180万吨1700宽带钢毕业设计

内蒙古科技大学毕业设计说明书 摘要摘要 本设计以武钢 1700 热轧带钢厂为依据 以包头地区为条件设计一个 3 4 半连续式轧钢厂 分析了在包头地区建造新的带钢厂的可行性和必要性 建设 现代化热轧宽带钢厂要满足现代工业对其产品质量的要求 结合设计条件及年 产量要求完成 10 个产品品种 10 个产品规格的产品方案表和金属平衡表 以钢种为 Q235B 的初轧坯料轧制宽带钢 典型产品规格为 2 4mm 1400mm 并以产品方案表为对象进行了轧机布置型式确定 以及工艺流 程的确定 以典型产品为对象进行了压下制度 温度制度 速度制度 轧制压 力与轧制力矩的计算 对轧辊强度和轧机主电机进行了校核 并且选择了主要 设备和相关辅助设备 进行了各设备性能的参数确定 轧钢机的生产能力和年 产量的计算都满足设计要求 并根据本次设计说明完成了 CAD 车间平面布置 图 关键词关键词 热轧带钢 可行性分析 力能参数计算 校核 内蒙古科技大学毕业设计说明书 Abstract This design that tack the Tangshan area a condition has designed the annual yield of 1 8 million tons 1700mm new plate factory analysed the feasibility and necessity of the construction of a new plate factory in Tangshan area Combined design conditions and the require of annual yield the design completes seven product varieties product specifications and metal balance sheet table A cogged ingot of Q235B is used for the rolling medium plate and a typical product specificatons is 2 4mm 1400mm The design takes the product pian table as the object to form the typical product as the object to calculate the rolling schedule the temperature system the speed system the object to calculate the rolling schedule the temperature system the speed system the rolling pressure as well as the roll torque computation Then it check mill roll intensity and the main strength of the electrical capacity selects the major equipment and auxiliary equipment identifies the performance parameters of the equipment Rolling mill productivity and annual yield of the calculation both meets the design requirements At last the CAD workshop layout chart is completed according to the design calculation result Key words Hot rolled strip Feasibility analysis parameter calculation Check 内蒙古科技大学毕业设计说明书 I 目录目录 摘要 I Abstract II 第一章 国内外热轧带钢发展概况及新建热轧带钢厂的必要性与可行性分析 5 1 1 国内外热轧带钢发展概况 5 1 2 国内热轧带钢厂特点 2 1 3 新建热轧带钢厂的可行性与必要性分析 3 第二章 产品方案及金属平衡表的编制 5 2 1 产品方案编制 5 2 2 产品生产时所需注意的条件 5 2 2 1 产品工艺流程的确定 7 3 1 选择轧机时一般要考虑以下各项原则 8 3 1 1 按布列形式轧机的分类 8 3 1 2 粗轧机的各种参数 9 3 1 3 保温装置 11 3 2 精轧机 11 3 2 1 七架精轧机的确定及选择 12 3 2 2 压下装置 14 3 3 确定轧机间距离 及轧机与其他设备的距离 14 3 3 1 轧机布列图的制定 15 3 3 2 轧机布列简图 15 3 4 确定产品技术要求 技术条件 产品标准 16 3 4 1 板带钢的技术要求 16 3 4 2 本次设计中产品标准 17 第四章 轧制力能参数计算 22 4 1 确定变形制度 22 4 2 各道次出口厚度及压下量的确定 