加之板坯宽度与钢板宽 度也难得正好适应，所以这种轧制方法实际用的不多。b)横轧-纵轧法(综合轧制法) 如图 2.7 所示，横轧-纵轧法是生产中厚板最常 用的方法，当板坯宽度小于钢板宽度时，先将原料纵轴方向旋转 90，进行轧制， 直到展宽到所需宽度以后，再转 90进行纵轧直至完成。这种轧制法的优点是板坯宽度与钢板宽度可灵活配合、轧制中提高板的横向性能、减少各向异性，因而它适于以连铸坯为原料的钢板生产。它的缺点是轧机产量较低、且易使钢板成桶形、 增加切边损失、降低成材率，另外，横向性能有时还不合格(因为横向延伸不大， 各向异性改善不多)。图 2.7 综合轧制、横轧示意a-综合轧制；b-横轧55c)角轧-纵轧法所谓角轧是使轧件的纵轴与轧辊轴线呈一定角度送入轧辊进行展宽。每一对角线轧制 12 道后，即更换另一对角线进行轧制，直到轧件展宽至所需要的宽度而其形状不发生歪斜为止，拨正后再进行纵轧到底。角轧的优点是可以改善咬入条件，提高压下量并减小咬入时的冲击力，有利于设备维护。角轧的缺点是由于拨钢、延长轧制时间降低了产量，送入角及钢板形状难以正确控制，增大切损，降低成材率。此外，操作复杂，劳动强度大、难以实现自动控制。因此，只有在轧机强度及咬入能力较弱时(如三辊劳特轧机)或板坯较窄时，采用角轧展宽。 见图 197。d)纵轧-横轧法(纵展横轧)当以钢锭为原料(或扳坯长度不足)时，采用先轧几道，轧平钢锭锥度和轧长，待长度达到毛边钢板的宽度时，回转 90进行横轧至成品。由于两个方向得到变形，有利于提高板的性能，当原料的宽度与长度均小于钢板宽度时可采用这种方法，但为了保证钢板的尺寸与性能，必须保持纵向与横向变形的分配。e)全横轧法 全横轧是将板坯进行横轧直至轧成成品，当板坯长度大于或等于 钢板宽度时才能采用此法。当以连铸坯为原料，全横轧法与全纵轧法同样使钢板的 组织、性能产生明显的各向号性，但以初轧坯为原料时全横轧法优点：首先是大大减小了铜板组织、性能的各向异性，显著提高了横向的塑性和冲击韧性，因而提高了钢板综合性能。横轧之所以改善机械性能，是因为在金属多次横向延伸中，钢锭 纵向偏析带的硫化物夹杂，其形状由纵向细长条状变为粗短片状和点网状，片状组织随之减少，因而改善了钢板横向性能，减少了各向异性。横轧法的另一优点是可以得到更齐整的边部，无端部收缩，不成桶形，减少切边损失、提高成材率、道次负荷较均匀、减少轧钢时间，使轧机产量有所提高，对于初轧坯为原料生产中厚板横轧是一种较先进的轧制法。根据原料的性质，采用纵轧-横轧法。一般还开始纵轧 12 道。这样可将钢 锭锥度辗平，对板坯可先使端部呈扇形展宽以减少横轧的桶形，并碾平板坯在剪切时引起的端部压角或表面清理带来的缺陷以端正板形，提高成材率。3)精轧 粗轧与精轧无明显的划分界限，对双机架轧机通常将第一架称为粗轧 机，第二架称为精轧机。两机架的道次分配应使负荷相近、均匀。对单机架则前期 道次为粗轧阶段后期为精轧阶段，中间无明显界限。一般粗轧阶段主要使轧件展宽 或宽度控制和延伸，而精轧阶段主要使轧件继续延伸同时进行板型、厚度、性能、表面等质量控制。精轧时轧制力大，要控制压下量不宜过大。最初几道的压下率可 适当大些，一般在 20%左右，但在板坯厚度较大时，要控制绝对压下量。以后逐步 减少，最后几道的压下率在老轧机上一般控制在 1015，这主要是受轧机能力 所限和板型、厚度控制的影响。对新轧机在轧制力允许下，可根据控制轧制工艺要 求进行压下。表面质量控制，除取决于原料的表面清理和轧前除鳞外还与精轧轧辊 的足够硬度、光洁度有关。中厚板轧制三个阶段的不同任务和要求对于包括热轧， 甚至冷轧在内的所有板带钢的轧制都是相同或相似的，只是中厚板轧制的展宽任务 和操作不同其他板带钢的轧制。另外，在金属变形特点上厚板尤其是特厚板类似于 初轧的高轧件轧制，初期轧制单位压力由于锤击有所增加，并产生表面变形，钢板 侧边呈凹形折迭，后期厚度(原料的)不大时，则侧边呈凸鼓形。2.3 精整及热处理中厚板精整包括矫直、冷却，划线、剪切、检查及清理缺陷，必要时还要进行热处理及酸洗等工序。1）矫直：矫直主要是使板型平直，矫直温度依钢板厚度及终轧温度的不同在650-1000之间。热矫直机，随着对于优质宽厚板矫直的要求，二辊矫直机逐步被四辊矫直机所取代。因为四辊矫直机可使辊径和辊距减小，增强支持辊，厚板和薄板可共用一台，四辊矫直机可提高矫直质量，又减少矫直机数量，若四辊矫直机满 足不了要求时，还可采用拉力或压力矫直机。而压力机比辊式矫直机更适合于特厚 钢板的矫直。冷矫直机除用作热矫后的补矫外，主要用于矫直合金钢板。因为合金 板往往轧后须立即进行缓冷等处理，冷矫一般是离线进行。2）检查、划线：钢板经矫直后冷却至 200-150以下，便可检查、划线，除 表面检查外，现在还采用在线超声波探伤以检查钢板的内部缺陷。