年产量155万吨冷轧车间设计毕业论文.doc

辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第55页 年产量155万吨冷轧车间设计毕业论文目录摘要IABSTRACTII目录III1 综述11.1 冷轧生产特点11.2 冷轧产品的发展及应用31.3 冷轧设备41.3.1 PC轧机的概况介绍41.3.2 HC轧机51.3.3 UC 轧机61.3.4 CVC轧机61.3.5 最新的UPC轧机71.4 冷轧生产工艺71.4.1 冷轧工艺润滑，冷却，清洗剂71.4.2 酸洗技术81.4.3 轧制81.4.4 精整91.4.5 镀锌101.4.6 矫直101.5 本设计的意义102 产品方案的制定及金属平衡表112.1 产品方案的制定112.2 原料的选择122.2.1 原料要求：122.2.2 热轧带钢卷的技术要求：122.3 金属平衡表的制定132.3.1 金属平衡132.3.2金属平衡表的制定133 轧制工艺流程143.1 冷轧板带钢生产的工艺流程143.2 酸洗设备143.2.1 酸洗原理143.2.2 酸洗设备选择153.2.3 酸洗设备参数153.3 带钢冷轧173.3.1机组主要工艺参数193.3.2 机组主要单体设备性能193.4 退火213.4.1 机组主要工艺参数213.4.2 机组主要单体设备性能223.5 带钢的平整223.5.1 机组主要工艺参数233.5.2 机组主要单体设备性能233.6 热镀锌机组243.6.1 机组主要工艺参数253.6.2 机组主要单体设备性能253.7电镀锌机组273.7.1 原料和成品的规格273.7.2设备技术参数273.8横切机组273.8.1 工艺流程：273.8.2 横切机组的参数273.9纵切机组283.9.1工艺流程：283.9.2纵切机组的参数283.10 重卷机组293.10.1 工艺流程293.10.2 重卷机组参数294 轧制工艺制度304.1 压下规程304.2 工艺制度的确定304.2.1 压下制度304.2.2 张力制度304.2.3 速度制度314.2.4 轧制力计算315 设备强度及能力校核345.1 咬入能力校核345.2 轧辊强度校核345.3 生产能力校核395.3.1 电机能力校核395.3.2 轧机生产能力校核405.3.3 轧机小时产量计算415.3.4 轧机平均小时产量计算415.3.5 车间年产量计算416 各项技术经济指标436.1 技术经济指标436.2 轧钢厂的环保456.2.1 绿化456.2.2 各类有害物质的控制及防治456.2.3 水质的处理467专题47结论54参考文献55致谢561 综述1.1 冷轧生产特点 随着市场经济的飞速发展，汽车，仪器仪表、无线电，国防及航空航天工业等尖端技术对带钢的品种、规格，性能和质量不断提出更高的要求，热轧带钢生产远远不能满足各行各业发展的需要。因此，在轧制机械设备和工艺过程的不断完善中，冷轧带钢的生产已经得到了足够的重视和发展，使其在轧钢生产中占有特殊的地位。当需要生产厚度减小到一定尺寸的薄带钢时，大多数都采用冷轧方式。因为冷轧的采用为提高带钢表面质量、改善力学性能和获得精确的尺寸偏差提供了保证，所以现代国外的带钢，大多是热轧后又进行冷轧。美国直接使用的带钢，几乎都是冷轧交货的。 冷轧按其特征来说，与热轧有着严格的区别。冷轧可以获得远较热轧所能生产厚度小得多的产品。尽管在热轧时，带钢的塑性变形较好、变形抗力低及具有生产率高等优点，但从一定的厚度(通常为1.82.5mm范围内)，继续减缩带钢的厚度，以达到所要求的成品厚度，热轧方式是难以完成的。因为热轧过程中，随着带钢厚度变薄，带钢温度迅速降低，特别是对于截面小的窄带钢，头尾温度差别很大。带钢在热轧过程中的这种温降，以及由于冷却的差异而引起的温度不均匀分布，使热轧的温度不易控制，带钢的塑性变形不易均匀，尤其是在轧制厚度小而长度大的带钢时，这个问题更显得格外突出。 冷轧生产方式，解决了上述缺陷。就是说它不存在热轧带钢生产中所特有的温降与温度不均的问题，因而可以保证产品获得厚度甚小(可达0.001mm)，长度很大的带钢。 冷轧配以正确的热处理，就能够制造出依带钢的用途而决定的具有最好性能的产品。诸如生产深冲压用的带钢以及其它软状态带钢。这种状态的带钢，往往具有高的延伸性，低的强度或硬度，以保证深冲的需要。 冷轧时，由于产生“加工硬化”效应，显著地改变了带钢的学力性能。因此借助冷轧时带钢“加工硬化”的作用，用选择冷轧时的压下量和选择热处理制度的方法，可以比较容易地在很大范围内调整带钢的力学性能及工艺性能。