23 4 2 1 粗轧机的压下量分配原则 23 4 2 2 精轧机的压下量分配原则 23 内蒙古科技大学毕业设计说明书 II 4 2 3 综合分析 24 4 2 4 宽展对轧制带钢的影响 24 4 2 5 带钢出口速度与带钢厚度的关系 25 4 2 6 加热后温度对坯料的影响 25 4 3 主要设备之间距离的确定 27 4 4 速度制度的确定 27 4 4 1 粗轧机速度制度计算 28 4 4 2 精轧机速度制度确定 30 4 5 温度制度 30 4 5 1 粗轧各道次温度与温度降计算 31 4 5 2 精轧机温度制度计算 31 4 6 咬入条件校核 33 4 6 1 摩擦系数的确定 34 4 6 2 各道次咬入条件计算 35 4 7 前滑值及轧件出口速度的确定 37 4 8 轧制压力计算 38 4 8 1 粗轧机组轧制压力计算 41 4 8 2 精轧机组轧制压力计算 42 4 8 3 轧制压力计算举例 42 4 9 传动力矩的组成与计算 46 4 9 1 各架电机功率的确定 49 4 10 绘制轧机工作图表 52 第五章 主辅设备的选择及性能参数的确定 67 5 1 加热炉的选择 67 5 1 1 推钢式加热炉 67 5 1 2 步进式加热炉 68 5 2 高压水除鳞装置 69 5 3 立辊机架 70 5 4 粗轧机入口推床 70 内蒙古科技大学毕业设计说明书 III 5 5 1700mm 四辊可逆粗轧机 70 5 6 剪切设备的选择 71 5 6 1 切头剪 72 5 7 轧辊平衡装置的选择 72 5 8 冷却设备的选择 73 5 9 在线超声波探伤装置 74 5 10 起重运输设备的选择 74 5 10 1 辊道选择 74 5 10 2 起重机选择 74 第六章 工作时间及年产量计算 77 6 1 车间工作制度和工作时间的确定 77 6 2 轧钢机产量计算 78 6 2 1 轧机小时产量计算 78 6 2 2 轧钢机平均小时产量 79 第七章 车间平面布置及仓库面积计算 80 7 1 原料仓库面积的计算 80 7 2 车间运输量的确定 81 第八章 技术经济指标 82 8 1 车间各项技术经济指标分析及制定 82 8 2 综合经济技术指标 84 第九章 环境保护 85 9 1 绿化布置 85 9 2 污染物处理 85 9 2 1 水处理 85 9 2 2 废气处理 86 9 3 噪声处理 86 9 4 现场节能技术与措施 87 参考文献 87 致谢 88 内蒙古科技大学毕业设计说明书 0 第一章第一章 国内外热轧带钢发展概况及新建热轧带钢厂的必要性与国内外热轧带钢发展概况及新建热轧带钢厂的必要性与 可行性分析可行性分析 1 1 国内外热轧带钢发展概况国内外热轧带钢发展概况 热轧带钢生产一直是一个国家重工业实力的象征 因为只有强大重工业基 础的国家才能研发这些大型轧钢设备 因此热轧板带钢生产一直是轧制行业中 高新技术应用最为集中 人们最为关注的领域 最近这些年来热带钢连轧生产 的高精度轧制技术 热带无头轧制技术 组织性能控制技术等新技术发展也大 量投入到生产实践中 新的科研技术也层出不穷 同时也在推进新工艺 新技 术 新设备的跨越式发展 同时国外热轧带钢也突飞猛进的发展 1932 年第一台热轧窄带钢在美国问 世 其后 热轧带钢的发展非常迅速 70 年代上海钢十厂建成第一套小型半连 续式热轧窄带钢轧机 从而把小型热带钢生产推进到一个新的水平 我国现有 热轧带钢轧机约 30 余套 年生产卷带 300 104 万吨 其中 60 供焊接管使用 又以普碳钢为主 优质钢不足 5 而优质钢无法满足国内要求 多年进口各类 优质带钢约 20 万吨 生产优质带钢是带钢发展的必经之路 1960 年以前 为保证把离开最末架的带钢顺利递入卷取机 精轧机最后一 架速度限制在 10 11 7m s 的水平 带钢的困难程度 1935 年以前几乎没有变化 而在 1960 年以后创造了保持过去的带钢轧制咬入速度咬钢 在把带钢头部递入 卷取机再用调整全体精轧机和卷取机一起升速的操作方法来进行生产 提高了 精轧机的轧制速度 使得带钢连轧机组发展到了第二带水平 由此以来 轧出 带钢的钢卷的卷重不断增加 机组的产量不断提高 产品的厚度规格范围不断 扩大 年产量也由 1960 年的 200 万吨以下 经过短短八年的时间就可达到 360 万吨到 600 万吨的水平 热轧带钢生产技术在过去 20 年里取得了很大的发展 新技术的应用在提高 产品的质量 降低了生产的成本 增强了企业的竞争能力等方面发挥了重要作 用 进入了新世纪以后 新技术将会得到推广与应用 我国钢材生产已从追求 产量规模向品种质量效益方面转变 虽然不能排除个别新生产线出现的可能性 内蒙古科技大学毕业设计说明书 1 但总体上的趋势是已改造原有生产线为主 用高新技术武装传统产业 我国的热轧带钢轧机要适应这种趋势 把采用新技术 改造现有工艺设备 作为增强企业竞争实力的重要手段 为我国完成钢铁生产大国向钢铁生产技术 强国的转变做出贡献 10 1 2 国内热轧带钢厂特点国内热轧带钢厂特点 典型的传统热带钢连轧机组 这种机组通常是 2 架粗轧机 7 架精轧机 2 台地 下卷取机 年总产量 350 550 万 t 生产线的总长度为 