设计年产140万吨的中厚板厂毕业设计.doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题 目：设计年产量140万吨的中厚板厂专 业：材料成型及控制工程班 级：成型06-1班设计年产量为140万吨的中厚板厂摘 要中厚板是冶金产品中的重要产品之一，它的生产水平和产品质量代表了一个国家钢铁工业的发展水平。中厚板生产产品的发展趋势是以高强、专用特殊板为主，生产技术的发展趋势是以TMCP和微合金化为主，辅之以满足下游用户特殊需要的探伤、喷丸和热处理等工艺。本次设计是以包头地区为建厂地点，设计年产量为140万吨的中厚板厂，以12mm25000mm6000-12000mm的碳素结构钢板Q345B为典型产品。本设计通过查阅相关文献资料，简单介绍了中厚板的发展现状，并分析了建厂的可行性。设计主要内容是制定了产品大纲，确定了生产工艺流程，选择了轧机及辅助设备。并根据典型产品重点制定了压下规程，计算了辊形，校核了轧辊及主电机。最后用CAD以1:200的比例画出车间平面图。关键词 中厚板 生产工艺 轧机 平面布置The design of the medium plate plant with the annual output of 1,400,000 tonsAbstractMedium plate is one of the important products in metallurgy field, the level of its manufacture and the quality of product represent the development level of steel industry of the country. The medium plate manufacturing technology will develop fast along with the development of the steel industry and change of the requirement of the downstream industry. The tendency of the medium plates product development is mainly on the high-strength, special utility ones, tendency of the manufacturing technology is mainly on the TMCP and microalloy technology, subsidiary technology are the detection, blast grit, and heat treatment which meets the special requirement of the downstream customers. This design can be divided into 9 chapters, mainly introduced are the development of medium plate in our country, the necessity and reliability of this plant in Baotou area, Design production capacity of 1，400，000 tons of plate plant to 12mm 2500mm 600012000mm of Q345B carbon structural steel products for the typical product. The design information through access to relevant literature, product schedule, process, equipment, table of rolling, annual output, subsidiary equipment, strength test and the test of the engine power, and the last chapter is the layout of the workshop. Keywords: medium plate; process of manufacture; rolling mill; plane layo目录摘 要IAbstractII第一章 我国中厚板生产现状与发展11.1 我国中厚板生产技术现状及发展趋势11.2中厚板在国外的发展状况21.3 