年产200万吨1780热轧带钢车间设计毕业论文 (2).doc

年产年产 200200 万吨万吨 17801780 热轧带钢车间设计毕业论文热轧带钢车间设计毕业论文 目 录 摘 要 I Abstract II 第 1 章 文件综述 1 1 1 热轧板带钢生产状况 1 1 1 1 热轧宽带钢生产状况 2 1 1 2 热轧窄带钢生产状况 3 1 2 轧带钢市场前景和需求概况 4 1 2 1 热轧宽带钢市场前景 4 1 2 2 热轧窄带钢市场需求 4 1 3 今后热轧板带钢的发展趋势 5 1 3 1 热轧宽带钢发展方向 5 1 3 2 热轧窄带钢发展方向 5 1 4 本设计的目的和意义 6 第 2 章 生产方案及产品大纲的制定 8 2 1 产品方案的编制 8 2 1 1 产品方案 8 2 1 2 编制产品方案的原则及方法 8 2 1 3 选择计算产品 8 2 1 4 产品大纲 9 2 2 生产方案 10 2 2 1 选择生产方案的依据 10 2 3 产品大纲 10 2 3 1 坯料选择 11 2 3 2 原料规格选择 11 2 3 3 产品规格 11 2 3 4 钢种方案 11 第 3 章 生产工艺流程制定 13 3 1 制定生产工艺流程的主要依据 13 3 2 生产工艺过程简述 14 第 4 章 主要设备的选择与布置 16 4 1 粗轧机组的选择 16 4 2 精轧机的选择 18 4 3 保温装置 23 4 3 1 保温装置的概述 23 4 3 2 保温装置的选择 24 第 5 章 典型产品的压下规程设计 25 5 1 压下规程设计 25 5 1 1 轧制道次选择 26 5 1 2 粗轧机组压下量分配 27 5 1 3 精轧机组的压下量分配 28 5 1 4 校核咬入能力 28 5 2 确定速度制度 29 5 3 轧制温度的确定 31 第 6 章 力能参数的计算 33 6 1 轧制力的计算 33 6 1 1 粗轧段轧制力计算 33 6 1 2 精轧段轧制力计算 34 6 1 3 各机架的空载辊缝设定 35 6 2 轧制力矩的计算 36 6 3 附加摩擦力矩的计算 38 6 4 空转力矩的计算 39 6 5 动力矩的计算 41 6 6 轧辊辊型设计 41 第 7 章 轧辊强度校核与电机的选择 46 7 1 轧辊的强度校核 46 7 1 1 支撑辊的强度校核 46 7 1 2 工作辊的校核 48 7 1 3 工作辊与支撑辊间的接触应力 51 7 2 电机的选择 53 7 2 1 轧制过程中静负荷图的制定 53 7 2 2 主电机的校核 54 第 8 章 轧机年产量计算 57 8 1 轧机小时产量 57 8 2 轧机平均小时产量 58 8 3 轧钢车间年产量计算 59 第 9 章 辅助设备选择 60 9 1 热炉选择 60 9 1 1 加热能力的确定 61 9 1 2 炉子数量的确定 62 9 1 3 炉子尺寸的确定 62 9 2 除鳞装置的选择 63 9 2 1 除鳞的必要性 63 9 2 2 各种除鳞方式的比较 63 9 2 3 本次设计除鳞装置的选择 64 9 3 剪切设备的选择 64 9 4 带钢冷却装置 66 9 5 卷取设备的选择 68 9 6 辊道的选择 69 9 7 活套支撑器 71 9 7 1 概述 71 9 7 2 活套支撑器的相关参数的计算 72 9 8 控制设备 74 9 8 1 厚度控制 74 9 8 2 板形控制 75 9 8 3 宽度控制 76 第 10 章 轧钢车间平面布置及经济技术指标 79 10 1 轧钢车间平面布置 79 10 2 车间技术经济指标 79 10 2 1 各类材料消耗指标 79 10 2 2 综合技术经济指标 82 结 论 84 参考文献 85 谢 辞 87 第1章 文件综述 1 1 热轧板带钢生产状况 近年来 我国热轧宽带钢产量迅猛增长 2007 年共生产热轧宽带钢 8693 73 万吨 较 2006 年 6394 12 万吨 增长 35 96 2008 年继续快速增长 1 5 月生产热轧宽带 4373 13 万吨 比去年同期 3369 35 万吨 增加 29 8 比钢材产量增幅高出 17 3 个百分点 其中 5 月份产量 944 6 万吨 同比增长 31 5 创下热轧板卷月产量的历史新高 当月日均产量也首次突破 30 万吨 达到了 30 5 万吨 2008 年是我国热轧板卷产能投产比较集中的一年 包括已经 投产的北台 1780 机组 宁钢 1780 机组 武钢 1580 机组 唐钢 1580 机组和邯 郸新金 1250 机组等 全年预计将有 16 条热轧生产线投产 新增产能超过 4500 万吨 随着前期投产的生产线产量的陆续释放 以及即将投产产能的增加 后 期国内热轧板卷产量增幅将继续保持在较高水平 而近几年来我国集中建设了一大批宽带钢热轧机 数量之多 建设速度之 快 不仅在我国 在全世界也是空前的 然而我们还要看到 我国钢铁工业近 年来产量虽然增长较快 但高附加值产品的数量和质量较低 我国一般热轧带 钢产品厚度下限是 1 8mm 但实际上只生产很少厚度小于 2 0mm 的热轧带钢 即使窄带钢 产品厚度一般也大于 2 5mm 因此 相当一部分希望使用厚度小 于 2mm 带钢作原料的用户 