190万吨薄板坯连铸连轧带钢厂设计毕业论文.doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书190万吨薄板坯连铸连轧带钢厂设计毕业论文 目录III摘要IAbstractII第一章 国内外薄板坯连铸连轧带钢厂的发展概况及新建薄板坯连铸连轧带钢厂的必要性与可行性分11.1国内外薄板坯连铸连轧带钢的发展概况11.2新建薄板坯连铸连轧带钢厂的必要性与可行性分析7第二章 产品方案及金属平衡表的编制102.1产品方案的编制102.1.1产品方案的主要内容102.1.2 编制产品方案时要注意以下个点：102.1.3产品方案表102.2金属平衡表的编制11第三章 生产工艺流程的确定133.1 生产工艺流程制订的依据133.2.1 机架数目的确定143.2.2 薄板坯连铸连轧带钢轧机轧辊尺寸及材质153.3轧钢机架间距及轧钢机与加热炉、卷曲机间的距离确定173.4 板带钢产品技术要求、技术条件和产品标准17第四章 轧机力能参数计算244.1 确定变形制度244.1.1 精轧压下量的分配244.2 确定速度制度254.2.1 各机架轧制速度的确定254.2.2各架轧机速度范围的确定264.2.3 纯轧时间和间隙时间的确定274.3 温度制度的确定284.4轧机咬入能力校核324.5各机架的前滑值计算及确定轧件的出口速度344.6各机架轧制压力的计算354.6.1平均单位压力各参数值计算354.6.2轧制压力的计算394.7电动机传动轧辊所需力矩的确定404.7.1传动力矩的组成404.7.2轧制力矩的确定414.7.3附加摩擦力矩的确定424.7.4空转力矩的确定454.7.5电机轴上总的传动力矩464.8轧制规程表的确定474.9 轧制过程中主要参数的校核474.9.1电机能力的校核474.9.1.1等效力矩的确定474.9.1.2 绘制轧机工作图表494.9.1.3电动机功率的确定504.9.2 轧机的强度校核514.9.2.1板带轧辊的强度特点514.9.2.2轧辊的强度校核545.1轧机小时产量计算605.2轧钢机平均小时产量605.3轧钢车间年产量计算61第六章 主辅设备的选择及性能参数的确定636.1主要设备的选择及性能参数636.1.1机架数目的确定636.1.2轧机技术性能参数636.1.3轧辊尺寸的确定646.2辅助设备的选择及性能参数656.2.1加热设备的选择666.2.2高压水除鳞箱的选择696.2.3活套支撑器的选择696.2.3.1热连轧带钢轧机精轧机组的生产特点696.2.3.2活套支撑器的作用706.2.3.3活套支撑器的类型716.2.3.4活套支撑器的工作特征716.2.3.5所选活套支撑器的参数726.2.4冷却设备的选择726.2.5卷取设备的选择736.2.5.1带钢生产工艺对卷取的要求736.2.5.2带钢卷取机的结构特点746.2.5.3带钢卷取机区的主要技术参数74第七章 车间平面布置及仓库面积计算787.1 厂房平面布置原则787.2金属流程线的确定787.3设备间距的确定797.4仓库面积的确定807.5其它设施面积的确定817.5.1操作台位置选择817.5.2主电室817.5.3运输通道的确定817.6轧辊堆放场地的确定827.7轧钢车间厂房和立面尺寸的确定827.7.1厂房跨度大小827.7.2柱距尺寸827.7.3吊车轨面标高827.7.4吊车型号选择83第八章 车间技术经济指标84参考文献85致谢86第一章 国内外薄板坯连铸连轧带钢厂的发展概况及新建薄板坯连铸连轧带钢厂的必要性与可行性分1内蒙古科技大学毕业设计说明书1.1国内外薄板坯连铸连轧带钢的发展概况带钢广义上讲是所有以卷状作为交货状态的长度很长的扁平刚材，狭义的带钢主要指宽度较窄的卷板，即通所说的窄带钢和中宽带钢，又是尤指窄带钢。通常将宽度100600mm的带钢称为窄带钢。6001000mm带钢称为中宽带。1000mm以上称为卷板。按照国家统计局的统计分类指标，600mm以下（不含600mm）的卷板为窄带钢。600mm及其以上为宽带钢。带钢按照加工方法分为热战带钢和冷轧带钢。按照宽度分为窄带和中宽带。按照钢的成分分为普带和优带。带钢的用途及其广泛，主要使用在汽车工业、机械制造业、建筑工程、钢结构、日用五金等领域，是冷轧带钢、冷弯型钢、焊接钢管等钢材的原材料。1983年，漏斗结晶器的构想出现，使得通过浸入式水口浇铸薄板坯成为可能，这成为薄板坯连铸新技术的开端。