建厂可行性和必要性的分析21.3.1市场需求情况21.3.2资源情况31.3.3 交通情况31.3.4能源情况31.3.5 场址选择4第二章 产品方案编制52.1产品方案依据及产品方案的编制原则及方法52.2 金属平衡表制定52.2.1成材率概念52.2.2金属消耗分析62.3 产品的技术要求72.4 尺寸及外形的测量72.4.1 尺寸及允许偏差72.4.2 产品的化学成分8第三章 中厚板工艺过程及其制定93.1 工艺过程制订的依据93.2 中厚板生产工艺流程93.3 原料表面缺陷的清理103.4 原料加热103.5除磷123.6轧制123.6.1粗轧123.6.2精轧13第四章 中厚板轧机主要性能参数选择144.1 中厚板轧机型式144.2 中厚板轧机布置154.3 中厚板轧机参数确定154.3.1 轧辊154.3.2 轧辊轴承及轴承座164.3.3 压下与平衡装置174.3.4 机架174.3.5 换辊装置174.3.7除鳞设备184.3.8轧制冷却设备18第五章 中厚板压下规程制定195.1 中厚板压下规程制定195.2 压下规程设计195.3轧机主电机校核295.3.1转矩图与力矩图分析295.4验算电机容量305.4.1电机的参数305.4.2电机的校核30第六章 轧辊强度校核336.1 中厚板轧辊的强度计算特点336.2 轧辊强度校核336.3两辊辊面接触应力计算35第七章 轧机生产能力计算377.1 轧钢机工作图表377.2 轧机小时产量计算377.2.1轧机小时产量计算377.2.2 轧钢机平均小时产量387.3轧机年产量计算387.3.1车间工作制度和工作时间的确定397.3.2计算年轧钢机产量39第八章 辅助设备408.1 加热设备选择408.2 剪切机选择418.2.1双边剪418.2.2剖分剪428.2.3定尺剪428.3 矫直设备选择438.4 冷却设备448.4.1 冷床448.4.2 冷床主要参数确定458.4.3 翻板机选择468.5 起重运输设备选择468.5.1 辊道选择468.5.2 起重设备选择468.6 定尺钢板的表面检查和修磨478.7钢板的收集、堆放及包装478.7.1 钢板收集应遵循的原则478.7.2 堆放应注意事项48第九章 中厚板车间平面布置499.1 平面布置的原则499.2 金属流程线的确定499.3 设备间距的确定499.4 仓库面积计算509.4.1 原料仓库面积计算519.4.2 成品仓库面积确定519.5 车间其他设施面积的确定529.5.1 操纵台位置选择529.5.2 主电室529.5.3 轧辊堆放场地529.5.4 运输通道的确定529.6 中厚板车间厂房组成及立面尺寸确定539.6.1 厂房跨度布置539.6.2 厂房跨度大小539.6.3 柱距尺寸539.7 车间经济技术指标549.8各类材料的消耗指标549.9综合技术经济指标549.9.1日历作业率549.9.2有效作业率549.9.4合格率559.9.5劳动生产率55第十章 轧钢厂的环境保护与综合利用5610.1轧钢厂的环境保护5610.1.1绿化5610.1.2各种有害物质的控制与防治5610.1.3噪音的防治5610.1.4水质的处理5710.2轧钢厂的节能和综合利用5710.2.1轧钢厂的节能5710.2.2加热炉的余热利用5710.2.3氧化铁皮的利用5710.2.4废酸的利用58参考文献59致 谢6062第一章 我国中厚板生产现状与发展1.1 我国中厚板生产技术现状及发展趋势1中厚板产品具有品种多、用途广和批量小等特点,面对的用户较为广泛,由此造成其生产工艺也相对复杂多变。但是最主要的仍然是满足用户表面形状(包括规格)和使用性能这两方面的要求,因此,中厚板生产技术也主要是围绕着这两个方面进行开发研究。钢铁产品的现代技术主要有四个方面,即钢质洁净技术、微合金化技术、晶粒细化技术和尺寸、表面精准化技术。这四方面的技术集成后的目标是保证钢材性能最佳和生产成本最低。钢质洁净技术是冶炼专业的工作,但后三个方面的技术将与轧制工艺技术紧密相关。微合金化的设计与轧制工艺紧密配合,形成细晶强化。实践证明:细晶强化改变了以往碳当量的强化机理;微合金元素V、N2V、Nb和Ti等合金元素的不同组合,在一定的轧制工艺条件下,以弥散强化、固溶强化的方式提高钢材的综合性能。首钢在近几年的品种钢开发中,运用V、N2V、Nb和Ti等合金元素,与轧钢工艺结合,较好地开发了高强板、Z向板、管线用钢和桥梁板等控轧控冷产品。2003年首钢中厚板轧钢厂实施工艺升级改造后,强化了加热能力、轧制能力( 70 MN的3. 