杨洋 毕业设计成稿

河北联合大学轻工学院QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书设计（论文）题目：年产250万吨热轧带钢材车间工艺设计 （典型产品4.0mm）学生姓名：杨洋学 号：200815190108专业班级：08轧钢1班学 部：材料化工部指导教师：李杰 教授 2012年05月18日摘要I摘 要摘要本设计是年产250万吨热轧带钢材车间工艺设计（典型产品4.0mm）。建设现代化的热轧宽带钢轧机要满足现代工业对热轧板品种质量的要求。最终产品的质量取决于连铸坯的质量，传统厚度的板坯连铸工艺明显优于薄板坯连铸工艺。薄板坯连铸连轧更适于生产中低档板材品种，在薄规格产品生产方面具有明显优势。为了满足高质量和高性能板材要求，采用厚板坯常规连轧生产方式更合理。本次设计结合唐钢1700mm、本钢1700mm、宝钢1580mm、鞍钢1780mm热轧生产线设计了250万吨的1700mm常规热连轧生产线。在此设计中详细地介绍了加热、粗轧、热卷取、精轧、冷却、卷取等一系列过程。其中精轧机选用六架大断面牌坊和高吨位轧制力轧机,采用 HC轧机、CVC轧机、工作辊正弯辊（WRB）技术和厚度自动控制（AGC）等技术来控制板型和厚度。另外，为提高轧件温度，减少头尾温差，在精轧前采用无芯轴隔热屏热卷箱。关键词：常规热连轧；热卷箱；层流冷却；厚度自动控制第11章 轧钢车间平面布置及经济技术指标AbstractThis design is to produce 250 million tons of steel hot-rolled 1700 Process Design Workshop(typical products 4.0mm). The new modernizational hot wide rolling mills should satisfy the request of modern industry to hot strip species quality.The quality of end product is by all means decided by quality of continous casting slab. The continous casting slab of traditional thickness is obviously better than thin slab continous casting and rolling. Thin slab continous casting and rolling is suitable to produce medium low file time plank material species and have obvious advantage at the thin specification product.For satisfying the request of obtaining the high quality and high performance strip, thick slab continous casting produce method is considered more reasonable.This design combine Tang steel 1700 ,Ben steel 1700, Bao steel 1580 and An steel 1780 hot rolling production line to design 2.0 million ton traditional hot continuous rolling workshop. In this paper it is detailly introduced the heat furnace, the rough rolling, the hot curl, the finish rolling, the laminar cooling, the curl and so on.Among them, The finishing mill still selected the big cross section memorial arch and the high tonnage rolling stand, and choosed HC mill,CVCmill,work roll bend technique and automatic gauge control to control strip shape and thickness. Moreover, in order to raise the temperature of rolling metal and reduce the difference temperature between tail and head of rolling metal,I establish a hot curl box between the rough rolling and the finishing rolling. The coefficient in this design and parts of formulas come from actual experience.Key words: convensional