中厚板车间生产工艺流程毕业设计.doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书中厚板车间生产工艺流程毕业设计摘要1AbstractII第一章 引言11.1国内外宽厚板发展状况11.1.1国外宽厚板发展概况11.1.2 国外厚板轧机的发展11.1.3轧制技术的发展现状51.2 我国宽厚板发展概况81.2.1宽厚板的生产工艺流程101.2.2现代宽厚板轧机的设备111.2.3 我国中厚板生产所采用的先进技术121.3上海地区建设宽厚板厂的可行性151.3.1便利的交通151.3.2雄厚的科技和经济实力161.3.3丰富的水、电资源161.4 建造新的中厚板厂的必要性16第二章 产品大纲及相关技术要求192.1 产品大纲192.1.1造船钢板192.1.2管线用钢192.1.3压力容器用钢202.1.4建筑用钢202.1.5桥梁钢板202.2 金属平衡22第三章 轧机的布置及工艺流程的制定253.1车间平面布置253.1.1轧钢机选择原则253.1.2宽厚板轧机的形式253.1.2中厚板轧机的布置273.1.4轧辊的尺寸的确定283.1.5轧辊材质的选择293.2轧机的确定323.2.1轧钢机机架323.2.2轧辊的压下装置333.3平衡装置343.3工艺流程的确定353.3.1板坯出炉加热及装炉363.3.2轧制373.3.3 精整423.3.4 入库443.3.5 热处理及涂漆线（预留）443.4设备间距的确定453.4.1加热炉间距453.4.2加热炉与轧机间距453.4.3轧机到切断设备的距离453.4.5剪切设备到冷床间距453.4.6操作台布置463.4.7车间通道463.4.8柱距和跨度47第四章 原料及产品的技术要求、技术条件及产品标准484.1原料的要求484.2产品标准、技术要求及技术条件49第五章 轧机力能参数的计算545.1制定轧制制度的原则和要求545.2压下规程的制定545.2.1轧制方法555.2.2分配压下量555.3速度制度的确定585.3.1各道咬入、稳定轧制、抛出转速确定585.3.2 计算各道纯轧时间595.3.3 确定各道间隙时间595.4温度制度的确定615.5咬入校核635.6 轧制压力的计算645.6.1各道变形程度的计算645.6.2各道变形速度的计算645.6.3各道变形抗力的计算655.6.4各道变形区长度的计算665.6.5各道平均单位压力的计算665.6.6各道总压力的计算675.7轧机主电机能力校核685.7.1各道轧制力矩的计算695.7.2附加摩擦力矩的计算695.7.3空转力矩的计算715.7.4动力矩的计算715.8等效力矩的计算及电动机的校核735.8.1等效力矩的计算735.8.2轧机主电机过载校核785.8.3轧机主电机发热校核785.9轧辊强度校核805.9.1工作辊强度校核835.9.2支承辊强度校核855.9.3工作辊与支承辊之间的接触应力87第六章 车间工作制度及年产量计算906.1 车间工作制度和工作时间的确定906.2轧钢车间年产量916.2.1 典型产品小时产量916.2.2轧钢机平均小时产量926.2.3轧钢车间年产量的计算93第七章 主辅设备的选择957.1加热炉的选择957.2高压水除磷装置977.3剪切设备的选择987.3.1切头剪987.3.2双边剪、剖分剪997.3.3定尺剪1017.3.4火焰切割机1027.4矫直设备的选择1037.5冷却设备的选择1047.5.1层流冷却1047.5.1冷床设备1067.6在线设备检测1087.7运输及起重设备的选择1097.7.1辊道的选择1097.7.2起重机的选择110第八章 车间平面布置及仓库面积的计算1128.1车间平面布置的确定1128.2车间主要设备间距的确定1138.2.1 除鳞箱至粗轧机距离1138.2.2 粗轧机至精轧机距离1138.2.3 精轧机至热矫直机的距离1148.2.4精整剪切区主要设备间距1148.3 仓库面积的计算1148.3.1原料仓库面积的计算1158.3.2成品仓库面积的计算115第九章 经济技术指标及环境保护1179.1 经济技术指标1179.1.1 金属消耗1189.1.2燃料消耗1199.1.3电能消耗1199.1.4轧辊消耗1199.1.5 其他消耗1209.2综合技术经济指标1219.3环境保护122参考文献127致谢128IV第一章 引言1.1国内外宽厚板发展状况 进入21 世纪以来，大型造船业，海洋工程，桥梁、大口径石油、天然气输送管线、大型压力容器和贮罐、重型建筑结构(特别是高层、防火、耐侯、大跨度和非对称的空间结构用途、机械工程的技术进步和旺盛需求，极大地拉动了宽厚板的发展，低合金、高强度的宽厚板的生产技术进步。