5 m轧机) 、快速冷却能力和AGC系统等,已上升为以生产中档产品为主的中厚板轧钢厂,即产品强度以345C /D /E级以上的为主,专用板以高强船板、桥梁、容器、高层建筑和管线(X65 以下)为主,取消了普碳和一般低合金板产品。目前,国内新建中厚板厂和主要骨干企业均采用了一批新技术,开发了一批新产品,如舞阳厚板厂、鞍钢厚板厂和济钢中厚板厂等开发出了X70管线、550D超低碳贝氏体高强结构钢等一大批技术含量高、质量等级高的产品。这些产品的开发和更高级产品的开发研制,标志着中国的中厚板行业已经从规模效益型向品种质量效益型转变,标志着随着工艺装备的提高,工艺技术以微合金化和控轧控冷为主的结合日趋成熟,标志着随着冶炼、连铸、轧制技术的提高逐步可以满足高档产品的国产化。我国中厚板生产技术近几年的发展可以用产量、品种板比例、成材率和工序能耗等主要指标来考核。,前三项指标逐年提高、最后一项指标逐年下降。下一阶段中厚板生产技术的发展应以品种、规格、专用板和特殊条件板为核心。发展趋势为钢质的洁净化、低碳高强化、适合大线能量焊接以及综合性能优良。对于特殊用途板还要求耐高温、耐高压、抗裂和耐蚀等性能,中厚板生产要围绕着这些产品开发核心技术。1.2中厚板在国外的发展状况 以日本为例,日本中厚板轧机装备水平及其生产技术的改进与创新,首先是日本中厚板轧机厚度自动控制,它采用了由高响应性的液压AGC系统、射线测厚仪等传感器, 以及高精度数学模型构成的计算机厚度控制系统。厚度自动控制有3个要点, 一是采用弹跳方程等数学模型实现高精度设定二是采用绝对值AGC控制钢板全长的厚度精度三是通过道次间、板坯间的实测值与模型计算值的对比实现模型自学习。还有就是平直度和板秃度的控制, 为了保证钢板的平直度, 需严格控制各道次的板凸度。日本的中厚板轧机除配备必要的辊型和实施设计合理的轧制规程外, 还具备WRB、WRS等控制手段.再就是宽度和平面形状控制，为减少切头、切尾、切边量, 日本各中厚板厂都开发了平面形状控制技术, 钢板轧后尽可能接近矩形。JFE水岛厂开发的MAS轧制方法, 可定量地预测轧后钢板的平面形状, 在成形轧制或展宽轧制的最后一个道次, 将钢板纵向断面轧成设定形状, 从而保证轧后钢板最接近于矩形。在此基础上, 为进一步控制钢板的宽度, 提高宽度精度, 以及实现钢板侧面矩形化控制(防止鼓形), 1984年水岛厂设置了附属立辊, 在可逆轧制的任意道次可进行动态立辊轧制。此外, 由于采用液压AWC、短行程控制等技术, 可控制钢板头尾部和全长的宽度精度。1.3 建厂可行性和必要性的分析1.3.1市场需求情况近些年国内市场对中厚板的需求一直保持增长态势, 尤其是从2000年开始, 这一需求攀升速度急剧加快, 最主要的拉动因素是基础设施建设用钢结构、造船工业、桥梁建设、油气开发及输送等行业的蓬勃发展。中厚板的市场需求主要表现在以下几个方面:(1)加强事关国家经济安全的基础设施建设项目如能源工业建设的需要。(2)建筑钢结构行业的需要。(3)中国造船工业异军突起,已成为世界第三大造船国,对中厚板需求大量增加。(4)传统行业发展的需要。(5)桥梁建设的需要。结论和建议(1)通过对中国中厚板市场供求形势分析可以看出在2005 - 2006年,中国中厚板产能包括热轧机产能都会表现出突发式增长,这也是近几年钢铁企业板坯连铸机建设和投产数量增多的直接原因。预计到2006年之后,国内中厚板市场供求紧张局面将会得到改变或供需趋于平衡。(2)从国内中厚板产品结构看出,目前中国中厚板专用板比例还不足20% ,而国外专用板的比重在40% 70%,所以今后中国专用板的需求会有较大增长,初步估计到2010年中国专用板需求量会由目前的500多万吨增至2000万吨左右。笔者认为中国中厚专用板的生产技术和产品质量不可能在短期内有较大提高和改善,在2006年之前,中国市场新增专用板需求量仍将由国外进口产品代替或占有大部分数量。(3)今后中国新建中厚板轧机应重点建设宽度大于40005000 mm的宽板轧机,同时要努力开发专用板轧制技术和质量攻关工作。在钢种的冶炼工艺上尽量满足专用板钢种的需求,同时研发添加一定量微合金元素的新钢种。积极推广控制轧制( TMCP)技术,通过控制轧制温度、冷却工艺、变形量控制以及钢材成分调整来控制相变过程以及钢材的组织类型、形态和分布以提高钢材的力学性能和研究开发新的品种。1.3.2资源情况包头的自然资源得天独厚，蕴藏有稀土、铁、煤炭、铝、金、铌等54种金属、非金属和能源化工原料。其中最为著名的白云鄂博矿山是举世罕见的金属共生矿山。铁的探明储量约为10亿多吨，铌的储量居全国之首，稀土储量居世界之最。稀土储量不仅巨大而且品位高，生产成本低，占到全国稀土储量的91.6%，占世界已探明储量的54.2%稀土产量（以氧化稀土记）占世界总产量的60%，是名副其实的“稀土之乡”。