只得使用冷轧带钢 如果能开发薄规格的热轧带钢 则可代替相当一部分的冷轧带钢使用 使生产成本大为降低 与此同时 我国 宽带钢热连轧技术和装备能力水平也取得巨大发展 其特点 一是投资规模前所未有 实现的投资延伸到从铁水预处理 钢水精炼到连 铸 从钢铁冶金 压力加工到精整和配送的投入 二是技术和规模上水平 不仅引进了多套当代国际最先进的机组 而且建 设了多条自主集成技术 自行设计和制造的轧制线 三是热轧宽带钢产品大纲普遍涵盖了建材 汽车 家电 机械 化工和管 道输送等用途 包括低合金 高强度 薄规格 深冲板 板形和厚度尺寸公差 及表面质量俱佳的高端产品 1 1 1热轧宽带钢生产状况 国外热轧宽带钢生产的技术进步表现在以下几方面 热带钢无头轧制技 术 1 无头轧制技术能稳定生产宽薄带钢及超薄热轧带钢 其宽厚比可由传统 热连轧的 800 1 提高到 1000 1 并能应用润滑轧制及强制冷却技术生产具有新 材料性能的高新技术产品 薄板坯连铸连轧技术 它主要有紧凑式热带钢生 产工艺 CSP Compact Strip Process 在线热带钢生产工艺 ISP In Line Strip Production 灵活式薄板坯轧制工艺 FTSR Flexible Thin Slab Rolling 和连铸直 接轧制工艺 CONROLL 等 10 余种类型 德国 SMS 公司开发的 CSP 工艺已成功 地轧制出厚度为 0 8mm 的薄带钢产品 并已经广泛应用在家用电器 建筑工业 等领域 奥钢联 VAI 开发的 CONROLL 工艺也成功地生产出厚度 0 9mm 1 0mm 表面质量极好的热轧薄带钢 可用作汽车的外露部件 美国至 今已经投产的薄板坯连铸连轧生产线达百余条 生产能力 5 107吨 年 2 铁 素体区轧制生产工艺 它又称相变控制轧制 是由比利时冶金研究中心于 1994 年开发的一项轧制新技术 当初主要目的就是用薄规格的热轧带钢取代 1 0mm 2 0mm 厚度范围的冷轧产品 铁素体区轧制生产工艺的发展目标是生产 薄 超薄 规格优质深冲板 LTV 公司的印地安那哈伯厂 40 的超低碳钢产品采 用铁素体区轧制生产 Arvedi 公司采用铁素体区轧制生产的超薄热轧带钢已占 其产量的 25 铸轧薄带钢的 CASTRIP 工艺 这种工艺由美国纽柯钢铁公 司 澳大利亚 BHP 公司和日本 IHI 公司联合开发 2003 为纽柯公司成功建设了 世界上第一套全商业化的双辊铸轧薄带钢生产线 用来生产碳钢和不锈钢 与 常规连铸和轧钢技术相比 这种工艺具有投资省 运行费用低 节能环保 废 气排放少等优点 3 目前 这套全商业化的薄带钢双辊铸轧机可年产 2 0mm 以 下薄规格带钢 50 万吨 该铸轧机采用的钢包容量为 110t 铸轧机双辊直径为 500mm 最高连铸速度为 150m min 常用连铸速度为 80m min 出口带钢厚 度为 0 7mm 2 0mm 宽度为 1000mm 2000mm 国内热轧宽带钢生产概况如下 传统的热带轧机 以宝钢 2050mm 热轧 带钢轧机为例 宝钢 2050mm 热轧厂于 1989 年 8 月 3 日投产 热轧机组设计年 产量为 400 万 t 到 2000 年底已累计生产 4446 万吨热轧带钢 1999 年产量达 到 510 万吨 超过设计产量 25 2000 年达到 520 万吨 主要产品有普碳钢 优质碳素钢 低合金钢 深冲用钢 造船用钢 螺旋焊管用钢等钢卷和钢板 2050mm 热轧机组为 3 4 连续式轧机 全厂的主要设备有 4 架粗轧机 7 架精 轧机 3 台全液压卷取机 及 5 条精整作业线 设备总重 60915 吨 设备由德 国西马克德马格财团总承包 12 年来 设备运行稳定 在产量大幅度上升的同 时 机组的生产综合指标与产品精度也在不断提高 高强度 高难度极限规格 产品不断增加 薄规格产品比例成倍提高 尤其最近 2 00mm 以下薄规格产品 占产量的 17 比 1992 年 5 月达产时的 4 98 和设计规定的 6 高 3 倍 4 把 薄规格产品作为主要生产目标 采用最佳卷取温度 对加热温度 轧制负荷分 配 轧制速度进行优化 对各精轧机架目标凸度进行合理分配 轧出符合标准 的厚度为 1 6mm 的集装箱用耐大气腐蚀板 解决了集装箱钢板长期依赖进口的 局面 2002 年又试轧成功厚 1 2mm 的热轧薄带钢 薄板坯连铸连轧 自 1992 年兰州钢厂与钢铁研究总院合作建立了我国第一套 CSP 薄板坯连铸机以来 国内各大钢铁公司纷纷花费巨资新建或改造热连轧厂 不断扩大品种范围 提 高产品质量 宝钢的 2050 和 1580 热轧线是国内工艺装备及自动化控制水平较 高的两条生产线 能稳定生产厚度 1 5mm 的热轧板卷 也能生产少量厚 1 0mm 1 2mm 的超薄热轧带钢 1999 年珠钢引进第一条 CSP 薄板坯连铸连轧 线 1450mm 之后相继建成投产邯钢 1450mm 包钢 1700mm 攀钢 唐钢 1800mmFTSR 机组马钢 1800mmCSP 机组 华菱 1800mmCSP 一期工程和上钢 一厂的 1780 热连轧机组 本钢 1880mmCSP 连铸连轧热轧生产线设计产能 280 万吨 