设计年产量为210万吨CSP热轧薄板厂.doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书 I 内蒙古科技大学内蒙古科技大学 本科生毕业设计说明书本科生毕业设计说明书 题题 目 目 设计年产量为设计年产量为 210 万吨万吨 CSP 热轧薄板厂热轧薄板厂 专专 业 业 材料成型及控制工程材料成型及控制工程 班班 级 级 成型成型 09 级级 3 班班 内蒙古科技大学毕业设计说明书 II 设计年产量为设计年产量为 210 万吨万吨 CSP 热轧薄板厂热轧薄板厂 摘摘要要 本设计以生产产品规格为 12 0mm 1600mmspcc 建筑钢为例 设计一个年产量为 210 万吨的 CSP 热轧薄板厂 设计内容主要包括兴建该厂的可行性分析 产品大纲的 编制 产品平衡计算 主辅设备选择 以及生产工艺流程设计 轧制规程的计算 辊 形设计和轧辊强度的校核 电机功率的校核 车间生产能力的计算 轧机工作图标的 确定以及车间平面布置等内容 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖 参考其他已建厂的参数经验 指定产品大纲 确定压下规程 选择主要轧制设备 进行计算 关键词关键词 CSP 连铸连轧 轧制工艺 强度校核 内蒙古科技大学毕业设计说明书 III Design of Annual Capacity of 2 3 Million Tons of the Hot Rolling Sheet Plant Factory Abstract The design specifications for production of product is 12 0mm1600mm spcc steel as an example Design a production capacity of 2 1 million tons production of CSP Design features include the construction of the plant feasibility analysis the preparation of the outline of the products metal balance calculation rolling determining the csale products blance calculation the mainequipments choice the choice of auxiliary equipments Economical and technical indicators of development an production process design system temperaure the speed of the system cone unit rate calculation the calculation of rollling a point of order roll strength checking checking the electrical power workshop production the mill work chart to determine yhe plant layout an so on 聞創沟燴鐺險爱氇谴净 Reterence other plant parameters of experience the design products outline selcet apoint of other to determine major reduction rolling equpments calculation 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟 Keywords CSP Continuous casting and rolling Rolling progress Strength check酽锕极額閉镇 桧猪訣锥 内蒙古科技大学毕业设计说明书 IV 目录目录 摘要摘要 I彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑 ABSTRACT II謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔 第一章第一章 包头建设包头建设 CSP 薄板厂可行性与必要性分析薄板厂可行性与必要性分析 1厦礴恳蹒骈時盡继價骚 1 1 CSP 生产线历史简介 1茕桢广鳓鯡选块网羈泪 1 2 国内 CSP 生产线发展概况概况 1鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴 1 3 在包头建设CSP钢厂的必要性和可行性研究 1籟丛妈羥为贍偾蛏练淨 1 3 1 建设投资低 1預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴 1 3 2 生产成本低 2渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦 1 3 3 产品销售市场好 2铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡 1 3 4 包头资源好 3擁締凤袜备訊顎轮烂蔷 1 3 5 交通运输条件好 4贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷 第二章第二章 产品方案的编制产品方案的编制 5坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚 2 1 产品方案 5蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘 2 1 1 产品大纲的制定原则 5買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄 2 1 2 产品大纲 5綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴 金属平衡表的编制金属平衡表的编制 8驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦 第四章第四章 生产工艺流程的确定生产工艺流程的确定 10猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑 4 14 1 生产工艺过程制订的依据生产工艺过程制订的依据 10锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔 4 2 车间布置形式 11構氽頑黉碩饨荠龈话骛 4 3 CSP 生产工艺流程 11輒峄陽檉簖疖網儂號泶 4 3 1 CSP 生产工艺流程图 12尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅 第五章第五章 轧机参数确定轧机参数确定 13识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒 5 1 机架数目的确定 13凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴 5 1 1 轧机技术性能参数 13恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 5 2 轧辊尺寸的确定 14鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫 第六章第六章 压下规程的确定压下规程的确定 16硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹 内蒙古科技大学毕业设计说明书 V 6 1 压下规程的制定依据 16阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖 6 1 1 轧制制度确定的原则及要求 16氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩 6 1 2 变形制度的确定 16釷鹆資贏車贖孙滅獅赘 6 1 3 速度制度的确定 17怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉 6 1 4 温度制度的确定 17谚辞調担鈧谄动禪泻類 6 1 5 各道次压下量的分配 17嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩 6 2 各机架轧制速度的确定 18熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库 6 1 1 各机架轧制速度的计算 18鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞 6 3 各机架轧制温度的计算 19纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛 6 4 轧机咬入能力校核 20颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷 第七章第七章 力能参数力能参数 23濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻 7 1 各道次的平均变形速度的计算 23銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼 7 1 1 各道次的平均变形速度的计算 23挤貼綬电麥结鈺贖哓类 7 1 2 求各道次的变形抗力 23赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈 图 7 2 变形抗力曲线 24塤礙籟馐决穩賽釙冊庫 7 1 3 轧制压力的计算 25裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺 7 2 电动机传动轧辊所需力矩的确定 26仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁 7 2 1 传动力矩的组成 26绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧 7 2 2 轧制力矩的确定 27骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙 7 2 3 附加摩擦力矩的确定 27瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉 7 2 4 空转力矩的确定 29鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類 7 2 5 电机轴上总的传动力矩 30栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬 7 3 轧制规程表的确定 32辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应 第八章第八章 轧制过程主要参数校核轧制过程主要参数校核 33峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺 8 1 电机能力的校核 33詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜 8 1 1 等效力矩的确定 33则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷 8 1 2 电动机功率的确定 34胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻 8 2 轧机的强度校核 35鳃躋峽祷紉诵帮废掃減 8 2 1 板带轧辊的强度特点 35稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜 内蒙古科技大学毕业设计说明书 VI 8 2 2 轧辊的强度校核 35陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟 第九章第九章 车间生产能力的确定车间生产能力的确定 40沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應 9 1 轧机小时产量的确定 40钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺 9 1 1 轧机小时产量计算 40懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮 9 1 2 轧钢机平均小时产量 40謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘 9 2 轧钢车间年产量计算 41呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚 9 3 轧钢机的工作图表 42莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减 9 3 1 轧钢机的工作图表的意义 42麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶 9 3 2 连续式轧机轧制图表的特征 42納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬 第十章第十章 辅助设备选择辅助设备选择 44風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙 10 1 加热设备的选择 45灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹 10 2 剪切设备 事故剪 的选择 46铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝 10 3 高压水除鳞箱的选择 47攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸 10 4 活套支撑器的选择 47趕輾雏纨颗锊讨跃满賺 10 4 1 热连轧带钢轧机精轧机组的生产特点 47夹覡闾辁駁档驀迁锬減 10 4 2 活套支撑器的作用 48视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝 10 4 3 活套支撑器的类型 48偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠 10 4 4 活套支撑器的工作特征 49緦徑铫膾龋轿级镗挢廟 10 4 5 所选活套支撑器的参数 49騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼 10 5 冷却设备的选择 49疠骐錾农剎貯狱颢幗騮 10 6 卷取设备的选择 50镞锊过润启婭澗骆讕瀘 10 6 1 带钢生产工艺对卷取的要求 50榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛 10 6 2 带钢卷取机的结构特点 51邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑 10 6 3 带钢卷取机区的主要技术参数 51嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲 第十一章第十一章 厂房平面布置厂房平面布置 55该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭 11 1 平面布置的原则 55劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙 11 2 金属流程线的确定 55臠龍讹驄桠业變墊罗蘄 11 3 设备间距的确定 56鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞 内蒙古科技大学毕业设计说明书 VII 11 4 仓库面积的确定 57穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺 11 5 其它设施面积的确定 58隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽 11 5 1 操作台位置选择 58浹繢腻叢着駕骠構砀湊 11 5 2 主电室 58鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝 11 5 3 运输通道的确定 58惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵 11 6 轧辊堆放场地的确定 58贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐 第十二章第十二章 技术经济指标技术经济指标 60嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲 12 1 车间各项技术经济指标分析及制定 60薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫 12 2 综合经济技术指标 62齡践砚语蜗铸转絹攤濼 第十三章第十三章 环境保护环境保护 63绅薮疮颧訝标販繯轅赛 13 1 绿化布置 63饪箩狞屬诺釙诬苧径凛 13 2 2 废气处理 63烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵 13 2 3 热轧润滑油处理 64鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键 13 3 噪声处理 64撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞 13 4 现场节能技术与措施 64踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄 参参 考考 文文 献献 65婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞 致致 谢谢 