1.1.1国外宽厚板发展概况宽厚钢板用途很广, 且使用几乎都需焊接加工。随着用户对钢板的质量和性能不断提出越来越高的要求, 促使钢铁工业不断推出新技术和开发新钢种, 以满足市场需要。由于微合金高强度钢逐步开发, 控轧控冷工艺技术也随之开发并不断发展, 促使很多国家的厚板轧机的技术装备也不断更新改造, 同时竟相开发新品种, 提高产品质量及收得率, 在国际市场争夺大的份额。其中日本、德国、韩国尤为突出。低合金、高强度的宽厚板的生产和技术进步是国际钢铁业发展热点。近几年在我国周边建成或正在建设的5m 和5.5m 的宽厚板轧机有：俄罗斯的MMK 和OMK 集团，韩国的浦项、现代制钢、东国制钢集团公司，印度的Essar、Jindal钢铁公司和泰国的Canadoil钢铁公司1。1.1.2 国外厚板轧机的发展厚板轧机最重要的标志是轧机的辊身长度，它可体现一个国家制造船舶、舰艇和油气输送管线的实力。1941 年第2 次世界大战以前，美国、德国、前苏联、日本分别建造了5230、5000、5300、5280mm 四辊式特厚板轧机，主要用于生产航空母舰、大型军舰用宽厚钢板。5060 年代宽厚板轧机建设较多的是美国，当时以4064mm(160in)式厚板轧机为主，此期间美国建有4064mm 厚板轧机7 套（8 台4064mm 四辊轧机）。60 年代后期至70 年代初期厚板轧机的领先地位转向日本，这时期日本建有4724mm(186in)双机架四辊式厚板轧机5套（其中1 套的粗轧机为5335mm）。1971年意大利建设1 套4826mm 双机架厚板轧机，韩国建1 套4724mm 双机架厚板轧机（1989/1978 年）。1976 年1977 年间日本建设3 套5500mm特宽厚板轧机，1974 年住友鹿岛厂将5335mm粗轧机改造为5450mm 轧机。建设这种特级厚板轧机主要是为生产1626mm(64in)大直径UOE 钢管用宽钢板（宽度5100mm）和宽幅面、长定尺的造船钢板。日本在两三年内建了4 套5450mm5500mm 特宽厚板轧机，是对UOE 焊管市场和造船板的用户作了超前估计，而投产后至今的市场需求却有别于预计情况。长距离输送油气用UOE 钢管最大为1422mm（56in）。在世界造船业，日本具有最大的制造能力，原设想制造40 万t 以上的超级油轮（ULCC），但没有市场。现在各国普遍认为，制造28 万t30 万t 的巨型油轮（VLCC）已可满足市场需求。制造1422mm UOE 焊管用钢板和30万t 级油轮用钢板最大宽度为4500mm。1985 年德国迪林根厂在4800mm 厚板轧机前面增建5500mm 四辊厚板轧机，这是当今世界上最强大的一台特宽厚板轧机。宽厚板轧机从60 年代末以来辊身长度从4064mm 增大到4724mm 以上，不仅轧制的钢板宽度增大，而且从技术经济意义上说，现代的4724mm 以上宽厚板轧机所达到的各项技术指标是以往的厚板轧机所不可比拟的，主要体现在以下几个方面。(1) 钢板最大成品宽度4724mm 厚板轧机的钢板最大成品宽度为4500mm ， 5500mm 厚板轧机为5200mm5350mm。(2) 钢板最大轧制长度及定尺长度厚板轧机一般为50m，而川崎水岛厂最长达58m，新日铁大分厂最长达63m。成品钢板最长为25m，而大分厂达30m。(3) 轧制钢板最大厚度水岛厂5500mm 厚板轧机轧制钢板的最大厚度为410mm ， 新日铁名古屋钢厂4800/4700mm 厚板轧机为700mm。(4) 最大板坯单重大分厂厚板轧机设计最大坯重为42.8t，实际最大坯重为29.9t。鹿岛厂厚板轧机设计最大锻制板坯重50t，可轧制钢板最大单重为40t。表1.1 世界5000mm以上宽厚板轧机概况国家厂名投产轧机轧机最大原料年产量日期/年规格结构板厚单重美国Lukens科茨维尔厂19183560+5230mm3h+4h380mm45万吨30万吨苏联镰刀和锤子炼钢厂19405300mm4h250mm80万吨50万吨日本室兰制铁所19415280mm4h350mm145万吨36万吨苏联下塔吉尔钢厂*19505000mm4h250mm72万吨50万吨美国格里(Gary)钢厂19524064+5335mm4h+4h120万吨德国Mlhem米尔海姆厂19575100mm4h260mm45万吨70万吨法国敦克尔克钢铁厂19634320+5000mm4h+4h250mm80万吨120万吨日本住友金属鹿岛厂19704830+5490mm4h+4h200万吨德国Dillingen迪林根19725500+4800mm4h+4h200mm40万吨180万吨日本新日铁大分钢厂19765500mm4h190万吨日本JFE仓敷厂19765500mm4h300mm90万吨200万吨日本JFE仓敷厂19765500mm4h200mm60万吨180万吨苏联伊诺尔斯克厂19845000mm4h100万吨俄罗斯马格尼托哥尔斯克20095000mm4h150万吨韩国东国制钢唐津厂20095000mm4h200mm150万吨韩国浦项制铁5500mm4h150万吨俄罗斯联合冶金维克萨厂20105000mm4h150mm120万吨俄罗斯新利佩茨克钢铁20105000mm4h150mm150万吨印度埃萨Hazira中厚板5000mm4h150mm150万吨 (5) 最大钢锭单重日本钢管京滨厂最大钢锭单重为50t，德国迪林根厂为60t，日本名古屋厂为80t，水岛厂为110t，可生产最大单重为85t 的特厚钢板。(6) 钢板成材率（板坯到成品板）水岛厂5500mm 厚板轧机钢板成材率达94.9。随着技术的发展，世界上越来越多的宽厚板生产线建成，表1是世界5000mm以上宽轧机的概况。1.1.3轧制技术的发展现状（1）控制轧制技术控制轧制技术是通过控制加热温度、轧制温度、变形制度等工艺参数来调整钢的组织状态, 从而达到改善钢板性能的一项技术。此项技术20世纪60 年代初由日本开始研究, 70 年代即已成熟。采用控制轧制工艺之目的是通过细化晶粒来提高强度和韧性, 而细化晶粒的关键是控制950600时的变形量, 同时还需增大道次压下量以取得更好的效果, 因而要求厚板轧机的轧制力要大, 刚性要高, 具备大传动力矩, 在轧制过程中可随时调整道次和压下量。目前国外20 套4700mm 以上的厚板轧机都具备了这方面的要求, 可成熟地应用控制轧制技术轧制出性能优良的钢种。20 世纪70 年代初该项技术刚开发成功, 日本新日铁大分厂用此技术轧制出具有良好韧性的X65 钢板。20 世纪70 年代末期, 日本、美国、德国等厚板厂开发了X75 和X85 的低碳含铌的低合金高强度高韧性钢板。20 世纪90 年代, 日本、德国等又利用该项技术开发了超低碳高锰铌系列的钢板, 这种钢板具有细铁素体、贝氏体和岛状马氏体混合组织, 具有更高的屈服强度和韧性（2）控制冷却技术控制冷却技术是控制轧后钢板的冷却速度从而达到控制钢板组织性能的技术, 也是由日本率先进行研究并在20 世纪70 年代中期在轧制管线板时获得成功的。控冷技术目前之所以在厚板轧机中得到广泛应用, 是因为它比直接由再加热后的等轴奥氏体加速冷却产生更大的强韧化效果,并且在可以进一步细化铁素体的同时使珠光体分布均匀, 消除带状珠光体并且有可能形成细贝氏体组织。此外, 在控制冷却过程中阻止延迟了碳化物过早析出, 使其在铁素体中弥散, 提高钢板强度而不损害脆性转化温度。将控轧技术和控冷技术结合使用, 统称为TMCP 技术, 由于应用此技术可生产出综合力学性能和焊接性能均优良的钢板, 因此被称为当今厚板生产中最关键的工艺技术。以前此工艺技术主要用于生产高强度船板、管线钢板。近年来又被用于开发高层建筑用厚壁钢板、海洋平台用钢板、储罐用板等, 目前采用TMCP 工艺技术生产的厚板占全部厚板的比例日本最高, 在45 %左右。（3）板形控制技术板形控制的最终目的是能轧制出切头、切尾、切边极少, 尺寸偏差极小, 齐边, 近似矩形的产品,从而最大限度地减少精整工序。它也是厚板生产过程中不可或缺的一项技术。过去, 厚板轧机上主要采用工作辊或支撑辊弯辊装置进行板形控制, 两者各有优缺点, 后来采用工作辊弯辊装置的较普遍。目前, 已普遍开始在采用工作辊弯辊装置的基础上将应用于热带轧机的PC( 双交叉辊技术) 、CVC( 连续可变凸度轧机)WRS( 工作辊移动技术)应用于厚板轧机。如日本福山厂4 700 mm 轧机和大分厂5 500mm 轧机, 工作辊移动量最大达到1 000 mm, 同时装有强力工作辊弯辊装置, WRS 主要功能为均匀轧辊磨损, 减少轧制板宽的约束。瑞典奥斯陆厂已于1999 年初将原来的厚板轧机改造成目前世界上第一台CVC 厚板轧机。这台轧机主要轧制硬质钢板, 轧制力为100MN,轧机配有很强的弯辊装置。有关资料显示, 此轧机在板形控制方面取得了较好的效果。20 世纪90 年代日本君津厂将4 724mm 厚板轧机改造成PC 轧机; 1997 年新投产的韩国浦项4 300mm厚板轧机也采用了双交叉辊技术, 在板形控制方面取得不错的业绩。（4）平面板形控制技术为了减少钢板头与尾的鱼尾形与舌头形、边部的鼓肚、塌边及镰刀弯等不规整变形的损失, 使之接近于矩形钢板, 平面板形控制已成为提高中厚板成材率极为有效的措施。控制方式方面, 不同的生产厂各有特点, 但大多数是由日本川崎水岛厂开发的技术衍生发展起来的。