诸如冷硬状态、特硬状态、软状态、半软状态、半硬状态等各种状态的产品，这是热轧所不能达到的。 虽说热轧后带钢的力学性能，在某种条件下能近似冷轧退火后的力学性能，但这种力学性能既不同于完全冷轧后的，也不同于完全退火后的力学性能。其抗拉强度往往低于完全冷轧而高于完全退火的，其延伸性也低于完全退火而高于完全冷轧的。问题最大的是，热轧后带钢的力学性能波动很大，一般是难以控制的。热轧的产品，实际上不能满足各部门所要求的各种力学性能，特别是特硬和特软产品的力学性能。此外，冷轧完全可以保证带钢的精确尺寸和相当均匀的性能，获得比热轧所能保证的厚度和宽度偏差精确得多的产品，这对于生产某些产品是完全必要的。 热轧产品允许的尺寸偏差，远较冷轧产品大，这是由于热轧不能得到精确的厚度与宽度尺寸。形成的原因：一方面是使用了变形量要求较大的热轧机设备，不可能给予所轧制的带钢以精确的厚度；另一方面，由于在高温下带钢本身及轧辊的弹性限度都大大地被降低，因而也就不可能保证产品的精确的尺寸偏差。 表面状态是一般带钢重要的要求之一，因为带钢的表面质量将直接影响带钢的使用性能。目前的热轧工艺水平尚不能保证带钢表面免于氧化，以及由于氧化铁皮而带来的表面质量不良，因此它不适于生产表面光洁度要求较高的带钢。然而，由于带钢的冷轧往往是在室温下进行，其表面不产生氧化铁皮，因此能保证产品获得较高的表面光洁度(通常达Rz=3.20.8m)。由于冷轧后的带钢表面良好，不存在热轧带钢常出现的麻点、氧化铁皮压入、粘结等缺陷，故在许多情况下，不需再继续进行加工就能直接使用。 可见，采用冷轧方法生产带钢优点是很多的，归结起来有以下几点：（1）能得到热轧方法很难得到的极薄带钢(薄达0.001mm)；（2）能使产品具有很高且范围很广的力学性能及工艺性能；（3）能保证获得高精度尺寸、厚度偏差小、沿带钢的宽度及长度方面的厚度均匀，板形良好、表面光洁的各种带钢；（4）成本低、收效率高； 在冷轧的生产过程中，根据目的不同，通常将轧制分为粗轧、中轧和精轧。粗轧和中轧有些厂家统称之为粗轧。其主要任务在于减缩带钢的厚度，并使带钢在加工过程中承受适当的压力作用，以保持其良好的工艺性能，为精轧提供质量符合要求的精轧坯料。 一般粗轧与中轧要求有较大的压下率，较高的轧制速度，以获得较大的生产率。但其最大的总压下率，主要是由带钢本身塑性决定的，同时也受到轧制设备能力的限制。因此拟定粗轧，中轧工艺制度时，往往根据综合性能、设备能力及充分利用轧制带钢的塑性，并考虑“加工硬化”的影响，适当分配道次压下率，尽可能减少中间退火次数，以达到提高生产率，降低消耗和保证产品质量的目的。由于粗轧、中轧时所产生的“加工硬化”只是间接地影响到成品的力学性能，而不能直接控制成品的最后性能，因此在整个轧制过程中，粗轧和中轧在经济上的要求，要重于质量控制的要求。 精轧是冷轧的最后工序，是保证产品质量的关键一环。精轧的目的，主要在于控制成品的力学性能和工艺性能，控制成品的精确厚度和良好的板形以获得高质量性能和表面状态的成品。 精轧与粗轧、中轧虽然同属于冷轧，但在生产技术要求上有很大的区别。为了能精确地控制成品的力学性能，工艺性能，尺寸精度和表面光洁度，在精轧过程中对精轧坯的要求是非常严格的。精轧前的带钢，必须获得充分退火，以达到完全再结晶的状态。为了获得充分的退火，退火前的最后一次中轧必须有足够的变形量。精轧时所采取的道次下率必须适当，这就是必须根据成品的各项有关质量的技术要求，精确选定总的压下率及分配道次压下率。 为了能够精确地控制带钢厚度，必须尽量避免轧机各部件的弹性变形，特别是要避免轧辊的弹性变形。 在实际生产中，粗轧、中轧与精轧的设备，往往是分开的，但没有严格的划分。因为对于一些力学性能、尺寸偏差和表面状态要求不十分严格的产品，往往在中轧设备上即可生产出成品。但对于一些要求较高的，特别是厚度较薄的产品，应当有中轧、精轧设备之分，亦即必须进行精轧。 必须指出，冷轧的这种分工及其产品特点之所以较之热轧方式生产的产品有许多优点，乃与如下的冷轧工艺特点是分不开的：带钢在冷状态下轧制时，由于带钢加工硬化，则必须经过中间退火使之重新软化，并恢复塑性，以便继续轧制；带钢坯在轧制前必须清除表面氧化铁皮，从而保证了带钢表面光洁度，并减少了轧辊的磨损；采用张力轧制，保证了带钢的良好板形，控制了带钢厚度偏差，并减小轧制压力，有利于轧制薄规格产品。采用工艺冷却和润滑，便于控制轧辊与带钢的温度，减少轧辊与带钢间的摩擦并降低轧制压力，有利于板形控制并防止了带钢的粘辊。1.2 冷轧产品的发展及应用21世纪中国钢铁工业已经迈入了一个新台阶，中国的冷轧带钢的生产能力提高很快，但是，还是满足不了汽车等工业对冷轧材料的需求，尤其是对冷轧钢板的质量提出更加严格的要求。