年产145万吨的4100mm宽厚板车间设计毕业论文.doc

年产145万吨的4100mm宽厚板车间设计毕业论文目 录第一章 总论11.1 工程总论11.2 国内外中厚板车间现状及发展趋势111.2.1宽厚板简介:11.2.2宽厚板用途11.2.3国外宽厚板生产现状21.2.4宽厚板国内发展251.3当代我国宽厚板生产所采用的先进技术461.4在包头建设中厚板车间的必要性与可行性分析71.4.1 原料供应情况分析71.4.2区域辅助设施状况7第二章 制定产品大纲102.1产品方案制定3102.1.1产品方案的编制原则及依据102.1.2 在编制产品方案时应注意的问题112.2产品大纲112.2.1 产品品种112.2.2编制金属平衡表122.2.3原料的种类132.2.4原料的技术要求132.3钢材理论重量计算14第三章 生产工艺制定173.1生产工艺流程依据173.2生产工艺流程183.2.1 加热制度193.2.2 清除氧化铁皮193.2.3 轧制制度193.2.4 轧后加速冷却213.2.5 钢的轧后精整工序213.3宽厚板的热处理24第四章 车间平面布置及轧机选择244.1车间平面布置254.1.1车间布置原则254.1.2 选择金属流程线254.1.3 生产设备的布置254.2轧机的类型及布置形式5264.2.1宽厚板轧机的选择原则264.2.2 宽厚板轧机的型式274.2.3 轧机的布置形式284.3轧辊主要参数的确定6294.3.1轧辊尺寸的确定294.3.2轧辊材质的选择304.3.3 3800轧机参数选择304.3.4 4100轧机参数选择31第五章 压下规程制定345.1 轧制制度确定的原则及要求345.2制定压下规程345.2.1以典型产品为例确定板坯长度355.2.2咬入条件的计算355.2.3确定轧制方法355.3轧制速度制度365.3.1轧制速度的计算365.3.2确定速度图形式365.3.3选择各道咬入、稳定轧制、抛出转速375.3.4变形速度的确定7385.4轧制时间的确定395.4.1 纯轧时间395.4.2间隙时间405.4.3 轧制延续时间405.5 温度规程的制定415.5.1温度规程的确定415.5.2温度降的计算42第六章 力能参数计算446.1 确定各道变形抗力8446.1.1各道变形程度的计算446.1.2 计算各道平均变形速度456.1.3变形抗力的计算456.2轧制压力的计算476.2.1计算各道变形区长度476.2.2计算各道平均单位压力486.2.3计算各道总压力496.3确定各道次传动力矩496.3.1传动力矩的组成496.3.2按轧制力计算轧制力矩506.3.3附加摩擦力矩的确定516.3.4空转力矩的确定526.3.5计算传动力矩536.4绘制轧制图表53第七章 轧辊强度的校核和电机的校557.1轧辊参数的选择557.2轧辊材质的选择557.3轧辊尺寸的选择567.3.1粗轧轧辊尺寸的选择567.3.2精轧轧辊尺寸的选择567.4轧辊的强度校核577.4.1板带轧辊的强度特点577.4.2粗轧机校核597.4.3精轧机校核617.5电机能力校核627.5.1粗轧机电机校核637.5.2精轧机电机校核64第八章 轧机生产能力计算668.1 轧钢机工作图表13668.2 年产量计算668.2.1 典型产品实际小时产量668.2.2 轧机平均小时产量678.2.3 车间年产量68第九章 辅助设备的选择709.1 加热设备选择709.1.1推钢式加热炉709.1.2步进式加热炉719.2剪切设备的选择739.2.1切头剪739.2.2双边剪739.2.3定尺剪、火焰切割机749.3 矫直机759.4 冷床779.5 起重运输设备选择789.5.1 辊道选择789.5.2 起重设备选择799.6 定尺钢板的表面检查和修磨809.7钢板的收集、堆放及包装809.7.1 钢板收集应遵循的原则809.7.2 堆放应注意事项80第十章 宽厚板车间平面布置8210.1 车间平面布置的原则98210.2 金属流程线的确定8210.3 主要设备间距的确定8310.3.1 加热炉及其前后设备间距8310.3.2 轧机及其前后设备间距8310.4 仓库面积计算8410.4.1 原料仓库面积计算8410.4.2 成品仓库面积确定8510.5 辅助车间的面积设定8610.5.1 操作台8610.5.2 样板间8610.5.3 主电室8610.5.4 电磁站和变压器室8610.6 宽厚板车间厂房组成及立面尺寸确定8610.6.1 厂房跨度布置8610.6.2 厂房跨度大小8710.6.3 柱距尺寸8710.7 车间经济技术指标8710.8各类材料的消耗指标8710.8.1燃料消耗8710.8.2电能消耗8810.8.3轧辊消耗8810.8.4蒸汽消耗8810.9综合技术经济指标8810.9.1日历作业率8810.9.2有效作业率88参考文献90内蒙古科技大学毕业设计说明书第一章 总论 1.1 工程总论（1）项目名称：设计年产145万吨的宽厚板厂（2） 项目概述： 经过对国内外中厚板市场现状的分析以及前景的预测，综合对当地各种物料供应、能源等其它资源的分析，我们选择区域与资源优势居一体的内蒙古包头地区作为建厂厂址，设计一座年产量145万吨宽厚板车间，以85mm1930mm5000mm，DH32造船板为其典型产品，并且能够生产规格齐全、性能优良，能满足市场需求的产品。