20 世纪70 年代末日本川崎水岛厂开发了MAS 平面形状控制法, 根据预测模型在成形和展宽轧制阶段对板坯厚度断面给予变化的压下量进行形状控制, 使钢板在轧制终了时的形状接近矩形。自1978 年此项技术应用以来, 比传统方法提高成材率4. 4 %。1982 年左右又开发了与MAS 法大体相同的“狗骨轧制法”。即轧制开始时将板坯厚度断面头尾部分轧成斜形, 然后展宽轧制和延伸轧制。不仅日本几套主要的厚板轧机, 如君津厂和京滨厂轧机应用了类似于水岛厂的MAS 平面形状控制方法, 芬兰、英国、瑞典的厚板轧机也采用了MAS 技术。水岛厂在开发MAS 基础上又于1985 年研制出TFP 技术, 轧制“ 免切边钢板”( 用铣削床铣边)也取得了不错的效果。（5） 超声波探伤厚板厂绝大多数都有超声波探伤装置, 日本大多数厚板厂还配有2 台。探伤装置中通道最多的是大分厂, 共有280 个, 以下依次为君津厂238个, 名古屋厂216 个, 京滨厂130个。探伤装置的布置方式有:1)在线布置。有的设在冷床出口处, 让钢板直接通过。如德国的迪林根、米尔海姆、杜依斯堡、日本大分等; 也有设在定尺剪后面的, 如日本的君津、鹿岛等。2)离线布置。设在精整区后部, 用起重机上卸料, 如韩国浦项厂。该装置的特点是钢板在辊道上不动, 探伤装置沿钢板宽度方向来回探伤。3)旁线布置。设在与剪切线平行的辊道上,如日本的君津、鹿岛、扇岛、水岛等。德国几个厂除了在线布置、离线布置外, 还有人工地面探伤, 其型式均为连续波穿透式, 探伤钢板温度为250 左右。目前超声波探伤装置和技术都比较先进, 尤以日本为最, 可检测出钢板的缩孔、分层、白点、气泡、偏析、内裂及严重的粗晶等内部缺陷, 也可以发现表面裂纹, 铁皮过厚等表面缺陷, 并可检测出2mm 厚度内的缺陷。1.2 我国宽厚板发展概况在整个“十一五”期间，我国建设了14 套宽度在4100mm 以上的宽厚板机，增加产能2400多万吨。满足大型海洋工程和造船业、大型桥梁、大口径石油、天燃气输送管线、大型压力容器和储罐、重型建筑结构(特别是高层、防火、耐侯、大跨度和非对称的空间结构用途)、大型水利电力、核能和机械工程的技术进步和旺盛需求,极大地拉动了高等级宽厚板生产的发展。高强度宽厚板钢材的屈服强度在345MPa以上, 用于重大钢结构的则有Q390、Q420和Q460,例如2008年奥运会主体工程国家体育场(鸟巢结构)大量使用了我国舞阳钢铁有限责任公司生产的厚度为110mm的Q460EZ35钢板; 为了提高安全性和整体性能、减轻自重、减少焊接量,造船和海洋平台则多用D36和E36以上的宽幅厚板;1220mm以上的大口径石油和天燃气输送管线多用X70级或以上,甚至X100和X120等级的抗硫化氢腐蚀的宽厚板; 这些用途的宽厚板往往还单独或综合要求具有良好的低温冲击性能, 抗焊接热影响和裂纹敏感特性,或者试件断面收缩率达到25%或35%以上的抗层状撕裂的性能。（见表1.2）表1.2 2010年末前我国新建投产的宽厚板轧机企业轧机宽度设计产能技术投产mm万吨/年来源年月宝钢5000180SMS-Siemag2004.12首钢秦板4300180SMS-Siemag2006.1沙钢1#5000180SIEMENS-VAI2007舞钢2#4100180SIEMENS-VAI2007.2包钢4100140SMS-Siemag2007.1宝钢罗泾4200160SMS-Siemag2008.2鞍钢鲅鱼圈5500200SMS-Siemag2008.8莱钢4300180SIEMENS-VAI2009.1舞钢鄂城4300120/(160)SIEMENS-VAI2009.4营口五矿4800200SMS-Siemag2009.9沙钢2#5000180SIEMENS-VAI2009.9重钢4100130中冶赛迪/二重2009.9济钢4300210SIEMENS-VAI2010.4湘钢5000200SIEMENS-VAI2010.9兴澄特钢4300165DANIELI2010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%，而今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%，今天1-10月份的产量达393.1万吨。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2007年我国特厚板的产量也以每年百分之三十几的速度增长。1.2.1宽厚板的生产工艺流程宽厚板生产工艺流程如图1.3所示2。