这为建厂后原材料、辅助材料的开采和运输提供了非常便利的条件。包头的水资源也十分丰富，黄河在包头区域内流程216公里。为包头的工业生产和人民生活提供了充足的水源。1.3.3 交通情况包头位于华北、西北交通要道，是中国西部开发带上的一个经济支撑点。交通运输、邮电通信业十分发达。1.3.4能源情况内蒙古地区预测煤炭储量达12250亿吨，居全国第二位。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，包含准格尔旗、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。稳定的煤源保证了电力的正常运转，蒙西电网覆盖自治区中西部地区，供电面积占自治区域的56%。十一五期间电力投资又形成了相当规模的新增生产能力。1.3.5 场址选择包头市地处内蒙古高原的南端，阴山山脉横贯市区中部，形成北部高原、中部山地、南部平原三个地形区域。黄河流经该市南缘，属温带大陆气候。年平均气温6.4，年降水量310mm，无霜期110142天。总上个条件，选择包头地区作为建厂厂址合理第二章 产品方案编制2.1产品方案依据及产品方案的编制原则及方法 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 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 。 产品方案的编制原则及方法 （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 。 本设计产品方案表2.1 编制理由如下： 近年来,中国进口的中厚板品种多为高技术含量、高附加值的专用板,如高强度船板、大跨度桥梁板、高强度低温压力容器板、高强度电站锅炉板、工程机械用板、海上石油平台用板、管线钢板等。这些钢板主要来自日本、韩国、德国、独联体国家和中国的台湾省。从近几年中国宽厚板进口数量增加趋势可以看出,如果中国中厚板生产企业不能在立足于提高专用板质量和改善品种结构上做文章,宽厚专用板市场就有可能被进口产品所占据。2.2 金属平衡表制定2.2.1成材率概念用一吨原料轧制出合格产品重量的百分数称为成材率。它反应了轧钢生产过程中金属的收得情况，其计算公式为： （2.1）式中 b成材率，% ； 表2.1 产品大纲序号产品名称钢种 执行标准产品规格年产量(万吨)百分比(%)厚度(mm)宽度 (mm)长度(mm)1碳素结构钢Q235、SS400、GB/T709JIS GB3101 8-1001500-38003000-1800021152耐大气腐蚀板15MnCuCrGB41728-1001500-38003000-1800014103桥梁结构用钢 Q235q、Q345qGB7148-1201500-38003000-1800014104造船板A32、AH32GB7128-1201500-38003000-18000755管线钢X56、X80APISPEC5L8-3001500-38003000-18000756锅炉钢板 16Mng、A202GB7138-2001500-38003000-1800014107压力容器钢板 16Mng、A203GB66548-4001500-38003000-1800014108低合金高强度钢 Q295、Q345GB15918-4001500-38003000-1800014109建筑结构板 A572、A573ASTM8-3001500-38003000程机械用钢 A572、A656ASTM8-2001500-38003000计8-4001500-38003000原料重量，t ；W各种原因造成的金属损失量，t ；G合格产品重量，t ；K金属消耗系数。影响成材率的主要因素是生产过程中的各种金属损失。因此，提高成材率的途径就是减少这种损失。2.2.2金属消耗分析金属消耗是中厚板生产中最重要的消耗，通常它占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意义。金属消耗指数通常以金属消耗系数表示，它的含义是生产一吨-合格钢材需要的钢锭或钢坯量。其计算公式为： （2.2）式中 K金属消耗系数；Q投入坯料重量(吨)；G合格产品重量(吨)。金属消耗一般由下列的金属损耗所组成：（1）烧损；（2）切头、切尾、切边造成的损失；（3）清理表面损耗（包括酸洗损耗）；（4）轧废；（5）由于加热、精整造成的缺陷以及钢号混乱所造成的损失等。表2.2是本车间的金属平衡表。 