年产200万吨宽厚板轧钢车间设计毕业论文.doc

Abstract年产200万吨宽厚板轧钢车间设计毕业论文目录摘 要IABSTRACTII引 言1第1章 文献综述21.1 中厚板生产的发展历史121.2 当前中厚板轧机发展趋势4第2章 建厂依据与产品大纲52.1 建厂依据52.2 建厂的可行性研究52.3 厂址选择62.4 产品大纲62.4.1产品品种72.4.2 产品规格72.4.3 产品大纲72.4.4 产品比例82.4.5规格8第3章 坯料选择93.1 坯料的种类93.2 坯料的尺寸93.3 坯料的材质103.4 原料表面的缺陷清理10第4章 轧机选择114.1 轧机类型及其布置的比较114.1.1 中厚板轧机形式114.1.2 中厚板轧机的布置134.2 中厚板轧机选择144.2.1 新型轧机144.2.2 轧机选择154.2.3 高精度轧制技术16第5章 压下规程185.1 压下规程设计方法185.2 典型产品压下规程设计185.2.1 典型产品的轧制条件185.2.2 轧制道次确定185.2.3 典型产品X80轧机压下规程设计195.3 辊缝计算27第6章 轧辊强度及主电机能力校核286.1 轧辊强度校核286.1.1 支撑辊校核286.1.2 工作辊的校核316.1.3 接触应力计算326.2 主电机能力校核35第7章 年产量计算407.1 轧制图表407.1.1 研究轧机轧制图表的意义407.1.2 轧制图表的基本形式及其特征407.1.3 轧制图表的计算427.2 年产量的计算427.2.1 轧机小时产量计算427.2.2 轧钢机平均小时产量437.2.3 年产量的计算457.2.4 提高年产量的途径46第8章 板凸度488.1 板型控制理论488.2 板型控制策略498.3 板凸度计算518.4 影响辊缝形状的因子计算558.5 板型控制量计算结果58第9章 辅助设备选择及工艺要求609.1 加热设备选择609.1.1 炉型确定609.1.2 产量计算619.1.3 炉子尺寸确定619.2 轧制线辅助设备选择629.2.1 除鳞设备的选择629.2.2 快速冷却设备的选择629.2.3 热矫直设备的选择639.3 剪切线辅助设备选择659.3.1 冷床的选择659.3.2 剪切机的选择679.3.3 在线超声波探伤装置689.4 精整区设备选择689.4.1 火焰切割689.4.2 质量检查修磨689.4.3 冷矫直设备699.4.4 热处理设备699.4.5 涂漆70第10章 金属平衡和其它消耗7110.1 金属平衡7110.2 其它消耗73第11章 轧钢车间平面布置7611.1 车间布置的原则及流程线确定7611.1.1 车间布置原则7611.1.2 金属流程线的确定7611.2 设备间距的确定7711.2.1 加热炉间距离的确定7711.2.2 轧机间间距的确定7811.2.3 成品机架中心线到加速冷却装置之间的距离7811.3 原料仓库面积和成品仓库面积的确定7811.3.1 原料仓库面积确定7811.3.2 成品仓库面积的确定7811.4 车间其它设施面积的确定7911.4.1 操作台位置的确定7911.4.2 主电室位置的确定7911.5 轧钢车间厂房组成及立面尺寸确定7911.5.1 厂房跨度布置7911.5.2 厂房跨度大小8011.5.3 柱距尺寸8011.5.4 吊车轨面标高80结 论81参考文献82致 谢83河河河河北联合和引 言随着我国基础建设事业的发展，我国继美国与日本之后掀起了世界第三次中厚板生产线的建设高潮，目前我国已成为了全球中厚板生产线发展最快、数量最多的国家。纵观我国中厚板轧机的发展历史，2005以后我国新建的中厚板轧机对设备配置和工艺的完善更加重视：单位辊面宽轧制力都达到了2t/mm以上，轧制力矩达到1.5KN.m/mm，轧制功率达到4KW/mm，轧机刚度达到了10MN/mm以实现低温大压下控制轧制；同时采用了世界先进的厚度AGC和宽度AWC以及轧辊连续可变凸度控制技术（CVC）,精整环节配备了超声波探伤装置，以保做证钢板的内部质量，热处理环节配备了辊底式热处理炉，以保证产品的组织性能，此外还配备了淬火机与抛丸机能更好的保证产品的质量性能。现代宽厚板轧机应具备以下能力：(1) 可以用单次大压下量轧制，使钢板得到细晶粒组织，提高钢板性能；(2) 便于采用控温轧制，满足TMCP对轧机的需求，实现在较低的温度下的控制轧制；(3) 减少轧制时弹跳，可以得到更为精确厚度的钢板。近几年新建中厚板生产线的轧制工艺与以往的生产工艺相比又有其特殊性，不仅采用了先进的厚度和宽度的控制技术，附设近接式立辊轧机提高了产品收得率，同时采用控轧控冷技术，在辊道旁边设置旁通辊道，实行多块钢交叉轧制工艺及中间喷水冷却、加速冷却装置、喷射冷却和层流冷却组合形式，实现了直接淬火，提高了冷却速率，拓宽了冷却速率调节范围为投产后拓宽品种创造了条件。