400 500m 有一些新建的 机组装备了定宽压力机 SP 这类轧机采用的铸坯厚度通常为 200 250mm 特 点是产量高 自动化程度高 轧制速度高 20 m s 以上 产品性能好 紧凑型的带钢连轧机 通常机组的组成为 1 架粗轧机 1 台中间热卷箱 5 6 架精轧机 1 2 台地下卷取机 生产线长度约 600m 年产量 200 300 万 t 采用 的铸坯厚度 200mm 左右 投资比较少 生产比较灵活 由于使用热卷箱温度条件较 好 可以不用升速轧制 轧制速度 14 m s 左右 新型的炉卷轧机机组 通常采用 1 台粗轧机 1 台炉卷轧机 1 2 台地下卷取 机 产量约 100 万 t 其中有的生产线可以生产中板也可以生产热轧板卷 主要用于 不锈钢生产 投资较小 生产灵活 适合多品种 热轧带钢的另一生产形式是薄板坯连铸连轧 按结晶器的形式不同 分别有多 种形式 如 SMS 开发的 CSP DANIELY 开发的 H2FRL 等 由薄板坯铸机 加热 炉和轧机组成 刚性连接 铸坯厚 50 90mm 产量 120 200 万 t 轧机的布置形式 有粗轧加精轧为 2 5 布置 1 6 布置 也有 7 架精轧机组成的生产线 薄板坯连 铸连轧的特点是生产周期短 产品强度高 温度与性能均匀性好 但是表面质量 洁净度控制方面比传统厚板坯的难度大 国外发展的无头 半无头 轧制技术 日本是在传统的粗轧机后设立热卷箱 飞 焊机 把中间坯前一坯的尾部和下一坯的头部焊接在一起 进入精轧机组时形成无 头的带钢进行轧制 在卷取机前再由飞剪剪断 该生产线可以 20 m s 的速度轧制 生产 德国发展的是半无头轧制技术 他们利用薄板坯连铸连轧的生产线 铸造较 长的铸坯 如 200m 进人精轧 并且轧后进行剪切 在精轧机组中形成有限的无头连 轧 这种生产线的特点是适合于稳定生产薄规格的带钢 减少了薄规格带钢生产 内蒙古科技大学毕业设计说明书 2 中的轧废和工具损失 欧洲还在开发基于薄板坯连铸连轧技术的无头轧制技术 通过进一步提高铸坯的拉速 使连轧机和连铸机的速度得到匹配 实现真正的连铸 连轧 正在开发的生产热带钢的技术是薄带直接连铸并轧制的技术 钢水在两个辊 中铸成 5 6mm 的带钢 经过 1 架或 2 架轧机进行小变形的轧制和平整 生产出热 带钢卷 欧洲 日本和澳大利亚都进行过类似的试验 2004 年美国 NUCOR 建立 了工业试验厂 德国的 THYSSEN KRUPP 也建立了相同的试验工厂 据介绍年产 50 万 t 的带钢厂已经试验成功 但是关于生产的稳定性 成本 产品质量 产品 范围和应用领域的进一步报道尚未见到 1 3 新建热轧带钢厂的可行性与必要性分析新建热轧带钢厂的可行性与必要性分析 近期对于我国而言热轧宽带钢厂发展迅速 到 2009 年第一季度 国内已建 成热轧宽带钢轧机 60 余套 设计生产能力为 1 57 亿吨 实际生产能力为 1 885 亿吨 随着生产规模的快速发展 热轧带钢由 2005 年进口变为目前出口最大的 钢材品种 2008 年 我国热轧带钢产量为 9959 吨 出口量为 1055 万吨 进口 量为 179 万吨 热轧带钢出口量占国内总出口量的 17 8 热轧带钢车间设备 简单 规模小 投资少 见效快 由于其规定资产原值低 但是带钢成材率要低于 CSP 包头地区在全国冶金行业中占有重要地位 有这丰富的铁 稀土 铌 等多种共生矿床矿区 其中白云鄂博矿区现已探明稀土储量占全国稀土总量的 98 是出去中国外占世界总储量的五倍多 白云鄂博矿区现已探明矿体内蕴 藏着 160 多种元素 矿物种类丰富 储量也大 其中铁矿储量为 9 5 亿吨 包头地区交通便利 包头素以 水旱码头 而闻名 如今包头已成为连接华 北 西北的重要公路 铁路 航空交通枢纽 包头公路四通八达 已形成网络 目前通向各地的高速公路都已基本建成 铁路网已经形成较大规模 这些条件 为包头地区经济发展起到了至关重要的作用 5 包头地区的水资源丰富 充足的水资源是包头地区赖以发展的重要条件 黄河流进包头境内 2 4 公里 最大流量每秒 6400 立方米 年平均流量为 260 亿 立方米 是包头地区工业和农业以及人民生活的主要水源 包头地区的能源供应非常存足 包头地区有着良好的煤电产业发展基础 内蒙古科技大学毕业设计说明书 3 和丰富的存储和易于开发的煤炭资源 煤炭主要生产与包头周边的鄂尔多斯盆 地 包括准格尔 东胜 等大煤田 储量约为 1217 85 亿吨 约占全区煤炭总 量的 54 98 同时包头地区的热电厂总装机量已突破 600 万千瓦 电力供应持 续平稳 内蒙古科技大学毕业设计说明书 4 第二章第二章 产品方案及金属平衡表的编制产品方案及金属平衡表的编制 2 1 产品方案编制产品方案编制 产品方案是设计任务书的主要内容之一 是进行车间设计时的制定产品 生产工艺流程 确定轧机组成和选择各项设备的主要依据 产品方案一经确定 车间的类型即已确定 2 2 产品生产时所需注意的条件产品生产时所需注意的条件 车间所生产的各类产品要平衡 在考虑到经济效益的同时要保证供求适应 品种平衡 产销对路 布局合理 要注意灵活调整 要充分利用轧机成产能力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 