序号钢种金属消耗年产量(万吨)原料重量(万吨)消耗系数K（%）成材率(%)烧损 比例切损 比例轧废 比例1SS4001.020.62121.74108.6992.0215MnCuCr1.230.91426.23109.2891.53Q235q1.03.50.81423.78108.1192.54AH320.931.0717.54109.6591.25X561.13.61.1723.81108.2392.4616Mng1.03.80.81417.15107.1893.37A2031.130.91416.84105.2595.08Q3452.542.11414107.4490.09A5720.941.22125.29105.3894.910A6561.13.90.91426.37109.991.0表2.2 金属平衡表2.3 产品的技术要求产品的技术要求就是为了满足使用上的需要而对产品提出的在规格和技术性能，如外形、尺寸，表面状态、力学性能、工艺性能、物理化学性能、金属内部组织和化学成分等方面的要求。产品标准一般包括有品种标准、技术条件、试验标准等方面的内容102.4 尺寸及外形的测量（1）厚度的测量 切边钢板：在距边部不小于15mm的任意位置。不切边钢板：在距边部不小于40mm的任意位置。（2）镰刀弯的测量 测量钢板轧制方向侧边与同方向两端点直线之间距离 的最大值。在产品呈凹形一侧测量。（3）切斜的测量 测量钢板的宽度在轧制方向上的垂直投影长度或者钢板 对角线之差的二分之一。（4）不平度的测量 将钢板自由放在平台上，除钢板本身重量外不施加任何压力，测量钢板与直尺之间的最大距离。2.4.1 尺寸及允许偏差（1）钢板的厚度允许偏差如下表。订货时需方应明确厚度偏差的控制类型。若没有规定时，一般按国家标准订货的钢板按本标准表2.3的规定。 表2.3 厚度偏差（单位mm）钢板厚度负偏差以下宽度的厚度允许正偏差1500150020002000250025003000300035003500580.600.200.200.400.500.600.808100.700.200.300.400.400.600.8010160.750.250.250.350.450.550.8516250.800.200.300.400.500.700.9025400.900.200.300.400.700.801.0040801.000.300.400.600.700.901.00801.500.300.500.700.901.001.00（2）钢板的宽度及长度偏差如下表2.4：表2.4 宽度及长度偏差（单位mm）宽度允许偏差切割状态长度允许偏差钢板长度+150剪切+2006000+250火焰切割+30060002.4.2 产品的化学成分典型产品的化学成分如下表2.5：表2.5 典型产品GB/T 1591-1994标准规定的Q345B钢板的化学成份和力学性能钢号执行标准化学成分，%力学性能Psb,mma,MPab,MPa,%Q345BGB/T 1591-19940.040.04161635355050345325295275470630172123第三章 中厚板工艺过程及其制定3.1 工艺过程制订的依据（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，它第一产品的质量要求，即它对产品的几何形状与尺寸精确度，钢的内部组织与性能以及表面质量都作出了明确的规定，显然，产品的技术要求是制订工艺过陈的首要依据。因此达到产品技术要求是我们组织生产的出发点。（2）钢种的加工工艺性能 它包括钢的变形抗力、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界定并影响了选择工序内容和确定工艺参数。因此钢的加工工艺性能是制订工艺过程的重要依据。（3）生产规模大小 一般生产规模大小有两个含义，即企业规模的大小和品种批量的多少，企业规模的大小决定了工艺过程中采用热锭作业还是冷锭作业的问题，是一次成材还是二个阶段生产的问题。至于批量的多少主要反应在选择设备的技术水平、产品成本的高低上，而对产品的工艺过程无明显影响。（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。一般钢的加工工艺性能愈差，产品的技术要求愈高其生产工艺就越复杂，生产过程中金属、燃料、电力、劳动力等各种消耗也愈高，产品成本也必然会相应提高。反之，则产品成本下降。成本的高低在一定程度上也是工艺过程是否合理的反映。当然，成本还与产量大小、生产技术水平等其他因素有关的。（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，不危及劳动者的身体健康，不造成环境污染。