1.2 国内外中厚板车间现状及发展趋势11.2.1宽厚板简介:中厚板的分类：(1) 中厚板按尺寸规格可分为中板、厚板、特厚板等 1）中板：420mm者为中板2）厚板：2060mm者为厚板3）特厚板：60mm以上者为特厚板(2) 中厚板按用途可分为结构、包容及特殊等三大类。 1）结构类。包括船舰、建筑、工程机械、桥梁及采油平台等;2）包容类。包括锅炉、容器、管线及罐等;3）特殊用途类。包括坦克、防弹板、复合板、不锈板及工具模具板等。宽厚板为重要的钢材品种,多用于容器、高压锅炉、船舰、输油汽长途管线、舰艇、坦克、海上平台、航母、大桥桥梁、储油汽罐及高层建筑等对钢材性能要求高的重要地方。1.2.2宽厚板用途宽厚板主要用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁等行业，并且随着国民经济建设其需求量非常之大，范围也十分广。 （1）造船钢板：用于制造海洋及内河船舶船体。要求强度高、塑韧性、冷弯性能、焊接性能、耐蚀性能都好。 （2）桥梁用钢板用于大型铁路桥梁。要求承受动载荷、冲击、震动、耐蚀等。 （3）锅炉钢板：用于制造各种锅炉及重要附件，由于锅炉钢板处于中温（350以下）高压状态下工作，除承受较高压力外，还受到冲击，疲劳载荷及气和水腐蚀，要求保证一定强度，还要有良好的焊接及冷弯性能。 （4）压力容器用钢板：主要用于制造石油、化工气体分离和气体储运的压力容器或其它类似设备，一般工作压力在常压到320kg/cm2甚至到630kg/cm2，温度在-20450范围内工作，要求容器钢板除具有一定强度和良好塑性和韧性外，还必须有较好冷弯和焊接性能。 （5）汽车大梁钢，用于制造汽车大梁（纵梁、横梁）用厚度为2.5-12.0mm的低合金热轧钢板。由汽车大梁形状复杂，除要求较高强度和冷弯性能外，要求冲压性能好。1.2.3国外宽厚板生产现状由于全球造船能力提高以及能源项目增多，造船和建筑用厚板需求旺盛。目前全球中厚板厂都大力建造，俄罗斯、韩国等一些大钢铁厂家纷纷开始扩大产能。东国钢铁公司计划在唐津建立一个年产150万吨的厚板厂，为此要投入7600亿韩元（8.03亿美元），于2007年1月破土动工，2009年8月建成，2012年可以正常运行，每年销售额将达9000亿韩元。主要生产船板，管线用厚板、高强度厚板等高附加值厚板。东国制钢去年向巴西塞阿拉钢铁厂投资约1000亿韩元，这次又决定在国内建设厚板厂，到2009年共投资约8600亿韩元。该公司计划从塞阿拉钢厂每年生产的150万吨薄板中，引进100万吨用于生产厚板。东国制钢目前在浦项第一厚板厂和第二厚板厂每年分别生产100万吨和160万吨厚板。唐津厂建成后，将形成410万吨厚板年产规模。俄罗斯新利佩茨克钢铁公司在Lipetsk厂安装5米宽的厚板轧机，所产厚板全部供应给俄罗斯钢管生产企业。该轧机2007年开始建设，2008年投产。新钢20062011年的二期现代化改造项目完成后，钢年产量将从目前500万吨提高到950万吨。俄罗斯马格尼托哥尔斯克厂（MMK）将在南乌拉尔地区的钢厂建一宽厚板轧机和一座连铸机，生产宽最大4850mm、x100x200级钢，满足国内市场所需。该设备将由德国设备制造商SMS提供，板坯连铸机年产能为150万吨。项目建设需32个月，2009年年中投产。除石油和天然气工业外，造船和桥梁建筑工业对中厚板需求旺盛。俄马钢称，每年约30万吨新生产的中厚板将进行热处理。近几年，马钢一直致力于设备的现代化改造，迄今估计已耗资13亿美元，整个改造计划于2010年完成。俄罗斯联合冶金公司(OMK)计划于2010年投产5000mm宽厚板轧机，以便为其新建的大口径焊管生产线提供所需的管坯原料。此宽厚板轧机将安装在维克萨厂，产能为120吨宽，板的规格4.5m12.5m，最大厚度可达48mm，所轧钢种最高等级为x120。目前，俄罗斯钢管厂家尚不能生产这样规格的焊管。目前俄罗斯天然气石油公司、石油管道输送公司及其它油气厂家都很希望购到这种高性能的钢管材料。