continuous rolling , the laminar cooling, automatic gauge control目 录摘 要IAbstractII前 言VII第1章 文献综述11.1 热轧板带钢发展历史11.2 我国热轧板带钢生产的发展史11.3 热轧带钢生产技术的进步21.4 热轧宽带钢生产状况31.5 热轧带钢市场前景51.6 今后热轧板带钢发展趋势6第2章 建厂依据及产品大纲72.1 建厂依据72.1.1 可行性研究72.1.2 地理位置选择72.2 产品方案的编制72.2.1 产品大纲72.2.2 产品方案82.2.3 编制产品方案的原则及方法82.2.4 坯料选择82.2.5 钢种方案9第3章 生产工艺流程103.1 制定生产工艺流程的主要依据103.2 生产过程简述10第4章 坯料的选择和金属平衡124.1 坯料的选择及坯料的处理124.1.1 坯料的选择124.1.2 坯料尺寸124.1.3 坯料检查及清洗134.2 编制金属平衡14第5章 车间布置及主要设备选择165.1 车间布置及设备选用的原则165.2 轧钢机选择原则165.3 板坯宽度侧压设备165.4 轧制道次的确定205.5 轧钢机机架布置及数目的确定205.5.1 粗轧机的选择205.5.2 热卷箱的选择245.5.3 精轧机的选择25第6章 典型产品压下规程设计296.1 概述296.2 轧机压下量的分配原则306.2.1 粗轧机压下量的分配原则306.2.2 精轧机压下量的分配原则306.3 综合分析316.4 咬入角的校核316.5 轧制速度的确定326.5.1 粗轧机速度制度326.5.2 精轧机速度制度346.5.3 加减速度的选择356.6 确定轧制温度制度356.6.1 粗轧各道次温度的确定366.6.2 精轧各道次温度的确定37第7章 轧制力与各种力矩计算387.1 力能参数的计算387.1.1 轧制力的计算387.1.2 轧制力矩的计算407.7.3 附加摩擦力矩计算417.2 空转力矩的计算437.3 动力矩的计算457.4 层流冷却对温度的控制及大致的冷却速率的确定45第8章 轧辊强度和主电机能力的校核478.1 轧辊强度的校核478.1.1支撑辊弯曲强度校核478.1.2 工作辊强度的校核498.1.3 工作辊与支承辊间的接触应力518.2 主电机能力的校核548.2.1 轧制过程中静负荷图的制定548.2.2 等效力矩计算及电动机的校核558.2.3 电机过载条件568.3 轧辊空载辊缝578.3.1 空载辊缝的设定578.3.2 轧辊辊型设计58第9章 年产量的计算及轧制图表629.1 轧钢机年产量的计算629.1.1 轧钢机小时产量的计算629.1.2 轧钢机平均小时产量639.1.3 轧钢车间年产量的计算639.2 轧钢机工作图表的制定649.2.1轧制图表的基本形式及其特征649.2.2轧机工作图表的制定68第10章 辅助设备的选择7010.1 加热炉的选择7010.1.1 加热能力的确定7110.1.2 炉子数量的确定7210.1.3 炉子尺寸的确定7210.2 除磷装置的选择7310.2.1 各种除磷方式的比较7310.2.2 本次设计除磷装置的选择7310.3 剪切设备的选择7410.4 带钢冷却装置7610.5 卷曲设备的选择7710.6 辊道的选择7910.7 活套支撑器8110.8 控制设备8310.8.1 厚度控制8310.8.2 板型控制8410.8.3 宽度控制85第11章 轧钢车间平面布置及经济技术指标8811.1 轧钢车间平面布置8811.1.1 轧钢车间平面布置的原则8811.1.2 金属流程线的确定8811.2 车间技术经济指标8911.2.1 各类材料的消耗指标9011.2.2 综合技术经济指标94结 论- 97 -参考文献- 98 -谢 辞- 99 -前 言板带产品外形扁平，宽厚比大，单位体积的表面积也很大，这种外形特点带来其使用上的特点：表面积大，故包容覆盖能力强，在化工、容器、建筑、金属制品、金属结构等方面都得到广泛应用；可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接、制成各种制品构件，使用灵活方便，在汽车、航空、造船及拖拉机制造等部门占有极其重要的地位；可弯曲、焊接成各类复杂断面的型钢、钢管、大型工字钢、槽钢等结构件，故称为“万能钢材”。板带材的生产具有以下特点：板带材是用平辊轧出，故改变产品规格较简单容易，调整操作方便，易于实现全面计算机控制和进行自动化生产；带钢的形状简单，可成卷生产，且在国民经济中用量最大，故必须而且能够实现高速度的连轧生产；由于宽厚比和表面积都很大，故生产中轧制压力很大，可达数百万至数千万牛顿，因为此轧机设备复杂庞大，而且对产品厚、宽尺寸精度和板型以及表面质量的控制也变得十分困难和复杂。从我国目前板带市场需求情况和生产能力来看，热轧板的生产能力大大高于冷轧能力。采用常规板坯连铸、热送热装和直接轧制工艺,可稳定生产以汽车面板为代表的高档板材品种,除生产工艺成熟、效率高、产品质量高外,还可缩短工艺流程,降低生产成本。选择这种工艺方案,热轧板品种质量定位很高,品种齐全,尤其是生产超深冲钢、高强度钢、奥氏体不锈钢、高钢级管线钢等时适宜采用厚板坯常规热连轧工艺。轧件变形和轧机变形是在轧制过程中同时存在的。我们的目的是要使轧件易于变形和轧机难于变形，亦即发展轧件的变形而控制和利用轧机的变形。