否则应采取妥善的防护措施。3.2 中厚板生产工艺流程一般中厚板生产工艺流程看图3.1所示8。流程中生产的抛丸底层涂料钢板是未经热处理的，但船用和桥梁用钢板有的需要正火热处理后进行抛丸底层涂料处理。在机械性能试验前，先施行热处理，然后再抛丸和油漆。3.3 原料表面缺陷的清理原料在加热前要进行表面清理。清理方法分热状态下清理和冷状态下清理两种。热状态清理一般为火焰清理。火焰清理机安装在连铸机（或开坯机）和切割机（或大型剪断机）之间，对坯料进行全面的剥皮处理，清理深度一般为0.55mm。全面剥皮清理可以保证板坯的表面质量，但金属消耗较大。冷状态清理方法有局部火焰清理，风铲铲削，砂轮研磨，机床加工，电弧清理的等，对缺陷严重部分亦可用切割方法去除。由于板坯表面缺陷被隐藏自爱氧化铁皮之下或位于皮下区域，因此是比较难以发现的。解决这个问题的最合理的办法是生产无缺险连铸坯，即生产既无表面缺陷有无内部缺陷的高温连铸坯。3.4 原料加热原料加热的目的是使轧制原料在轧制时有号的塑性和低的变形抗力。对于某些高合金钢钢锭，加热还可以使钢中的化学成分得到均匀扩散3。生产中厚板用的加热炉按其结构分为连续式加热炉、室式加热炉和均热炉三种。均热炉用于有钢锭轧制特厚钢板。室式加热炉适用于特重、特轻、特厚、特短的板坯，或多品种、少批量及合金钢的坯或锭，生产比较灵活。连续式加热炉适用与少品种、大批量生产，加热坯料的重量一般小于30t。由于现代中厚板轧机一经很少使用钢锭作为原料，因此作为钢锭加热的主要设备均热炉或车底式炉在中厚板车间已很少见或不是主要的了。从发展的趋势来看，中厚板生产今后也会和其他产品一样走向连铸连轧的技术道路，但目前来看还只能是达到连铸热送轧制或连铸热装轧制的水平，也就是说，加热炉即使在全部以连铸坯为原料的中厚板厂中也是不能取消的。用于板坯加热的连续式加热炉主要是推钢式连续加热炉和步进梁式连续加热炉。20世纪60年代以前主要采用上部、下部加热段，上部均热锻的三段推钢式连续加热炉，20世纪70年代后已采用预热、加热、均热各段上下都加热的五段推钢式或步进梁式连续加热炉 ，使炉子全部都成为燃烧区，加热能力从三段式的80100t/h座，大幅度提高到150300t/h座。在加热炉的质量控制上为了减少黑印，在推港式加热炉中都采用了热滑轨全架空加热炉，消除了冷却管与板坯的直接接触，提高了坯料加热的均匀性。但其主要缺点是板坯下表面容易在推钢前进时被擦伤和易于翻炉。板坯尺寸和炉子长度（亦即炉子产量），也受到限制，而且排空困难，劳动条件差。采用步进梁式加热炉可以避免以上缺点。特别是板坯受到四面加热，加热均匀，有利于消除下表面的划伤和适应板坯厚度尺寸的变化，即使薄板坯炉子长度仍然可以很大。但其投资较大，结构复杂，维修较难，热量单耗大，并且由于支持梁妨碍辐射，使板坯上下表面往往仍有一些温度差。因此目前厚板轧机的加热炉仍然是这两种形式存在。原料检查原料清理加热除鳞轧制矫直冷却表面检查修磨横切切边定尺切火焰切正火矫直表面形状检查力学性能试验标记入库发贷热处理钢板表面形状检查力学性能试验标记入库发贷一般用途钢板力学性能试验抛丸油漆表面形状检查标记入库发贷抛丸底层涂料钢板图3.1 一般中厚板生产流程为了减少在出炉时板坯表面的损伤，现代厚板轧机加热炉的出料都采用出钢机以代替斜坡滑架和缓冲器进行出料的方式。连续式加热炉不能对少量板坯作特殊加热，故在有些厚板厂中为了需要加工一些批量不大的特厚钢板、复合钢板，还同时建有一、二座室式加热炉，由机械手完成出装炉作业。提供优质的加热板坯除要选择合理的加热炉型外，还要靠合理的热工制度来保证，它包括确定加热温度、加热速度、加热时间、炉温制度及炉内气氛等。合理的热工制度就是要能提供满足轧机产量需要、温度均匀、不产生各种加热缺陷、表面氧化铁皮最少的钢坯，同时能使燃料比耗最低。3.5除磷除磷是将在加热时生成的氧化铁皮（初生氧化铁皮）去除干净，以免压入钢板表面形成表面缺陷。初生氧化铁皮要在轧制开始阶段去除，因为这时氧化铁皮尚未压入钢中，易于去除，同时消除面积少。消除氧化铁皮的方法很多，在旧的中厚板轧机上曾经采用投入竹枝、荆条、食盐等方法去除初生氧化铁皮，但效果不好，以后也曾经采用专门的二辊轧机、立辊轧机给钢坯（或钢锭）以小的变形量使氧化铁皮与金属分离，然后用高压水或高压空气将氧化铁皮冲去。这种方法虽然可以获得较好的清除氧化铁皮效果，但是投资较大。现代化的中厚板轧机上已经普遍采用造价低廉的高压水除磷箱，它能满足清除初生氧化铁皮的需要，这种情况已成定局。用高压水泵将高压水供给除磷箱，水压过去一般在1012MPa左右，这一压力偏低。现在要保证喷口压力在1520MPa以上。