66譽諶掺铒锭试监鄺儕泻 内蒙古科技大学设计说明书 1 第第一一章章 包包头头建建设设 CSP 薄薄板板厂厂可可行行性性与与必必要要性性分分析析 1 1 CSP 生产线历史简介生产线历史简介 自 1989 年世界上第一台工业化的薄板坯连铸连轧生产线投产以来 过去的 11 年 中已有 36 条生产线相继运作 2000 年可形成年产 4825 万 t 的生产能力 薄板坯连铸 连轧工艺技术装置日趋完善 市场竞争更具实力 原因在于它的工艺优势 投资低 能耗低 生产成本低 维护费用低 成材率高 两流薄板坯连铸机与一套热连轧机相 配可产 160 250 万 t a 热轧带卷 可以分别与电炉或高炉 转炉流程相联接 薄板坯连 铸连轧技术越来越显示出它的生命力 1 俦聹执償閏号燴鈿膽賾 1 2 国内国内 CSP 生产线发展概况概况生产线发展概况概况 2001 年以来投产的生产线的达产速度快于国外同类生产线邯钢薄板坯连铸连轧生 产线 1999 年 12 月投产 2000 年达到设计生产能力 是所有已投产的 CSP 生产线中达 产最快的 包钢的薄板坯连铸连轧生产线是我国第一套双流 CSP 生产线 2002 年 8 月 投产 2003 年超过了设计生产量 比邯钢更快 是国际上达产速度最快的 缜電怅淺靓蠐 浅錒鵬凜 发挥薄板坯连铸连轧技术潜力的关键之一在于发挥连浇的优势 抓连浇炉数的增 加就必须解决铸机漏钢和提高整个作业线作业率的问题 从而提高生产线的效率 骥擯 帜褸饜兗椏長绛粤 连铸连轧工艺的独特优势薄板坯连铸连轧工艺是由薄板坯连铸机与常规宽热带连 轧机的精轧机组集成而来的 连轧机组的能力与常规热带连轧机相当 而薄板坯铸机 能力低于连轧机组 常规热连轧机生产薄规格产品的不利点是单位时间内产量大幅度 下降 而这正是薄板坯连铸连轧生产线的固有特性 生产薄规格热轧板是薄板坯连铸 连轧技术的独特优势 近几年我国进口热轧板中大都属于薄规格产品 特别是厚度 2mm 的薄板 发挥薄板坯连铸连轧技术的独特优势将大大促进我国钢铁产品结构的 调整 癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵 1 3 在包头建设在包头建设 csp 钢厂的必要性和可行性研究钢厂的必要性和可行性研究 1 3 1 建建设设投投资资低低 薄板坯连铸连轧生产线单位建设投资低的原因有下述几点 1 由于拉速高 5 5m min 为一般板坯连铸机拉速 1 8 2 0m min 的 3 倍 坯 厚薄 50mm 为一般板坯连铸机坯厚 220mm 的 22 7 因而铸机产量相似时 如每 流为 100 120 万 t a 薄板坯连铸机冶金长度短 6m 左右 为一般连铸机的 内蒙古科技大学设计说明书 2 1 4 1 5 结构轻 设备重量仅为后者的一半 鑣鸽夺圆鯢齙慫餞離龐 2 薄板坯连铸连轧生产线要求无缺陷铸坯 铸坯由连铸机出来后直接进人均热 炉 没有一般连铸机设置的板坯冷却 检查 表面清理等设备 而设备重量大为减轻 榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴 3 没有堆存连铸坯的中间仓库 4 取消了热连轧机前的板坯加热炉 但设有板坯均热炉以及板坯边部加热装置 5 不再设置粗轧机架 但因为精轧机能力较大 如仅设有一台薄板坯连铸机和均热炉线时 产量规模 100 万 t 左右 则由于精轧机负荷不满 上述降低建设投资因素被抵消 当产量规模增加 到 200 万 t 时 薄板坯连铸连轧生产线的单位投资将远低于传统工艺 现美国纽柯公 司第三条薄板坯连铸连轧生产线 柏克利厂 单线设计规模为 150 万 t 考虑将来双线 时 生产线规模为年产钢带 300 万 t 单位建设投资将进一步降低 逊输吴贝义鲽國鳩犹騸 1 3 2 生生产产成成本本低低 据美国咨询公司的实际调查资料 在美国 薄板坯连铸连轧工艺生产钢带成本 从钢水到热带 较传统工艺约低 50 美元 t 幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉 1 人工费用 吨钢耗费人力约 0 3h 较传统工艺少 0 42h 相当于 11 8 美元 2 金属收得率 从钢水到热轧带卷新工艺为 97 较传统工艺 93 高 4 扣除废钢收人后约相差 6 5 美元 誦终决懷区馱倆侧澩赜 3 吨钢热耗和电耗 新工艺均热炉吨钢热耗为 0 527kJ 较传统工艺少 1 25kJ 约折合 3 美元 t 电耗为 70kWh t 较传统工艺少 55kWh t 约折合 1 7 美元 t 医涤侣綃噲睞 齒办銩凛 4 吨钢销售及管理费用 采用薄板坯连铸连轧工艺的纽柯公司克劳福兹维尔厂 吨钢销售及管理费用较传统工艺少 25 美元 t 舻当为遙头韪鳍哕晕糞 结合我国情况来看 上述四个因素中 人工费用差距将缩小 在美国按每工时 28 美元计算 我国如按每工时 3 美元考虑 由此钢带成本将降为 1 3 美元 我国电费将达 到 0 068 美元 t 美国按 0 027 美元 t 计算 因而耗电费用差矩将升为 4 3 美元 t 综合 人工 金属收得率 热耗 电耗四方面因素 新工艺较传统工艺少 15 1 美元 t 关于 吨钢销售及管理费用方面差距与是否采用紧凑式流程直接有关 需要进行综合研究 另按前述分析 薄板坯连铸连轧生产线吨材建设费用将不高于传统工艺 当规模适当 时会低于传统工艺 因而折旧费用也将较低 2 鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯 内蒙古科技大学设计说明书 3 综上所述 薄板坯连铸连轧工艺吨材成本将低于传统工艺 其幅度将随国家和地 区情况的条件不同而有所区别 1 3 3 产产品品销销售售市市场场好好 近几年来 随着经济体制改革的不断深入和产业结构的调整 家电工业和汽车工 业等行业发展较快 冷轧薄板的消费量大幅度增加 是冶金产品中短线的短线 1981 1987 年七年期间全国平均年消费量为 304 万 t 平均年生产量为 123 万 t 平均年 进口量为 181 万 t 平均年自给率为 41 2 2011 年我国钢铁产量和消费量继续增长 全年钢材消费量约为 6 1 亿吨 冶金工业规划研究院预计 2012 年我国钢材消费量将 达到 6 46 亿吨 根据冶金工业规划研究院测算 2011 年机械行业钢材消费量有望达到 1 18 亿吨 主要钢材消费子行业中 机械通用零部件行业钢材消费量 1550 万吨 重型 