莱钢 1450 热连轧机组设计产能 200 万吨 沙钢 1700mm 热连轧生产线设 计产能 450 万吨 鞍钢 2150mmCSP 机组设计产能 450 万吨 据统计 2007 年 国内预计将有 12 条热轧生产线投产 设计总产能为 3700 万吨 其中设计产能 在 300 万吨以上的大型热轧生产线有 5 条 分别是安钢 1780 机组 380 万吨 马 钢 2250 机组 500 万吨 宝钢 1880 机组 370 万吨 天铁 1780 机组 380 万吨 北 台 1780 机组 400 万吨 其余 7 条热轧产线设计产能均在 200 万以上 它们是日 照钢厂 1580 机组 200 万吨 唐山国丰 1480 机组 200 万吨 迁安轧一厂 1250 机 组 200 万吨 武钢 1580 机组 280 万吨 山西海鑫 1500 机组 220 万吨 宁波建 龙 1780 机组 250 万吨 预计到 2007 年底我国热轧总产能将达到 1 4 亿吨 铁素体区轧制生产工艺 珠钢 CSP 薄板坯连铸连轧生产线投产后 计划采用该 工艺生产 2 0mm 以下超薄热轧带钢 目前国内唐钢 本钢等多条 CSP 薄板坯生 产线均已具备铁素体区轧制能力 1 1 2热轧窄带钢生产状况 目前 国外窄带钢的发展呈停滞状态 产量和质量均不高 对窄带钢的需 求多采用将宽带纵切的办法 成本偏高 国内共有 50 多套热轧窄带钢轧机 其 中全连续式轧机 2 套 3 4 连轧机 14 套 半连轧 15 套 其余为跟踪式 横列式 行星式等 年总生产能力 9 106t 但生产工艺和设备水平普遍较落后 其中 15 家国有企业的大部分仍采用老式布局的 3 4 连轧生产线 按产品的宽度可分为 两类 一类为 145mm 240mm 多采用连铸坯一火成材 如宣钢带钢厂等 另 一类为 210mm 305mm 使用初轧坯两火成材 如包钢 莱芜带钢厂等 优化 改造后唐钢窄带钢生产线采用自产 165mm 165mm 165mm 225mm 165mm 280mm 三种规格的连铸坯 能够生 产最宽达 355mm 最薄为 1 8mm 的窄带产品 1996 年无锡市新大薄带钢有限 公司在国内率先建成了年产 6 104t 的 350mm 热轧薄窄带钢生产线 采用了合 理的工艺 设备 选用了先进的控制系统 从而解决了板形 板厚控制与活套 角度控制等一系列难题 成功地生产出厚度为 1 0mm 1 5mm 宽度为 130mm 200mm 的薄规格窄带钢 并用于薄壁焊管生产 5 鞍钢公司轧钢总厂 一条中型型钢生产线经改造 形成了年产 1 105t 的 350mm 半连轧窄带钢生产 线 目前已能生产厚度为 1 2mm 2 0mm 的高强度合金钢和不锈钢等难轧窄带 钢产品 1 2 轧带钢市场前景和需求概况 1 2 1热轧宽带钢市场前景 对 30 多家国外钢铁企业的产品调查表明 作为最终产品使用的厚度大于 2mm 的热轧带钢的需求量正在下降 1995 年为 48 2005 年将下降至 42 而厚度小于 2mm 的热轧薄带需求量日益增加 从正在进行和准备进行的深加工 线和冷轧机组方面的投资也可看出这种趋势 2005 年 厚 0 8mm 1 2mm 热轧 薄带需求量增加将大于 1 厚 1 2mm 2 0mm 热轧薄带需求量增加将大于 7 到 2007 年 预测全世界超薄热轧带钢的市场需求将超过 1 9 107t 就国内 市场而言 1998 年全国共消耗热轧薄板 2 9 107t 为填补国内板带材的供需缺 口 1998 年进口热轧薄板约 7 8 106t 占当年钢材进口总量的 64 1 可见 国内热轧薄板的市场空间巨大 特别是对 2 0mm 以下超薄热轧带钢的需求尤其 旺盛 7 1 2 2热轧窄带钢市场需求 国内外热轧窄带钢市场需求大体相同 厚度大于 25mm 的产品基本饱和 厚度小于 20mm 的热带却供不应求 我国宽带轧机虽然已经具有一定规模 但 是我国的轻工 建筑行业等需要大量的薄规格窄带钢 主要用于生产薄壁焊接 钢管 轻钢龙骨等 此外热轧窄带钢还要给冷轧窄带钢轧机及特殊用途的钢带 轧机等提供原料 因而目前我国热轧窄带钢仍然不会为宽带钢所替代 据资料 统计 我国煤气管年产量已经超过 3 106t 这也是窄带钢的一个大市场 近几 年热轧窄带钢的生产量几乎翻了一番 生产和在建的轧机达到近百套 全部投 产后预计总能力将超过 1800 万吨 1 3 今后热轧板带钢的发展趋势 1 3 1热轧宽带钢发展方向 热轧板宽带钢以深冲钢板 耐腐蚀高强度热轧钢板 成型性优异的高强及 超高强钢板 超宽幅汽车钢板 热镀锌钢板 超细晶高强度钢板为发展目标 由于将采用无头轧制技术 薄板坯连铸连轧工艺 控制冷却技术等轧制工艺生 产热轧薄带钢 因此可以较好地控制热轧带钢的组织和性能 在冷却技术方面 以温度预测模型为基础 采用细分的冷却箱和缓慢冷却装置 开发高精度的冷 却系统 对钢材的组织和性能进行控制 从超薄热轧带钢的市场需求和生产现状可看出 以热代冷 的钢铁市场走 向决定了超薄热轧带钢生产总体趋势是供不应求 同时也表明了超薄热轧带钢 将成为热轧宽带钢的另一个发展方向 可以预见 采用无头轧制和低温轧制工 艺将是薄板坯连铸直接轧制生产超薄带钢的主要发展方向 