连铸板坯加热除磷控 轧控 冷热矫直机测厚冷床冷却收集入库喷号、打印切定尺、取样切边探伤表面检查切头（预分段）火焰切割组坯上料抛丸清理翻板检查对中入炉加热保温淬火冷却矫直收集入库标号检查取样冷却图1.3 生产工艺流程图1.2.2现代宽厚板轧机的设备根据生产工艺的要求, 实现TMCP, 不仅要求轧机具有更大的轧制压力和刚性, 而且要求控制冷却系统要有较大的冷却能力。因此, 沙钢2#宽厚板生产线设置了1台四辊可逆式轧机, 并预留1台立辊轧机的位置。( 1) 轧机四辊可逆式轧机和立辊轧机的主要性能参数见表1.3所示3。表1.3 四辊可逆式轧机和立辊轧机的主要性能参数轧机名称（台数）最大轧制压力/MN工作辊规格/mm支承辊规格/mm工作行程/mm最大轧制速度/ms-1主传动交流电机功率/KW四辊可逆式轧机1001210/111050502300/211049001107.3210000附着式立辊轧机451000/9006007.321200( 2) 快速冷却装置快速冷却装置1套。型式: 上下集管层流冷却式, 冷却宽度5100mm, 集管区分为快冷区、主冷区和精冷区, 其中冷却区总长度为24000mm。冷却速率分别为: 低C - Mn钢板坯厚度20 mm时, 30/ s; 厚度30 mm 时, 20 / s; 厚度50 mm时, 10/ s, 冷却水平均流量约6900m3 /h; 冷却喷嘴总数约59 000个。( 3) 热矫直机热矫直机1台, 型式为9辊全液压可逆式热矫直机, 矫直钢板规格为厚度5 50 mm、宽度4900 mm、长度52000 mm, 矫直温度450 1000 , 矫直速度0、60、120 m /min, 矫直辊数9根(上4下5), 主传动交流电机功率2850 kW。( 4) 中厚板冷床钢板冷床(厚度50mm )两座(其中1 座二期建设) , 型式为步进式。传动方式: 电机单独传动, 冷床步进周期35 s, 钢板上冷床温度450 850, 下冷床温度150 , 冷床宽度42 000 mm。( 5) 滚切式双边剪双边剪本体由固定剪、移动剪、剪刃更换装置、废料溜槽等几部分组成。具体配置为:滚切式; 剪切步长1050 mm ( 钢板抗拉强度1200MPa)和1300mm (钢板抗拉强度750MPa) ;剪刃开口度180 mm; 移动剪速度0 110 mm / s;移动剪行程3800 mm; 剪切次数30次/min; 夹送辊数量: 入口、出口各两对, 剪刃更换装置两套。( 6) 定尺剪(定尺剪机组)定尺剪机组由测量辊、入口夹送辊、剪机本体、出口夹送辊、出口升降摆动辊道、切头收集装置等设备组成。数量1套; 型式为滚切式(两根曲柄轴) ; 理论剪切速度21次/min(连续工作),15次/min(间断工作)。1.2.3 我国中厚板生产所采用的先进技术（1）TMCP(thermo-mechanical control process)工艺技术控制轧制和控制冷却技术在国际上称为TMCP ( Thermo-Mechanical Control Process, 也有直译为热机械处理)，它以冶金工艺( 如再结晶、相变、沉淀) 为基础, 并充分利用强化机理( 如固溶强化、沉淀强化、晶粒位错强化) , 特别是通过限制变形和温度条件使晶粒细化, 将强度和韧性良好结合, 使轧后状态下的钢板获得预定的最佳材质性能。随着微合金细晶粒钢的进一步开发, 它既有高强度, 又由于碳含量的降低( 0. 15%) , 碳当量随之降低为0. 32%0. 38% , 从而进一步提高了钢板的韧性和焊接性能。在控制轧制后再加速冷却, 又进一步提高了钢板的综合性能。因此TMCP是当今厚板生产中最关键的工艺技术, 可用来生产高屈服强度、高韧性和良好焊接性能的厚板。由于替代了一部分热处理, 故降低了成本。在国际上T MCP 已被广泛用于生产石油、天然气管线用钢、造船、桥梁以及海上采油平台等结构用钢, 钢板厚度最大已达到120 mm。（2）直接淬火、回火工艺是指钢板热轧终了后在轧制作业线上实现直接淬火、回火的新工艺。这种工艺有效地利用了轧后余热，有机的将变形与热处理工艺相结合，从而有效地改善钢材的综合性能，即在提高强度的同时，保持较好的韧性。直接淬火、回火工艺在中厚板生产中的应用逐渐增多，促进了中厚钢板生产方法由单纯依赖合金化和离线调质的传统模式转向了采用微合金化和形变热处理技术相结合的新模式。这不仅仅可使钢材的强度成倍提高，而且低温韧性、焊接性能、抑制裂纹扩散、钢板均匀冷却以及板形控制等方面都比传统工艺优越。（3）计算机厚度自动控制系统从目前国内外生产情况看，中厚板厂普遍采用四辊可逆式轧机，有的轧机采用多道次往复轧制，压下手段有的采用电动机驱动、液压驱动或者两种联合驱动控制。