机械行业 1500 万吨 通用机械行业 1500 万吨 工程机械行业 1900 万吨 电工电器行 业 1950 万吨 钢材消费品种结构没有发生较大变化 仍然以中厚板 薄板 优质棒材 和型材为主 中厚板中高强度机械板所占比重有所增长 另外 包头本地拥有北方重 工汽车产业及宏昌天马汽车车斗配件企业还有军工企业每年都会需要大量板带材 还 有包头特有的稀土钢深受用钢企业欢迎 可见 进行冷轧薄板的生产 具有较好的市 场销售环境 筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废 1 3 4 包包头头资资源源好好 包头市位于阴山 天山纵向成矿带上 矿产资源丰富 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 1999 年包头稀土产量 以氧化稀土计 占世界总 产量的 60 是名副其实的 稀土之乡 丰富的矿产资源为 csp 产品所需要的其他元 素提供了得天独厚的条件 韋鋯鯖荣擬滄閡悬贖蘊 虽然是西部城市 但包头拥有充足的水资源 而这也是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 头可利用地表水总量为 0 9 亿立方米 不包括黄河过境水 地下水补给量为 8 6 亿立 内蒙古科技大学设计说明书 4 方米 从 50 年代起 包头就开始了大规模的水资源开发 先后修建了黄河水源地多处 以及奥陶窑子 团结渠 民生渠 磴口扬水站 画匠营水源地等较大的黄河提水工程 先后构筑了昆都仑 刘宝窑 水涧沟等中小型水库 进行了大规模的水资源开发 由 此看来 CSP 生产线的用水设施得到了一个很好的保障 涛貶騸锬晋铩锩揿宪骟 1 3 5 交交通通运运输输条条件件好好 包头是连接中国华北 西北的重要交通枢纽和中国西部重要的邮电通讯中心 现 已基本形成了铁路 公路 航空综合交通网络 其中贯通华北 西北地区的大动脉京 包 包兰铁路 包神铁路在包交汇 东行可连北京 西行可连兰州 南行可连太原 西安 上海 宁波等地 110 210 国道穿越市区 呼包高速公路建成通车 27 条公路 干线通向全国各地 形成了以丹东 北京 包头 银川 拉萨为东西南北 州县和北海 西安 包头 白云为南北轴线 连接内蒙古自治区和 近省 市 自 治区的公路网络 密度超过了全国平均水平 由此看来 包头的交通运输条件很好 能为产品的对外销售销售提供保障 更为保障资源优势转化为经济优势与外来资源的 引进提供了基础条件 3 钿蘇饌華檻杩鐵样说泻 综上所述 包头市资源区位优势突出 各项基础设施较为完善 在能源与原材料 价格不断上涨的宏观形势以及国内产业向西部转移移的大趋势下拥有较为广阔的发展 前景 而包头市近年来也不断通过改革降低地区比较优势发挥的交易成本 同时通过 招商引资与对外合作进一步释放了资源优势对于当地经济的拉动作用 作为市场经济 中最重要的微观主体 企业对于包头的经济发展具有无可争议的重要意义 从各个方 面来分析 在包头建立一个 CSP 钢厂很有优势 更有发展前景 戧礱風熗浇鄖适泞嚀贗 内蒙古科技大学设计说明书 5 第第二二章章 产产品品方方案案的的编编制制 2 1 产品方案产品方案 2 1 1 产产品品大大纲纲的的制制定定原原则则 产品方案是进行其它工艺设计的首要依据 轧制 选型 厂房 因此工艺设计首 先从拟订车间产品方案开始 1 服从国家或地区对产品的需求 在此条件下 根据车间工艺 设备的特点和市 场的要求进行产品开发 2 具有经济观点 主要是生产能力大 消耗指标底 生产技术先进 产品质量高 成本低廉 3 考虑各产品的平衡 正确处理当前和长远发展的要求 注意地区之间的平衡 4 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的方向发展 以提高轧机的生产技术水平 購櫛頁詩燦戶踐澜襯鳳 5 注意建厂地区资源及钢坯的供应条件 物资和材料的运输情况 逐步建设和完 善我国自己的独立的轧钢生产体系 嗫奐闃頜瑷踯谫瓒兽粪 6 要逐步解决产品品种和规格的老化问题 要适应当前新的经济形势的变化 4 2 1 2 产产品品大大纲纲 基于产品大纲编制原则 市场需求以及地区条件编制该产品大纲 1 钢坯规格 厚度 50 65 mm 宽度范围 980 1560mm 长度范围 6 48m 2 轧制品种 冷成形用钢 碳素结构钢 焊接结构钢 汽车结构钢 管线钢 焊接气瓶刚 船 舶结构用钢 低合金高强度钢 热轧花纹板 虚龉鐮宠確嵝誄祷舻鋸 3 工艺条件 炉内温度 980 1180 炉外温度 950 1150 终轧温度 800 1000 内蒙古科技大学设计说明书 6 轧制速度 最后一架的速度范围 3 12m s 表 2 1 产品编制表 序 号 产品 名称 规格 mm 年产量 万 t 所占 比例 技术标准代表钢种 钢级 1 冷成形 用钢 8 0 1550 57 525 JIS G 3131 1996 SPCC 2 碳素结 构钢 1 2 20 0 980 156 0 27 612 JIS G 3101 DINI7100 S400 S490 3 焊接结 构钢 2 5 20 0 980 156 0 18 48 JIS G 3106 SM400A SM400B 4 汽车结 构钢 3 0 12 7 980 156 0 32 214 JIS G 3113BG510L 5 管线钢 1550 12 0 2310 GB T 14164X65 6 焊接气 瓶钢 2 5 6 0 980 1560 20 79 GB T 3277 1991 HP295 7 船舶结 构用钢 8 12 0 9 80 1560 27 612 YB T4159 2007A B A32 8 低合金 高强度 钢 3 0 10 0 980 156 0 13 86 GB T 3274 2007 Q295B Q345B Q345C 9 热轧花 纹板 3 0 20 0 980 156 0 9 24 GB T 3277 1991 HQ235B 内蒙古科技大学设计说明书 7 合 计 230100 表 2 2 典型产品参数 产品 种类 成品规格 mm牌号坯料规格理论重 量 钢制代号 SPCC 钢 1550 8 0SPCC ST1 0 1250 C 坯料 定尺 化学成分力学性 能 执行标准 CSiMnPSGB11253 893m 9m 0 10 0 5 0 0 50 0 035 8 0 025 按用户 要求 