由于带钢轧制的特点是轧制压力极大，轧件变形难，而轧机变形及其影响又大，因而使这个问题就成为左右带钢轧制技术发展的主要矛盾。要使带钢在轧制时易于变形，主要有两个途径：一是努力降低带钢本身的变形抗力（可简称内阻），其最有效的措施是加热并在轧制过程中抢温保温，使轧件具有较高而均匀的轧制温度；二是设法改变轧件变形时的应力状态，努力减小应力状态影响系数，减少外摩擦等对金属变形的阻力（可简称外阻）。至于控制和利用轧机的变形，则包括了增强和控制机架的刚性和辊系的刚性、控制和利用轧辊的变形以及采用液压弯辊与厚度和板型自动控制等各种实用技术措施。9第1章 文献综述1.1 热轧板带钢发展历史热轧带钢是重要的钢材品种，对整个钢铁工业的技术进步和经济效益有着重要影响。发达国家热轧带钢产量约占热轧钢材的50%以上，在国际市场竞争中居于领先地位。我国钢铁工业近年来产量增长较快，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1。自从1924年第一台带钢热连轧机投产以来，连轧带钢生产技术得到很大的发展，特别是20世纪60年代以来由于可控硅供电电器传动及计算机控制等新技术的发展，液压传动、升速轧制、层流冷却等新设备新工艺的利用，热连轧机的发展更为迅速。现代热连轧机的发展趋势和特点是：（1）为了提高产量而不断提高速度，加大卷重和主电机容量、增加轧机架数和轧辊尺寸、采用快速换辊及换剪刃装置等，使轧制速度普遍超过1520m/s，甚至高达30m/s以上，卷重达45吨以上，产品厚度扩大到0.825mm，年产量可达300600万t。但到最近，大厂追求产量的势头已见停滞，而转向节约消耗，提高质量方向发展。（2）当前降低成本，提高经济效益，节约能耗和提高成材率成为关键问题，为此而迅速开发了一系列新工艺新技术。突出的是普通采用连铸坯及热装和直接轧制工艺、无头轧制工艺、低温加热轧制、热卷取箱和热轧工艺润滑及车间布置革新等。（3）为了提高质量而采用高度自动化和全面计算机控制，采用各种AGC系统和液压控制技术，开发各种控制板型的新技术和新轧机，利用升速轧制和层流冷却以控制钢板温度与性能。使厚度精度由过去人工控制的0.2mm太高到0.05mm，终轧和卷曲温度控制在15以内。在工业发达国家中，热连轧带钢已占板带钢总产量的80%左右，占钢材总产量的50%以上，因而在现代轧钢生产中占着统治地位。现代板带热连轧生产还出现了很多新技术，1997年以后日本又开发了无头轧制技术，全面提高了产量、质量和成材率。随着薄板坯连铸连轧生产技术的发展，更多的新技术正在迅速生产和发展中。1.2 我国热轧板带钢生产的发展史我国热连轧带钢的发展,大体经历了三个阶段2:第一阶段,以大企业为主,以解决企业有无为主要目的的初期发展阶段。这个时期热轧板带钢轧机建设只能靠国家投入,由于资金、技术等限制,轧机水平参差不齐。1989投产的宝钢2050mm轧机代表了当时国际先进水平,采用了一系列最先进的热连轧生产技术。但是,这个时期投产的二手设备则是国外五六十年代的装备 ( 1994年投产的太钢1549mm轧机、梅钢1422mm轧机) ,整体技术水平相对落后,在安装过程中进行了局部改造 ,但整体技术水平提高有限。还有两套国产轧机投产: 1980年投产的本钢1700mm轧机和1992年投产的攀钢1450mm轧机，这两套轧机的整体水平不高，产品与国际水平差距较大。但在当时条件下,这几套轧机满足了国民经济建设的需要，同时培养了一大批技术人才。第二阶段,全面提高技术水平,瞄准世界最高、最新技术，全面引进阶段。20世纪90年代以后,各大企业均以引进国外最先进技术为主。如1999年投产的鞍钢 1780mm轧机、1996年投产的宝钢1580mm轧机 ,是世界传统热连轧带钢轧机最先进水平的代表,除通常现代化轧机采用的先进技术以外,还采用了轧线与连铸机直接连接的布置形式,板坯定宽压力机, PC板形控制系统,强力弯辊系统，轧辊在线研磨,中间辊道保温技术和带坯边部感应加热技术，轧机全部采用交流同步电机和GTO电源变换器及4级计算机控制，精轧机采用了全液压压下及AGC技术。国内还引进了三套薄板坯连铸连轧生产线,即1999年投产的珠钢1500mm薄板坯生产线、邯钢1900mm薄板坯生产线和2001年投产的包钢1750mm薄板坯生产线，这些生产线是当时世界最先进的薄板坯生产线。这些生产线的引进使我国拥有了新一代热连轧带钢生产技术。第三阶段,这个阶段是近几年开始的,是以提高效益、调整品种结构、满足市场需要和提高企业竞争能力为目的的发展阶段。由于近年国家经济快速发展,对钢材需求不断增加,因此除国营大中型企业外,中小型企业,甚至民营企业都把生产宽带钢作为今后发展的重点,或引进或采用国产技术,或建设传统热连轧宽带钢轧机或建设薄板坯连铸连轧生产线。同时,这个阶段对引进的二手轧机和原技术较落后的国产轧机进行了全面技术改造,使其达到了现代化水平。国外刚出现的半无头轧制技术、铁素体加工技术、高强度冷却技术、新型卷取机等,在一些轧机上也已应用。目前我国热连轧技术装备已完全摆脱落后状态,并已处于世界先进水平之列。1.3 热轧带钢生产技术的进步最近十几年,热连轧技术有了很大的进步,在热轧带钢轧机布置形式的发展方面,总结起来,主要有六种形式3：1.