OMK公司为保证其大口径焊接钢管的正常生产，不得不从德国（第林格冶金公司）、日本、韩国进口及向谢韦尔钢厂5000mm宽厚板厂购买管坯用材。去年，第林格尔冶金公司共向维克萨焊管厂供应10余万吨大规格宽厚板，供其生产1420mm大口径管用。OMK已同德国SMSMeer公司签定设备供货合同，将在大口径焊管生产线安装一台全新的管坯成型压力机。这台压力机2008年1月投产。印度埃萨集团的Hazira中厚板公司开始建年产能150万吨的中厚板厂，在2007年底运转。投资4.33亿的该厂将生产宽5米中厚板，主要用于石油和天然气管道、锅炉和压力容器及造船和建筑工业，旨在替代进口。新日铁住金不锈钢公司将提高不锈钢中厚板产能。日本最大的不锈钢生产商新日铁住金不锈钢公司计划于8月1日增建八幡厂的新酸洗、检验和包装线，计划耗资24亿日元(2.05亿美元)。新生产线将使该厂的镍基不锈钢中厚板产能提高30%，月产能达到1.1万吨，成为全球最大的不锈钢中厚板厂，满足能源、海洋和化工行业对不锈钢中厚板日益增长的需求，降低其对价格敏感的不锈钢薄板市场的依赖。该厂主要生产304和314材质的不锈钢中厚板。新日铁和JFE钢厂未来3年将集中增产高端钢产品，到2008年新日铁汽车薄板和船板等高级产品占钢材总产量的比例将上升到70%-75%，JFE钢公司的船用高抗拉强度厚板将增50万吨。浦项钢铁公司继去年对3台厚板设备改造后，再投资900亿韩元（9500万美元）进一步对设备升级改造，未来3年厚板年产量将增110万吨，即从目前360万吨增加到2008年的430万吨，2009年投资项目全部完成后，产能增至470万吨。泰国LPN公司，厚板生产厂家LPN公司计划提高ABS级船板产能。北美厚板和焊管厂家Ipsco公司计划投资4500万美元对两家钢厂进行改造，包括在美国Montpelier厂安装真空脱气设备，以生产焊管用优质厚板。巴西米纳斯吉拉斯冶金联合公司计划提高Ispatinga厂的厚板产能30%，加上其分公司Cosipa的厚板厂，该公司厚板年产能将达到200万吨。以上介绍的是国外中厚板的发展生产现状，国外中厚板的发展迅速，以下将介绍国内中厚板的生产现状。1.2.4宽厚板国内发展2“十五”期间，宝钢5000mm轧机，南钢、舞钢3500mm炉卷轧机，鞍钢、首钢、济钢等3套轧机改造。酒钢引进了1 套具有较高刚度的2800mm中厚板轧机，并实现了厚度自动控制和过程自动化。我国常规的中厚板轧机目前可分3类5。1类：4.3m和5m高水平轧机；2类：以3.5m为代表的中等水平轧机；3类：2.3、2.8m老旧轧机。但近来，某些厂家新上的宽度在3.5m范围内的中厚板轧机，装备水平也较高。2008年我国中厚板轧机达到59套4，产能5553万t/a。其中：5000mm轧机3套，490万t/a；40004900mm轧机8套，1030万t/a；35003800mm轧机19套，2025万t/a；28003000mm轧机13套，1239万t/a；2300mm轧机16套，769万t/a。到2010年我国中厚板轧机产能达到65007000万t/a。我国宽厚板生产目前存在的主要问题是：部分高强度级别的钢板还有待进一步开发。如高压锅炉板、大型工程机械用高强度钢板以及长距离输气及输油的大口径（1.02-1.44m）直缝焊管用中板（宽3.2-4.52m），国内尚不具备生产条件。我国宽厚板生产以2004年为界大致可以分为两个阶段，2004年前我国中厚板企业总体装备水平不高，除了浦钢、舞钢、鞍钢外，其他钢厂的基本上是3000mm以下的轧机。2005年是我国中厚板轧机快速发展的一年，当年新上新轧机8套，主要以3000mm以上的宽厚板轧机为主，使我国中厚板总体装备水平有了较大的提高，从20052008年是我国中厚板装备技术和产能快速发展的一个阶段。然而2008年金融危机发生之后，中厚板发展比较缓慢，许多钢厂出现了供大于求的状态。随着经济的恢复，2010年中厚板将迅速发展。1.3当代我国宽厚板生产所采用的先进技术41）广泛采用TMCP（ Thermo Mechanical Control Process ）技术。TMCP工艺技术是适应高强度低合金钢的发展而产生和发展的，是当代厚板轧机生产高性能、高强度钢板必须具备的技术。2）采用板凸度和板形调整控制功能。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。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，压下手段有的采用电机驱动、液压驱动或者两种方式联合驱动控制。4） 直接淬火、回火工艺。指钢板热轧终了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，有机地将变形与热处理工艺相结合，从而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。 