8 1 3 2热轧窄带钢发展方向 增大带钢产品的优质比 调整产品结构 开拓热轧窄带钢产品应用新领域 目前热轧窄带钢生产厂在提高质量 降低消耗 降低成本 扩大品种的前提下 将小家电 小五金 家具 自行车零件等深加工企业所需多层次优质碳素结构 钢 优质低合金钢 高锰钢 不锈钢等高质量带钢作为主导产品 彻底改变只 以焊管为主要供货方向的局面 建设新热轧窄带钢生产线 所轧产品规格处于 宽带轧机产品的下限之外 从而可以代替部分冷轧产品 如用厚度小于 1 5mm 的热轧窄带钢替代冷轧带钢 可以减少冷轧轧程 大幅度降低生产成本 提高 轧机的效率 向薄 宽方向发展 生产薄规格带钢 可满足薄壁焊管厂提高成材率 降 低生产成本的需要 生产宽规格带钢 占领热轧中宽带钢 宽度一般大于 500mm 的产品空间 生产厚规格带钢 开发轻钢结构 轻钢结构用来制作工 业厂房 办公大楼 体育场馆 商业超市 仓库等 目前广泛使用宽 200mm 350mm 厚 6mm 30mm 长 3m 12m 中板及板卷 热窄带钢比中板便 宜 600 元 吨 700 元 吨 如能用窄带钢代替中板 将使整个钢结构工程成本有 较大幅度下降 1 4 本设计的目的和意义 本设计是年产 200 万吨的热轧板带钢车间工艺设计 产品规格为 典型产 品厚度为 3 0mm 所用钢种为 普碳钢 合金结构钢 不锈钢 约含 25 带钢是有一个比较特殊的钢铁产品 其直供比例非常高 40 以上直接进 入厂家 目前带钢有时也作为冷弯型钢的坯料 广泛用于制造小五金 自行车 车架 轮圈 弹簧片 锯条等 通过对近五年的统计 可看出带钢消费正以一 个较快的速度发展 在国内外带钢生产逐渐减少的情况下 我国作为一个发展 中国家 对带钢的需求不断增加 虽然受汽车等产业规模的限制 但五金产品 国内外需求量都较大 同时我国现在基础建设规模很大 对焊管 型材的需求 也相应增加 带钢的需求仍保持较高水平 本设计课题是年产 200 万吨的板带钢生产车间 这是一个大型的轧钢车间 其投资大 消耗大 生产量大 板带钢是我国钢铁生产的主打产品 需求量很 大 目前我国带钢产能在 5500 万吨左右 但今后几年市场需求仍然会有较大增 长 另外带钢的延伸产品还有一定市场空间 如装潢用的五金材料 发展十分 快 不少五金产品出口到东南亚 欧美等国际市场 拉动了国内的带钢生产 由于市场对板带钢的需求仍然很大 而且在近几年不会下降 因此该大型生产 车间的建立是可行的 带钢生产技术发展至今已有 80 多年的历史 现在已经是第四代轧机 板形 控制技术目前也已经发展得较为成熟 在相关技术比较完善的情况下 建立大 型轧钢厂可以节约很多在技术改进上的投资 可以在建成时就采用目前最先进 的技术 还可以借鉴其他车间的生产经验 少走一些弯路 一步到位 西部地大物博 矿产资源很丰富 很多还处于待开发状态 我国现在进行 西部大开发 对西部地区在财力 物力上大力扶持 大力进行基础项目的建设 如能源 交通等 因此 在西部建立一个大型轧钢厂不仅可以满足西部地区对 板带钢的大量需求 而且由于西部人口密度较东部小 不会占用太多人口居住 地 这在地理上是一个很大的优势 西部目前的交通状况比以前改进了很多 而且作为国家重点建设这一状况仍在完善 因此原材料的运输不再是一个主要 的问题 第 2 章 生产方案及产品大纲的制定 第 2 章 生产方案及产品大纲的制定 2 1 产品方案的 编制 2 1 1产品方案 产品方案是进行车间设计 制定产品生产工艺过程 确定轧机组成或选择 各项设备的主要依据 包括车间拟生产的产品名称 品种 规格几年产量计划 本车间依据设计任务书要求 经过对同类厂的调查和统计分析 选取具有代表 性的品种和规格作为典型产品 实际生产中为了满足用户客观上的使用要求 每个品种都必须满足形状 尺寸规格和内部性能的要求 因而 各类产品的分类 编制 牌号 化学成分 品种规格和尺寸公差 生产技术条件 机械性能 验收规程 试验及包装方法 交货状态等 国家均有标准规定 如国标 冶标 企标等 如果国家没有标准 规定 可由生产厂家和客户商定 9 2 1 2编制产品方案的原则及方法 1 国民经济发展对产品的要求 既考虑当前的急需又要考虑将来发展的 需要 2 产品的平衡 考虑全国各地的布局和配套加以平衡 3 建厂地区的条件 生产资源 自然条件 投资等可能性 4 考虑轧机生产能力的充分发挥 提高轧机的生产技术水平 2 1 3选择计算产品 车间拟生产的产品品种 规格及状态组合起来可能有几种 数百种以上 但是 在设计中对每一种合金的每一种品种 规格及状态进行详细的工艺计算 为了减少设计工作量 加快进度 同时 又不影响整个设计质量 从中选择典 型产品作为计算产品 10 选择计算产品应遵循以下原则 11 1 有代表性 从拟生产的所有品种中选出几种合金 品种 规格 状态 产量和工艺特 点等方面有代表性的产品作为计算产品 2 通过所有工序 所选的所有计算产品要通过各工序 但不是说第一种计算产品都通过各工 序 而是所有计算产品综合起来看的 3 所选的计算产品要与接近 4 计算产品要留一定的调整余量 也就是说所选的计算产品要品种灵活 容 易生产多种规格的产品 冷轧用钢 SPHC SPHD SPH 1 5 4 