同时还采用了超强自动超声波探伤技术，提高了钢板内部缺陷检测的精度，从而保证了产品的交货质量。厚板轧制经常出现末道为保证表面质量采取小压下，导致变形不渗透，需热处理。本设计选择足量的热处理装备，保证所有指定产品，能够经过热处理交货。第1章 文献综述第1章 文献综述1.1 中厚板生产的发展历史1中厚板广泛用于机器制造、造船、建筑、桥梁、容器罐以及大直径输送管线。中厚板生产的发展历史至今大约200年。18世纪初，西欧在二辊周期式薄板轧机上生产小块中板。18世纪中叶此技术传入美国，并开始轧制工具钢和高合金钢的中板。1864年美国创建了世界上第一套三辊劳特式轧机。到1891年，美国钢铁公司霍姆斯特德厂投产了世界上第一套四辊可逆式厚板轧机。1918年卢肯斯钢铁公司科茨维尔厂为了满足军舰用板的需要，建成了一套5230mm四辊轧机，这是世界上第一套5m以上的特宽的厚板轧机。欧洲的国家中厚板生产也是较早的。1910年捷克维特科委采哥特瓦德钢铁公司投产了一套4500mm二辊式中厚板轧机。意大利、西班牙等国也相继投产了多套中厚板轧机。这些轧机都是用于生产机器和兵器用钢板，多数为二次大战备战的需要。二战后，对中厚板需求量和质量提出了更高的要求。因此，50年代发达国家除完成大量技术改造外，还新建了一批4060mm以下高刚度轧机，实现了控制轧制，提高了中厚板质量。60年代发展了以4700mm为主大刚度的双机架轧机，并掌握了中厚板生产的计算机控制，提高了控制精度。70年代发展到5500mm为主的特宽型的单机架轧机，以满足石油和天然气等长距离输送所需大直径管线用板。60年代由于中厚板使用部门的萧条，中厚板产量下降，西欧、日本和美国都淘汰了一批低档次中厚板轧机。虽然套数少了，但轧机的素质和生产技术却提高了。我国现在大规格、高质量中厚板需求量的增加，但数量过剩，也迫使加快落后工艺设备的中厚板轧机的淘汰，同时，也有现代化大型中厚板厂的兴建。我国第一套中厚板轧机是1936年在鞍山兴建的2300mm三辊劳特式轧机，产量只有几十万吨，品种和规格都十分有限。1951年重庆钢铁公司原大轧厂的一套旧2440mm二辊轧机恢复生产，是中华人民共和国成立后投产的第一套中板轧机。1958年大跃进后近20年的时间是我国中厚板轧机建设的第一个高峰期，根据仿照鞍钢一中板所作的通用设计(后参照鞍钢二中板进行了修改)，在全国部分省市先后建成了13套2300mm级三辊劳特式中板轧机。这批轧机曾担负起全国中厚板三分之一的产量，为我国各行各业提供了大量的中、厚钢板。但三辊轧机弯曲严重，精度很差，轧制力很有限，在不断的革新改造中仅提高了机械化水平。随着国民经济的发展，为扩大品种和规格，改善板形和表面质量，部分中板厂先后进行了不同程度的改造，有的在劳特轧机前增加一架二辊轧机，也有的在劳特轧机后增加一架四辊轧机。但三辊轧机的低刚度大挠度还是限制提高装备水平和产品质量。1970年后新建的部分中板厂，已开始采用四辊轧机。1980年后，许多中板厂相继拆除了劳特轧机，改为四辊轧机，并适当加大了轧机宽度。1958年7月鞍钢建成了28001700mm半连续轧机，1966年8月武钢建成了2800mm中厚板轧机，1966年10月太钢五轧厂建成了23001700mm炉卷轧机。这三套轧机均从前苏联引进，生产中厚板的机架都是二辊+四辊双机架形式，投产后在产量、产品品种、规格、尺寸精度、表面质量和成材率等方面都大幅度超过了三辊劳特式轧机，成为当时我国中厚板生产的主力轧机。但距离国外水平还差很远。 1978年9月投产的舞钢4200mm宽厚板轧机，是我国自行设计和制造的第一套四辊宽幅厚板轧机，其特点是能力大，板宽大，达3900mm；规格范围大，最厚可生产250mm；品种范围广，可生产结构板、舰船板、锅炉容器板、装甲板、不锈板等。这架轧机开口度大，既可轧制钢锭，也可采用连铸板坯作原料。该厂的热处理设施配置较为齐全，既有加热式缓冷坑、连续式热处理炉，也有车底炉和外部机械化炉，能生产正火、调质、回火、退火等热处理产品。舞钢4200mm宽厚板厂的建设，不仅填补了我国宽厚板和特厚板产品领域的空白，也使我国宽厚板工厂的工艺设计、设备设计和设备制造水平提升了一大步。进入21世纪以来，以宝钢5000mm轧机的建设为标志，在不到l0年的时间里先后建成了二十几套30005000mm级的中厚板轧机，其中宝钢5000、沙钢5000(一)、鞍钢5500、湘钢5000、沙钢5000(二)宽厚板轧机分别于2005年、2006年、2008年、2009年建成投产。这些新建的中厚板生产线从生产工艺、整体装备到平面布置均处于领先水平的中厚板工厂，整体上大大缩小了我国中厚板生产装备与国外先进水平的差距。但是，与国外先进的中厚钢板生产技术相比，我国中厚板生产技术普遍存在以下主要差距：(1).多数轧机能力偏低，粗轧轧辊挠度大，中间坯凸度远大于设定凸度；(2).