5）采用热处理工艺。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。因此，热处理工序在现代化宽厚板生产中仍是必不可少的。装备先进的精整线。第1：由于高强钢品种比例高，采用TMCP工艺后钢板温度较低 促使中厚板矫直采用组合式矫直机和四重强力矫直机，扩大矫直范围，保证良好的平直度，现代矫直机的矫直力达30000 KN，矫直钢板厚度范围4.570 mm。第2：为提高中厚板的产品质量等级，许多中厚板生产线安装离线式超声波探伤系统，一般可对厚度4.540 mm、宽度在8004500 mm之间的钢板以3060 m/min的速度进行100%探伤检查。第3：大多采用滚切式剪或圆盘剪。采用多轴多偏心滚切式剪切机，剪切变形区小，钢板不易弯曲变形，毛刺少，剪切质量高，剪切速度快，生产效率高。第4：为了矫直热矫直机矫直后或热处理后出现的不平度超标的钢板，目前不少中厚板厂在精整线上设置了冷矫直机或压力矫直机，挽救了部分板形较差的钢板，提高了成材率。1.4在包头建设中厚板车间的必要性与可行性分析1.4.1 原料供应情况分析 内蒙古自治区拥有丰富的铁、稀土、铌等多种金属共生矿床的矿区，归包头市管辖，是包头五个区之一称为白云矿区。白云鄂博矿山东西延伸约20余公里，相对高度约200米，稀土资源储量占全国的97，为除中国以外世界总储量的5倍多。白云鄂博矿是一座世界罕见的多金属共生矿床，分布在东西长18公里，南北宽约3公里，总面积48平方公里的范围内。现已探明矿体内蕴藏着160多种矿物，70多种元素。矿物种类主要有铁、铌和稀土矿物。其中铁矿储量9.5亿吨，铌矿储量519万吨，稀土矿工业储量3600万吨，占全世界的36%，占全国的90以上，因而被誉为“稀土之乡”。另外，还蕴藏着铜、石英石、莹石、磷灰石、软锰矿等多种矿物。白云鄂博现在是包头钢铁公司的主要原料基地，对包头市和自治区的经济发展发挥着举足轻重的作用。白云鄂博铁矿是包钢的主要原料基地，是举世闻名的稀土之乡。1957年2月27日建矿，经过“七五”、“八五”扩建改造，现已形成年产矿石1000多万吨的现代化大型露天矿山，拥有固定资产原值16亿元以上，设备总重量3万吨，职工总数6000多人。1.4.2区域辅助设施状况（1）交通运输状况包头素以“水旱码头”而闻名。如今，它已经成为连接华北、西北的重要公路、铁路、航空交通枢纽。包头的公路交通四通八达，已形成网络。北京至银川的110国道、包头至南宁的210国道贯穿全市。被称为塞外第一桥的黄河公路大桥，长810米，宽12米，桥梁经久牢固，造型别致，使黄河南北变通途。 呼包高速公路西起包头东兴，东至呼和浩特罗家营，全长146.6公里，是我国少数民族地区最早建设的高速公路之一。贯通我国华北、西北地区的大动脉京包、包兰铁路在包头接轨，旅客列车东南行可直达北京、上海、宁波；西行可直达银川、兰州；南下可直达太原、西安。呼市到东胜、包头到集宁的当日往返列车以及包头市内的包白（白云鄂博）、包石（石拐）和环城等铁路，连接着包头市各区旗县。（2）水资源条件充足的水资源是包头经济赖以发展的重要条件。黄河流经包头境内214公里，水面宽130米到458米，水深1.6米到9.3米，平均流速为每秒1.4米，最大流量每秒6400立方米，年平均径流量为260亿立方米，是包头地区工农业生产和人民生活的主要水源。此外，艾不盖河、哈德门沟、昆都仑河、五当沟、水涧沟、美岱沟等河流，水流量可观，也是可以利用的重要水资源。包头土地总面积27768平方公里，其中，山地占14. 49，丘陵草原占75.51，平原占10。已开发和利用的土地中，市区面积为140.5平方公里；耕地面积占土地面积比重14.3；森林面积149.2千公顷，草原面积2086.5千公顷。（3）能源供应包头地区有着良好的煤电产业发展基础，丰富的赋存和易于开采的煤炭资源。包头周围煤炭资源主要集中在鄂尔多斯盆地，包含准格尔、东胜、卓资山三大煤田，保有资源储量达1217.85亿吨，约占全区保有资源总量的54.39%。煤炭以长焰煤为主，煤质优良，具有低硫、低灰、高发热量的特点。而且本地煤田规模大，宜于露天或大型机械化矿井开采，是理想的能源重点开发区。2007年9月底包头市内发电企业总装机容量已经突破600万千瓦，电力供应持续平稳，不仅充分供给市内用电而且电力远输北京、河北，支援华北电力。包头唯一一座50万千伏安变电站位于稀土高新区希望工业园区内。幸福变电站、昆河变电站、哈林变电站、高新变电站、稀土工业园变电站都位于稀土高新区及周边。包头周边地区天然气资源总量10.7万亿立方米，居中国第一位。