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350550万t ,生产线的总长度400500m,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200250mm,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。2.紧凑型的热连轧机,通常机组的组成为1架粗轧机,1台中间热卷箱,56架精轧机,12台地下卷取机,生产线长度约300m ,年产量200300万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) 。3.新型的炉卷轧机机组,通常采用1台粗轧机,1台炉卷轧机,12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。4.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5090mm,产量120200万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。5.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。0. 81. 3 mm厚的带钢。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。6.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2 个辊中铸成56mm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。1.4 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:（1）热带钢无头轧制技术4。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8001提高到1 0001，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。（2）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0.9mm1.0mm、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5107t/年5。（3）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1.0mm2.0mm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%。（4）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。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t。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0.7mm2.0mm，宽度为1 000mm2 000mm。国内热轧宽带钢生产概况如下:（1）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t热轧带钢。1999年产量达到510万t，超过设计产量25%， 2000年达到520万t。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60915t。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。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。（2）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1.0mm1.2mm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(1 450mm)，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。（3）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。1.5 热轧带钢市场前景对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0.8mm1.2mm热轧薄带需求量增加将大于1%，厚1.2mm2.0mm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1.9107t。就国内市场而言， 1998年全国共消耗热轧薄板2.9107t，为填补国内板带材的供需缺口，1998年进口热轧薄板约7.8106t，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。1.6 今后热轧板带钢发展趋势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。第2章 建厂依据及产品大纲2.1 建厂依据2.1.1 可行性研究中国正处于经济发展时期，钢铁消费良好。虽然我国的钢铁业有了很大的发展，但是我国的产品结构类型还很不合理，板带在钢材中的比例仅为25%左右，而在发达国家多达50%60%，甚至更多。