对合金钢板因氧化铁皮与钢板间结合较牢，要求高压水压力取高值。喷水除磷是在箱体内完成的，起到安全和防水溅的作用。除磷装置的喷嘴可以根据板坯的厚度来调整喷水的距离，以获得更好的效果。为了去除轧制过程中生成的次氧化铁皮，在轧机前后都需要安装高压水喷头。在粗轧、精轧过程中都要对轧件喷几次高压水。3.6轧制轧制是中厚板生产的钢板形成阶段。中厚板的轧制可分为除磷、粗轧、精轧3个段。3.6.1粗轧粗轧阶段的主要任务是将板坯展宽到所需要的宽度并进行大压缩延伸。根据原料条件和产品要求，可以有多种轧制方法供选择。这些方法是全纵轧法、综合轧制法、全横轧制法、角轧纵轧法。本车间采用先除鳞去除表面的氧化铁皮，由于坯料长度等于成品的宽度，所以横轧到底。所以采用全横轧法。粗轧操作方法主要有： 全纵轧法当板坯宽度达到毛板宽度要求时采用。它的优点是产量高，但钢板组织和性能存在严重的各向异性，横向性能特别是冲击韧性太低。 横轧-纵轧法当板坯宽度小于毛板宽度而长度又大于毛板宽度时采用。其优点是板坯宽度与钢板宽度可灵活配合，钢板的横向性能有所提高（因横向延伸不大），各向异性有所改善；缺点是轧机产量低。 纵轧-横轧法当板坯长度小于毛板宽度时采用。由于两个方向都得到变形且横向延伸大，钢板的性能较高。 角轧-纵轧法当轧机强度及咬入能力较弱（如三辊劳特轧机）时或板坯较窄时采用。 全横轧法当板坯长度达到毛板宽度要求时采用。 3.6.2精轧精轧阶段的主要任务是质量控制，包括厚度、板型、表面质量、性能控制。轧制的第二阶段粗轧与第三阶段精轧间并无明显的界限。通常把双机座布置的第一台轧机称为粗轧机，第二台轧机称为精轧机。对两架轧机压下量分配上的要求是希望在两架轧机上的轧制节奏尽量相等，这样才能提高轧机的生产能力。第四章 中厚板轧机主要性能参数选择4.1 中厚板轧机型式用于中厚板生产的轧机有以下四种：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。本设计中用了四辊可逆式轧机。四辊可逆式轧机 1870年美国投产了世界上第一台四辊可逆式轧机看图4.1。它是由一对小直径工作辊和一对大直径支撑辊组成，由直流电机驱动工作辊。轧制过程与二辊可逆式轧机相同。它具有二辊可逆式轧机生产灵活的优点，又由于由支承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。这种轧机的缺点是采用大功率直流电机，轧机设备复杂，和二辊可逆轧机相比如果轧机开口度相同，四辊可逆轧机将要求有更高的厂房，这些都增大了投资3。图4.1 四辊可逆式轧机轧制过程示意图（左边为第一道轧制、右边第二道轧制）四辊可逆式轧机用d/DL表示，或简单用L表示。D为支承辊直径（mm），d为工作辊直径（mm），L为轧辊辊身长度（mm）。四辊可逆式轧机的尺寸范围：D=13002400mm，d=8001200mm，L=28005500mm。四辊轧机是轧机中最大的，由于这类轧机生产出的钢板好，已成为生产中厚板的主流轧机。这也是我选此轧机的主要原因。表4.1 四辊可逆式轧机参数范围表示形式工作辊直径d（mm）支承辊直径D（mm）轧辊辊身长度L（mm）d/D L800120013002400280055004.2 中厚板轧机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式或连续式布置。我在本设计中用的是双机座可逆式布置形式（粗、精轧机都采用四辊可逆式）。双机座布置 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100104t/a，一台二辊和一台四辊轧机可达150104t/a，二台四辊轧机约为200104t/a），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适用寿命。双机座布置中精轧机伊利诺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式轧机或四辊可逆式轧机。二辊可逆式轧机有投资少、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，二轧制力又不高，适合用二辊可逆式轧机。采用四辊可逆式轧机作粗轧机不仅年产量更高，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均匀，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，需要大工作辊直径，因而轧机比较笨重，厂房高度相应的要增加，投资增大。