从1985年起，设备供应商西马克公司（SMS），即现在的西马克-德马格公司（SMSDemag）与蒂森钢铁公司（ThyssenStahl）合作，在德国的Buschhutten成功运行了一座中型试验厂。但是，第一台使用漏斗结晶器、隧道炉和紧凑型热带钢轧机的CSP薄板坯连铸机是1989年在美国纽柯公司投入运行的。19871989年，曼内斯曼德马格和HKM合作，在德国开发了双流ISP连铸机。随后，于1990年与合作伙伴阿维迪（Arvedi）在意大利的ATA厂进行了浇铸试验，并于1992年在阿维迪的克利蒙娜（Cremona）建成了ISP厂。奥联钢（VAI）也于19881989年间在瑞典采用了薄板坯连铸技术，生产高合金含钼钢。1987年，达涅利（Danieli）根据在意大利乌迪内（Udone）短流程钢厂进行的试验，宣布了自己的薄板坯连铸机概念。比利时的ALZ与西马克公司合作，在19891991年间，获得了关于不锈钢薄板坯连铸的经验。迄今为止，这种新的连铸连轧工艺仍在发展之中。31986年德国施罗曼西马克公司在自己的铸钢车间建立了1台采用 “漏斗型”结晶器的立弯式薄板坯连铸机,并以 6 m/ min 的拉速成功地生产出 50 mm 1 600 mm 的薄板坯 , 该技术简称CSP 。几乎同时,德国曼内斯曼 德 马 克 公 司 ( MD H ) 于 1987 年采用改进的超薄型扁形水口和平板直弧形结晶器以 4.5 m/ min 的拉速成功地生产出60mm900mm和 70 mm 200 mm 的 1 薄板坯 ,该技术简称 ISP。奥钢联于1988年在对 瑞典阿维斯塔的传统连铸机进行改造时 , 采用薄平板型结晶器及薄型浸入式水口浇出第 1 块厚度 为 70 mm 的不锈钢薄板坯 , 该技术简称 CON2 ROLL 。 1989 年6月世界上第 1 条薄板坯连铸连轧生产线在美国纽柯公司的克劳福兹维尔厂建成投产 ,采用 SMS的CSP技术 ,年产80万t。 连铸机设计为典型的立弯式（VSB），其冶金长度约为9.2m，有5个扇形段，可浇铸厚度为60mm的连铸坯，拉速为5.1m/min。典型的漏斗结晶器可使用椭圆形的浸入式水口，其厚度和传统流程所用水口的厚度相当。在浸入式水口和结晶器之间有足够的空间。使用电磁制动（EMBr）技术控制弯月面区域钢流的冲击和穿透深度。从第2扇形段开始进行液芯压下，可在10mm的范围内无级调整连铸坯的厚度。在凝固终点附近区域的第35扇形段，对连铸坯实行1.5mm的动态软压下。这可以在不对连铸坯窄面进行变形的情况下，减少中心疏松。薄板坯进入加热炉时的温度为9001000，辊底式加热炉的总长度为240m。设计加热炉的目标是使板坯加热和温度均匀，在板坯长度、高度和厚度方向的温差约为10。在新的CSP加热炉的尾部，薄板坯要在最大压力为400bar的情况下进行除鳞，然后运到原有的粗轧和精轧机之前的步进梁式加热炉。原有的热轧机根据即将生产产品的要求进行了现代化改造。根据上述新老设备的布局，可按产品的要求，进行所谓的“混合轧制”。混合轧制，所谓混合轧制是指在一次轧制作业中，既可以轧制来自新的CSP连铸机的加热炉的薄板坯，也可以使用来自板坯堆场的厚板坯，当然轧制前要在原有的一个加热炉中先对厚板坯进行加热。薄板坯只在粗轧机经过一次不可逆轧制，而厚板坯仍采用传统方式轧制。近两年，我国已建成的薄板坯连铸连轧生产线的有关创新优化工作，围绕着全流程的生产工艺稳定、产品质量稳定、新产品开发、冷轧基板性能控制和充分发挥流程潜能、实现高效化生产等方面深入展开；同时，陆续建成投产的生产线也实现迅速达产、努力增效，我国薄板坯连铸连轧领域不断创造新的世界纪录。到2006年上半年，我国已有珠钢、邯钢、包钢、鞍钢、马钢、唐钢、涟钢、本钢、通钢、济钢、酒钢、唐山国丰12家钢铁企业的13条薄板坯(包括中薄板坯)连铸连轧生产线相继投产，产能约为3500万吨年。这13条薄板坯连铸连轧生产线的连轧机组的配置均采用了目前最先进的机型配置，CSP线连轧机组全部采用CVC轧机，FTSR线连轧机组采用pc轧机在后两架采用在线磨辊系统ORG，ASP线连轧机组的后四架则采用WRs轧机，先进的轧机配置和控制系统为热轧板带的板厚和板形高精度控制提供了有力的保证。预计5年内，我国的薄板坯连铸连轧生产线可能将达到15条，产能将突破4000万吨年，其产能将占我国热轧板卷产能的30以上，薄板坯连铸连轧生产线将占世界的近30。薄板坯连铸连轧工艺实现生产高效化。 