0 mm 900 1600 mm 普通结构板 Q235 Q215 1 5 12 0 mm 900 1600 mm 汽车及农用车大梁钢板和结构内板 T510L T550L SAPH310 440 2 0 12 0 mm 900 1600 mm 合金结构钢 12Mn2A 16Mn2A 30Cr 40Cr 45Cr 45Mn 2 5 5 0 mm 900 1600 mm 不锈钢 1Cr13 0Cr18Ni9 1Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti 2 0 6 0 mm 1000 1600 mm 本次设计选用的典型产品是 Q215 3 0mm 1200mm 表表 2 1 Q215 技术条件技术条件 化学成分 牌号 等 级 CMnSiSP 屈服点 s N mm 抗拉强度 b N mm 伸长 率 s Q215A0 09 0 150 25 0 55 0 30 0 50 0 045 215335 450 31 注 表面质量 钢板和钢带的表面不允许有裂纹 结疤 折叠 气泡和夹杂 钢板和钢带不得有分 层 2 1 4产品大纲 产品大纲是设计任务书中的主要内容之一 是进行车间设计时制订产品生 产工艺过程 确定轧机组成和选择各项设备的主要依据 产品大纲不但规定了 车间的类型 同时也规定了车间生产品种的方向 所以编制产品方案时应注意 10 1 满足国民经济特别需要 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 第 2 章 生产方案及产品大纲的制定 与当前 局部与整体的关系 作到供求适应 品种平衡 产销对路 布局合理 要防止不顾轧机特点和条件一哄而上 一哄而下的倾向 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 5 要适应当前对外开放 对内搞活的经济形势 力争做到产品结构和产 品标准的现代化 2 2 生产方案 所谓生产方案是指为完成设计任务书中所规定的产品的生产任务而采取的 生产方法 根据设计规模 产品的质量及经济技术指标的要求 考虑当地的具 体条件 找出合理的生产方案 2 2 1选择生产方案的依据 确定生产方案时应考虑以下几点 1 金属与合金的品种 规格 状态及质量要求 2 年产量的大小 产量不仅决定工艺过程的特点 同时也对设备选择 铸锭尺寸 产品规格有着直接的影响 3 投资 建设速度 机械化和自动化程度 劳动条件 工人与管理售货 员的数量以及将来的发展 12 2 3 产品大纲 产品大纲是设计任务书中的主要内容之一 是进行车间设计时制订产品生 产工艺过程 确定轧机组成和选择各项设备的主要依据 产品大纲不但规定了 车间的类型 同时也规定了车间生产品种的方向 所以编制产品方案时应注意 10 1 满足国民经济特别需要 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 局部与整体的关系 作到供求适应 品种平衡 产销对路 布局合理 要防止不顾轧机特点和条件一哄而上 一哄而下的倾向 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 5 要适应当前对外开放 对内搞活的经济形势 力争做到产品结构和产 品标准的现代化 2 3 1坯料选择 本设计为中板坯连铸连轧生产线 由于连铸坯的诸多优点 加之比初轧坯 物理化学性能均匀 且便于增大坯重 故对热带连轧更为合适 本设计所用板 坯厚度一般为 200mm 近代连轧机完全取消了展宽工序 以便加大板坯长 度 而其长度则主要取决于加热炉的宽度和所需坯重 2 3 2原料规格选择 本设计选定使用占地少加热能力大的步进加热炉 最终确定原料规格为 板坯厚度 200mm 板坯宽度 900 1600mm 板坯长度 10m 2 3 3产品规格 厚度 1 5 18mm 宽度 900 1600mm 钢卷内径 759mm 钢卷外径 1200 2030mm 最大卷重 24 96t 产量 年产 200 万吨 2 3 4钢种方案 根据上述依据 该车间为年产 200 万吨的板带车间 生产形式为热轧 主 要钢种为普碳钢 合金结构钢和不锈钢 采用粗轧和精轧两个阶段来完成不同 的任务和要求 表表 2 2 按钢种分配的热轧板带的产品按钢种分配的热轧板带的产品 序号钢种代表钢号年产量 wt比例 1普通碳素结构钢Q235 Q2756030 2优质碳素结构钢08 08AL8040 第 2 章 生产方案及产品大纲的制定 3低合金钢Q345B6030 4合计 200 表表 2 3 按产品分配的热轧板带按产品分配的热轧板带 宽度 mm 900 10001000 12001200 14001400 1500 合 计 wt 比 例 1 5 3132527158015 3 8102020106040 8 1336742030 厚度 mm 13 188131454015 合计 t 34646834200 比例 17 0 32 0 34 0 17 0 100 第 3 章 生产工艺流程制定 3 1 制定生产工艺流程的主要依据 所谓生产工艺流程就是把产品的生产工序按次序排列起来 正确制定工艺 