厚度控制方法是以轧制规程表为基础，采用电动APC 和液压APC 预摆辊缝，在轧制过程中采用液压AGC模型给出当前道次辊缝设定值的调整量，由液压APC 进行辊缝的动态调整，最终保证钢板的同板差和异板差达标。根据中厚板轧机液压AGC 自动控制系统的特点和控制要求，中厚板轧机厚度自动控制系统一般可以划分为两级系统: 基础自动化级计算机系统和过程控制级计算机系统。各级系统的功能关系如图1.4所示。通过整个计算机控制系统的协调控制，可以实现中厚板轧机的厚度自动控制。中厚板生产企业主要功能：下达生产计划的编制与调整过程控制级计算机系统主要功能：过程跟踪、规程计算、模型计算基础自动化级计算机系统主要功能：生产过程的监控，液压AGC控制及APC控制设备控制主要功能：电气、仪表设备的控制与检测图1.4 中厚板计算机厚度控制系统主要功能（4）中厚板板凸度和板形控制技术中厚板轧机的板形控制系统主要通过下列方法来实现板形与板凸度的控制，即合理确定工作辊的横移位置、对工作辊施加适当的液压弯辊力、采用分段冷却的方法来改变轧辊的径向膨胀分布。在高精度的中厚板轧机板形控制系统中，这三种方法相互结合，能够消除复杂的板形缺陷。板形控制系统主要由轧辊热凸度计算模块、轧辊磨损计算模块、预设定计算模块、自适应计算模块等构成。（5）中厚板平面形状控制技术强力且响应性能高的液压AGC 系统和配有自动宽度控制的近置式轧边机等设备在中厚板生产中的应用，丰富了钢板平面形状的控制方法，促进了平面形状控制技术在实际生产中的应用。通过在中间变形道次进行板坯变厚度轧制以及利用附设的立辊轧机，国外一些著名企业相继开发出各种平面形状控制轧制技术，如厚边展宽轧制法( MAS 轧制法)、“狗骨”轧制法(简称DBR 轧制法)、薄边展宽轧制法、无切边轧制法等多种控制方法。这些方法虽然应用原理和变形特点不同，但均可以达到控制钢板平面形状的目的，有效地提高了中厚板成材率。（6) 热处理工艺热处理的目的是通过加热、保温和冷却使钢板获得所要求的金相显微组织，从而提高其力学性能和加工性能。虽然采用控制轧制和控制冷却可以取代传统正火或调质等热处理工艺采用在线直接淬火可以取代传统的淬火工艺，但至今尚未能全部取代产品的热处理工艺。同时热处理的产品具有整批性能稳定的优点; 某些轧制性能不合的产品，可采用热处理措施予以挽救; 某些用户还会制定产品必须经过热处理交货。因此，热处理工序在现代化中厚板生产中式必不可少的。1.3上海地区建设宽厚板厂的可行性（1）项目名称:年产量230万吨的5300宽厚板厂。（2）分析概况：经过对国内与国外市场的分析与预测，结合对当地资源、原料、地理等条件综合分析，我们选择上海地区作为建厂厂址，设计一座年产量230万吨宽厚板厂，且以5300宽厚板为典型产品。1.3.1便利的交通上海港位于长江三角洲前缘，居我国18000 公里大陆海岸线的中部、扼长江入海口，地处长江东西运输通道与海上南北运输通道的交汇点，是我国沿海的主要枢纽港，我国对外开放，参与国际经济大循环的重要口岸。上海市外贸物资中99%经由上海港进出，每年完成的外贸吞吐量占全国沿海主要港口的20%左右。上海港也是世界著名港口，2006年货物吞吐量位居世界第一，集装箱吞吐量世界第三。上海港依江临海，以上海市为依托、长江流域为后盾，经济腹地广阔，全国31个省市（包括台湾省）都有货物经过上海港装卸或换装转口。上海港的水陆交通便利，集疏运渠道畅通，通过高速公路和国道、铁路干线及沿海运输网可辐射到长江流域甚至全国，对外接近世界环球航线，处在世界海上航线边缘。另外，上海还有发达的航空运输。宽厚板的运输是一项很中还要的问题，大于4000mm的宽厚板只能进行水路运输，上海市靠海的这一地理优势有效解决了这一问题，也是上海成为重要的经济地区的一个主要因素。1.3.2雄厚的科技和经济实力上海是一所高校和科研机构云集的城市，各方面人才众多，有专业的科研人员，同时上海是一座历史久远的工业城市，便利的水上交通是它成为一座与世界接轨的大都市，掌握拥有最尖端的技术，掌握最前沿的资料，用雄厚的经济实力不断向世界展示着它的实力。 在上海建造宽厚板厂不但可以提供足够的技术支持，同时也可以提供一支技术实力雄厚的工人队伍，是建厂的最佳选择。1.3.3丰富的水、电资源 上海地区水资源丰富，地区河湖众多，水网密布，境内水域面积697平方公里，上海河网大多属黄浦江水系，主要有黄浦江及其支流苏州河、川扬河、淀浦河等。丰富的水资源为上海的工业农业提供了可靠的保障。钢铁生产需要大量的水资源，而上海地区丰富的水资源为其提供了另一个优势上海是一座历史悠久的沿海重工业城市，大的发电厂很多，其中水力发电站就有22座，远远满足了该地区的生产和生活需求。稳定的电力资源同样保障了生产的顺利进行。1.4 建造新的中厚板厂的必要性在宽厚板领域中最有代表性的两大用户是大口径长距离输油气管线用钢板和大型船舶制造业用宽、长厚板。