2006年年初，唐钢在薄板坯连铸连轧生产线的高效化生产上取得突破，其FTSR线2005年产量首次突破300万吨大关，达到年产301.123万吨带卷，2005年12月份产量超过27.23万吨，树立了薄板坯连铸连轧生产线钢材生产史上的一个新的里程碑。 包钢CSP生产线通过高效化生产的技术开发，2005年产量达到288.4万吨，在高效精炼、连铸、轧制技术和全流程高效快速节奏生产技术体系方面总结开发出19项主要技术措施和诀窍，开发了薄板坯无缺陷浇注、cSp连轧过程控制轧制、控制冷却、钢板性能稳定与均匀性控制等先进技术，最高连浇炉数达到28炉浇次，最高单浇次产量为4865.2吨浇次，平均连浇炉数为21.1 l炉月，连铸机作业率为90，轧机作业率大于80，漏钢率小于O.085，综合成材率达98.0。 另外，邯钢和涟钢的CSP生产线在2005年产能也分别达到259.6万吨和241万吨。2005年年底投产的通钢FTSR线，仅一个月就实现了月产量超过设计生产能力的水平。鞍钢、包钢、唐钢、邯钢等企业的薄板坯连铸连轧生产线都创造了单流或双流连铸月无漏钢的纪录，鞍钢、包钢均达到轧机年作业率超过80的高水平。我国薄板坯连铸连轧概况见表1-1：【1】表1-1 我国15条薄板坯连铸连轧生产线的主要工艺参数和产能序号企业生产线型式连铸机轧机组成薄板坯规格（厚宽）/mm产品规格（厚宽）/mm设计年产量/万t投产期1珠钢CSP2流6（5060）（10001380）1.212.7（10001380）1801999. 082邯钢CSP2流1+6（6070）（9001680）1.020.0（9001680）2461999.123包钢CSP2流6（7090）（98001560）1.020.0（98001560）2002001.084唐钢FTSR2流2+5（5060）（85001680）0.812.7（85001680）2502002.125马钢CSP2流7（5090）（9001600）0.812.7（9001600）2002003.096涟钢CSP2流7（5070）（9001600）0.812.7（9001600）2002004.027鞍钢ASP(1700)2流2+6（100135）（9001550）1.58.0（9001550）2502000.078鞍钢ASP(2150)4流1+6（100150）（10002000）1.519.0（10002000）40020059本钢FTSR2流2+5（7090）（8501750）0.812.7（8501750）2802004.1110通钢FTSR1流2+5（7090）（9501560）0.812.7（9501560）1402005.1211酒钢CSP2流6（5070）（85001680）0.812.7（85001680）2002005.0512济钢ASP(1700)2流1+6（100150）（9001600）1.512.7（9001600）2502006.1113武钢CSP2流7（5090）（9001600）0.812.7（9001600）2502009.0214梅钢FTSR2流2+5（7090）（9001560）1.06.35（9001560）25015国丰ASP(1450)2流1+6（130170）（6001300）1.212.7（6001300）2002004合计31流3496薄板坯连铸连轧已形成了各具特色的生产工艺，如CSP、ISP、FTSR、CONROLL、TSP、QSP等。其中推广应用最多的是CSP工艺。各种薄板生产技术各具特色，同时又相互影响、相互渗透，并在不断的发展和完善。下表是几种薄板坯连铸连轧技术的现状。见表1-2。【2】表1-2几种薄板坯连铸连轧技术工艺CSPISPFTSRCONROLL开发公司西马克德马克达涅利奥钢联连铸机型式立弯式直弧式直弧式直弧式结晶器漏斗型，上口170mm，长1100mm，漏斗，700mm平板直式，全弧-直弧，小漏斗H2凸透镜漏斗型，上口180mm，长1200mm，全长漏斗型平板直形，长约900mm连铸机弧形半径，m顶弯半径33.255655连铸机冶金长度，m69.71115.11514.6液芯压下未采用-采用最早采用采用动态软压下未采用最大拉速，m/min65.665.6633.5坯厚，mm4050（80）4570（90）3570（90）75125（150）粗轧机架数必要时设置1-2架1-2架2架均热炉型式隧道式感应加热+卷取箱或隧道式隧道式炉+保温辊道步进梁加热炉精轧机架数57架45架56架6架产量 