轧制过程检测、轧制控温、辊型设计、水冷和控制轧制技术水平低等。后部精整能力不足，如缺少矫直机(几乎没有冷矫)，纵剪能力达到30mm以上的不多，且剪切质量差。在线无损探伤线、热处理和喷丸等工艺大部分工厂没有配备；(3).前期原料质量差，主要体现在炼钢品种少、稳定性差。(4).缺少高水平工艺、设备技术人员，核心技术掌握不到位。1.2 当前中厚板轧机发展趋势中厚板轧机是轧钢设备中的大型轧机之一，代表一个国家钢铁工业的能力。国外有许多先进的中厚板轧机和生产技术，钢板质量和各项经济指标也达到了较高的水平。总的说，目前我国中厚板轧机的发展形势如下：(1).从轧机规格上看，3000mm以下轧机由于产品单重小、规格窄，除少量特钢轧机外，目前新建的中板轧机已较少建设该规格领域的轧机。但目前国内尚存很多早期建设的2300mm至3300mm规格的中板轧机，根据国外轧机的发展趋势，本应逐步淘汰，但由于这些轧机的设备投资已基本折旧完毕，产品成本低。对于如级别较低的内陆船板、建筑结构板等要求不高的产品，其订货批量大，市场价格也较低，大型中厚板轧机竞争力相对较弱，往往给这些老式中板轧机留下生存空间。因此，新建轧机逐渐向大型强力化方向发展。(2).从设备结构上看，随着设计水平、制造技术的提高，新建轧机逐步向具有更大的轧制力、轧制力矩和高刚性的强力四辊可逆式轧机的方向发展，并可根据工艺要求配置大轧制力立辊轧机。目前5500mm轧机的最大轧制力已可达到140MN，最大单位轧制力已达255kNmm，整体刚度超过了9500kNmm，牌坊立柱断面面积达到11000cm2以上。整体式牌坊单片最大重量达到了440t，而组合式牌坊单片最大重量则超过了530t。同时支撑辊最大直径已达到了2400mm。可以说，各种设备参数都基本达到目前设备制造能力的极限。(3).从控制技术上看，中厚板轧机应用了当今各种先进的控制手段，厚度控制采用快速、大行程的电动压下控制技术(APCautomtic Position control)和高精度、快频响应的液压压下控制技术(AGCautomatic gauge control)；宽度控制采用电动液压压下控制技术(AWCautomtic width control)和液压短行程控制技术(SSCshort stmke control)板形控制可根据需要采用液压弯辊、轧辊分段冷却、工作辊横向移动(WRSWork roll shifting mill)、万能控制技术(UPCuniversal profile control)、支撑辊可变凸度控制技术(VCvariable crown)、轧辊成对交叉技术(PCpaired crossed roing mill)、凸度连续可变控制技术(CVCcontinuous1y variable crown)、智能凸度技术(smart crown)等各种控制技术；表面质量控制采用高压水除鳞系统进行多点、多道次除鳞。第2章 建厂依据与产品大纲2.1 建厂依据随着国民经济的高速发展，机械制造业、造船业、核能电站业、化工业、锅炉行业、海上采油业、国防及航空航天业等对钢材品种规格要求越来越广，也越来越严格。一个国家，仅有热连轧宽带钢轧机和一般的中厚板轧机是满足不了国民经济高速发展的需求。比如：造船业希望船板的宽度越宽越好；海上采油平台需要使用一种特殊的中厚板；特种装甲车也要用一种特殊的宽厚钢板；核电站的安全岛就是用的特殊的中厚板材料制造；还有航空母舰和核潜艇等都需要一些特殊钢种特殊规格的中厚板。所以，每个工业发达国家都寻求建设中厚板轧机，以满足国民经济发展的需要。中厚板也是衡量一个国家是否是钢铁强国的一个重要标志。 我国解放几十年来，厚板生产、工艺、技术及装备一直都很落后。原来的中厚板轧机多为一些二辊轧机、三辊劳特式轧机，技术装备简陋；生产方式简单；生产工艺落后；品种规格很不全；产品质量低下，满足不了国家现代化建设的需要。二十世纪后半期，我国建设了一批中厚板轧机，比如：鞍钢的厚板轧机；原上海浦钢公司的厚板轧机等，工艺技术装备有了较大进步，使我国的中厚板生产有了较大的发展，品种规格有了扩大，产品质量也有了很大的提高。然而，国家急需建设世界一流的、设备先进的中厚板轧机，以满足现代化建设尤其是造船业、海上采油业、核电建设及国防建设的需要。2.2 建厂的可行性研究随着国家汽（轿）车、造船、家电、集装箱、输油（汽）管线等行业的迅猛发展，将会进一步刺激各类板材品种的需求。5 m中厚板轧机工程是满足国内市场对大口径输油气管线、高强度船板、高强度建筑结构板、压力容器板需求的重大举措，中厚板将填补市场空缺。作为宽幅现代化厚板轧机，它的建设将带动我国厚板生产技术的跳跃式发展，对提升我国厚板产品档次，增强我国综合国力发挥积极作用。中厚板轧机立足于生产高档次高强度控轧控冷产品、热处理产品及宽幅产品，为此广泛采用当代厚板领域的新技术及先进装备，以达到高效、低成本生产高质量的产品。