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。4.3 中厚板轧机参数确定4.3.1 轧辊（1）轧辊参数确定4，3000四辊热轧钢板轧机的轧辊分为工作辊和支承辊，工作辊是用来直接完成轧制过程的，其直径较小；大直径的为支承辊，其作用是改善工作辊的强度及刚度条件。每个轧辊都由辊身、辊颈、辊头三部分组成。一般来说，工作辊经较小时，轧辊的扭转角度会影响钢板的质量。为了保证轧辊的扭转刚度，在选择轧辊直径时应同时考虑辊身长度的。轧辊辊身长度与轧辊直径之比通常取为：工作辊L/DW=2.54.0；支承辊L/DB=1.32.5。因此本轧机的工作辊直径DW=1000mm (L/DW=3000/1000=3)，取其重车率为9.2%，则工作辊的最小直径Dmin=940mm,故工作辊直径D=9401000mm。支承辊直径DB=1800mm(L/DB=3000/1800=1.67)，辊身长度L=3000mm。取其重车率为10%，故最小直径Dmin=1650mm;故支撑辊直径D1=16501800mm;支承辊辊颈主要取决于滚系的刚度。刚度过小，上下工作辊将产生啃边现象而破坏轧制过程，常用支承辊直径为DW/DB=1/2.51/1.6=0.40.62。本车间轧机为DW/DB=970/1725=0.56。轧辊辊颈装滚动轴承，其尺寸一般取为：d=(0.50.6)D。因此工作辊辊颈直径dW=0.51000=500mm(d/D=0.5)；支承辊辊颈直径dB=0.551800=990mm(d/D=0.55)。轧辊长度一般取为：l=(0.831.0)d。因此工作辊辊颈长度lW=0.851000=850mm，支承辊辊颈长度lB=0.851800=1530mm。辊头尺寸由于采用单键槽辊头，故辊头直径D1=D-10=990mm;如表4.2。表4.2 轧辊参数尺寸轧辊名称工作辊支承辊轧辊直径(mm)10001800辊颈直径(mm)500990辊颈长度(mm)8501530辊头直径(mm)990990（2）轧辊材质：为保证轧辊抗弯强度、接触强度所需的机械性能以及轧材表面加工质量和轧辊耐磨性能，均需通过选择一定的轧辊材质和随后的热处理工艺来实现。毫无疑问，正确选择轧辊的材质具有十分重要的意义。板带轧机生产的特点是尺寸精度要求高，产品要求相当高的表面光洁度和表面质量，轧制常在高温下进行，同时还承受巨大的轧制压力和力矩的作用。为此，对轧辊的基本要求是：高的表面硬度和耐磨性，辊面的硬化层应有足够的厚度，高的强度及抗压扁能力。热轧板带轧机的工作辊多采用铸铁轧辊，其中以无限冷硬铸铁轧辊使用效果最佳，它的表面硬度约为HS=5585。支承辊对强韧性的要求较高，而对硬度的要求则不如工作辊（热轧支承辊的硬度约为HS=4550）。支承辊采用碳素锻钢5。表4.3 轧辊材质轧辊类别辊面工作层特点硬度范围（HS）主要用途工作辊无限冷硬铸铁轧辊有适中的耐磨性、抗热烈性及强度5585各种热轧板带钢轧机工作辊支承辊锻钢轧辊支承辊用，强度高，耐磨5590支承辊4.3.2 轧辊轴承及轴承座四辊热轧钢板轧机的轧辊轴承具有重载、高温的特点，所以要求采用的轴承能够承受很大的载荷，有良好的润滑和冷却，摩擦系数小、刚性好。因此，工作辊及支承辊都采用滚动轴承。目前，四辊轧机上常用的滚动轴承型式是四列圆锥滚柱轴承及球面圆锥滚柱轴承，因为这类轴承不仅能承受和大的径向载荷，同时可承受一定的轴向载荷。本轧机上的工作辊及支承辊都采用四列圆锥滚柱轴承。4.3.3 压下与平衡装置（1）压下装置：轧机的压下装置，也称上辊调整装置。它的作用是调整上轧辊的位置，保证给定每道次的压下量。手动压下装置主要用于型钢轧机和线材轧机上。液压压下装置是轧机压下装置中最先进的一种形式。但根据国外资料介绍，在热连轧带钢轧机上，考虑到厚度精度的要求和设备投资的经济合理性，没有必要在连轧机上配置液压压下装置。电动压下装置的特点：小调整量；调整精度高；带钢压下；动作快，灵敏度高；平行度要求高。（2）上轧辊平衡装置：轧机的平衡装置通常分为重锤平衡、弹簧平衡和液压平衡。在四辊板带轧机上，主要采用液压平衡，仅在小型四辊轧机上采用弹簧平衡。平衡装置的作用是：当轧辊间没有轧件时，由于上轧辊及其轴承座的重力作用，在轴承座与压下螺丝之间、压下螺丝与螺母的螺纹之间均会产生间隙。这样，当轧件咬入轧辊时，会产生冲击。为防止出现这种状况，在轧机上设置上轧辊平衡装置，使轴承座紧贴压下螺丝端部并消除螺纹之间的间隙。大多数轧机的平衡装置还兼有抬升上辊的作用。4.3.4 机架轧钢机机架是工作机座的重要部件，轧辊轴承座及轧辊调整装置等都安装在机架上。机架要承受轧制力，必须有足够的强度和刚度。机架的主要型式有开口式和闭口式两种。闭口式机架包括左