单流万t/a 双流801505015070150110180200240约200180250220300产品 最薄mm 最宽1.00.80.70.81.2168026001800（2300）1560-生产钢种低碳钢、结构钢、管线钢、弹簧钢、工具钢、硅钢、不锈钢深冲钢、结构钢、高碳钢、管线钢及不锈钢低碳钢、超低碳钢、包晶钢、中碳钢、高碳钢、合金钢、高强度低合金钢、硅钢及不锈钢深冲钢、超深冲刚、合金结构钢、高强度低合金钢、管线钢、硅钢及不锈钢先进装备技术水平带来产品优质化诸多实践证明，采用薄板坯连铸连轧生产线生产薄规格和超薄规格热轧带钢，较传统热带轧机具有独特的优势。在薄板坯连铸连轧生产流程中，经过辊底式炉升温和均热的薄板坯温度。可达11001150，高于传统轧机中间带坯的温度，而且薄板坯沿宽度和长度方向的温度都很均匀，是轧制薄规格和超薄规格热带的有利条件，完全有条件实现部分以热带冷，如生产薄规格集装箱板、热轧镀锌板、热轧酸洗板以及部分热轧深冲板等等。 近几年，国内外一些薄板坯连铸连轧生产线利用装备与技术优势，通过在钢水成分控制、连铸与加热工艺优化以及在精轧机组的轧制规程采取一系列控制技术和措施，纷纷实现了薄规格和超薄规格热带的批量生产。珠钢CSP线已成功轧出0.98毫米薄带产品，厚度2.O毫米的热轧薄规格集装箱板带高达50左右；唐钢和涟钢也已分别成功轧制出0.8毫米和0.78毫米超薄规格带材。 利用半无头轧制工艺生产超薄规格热带产品是薄板坯连铸连轧生产线的一大优势。涟钢在CSP线设备调试和试生产期间，进仟了大量的半无头轧制试验，坚持应用半无头轧制技术批量生产薄规格产品，实现了269米长坯(切分7卷)生产0.78毫米产品的历史性突破。唐钢FTSR线进行了连铸坯长30米到138米的1分割到4分割、最薄规格1.4毫米的半无头轧制试验，取得了初步成功并积累了宝贵经验。 从近年来我国薄板坯连铸连轧生产技术发展现状分析可见，薄板坯连铸连轧生产的热轧板卷在我国目前和将来的热连轧板带产品中，均占有较大的比例(约30左右)，其生产线装备均达到或接近国际一流水平，代表着我国钢铁生产先进流程的重要方面。近两年，一些薄板坯连铸连轧企业在高效化生产及新线达产、新产品研究开发、轧制过程控制工艺技术开发、钢的组织性能特征研究及控制等方面取得了一批新成果，其中部分成果达到国际领先水平。我国钢铁企业也应看到，同传统流程比较，薄板坯连铸连轧工艺在冶金工艺过程机理方面有其明显的特征；在工艺过程控制方法和技术上，需要根据流程特点充分挖掘和发挥流程的潜力，进行较为系统的、创新性的研究开发，才能创造更高的水平和效益。1.2新建薄板坯连铸连轧带钢厂的必要性与可行性分析薄板坯连铸连轧生产工艺是20世纪90年代世界钢铁工业发展的一项重大新技术,以其投资省、成本低 、节能降耗 、高效的优势 ,得到迅速的发展。近年来,随着对薄板坯连铸连轧技术研究的深入,其工艺 、设备和自动控制等方面技术不断发展。薄板坯连铸连轧技术由最初的与电炉匹配发展为与高炉 转炉流程匹配生产, 不再受废钢和电力的限制。因转炉所提供的钢水质量得到改善,铸机产量和铸坯质量得到提高,所能生产的产品品种进一步扩宽 , 从只能生产简单的几个品种发展为可以生产双相钢TRIP 钢 , 近年来还可以生产无取向电工钢。开发出的薄板坯连铸连轧超薄带生产技术即半无头轧制技术, 其产品厚度可望达到0.6 0. 8 mm，能够部分取代传统的冷轧材料。采用铁素体轧制技术, 避免在 相变时两相区轧制,从而避免了带钢力学性能的不均匀和厚度变化。在薄板坯连铸连轧工艺中, 热连轧是决定规模和投资的主要因素, 充分发挥热连轧机组的能力是整个工程建设的要点之一, 炼钢炉、炉外精炼装置、薄板坯连铸机及铸机与轧机间的缓冲、衔接装置的设计、选择应以充分发挥热连轧机组的效率为主要前提。薄板坯连铸连轧技术的工艺特点是: 整个工艺流程是由炼钢 ( 电炉或转炉) 炉外精炼 薄板坯连铸 物流的时间节奏与温度衔接 热连轧5个单元工序组成, 将原来的炼钢厂和热轧厂紧凑地压缩,有机地组合在一起; 在整个工序流向硅钢的优势也十分明显, 主要表现在铸坯快速凝固 ,第二相析出物细小、均匀,并可实现较低的铸坯加热温度,目前国内生产上述各钢种的厂家不多,且水平有待进一步地提高。生产线非常紧凑，建设投资少，生产时热量损失低，节能降耗，采用液芯压下和固液两相轧机可以得到晶粒更细、中心编忻更少的带坯，从而获得良好的韧性。