内蒙古科技大学设计说明书 8 第第三三章章 金金属属平平衡衡表表的的编编制制 说明编制金属平衡表的目的 任务 运用公式分析金属消耗指标及成材率 其计 算公式为 K W Q K 金属消耗系数 W 投入的坯料重量 Q 合格产品的重量 以上面的金属损失量为依据 结合现场经验 制订以下的金属平衡表 表3 1 金属平衡表 序号品种烧损 切损 轧废 金属消耗 成材 率 1 冷成形用钢 1 25 50 31 0893 2 碳素结构钢 1 35 30 41 0893 3 焊接结构钢 1 35 70 61 0892 4 4 汽车结构钢 1 45 80 71 0992 1 5 管线钢 1 45 20 61 0892 8 6 焊接气瓶钢 1 35 40 51 0892 8 7 船舶结构用钢 1 55 50 61 0892 4 8 低合金高 强度钢 1 25 60 41 0892 8 9 热轧花纹板 1 35 90 71 0992 1 金属消耗系数一般由以下金属消耗组成 1 烧损 2 切损 3 清理表面消耗 4 轧废 5 由于加热 精整造成的缺陷以及钢号混乱造成的损失等等 與顶鍔笋类謾蝾 纪黾廢 1 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 内蒙古科技大学设计说明书 9 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 制所形成的氧化损失一般在2 0 左右 結释鏈跄絞塒繭绽綹蕴 2 切损 切损包括切头 切尾 切边和由于局部质量不合格而必须切除所造成 的质量损失 根据现场经验数据 热轧宽带钢的切损一般是5 10 餑诎鉈鲻缥评缯肃鮮 驃 3 清理表面消耗 它包括金属表面和原料表面缺陷处理 酸洗以及轧后成品表 面所造成的金属损失 约占金属消耗的0 1 爷缆鉅摯騰厕綁荩笺潑 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 合 金钢轧制要求较高 生产困难 轧废量较多 一般为1 3 而碳钢则可小于1 锞炽 邐繒萨蝦窦补飙赝 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 内蒙古科技大学设计说明书 10 第第四四章章 生生产产工工艺艺流流程程的的确确定定 4 14 1 生产工艺过程制订的依据生产工艺过程制订的依据 尽管由若干工序组成的产品生产工艺过程是比较复杂的 但工序的取舍不是任意 的 工艺设计的任务就是要掌握制订工艺过程的原则 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 制订工艺过程 的主要依据是 曠戗輔鑽襉倆瘋诌琿凤 1 产品的技术条件 5 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确 定 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 产品的妓术要求 是制订工艺过程的首要依据 因为达到产品技术要求是我们组织生产的出发点 轉厍蹺佥 诎脚濒谘閥糞 2 钢种的加工工艺性能 钢的加工工艺性能也包括了钢的变形抗力 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 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 钢的加工 工艺性能是制订工艺过程的重要依据 嬷鯀賊沣謁麩溝赉涞锯 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是采用热锭作业还是冷锭作业的问题 是 次成材还是二个 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水平 产品成本的高低 上 而对产品的工艺过程无显著彤响 讯鎬謾蝈贺綜枢辄锁廪 4 产品成本 内蒙古科技大学设计说明书 11 成木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 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不合理的反映 当然 成本还与产量大小 生产 技术水平等其他因素有关的 兒躉讀闶軒鲧擬钇標藪 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 繅藺詞嗇适篮异铜鑑骠 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 任何片面地强调某一方面的做法都会给生产带来不良影 响 鮒簡觸癘鈄餒嬋锵户泼 4 2 车间布置形式车间布置形式 轧钢车间常用的金属流程线通常有以下几种类型 1 直线式 这种流程线形式被认为是比较合理的 主要用于连轧机 初轧机 板 坯轧机 但这种流程线往往受到厂房长度的限制 因它占有较长的厂房 铺设的管道 电缆相应的加长而需要较多的投资 眯毆蠐謝银癩唠阁跷贗 2 直线横移式 这种多见于钢管车间 因为钢管的横移可靠钢管的自由滚动 在 型钢车间大多数的冷床布置也采用这种形式 闵屢螢馳鑷隽劍颂崗鳳 3 曲折式 这种形式节省厂房长度 当地形条件受到限制 厂房不能过长而跨间 又较多时可采用这种形式 4 放射式 用于轧机轧出的轧件同时进入两个以上平行的机组中继续进行轧制或 加工时的情况 5 过渡式 当车间布置很多相同设备时采用此方式 常见于轧钢车间的精整工段 6 汇聚式 用于分别由两个相同或不同的设备加工的产品再进入同一设备加工的 情况 实际上 由于轧钢车间性质 生产任务和地形条件等情况的不同 再加上轧钢车 间由原料到成品的工序繁多 各种设备所起的作用又不尽相同 因而金属流程线布置 只有在少数情况有可能是单一的 大多数情况下是以上几种方式的综合 檁傷葦开阈灯伞馑 諧粮 内蒙古科技大学设计说明书 12 除金属流程线以外 轧钢车间设计时还应注意原料流程线 各种备件流程线以及 成品加工线等的交叉 以防止相互干扰 鉴于上述原则 在本设计中采用直线式金属 流程线方式 鄭饩腸绊頎鎦鹧鲕嘤錳 4 3 CSP 生产工艺流程生产工艺流程 4 3 1 CSP 生生产产工工艺艺流流程程图图 以 4 1 节所叙述的内容为依据制定下面的工艺流程图 内蒙古科技大学设计说明书 13 图 4 2 工艺流程图 内蒙古科技大学设计说明书 