中厚板生产线能生产当前社会急需的590毫米厚、1.24.8米宽的各种规格优质钢板。2.3 厂址选择厂址选在石家庄平山县中厚板厂区内。这样可以充分利用该厂内部和外部的各种有利条件进行生产。(1).旅游资源境内有四大景区、五大名胜、六大古迹，国家、省、市县三级文物保护单位160多处。有奇峰、溶洞、森林、草原、河湖、瀑布、温泉等自然景点100余处，是河北省综合性旅游大县。西柏坡是全国著名的旅游胜地和爱国主义教育基地。天桂山钟灵毓秀，素有“北方桂林”之称。中山国都城遗址，驰名中外，具有很高的考古研究价值。避暑胜地驼梁临近佛教圣地五台山，主峰海拔281米，原始森林保护完好，自然风光秀美，被称为太行山上的绿宝石，是休闲度假的理想去处。 (2).矿产资源丰富初步探明境内有铁矿石、石灰石、大理石、花岗岩、硅线石、硅古、金银矿、矿泉水等49种矿藏，总储量60亿立方米，120亿吨，其中铁矿石储量1亿吨，石灰石20亿立方米，石材20亿立方米，特别是花岗岩、大理石品种丰富，共有20多个花色品种，品种之多，材质之好，在太行山区首屈一指。(3) 运输方便铁路：有京哈铁路穿过，为东北入关要害，紧密联系京津地区。水运：有京唐港以及附近天津港和秦皇岛港海运十分方便。公路：隶属河北钢铁集团，能利用海港开发区1号公路， 沿海公路，高速。 可见，建设一座有发展前景的主要用于造船、锅炉制造、汽车等行业的中厚板车间是非常必要而可行的。2.4 产品大纲产品大纲是是设计任务书中的主要内容之一，是进行车间设计时制定产品生产工艺流程，确定轧机组成和选择各项设备的主要依据。产品大纲的编制原则：(1) 满足国民经济发展对产品的需求，根据市场信息解决某些短缺产品的供应和优先保证国民经济重要部门对钢材的需要。(2) 考虑各类产品的平衡，尤其是地区之间产品的平衡，要正确处理长远与当前、局部与整体的平衡。(3) 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。(4) 考虑建厂地区资源的供应条件，物资和材料运输的情况。2.4.1产品品种 产品有管线钢板、造船钢板、结构钢板、锅炉容器钢板、耐大气腐蚀钢板以及模具钢板等。2.4.2 产品规格厚：5100mm；宽度：9003500mm；成品最大长度：25000mm； 最大单重：25吨产品按常规轧制、控轧控冷(TMCP)，热处理状态交货，比例为：普通轧制产品60%，控轧控冷28%，热处理12%。产品中有14万吨(总量的8%)涂漆后交货。2.4.3 产品大纲本设计综合考虑以上各点，制定产品大纲如下：(1) 1产量及钢种：200 万吨 / 年典型产品为 18.4mm厚X80管线钢(2) 2分类及比例：表2-1 按钢种分配的热轧中板产品方案表序号钢 种代 表 钢 号产 品 规 格（mm）产量万t/a%1管线钢板X52-X80，X1005-401500-50006000-1800050252造船钢板A，B，D，EAH32AH40，DH32DH62EH32EH62，FH32FH62DH69，EH69，FH695-100900-45003000-25000843工程机械用板S10C-S58CHARDOX 400，HARDOX 5005-150900-50003000-2500026134容器钢板A537，A387，A203，A533，A353SL5N590，SL9N5205905-400900-50003000-180001265耐大气腐蚀板A242，A588，A871，A572，A709SMA400A、B、C，SPA-HSMA490A、B、C，SMA5705-150900-50003000-250001056模具钢板A681-P205-150900-50003000-25000847普通结构板A36，A283，A529SS400，SS490，SS5405-400900-50003000-2500024128桥梁板A709 Grade 36，50，50W，100，SM490，SM520，SM5705-400900-50003000-250001269建筑结构板A572，A573，A633SN400A、B、C，SN490B、C5-400900-50003000-250003517.510高强结构板A572，A573，A633，A678， SHY685NSHT-590，610，690，780，9505-400900-50003000-25000157.5合计2001002.4.4 产品比例表2-2 产品比例单位：%厚度宽度/mm/mm90020002000250025003000300035003500400040005000Total580.751.001.000.750.350.154.008121.253.104.504.903.001.2518.0012253.256.407.7512.106.801.7038.0025501.505.757.754.503.001.0023.5050701.001.502.001.250.850.407.00701001.001.001.000.750.500.254.501001500.750.950.750.550.350.153.501504000.500.300.250.200.150.101.50Total10.0020.0025.0025.0015.005.00100.002.4.5规格(1). 