由于操作连续、轧制条件恒定，中间坯形状良好，加之采用克雷莫纳炉减少带钢头尾温度差，成品质量良好。 世界现有热轧板带轧机约 160 余台套，总生产能力约 3.4 亿 t/a。这些轧机大多数是以连铸板坯为原料(200250 mm)。其中，采用半连轧工艺的轧机 70 余台套，采用全连轧工艺的轧机 60 余台套，采用炉卷工艺的轧机 30 余台套。已建和 准备建设采用薄板坯连铸连轧工艺的轧机约 30 台套，其中美国 7 台套，欧洲 5 台套，亚洲 15 台套，中国 3 台套。薄板坯连铸连轧工艺由于其流程短、投资较低、能耗低、劳动生产率高等特点，受到国际钢铁界的普遍重视。自 1989年第一套生产设备投产以来，其推广应用的速度很快，截止2001年12月，全球已建立了36条生产线， 54 流， 共其生产能力到了5500万吨/年， 其中包括 CSP，ISP，FTSR，CONROLL 等工艺。由于布置紧凑、设备重量轻、流程短、 占地少、能源和动力消耗少，因此运行成本低；可应用半无头轧制技术，批量生产超薄规格热带，实现以热代冷；生产一般用途板材和超薄带钢有较强的市场竞争力。 薄板坯连铸连轧生产线，目前其产品只能覆盖板材品种的 70%80%，汽车和家电面板、超深冲板、部分高碳钢板和奥氏体不锈钢等还处于研究阶段。鉴于此，世界上已投产的 40 多条薄板坯连铸连轧线，中低档产品约占80% 。总体上看：缩短了生产周期(仅为常规流程的1/6)；减少厂房面积和设备重量(仅为常规流程的2/31/3)；降低加热能耗(比常规流程的 800 C 热装节能 1/3)；提高劳动生产率(作业时间从常规流程的5小时缩短到 0.5小时，人员仅为常规流程的 13%)；降低投资成本(可减少50%以上)；可进行钢种和质量要求不同的小批量生产；凝固速度快，板坯铸态组织细而致密，避免了中心疏松，改善了钢材质量，也可通过快速凝固创出新材质；使生产一些难轧制材料薄板成为可能。因此，薄板坯连铸连轧技术是21世纪保持钢铁行业竞争能力的强有力手段之一。包头地区在全国冶金行业中占有得天独厚的资源，包头北面有丰富的以铁、稀土为主的多元素共生铁-白云鄂博铁矿和公益民铁矿。白云鄂博铁矿不仅铁矿石储量极大，而且稀土的工业储量占全国总储量的95%，约占世界储量的77%，居世界首位，铌的储量仅仅次于巴西，居世界第二位。同时，这里有包兰、包神、包白、京包铁路干线，110国家级公路，多条省级公路。铁路公路交通四通八达，为薄板坯连铸连轧带钢的坯料和产品的运输提供了极大的便利。在包头西南有我国的第二大河流-黄河，能够为厂区提供充足的工业和生活用水。这里还有亚洲最大的火电厂-达拉特火电厂及乌海煤矿、神府煤田，都能够为薄板坯连铸连轧带钢厂的建立和生产提供源源不断的能源。现在，利用我国实施“西部大开发”有力时机，在包头建立一座年产190万吨的薄板坯连铸连轧带钢厂是必要的、可行的。第二章 产品方案及金属平衡表的编制2.1产品方案的编制轧钢车间工艺设计首先要从拟定车间产品方案开始，有了产品方案就可以进一步选择轧机，确定工艺流程，选择主辅设备等等。产品方案是设计任务书的主要内容之一。2.1.1产品方案的主要内容1） 车间生产的钢种和生产规模。2） 各类产品的规格及原料规格。3） 各类产品的数量和其在年产量的比例。2.1.2 编制产品方案时要注意以下个点：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的合理分工；4）考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。2.1.3产品方案表本设计题目是以包头地区为条件，以钢种为Q345B的连铸坯轧制带钢，产品规格为3.5mm1550mm。考虑到产品的进一步利用，尽量减少钢材的损失，特制定以下的产品方案，见表2-1。表2-1 产品方案表编号钢种代表钢号原料规格mm产品规格mm产量万t所占比例%1低合金高强度钢Q345B6515503.515509.552低合金高强度钢Q345B6515503.7156010.373低合金高强度钢Q345B7015504.015605.734管线钢X427013504.0130015.285管线钢X427015504.5150010.376汽车结构钢BG510L6513503.0125019107汽车结构钢BG510L6514003.5130019108碳素结构钢Q2357013005.0120028.5159碳素结构钢Q2357015505.5150011.4610桥梁用结构钢16Mn7013005.5130015.2811桥梁用结构钢16Mn7015506.01500191012建筑结构板SN4007015505.0150020.9112.2金属平衡表的编制 金属平衡表的内容包括产品方案中每种产品的原料重量、烧损、切损、轧废、的比例、成品重量、金属消耗系数、成材率等问题。