2002年我国共进口热轧薄板、冷轧板和镀锌板等各类板材约1600万吨，尤其是薄规格冷、热轧板和热轧酸洗板占当年进口量的80%。随着国家经济的发展，尤其是中国农村的发展，国家汽（轿）车、家电、集装箱、输油（汽）管线等行业也会随之发展进而刺激各类板材品种的需求，市场前景很大。与薄板坯连铸连轧相比，常规热连轧仍有其自身的优势。薄板坯连铸连轧技术晶粒较细，加上轧制的大压下，使产品硬度很高，不能按要求向冷轧供应强度低于240MPa的软带钢。就向冷轧供料而言，常规热连轧仍有广阔的发展空间。2.1.2 地理位置选择钢铁企业是我国的支柱性产业，每年为我国带来数千亿元的经济收入，我国前一段时期大力发展钢铁企业，支持地方建设，全国涌现出大批钢铁企业，同时带动了地方经济的迅速腾飞。但是，随着近些年的钢铁企业发展过快，发展方向出现偏差，发展模式出现畸形，不仅数量明显过多，而且给环境带来了很大的灾难，这就不符合可持续发展的前景，因此近些年大批中小型钢铁企业出现了严重的亏损和倒闭，大型的钢铁企业前景也不是很乐观。随着钢铁企业的不断整顿，紧张的形式得到了缓解，大量的钢铁企业搬出了市区，减少了城市环境污染和城市噪音污染。新建成的钢铁企业地理位置非常重要，应该建在交通非常方便的地方。国内有着丰富的资源，便利的交通为运输提供了保障。国外，如巴西、澳大利亚有着高品味的铁矿，通过海运可以运达国内。2.2 产品方案的编制2.2.1 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: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。2.2.2 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。2.2.3 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。2.2.4 坯料选择热连轧带钢所用的原料主要是连铸板坯和初轧板坯。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，其所占比重日益增大。热带连轧机所用板坯厚度一般150300mm，多数为200250mm，最厚达350mm。近代连轧机完全取消了展宽工序，以便加大板坯长度，采用全纵轧制，故板坯宽度要比成品宽度大，由立辊轧机控制带钢宽度，而其长度则主要取决于加热炉的宽度和所需坯重。板坯重量的增大可以提高产量和成材率，但也受到设备条件，轧件终轧温度和头尾允许温差，以及卷取机所允许的板卷最大外径等的限制。目前板卷单位宽度的重量不断提高，达到1530kgmm。综上本次设计选择的原料规格如下：板坯厚度：135250mm；板坯宽度：8001600mm；板坯长度:12m产品规格厚度：0.812.7mm 宽度：8501550mm 钢卷内径：759mm钢卷外径：12002025mm最大卷重：25t产量：年产250万吨2.2.5 钢种方案按钢种方案分配热轧板带方案见表2-1。表2-1 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Q235Q2758036%2优质碳素结构钢0808AL8036%3低合金钢Q345B6028%4合计220按产品规格分配热轧板带方案见表2-2。表2-2 按产品分配的热轧板带产 量 (wt)宽 度 （mm）合 计（wt）比 例8001000100012001200140014001600厚度（mm）0.81.546752210%1.54152729178840%46112222116630%612.79141564420%合 计（t）39697339220比 例18 %31%33%18%100%第3章 生产工艺流程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。3.2 生产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t650850，从板坯库保温坑内送到加热炉的叫“缓冲热装（BHC）”， 板坯温度t650，当温度在350t650时叫“缓冲温装（BWC）”，当板坯温度t350时叫“冷装”。坯间温差太大，可由计算机进行计算，合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12001250出炉。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 生产工艺流程图37第4章 坯料的选择和金属平衡4.1 坯料的选择及坯料的处理4.1.1 坯料的选择大部分热轧板卷用的坯料是碳的质量分数在0.4%以下的普通碳素钢、优质碳素钢、低合金高强度钢。特殊原料有高碳钢、合金钢、不锈钢、硅钢等。热轧板卷按用途分有汽车用、建筑用、造船用、管线用、工业用、机械用等产品。钢的化学成份主要根据各种标准机加工和用途等条件决定，也有的按表面质量的要求调整化学成分。热轧用坯料使用是板坯。板坯有初轧坯和连铸板坯，其性能对比见表3。连铸板坯虽然受批量、材质等限制，但是具有单重大、成材率高、生产周期短、材质均匀、节能、节省人力等优点。为此连铸板坯构成比在急剧的增加。20世纪80年代末板坯连铸比已超过90%。