14 第第五五章章 轧轧机机参参数数确确定定 5 1 机架数目的确定机架数目的确定 轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备 是代表车间生产技术水平 区别于其他 车间类型的关键 因此 轧钢机选择的是否合理对车间生产具有非常重要的影响 本 设计为保证轧制质量和满足轧机的性能采取经典的 CSP 六连轧机 并且预留第七架轧 机的位置 在轧制形式上采用全连续轧制 保证产量 弃铀縫迁馀氣鰷鸾觐廩 其中各机架有以下特点 1 在设计上预留 F7 的位置用以生产厚度规格小于 1 2mm 的薄带钢 2 F1 F6 机架设有 AGC 液压自控系统 3 F1 F3 机架为 CVC 弯辊控厚系统并设有 WRB 带钢凸度控制装置 4 F4 F6 机架为 CVC 弯辊控厚系统控制板带的平直度 5 在 F1 F6 机架间设有活套支撑器 保持恒定的微张力 5 1 1 轧轧机机技技术术性性能能参参数数 根据轧制工艺性能参数的要求轧机牌坊分为闭式牌坊和开式牌坊两类 闭式牌坊 是一个将上下横梁与立柱整体铸造的封闭式整体框架 而开式牌坊则是非整体结构的 框架 牌坊是由立柱中部断开的两个部分经连接件连接而成 闭式牌坊具有较高的强 度和刚度 主要用于初轧机和板带机 闭式牌坊在换辊时轧辊沿轴向从牌坊的窗口进 出 在本设计中考虑到轧制产品的要求选用闭式牌坊 传动技术参数如表 5 1 所示 轧 机的技术参数如表 5 2 所示 6 调谇續鹨髏铖馒喪劉薮 表 5 1 住传动技术参数 机架 电机功率 KW 电机转速 rpm 电机扭矩 KNm 轧制力矩 KNm F170000 130 3305142170 F270000 130 3305142170 F370000 130 3305141470 F470000 130 3305141120 F570000 130 330514500 F670000 160 400371371 内蒙古科技大学设计说明书 15 表 5 2 轧机技术参数 项 目参数 牌坊立柱面积 59000 外侧 9605 机架高度 mm 内侧 6605 外侧 3105 机架宽度 mm 内侧 2420 机架间距 mm 5500 F1 F440000 轧机最大允许 轧制力 KN F5 F632000 5 2 轧辊尺寸的确定轧辊尺寸的确定 轧辊的主要尺寸就工艺设计来说就是辊身直径和辊身长度 在确定轧辊主要尺寸 时要考虑到轧制时轧辊的抗弯强度和其允许的挠度 以保证轧辊的安全和轧制产品的 精确 厲耸紐楊鳝晋頇兗蓽驃 在决定轧辊直径时 必须致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 一般选定在 15 25 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 本设计参考相同类型的轧机情况选取轧辊直径 苧瑷籮藶黃邏闩巹东澤 辊身长度是轧辊尺寸的另一个重要参数 一般根据辊身长度和辊径的比值来确定 5 1 DLK 式中 轧辊辊身长度 mm L 轧辊直径 mm D 系数 K 系数是反映轧机结构特点的重要参数 其对轧机生产有影响的原因就在 DLK 于当轧辊辊径相同时 值不同时 在相同的轧制压力作用下轧辊所承受的弯曲应 DL 力不同 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 DL 因此 只能轧制断面较小的钢材 反之 值小 就能轧制断面尺寸较大的钢材 DL 另外 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 DL 内蒙古科技大学设计说明书 16 供了可能 鴿摄禱鋅儀憚銼嚕缗赞 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和支承 辊均为合金锻钢 轧辊的详细参数见表 5 3 箪啬癲剀净赶钩嬙鳄凫 表 5 3 轧辊尺寸参数 机架轧辊轧辊直径辊身长度轧辊材质辊身硬度辊颈硬度 工作辊 8001950 无限冷硬铸铁 8040 F1 F4 支承辊 13501750 合金锻钢 6035 工作辊 8001950 无限冷硬铸铁 8040 F5 F6 支承辊 13501750 合金锻钢 6035 内蒙古科技大学设计说明书 17 第第六六章章 压压下下规规程程的的确确定定 6 1 压下规程的制定依据压下规程的制定依据 6 1 1 轧轧制制制制度度确确定定的的原原则则及及要要求求 1 在设备能力允许条件下尽量提高产量 充分发挥设备潜力以提高产量的途径不外乎是提高压下两 缩减轧制道次 确定 合理速度规程 缩短轧制周期 减少换辊时间 提高作业率及合理选择原料增加坯重 等 对于连轧机而言主要是合理分配压下并提高轧制速度 无论是提高压下量还是提 高轧制速度 都涉及到轧制压力轧制力矩和电机功率 一方面要求充分发挥设备的潜 力 另一方面又要求保证设备安全和操作方便 就是说在设备能力允许的条件下努力 提高产量 而限制压下量和速度的主要因素包括咬入条件 轧辊及接轴叉头等的强度 条件 电机能力的限制以及轧机的具体情况考虑其他因素等 顽鷙瑪滨廈岘轆庫糞糧 2 在保证操作稳便的条件下提高产量 a 操作稳便的钢板轧制定心条件 努力提高轧机的刚度 尽力消除机架刚度 对钢板纵向和横向精度的影响 b 提高板形及尺寸精度质量 板带材轧制的精轧阶段对于保证钢板的性能 表 面质量 板形及尺寸精度有着极为重要的作用 为了保证板形质量及厚度精度 必须 遵守均匀延伸或所谓的 板凸度一定 的原则去确定各道次的压下量 漬閫熾诀团諳赓戰餛锰 3 注意保证板组织性能和表面质量 例如有些钢种对终轧温度和压下量有一定 的要求 都需要根据钢种特性和产品技术要求在设计轧制规程时加以考虑 7 鐸輜澠顶嫻塊 謂斕痹廪 6 1 2 变变形形制制度度的的确确定定 根据 CSP 轧机的特点 咬入情况不是限制压下量的主要因素 在保证轧机刚度的 情况下 为提高轧机的生产能力 前几道次采用低速大压下量轧制 随着钢带的变薄 后几道次采用高速小压下的轧制方式 具体如下 8 抢觀淚婭师讴论櫚阵蘚 1 F1 来料厚度达 50mm 65mm 为便于咬入 压下率在 40 以下 2 其他道次的压下率很大最大可以达到 60 3 终轧和终轧前道次压下率渐小 终轧道次达 20 25 4 终轧前道次压下率可达 30 35 5 对于极薄规格带钢产品考虑板形精度压下率在 15 以下 