特别是苏里格气田天然气储量达到5000亿立方米以上，该气田不仅是中国的第大气田，而且列入世界知名大气田行列，包头距该气田仅有200公里，包头市工业、居民生活均已采用了清洁的天然气能源。（4）总结在白云铁矿的充足原料的支持下，结合便利的交通情况，可以使产品迅速的输送到全国。充足的能源、资源可以使产品的成本大幅度下降。因此在包头建设中厚板厂是可行的。第2章 制定产品大纲2.1产品方案制定3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。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。2.1.1产品方案的编制原则及依据 （a）产品方案的编制原则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。 （b）编制依据：1）金属与合金的品种、规格、状态及质量要求品种和规格不同，所采用的生产方案就不同，那么设计的车间就有很大差别，例如板带材生产车间和管棒型材生产车间就有根本的差别。若产品质量要求不同就是同一种合金品种与规格也可以采用不同的生产方案。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。例如，对于板材生产来说，产量不大时，可采用单机架生产；而产量大时，采用连轧生产。 3）投资与建设速度、机械化与自动化程度、劳动条件、工人与管理人员的数量以及将来的发展前景。2.1.2 在编制产品方案时应注意的问题 （1）满足国民经济发展的需要，特别要根据市场信息，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于钢材的需要。（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，做到供应适应，品种平衡，产销对路，布局合理，要防止不顾轧机特点，不顾车间具体工艺设备条件随便上马的倾向。（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，有条件的要争取轧机向专业化和产品系列化方向发展，以提高轧机的生产技术水平。（4）考虑建厂地区资源及钢的供应条件，物资和材料等运输的情况逐步完善和配套起我国自己的独立的轧钢生产体系。（5）要逐步解决产品品种和规格的老化问题，要适应当前对外开放，对内搞活的新的经济形势的需要。要根据车间工业设备的情况，力争做到产品结构和产品标准的现代化，有条件的要考虑生产一些出口产品，走向国际市场。2.2产品大纲2.2.1 产品品种1）本车间生产的产品品种有碳素结构钢板、低合金结构钢板、锅炉钢板、容器钢板、船用钢板、管线钢板、汽车大梁钢板、机械工程用钢及耐磨钢板等。2）产品规定厚度：5150mm 宽度：12002300mm长度：15003700mm单重：2.8119.91t2.2.2编制金属平衡表金属平衡表编制依据成品率是指成品重量与投料量相比的百分数。其计算公式为 （2-1）其中A成品率，；Q投料量（原料重量），t ；W 金属的损失重量，t。；成品率是一项重要的技术经济指标，成品率的高低反映了生产组织管理及生产技术水平的高低。影响成品率的因素是各工序的各种损失。金属损失主要有以下几种：1）烧损：金属在高温状态下的氧化损失称为烧损。金属加热过程中的烧损与加热温度和时间有关系，加热温度越高，时间越长，烧损量就越大。烧损率一般在1%5%。2）切损：切损是指切头、切尾、切边等大块残料损失。钢材切损主要与钢种坯料尺寸以及原料状况等有关。本车间产品切损均为0.1%6。3）轧废：轧件各工序生产中由于设备和工具、操作技术以及表面介质问题所造成的不符合质量要求的产品。如轧漏，轧卡，超差，浪形，轧扭，腰薄，耳子，性能不合格等。它与车间的技术装备、生产管理及操作水平有关。轧废率一般在1%3%。金属平衡表编制依据K=W/Q (2-2)K.金属消耗系数W.投入的坯料重量Q.合格产品的重量2.2.3原料的种类用于生产中厚钢板的原料有扁钢锭、初轧板坯、锻压坯和连铸板坯几种。选择原料时，应考虑压缩比，压缩比是保持产品组织性能的关键。如美国提出压缩比要达到，日本提出压缩比要大于，一般认为连铸坯的压缩比采用是合理的。而中厚板的原料主体是连铸坯，其厚度不受粗轧机轧辊最大开口度的限制，因此采用连铸坯成材率高、产品性能好，所以本设计选择连铸坯作为原料。10表2.2 原料来源及规格项目名称厚度/mm宽度/mm长度/mm单重/t定尺坯倍尺坯定尺坯倍尺坯连铸板坯200、250、300 、12002300150037003，8007，4002.8119.917.1139.82自开坯1201，2001，5001.662.2.4原料的技术要求1）、连铸坯的不平度每米不得大于20mm。