坯料规格：坯料采用连铸坯。坯料厚度：220/270/350mm坯料宽度：13002300mm坯料长度：15005000mm坯料重量：3.327.6t(2). 成品规格：钢板厚度： 5mm200mm钢板宽度： 900mm5000mm钢板长度： 最大25m钢板重量： 最大板重45t(3). 产品执行标准：产品质量标准执行 GB， DIN， JIS， API，ASTM等第3章 坯料选择第3章 坯料选择正确选用坯料对轧钢生产具有重要影响。坯料选择合理，不仅可使钢材质量得到保证，而且可使轧机生产能力得以发挥，金属收得率也能提高。3.1 坯料的种类轧制中厚板使用的板坯，都是宽高比较大的矩形坯。中厚板生产采用的原料经历了钢锭初轧坯连铸坯的历史演变。随着冶金生产技术的发展，连铸技术得到广泛推广，连铸坯已经成为现代中厚板生产的主要原料。以初轧机为代表的模铸生产工艺已基本退出历史舞台，目前除极少数企业仍采用少量初轧坯外，绝大多数企业已全部以连铸坯作为原料。另外，极少数宽厚板厂因自身条件或生产特殊用途产品的需要而采用少量锻制坯或钢锭。如日本JFE水岛厚板厂和德国GTS公司Dillingen厚板厂等。本设计考虑到今后使用厚坯料生产特厚板用于我国军事建设的可能，预留了以钢锭为原料生产的设备空间，所选粗轧机开口度达到900mm。钢锭选用生产特厚板最优原料单向凝固钢锭，目前采取外部购买钢锭的营运模式，以减少厂房建设的投资。连铸坯是通过连铸机将连续浇入的钢水，按照其结晶器的断面形状，连续凝固生产的。连铸生产的优点是：(1) 金属收得率可提高612%；(2) 每吨钢大致可节约热能14万大卡；(3) 降低产品成本可达10%；(4) 简化和缩短了冶金生产过程，减少了厂房和设备投资；(5) 铸坯的物理化学性能均匀；(6) 连铸坯的内部组织比扁锭致密，厚度尺寸也比扁锭小，因此采用连铸还为原料时，中厚板轧机的产量较高，而且成材率较高。因此，采用连铸坯对于提高产品质量、降低生产成本是很有意义的。但是受连铸设备的限制，连铸坯的宽度尺寸和厚度尺寸的规格不能太多，因而使得中厚板轧机的生产率和加热炉的生产率稍有降低。3.2 坯料的尺寸任何铸坯冷却时，总是遵循一定的凝结规律。在外壳为激冷细晶层，然后是枝晶发达区，中部为等轴晶和低熔点偏析聚集区，可见铸坯性能不可能一致。钢水质量差、浇注夹杂多，组织性能不均越严重，造成钢的力学性能极大的下降。必须用变形、再结晶的过程使钢的组织均匀、偏析扩散，晶粒大小适中。压缩比是衡量坯料变形总量的重要参数。从国内炼钢浇注水平来看，必须保证压缩比达到4以上。所以板坯原料最好在300400mm以上，中厚产品压缩比保证5以上。本设计最终选用最后坯料350mm。坯料尺寸的选择还应兼顾到以下方面：（1）不同品种对压缩比的要求不尽相同。随着冶炼技术的进步，连铸坯的质量已得到大幅度提高，采用连铸坯生产的压缩比在逐渐减小。为保证钢板的组织和性能，连铸坯的厚度在保证成品钢板压缩比的前提下应尽可能减小，以利于提高加热炉和轧机的生产率，并降低能耗。（2）原料的长度尽可能接近原料的最大允许长度。当板坯需要宽展轧制时，最大连铸坯长度受到轧机辊身长度限制，一般取辊身长度减去150200mm；在满足宽展轧制和加热炉装炉条件要求下，坯料越长，越有利于提高加热炉产量。3.3 坯料的材质原料的材质首先是要保证材料符合国家规定或冶金部规定的对该钢种提出的化学成分的要求。本设计典型产品X80管线钢的坯料要求如下：X80管线钢冶炼过程充分应用洁净钢的冶炼技术,从而保证钢质的高纯净度,并在连铸过程采用电磁搅拌、轻压下等技术,保证钢的成分和组织的均匀性。在钢坯再加热,轧制和轧后冷却过程中,通过合金元素锰、钼的作用抑制先共析铁素体的析出；微合金铌钒钛与碳氮结合,析出碳氮化合物,可提高奥氏体再结晶温度,细化晶粒从而通过沉淀强化提高钢的强度和降低冷脆转变温度,提高低温韧性;铜铬镍可通过固溶强化和细化晶粒提高强度,铜还能促进钝化膜的形成,阻止氢致裂纹的形成。通过控轧控冷和加速冷却,获得具有高密度位错的针状铁素体组织 。3.4 原料表面的缺陷清理原料表面存在的缺陷，除较轻微的缺陷因其在加热过程中被氧化烧掉，不会影响钢板质量不需清理外，尺寸超过一定限度的缺陷都需采用某种方法将其出去，以免影响钢板质量或造成废品。