曹冠宇-毕业设计说明书

学 号：200806040207HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书 GRADUATE DESIGN 设计题目：年产180万吨1780热轧带钢车间设计 学生姓名： 曹冠宇 专业班级：08成型2 学 院： 冶金与能源学院指导教师：崔岩 讲师 2012 年 5 月 31日河北联合大学毕业设计说明书（论文）目录I河北联合大学毕业设计摘要摘 要板带钢是钢铁产品的主要品种之一，广泛应用于工业，农业，交通运输和建筑业。宽带钢在我国国民经济中的发展中需求量很大。世界各国近年来都在注重研制和使用连铸连轧等新技术和新设备来生产板带钢。本设计为年产180万吨1780热轧带钢车间设计，典型产品厚度为5.0mm。为了满足高质量和高性能板材要求，本次设计结合唐钢1700mm、宁钢1780mm、鞍钢1780mm热轧车间设计了年产180万吨的1780mm常规热轧车间。设计采用两架四辊可逆粗轧机，轧制六道次，精轧机选用六架非可逆轧机轧制六道次，通过采用CVC轧机、PC轧机和厚度自动控制(AGC)等技术相结合来控制板型和厚度，在精轧前采用无芯轴隔热屏热卷箱。在此设计中详细地介绍了原料的选择、生产工艺的制定、典型产品工艺计算、主要设备和辅助设备的选择等一系列过程。按照要求计算了轧制力，轧制力矩，电机功率等问题，且对轧机进行了校核，并且设计了凸度，挠度以及年产量等问题。关键词：热轧；板带钢；CVC轧机；压下规程ABSTRACTPlate strip is one of the main varieties of steel products, widely used in industry, agriculture, transportation and construction. Wide strip in the development of our national economy in great demand. In recent years, countries in the world are paying attention to the development and use of continuous casting and rolling, and other new technologies and new equipment to produce steel strip. The 1780 is designed to produce 1.8 million tons of hot rolled strip plant design, a typical product thickness 5.0mm. To meet the requirements of high quality and high performance boards, this design combines the Tangshan Iron and Steel 1700mm, Ning steel 1780mm, Anshan Iron and Steel 1780mm hot rolling workshop designed annual output of 1.8 million tons of 1780mm conventional hot rolling workshop. Design uses two four-high reversing roughing mill, rolling six times, finishing mill selected six non-reversible rolling mill six times, through the use of CVC mill, PC mill and thickness control (AGC) to control panels and other technology-based combination and thickness, in the no-mandrel before finishing the heat shield coil box. In this design details on the selection of raw materials, production process development, process calculation typical products, the main equipment and auxiliary equipment such as a process of selection. In accordance with the requirements in the rolling force, rolling torque, motor power and other issues, and conducted a check on the mill, and the design of the