1）金属消耗系数是轧钢生产中最主要的消耗，通常占年产品成本的一半以上，因此降低金属消耗对节约金属、降低产品成本有重要的意义。金属的消耗通常以金属消耗系数表示，其计算公式为：K=W/Q（1）式中 K金属消耗系数W投入坯料重量 Q合格产品的重量2）烧损：烧损是金属在高温下的氧化损失。它包括坯料在加热过程中生成的氧化铁皮和轧制过程中形成的二次氧化铁皮，据估计轧钢生产过程中金属一次加热和轧制的氧化损失一般在20%左右。3）切损：切损包括切头、切尾、切边和由于局部质量部合格而必须切除所造成的质量损失。据现场经验数据，热轧带钢切损一般在0.01%0.1%。4）轧废：轧废是由于操作不当、管理不善或者出现事故所造成的废品损失。生产中除以上损失外，还有取样、检验、混号等造成的金属损失，但数量非常少。合理确定以上内容是正确确定工艺流程的重要依据。根据产品方案及现场调查结果，制订以下的金属平衡表，见表2-2。表2-2 金属平衡表编号产品mm原料重量t成品重量万t烧损%切损%轧废%成材率%金属消耗系数%13.5155026.699.51.000.700.2098.11.0223.7156025.6210.31.500.800.3097.41.0334.0156025.815.71.800.600.2097.41.0344.0130025.515.21.000.600.2097.21.0354.5150025.5110.31.300.700.4097.61.0263.0125026.38191.200.900.3097.61.0273.5130025.38191.000.800.10981.0285.0120029.0728.51.200.700.2097.91.0295.5150029.6311.41.300.800.2097.31.03105.5130028.515.21.000.700.2097.11.0116.0150029.38191.200.600.20981.02125.0150028.3220.91.300.700.3097.71.02第三章 生产工艺流程的确定制订生产工艺过程的首要目的是为了获得符合质量要求的产品，其次要在保证质量的基础上追求轧机的高产量，并能够降低各种原材料消耗，降低生产成本。3.1 生产工艺流程制订的依据 尽管由若干工序组成的产品生产过程是复杂的，但工序的取舍不是任意的。工艺设计的任务就是要掌握制订工艺过程的原则，正确选择工序内容和确定各个基本工序的主要参数，以达到获得产量高、质量好、消耗低的目的。制订工艺过程的主要依据是：1）产品的技术条件：即产品的几何形状、尺寸精度、钢的内部组织与性能及表面质量等要达到的某种要求。2）钢种的工艺加工性能：钢的加工工艺新跟那个包括了钢的而变形抗力、塑性、导热性、及形成缺陷的倾向等内容。它反映了金属在加工过程中和难易程度决定并影响了我们对金属采用何种加工方式和方法，决定并影响了我们选择工序内容和确定工艺参数。3）生产规模的大小：一般生产规模包括企业规模的大小和品种批量的大小，企业规模的大小决定了生产过程中采用热锭作业还是冷锭作业的问题，是一次成材还是二阶段生产的问题。批量的多少主要反映在选取设备的技术水平。成品成本的高低上，而对产品的工艺过程无显著的影响。4）产品成本：成本是生产效果的综合反映，是各种伊苏影响的结果。一般钢的加工工艺性能越差，产品的技术要求越高，其生产工艺过程必然就越复杂，生产中的各种消耗就越高，成品成本必然会相应提高。反之，成本下降。5）工人的劳动条件：工艺过程中采用的工序必须保证生产安全，不危机劳动者的身体健康，不造成环境污染，上述制订工艺过程的各项依据是相互联系、相互影响的，在确定工艺过程时应综合考虑。3.2 车间布置形式根据产品规模的大小，轧机的布置形式有半连续式、3/4连续式和全连续式几种。1）半连续式：粗轧机由12架可逆式机座或一架不可逆式机座组成。其优点是机座数量少，作业线短，允许坯料规格和轧制道次数有较大的变化范围且投资较少，适用多品种生产；其主要缺点是粗轧机机组的轧制时间长，粗轧机组的能力无法充分发挥，产量低。