随着技术的发展，连铸生产受批量和材质限制等问题已基本得到解决，故最近热带钢轧机的原料均使用连铸板坯，初轧坯已趋淘汰。初轧坯和连铸板坯比较见表4-1，考虑冶金工厂将来的发展方向，依照本车间设计的要求和产品规格所以选用连铸坯比较合适。4.1.2 坯料尺寸1.板坯宽度板坯宽度由钢卷宽度决丁，板坯宽度和钢卷宽度的关系与粗轧机组的调宽能力相对应。同一板坯宽度可轧钢卷宽度标准范围在20世纪50年代因变化小而视板坯与钢卷等宽。20世纪7080年代采用了带孔型的强力立辊，其宽度标准范围一般为100150mm，自轧制线上采用了顶宽压力机后一次最大侧压量可达350 mm，可轧宽度标准范围一般为200mm，最大300mm。2.板坯长度板坯长度主要由单位宽度质量和板坯厚度决定。20世纪50年代因热轧带钢轧机无升速轧制，为保持带钢头尾温差，带钢不能过长，此时的板坯长度一般为5500mm左右。20世纪60年代热轧带钢轧机升速轧制，70年代为提高产量、提高成材率而追求高轧速、大坯重、大单位宽度卷中，板坯设计长度达8000mm。3.板坯单重板坯单重取决于板坯尺寸，设计板坯最大质量时已建的多数热带钢轧即是按板坯最大宽度设计的。我国宝钢和鞍钢现代化热带钢轧机单位卷重为24kg/mm左右，最大采卷重达43吨。用板坯厚度为200mm和250mm，长度最长达13000mm。表4-1 初轧坯和连铸板坯比较项目初轧板坯连铸板坯备注工序操作机械化节能成材率钢种质量经铸锭脱模后需要由均热炉和初轧机轧制通过改变初轧程序可以块为单位组织生产在铸锭作业的机械化和节约人力方面存在极限与连铸相比，因需均热，需要消耗多余的热能有利于直接轧制半镇静钢为9293；镇静钢为85无极限 (1)不同部位偏析不同，(2)钢锭头部的缩孔，下部大型夹杂物是问题。(3)板坯易出现翘曲。省略初轧工序减少1/2以上的厂房，板坯生产时间提前1224h由于实行变宽，每个批量单位可取作1流单位与传统铸锭作业相比，在相当程度上实现了机械化机，节约人力连铸的能耗约为初轧的1/2连铸约为98生产沸腾钢困难(1)质量均匀；(2)会出现在1/4后的表层处残留大型夹杂物的问题，(3)板坯较少出现翘曲。连铸有在线调宽，热轧自由程序轧制可用准沸腾钢代替4.1.3 坯料检查及清洗由连铸车间及初轧车间运来的板坯被送到热轧板库入口时，经操作工核对后，按材质、宽度进行堆放，一个炉次的板坯应尽量分散到各跨区堆放，以便减轻吊车的作业负荷。并且按照最佳化的轧制计划，把板坯按指定的顺序装到上料辊道上，然后装入加热炉。板坯清理工作为便于管理一般都在连铸车间进行，也有的将清洗设备安装在热轧板坯库内。被送至板坯库的板坯分为冷板坯和热板坯。由加热炉加热到目标温度后进行轧制。有效地采用了利用热连铸坯(HCR)，板坯温度一般为600左右，大幅度的节省能源。在热轧工序采用可缩短加热时间的直接热装工艺DHCR，板坯温度一般为800左右。或采用直接轧制技术，此技术是将炼钢和热轧两个各自独立的工序连续化，因此，需要解决这两个工序间的温度、小时产量、工艺参数的匹配和质量，保证全过程管理及平面布置最佳化等一系列技术问题。目前，世界上先进的常规热轧带钢轧机热装比已超过90%。1.板坯清理热轧带钢轧机需上工序供给合格板坯，板坯的清理主要是采用火焰清理方式，也有用砂轮清理的。火焰清理有三种方式：热板坯机械火焰清理、冷板坯机械火焰清理及手动火焰清理。热板坯机械火焰清理装置安装在初轧机连铸的精整线上，冷板坯机械火焰清理装置及手动火焰清理安装在连铸或初轧车间。本车间碳钢和低合金钢采用机械火焰清理方法，不锈钢材用砂轮清理方法。2.板坯检查板坯表面状况检查，传统上都是由人工在切割前后，用肉眼进行直观检查，然而为了提高检查精度，开发了热表面缺陷检测装置。板坯的热表面缺陷检测装置有使用探头线圈的涡流探伤装置和利用自发广或照明光的光学探伤装置。4.2 编制金属平衡编制金属平衡的目的在于根据设计任务书的要求，参照国内外同类企业或车间所能达到的先进指标，考虑本企业或车间的具体情况确定出为完成年计划产量所需要的投料量，其任务是确定各计算产品的成品率和编制金属平衡表确定计算产品的成品率：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 （4.1）其中成品率，；投料量（原料重量），t；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。本车间三种计算产品的烧损均为1。2 溶损：溶损是指在酸、碱洗或化学处理等过程中的溶解损失。本车间无此类消耗。3 几何损失：分为切损和残屑。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2。残屑指钢锭表面缺陷以及加工后产品表面缺陷清理所造成的损失。本车间三种计算产品的表面损失均为1。4 工艺损失：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。它与车间的技术装备、生产管理及操作水平有关。本车间轧废为1。第5章 车间布置及主要设备选择5.1 车间布置及设备选用的原则首先，在粗轧机与精轧机之间设计保温罩或热卷箱等，主要是考虑产品的规格，实际现场的生产以及带钢内部组织性能的影响，而做出选择；其次，为了使得本次的设计更贴近实际，在选定轧机型号及确定轧辊、各架轧机之间的距离等方面，主要是依据唐钢一钢轧厂1700生产线的车间设计，并针对本次设计要求做一些改动；在确定轧机数目及布置上，考虑的是目前连铸机