以提高轧机的成产技术水平 要逐步解决产品的老化问题 要立足于市场 不断更新 推出优质新产品 掌握市场竞争主动权 要立足国内 放眼未来 力争做到产品结构合理和产品票准化 走向国际 市场 这次的设计题目是以包头地区为条件 以 230mm 1600mm 9000mm 的连 铸坯 生产规格为 2 4mm 1400mm 的 Q235B 钢热连轧带钢厂 考虑到产品的 应用 制定以下产品方案 如表 2 1 产品方案表 和表 2 2 金属平衡表 内蒙古科技大学毕业设计说明书 5 表 2 1 产品方案表 钢种原材规格 mm 产品规格 mm 原料重量 T 产品重量 万吨 所占比例 1 Q235B230 1600 90002 4 140028 532715 2 45 240 1600 90006 160026 965 43 3 X70230 1600 90006 5 120025 831810 4 Q345250 1600 120006 140037 4412 67 5 16Mn250 1800 90003 150031 592715 6 T10230 1600 90004 110025 833620 7 Q255A230 1800 90003 5 110029 0695 8 20Cr250 1600 120002 4 140037 4495 9 40Mn230 1800 120002 4 120038 7595 10 35SiMn250 1600 90006 140028 082715 下表为金属平衡表 表 2 2 金 属 平 衡 表 钢种 烧损率 切损率 轧废比率 成材率 消耗系数 1 Q235B1 000 700 30981 02 2 45 1 500 800 4097 31 02 3 X701 200 800 3097 71 02 4 Q3451 470 700 2097 631 02 5 16Mn1 160 800 4097 741 02 6 T101 030 800 3097 871 02 7 Q255A1 440 700 4097 461 02 8 20Cr1 070 700 2098 031 02 9 40Mn1 030 800 4097 771 02 10 35SiMn1 000 700 30981 02 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 轧废比例 成品重量 金属消耗系数 成材率 内蒙古科技大学毕业设计说明书 6 金属消耗系数公式 K W Q 2 1 K 金属消耗系数 W 投入的坯料重量 Q 合格产品的重量 烧损 指金属坯料在加热时被氧化消耗掉的损失 主要是在加热过程中生 成的氧化铁皮和轧制过程中形成的二次氧化铁皮 切损 切损包括切头 切尾 切边和局部质量不合格而切去的部分 轧废 轧废是由于操作不合格 等出现事故而造成的损失 2 2 1 产品工艺流程的确定产品工艺流程的确定 制定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的消耗 降低生产成 本 产品材料属性 Q235B 属于碳素结构钢 Q235B 板材大量数据统计分析 归纳出伸长率和 屈服强度偏低的规律 产品的技术条件 即产品的尺寸精度 几何形状 钢的内部组织性能及表面质量等要达到的 某种技术要求 产品的加工工艺性能 钢的加工工艺性能包括了钢的变形抗力 塑性 导热性及形成的缺陷的倾 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我们选择工序内 容和确定工艺参数 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比量的大小 规模的大小决定了 生产过程中采用了热锭作业还是冷锭作业的问题 批量的多少主要反映在选取 设备的技术水平 产品成本的高低上 而对产品工艺过程无显著的影响 内蒙古科技大学毕业设计说明书 7 第三章第三章 车间布置形式及主要设备选取车间布置形式及主要设备选取 3 1 选择轧机时一般要考虑以下各项原则选择轧机时一般要考虑以下各项原则 1 在满足产品方案的钱题下 是轧机组成合理 布置紧凑 2 有较高的生产效率和设备利用系数 3 保证获得质量良好的产品 并考虑到生产新产品的可能 4 有利于轧机机械化 自动化的实现 有助于工人劳动条件的改善 5 轧机结构形式先进合理 制造容易 操作简单 维修方便 6 备品备件更换容易 并利于实现备品备件的标准化 7 有良好的综合技术 综合指标 3 1 1 按布列形式轧机的分类按布列形式轧机的分类 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 缺点 投资大 品种较稳定 适于大批量的 生产 图 3 1 为全连续式粗轧机布置图 图 3 1 典型的全连续式粗轧机的布置 半连续式 半连续式热带钢初轧机有一个立式可逆轧机和一个水平是可逆轧机 它们 通常连接成一套万能粗轧机 这些轧机也可以包括安装 在相对于可逆式粗轧 机前方的纵直的和水平式的氧化皮破碎机 如图 3 2 所示 粗轧机的布置 内蒙古科技大学毕业设计说明书 