过程是轧钢车间工艺设计的重要内容 制定轧钢生产工艺过程的首要目的是为 了获得质量符合要求的产品 其次要在保证质量的基础上追求轧机的高产量 并能做到降低各种原料 材料消耗 降低产品成本 因此 正确制定产品工艺 过程 对于工艺过程合理化 对于充分发挥轧机作用具有重要意义 根据已制定的生产方案 在充分完成产品产量质量要求的前提条件下 用 最大可能的低消耗 最少的设备 最小的车间面积 最低的劳动成本 并有利 于产品的质量的提高和发展 有较好的劳动条件 最好的经济效益 具体的原 则包括 产品的技术条件 生产规模大小 产品成本和工人的劳动条件 热轧板带生产的一般工艺流程是 原料的清理准备 坯料的加热 轧制 轧后冷却 精整和质量检查等工序 对于特殊要求的钢种 在加热后不需经过 热处理等工序 本车间的生产工艺流程如图 3 1 所示 第 3 章 生产工艺流程制定 连铸坯板坯库 除鳞粗轧切头除鳞 横切厚板 横切中板 横切薄板 热钢卷运 输 称重喷印表面检查 打捆卷取层流冷却精轧 纵切带钢 送冷轧 平整 分 卷 称重加热 热钢卷库 图 3 1 本车间生产工艺流程图 3 2 生产工艺过程简述 热轧车间和连铸车间毗邻布置 在连铸车间经冷却 火焰处理 标记后的 合格连铸板坯以及表面质量和内部质量合格的热连铸板坯 由辊道送到本厂板 坯库 热连铸坯分别存放在四个板坯跨内 当连铸机和热轧机的生产计划相匹配 时 热坯也可以从来料辊道经中间辊道直接磅到加热炉后的装料辊进行装炉 根据生产计划的要求计算机对选用的板坯进行最优化处理 使板坯库以最小的 工作量进行装炉操作 板坯由吊车吊到上料辊道后进行称重 核对号码 确认 无误后 按装料顺序由辊道将板坯送到的加热炉 由于产品工艺流程的不同 加热炉的温度也不一样 直接从连铸机的辊道 送到加热炉的叫 直接热装 DHC 板坯温度 t 650 800 从板坯库保温坑 内送到加热炉的叫 缓冲热装 BHC 板坯温度 t 650 当温度在 650 t 350 时叫 缓冲温装 BWC 当板坯温度 t 350 时叫 冷装 为使轧机充分发挥能力 上述不同温度的板坯可以进行组合装炉 如果冷 热坯间温差太大 可由计算机进行计算 使冷热坯间保持一个必要的间距 板 坯在加热炉内一般加热到 1200 1250 出炉 加热出炉后的板坯 首先经过高压水除鳞清除氧化铁皮 而后进入粗轧机 组 R1粗轧机为四辊可逆式轧机 与可逆式立辊轧机 E1靠近布置 板坯在 E1R1上轧制 3 道后 经辊道送至 R2四辊可逆式轧机轧制 3 道次 轧成 30mm 的 中间带坯 带坯经中间辊道送至切头习剪剪去带坯头 尾 然后经精轧机前除 鳞设备除去带坯表面的氧化铁皮 送入精轧机组轧制 粗轧机组产生废带坯 由设在中间辊道传动侧的废品推出机推至废品台架 上 切割后用载重小车运走 为了减少带坯在中间辊道上的温降和带坯头尾温 差 在中间辊道上设有保温罩 为减少切损 切头飞剪设有最佳化剪切系统 带坯经六机架四辊式连轧机组轧制成厚度为 1 5 18 的成品带钢 为确保轧制精 度和控制板型 在 F1 F6 精轧机上设有动作灵敏 控制精度高的液压 AGC 厚 度自动控制系统 该控制系统代替过去常规采用的电动活陶器和微张力控制两 套系统 成品带钢经精轧机组后的输出辊道上的层流冷却系统后 使温度降到规定 的卷曲温度 由液压助卷卷曲机卷成钢卷 卷曲完后 由卸卷小车将钢卷托出 卷曲机 经卧式自动打捆机打捆后 再由卧式翻卷机将钢卷翻卷成立卷放在链 式运输机中心位置上 由链式运输机和步进梁运送钢卷 必要时将钢卷送到检 查机组打开钢卷头部进行检查 钢卷经称重打印后根据下一工序决定钢卷的流 向 去精整线的钢卷先翻成卧卷再由运输机送到本车间热钢卷库分别进行加工 去冷轧厂的钢卷由运输机运到钢卷转运站 再由钢卷运输小车送至冷轧厂 14 第 4 章 主要设备的选择与布置 第 4 章 主要设备的选择与布置 4 1 粗轧机组的选择 热带轧制和中 厚板轧制一样 也分为除鳞 粗轧和精轧几个阶段 只是 在粗轧阶段的宽度控制不但不用展宽 反而要采用立辊对宽度进行压缩 以调 节板坯宽度和提高除鳞效果 板坯除鳞以后 接着进入二辊轧机轧制 此时板坯 厚度大 温度高 塑性好 抗力小 选用二辊轧机即可满足工艺要求 随着板 坯厚度的减薄和温度的下降 变形抗力增大 而板形及厚度精度要求也逐渐提 高 故须采用强大的四棍轧机进行压下 才能保证足够的压下量和较好的板形 为了使钢板的侧边平整和控制宽度精确 在以后的每架四辊粗轧机前面 一般 皆设置有小立辊进行轧边 现代热带连轧机的精轧机组大都是由 6 8 架组成 并没有什么区别 但其 粗轧机组的组成和布置却不相同 这正是各种形式热连轧机主要特征之所在 热带连轧机主要分为全连续式 半连续式和 3 4 连续式三大类 不管是哪一类 实际上 其粗轧机组都不是同时在几个机架上对板坯进行连续轧制的 因为粗 轧阶段轧件较短 厚度较大 温度降较慢 难以实现连轧 也不必进行连轧 各种布置的优缺点如下 1 全连轧 粗轧机组有 4 6 架轧机 串列式排列 每架轧机轧制一道 无逆轧道次 一般前几架不进行连轧 后面两架 为缩短轧机间的距离而采用近距离布置 构成连轧 这种带钢热连轧机流程合理 产量高 年产量可达 300 600 