因此，要求我们要进一步创新理论，改善轧钢生产工艺流程，进而改变带钢的力学性能，更好满足国民生产的需要，为全面建设中国特色社会主义提供坚实的保障。冷轧带钢的用途极广。低碳镇静钢和沸腾钢的冷轧薄板，可以制造汽车车身、冰箱外壳以及许多其它冲压件及深冲件；低碳镇静钢和沸腾钢的冷轧镀锡板可以制造罐头盒、喷雾器筒及类似产品；由X12CrNi18和X5Cr7钢制成的冷轧不锈带钢，可以用来制造化工设备、洗涤机、冲洗槽和餐具等；经冷轧和随后退火的电工硅钢带，可用于制造如电动机、变压器、发电机和各种其他电器设备的电磁回路中的铁心叠片。高碳冷轧调质带钢及其它经热处理的带钢，可用来制造可淬硬的部件如弹簧板或锯片。电镀锌、热镀锌、镀镍、镀铬、镀铜、镀铝或涂塑料的带钢比例不断增加。它们有着多方面的用途。例如热镀锌钢板(有一部分涂漆或塑料)，在建筑工程中用作建筑物的外墙皮；而镀镍、镀铬和镀铜带钢，则多用来制作装饰件。1.3 冷轧设备 在板形控制方面，近20年来国际上先后开发了一系列先进的板形控制技术通过采用一定的轧辊辊形配以弯辊、窜辊等技术，满足了用户对板形质量精度日趋严格的要求，并以各自的技术特点为标志推出了如CVC6、HCMW、UCMW、DSR、PC等新一代高性能轧机。在目前的冷轧生产当中采用CVC轧机、HC或UC轧机已成为最普遍的选择随着DSR技术(动态板形辊及其板形控制)的发展多种专有技术共存于一条生产线的情况已出现并反响良好如宝钢2030机组采用CVC+DSR技术在板形控制上已取得了良好效果。1.3.1 PC轧机的概况介绍 精轧设备是整个热连轧生产线最终产品的设备,为了进一步改善和提高热轧带钢的凸度和板形,世界各国都在积极研究和开发新的轧机,先后出现了四辊轧机、强力弯辊轧机、HC 轧机、WRS轧机及CVC轧机。1984年,由日本三菱重工与新日铁合作研制的PC轧机问世,首先在日本广田厂1840mm 热轧带钢精轧机组采用。由于其在带钢凸度及板形方面优异的控制能力,受到世界各国的重视。国内宝钢和鞍钢也先后于1997年和2000年引进了PC轧机。到2000年世界上已拥有78台PC轧机。此外,1992年至1993年间,日本又相继将PC轧制技术应用于热轧厚板和冷轧带钢生产。图1-1PC 轧机交叉轧制原理简图1.3.2 HC轧机 普通四辊轧机，辊系间的载荷分布和变形分布都是以轧机中心线为中心而左、右对称的，所以在处理问题时可只研究其半辊身部分。由于HC轧机在结构上具有中间辊可横向移动的突出特点，使其辊系不在以轧机中心线为轴而左右对称,因而辊系的受力分布及变形分布均与普通四辊轧机不同。如图1-2所示,中间辊是以轧机中心线ZZ为轴线,以同样的距离向相反方向移动,因此,整个辊系的受力和变形以及轧后轧件的横断面形状均以。点为中心,呈点对称状态。但是,若将上、下辊系作为整体考虑,无论是受力还是变形,仍以轧机中心线为界而左、右相等。利用上述特点,在处理辊系的受力和弹性变形时,可只考虑上辊系或下辊系即可,从而使问题得到一定的简化。在计算辊系弹性变形时,把简支梁转化为悬臂梁,可使问题进一步简化图1-2 HC轧机的载荷分布示意图 图1-3 UC 轧机结构简图1.3.3 UC 轧机 UC轧机是在HC轧机的基础上开发出来的一种新的六辊式轧机,其结构如图1-3所示。它采用了小辊径化的工作辊,同时还具有中间辊横移、中间辊弯辊和工作辊弯辊等多种板形控制执行机构,因此,这种轧机除了具有减小轧制压力、减小轧机的最小可轧厚度等功能以外,同时还具有很强的板形控制能力。1.3.4 CVC轧机 CVC是Continuously Variable Crown的缩写,系连续可变凸度之意。CVC 轧机就是有一对轧辊的凸度是连续可调的。这种轧机是德国施罗曼西马克(SMS-Schloemann Siemag)公司于80年代初开发的,第一台轧机于1982年投入运转。由于其独特的控制板截面形状和控制板形特性, 自研制成功以来,在钢板带与铝板带轧制中获得了广泛的应用。截止1994年底,全世界已有约100台轧机投入生产或即将投产。 CVC 轧辊辊型为全波正弦曲线,近似瓶形,上下辊相同,装成一正一反,互为180度,构成S形辊缝（图1-4）。通过轴向反向移动上下轧辊，就可实现轧辊凸度连续变化与控制。当轧辊未抽动时（图1-4a）,辊缝略呈S形,轧辊工作凸度等于零,即为平辊型或中性凸度；当上辊向右下辊向左移动等距离时（图1-4b）,即小头抽出时,则形成凹辊缝,此时中间辊缝变小,轧辊工作凸度大于零,称正凸度控制；反之,如果上辊向左下辊向右移动等距离（图1-4c)即大头抽出时,则形成辊凸度为负的轧辊,轧辊工作凸度小于零,称负凸度控制。