8 图 3 2 两种半连续式 3 4 连续式 它是在发展过程中在半连续式的基础上进行改进 在半连续式的一架或二 架可逆式轧机后增加一组双机坐连轧机组 这样式粗轧机得到 充分利用并减少 了厂房面积 生产灵活 图 3 3 为 3 4 连续式粗轧机的布置图 图 3 3 3 4 连续式粗轧机的布置 其他形式 粗轧机除了以上 3 种基本布置形式粗轧机的布置形式外 还有逆道次式和 紧凑式 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 1 架四辊可逆式粗轧机 3 1 2 粗轧机的各种参数粗轧机的各种参数 材料的选择 由于热轧的时候工作辊表面温度高 又受到水的激冷 表面冷热反复循环产 生工作应力 热疲劳应力使得轧辊表面产生网状裂纹 工作辊选择以辊面硬度 为主 四辊机座除了少数机座受轧辊强度和咬入条件限制采用铸钢轧辊以外 内蒙古科技大学毕业设计说明书 9 其他主要受到扭矩和压力 弯曲应力较小 轧制速度高 辊面要求光滑以保证 板带的表面的质量而多采用铸铁轧辊 辊面硬 支撑辊所受压力主要受的是弯 曲应力 而且直径较大并要着重考虑强度和轧辊的淬透性 因此多采用含有铬 的合金锻钢 R1 安装在立辊轧机和除鳞机后 四辊轧机的驱动主要由调速电机 减速机 齿轮机座及轧机接轴构成 电液伺服阀控制液压缸用于辊缝调整 四列圆锥辊 子轴承安装在工作辊轴颈上 并安装在轴承座中 工作辊的平衡由液压缸控制 带静压的油膜轴承安装在支承辊轴颈上 用于低速轧制 轴承座夹紧装置安装 在机架的操作侧 保证轧制时辊装配在机架上定位 上支承辊磨损的补偿量 由安装在上支承辊上部的垫片调整 进出口导辊的安装 用于板坯传送时输送 平稳 轧机进出口上下安装了刮水板及导卫 工艺润滑油喷头安装在进出口上 下刮水板上 上刮水板有气缸控制 以保证与工作辊的连续接触 下刮水板与 导辊轴承座连接 靠液压力与下工作辊接触 工作辊冷却头安装在 R1 轧机的 进出口侧 轧机上方安装了平台 平台与地面间装有梯子 其主要技术参数如 表 3 1 表 3 1 粗轧机的各种性能参数 类型四辊可逆轧机 工作辊尺寸 1100 1100 1700mm 支承辊尺寸 1550 1400 1700mm 轧制压力40000KN max 由负荷传感器测量 轧制速度2 82 5 34m s 轧制开口度270mm 最大辊颈 辊缝调节电动 液压 AGC 压下缸压力最大 4000t 主电机功率AC9000KW 电机转速108 190 r min 轧辊尺寸的选择 轧辊是轧钢机的主要部分 在选取工作辊和支撑辊辊颈的时候要考虑以下 几个方面 工作辊的辊颈可能减小的程度取决于工作辊径和万向接轴所传递的传动力 矩 内蒙古科技大学毕业设计说明书 10 为创造良好的变形条件 强度高的带钢要求采用较小的工作辊径 所能传递的变形力矩受工作辊断面积的限制 要求工作辊有较大的传动大 的变形力矩 辊身长度与辊颈的比值不能超过允许值 否则工作辊会弯曲 所以要求辊 颈采用较大的值 辊颈直径和长度与轧辊轴承型式及其工作载荷有关 由于受到轧辊轴承径 向尺寸的限制辊颈直径比辊身直径小的多 因此辊身与辊颈过渡处的圆角应该 选择大些 使用滚动轴承由于轴承外径较大 辊颈尺寸不能过大 一般近似取 d 0 5 0 55 D 针对本设计要求 为了生产 2 4mm 带钢 选用的轧辊的尺 寸是 R1 工作辊尺寸 1100 1700mm 辊颈尺寸 600mm 支承辊尺寸 1550 1700mm 辊颈尺寸 775mm 轧制力 4000 吨 电机功率 AC9000KW 3 1 3 保温装置保温装置 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 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 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 热卷箱也存在一些不足之处 对带坯横向温度控制不是特别理想 横向温 内蒙古科技大学毕业设计说明书 11 差可达40 C 带钢出末架精轧机速度一般小于12m s 限制了生产线的产量 对于管线钢不能降低精轧机功率 不可实现恒速轧制 不能减少精轧机数量 不能充分体现卷取箱的优点 3 2 精轧机精轧机 精轧机布置形式及数量的选择 按照道次设计 应选 7 架精轧机 这样的布置对降低单架压下量起到很大 作用 对减少跑偏稳定生产也有好处 将 7 架轧辊形成精轧连轧机 由于机架 数目较多 在轧制薄规格产品时 为了保证头尾温差的控制 在精轧机布置方 面 采用较快的轧制速度和稍小的间距 新型热带轧机的种类 目前 新型热带轧机主要有以下几种形式 液压弯辊技术 WRB 的轧机 CVC 轧机 PC 轧机 HC 轧机以及 WRS 轧机等 现分别介绍如下 液压变辊技术 第一种 压弯工作辊的方法 这又可以分为两种方式 反弯力加在两工作 辊机座之间 即除工作辊平衡油缸以外 尚配有专门提供弯辊力的液压缸 使 上下工作辊轴承座受到与轧制压力方向相同的弯辊力 N1 结果是减小了轧制时 工作辊的挠度 这称为正弯辊 反弯力加在两工作辊与支持辊的机座之间 使 工作辊轴承座受到一个与轧制压力方向相反的作用力 