长度大于1.5m，总不平度不得大于总长度的1.5。2）、连铸坯的镰刀弯每米不得大于6mm。3）、连铸坯横截面脱方（a值）应不大于8mm。4）、连铸坯侧边凸凹（f值）应不大于7mm。5）、连铸坯宽面的鼓肚总高度不得大于可宽面公称边长的2%。6）、连铸坯表面不得有裂纹、重接、翻皮、结疤、夹杂、深度或高度的划痕、压痕、擦伤、气孔、皱纹、耳子、凸块、凹坑和深度大于2mm的发纹。连铸坯横截面不许有缩孔及其它影响轧制质量的缺陷。7）、连铸坯端部宽度方向的切斜不大于30mm。厚度方向的切斜不得大于20mm。8）、钢的牌号和化学成分（熔炼分析）应符合有关标准规定。 9）、连铸坯表面如存在上述缺陷，必须清除。清除的方向应沿轧制方向，清除处应圆滑无棱角，清除宽度不得小于深度的6倍，清除长度不得小于深度的10倍。表面缺陷的清除，单面不得大于厚度的15%，两相对面清除深度之和不得大于厚度的20%，清除深度自实际尺寸算起。 10）、坯横截面应为矩形厚度不大于150mm的板坯，每个侧面允许有深度不同的凹下；厚度大于150mm板坯，每侧允许有深度不大于20mm的凹下。2.3钢材理论重量计算 钢材理论重量计算的计量单位为公斤（ kg ）。其基本公式为： (2-3) W金属重量，kg F金属横断面面积，mm2 L金属原料长度，m 金属密度，取钢为7.85g/cm3 编制金属平衡表，产品大纲如下：表2-1产品大纲序号产品名称代表钢号执行标准原料规格(厚宽长/mm)产品规格(厚宽/mm)产量吨/a%1造船板DH32GB7123001520179985193050001087507.52低合金高强度钢Q345BGB159130014501834701900600041325028.53管线钢X80APISPEC 56021505250362502.54碳素结构钢Q195GB700240185025167621007000203000145建筑结构板Q235GJ，SN490BYB4104-2000JISG313618017702130551870660019720013.66锅炉板16Mnq，20qGB71320019002842 8030004500246501.77压力容器板20RSPV235GB6554JIS G31151601400 3186 4522507050246501.78汽车大梁钢板06TiL16MnLGB327321018903687602870850017110011.89工程机械用钢StE460DIN171021901760 33537026706000275501.9 10耐磨钢Q235NHGB/T41711502000 3315852600450024360016.8合计1450000100表2-2金属平衡表编号产品原料重量/吨成品重量/吨烧损/%切损/%轧废/%金属消耗系数成材率/%1造船板118,2071087501.44.91.71.09922低合金高强度钢450,1634132501.65.21.41.0991.83管线钢39,879362501.75.81.61.190.94碳素结构钢220,1742030001.34.71.81.0892.25建筑结构板215,2841972001.85.611.0991.66锅炉板27,088246501.661.41.1917压力容器板26,706246501.7511.0892.38汽车大梁板183,9781711001.341.71939工程机械用钢30,308275501.95.61.61.190.910耐磨钢265,6492436001.85.31.21.0991.7第3章 生产工艺制定3.1生产工艺流程依据将各种化学成分、形状不同的钢锭、钢坯和连铸坯轧成形状和性能都符合要求的钢板，需要一系列的工序，这些工序的组合和顺序叫做轧钢生产工艺流程。显然，不同的轧制产品有不同的流程。尽管由若干工序组成的产品生产工艺流程是比较复杂的，但工序的取舍不是任意的，工艺设计的任务就是掌握制定工艺流程的原则，正确地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。制定工艺流程的主要依据是：（1） 产品的技术条件：通常在产品标准中规定了钢材品种规格、技术条件、产品性能检验等内容。但技术要求则是其主要方面，它对产品的质量要求，即它对产品的几何形状与尺寸精度、钢锭内部组织与性能及表面质量都做出了明确的规定。显然，产品的技术要求是制定工艺过程的首要依据。因为达到产品的技术要求是我们组织生产的出发点。（2) 钢种的加工性能：钢锭加工工艺性能包括了钢锭变形抗力、塑性、导热性以及形成缺陷的倾向性等内容。