由此可见,调节CVC轧辊的抽动方向和距离,就可调节原始辊凸度的正负与大小,相当于一对轧辊具有可变的原始辊凸度。CVC轧机一般为工作辊或中间辊是CVC型的,但日本川崎重工业公司最近开发出了支承辊CVC轧机。图1-5 CVC原理示意图1.3.5 最新的UPC轧机UPC轧机出现是在日本的HC轧机和西德的CVC轧机稍后一些时间，由西德MDS(曼内斯曼德马克萨克)公司在1987年提出，全称万能板形控制(Universal Profile Control )。UPC系统新工艺的特点是合理配置特定的工作辊辊廓、工作辊轴向移动距离的合理选择与动态尺寸控制系统协同的弯辊系统三方面协调配合，就达到板形调整的任意性即万能性。1.4 冷轧生产工艺冷轧生产工艺流程已经是比较成熟的工艺流程，大致的生产流程为：首先由热轧带钢厂运送来热轧板卷作为冷轧厂的原料，首先开卷焊接，之后酸洗之后开始冷轧，冷轧后要经过退火、平整、精整和检验，产品检验合格，包装入库。具体的基本流程图为：出厂包装检验纵切分卷原料平整退火酸洗连轧机组原料开卷焊接原料原料 下面介绍一下各个生产工艺流程：1.4.1 冷轧工艺润滑，冷却，清洗剂 随着铝及铝合金板、带、箔材质量要求不断提高及其市场价格的竞争日益加剧，材料加工厂不得不改善产品质量和降低生产成本。冷轧工艺润滑剂的润滑、冷却和清洗性能直接影响轧制道次压下量、速度和带材表面质量。基础油粘度、添加剂加入后的粘度及液压油等机械油污染后粘度，是影响工艺润滑剂性能的关键指标之一。 正构烷烃基础油由于具有适度的挥发性，良好的润滑、冷却、清洗和安全性能，早在20世纪80年代已被国外铝及铝合金轧制企业普遍采用，而我国在20世纪90年代开始开发，近几年来得到应用，这标志着我国轧制工艺润滑技术达到了国际先进水平。但是，冷轧、铝箔轧制工艺润滑剂基础油粘度和使用中的粘度控制这一技术难题，一直摆在同行面前。1.4.2 酸洗技术多年来，酸洗技术一直在以“提高酸洗质量、缩短酸洗时间”为目的的方向上前进。近几年上马和将要上马的酸轧联合机组中，酸洗方式多采用了浅槽紊流或喷流酸洗工艺，如武钢2030冷轧线(2003年)、包钢1550冷轧线(2003年)采用了SMS DEMAG公司的浅槽紊流酸洗技术；宝钢1750冷轧线(2005年)、涟钢1600冷轧线(2005年)将采用MitsubishiHitachi公司的喷流酸洗技术。与旧的深槽式及单一浅槽式酸洗工艺相比浅槽紊流及喷流酸洗工艺均大大降低了酸洗时间并提高了酸洗质量。有资料表明，紊流式工艺可节省1535的酸洗时间，酸洗后带钢表面残余杂质可减少25倍。同时，由于槽内液体量的减少、热传递效率的提高及槽体结构的改善，紊流或喷流酸洗工艺能耗及酸雾量均有所降低。对于浅槽紊流酸洗工艺来说，由于槽内带钢以具体的高张力运行无悬链线效应，因此不必对槽内带钢做特殊张力控制并取消了钢带支撑辊，使结构及控制进一步简化事故率减少，投资下降。新的酸洗线中还有另外一些亮点，首先各家在入口段均增设了带钢防折及防皱辊在提高成材率及质量等级上收到良好效果：其次高精度对中及多套纠偏装置保证了生产线工艺性能关键位置处的纠偏精度均达到1mm：再次SMS-DEMAG的闭环活套、“马耳它十字架”设计及MitsubishiHitachi的旋转式活套门设计均能保证活套车安全高速运行。另外破鳞机高精度延伸率控制及SMS DEMAG公司为减少过酸洗、降低酸槽温度等方面开发的专利技术一酸洗参数自动优化系统等都为保证生产线的整体工艺性能作好准备。1.4.3 轧制轧制的作用是改善薄板内部组织和性能，提高薄板表面质量，满足用户要求。现在冷轧流程一般采用五机架全连续式轧制，优点有：（1）消除穿带过程、节省加减速时间、减少换辊次数等，大大提高工时利用率；（2）减少首尾厚度超差和剪切损失，提高成材率；（3）减少辊面损伤和轧辊磨损而使轧辊使用条件大大改善，并提高板卷表面质量；（4）由于速度变化小，轧制过程稳定而提高了冷轧过程的效率；（5）由于全面计算机控制并取消了穿带、甩尾作业而大大节省了劳动力，并进一步提高了全连续冷轧的生产效率，充分发挥了计算机控制快速、准确的长处，可实现机组的不停车换辊（即动态换辊），会使连轧机组的工时利用率突破90%大观。全连续轧制是带钢连续不停的在串列式轧机上进行轧制。经酸洗的热轧带钢在轧制前进行头尾焊接，通过活套调节不停送入轧机进行连续轧制，最后经飞剪分切卷曲成冷轧带卷。因此轧机除了过焊缝时要减速外（必要时可进行分卷和规格变换），可以稳速的轧制各种材质和规格的带钢。全连续生产的最大特点是省去了频繁的穿带和甩尾操作，因此大大增加了纯轧制时间和生产能力。实际生产要考虑到设备利用率的影响。