2）3/4连续式：它是在发展全连续式的同时，在半连续的基础上改进了的布置形式，即在半连续式的一架或两架可逆式轧机后，增加一组双机座连轧机组，这样使粗轧机得到了充分的利用，并比全连续式减少设备和厂房面积，生产比较灵活，兼有全连续式轧机和半连续式轧机的优点。3）全连续式：每架轧机轧制一道，全部为不可逆轧制。其优点是产量高，带钢头尾温差小，操作简单，易于实现自动控制，但投资大，品种较稳定，适合于大批量生产。【3】3.2.1 机架数目的确定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、轧机的布置形式、投资的多少以及建厂条件等因素。但在其他条件既定的情况下，主要考虑轧机的布置形式。根据包钢的现场资料可确定本设计中不设粗轧机，由6台四辊式CVC精轧机组成，并且预设7F机架。以上所说的车间布置形式主要根据粗轧到此确定，而薄板坯连铸连轧不需设置粗轧道次。钢水通过连铸机形成连铸坯经过一系列程序后，在串联布置的均热、轧制两个跨间内，主要设备有2座直通辊底式加热炉、1台事故剪、1台高压水除磷机、一台立辊轧边机、F1F6高刚度热带刚连轧机组、温度厚度宽度自动检测仪，2台地下卷取机和层流冷却装置。其中辊底式加热炉由德国LOI公司设计，国内制造完成，F1F6高刚度热带刚连轧机组由德国SMS公司设计，部分国内制造，主电机和传动控制装置全部由德国SIMENS公司引进。为了保证带钢产品的尺寸精度和平直度，6架轧机均采用了高刚度机架，各机架均装备有CVC工作辊横移系统，WRB液压弯辊系统，AGC厚度自动控制系统，HGC液压辊缝控制系统，ALC自动活套控制及PCFC板型凸度平直度测试控制系统。整条生产线采用全交流传动系统，连轧机组各机架主电机全部采用AC电机，主传动采用可控硅交交变频调速系统，它具有电机单机容量大，控制性能好，效率高，维护简便等优点。目前，在CSP 线连轧关键技术中，均热采用直通式辊底隧道炉，冷却采用层流快速冷却技术，而且CSP 线轧机的布置与传统生产线不同，精轧机组与均热炉紧密衔接，采用大压下和高刚度轧机轧制等，这是现代薄板坯连铸连轧的工艺特点之一。直通式辊底隧道炉可以保证坯料头尾无温降差，因而不需要采用类似于带钢边部加热、提速或中间机架冷却的修正措施来均匀板坯温度；层流快速冷却可保证薄板在长度及宽度方向上温度均一，抑制微合金元素的固溶状态，实现薄板中这些元素的化合物微细弥散析出，有利于相变细化和组织强化。下面是CSP的工艺流程，见下图： 高炉铁水预脱硫铁水预处理站100t铁水罐、镁基脱硫210t复吹转炉210t钢水包扒渣 高位料仓钢包精炼炉钢包回转台计量、称重中间包长水口漏斗形结晶器侵入式水口铸坯导向、喷淋冷却液芯压下铸坯顶弯弧形导向拉矫液压摆式切头剪直通辊底式均热炉事故飞剪高压水除磷液压压下立辊轧边F1-F6精轧机组温度、尺寸、板型、平直度控制层流冷却地下卷取机钢卷检查称重、打捆、喷印钢卷冷却堆放外销图 3-1 CSP生产线生产流程 3.2.2 薄板坯连铸连轧带钢轧机轧辊尺寸及材质在轧制过程中，轧辊是其重要的组成部分。轧辊的主要参数是辊身直径和长度。对我们此次设计的轧机而言是以包钢薄板坯连铸连轧厂的现场数据为依据可知，四辊轧机支撑辊直径的选择取决于轧辊强度、刚度条件，与辊身长度也有关。为了缩小产品公差，提高轧机刚度，支撑辊辊身长度与直径的比例逐渐缩小。工作辊辊身辊径的选择考虑咬入、轧辊的扭转强度、弯曲强度、工作辊与支撑辊间的压力分布的均匀性、轧辊的使用寿命、直径对轧制压力的影响和轧辊的弹性压扁等。在决定轧制直径的同时，必须注意不同轧制情况下咬入角的允许值和压下量与辊径之间的比值，以保证轧件的顺利咬入，一般选在1525，另外也要考虑接轴的传动情况和轧辊最大限度的使用效率，以节省轧辊的储备和消耗，并有较少的换辊时间。在辊身长度和辊径的比值中可知： K=L/D （3-1）式中 L轧辊辊身长度 D轧辊直径 K系数系数K是反映轧机结构特点的重要参数。当辊径相同时，L/D值不同时，在相同的轧制压力作用下轧辊所承受的弯曲应力不同。L/D值大，则轧制时轧辊承受较大的弯曲应力，而轧辊强度起着限制作用。因此，只能轧制断面较小的钢材；反之，L/D值小，就能轧制断面尺寸较大的钢材。另外，L/D值小，轧机的刚性增加，为提高轧制产品的精度和生产轻型、薄壁钢材提供了可能。在轧辊材质方面，考虑到轧制的强、硬度和产品表面质量要求选定工作辊F1F4为高合金铸铁，F5F6为无限冷硬铸铁。