N1 结果是增大了轧制时 工作辊的挠度 这称为负弯辊 热轧薄板轧机多采用压弯工作辊的方法 第二种 弯曲支持辊的方法 这种方法是反弯力加在两支持辊之间 为此 必须延长支持辊的辊头 在延长的辊端上装有液压缸 使上下支持辊两端承受 一个弯辊力 其受力图如图 3 4 所示 内蒙古科技大学毕业设计说明书 12 图 3 4 左图减小工作辊的挠度 右图增加工作辊的挠度 3 2 1 七架精轧机的确定及选择七架精轧机的确定及选择 精轧机是成品轧机 是热轧带钢生产的核心部分 轧制产品的质量水平主 要取于精轧机组的技术装备水平和控制水平 因此 为了获得高质量的优良产 品 在精轧机组大量的采用了许多新技术 新设备 新工艺 精轧机组是决定 产品质量的主要工序 例如 带钢的厚度精度取决于精轧机压下系统和AGC系 统的设备形式 板形质量取决于该轧机是否有板形控制手段和板形控制手段的 能力 新轧机是通过控制扳形的机构 在轧制过程中适时控制板形变化 获得 好的板形 带钢的宽度精度主要取决于粗轧机 但最终还要通过精轧机前立辊 的AWC和精轧机间低惯量活套装置予以保持 七架四辊精轧机纵向排列 间距为 5500mm F2 F4 为 CVC 轧机 用于 板型及凸度控制 F5 F7 采用 PC 轧机 F1 使用普通的四辊轧机 F1 F7 均 有弯辊系统 PC 轧机通过改变工作辊凸度对板型进行动态控制 另为满足板型 控制 带有 FGC 控制系统 所有的机架均设有液压伺服阀控制的 AGC 系统 工作辊轴承为四列圆锥滚动 平衡块中安装工作辊平衡缸 正弯辊缸 支承辊 采用油膜轴承并配有静压系统 轧机工作侧工作辊轴承座上部 下部 装有调 整垫片进行补偿 以保证轧制线水平 F5 F7 安装 ORG 系统用于工作辊表面 的在线磨削 轧机进出口安装上下倒卫及倒板 轧机出口安装有倒辊 保证带 钢平稳输送 轧机进出口均安装冷却水管 工艺润滑安装平台 平台与地面间 装有梯子 表 3 2 所示为个架精轧机性能参数 表 3 2 精轧机的各种性能参数 内蒙古科技大学毕业设计说明书 13 max 开口度50mm 最大辊颈时 机架铸钢 封闭式 机架柱面积约 7400cm2 交叉部分面积 6500cm2 辊缝调整缸面 积 最大 3 0mm s 当轧制力为 3000t 时 轧制线调整 由几叠衬板调整 5mm 的调整量 衬板与轴承座的连接 在轧辊间进行 轧机驱动 F1 F3 工作辊由调速电机驱动齿轮及对接轴驱动 F4 F7 轧机工作辊由齿轮机座和一对接轴驱动 针对本次的设计要求 参考现场的实际经验 为了生产 2 4mm 带钢 选用 的轧辊的直径是 F1 工作辊尺寸 850 1700mm 辊颈尺寸 400mm 支承辊尺寸 1190 1700mm 辊颈尺寸 725mm 轧制力 4500t 电机功率 AC4500KW F2 F4 CVC 轧机 工作辊尺寸 850 1700mm 辊颈尺寸 412mm 支承辊尺寸 1350 1700mm 辊颈尺寸 675mm 轧制力 4500t 电机功率 AC4500KW F5 F7 PC 轧机 交叉角度 0 5 1 5 度 工作辊尺寸 760 1700mm 辊颈尺寸 340mm 支承辊尺寸 1300 1700mm 辊颈尺寸 650mm 轧制力 4000t 电机功率 AC4500KW 3 2 2 压下装置压下装置 压下装置即上辊调整装置 就驱动方式看有三种形式 手动压下 电动压 下和液压压下装置 手动压下装置结构简单 价格低 但体力劳动繁重 压下 速度和压下能力小 电动压下装置可用于所有轧机 移动距离 速度和加速度 都可达到一定要求 但结构复杂 反应时间长 效率低 液压压下装置主要用 内蒙古科技大学毕业设计说明书 14 于冷热轧板带轧机上 具有较高的相应速度和调整精度 但费用高 控制形成 有限 90 年代建设的新热带钢轧机 多数采用液压压下装置 少数轧机采用电 动压下加液压压下装置 3 3 确定轧机间距离确定轧机间距离 及轧机与其他设备的距离及轧机与其他设备的距离 3 3 1 轧机布列图的制定轧机布列图的制定 本设计是参考武钢 1700mm 热轧带钢生产线进行设计的 武钢 1700mm 热轧带钢厂原设计生产板带 4 10310 T 该厂 1700mm热轧带钢 4 3 设备是 70 年代从日本引进的 其主要设备如下 1 硅钢板坯保温炉 24 座 2 硅钢板坯修磨机 1 台 3 步进粱式加热炉 3 座 4 VSP 立辊轧机 1 台 5 粗轧机组由二辊不可逆轧机一台 6 四辊可逆式轧机一台 7 四辊不可逆万能轧机两座 8 转鼓式切头飞剪一台 9 四辊精轧机 7 架 10 三助卷取机 3 台 3 3 2 轧机布列简图轧机布列简图 下图为本次设计轧机布置简图 图 3 5 轧机布列简图 内蒙古科技大学毕业设计说明书 15 热连轧带钢轧机分为粗 中 精 而轧辊是其主要组成部分 轧辊的主要 参数为辊身直径和长度 本次设计主要是以武钢 1700 热轧带钢厂为参考依据 根据有关参考文献确定各轧机之间距离 表 3 3 为各轧机之间距离 表 3 3 个轧机之间距离 据有关生产经验考虑到运输辊道的长度以及除磷机的距离和对温度的影响 结合厂房面积制定最后一架精轧机到卷取机的距离为 144m 粗轧机组到精轧机 