它反映了金属在加工过程中的难易程度，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。因此，钢锭加工工艺性能是制定工艺过程的首要依据。（3）生产规模大小：一般生产规模大小有两个含义，即企业规模大小和品种批量的多少。企业规模的大小决定了工艺过程是一次成材还是两个阶段生产的问题。至于批量的多少主要反映在选取设备的技术条件、产品成本的高低上，而对产品的工艺过程无显著影响。（4） 产品成本：成本是生产效果的综合反映，是各种因素影响的结果。一般钢锭加工工艺性能愈差，产品的技术要求愈高，其生产过程就愈复杂，生产过程中金属、燃料、电力、劳动力等各种消耗也愈高，产品成本必然会相应提高。反之，产品成本则下降。成本的高低在一定程度上也是工艺过程是否合理的反应。当然，成本还与产量大小、生产技术水平等其他因素有关。（5）工人的劳动条件：工艺过程中所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。否则，因采取妥善的防护措施。应当说明，上述制定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该进行综合的考虑，任何片面的强调某一方面的做法都会给生产带来不良的影响。3.2生产工艺流程被称为轧制生产过程中的各种化学成分，不同形状的钢锭，钢坯和开花的形状和性能，以满足要求的钢材，通过一系列的所需步骤，对这些过程的组合和顺序。显然，不同的产品具有不同的轧制工艺。正确的制定过程中轧制车间工艺设计的重要组成部分。连轧生产工艺开发的主要目的是为了获得优质的产品符合要求，其次要确保质量，在追求高收益率的基础上，磨，可以做各种原材料，降低材料消耗，降低产品成本。因此，正确的产品制定过程合理化进程，磨意义的作用。高品质，低消费过程中制定的总体要求，制定产品。图3.1车间生产工艺流程图连铸板坯加热粗扎精轧控制冷却高压水除鳞热矫直冷床冷却表面检查、修磨切头尾、分段切边、刨分切定尺、取样自动打印、喷印中厚板产品表面喷丸处理淬火自动超声波探伤热处理人工超声波探伤火焰切定尺取样冷矫直3.2.1 加热制度 配置3座加热炉，加热炉选用步进式加热炉，板坯采用冷料装炉和热料装炉两种方式，其中热装温度为400700。 3.2.2 清除氧化铁皮加热合格的板坯由出炉辊道送至高压水除鳞箱。在通过除鳞箱时，由压力约21MPa的高压水喷除板坯上、下表面的氧化铁皮，然后经粗轧机前输入辊道输送至四辊粗轧机处进行粗轧轧制。3.2.3 轧制制度中厚板轧制过程包括除鳞、粗轧、精轧三个阶段。随控制轧制技术的应用，为满足控制轧制时的温度条件，在粗轧过程中或粗轧后还有一个控制钢板温度的阶段。轧制过程主要包括以下几个阶段。除鳞是保证获得优良表面的关键工序，除鳞的方法有很多，有的在板坯上投入食盐，利用这些材料在高温下爆破来除氧化铁皮，还在粗轧机前设置一台立辊轧机轧制侧边，既可破碎氧化铁皮，也能同时起到调整坯料宽度的作用。目前广泛采用的方法是使用高压水除鳞箱和轧机前后的高压水喷头进行除鳞。粗轧、精轧划分并没有明显界限，一般把双机架轧机的第一架称为粗轧机，第二架称为精轧机。将单机架轧机前期道次称为粗轧、后期道次称为精轧。中厚板轧制粗轧阶段的任务是将板坯或扁锭轧制到所需要的宽度、控制平面形状和进行大压缩延伸。展宽的方法可分为：全纵轧法、全横轧法、横轧纵轧法、角轧纵轧法。图3.2为纵轧、横轧、角轧轧法方法示意图。 图3.2三种基本粗轧方式轧制制度的制定是轧钢工艺制度的核心。为了获得尺寸合格、性能优良的钢板，要求在规定的开轧、终轧温度条件下采用最合理的轧制速度、轧制道次和每道次压下量。压下规程的排定的主要依据是轧机的工作能力和产品的质量要求。而其核心就是制定变形速率、轧制速度、以及轧制温度。在中厚板生产中，为了达到用窄板坯轧制宽中厚板的目的，常采用先横轧，再纵轧的轧制工艺制度。精轧则是延伸和质量控制，包括厚度、板型、性能及表面质量控制。在精轧机上为了减少板宽方向各支承辊液压弯辊系统，通过控制轧辊凸度，提高板宽方向上的均匀性。精轧机在厚度控制方面大多采用厚度自动控制系统（AGC）。轧辊的压下调整有电动压下和液压压下两种形式。精整和热处理是中厚板厂产品质量最终处理和控制环节。精整工序主要包括矫直、冷却、划线、剪切、检查、缺陷清理、包装入库等根据钢材技术条件要求有的还需要热处理和酸洗。中厚板的热处理最常采用的是退火、正火、正火加回火、淬火加回火处理。3.2.4 轧后加速冷却在精轧机与热矫直机间设有一套钢板加速冷却系统。钢板通过ACC装置时，上、下两面同时喷水进行加速冷却，使钢板的温度快速下降。钢板通过ACC装置的速度约0.52.5m/sec，在喷冷的同时，还由侧面以约1.0MPa的中压水喷吹清除钢板表面的汽化层，保证冷却效果。