万吨 但轧机架数多 投资大 生产线及厂房较长 故它适合于单一品种 大规模生 产热轧带钢采用 2 半连轧 粗轧机只有两架轧机 其中一架为不可逆式轧机 一般为二辊 另一架为 可逆式轧机 一般为四辊万能 或两架都为可逆轧机 二棍 四辊万能 后一种 半连续式轧机的粗轧机组 相当于一双机架中厚板轧机 可设置中板加工线 既生产中板 又生产板卷 上述两种半连续轧机的共同特点是 粗轧阶段有逆 轧道次在可逆轧机要轧制数道次 轧机产量不高 一般为 100 250 万吨 年 半 连续式热带钢轧机的生产能力虽然低于连续式轧机 但它的轧机架数少 厂房 短 投资少并且粗轧道次和压下量安排灵活 故适用于产量要求不高 品种范 围宽的情况 3 3 4 连轧 它的粗轧机组有四架轧机 其中第一架为不可逆式轧机 二辊 第二架为 可逆式轧机 四辊万能 第三 四架为近距离布置构成连轧关系的不可逆式轧 机 四辊万能 这种热带连轧机比全连轧的轧机架数少 厂房短 投资少 5 6 而产量与之相近 可达 400 万吨 年 并具有半连轧生产灵活 产品范 围宽的特点 故得到广泛采用 它主要适合于多品种 生产规模较大的热轧带 钢厂 车间 采用 4 紧凑式 两架可逆连轧 本设计考虑实际生产情况 从缩短生产线长度 减小占地面积 节约设备 投资等方面考虑 选择近年来常用的半连续式粗轧机 由于在粗轧机组上轧制 时 轧件温度高 塑性好 厚度较大 故应该尽量利用此有利条件采用大压下 量轧制 考虑粗轧机组和精轧机组之间在轧制节奏和负荷上的平衡 粗轧机组 变形量一般要占总变形量 坯料至产品 的 70 80 根据目前轧辊强度等方面的因素 参考现场的经验 以及为了配合该车间 能生产更薄规格产品的发展要求 本次设计中选用 2 架四辊可逆式粗轧机 初轧机轧制时轧辊还承受较大的冲击负荷 由此可见选择初轧机的轧辊材 质时轧辊的强度和咬入条件是第一位的 出辊身表面硬度决定的辊 6J 耐磨性和 光治度居第二位 HS 20 40 为此 初轧机轧辊多用高强度铸钢或锻钢 主 要材料为 40Cr 60CrMoV 60CrMnMo 60SiMnMo 等 E1立辊轧机 用途 辅助粗轧平辊轧机咬入 轧边 定宽 1 2 5 6 道次 E1与 R1连轧 3 4 道次 E1不轧 空转 技术参数 型式 卧式电机 上传动 全液压压下 轧辊直径 1200 1100mm 辊身长度 430mm 最大轧制压力 3400kN 最大轧制力矩 723 2 5 过载 mkN 主电机 N 2100kW 1 台 转速 175 350rpm 轧制速度 2 67 5 34m s 第 4 章 主要设备的选择与布置 推荐速比 i 1 4 089 轧辊最大开口度 1780mm 轧辊最小开口度 800mm 轧辊配置冷却水系统 水压 0Mpa 最大侧压压下量 50mm 单边 25mm 道次 R1 R2四辊轧机用途 按工艺要求将板坯轧制成规定厚度的中间坯 技术参数 型式 四辊可逆式轧机 轧机压下采用电动压下 液压 AGC 最大轧制压力 45000kN 轧机最大开口度 270mm 工作辊 直径 1200 1100 mm 辊颈尺寸 600mm 工作辊辊身长度 1780mm 材质 高铬合金铸钢 肖氏硬度 HS69 75 电机转速 108 190 r min 支撑辊 直径 1550 1400 辊颈尺寸 775mm 支撑辊辊身长度 1780mm 材质 锻钢 肖氏硬度 HS65 71 最大轧制力矩 2 3715 7 2 5 倍过载 mkN 主电机 N 6600kW AC 二台 轧制速度 2 83 5 34m s 4 2 精轧机的选择 当今新型热带轧机主要有 HC 轧机 CVC 轧机 PC 轧机等 现在介绍如 下 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 轧机的主要特点 1 具有大的刚度稳定性 2 HC 轧机具有很好的控制性 3 HC 轧机由于上述特点因而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 4 压下量由于不受板形限制而可适当提高 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 CVC 精轧机组的配置一般是 前几个机架采用 CVC 辊主要 控制凸度 后几个机架采用 CVC 辊主要控制平直度 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 调节带钢凸度的原理如图 4 1 所示 图 4 1 CVC 轧机原理图 CVC 轧机有很多优点 板凸度控制能力强 轧机结构简单 易改造 能实现自 由轧制 操作方便 投资较少 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 第 4 章 主要设备的选择与布置 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 如图 4 2 所示 图 4 2 PC 轧机当量凸度和交叉角 PC 轧机能很好解决轧辊磨损和能耗的问题 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 