表面清理的方法很多，常见的有火焰清理、风铲清理、砂轮清理、机床加工、电弧清理等。选择清理方法时，应考虑原料的钢种、加热和轧制的具体情况和对成品钢板表面质量的要求等。第4章 轧机选择第4章 轧机选择轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，代表着车间的技术水平，是区别于其他车间类型的关键。因此，轧钢车间主要设备选择就是指轧机的选择。轧机选择的是否合理对车间生产具有非常重要的影响。轧机选择的主要依据是：车间生产的钢材的钢种，产品品种和规格，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，轧钢机选择的主要内容是：确定轧钢机的结构形式，确定其主要技术参数，选用轧机的架数以及布置方式。在选择轧钢机时一般要考虑下列各项原则：(1) 在满足产品方案的前提下，使轧机布置合理，既要满足当前生产又要考虑未来的生产发展。(2) 有较高的生产效率和设备利用系数。(3) 能获得质量良好产品的同时还要尽可能多地轧制多品种。(4) 有利于轧机机械化，自动化的实现，有助于改善劳动条件。(5) 轧机结构型式先进合理，操作简单，维修方便。(6) 有良好的综合技术经济指标。4.1 轧机类型及其布置的比较生产中厚板的轧机型式很多。按机架结构分类，可分为二辊式、三辊劳特式、四辊式、复合式及万能式几种。按机架布置分类，可分单机架，并列式和顺列式双机架等几种。4.1.1 中厚板轧机形式有四种常用于中厚板生产的轧机：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。二辊可逆轧机采用可逆、调速轧制，利用上辊进行压下量调整，得到每道的压下量。此外上辊抬起高度大，轧件重量不受限制，所以，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，初始挠度大，即便作为两架轧机的粗轧，也有中间坯凸度很不合格，成品钢板凸度公差大，残余应力也大的问题。三辊劳特轧机设备投资少、建厂快、轧机辊系刚度比二辊可逆式轧机还差，因而生产的钢板精度很差，因此，产品的产量和质量都不能满足工业发展的需要。现已大部分被淘汰。四辊可逆式轧机是由一对小直径工作辊和一对大直径支持辊组成，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，又由于有支持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。这种轧机的缺点是四辊可逆轧机将要求有更高的厂房，这些增大了投资。（a）第一道轧制 （b）第二道轧制1 支持辊 2 工作辊图4.1 四辊可逆式轧机轧制过程示意图在20世纪40年代，中厚板轧机开始应用立辊轧机齐边，称为万能轧机；在50年代，立辊轧机广泛用于消除钢锭两侧边部的锥度，并逐步用于齐边与破鳞，在此期间采用的均是与水平轧机脱离布置的常规重型立辊轧机；随着连铸板坯技术在70年代的迅速发展，钢锭逐步被连铸坯所替代，而连铸板坯越来越宽，立辊的破鳞效果大为削弱。立辊轧机的轧辊垂直配置在轧线的两侧，轧制时轧辊作用在轧件的侧面，轧件受水平方向的轧制力。立辊轧机的功能主要包括：(1)消除钢锭的锥度；(2)破鳞；(3)齐边；(4)协助水平轧机实现平面形状控制。 由于立辊轧机的削锥和除鳞作用在实际生产中逐步削弱或丧失，同时立辊轧机在完成齐边轧制时延长了轧制时间。在实际生产中，尤其是在20042008年中厚板需求旺盛的市场状况下，立辊轧机削弱轧线产能的矛盾十分突出，而以此“立竿见影”地提高成材率的目标并没有达到人们所期望的效果，因此很多立辊轧机在实际生产中投入较少，乃至闲置。从国内外的实际生产来看，成材率的提高需以先进的轧制及剪切控制技术为基础，并需在生产中能够稳定地实现高命中率的坯料计划，而立辊轧机对此并不能起到决定性或关键作用，只能在水平轧机各项技术稳定可控的基础上以“锦上添花”的方式提高成材率。此外，如何采用立辊轧机配合水平轧机实现平面形状控制也需一定时间的摸索和巩固，因此只有随着轧制技术的逐步提高，这些立辊轧机才会高效地发挥作用。4.1.2 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布置。单机座布置生产就是在一架轧机上由原料一直轧到成品。粗轧精轧都用同一轧辊，表面质量不易稳定。单机座布置的轧机可选用任何一种中厚板轧机，但由于在该轧机上要直接生产出成品，所以现在在实际生产中面临改造。 单机座布置中，轧辊寿命短，产品规格范围受到限制，产量也比较低。但单机座布置投资低，适用于对产量要求不高，对产品尺寸精度要求相对比较宽的场合。此外不少车间为了减少初期投资，在第一期建设中只建一台四辊可逆轧机，预留另一台轧机的位量，这是一种比较合理的建设投资方案。