crown, deflection, and output issues. Key words: hot rolling; plate strip; CVC mill; rolling scheduleVI河北联合大学毕业设计目录目录摘 要IABSTRACTII引 言11 文献综述11.1 热轧板带钢生产状况11.1.1 国内外热轧宽带钢生产状况11.1.2 热轧窄带钢生产状况31.2 轧带钢市场前景和需求概况41.2.1 热轧宽带钢市场前景41.2.2 热轧窄带钢市场需求41.3 今后热轧板带钢的发展趋势51.3.1 热轧宽带钢发展方向51.3.2 热轧窄带钢发展方向51.4 本设计的目的和意义52 生产方案及产品大纲的制定72.1 生产方案72.2 坯料选择和原料规格72.2.1 坯料选择72.2.2 原料规格选择72.3 产品大纲72.3.1 产品规格82.3.2 钢种方案83 生产工艺流程制定103.1 制定生产工艺流程的主要依据103.2 生产工艺过程简述114 主要设备的选择与布置134.1 粗轧机组的选择134.1.1 全连轧134.1.2 半连轧134.1.3 3/4连轧144.1.4 紧凑式144.2精轧机的选择154.2.1 HC轧机（High Crown Control Mill）154.2.2 CVC轧机（Continuously Variable Crown）164.2.3 PC轧机174.3保温装置194.3.1保温装置的概述194.3.2 保温装置的选择215 典型产品的压下规程设计225.1 压下规程设计225.1.1 轧制道次选择235.1.2 粗轧机组压下量分配235.1.3 精轧机组的压下量分配245.1.4 校核咬入能力255.2 确定速度制度255.2.1 粗轧速度制度255.2.2 粗轧延续时间265.2.3 精轧速度制度确定265.2.4 精轧轧制延续时间275.3 轧制温度的确定276 力能参数的计算306.1 轧制力的计算306.1.1 粗轧段轧制力计算306.1.2 精轧段轧制力计算316.1.3 各机架的空载辊缝设定：326.2 轧制力矩的计算336.3 附加摩擦力矩的计算346.4 空转力矩的计算356.5 动力矩的计算366.6 轧辊辊型设计376.6.1 各架出口凸度的确定376.6.2 热膨涨热凸度386.6.3 轧辊挠度曲线386.6.4 凸度分配407 轧辊强度校核与电机的选择417.1 轧辊的强度校核417.1.1 支撑辊的强度校核417.1.2 工作辊的校核437.1.3工作辊与支撑辊间的接触应力457.2电机的选择477.2.1轧制过程中静负荷图的制定477.2.2主电机的校核488轧机年产量计算508.1轧机小时产量508.2轧机平均小时产量518.3轧钢车间年产量计算519 辅助设备选择539.1热炉选择539.1.1加热能力的确定549.1.2炉子数量的确定549.1.3炉子尺寸的确定549.2除鳞装置的选择559.2.1除鳞的必要性559.2.2各种除鳞方式的比较569.2.3本次设计除鳞装置的选择569.3剪切设备的选择579.4带钢冷却装置589.5卷取设备的选择609.6辊道的选择619.7活套支撑器639.7.1概述639.7.2活套支撑器的相关参数的计算649.8控制设备669.8.1厚度控制669.8.2板形控制679.8.3宽度控制6810轧钢车间平面布置及经济技术指标7010.1轧钢车间平面布置7010.2车间技术经济指标7010.2.1各类材料消耗指标7010.2.2综合技术经济指标73结 论75参考文献76致 谢78河北联合大学毕业设计引言引 言目前现代热连轧机正按照以下趋势发展:1.为提高产量而不断提高速度，主电机容量也提高，增加轧机的强度和刚度，采用快速换辊及换剪刃装置等，使机组产量大幅度提高；2.当前提高经济效益，降低成本，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。突出有以下几个方面：1)连铸坯热装和直接热装。该技术要求炼钢和连铸机稳定生产无缺陷板坯；热轧车间最好和连铸机直接连接，以缩短传送时间；在输送辊道上加设保温罩及在板坯库中设保温坑；板坯库中要具有相应的热防护措施。2)板坯定宽压力机。可连续进行板坯侧压，运行时间短，效率高，板坯温降小，侧压后板坯头尾形状好，狗骨断面小，板坯减宽侧压有效率达90 %以上。3)粗轧机短行程控制和宽度自动控制。经立辊宽度压下及水平辊厚度压下后 板坯头尾部将发生失宽现象。根据其失宽曲线采用与该曲线对称的反函数曲线 ， 使立辊轧机的辊缝在轧制过程中不断变化。这样轧出的板坯再经水平辊轧制后 ，头尾部失宽量减少。4)中间坯保温技术和边部感应加热技术。中间坯长度可达8090m，进精轧机轧制过程中为减少带坯头尾温差，设置热卷箱是最佳的技术。本设计为年产180万吨1780热轧带钢车间设计，典型产品厚度为5.0mm。为了满足高质量和高性能板材要求，本次设计结合唐钢1700mm、宁钢1780mm、鞍钢1780mm热轧车间设计了年产180万吨的1780mm常规热轧车间。