轧机利用系数是轧机运行时间中，扣除换辊，调节和断带等事故处理时间后，余下有效轧制时间所占的比率。在全连轧时，因为没有穿带甩尾引起的断带和跑偏等事故发生，所以非计划换辊次数减少，又有自动换辊装置可大大缩短换辊时间，因此轧机利用率明显提高。全连续轧制时带钢基本上都在稳定速度下轧制，这就从根本上克服了常规轧制时头尾部分因速度和张力变化较大而引起厚度超差，使全连轧头尾厚度不合格部分由常规轧制的1.4%降至0.3%。穿带甩尾会冲击轧辊表面而引起辊压印和带钢表面损伤。全连轧生产极大地改善了轧辊工作条件，从而大大地减小了带钢表面辊印形成的缺陷，可以批量生产特别高级精度表面（即国外标准的05表面）的汽车薄板。1.4.4 精整精整包括表面清洗、退火、平整、剪切等工序清洗的目的是除去板面上的油污，保证板带退火后的成品表面质量。冷轧中间退火的目的是消除加工硬化以提高塑性和降低变形抗力，实现以后的深冲或拉伸变形加工。热处理退火的目的是除通过再结晶消除加工硬化外，还可以根据产品的不同技术要求以获得所需要的组织和性能。退火后的带钢不能接着继续加工，否则会产生滑移线和扭折线，需在平整机上进行平整。平整实质是一种小压下率（1%5%）的二次冷轧，在冷轧薄板带材的生产工序中占有重要的地位。经平整后的带钢可以成卷交货，也可以送到横剪机组进行精整，一部分进行剪边，再剪成单张矩形薄板并涂油。1.4.5 镀锌经过平整后的冷轧钢板表面质量很好，但没有保护的话会很快被腐蚀，所以要求要在其表面镀上一层金属保护层，这种金属通常是锌，而这种保护方法就叫镀锌。，镀锌方法包括热镀和电镀。如果需要热镀锌的冷轧带钢，一般从冷轧机出来后，直接送到连续镀锌机组。带钢在该机组中脱脂、常化或再结晶退火和热镀锌。镀锌机组末端设有卷曲机或横剪机，带钢可以成卷交货，也可单张交货。电镀锌所得锌层比热镀锌薄，它特别适于用做涂漆和塑料的粘附底层。经过冷轧、退火和平整后，带钢就进行连续电镀锌，一般还要做化学再处理。有的设备只能电镀单张薄板。和所有其他电镀锌方法一样，电镀锌也可以单面镀或进行差厚双面镀。1.4.6 矫直经过退火和镀锌后的带钢，容易产生滑移线，且被锌层覆盖。镀锌后通常不进行平整，因为平整会使带钢表面发生变化，所以在镀锌机组的出口处，将带钢在张力下进行拉伸矫直，通过这样的方法防止产生扭折。通过退火处理和平整，可以改善带钢镀锌后的变形性能，以提高深冲能力。1.5 本设计的意义 主要研究成品尺寸为0.90mm1400mm板带钢的生产工艺及成品质量控制、。独立完成深冲压钢生产线及生产车间的设计。本设计的主要目的是将所学的设备原理，工艺知识应用于实践，并进一步加强理解认识，融会贯通和巩固。同时，我们也了解了冷轧带钢设计的基本步骤和冷轧带钢的生产的基本过程，为我们将来走上工作岗位打下了坚实的基础，并且培养了独立设计和查找文献的能力。2 产品方案的制定及金属平衡表2.1 产品方案的制定1.产品方案的定义：产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名、品种、规格、状态以及年计划产量。产品方案一般在设计任务书中加以规定，产品方案是进行车间设计的主要依据，根据产品方案可以确定生产方案（工艺）及选择设备。2.制定产品方案的依据编制产品方案时主要从以下各点进行考虑的：(1)满足国民经济发展对产品的需求，特别是要解决某些短线产品的供应和优先保证最重要的国民经济部门对产品的需求；(2)考虑产品的平衡，即是说，要考虑各种产品在全国范围内的平衡和各地区内的平衡问题，以及可能出口的问题；(3)考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区纳的合理分工；(4)专虑建厂地区资源及钢的供应条件，物资和钢材等的运输条件；(5)根据当前技术上的可能性，逐步解决产品品种规格的更新问题，力争做到产品结构和产品标准的现代化；表2-1 产品方案产品名称产品规格产量万吨所占比例%厚mm宽mm长mm冷轧带钢卷0.3-3.57501600-4025.81冷轧带钢板0.3-3.57501600100060003522.58电镀锌钢卷0.3-3.07501600-3019.35电镀锌钢板0.3-3.07501600100060002516.13热镀锌钢卷0.3-2.06001350-159.68热镀锌钢板0.3-2.0600135010004000106.45合计1551002.2 原料的选择2.2.1 原料要求：根据金属平衡，年产155万吨的冷轧产品，年需要热轧钢卷165.14万吨。