组的距离为 120m 3 4 确定产品技术要求 技术条件 产品标准 确定产品技术要求 技术条件 产品标准 3 4 1 板带钢的技术要求板带钢的技术要求 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要求提出的 在根据当时技术水平的可能性 及生产经济性能来判定的 并随着生产技术的发展而不断提高 本次设计使用的典型产品为 Q235B 其化学成分与力学性能如下表所示 表 3 4 普通碳素钢化学成分与力学性能 型号力学性能化学成分 屈服强度抗拉强度伸长率CSiMn MPa mm 2 MPa mm2 Q235B23524275 46038 47260 180 300 30 0 70 Q235C23524275 46038 47260 180 300 35 0 80 X4228929 541342 1220 28 1 25 X5638639 448949 9 0 26 1 35 机 架 CL 1 CP 1 CP 2 CP 2 CP 2 CL 2 CP 3 CL 3 CP 4 JP 1 JP 2 JP 3 JP 4 JP 5 JP 6 JP 7 距 离 m 540 205355 12 0 5 55 55 55 55 55 5 内蒙古科技大学毕业设计说明书 16 X6041342 151752 7180 26 1 35 X7048249 256557 6180 26 1 4 L245245415 210 26 1 15 3 4 2 本次设计中产品标准本次设计中产品标准 热轧带钢产品公称尺寸标准列表 表 3 5 带钢的公称厚度标准 公称厚度 mm 1 21 251 41 51 82 02 52 8 3 03 23 53 84 04 55 05 5 6 06 57 08 010 011 012 013 0 热轧带钢产品公称宽度标准列表 表 3 6 带钢的公称宽度标准 公称厚度 mm 70075080085090095010001050 11001150120012501300135014001450 15001550 热轧带钢产品公称长度准列表 表 3 7 带钢的公称长度标准 公称厚度 mm 20002500300035004000450050005500 60006500700080009000100001100012000 内蒙古科技大学毕业设计说明书 17 热轧带钢产品厚度允许标准列表 表 3 8 带钢厚度允许偏差标准 允许偏差 宽度 厚度 1000 1000 2000 1250 1550 1 2 1 25 0 13 0 13 1 4 0 15 0 15 1 5 0 15 0 15 0 15 1 6 0 16 0 16 0 16 2 0 0 15 0 18 0 18 0 18 2 2 0 15 0 19 0 19 0 19 2 5 0 16 0 20 0 20 0 20 2 83 0 0 17 0 22 0 22 0 22 3 23 5 0 18 0 25 0 25 0 25 3 84 0 0 20 0 30 0 30 0 30 4 55 5 0 30 0 50 0 40 0 50 0 50 6 07 0 0 30 0 40 0 40 8 010 0 0 20 0 80 0 30 0 80 0 30 0 80 11 013 0 0 20 0 80 0 30 0 80 0 30 0 80 内蒙古科技大学毕业设计说明书 18 热轧带钢产品公称宽度标准列表 表 3 9 带钢宽度允许偏差 允 许 偏 差 厚 度 宽度 6 0 6 0 轧制边切边轧制边切边 1000 1500 30 10 30 10 1250 1550 30 10 30 10 700 1000 25 10 25 10 热轧带钢产品纵切宽度标准列表 表 3 10 纵切带钢的宽度允许偏差 允许偏差 厚度宽度 4 0 4 0 6 0 6 0 160 0 5 0 8 1 0 160 250 1 0 1 0 1 2 250 700 1 0 1 0 1 2 热轧带钢产品公称长度标准列表 表 3 11 带钢长度允许偏差表格 长度 允许偏差 6000 25 6000 30 内蒙古科技大学毕业设计说明书 19 热轧带钢产品公称瓢曲标准列表 表 3 12 钢板瓢曲度 抗拉强度下线大于 85 公斤 mm 方 屈服点下线大于 44 公斤 mm 方的钢 板票曲度最大值为上表的 1 5 倍 形状和尺寸的测量 票曲度同锥度尺测量 长度和宽度用卷尺和其他测量工具测量 钢板厚 度用千分尺来测量 测量部位轧制钢板和钢带距离边缘不小于 25mm 切边钢 板和钢带边缘不小于 15mmd 的任意点 标记举例 用 RJ216 牌号轧制的 10 1200 4500 毫米的钢板标记为 812517216 8125194500120010 GBRJ GB 根据板带钢的用途不同 技术要求也各不一样 但基于其相似的外形的使 用条件 技术仍有共同方面 归纳起来是尺寸精度 表面质量 板型和性能经 济基本指标 尺寸精度 尺寸精度是指可能达到的尺寸偏差大小 板带尺寸精度 长度 厚度 其 中厚度精度最为重要 同时厚度精度影响到使用性能 生产难度及金属节约 由于 B H 很大 厚度一般很小 