设计采用两架四辊可逆粗轧机，轧制六道次，精轧机选用六架非可逆轧机轧制六道次，通过采用CVC轧机、PC轧机和厚度自动控制(AGC)等技术相结合来控制板型和厚度，在精轧前采用无芯轴隔热屏热卷箱。79河北联合大学 毕业设计说明书1 文献综述1.1 热轧板带钢生产状况随着我国国民经济的快速发展，城市化步伐的加快以及汽车产业的推动，钢材需求日益增长。在工业发达国家中，热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有统治地位。在这种形式下，由于热轧带钢产品用途广泛，国内已相继建设了上百条热轧带钢生产线以适应市场需求。随着企业的发展，对钢铁产品生产集约化。节能减排和调整产品结构的需求日益增加，有必要对以往传统的生产工艺进行优化，这既是热轧带钢产品继续不断发展，提高生命力的需求，又能够满足市场对高品质高附加值低成本低能耗热轧带钢产品的需求。而近几年来我国集中建设了一大批宽带钢热轧机，数量之多，建设速度之快，不仅在我国，在全世界也是空前的。然而我们还要看到：我国钢铁工业近年来产量然增长较快，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。与此同时，我国宽带钢热连轧技术和装备能力水平也取得巨大发展，其特点：一是投资规模前所未有，实现的投资延伸到从铁水预处理、钢水精炼到连铸，从钢铁冶金、压力加工到精整和配送的投入。二是技术和规模上水平，不仅引进了多套当代国际最先进的机组，而且建设了多条自主集成技术、自行设计和制造的轧制线。三是热轧宽带钢产品大纲普遍涵盖了建材、汽车、家电、机械、化工和管道输送等用途，包括低合金、高强度、薄规格、深冲板， 板形和厚度尺寸公差及表面质量俱佳的高端产品。1.1.1 国内外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1。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10001，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5107吨/年2。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3。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50万吨。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1000mm2000mm。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4446万吨热轧带钢。1999年产量达到510万吨，超过设计产量25%，2000年达到520万吨。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60915吨。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4。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(1450mm)，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。1.1.2 热轧窄带钢生产状况目前，国外窄带钢的发展呈停滞状态，产量和质量均不高，对窄带钢的需求多采用将宽带纵切的办法，成本偏高。国内共有50多套热轧窄带钢轧机，其中全连续式轧机2套，3/4连轧机14套，半连轧15套，其余为跟踪式、横列式、行星式等，年总生产能力9106t。但生产工艺和设备水平普遍较落后，其中15家国有企业的大部分仍采用老式布局的3/4连轧生产线。按产品的宽度可分为两类，一类为145mm240mm，多采用连铸坯一火成材，如宣钢带钢厂等；另一类为210mm305mm，使用初轧坯两火成材，如包钢、莱芜带钢厂等。优化改造后唐钢窄带钢生产线采用自产165mm165mm、165mm225mm、165mm280mm三种规格的连铸坯，能够生产最宽达355mm、最薄为1.8mm的窄带产品。1996年无锡市新大薄带钢有限公司在国内率先建成了年产6104t的350mm热轧薄窄带钢生产线，采用了合理的工艺、设备，选用了先进的控制系统，从而解决了板形、板厚控制与活套角度控制等一系列难题，成功地生产出厚度为1.0mm1.5mm、宽度为130mm200mm的薄规格窄带钢，并用于薄壁焊管生产5。鞍钢公司轧钢总厂一条中型型钢生产线经改造，形成了年产1105t的350mm半连轧窄带钢生产线，目前已能生产厚度为1.2mm2.0mm的高强度合金钢和不锈钢等难轧窄带钢产品。1.2 轧带钢市场前景和需求概况1.2.1 热轧宽带钢市场前景对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。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7。