此止推装置安装在工作辊操作侧轴端 PC 轧机的轧辊轴线交叉角一般为 0 5 1 5 度 等效工作辊凸度 Cr 由下式表 示 Cr b2tan2 2DW b2 2DW 4 1 式中 Cr 等效工作辊凸度 影响系数 b 轧制板带的宽度 交叉角 DW 工作辊直径 由上式可知 交叉轧辊等效的轧辊凸度 Cr 与带钢宽度 b 成正比 轧件越宽 控制效果越好 当轧件宽度 b 一定时 板凸度的控制范围与轧辊交叉角度成正 比 因此 通过根据轧制条件设定适合的交叉角 可以得到任意的目标带钢凸 度 PC 轧机的优点 1 良好的板型与凸度控制能力 2 单一的轧辊原始辊型 3 压下率大 4 轧制计划的自由性 PC 轧机的缺点 轧制结构复杂 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 并增加了轧制力的测量的滞后性 操作与 控制复杂 投资成本增加 此外 有些轧机采用 ORG 在线磨辊 技术 ORG 的个砂轮是通过接触 旋转中的工作辊来带动旋转 属于非驱动型研磨 在线磨辊机里安装有在线轮 廓仪 可以准确测定工作辊的表面形状 ORG 技术与 PC 轧机结合起来 将发 挥更大效果 ORG 具有控制板型 板凸度 减少边部减薄与局部高点 提高表 面质量 消除工作辊的磨损段差 实现自由轧制 推迟换辊时间 增加轧制量 的优点 其缺点是一旦操作维护不当 ORG 设备的故障较多 鉴于以上比较 本设计为 六架四辊精轧机纵向排列 间距为 6m 在进入 精轧机前 轧件由于还具有一个较高的温度 并且带钢还较厚 所以 F1 轧机所 要起到的作用是在高温有利条件下 在能保证咬入的条件下进行稍大的压下 此时由于轧辊的弹跳与带钢的厚度及变形量相比是很小的 所以 F1 使用普通的 四辊轧机 在 F2 F4 精轧过程中 为了对板形和凸度控制 并能在轧制压下时 对压下量有灵活的控制 故选用 CVC 轧机 F5 F6 选择的是 PC 轧机 PC 轧 机是为轧辊成对交叉轧机 其工作原理是相互平行的上工作辊 上支承辊中心 线与相互平行的下工作辊 下支承辊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 从而能达到控 制带钢凸度和平直度的目的 另外 为了保证产品的精度和板形等因素 通常 对末几架轧机的要求较高 运用 PC 轧机 与其他类型轧机相比 PC 轧机能很 好解决磨损和能耗的问题 PC 轧机比单辊交叉所承受的轴要小 且结构上设计 有能够承受轴向力的止推装置来克服轴向力 此止推装置安装在工作操作侧轴 端 16 各架轧机的参数如下 精轧机组 型式 六架 预留第 7 架 四辊不可逆式带钢连轧机组 板形控制方式 CVC 轧机 工作辊弯辊 工作辊窜辊 轧辊尺寸 工作辊 F1 F3直径 800 710mm 第 4 章 主要设备的选择与布置 辊颈尺寸 400mm F4 F6直径 680 580mm 辊颈尺寸 340mm 辊辊身长度 1780mm 材质 高铬合金铸铁 肖氏硬度 HS70 75 支撑辊 直径 1450 1300mm 辊颈尺寸 725mm 辊辊身长度 1780mm 材质 锻钢 肖氏硬度 HS65 71 轧制力 F1 F3 44000kN F4 F6 40000kN 开口度 50mm 最大辊径时 工作辊窜辊行程 150mm 工作辊弯辊 1500kN F1 F6 主电机 F1 AC8000 kW 150 340 r min F2 AC8000 kW 150 340r min F3 AC8000 kW 150 340r min F4 AC8000 kW 250 520 r min F5 AC5000kW 300 650 r min F6 AC5000 kW 300 650 r min AGC 液压缸 机架 F1 F6 AGC 液压缸 2 套 机架 AGC 力 19 6MN 2000t 液压缸 液压缸内径 有效行程及压力 1000mm 265mm 最大 30 9MPa 315kg cm2 液压缸速度 约 3mm s 传感器 磁尺 2 套 液压缸 4 3 保温装置 4 3 1保温装置的概述 保温装置位于粗轧与精轧之间 用于改善中间带坯温度均匀性和减小带坯 头尾温差 采用保温装置 不仅可以改善进精轧机的中间带坯温度 使轧机负 荷稳定 有利于改善产品质量 扩大轧制品种规格 减少轧废 提高轧机成材 率 还可以降低加热板坏的出炉温度 有利于节约能源 常用的保温装置主要 有保温罩和热卷箱 其共同的特点是不用燃料 保持中间带坯温度 但设备结 构大相径庭 迥然不同 分别叙述如下 1 保温罩 布置在粗轧与精轧机之间的中间辊道上 一般总长度有 50 60m 由多个罩子组成 每个罩子均有升降盖板 可根据生产要求进行开 闭 罩子上装有隔热材料 罩子所在辊道是密封的 中间带坯通过保温罩 可 大大减少温降 2 热卷箱 布置在粗轧机之后 飞剪机之前 采用无芯卷取方式将中间带 坯卷成钢卷 然后带坯尾部变成头部进入精轧机进行轧制 基本消除带钢头尾 温差 采用热卷箱 不仅可保持带坯的温度 而且可大大缩短粗轧与精轧之间 的距离 热卷箱的优点有 1 减少中间坯头 尾温差 确保带钢轧制温度 热卷箱 对中间坯有明显的保