厚度的波动必然引起使用性能和金属消耗的巨 大波动 因此厚度精度是最为重要的 表面质量 瓢曲度最大值 厚度 宽度 1 2 1 51 5 4 04 0 7 07 0 10 010 0 13 0 2501816141210 2502018161412 内蒙古科技大学毕业设计说明书 20 板带钢多用与外围构建 故必须保证表面质量 不用需表面有气泡 和裂 纹和氧化铁皮压入物 板型 板型是带钢特有的重要质量标准 当轧制宽而薄的带钢时 其不均匀变形 敏感性是很大的 要保证版形是很困难的 要求技术含量很高 总之 板带钢用途广泛 并随着国民经济与科学发展对其技术要求与质量有更多 的要求 这需要我们生产高性能的板带钢来满足国民经济与社会发展的需求 内蒙古科技大学毕业设计说明书 21 第四章第四章 轧制力能参数计算轧制力能参数计算 4 1 确定变形制度确定变形制度 板带钢轧制压下规程是板带轧制制度 规程 最基本的核心内容 直接关 系着轧机的产量和产品质量 压下规程的中心内容就是要确定由一定的板坯轧 制成所要求的板带成品的变形制度 亦即要确定所需要采用的轧制方法 轧制 道次和每道压下量的大小 在操作中就是要确定各道次压下螺丝的升降位置 即辊缝的开度 与此相关的 还要涉及到各道次的轧制速度 轧制温度及前 后张力制度的确定及原料尺寸的合理选择 因而广义的说来 压下规程的确定 也应当包括这些内容 制定压下规程的方法很多 可概括为以下两种 经验方法 就是按现场经验公式直接分配各道次的压下率和各道次出口的厚度 理论方法 就是从充分满足前述制定轧制规程的原则出发 按预设的条件通过 理论计算或图表方法 以求最佳的轧制规程 也就是根据车间生产的能耗曲线 分配各架能耗负荷来确定压下率以及厚度 现代连轧机组轧制规程设定最常用 的方法是 能耗法 就是从电机能量合理消耗观点出发 按经验能耗资料推算 出各架压下量 对于轧机强度日益增大 轧制速度日益提高的现代连轧机而言 电机功率往往成为提高生产能力的限制因素 采用这种方法是比较合理的 但是 在实际生产中变化的因素太多 特别是温度条件的变化很难预测和 控制 事先按理想条件下的理论计算确定的压下规程在实际中往往并不能实现 在人工操作时就只能按照实际情况水平操作人员的经验随机处理 只有在全面 计算机控制的现代化轧机上 才有可能根据具体情况的变化 从上述原则和要 求出发 对压下规程在理论计算和控制 对于本次设计 由于所选轧辊及各参 数与其它有所不同 故无法得知该套设备的能耗曲线 只能按经验公式直接分 配压下率和出口厚度然后进行校核了 通常在板 带生产中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 这包括直接分配各道次绝对压下量或压下 率 确定各道次压下量分配率及确定各道次能耗负荷分配比等各种方法 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 按前述制定轧制规 内蒙古科技大学毕业设计说明书 22 程的原则和要求进行必要的修正和改进 4 2 各道次出口厚度及压下量的确定各道次出口厚度及压下量的确定 4 2 1 粗轧机的压下量分配原则粗轧机的压下量分配原则 根据板坯尺寸 轧机架数 轧制速度以及产品厚度等合理确定粗轧机组总 变形量及各道次压下量 其基本原则是 1 由于在粗轧机组上轧制时 轧件温度高 塑性好 厚度较大 故应尽量 利用有利条件采用大压下量轧制 考虑到粗轧机组与精轧机组之间的轧制节奏 和负荷上的平衡 粗轧机组变形量一般要占总变形量的 70 80 粗轧机组道 次最大压下量主要受轧辊强度的限制 2 为保证精轧机组的终轧温度应尽可能提高粗轧机组轧出的带坯温度 因 此一方面应尽可能提高开轧温度 另一方面尽可能减少粗轧道次和提高粗轧速 度 以缩短延续时间 减少轧件的温降 3 为简化精轧机组的调整 粗轧机组轧出的厚的范围应尽可能小 并且不 同厚度的数目也应尽可能减少 根据不同的带钢厚度和精轧机组的设备能力 一般粗轧机组轧出的带坯厚度为 20 50mm 对七机架精轧机组 约为 20 32mm 对七机架精轧机组 约为 25 40mm 许多热带钢连轧机 不论 板坯及带钢厚度如何 粗轧机轧出的带坯厚度是固定的 当板坯厚度改变时 则改变粗轧机组的压下量 带钢厚度改变时 则改变精轧机组的压下量 精轧机压下量的分配 4 2 2 精轧机的压下量分配原则精轧机的压下量分配原则 精轧机组的主要任务是在 5 7 架连轧机上将粗轧带坯轧制成板形 尺寸符 合要求的成品带钢 并且保证带钢的表面质量和终轧温度 拟订精轧机组压下 规程就是合理分配各架的压下量及其确定各架的轧制速度 精轧机组压下量的分配原则 一般也是利用高温的有利条件 把压下量尽 量集中在前几架 在后几架轧机上为了保证板形 厚度精度 表面质量 压下 量逐渐减少 为保证带钢机械性能防止晶粒过度长大 终轧即最后一架压下率 不低于 10 此外压下量分配尽量简化精轧机组的调整和使轧制力及其轧制功 率不超过允许值 内蒙古科技大学毕业设计说明书 23 依据以上原则精轧逐架压下量的分配规律是 第一架可以留有余量 即考 虑到带坯厚度的可能波动和可能产生咬入困难等 而使压下量略小于设备的允 许的最大压下量 中间几架为了充分利用设备能