3.2.5 钢的轧后精整工序 精整是轧钢生产工艺过程中最后一个也是比较复杂的一个工序，它对产品的质量起着最终的保证作用。通常包括矫直、冷却、剪切、检查、打印及清理缺陷等，某些产品还需进行热处理。 a) 矫直矫直的目的是使钢板板形平直。 1) 矫直工艺制度主要是根据矫直钢板的钢种、规格、性能及钢板的外形质量的要求来确定矫直工艺参数。 2) 热矫温度取决于钢板的厚度和相变温度。一般为550650。若矫直温度过高，矫直后钢板在冷床上可能产生翘曲；若矫直温度过低，变形抗力大，矫直效果不好，且使钢板表面残余应力过高而降低钢板性能，特别是钢板的冷弯性能。因此，要合理的选择矫直温度。 3) 必要时可用层流冷却系统来控制钢板的矫直温度。 4) 此外，为保证热处理后的钢板平直度，本设计在辊式淬火机后设有九辊矫直机。 5) 本设计的冷矫机和热矫机采用分组传动方式。矫直参数见表3-3。表3-3矫直参数矫直机名称矫直厚度/mm矫直速度/ms-1 矫直压下量/mm十一辊热矫机 5100 0.82.0 1.05.0 九辊冷矫机 535 0.61.5 1.03.0 b) 冷却冷却分管层流冷却和步进梁式冷床冷却。 1）层流冷却的作用是控制钢板进入热矫机的温度，提高钢板的强度且韧性不降低，降低碳当量从而改善钢板的可焊接性等。 2）冷床的作用是将矫直均匀的钢板迅速均匀的冷却到200150以下，并控制钢板的组织性能。 c) 剪切双边剪和剖分剪靠近布置组合在一起。对成品宽度在2000mm以下的钢板采用剖分剪切。剪切钢板侧边必须平直，尺寸公差符合要求。对于有缺陷、厚度不合格的部位，要尽量让开，不得划入成品尺寸范围。并要考虑温度的收缩量，力求获得最高的成材率。剪切温度不得大于150，发生蓝脆时应停止剪切。厚度大于50mm的钢板采用火焰切割。应根据切割钢板的厚度安装合适孔径的割嘴。 d) 检查打印钢板剪切后，根据技术条件进行的检查。 1) 检查的内容包括力学性能、工艺性能、内部组织、外形尺寸、表面质量和内部缺陷等。检查合格的钢板需打印。 2) 打印内容包括公司、钢种、规格、批号生产日期等。 3) 钢板表面的局部缺陷应用砂轮进行清理，清理后应保证钢板厚度不小于允许的最小厚度，缺陷不得焊补和填补。e) 钢板收集和堆放钢板的收集和堆放应遵循以下原则： 1) 一吊钢板必须是同一批号的钢号，即同钢种、同炉罐号、同厚度、同批号的钢板。避免差错和混乱。 2) 应将计划宽度、长度的钢板和非计划宽度、长度的钢板分别堆放。吊运非计划品，应宽板在下，窄板在上。 3) 收集应做到三面齐。每吊钢板之间应均匀放置。 4) 用垫铁将钢板分开，上下垫铁应在同一垂直直线上，以避免压坏、压弯钢板。垫铁间距建议为2m。每堆钢板高度不应超过3m。 5) 每吊钢板侧边可用油漆编号，以便检查。 f) 热处理制度热处理是经加热、保温及冷却使钢板获得要求的金属显微组织，以改变钢板性能的一种工艺。 1) 目的一般是根据不同钢种的要求，使其软化、硬化、提高韧性和消除残余应力。 2) 本设计采用了辐射管加热的无氧化辊底式炉进行常化处理，并布置了辊式淬火机作调质处理。3)钢板在整个热处理过程中，从加热到保温，在炉内必须前后摆动，不得停止，防止辊身弯曲变形，损坏辊道。一般辊子摆动角度为180540。钢板在轧制中由于轧件的温度不均匀，变形不均匀及轧后冷却和其它因素的影响，致使轧制出来的产品，常常出现弯曲等缺陷。例如钢板常出现瓢曲和波浪等，为此轧后的钢材必须经过矫直，以达到标准要求，满足用户需要。厚板生产线上采用热矫直、重矫直和热处理矫直机。3.3宽厚板的热处理宽厚钢板热处理有正火，淬火和回火（淬火和回火）的主要途径，正火和控制冷却+正火，回火，回火+退火，直接淬火（DQ），直接淬火和回火。其中，最大的是处理板正火，正火+回火，热处理产品占70左右，周围的一切，淬火板，占15左右，其他，如回火15。艺流程如下：DQ(在线直接淬火)轧后钢板（包括厚度大于25mmTMCP钢板）正火淬火（辊底压力淬火机）控制冷却（弱水冷、风冷或空冷）回火（辊底式或步进梁式热处理炉或罩式炉）矫直（冷矫或压力矫）冷床冷却图3.3工艺流程 第四章 车间平面布置及轧机选择4.1车间平面布置4.1.1车间布置原则（1）符合要求的生产工艺，生产流程线是合理的。（2）有利于生产和占地面积小，运输线路短，以减少周期时间和提高生产率。（3）以确保操作方便，安全生产。（4）避免相互交叉的金属流线和其他物资运输线。（5）考虑未来发展的余地。4.1.2 选择金属流程线综合考虑车间的长度及空间布局，特别是精整跨与加热跨的合理布置，所以车间的金属流动形式采用直线移动式。4.1.3 生产设备的布置将车间布置为9跨，原料跨、加热跨