划线操作逐渐由人工向机械化自动化方面发展，国外采用自行式自动量尺划线机和利用测量辊的固 定式量尺划线机，与计算机控制系统相结合，使精整操作更为合理。3）剪切：钢板经检查、划线后进行剪切，由于生产规模的扩大，人们特别重 视剪切线设备性能与布置方式。圆盘剪的最大剪切厚度已由 200mm 扩大到 26mm， 剪切速度由 50-80m/min 提高到 100-120m/min。横切剪型式由铡刀剪和摇摆剪改进 为滚切剪，以及双边剪和横切剪的联合剪切机组。50mm 厚度以上的钢板可采用在 线的连续气割方法和刨床切断的方法。4）热处理： 根据需要对某些中厚板要想得到特殊或较高的组织性能，必须进 行轧后热处理。热轧钢板的主要热处理方式有常化、常化加回火、调质、退火及缓 冷等。常化处理能得到较细而均匀的铁素体晶粒及碳化物分布，保证较高的综合机 械性能，调质(淬火加回火)是厚板常用的热处理方式之一，常用于厚度大于 1520mm 以上的有特殊要求的碳素及合金结构钢板。矫直后的钢板一般在 600900进入冷床,钢板在冷床上逐块排放,当温度140时自动下冷床,在冷床出口的辊道上人工检查钢板的上表面质量,在此辊道的 下面设置地下检查室,通过反射镜对钢板下表面进行检查,对有缺陷的钢板发出信 号或跟踪标志,在剪切线的尾部设有翻板检查修磨台架。下冷床后,钢板自动运送到 双边剪进行对中并剪切成设定的宽度,再经定尺剪剪切成设定的长度。剪切后,钢板 进入自动标志机,进行钢板边部侧喷、喷印、打钢印标志,然后进行钢板的收集、打 包、入库处理。主体设备滚切式双边剪和滚切定尺剪,可以剪切最大厚度 50mm。中厚板轧钢车间生产工艺流程：连铸坯加热炉除鳞机轧机控制冷却 矫直冷床冷却切头切倍尺双边剪定尺剪表面检查和清理垛板入库发货。第 3 章轧制工艺制度的制定中厚板工艺制度制定主要包括压下制度、速度制度和温度制度，轧制规程预计 算就是根据钢板的技术要求、原料条件、温度条件和设备生产的实际情况，运用数 学模型或图表进行人工计算或计算机计算，来确定各道次的实际压下量、空载辊缝、 轧制速度和温度等参数，达到发挥设备潜力、提高产量、保证质量、操作方便、设 备安全的目的。所有的轧机计算机在线控制，包括计算机 AGC 和轧制规程在线自适 应修正，都应该建立在轧制规程的基础上，也就是说，制定轧制规程是实现更精确 的在线控制的基础。中厚板轧制生产所关心的重要指标是尺寸公差指标，而尺寸公 差指标既包括厚度和宽度，也包括板材的断面尺寸，即板凸度，所以规程的设计必 须考虑板材的凸度因素。3.1 设备选型3.1.1 除鳞装置的选择1）一般在加热炉与粗轧机间设除鳞装置，该装置设有上下双排喷嘴，用水压达21MPa 的高压水冲除板坯上、下面的一次氧化铁皮。在轧机上设高压水喷嘴，用来冲除轧件上的二次氧化铁皮。在高压水的喷射下，板坯表面激活，氧化铁皮破裂， 高压水沿着缝隙进入氧化铁皮内，氧化铁皮破碎并被吹除，达到保证钢板获得良好的表面质量的目的。除鳞后，为了消除表面因清理缺陷而带来缺肉和剪断时引起的端部压扁的影响，需沿板纵向进行 14 道次的成形轧制，使展宽轧制前获得准确 的坯料厚度，为提高展宽轧制阶段的板厚度精度和展宽精度打下良好的基础。2）除鳞方法 采用高压水除鳞及轧机前后设高压。水喷头以除鳞3）优缺点 投资小，效果好，可完全满足除鳞要求3.1.2 轧辊的设计参数1、轧辊主要参数：根据成品宽：4150，辊身长度应大于所轧钢板的最大宽度bmax即L= bmax +a （3-1）式中a视钢宽而定，a=100400;初选辊身长L=4500mm；工作辊直径： 得 ：15902618mm 支撑辊直径 Dz ：29673424mm在常用值范围内,合理。为加强轧辊强度，选滑动轴承。工作辊辊颈直径： d g =(0.670.75) Dg =0.672618=1754mm 支撑辊辊颈直径： d z =(0.670.75) Dz =0.673424=2294mm 2、轧辊材质及其技术性能指标： 二辊粗轧机工作辊材质一般选用合金铸钢或锻钢。3.1.3 轧机的选择与尺寸的确定1）粗轧机的选择 粗轧机的水平轧机结构形式通常为二辊或四辊。粗轧机布置中，二辊式粗轧机布置在机组的前面部分，四辊式粗轧机布置在机组的后面部分。热轧带钢生产中， 粗轧机的水平轧机是把热轧板坯减薄成适合于精轧机轧制的中间带坯。板坯在粗轧 机上前几道次的轧制，因温度较高，有利于实现大压下，就需要轧辊具有较大的咬 入角；后几道次的轧制，需要为精轧机输送厚薄均匀的中间坯。二辊式粗轧机与四 辊式粗轧机相比，二辊式的工作辊直径大，具有较大的咬入角，可实现大的压下量； 四辊式的工作辊直径小，有利于带坯的厚度控制，又因有支撑辊，减小了工作