它们的共同要求是高强度、高韧性( 特别是低温下的高冲击韧性) 和在不预热的条件下进行大输入热量的焊接( 简称“易焊”)。而我国在这些钢种中, 有的是品种空白( 如直缝焊管用钢、海洋平台用钢) , 有的是性能牌号偏低( 如不能生产DH36 以上的高级船板以及能承受三向拉应力的船用和桥梁用钢板) , 有的是规格尺寸不能满足要求。到目前为止，国内中厚板轧机与热连轧机的总产能已超过了1 亿t。从数量上看，宽厚板及中板产品完全可以满足市场需求，因此，各生产厂之间存在一定的竞争。但大多数企业产量虽大，但品种、规格、质量和性能等方面存在严重不足，还不能很好地满足市场需求。从产量来看，至2010 年底，全国可以生产、试生产的中厚板轧机共70 套；首钢本部中厚板因搬迁于2010 年7 月停产，湘潭宽厚板2010 年10 月份才热负荷试车，张家港华伟中板因故全年停产，因此2010 年全年生产、试生产的中厚板轧机共67 套。67 套轧机共生产中板、厚板、特厚板6 947 万t，比2009 年增加1 059.4 万t。其中，中板4 241.7 万t，增加607.7 万t；厚板2 223.6 万t，增加418 万t；特厚板481.7 万t，增加33.7 万t。20042010 年中厚板轧机产量比较见图1.54。2010 年特厚板出口31.6 万t，比2009 年增加了59.3%；厚板75.4 万t，下降5.2%；中板324.8 万t，增加了44.3%。数据显示后金融危机时期国际市场对中板、特厚板的需求上升，而对厚板的需求略降，中板的出口去向主要是韩国和其他亚州国家且以造船板为主。目前，国内已投产5 000mm 及以上宽厚板线6 条，计划及在建8 条，宽厚板总产能已超出市场承受能力，产能过剩已成必然。但是，高附加值、高质量、超宽超厚及性能稳定的专用厚板仍需进口，少数产品为国外厂家垄断，如X100 以上的管线板、桥梁及建筑用的变截面钢板（LP）、高性能船板及海洋工程用钢等，在这些领域，国内先进的5 000mm及以上轧机将大有作为。由此可见,建设一所的5m 级宽厚板厂在品种、规格、装备、工艺、精度及所产厚板的实物质量诸方面都提高了相当大的水平, 从任何意义上讲, 均非属重复建设而是填补空缺之举。市场的需求, 时不我待, 输油气与船舶用材的高峰已经到来。为这些行业提供国内尚不能提供的材料, 已属燃眉之急。因此, 应是抓住机遇,而不要丧失机遇; 应是尽快决断, 而不要贻误战机。建造5m 级宽厚板厂,以期及时赢得市场, 为国增效。这既是用户的期待, 也是我们应该努力的方向。第二章 产品大纲及相关技术要求2.1 产品大纲产品大纲是设计任务书的主要内容之一，是进行车间设计时制定产品生产工艺过程，确定轧机组成和选择各项设备的主要依据。宽厚板品种主要有以下几种：造船钢板、管线用钢板、压力容器用钢板、锅炉钢板、建筑构件钢板、桥梁钢板、模具钢板、耐大气腐蚀钢板等。产品大纲的原则如下：（1）市场需求（当前市场对相应产品品种、规格、质量上的要求及数量上的供需差异情况)；（2）生产所列产品所需坯料供应的可能性（上级车间生产情况）；（3）为生产所列产品当前技术上的可能性（产品性能、精度保证）；（4）设备合理利用，有好的技术经济指标。2.1.1造船钢板随着我国造船、海洋石油产业的不断发展, 船板钢的需求日益增加, 另外船舶向大型化、高速化方向发展的趋势使高强度船体结构用钢、海洋石油平台工程用钢的需求不断扩大, 对钢铁制造业提出了新的要求。加强对船板钢的发展趋势、生产技术特别是高强船板钢的生产控制技术的研究, 成为宽厚板企业的重中之重5。2.1.2管线用钢我国的管线用钢起步较晚，到20世纪90年代从日本进口了数百万吨管线钢板，用以建造重要的输送油、气管线6。为适应城市煤气化和海洋石油天然气的开发,利用管道输送效率高、成本低的特点,大直径焊管必将迅速增加。今后国内对输送管线发展的趋势是采用高压输送大口径直缝焊管,其对钢的强度、韧性均有更高的要求。我国应加紧开发符合API要求的X42X80管线用钢板,以满足管线用钢发展的要求。2.1.3压力容器用钢这种钢板一般用于制造石油化工的球罐、油气罐及化工机械设备容器等。我国压力容器用钢板随着石油化工和核能的发展其潜力很大,而目前生产能力仅为30万t/a,远远满足不了国内需求。特别是厚度40 mm的高强、耐低温冲击的压力容器用钢板仍需进口。2.1.4建筑用钢建筑用钢包括线材、棒材( 主要指钢筋) 、板材、型钢、钢管和涂镀层板等品种。随着科学技术的进步和人们生活水平的提高,国内钢结构建筑得到了快速的发展, 特别是大型场馆和工业建筑采用钢结构业已成为发展趋势7。