支撑辊为复合浇铸合金铸钢。轧辊形状上采用呈S型的CVC轧辊，采用液压平衡系统平衡换辊。轧辊的选定情况见下表：【4】表3-1各架轧机机座的轧辊选定情况（单位：mm、HSC）机架轧辊的最小、大直径辊身长度轧辊材质辊身硬度辊径硬度F1F4工作辊7208001950高合金铸铁75823845支撑辊135015001750复合浇铸合金铸钢55603040F5F6工作辊5406001950无限冷硬铸铁75823845支撑辊165015001750复合浇铸合金铸钢556030403.3轧钢机架间距及轧钢机与加热炉、卷曲机间的距离确定根据轧辊尺寸及现场和有关文献可初定轧钢机架间距为5.5 米，加热炉到轧钢机的距离考虑到各运输辊道的长度以及除磷机的距离和对温降的影响，再根据现场经验，结合厂房柱距模数确定为15.5米。根据现场经验数据确定最末一架精轧机到卷曲机的距离为67米，其中包括53米的层流冷却。3.4 板带钢产品技术要求、技术条件和产品标准 钢材的技术要求是为了满足使用上的要求对钢材提出的必须具备的规格的技术性能，它是由使用单位按用途的要求提出的，再根据当时生产技术水平的可能性及生产经济性来判定的，并随着生产技术的发展不断提高。 此次设计的钢种为Q345B，Q345B属于低合金结构钢，他的化学成分及力学性能指标列于表3-2中：表3-2 Q345B化学成分及力学性能指标牌号化学成分力学参数CSiMnPS屈服点抗拉强度Q345B0.200.551.001.60.040.04345470630（1） 坯料条件：厚度公差： 9801250mm 06mm 12501560mm 08mm长度公差： 648m 030m 宽度公差： 50mm、65mm 1.5%（2） 成品规格标准：厚度范围： 1.220.0mm 宽度范围： 9801560mm最大带卷重量： 28t最大单位卷重： 18Kg/mm带卷直径： 10001950mm大部分产品参照国家标准，如下：【5】1. 其热连轧带钢产品公称尺寸标准见表3-3、3-4、3-5：表3-3 带钢的公称厚度标准（mm）公 称 厚 度1.21.251.41.51.82.02.52.83.03.23.53.84.04.55.05.56.06.57.08.010.011.012.013.0表 3-4 带钢公称宽度（mm）公 称 宽 度700750800850900950100010501100115012001250130013501400145015001550注：厚度1.28.6mm、宽度120700mm的纵切带钢，其公称宽度按双方协议。表 3-5 带钢的公称长度（mm）公 称 长 度20002500300035004000450050005500600065007000800090001000011000120002. 带钢厚度允许偏差标准见表3-6表 3-6 带钢厚度允许偏差（mm）厚度允 许 偏 差宽 度100010002000120015501.21.250.130.13-1.40.150.15-1.50.150.150.151.61.80.160.160.162.00.150.180.180.182.20.150.190.190.192.50.160.200.200.202.83.00.170.220.220.223.23.50.180.250.250.253.84.00.200.300.300.304.55.50.30.500.400.500.506.07.00.300.600.400.600.400.608.011.00.200.800.300.800.300.8011.013.00.200.080.300.800.300.80注：（1）中间规格按相邻小尺寸的偏差。 （2）根据双发协议，可供应高于表3-6精度的钢板和带钢。3.带钢的宽度允许偏差见表3-7表3-7 带钢的宽度允许偏差（mm）宽 度允 许 偏 差厚 度6.06.0轧 制 边切 边轧 制 边切 边700100025102510100012503010301012501550351035104. 纵切带钢的宽度允许偏差见表3-8表3-8 纵切带钢的宽度允许偏差（mm）宽 度允 许 偏 差厚 度4.04.06.06.01600.50.81.01602500.81.01.22507001.01.01.25.带钢的长度允许偏差见表3-9表3-9 带钢的长度允许偏差（mm）长 度允 许 偏 差6000256000306.带钢的镰刀弯