确定冷轧厂所需的热轧原料规格为：带钢宽度：8001630mm带钢厚度：1.56.0mm钢卷内径：760762mm钢卷外径：11002150mm钢卷重量：最大30吨2.2.2 热轧带钢卷的技术要求：原料的技术要求1.原料的技术要求应符合Q/ASB 77的规定。2.带钢的厚度偏差应符合表的规定表2-2带钢的厚度偏差项目钢带厚度在宽度范围的厚度允许偏差一级品二级品700-1100110011001100-13001300厚度偏差1.8-2.20.180.200.220.260.280.302.2-4.00.200.220.240.280.300.324.5-5.00.220.240.260.300.320.34横向厚度偏差1.8-2.20.120.140.160.200.220.242.2-4.00.120.140.160.220.240.264.5-5.00.140.160.180.240.260.28纵向厚度偏差1.8-2.20.220.220.220.260.260.262.2-4.00.220.220.220.280.280.284.5-5.00.250.250.250.250.300.303.边缘破口不得超过钢带宽度允许偏差,边缘不得有扭边,端部揉邹和大于90的折角。4.钢带应卷紧,松卷圈数不得多于5圈,冷卷料不验收,合金钢/低合金钢40号以上优质钢松 卷圈数不得超过7圈。5.带钢表面不允许有气泡结疤折叠裂缝夹杂压入氧化铁皮侧面不允许有分层。6.带钢表面允许有深度不大于厚度负偏差之半的压痕裂纹麻点划伤及轧辊所造成的网纹。2.3 金属平衡表的制定2.3.1 金属平衡是指生产车间在一定的时间内（通常是一年）所生产的产品的收支情况，即投入与产出的情况，编制金属平衡的作用是确定出为完成年计划产量所需要的投料量。考虑到生产过程中的溶损、几何损失、工艺损失，制定如下的金属平衡表。2.3.2金属平衡表的制定表2-3 金属平衡表产品名称各种损失年产量/万吨成材率/%年需坯料量/万吨溶损/%几何损失/%工艺损失/%冷轧带钢卷0.504.251.034094.2242.45冷轧带钢板0.504.251.093594.1637.17电镀锌钢卷0.494.501.473093.5432.07电镀锌钢板0.504.501.452593.5526.72热镀锌钢卷0.494.501.451593.5416.04热镀锌钢板0.494.301.461093.7510.67合计15593.76165.123 轧制工艺流程3.1 冷轧板带钢生产的工艺流程冷轧板卷料冷轧板带的轧制方法虽有单张和成卷、单机座和多机座之分，但它们的生产工艺过程却基本相似。本设计中有3大典型产品：冷轧板带、电镀锌板带与热镀锌板带。其生产工艺流程大致如图3-1所示。 酸洗 五机架连轧退火热镀锌电镀锌平整横切横切横切热镀锌钢板热镀锌钢卷电镀锌钢板电镀锌钢卷冷轧带钢卷冷轧带钢板图3-1冷轧板带生产工艺流程 3.2 酸洗设备3.2.1 酸洗原理酸洗是用化学方法除去金属表面氧化铁皮的过程，因此也叫化学酸洗。酸洗按其生产方法通常分为：酸法、碱-酸法、氢化物法、电解法等。但连续酸洗机组上绝大多数是使用盐酸的酸洗方法。盐酸酸洗的机理概括如下 ： 1.溶解作用。带钢表面氧化铁皮中各种的氧化物溶于酸溶液内，生成可溶解于酸液的正铁及亚氯化物，从而把氧化铁皮从带钢表面除去。这种作用叫溶解作用。其反应为：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OFe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2OFeO+2HCl=FeCl2+H2O 2.机械剥离作用。带钢表面氧化铁皮中除了铁的各种氧化物外，还夹杂着部分铁，而且氧化铁皮又具有多孔性，那么酸溶液就可以通过氧化铁皮的孔隙和裂缝与氧化铁皮的铁的基体铁作用，并相应产生大量氢气。由这部分氢气产生的膨胀压力，就可以把氧化铁皮从带钢表面上剥落下来。这种通过反应中产生氢气的膨胀压力把氧化铁皮剥落下来的作用，叫做机械剥离作用。其化学反应为： Fe+2HCl=FeCl2+H2 3.还原作用。金属与酸接触时，首先产生氢原子。一部分氢原子相互结合成氢分子，促使氧化铁皮的剥离。另一部分氢原子靠其化学活泼性及很强的还原能力，将高价的氧化物和高价的铁盐还原成易溶于酸溶液的低价铁的氧化物及低价的铁盐。其反应为：Fe2O3+2H =2FeO+H2OFe3O4+2H =3FeO+H2OFeCl4+H =FeCl4+HCl3.2.2 酸洗设备选择现代连续酸洗机组一般为鲁兹那盐酸浅槽酸洗，与传统的深槽相比具有酸洗带质量好、易于操作、作业率高、设备质量轻、投资少、消耗低、无公害等优点。