建筑钢板多以普碳钢板为主，由于国家社会基础设施建设还将在较长时间内处于增长阶段, 因此国内建筑用钢的市场是非常可观的。2.1.5桥梁钢板桥梁钢板是制造桥梁结构件专用的厚钢板，用于架造铁路桥梁、公路桥梁、跨海大桥等。桥梁作为交通运输的重要设施其发展又促进了钢铁工业的发展。现代桥梁的发展与进步不仅要求钢材品种、规格和强度级别齐全,而且对耐候性、抗层状撕裂和钢质稳定性、高综合性等提出了更高要求。随着我国交通建设的迅猛发展,对桥梁板的需求量正在逐渐增加。考虑以上品种的市场需求以及轧机的实际生产能力设计产品方案，该产品方案主要是以船板钢为主要生产品种，但是随着目前产品性能要求的不断提高，二期建设完成后合金钢等高附加值钢材的产量比例也将不断提高。产品方案见表2.1、表2.2。表2.1 产品方案表编号类型钢种原料规格/mm产品规格/mm所占比例/%1船板钢16Mn2500350450042460015%2船板钢16Mn2700200430020440010%3船板钢16Mn280032045005046008%4普碳钢Q2352400300430042450010%5普碳钢Q235210025040001540005%6普碳钢Q235250034045004046005%7管线钢X65250030036002038005%8管线钢X70270020038001840005%9管线钢X80260020037001238005%10压力容器16 Mng280018039001240008%11模具钢5CrMnMo250030045004246005%12高压锅炉板20 g270020045001046005%13耐大气腐蚀板SMA40025002004500640009%14桥梁板Q345280026038002039005%表2.2 化学成分表钢种化学成分 %16MnC: 0.120.20% 、Mn:1.201.60、Si:0.200.65、S0.050、P0.045Q235C:0.140.22% 、Mn:0.300.65、Si0.30、S0.050、P0.045X65 C0.20、Si0.35、Mn:0.801.40、P0.030、S0.030、V0.06、Nb0.05X70C0.16、Si0.45、Mn1.7、P0.020、S0.010、V0.06、Nb0.05X80C0.20、Si0.24、Mn1.85、P0.011、S0.028、V0.024、Nb0.05716MngC:0.120.20 、Si：0.20-0.60、Mn：1.21.6、 P0.035、 S0.03520gC0.20、Si:0.15-0.30、Mn:0.500.90、P0.035、S0.035SMA400 C0.18、Si:0.15-0.65、Mn1.25、P0.035、S0.035、Cr0.20、Cu:0.300.50、Ni:0.05-0.30Q345 C0.2、Mn:1.0-1.6、Si0.55、P 0.035、S0.035、Al0.015、 V ：0.02-0.15、Nb:0.015-0.06、Ti:0.02-0.22.2 金属平衡金属消耗是车间技术经济指标中的材料消耗指标，是轧钢生产中最重要的消耗，通常占产品成本的一半以上（80%），设法降低金属消耗，对节约金属、降低产品成本有重要意义。金属消耗指标通常以金属消耗系数表示，其含义是生产一吨合格钢材需要的钢锭或钢坯量。其计算公式如下： K=W/Q或K=1/b （2-1）式中 b：成材率，%；Q：原料重量，t；W：各种原因造成的金属损失量，t；K：金属消耗系数。中厚板生产过程中金属损失有两种类型：一是物理损耗，包括：切头、切尾、切边、过程废品、取样损失、改尺损失、成品放尺损失等。二是化学损耗，包括：倍尺连铸坯在高温切割时的割渣、钢坯在加热过程中表面氧化产生的一次氧化铁皮、高温轧件在空气中产生的二次氧化铁皮等。(1) 烧损：烧损是指金属在高温下加热表面被氧化的损失（含炉内及成型过程的二次氧化） 。一次氧化铁皮为主。一般一次加热烧损23%。量与时间和温度有关。与材质，坯料种类，炉型和加热制度等有关。从钢锭到合格产品的整个过程中，金属消耗经过多次加热和冷却。据统计，在生产的全过程中，金属烧损量最高可以达到56%。烧损与加热时间、加热温度、炉气气氛 、钢的化学成分等因素有关，实践证明，加热温度越高，在高温下停留时间越长，炉内氧气气氛越强，金属烧损越多。如图2.1、图2.2所示8，表示加热温度，保温时间对金属烧损的影响。轧制过程中，金属一次加热，轧制所形成的氧化损失一般在23%左右。图2.1 图2.2（2）切损：切损包括切头、切尾、切边和由于质量不合格而且除所造成的金属消耗，切损主要与钢种、钢材种类及其要求、坯料尺寸计算的精确程度以及选用的原料状况有关