双机座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100万吨年，一台二辊和一台四辊轧机可达150万吨年，二台四辊轧机约为200万吨年)，而且产品表面质量、尺寸精度和板形都比较好，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。而且粗、精轧道次分配合理，送入精轧机的轧件断面尺寸比较稳定，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，因而厂房高度相应的要增加，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。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宽度大于精轧机的轧辊宽度，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，而且重点可作为板坯的宽展或调头。它不仅能选择粗轧和精轧最有利的轧制速度，更重要的是可以选择不同的轧辊材料。以钢轧辊低速粗轧，可以改善咬入条件，增大压下量，使轧制总道次减少，从而提高生产率。本次设计考虑到产品的质量和产量，为了满足当前发展的需要和以后产品结构的调整以及产量的提高提供条件，采取双机座布置，并参照宝钢5000的轧机布置模式采用粗轧机为5300mm精轧机为5000mm的四辊可逆式轧机。4.2 中厚板轧机选择4.2.1 新型轧机当今新型热轧板带轧机主要有：HC轧机、CVC轧机、PC轧机、F2CR轧机等。现在介绍如下5：(1)HC轧机（High Crown Control Mill）HC轧机为高性能板形控制轧机的简称，是日立公司研制的一种新型六辊轧机，它是在普通四辊轧机的基础上增加两个可轴向移动的中间辊，其出发点是为了改善或消除四辊轧机中工作辊和支撑辊之间有害的接触部分。HC轧机利用轧辊轴向串动装置,就能适应带钢宽度变化的要求，使辊身接触长度作相应的改变。HC轧机具有较大的刚度稳定性；很高的可控性；可以显著提高带钢的平直度，可以减少板、带钢边部变薄及裂边部分的宽度，减少切边损失；压下量由于不受板形限制而可适当提高等特点。一般开口度小，不适合中厚板轧制。(2)CVC(Continuously Variable Crown)轧机 CVC轧机是SMS公司在HCW轧机的基础上于1982年研制成功的。近年来广为采用的CVC轧机是德国技术和其他国家专利的结合物，它被世界各国认为是一个能对辊型进行连续调整的理想设备。CVC辊和弯辊装置配合使用可调辊缝达600微米.中厚板CVC轧机的压下设定一般前几个道次主要控制凸度,后几个道次控制平直度。CVC的基本原理是将工作辊辊身沿轴线方向一半削成凸辊型，另一半削成凹辊型，整个辊身成S型或花瓶式轧辊，并将上下工作辊对称布置，通过轴向对称分别移动上下工作辊，以改变所组成的孔型，从而控制带钢的横断面形状而达到所要求的板形。CVC轧机有很多优点：板凸度控制能力强，能实现自由轧制,操作方便，在大轧制力和大张力下保持稳定。CVC轧机的缺点是：轧辊形状复杂特殊，磨削要求精度高而且困难，必须配备专门的磨床，无边部减薄功能，带钢易出现蛇形现象.。此外随着轧辊窜动，热辊型及磨损辊型亦将窜动。投资较多。(3) PC（Paired Crossed Mill）轧机PC轧机为轧辊成对交叉轧机,其工作原理是相互平行的上工作辊,上支承轴中心线与相互平行的下工作辊,下支承辊轴中心线的交叉成一定角度,这一角度等同于工作辊凸度.通过改变这一交叉角度就能改变轧辊辊缝形状,从而达到控制带钢凸度和平直度的目的.PC轧机采用单一的轧辊原始辊型；轧机结构简单，投资少，能很好解决轧辊磨损和能耗的问题。同时PC轧机比单辊交叉所承受的轴向力要小，在PC轧机结构上设计有能够承受轴向力的止推装置来克服轴向力。PC轧机的缺点是：轴向力大（达到轧制力的8%-10%）将使轴承寿命缩短，使维护工作量加大，尤其大轧制力和大张力下容易失稳。从国外情况来看，目前热轧钢板轧机选型用最多的还是CVC轧机，它采用高次曲线辊型有利于控制板凸度，控制能力强，能实现自由轧制，操作方便，已被广泛用于中厚板生产。本设计从典型产品X80生产的质量性能要求出发精轧机选用德国西门子的CVC轧机。4.2.2 轧机选择本次设计经过综合对比和实际考察并结合设计目的和产品大纲要求，轧机具体的数据如下：(1). 粗轧机：粗轧机架采用大力矩、高刚度、大轧制力、低轧制速度，以满足大变形量要求。主要从轧机开口度和压下能力方面考虑，而最终粗轧机选用德国西门子的四辊可逆弯辊轧机。