其盐酸在生副产品优质氧化铁粉纯度高、颗粒细、活性好，可为电子工业部门提供当前国内短缺的铁氧体磁性材料。但随着带钢冷轧生产技术的飞速发展，带钢的酸洗技术也随之出现了许多新方式，80年代初在浅槽酸洗的基础上发展的浅槽紊流酸洗，与传统浅槽酸洗相比，紊流酸洗具有酸洗时间短、酸洗效率高、酸循环快、酸雾排放小、耗酸少、表面质量高、节能等优点。故本设计采用盐酸浅槽紊流酸洗。3.2.3 酸洗设备参数1. 机组主要工艺参数机组形式：连续酸洗机组酸洗工艺：浅槽紊流酸洗三段酸洗三段清洗酸洗工艺速度：最大300m/min酸洗介质：HCL 200 g/L年酸洗量：200万t表3-1 冷轧的钢卷规格入口出口带钢厚度1.86.0mm1.86.0mm带钢宽度7501630mm7501630mm内径762mm610mm外径11002150mm11002000mm质量最大30t最大30t2 机组主要单体设备性能表3-2 酸洗机组的入口段设备名称主要性能开卷机台数/台2开卷方式上开卷七辊矫直机防皱辊套1工作辊规格mmmm1141900支撑辊规格mmmm2001900夹送辊规格mmmm4001900夹送辊传动1台交流电动机矫直辊数量及规格只，mmmm7, 1701900矫直机传动1台交流电动机最大速度/mmin-1120焊机形式闪光焊入口剪形式上切液压台数/台2废料收集方式废料筐入口活套形式卧式小车台数/台2最大活套量/m536表3-3 酸洗机组的酸洗段酸含量 g/l温度酸槽规格长宽深mmmmmm加热方式1#酸洗槽356075803000025001000石墨加热器2#酸洗槽609070753000027001000石墨加热器3#酸洗槽9012070753000027001000石墨加热器表3-4酸洗机组的出口段项目参数酸槽规格长宽深mmmmmm2000025001600个数3带钢存储量/m248活套车数量/1活套车移动距离/m124活套车速度m/min115表3-5酸洗机组的出口段设备名称主要性能出口活套形式卧式活套小车台数/台1最大活套量/m280切边机形式被动式拉力圆盘剪切边量/mm740（每边）废料处理方式碎边剪卷取机卷取方式上卷取台数/台2有无皮带助卷器辊式助卷器3.3 带钢冷轧轧制是冷轧带钢生产中最重要的工序，对它的基本要求是轧件较好的通过轧机，对轧辊的损伤较小，并生产出厚度在公差范围内，具有良好板形和表面质量的产品。常规的冷连轧机生产是单卷生产的轧制方式，因此就一个钢卷来说构成多机架连轧，但对冷轧生产过程来看，还不是真正的连续生产。单卷轧制不能消除穿带、脱尾、加减速轧制以及过焊缝降速等过渡阶段，引起冷轧产品的尺寸精度发生波动。同时，常规冷轧机工时利用率也低。全连续冷轧机的出现解决了单卷轧制的弊病。图3-2为一套五机架全连续式冷轧机组的设备组成。原料板卷经高速盐酸酸洗机组处理后送至开卷机，拆卷后经头部矫平机矫平及端部剪切机剪切，板卷在高速闪光焊接机中进行首尾对焊。在焊卷期间，为保证轧机机组仍按原速轧制，需要配置专门的活套仓。在活套仓的入口与出口处装有焊缝检测器，若在焊缝前后有厚度的变更，则由该检测器给计算机发出信号，以便对轧机作出相应的调整。1、2-活套小车；3-焊缝检测器；4-套入口勒导装置；5-焊接机；6-夹送辊；7-剪断机；8-三辊矫平机；9、10-开卷机；11-机组人口勒导装置；12-导向辊；13-分切剪断机；14-卷取机；15-x射线测厚仪图3-2 五机架全连续式冷轧机组设备组成示意图在冷连轧机组末架(第五机架)与两台张力卷取机之间装有一套特殊的夹送辊与回转式横切飞剪。夹送辊的用途是当带钢一旦被切断而尚未进入第二个张力卷取机之前，维持第五机架一定的前张力。在通常情况下，夹送辊不与带钢相接触。横切飞剪用于分卷。设置两台卷取机以便于交替卷取带钢。全连续式冷连轧机即使在换辊时，带钢仍然停留在轧机内。换辊结束，轧机可立即进行轧制。 与常规冷连轧相比较，全连续式冷轧的优点是： 1工时利用率大为提高。这是因为：消除了穿带过程所引起的工时损失；减少了换辊次数；节省了加减速时间。在全连续冷轧机组中，轧机一经开动后，一般不减速，只在更换产品规格及飞剪剪切时才有必要将速度降至5-10m/s左右。 2提高了成材率。减少带卷头尾厚度超差及头尾剪切损失。 3轧辊使用条件改善。减少了因穿带轧折与脱尾冲击而引起辊面损伤；因加、减速次数减少，也使轧辊磨损减小。结果使换辊次数减少，轧辊的储备和磨削工作量相应地减少，同时也提高了产品的表面质量。4节省劳动力。由于轧机工作不需要人工调定，并取消了穿带脱尾作业，而且生产控制的主要任务都由计算机完成，故操作人员可大大缩减。故采用全连续式五机架串列式四辊轧机。