内蒙古科技大学设计说明书 18 6 1 3 速速度度制制度度的的确确定定 确定最末机架 F6 的出口速度 v6 末架出口速度的上限受电机能力和带钢轧后的 冷却能力限制 并且厚度小于 2mm 的薄带钢在速度太高时 还会在辊道上产生飘浮现 象 但速度太低又会降低产量且影响轧制温度 故应尽可能采取较高速度 一般穿带 速度依带钢厚度之不同在 3 10m s 之间 带钢厚度减少 其穿带速度增加 带钢厚度 在 4mm 以下时 穿带速度可取 10m s 左右 贼組櫻種愨单蝕渾潷骡 其他各机架轧制速度的确定 未架轧制速度确定之后 便可利用秒流量相等的原 则根据各架轧出厚度和前滑率 求出各架轧短速度 前滑串 5 主要为压下车的函数 可以通定理论公式或经验统计公式进行计算 圓漣檸賡捣蕷舻燁錘泽 连轧机各柒轧制速度应有较大的调整范围 根据流量方程的一般形式 忽略前滑 h0V0 h1V1 h2V2 h6V6 C 6 1 可得 v6 v0 h0 m 6 2 611 011 0 vhh vvv hh0 1 式中 h0 v0 第一机架入口轧件速度及厚度 C 连轧机总延伸系数及连轧常数 6 1 4 温温度度制制度度的的确确定定 为了确定各轧制道次轧制温度 必须求出逐道的温度下降 高温时轧件温度将即 可以按辐射散热计算 而认为对流和传导所散失的热量大致可与变形功所转化的热量 想抵消 由于辐射散热所引起的温度下降在热轧板带时 由于没有粗轧 可用以下公 式近似计算求得 蟄彎擼鯁棖佇緡癟椠贊 4 1000 20Thzt 6 3 式中 为前一道轧出厚度 mm h 辐射时间 即该道的轧制延续时间 Z j t j tZ 前一道的绝对温度 TK 6 1 5 各各道道次次压压下下量量的的分分配配 压下量的分配原则 9 1 第一机架由于来料厚度过大 传统热连轧一般 40mm 一下 而薄板坯连铸为 50mm 为便于咬入 压下率在 40 以下 义淨擁扪殴胁纸窺钣鳧 内蒙古科技大学设计说明书 19 2 其他道次的压下率很大最大可以达到 60 3 终轧和终轧前道次压下率渐小 终轧道次达 20 25 4 终轧前道次压下率可达 30 35 5 对于极薄规格带钢产品考虑板形精度压下率在 15 以下 本设计的来料尺寸 来料厚度为 65mm 宽度为 1550mm 来料长度为 35 4m 最 大压下量为第二道次 其压下量为 16mm 其它各道次的压下量均小于 16mm 所以各 道次压下量分配如表 6 1 所示 绥骅懸缙澀鷂禍紳撻粮 表 6 1 各机架的压下量分配 机架 出口厚度 H mm 压下量 h mm 压下率 宽度 B mm 坯料长度 L m F1551015 38155043 27 F2391629 09155061 03 F3241535 90155092 13 F415922 001550135 48 F510517 651550164 52 F68214 291550198 33 6 2 各机架轧制速度的确定各机架轧制速度的确定 6 1 1 各各机机架架轧轧制制速速度度的的计计算算 各机架轧制速度根据金属秒流量相等的原则计算用公式 6 1 计算即 h0V0 h1V1 h2V2 h6V6 C 由上式可得 6 i i v 1 v v 总 设 v6 3m s 所以 C h6 V6 24 有此可得其他各机架的速度 V0 36 65 0 37m s V1 36 55 0 44m s V2 36 39 0 62m s V3 36 25 1m s V4 36 17 1 6m s 内蒙古科技大学设计说明书 20 V5 36 14 2 4m s 表 6 2 各机架的速度 机架 F1F2F3F4F5F6 出口厚度 mm 55392415108 出口速度 m s 0 440 6211 62 43 6 3 各机架轧制温度的计算各机架轧制温度的计算 各级温度的计算可用公式 6 3 来计算 各机架温降时的延续时间为轧件到轧机前的间隙时间 各个间隙时间如表 6 3 表 6 3 各机架的间隙时间 机架 F1F2F3F4F5F6 间隙距离 205 55 55 55 55 5 轧前速度 0 370 440 6211 62 4 间隙时间 54 112 58 95 53 42 3 各道次的温降计算 开轧温度为 1050 第一道次的温降 8 50 1000 2731050 65 1 5420 1000 20 44 11 Thzt 第一道次的轧制温度为 1050 999 2 1 t 1 t 第二道次的温降 9 11 1000 273 2 999 55 5 1220 1000 20 44 22 Thzt 第二道次的轧制温度为 999 2987 3 2 t 2 t 第三道次的温降 5 11 1000 273 3 987 399 820 1000 20 44 33 Thzt 第三道次的轧制温度为 987 3975 8 3 t 3 t 内蒙古科技大学设计说明书 21 第四道次的温降 1 11 1000 2738 975 245 520 1000 20 44 44 Thzt 第四道次的轧制温度 975 8964 7 4 t 4 t 第五道次的温降 6 10 1000 2737 964 154 320 1000 20 44 55 Thzt 第五道次的轧制温度为 964 7954 1 5 t 5 t 第六道次的温降 4 10 1000 2731 954 103 220 1000 20 44 66 Thzt 第六道次的轧制温度为 954 1943 7 6 t 6 t 表 6 4 各道次的轧制温度 机架 F1F2F3F4F5FF6 温降 50 811 911 511 110 610 4 轧制温度 1050999 2987 3975 8964 7954 1 轧后温度 999 2987 3975 8964 7954 1943 7 6 4 轧机咬入能力校核轧机咬入能力校核 热轧钢板时咬入角一般为 15 25 在低速咬入的情况下 可以取咬入角 20 根据下式计算轧机的咬入情况 最大压下量 6 4 2 maxmax 1 1 12cos12 f RRh 确定摩擦系数 摩擦系数的对板带轧制的影响影响主要有 板坯的咬入 以及对轧辊的影响等 由于支撑辊的辊径和材质对咬入影响极小 所以我们就只对工作辊的情况进行校核 馒 内蒙古科技大学设计说明书 22 锁開钥焖緒珏編軻錙 钢轧辊 6 5 VTf056 0 0005 0 05 1 冷硬铸铁辊 6 6 VTf056 0 0005 0 95 0 式中 摩擦系数f 轧制温