类型:四辊可逆弯辊轧机最大轧制力/MN：108轧制速度/ms-1：4.3工作辊尺寸/mmmm：11105300支撑辊尺寸/mmmm：21004950每测最大弯辊力/MN：4轧机开口度/mm：900主电机功率/kW：210000AC主电机转速/rmin-1：050/120主电机额定力矩/MNm：210牌坊重量/t：约390(2). 精轧机精轧机架采用大力矩、高刚度、高轧制速度，以满足低温控轧要求。主要从控制板型（板凸度，平直度等）方面考虑，而最终精轧机选用德国西门子的CVC轧机。类型：CVCPLUC四辊可逆式轧机最大轧制力/MN：108轧制速度/ms-1：6.3工作辊尺寸/mmmm：11105300支撑辊尺寸/mmmm：21004950工作辊窜动行程/mm：150每测最大弯辊力/MN：4轧机开口度/mm：550主电机功率/kW：210000AC主电机转速/rmin-1：050/120主电机额定力矩/MNm：210牌坊重量/t：约390(3). 立辊轧机立辊轧机安装在粗轧机前面，用于除鳞及宽度控制。立辊机架与水平机架呈近接布置，采用宽度自动控制（AWC）短行程（SSC）技术，进行平面形状控制，可大幅度提高成材率和钢板宽度控制精度。最大轧制力/MN：5最大侧压量/mm：50辊身直径/mm：1000/900辊身长度/mm：8004.2.3 高精度轧制技术采用的高精度轧制技术包括：厚度控制技术、平面形状控制技术、板形控制技术。(1). 多功能厚度控制技术采用多精度多点式设定模型，高响应液压AGC技术，具有监控AGC、绝对AGC等功能；并在水平机架出口侧近距离布置射线测厚仪，减小监控AGC控制盲区，改善钢板头尾厚度精度。同时利用绝对AGC及模型多点设定功能，轧制变厚度(LP)钢板，以满足桥梁及造船界的特殊要求。(2). 平面形状控制技术采用日本川崎公司水岛厂开发的MAS轧制法，以控制钢板的平面形状。同时配置与水平机架近距离布置的立辊机架，采用立辊机架的宽度自动控制(AWC)短行程(SSC)功能，进一步改善钢板平面形状，提高宽度绝对精度。(3). 板形控制技术采用了CVCPLUS和工作辊弯辊板形控制技术。工作辊窜动在道次间歇时间内完成，由于采用高次CVC曲线方程，因此凸度调节能力能满足生产要求。常规轧制时可减少轧制道次，提高产量；采用控轧工艺时，最终数道次上可实施积累大压下，以进一步改善钢板性能；利用CVC轧机大板凸度调节能力，可采用低平凸度生产控制方式，有利于提高成材率及提高厚度均匀性。(4).热矫直机 为使钢板具有较好的平坦度和极小的内应力，宽厚板轧机热矫直机采用可逆强力机型，采用预应力立柱及高刚性框架，轿直辊上辊系采用高响应伺服阀液压压下装置，具有动态控制功能，同时能矫直连续变厚度钢板；上辊系能整体前后倾动、左右倾动，预设定正、负弯辊，以尽可能改善平直度；出入口辊可单独调整，保证矫直后钢板平直地离开热矫直机。(5).冷矫直机采用可逆9/5辊变辊数矫直机，对于薄规格产品采用小辊距九辊矫直，对厚规格产品采用大辊距五辊矫直，钢板有效矫直厚度范围比常规矫直机扩大50%，采用小变形量最大矫直厚度可达50mm，能满足部分热处理后钢板冷矫直的需求。河北联合大学轻工学院第5章 压下规程5.1 压下规程设计方法压下规程是轧制制度（规程）最基本的核心内容，直接关系着轧机的产量和产品的质量。压下规程的主要内容包括：坯料尺寸选择；粗轧机组压下量分配及速度制度选择；精轧机组压下量分配及速度制度确定；粗轧及精轧各道力能参数计算及设备能力校核。制定轧制规程的原则：(1). 在设备能力允许的条件下尽量提高产量；(2). 在保证操作稳便的条件下提高质量。所谓的经验的方法是生产中往往参照现有类似轧机行之有效的实际压下规程，亦即根据经验资料进行压下分配及校核计算。本设计即采用经验方法制定压下规程。制定压下规程的方法和步骤为：(1) 在咬入能力允许的条件下，按经验分配各道次压下量；(2) 制定速度制度，计算轧制时间并确定逐道次轧制温度；(3) 计算轧制压力、轧制力矩及总传动力矩；(4) 校验轧辊等部件的强度和电机功率；(5) 按制定规程的原则和要求进行必要的修正和改正7。5.2 典型产品压下规程设计5.2.1 典型产品的轧制条件典型产品为18.4mm管线钢板，其轧制条件为：粗轧大压下、精轧低温生产原料规格：350mm2300mm3800mm钢 种：X80产品规格：18.4mm4050mm37000mm开轧温度：11505.2.2 轧制道次确定轧制道次用下式确定： (5.1)式中：N轧制道次；z有坯料到成品的总延伸系数；p各道次的平均延伸系数。总延伸系数为：17.39130435平均延伸系数：1.27代入数据计算：则轧制道次取12道次。初步压下量分配如表5-1表5-1 压下量分配道次轧边123456789101112延伸率1.02 1.20 1.29 1.39 1.45 1.27 1.31 1.34 1.33 1.3 1.25 1.16 1.11 压下量505560583025221813963.42.25.2.3 典型产品X80轧机压