3.3.1机组主要工艺参数机组形成：全连续式五机架串列式四辊轧机最大轧制速度：1800m/min最大轧制力：30000kN年轧制量：190万t表3-6钢卷规格入口出口带钢厚度1.8435mm0.33.2mm(全连续轧制)1.86.0mm0.33.5mm(常规轧制)带钢宽度7501600mm7501600mm内径762mm610mm外径11002150mm11002000mm质量最大30t最大30t3.3.2 机组主要单体设备性能表3-7 连轧机组的入口段机架号轧辊尺寸辊径辊身长度 mmmm轧机电动机总功率/kw工作辊支撑辊0机架600170014201700130001机架600170014201700130002机架600170014201700130003机架600170014201700130004机架60017001420170013000注：电机为直流分激电机表3-8连轧机组的轧制段设备名称主要性能出口飞剪形式转鼓式刀片才质工具钢卷取机形式张力卷取机台数/台2助卷器形式皮带助卷器传动功率/kw1# 卷取机 37502# 卷取机 3750表3-9连轧机组的出口段设备名称主要性能出口飞剪形式转鼓式刀片才质工具钢卷取机形式张力卷取机台数/台2助卷器形式皮带助卷器传动功率/kw1# 卷取机 37502# 卷取机 3750表3-10 机架参数机架性能参数窗口尺寸16955775牌坊断面尺寸730900牌坊间距24743机架间距4500机架重量145最大压力25过载压力27表3-11轧辊参数轧辊名称辊身长mm直径 长mm辊身硬度HS材质重量t润滑方式轴承工作rMoV75.528油雾润滑圆锥滚动轴承支撑辊170014206070Cr3Mo36.3油膜润滑油膜轴承3.4 退火 罩式退火工艺经过若干年的发展，由常规的氮氢退火工艺发展到全氢退火工艺，全氢罩式退火炉特点：1.100%H2退火气氛；2.（空气喷吹+水喷淋）组合冷却方式；3.高、焦混合煤气为燃料。4.该罩式退火炉的特征是：采用氢气作为退火介质，钢卷径向导热能力强，可显著提高产量，同时整卷的温度分布均匀，从而机械性能均匀，粘结倾向减小。5.采用全氢气氛作为退火介质，不脱碳、不增碳，带钢表面的残留轧制油更容易蒸发，并且避免表面积碳，确保带钢表面的光亮。6.采用大功率炉台循环风机，提高炉内加热与冷却能力，炉台产量大。7.采用气水组合冷却系统，冷却速度快。并且由于无须设置复杂的分流冷却系统，炉台下部结构简单，维护量小；同时也无须设置地下室，节省了投资。8.采用全纤维加热罩内衬，隔热好、热响应快，节约能源。9.采用可编程序控制器（PLC）控制，自动化水平高。3.4.1 机组主要工艺参数机组形式：全氢罩式退火炉炉台数：112台最高退火温度：850最大装炉量：50t年处理量：100万t表3-12钢卷规格项目参数带钢最大质量30t带钢最小质量10t钢卷最小外径1200mm钢卷最大外径2000mm钢卷内径600mmm带钢宽度750-1600mm带钢厚度0.3-3.5mm最大堆垛高度5100mm最大装炉量50t3.4.2 机组主要单体设备性能表3-13罩式退火炉的性能设备名称主要性能炉座数/座112加热罩/个54内罩/个64冷却罩/个51燃料高炉、焦炉混合煤气保护气体氢气3.5 带钢的平整根据生产工艺的要求，改善带钢退火后的机械性能，消除带钢的屈服平台，改善带钢的平直度以及使带钢表面达到一定的粗糙度，选用一台单机架平整机。 机组的主要特点如下： 平整机采用液压压上； 工作辊具有正、负弯辊控制； 平整延伸率闭环自动控； 支承辊轴承为油膜轴承，工作辊轴承为油气润滑； 平整机组具有干、湿两种平整工艺； 工作辊可快速更换；下工作辊电机单独传动。3.5.1 机组主要工艺参数机组形式：单机架四辊平整机最大轧制速度：25m/s最大轧制力：30000kN年轧制量：150万t表3-14钢卷规格入口出口带钢厚度0.33.5mm0.33.5mm带钢宽度7501600mm7501600mm内径610mm610mm外径12002470mm12002470mm质量最大30t最大30t单位质量带钢宽度大于1300mm最大23kg/mm最大23kg/mm带钢宽度小于1300mm最大30t最大30t3.5.2 机组主要单体设备性能表3-15 平整机的性能设备名称1号主要性能2、3号主要性能入口段设备带钢搬入方式链式运输机链式运输机拆卷方式手动自动有无切头剪无有开卷机开卷方式双锥头开卷机卷筒轧辊尺寸工作辊500/4741600539/4951600支撑辊1300/122016001346/12421600轧辊轴承工作辊四列圆锥滚动轴承四列圆锥滚动轴