1.2.2 热轧窄带钢市场需求国内外热轧窄带钢市场需求大体相同，厚度大于25mm的产品基本饱和，厚度小于20mm的热带却供不应求。我国宽带轧机虽然已经具有一定规模，但是我国的轻工、建筑行业等需要大量的薄规格窄带钢，主要用于生产薄壁焊接钢管、轻钢龙骨等，此外热轧窄带钢还要给冷轧窄带钢轧机及特殊用途的钢带轧机等提供原料，因而目前我国热轧窄带钢仍然不会为宽带钢所替代。据资料统计，我国煤气管年产量已经超过3106t，这也是窄带钢的一个大市场。近几年热轧窄带钢的生产量几乎翻了一番，生产和在建的轧机达到近百套，全部投产后预计总能力将超过1800万吨。1.3 今后热轧板带钢的发展趋势1.3.1 热轧宽带钢发展方向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8。1.3.2 热轧窄带钢发展方向增大带钢产品的优质比，调整产品结构，开拓热轧窄带钢产品应用新领域。目前热轧窄带钢生产厂在提高质量、降低消耗、降低成本、扩大品种的前提下，将小家电、小五金、家具、自行车零件等深加工企业所需多层次优质碳素结构钢、优质低合金钢、高锰钢、不锈钢等高质量带钢作为主导产品，彻底改变只以焊管为主要供货方向的局面，建设新热轧窄带钢生产线，所轧产品规格处于宽带轧机产品的下限之外，从而可以代替部分冷轧产品。如用厚度小于1.5mm的热轧窄带钢替代冷轧带钢，可以减少冷轧轧程，大幅度降低生产成本，提高轧机的效率。向薄、宽方向发展。生产薄规格带钢，可满足薄壁焊管厂提高成材率、降低生产成本的需要；生产宽规格带钢，占领热轧中宽带钢（宽度一般大于500mm）的产品空间；生产厚规格带钢，开发轻钢结构。轻钢结构用来制作工业厂房、办公大楼、体育场馆、商业超市、仓库等，目前广泛使用宽200mm350mm、厚6mm30mm、长3m12m中板及板卷，热窄带钢比中板便宜600元/吨700元/吨，如能用窄带钢代替中板，将使整个钢结构工程成本有较大幅度下降。1.4 本设计的目的和意义本设计是年产180万吨的热轧板带钢车间工艺设计。产品规格为：典型产品厚度为5.0mm。所用钢种为：普碳钢、合金结构钢、不锈钢（约含25%）。带钢是有一个比较特殊的钢铁产品，其直供比例非常高，40%以上直接进入厂家，目前带钢有时也作为冷弯型钢的坯料，广泛用于制造小五金、自行车车架、轮圈、弹簧片、锯条等。通过对近五年的统计，可看出带钢消费正以一个较快的速度发展。在国内外带钢生产逐渐减少的情况下，我国作为一个发展中国家，对带钢的需求不断增加，虽然受汽车等产业规模的限制，但五金产品国内外需求量都较大。同时我国现在基础建设规模很大，对焊管、型材的需求也相应增加，带钢的需求仍保持较高水平。本设计课题是年产180万吨的板带钢生产车间。这是一个大型的轧钢车间，其投资大，消耗大，生产量大。板带钢是我国钢铁生产的主打产品，需求量很大。目前我国带钢产能在5500万吨左右，但今后几年市场需求仍然会有较大增长。另外带钢的延伸产品还有一定市场空间，如装潢用的五金材料，发展十分快，不少五金产品出口到东南亚、欧美等国际市场，拉动了国内的带钢生产。由于市场对板带钢的需求仍然很大，而且在近几年不会下降，因此该大型生产车间的建立是可行的。带钢生产技术发展至今已有80多年的历史，现在已经是第四代轧机，板形控制技术目前也已经发展得较为成熟。在相关技术比较完善的情况下，建立大型轧钢厂可以节约很多在技术改进上的投资，可以在建成时就采用目前最先进的技术，还可以借鉴其他车间的生产经验，少走一些弯路，一步到位。西部地大物博，矿产资源很丰富，很多还处于待开发状态。我国现在进行西部大开发，对西部地区在财力，物力上大力扶持，大力进行基础项目的建设，如能源，交通等。因此，在西部建立一个大型轧钢厂不仅可以满足西部地区对板带钢的大量需求，而且由于西部人口密度较东部小，不会占用太多人口居住地，这在地理上是一个很大的优势。西部目前的交通状况比以前改进了很多，而且作为国家重点建设这一状况仍在完善，因此原材料的运输不再是一个主要的问题。2 生产方案及产品大纲的制定2.1 生产方案所谓生产方案是指为完成设计任务书中所规定的产品的生产任务而采取的生产方法。根据设计规模、产品的质量及经济技术指标的要求，考虑当地的具体条件，找出合理的生产方案。确定生产方案时应考虑以下几点：1）金属与合金的品种、规格、状态及质量要求。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。3）投资、建设速度、机械化和自动化程度、劳动条件、工人与管理售货员的数量以及将来的发展12。2.2 坯料选择和原料规格2.2.1 坯料选择本设计为中板坯连铸连轧生产线，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。本设计所用板坯厚度一般为200mm，近代连轧机完全取消了展宽工序，以便加大板坯长度而其长度则主要取决于加热炉的宽度和所需坯重。本次设计选取板坯规格为：2.2.2 原料规格选择本设计选定使用占地少加热能力大的步进加热炉，最终确定原料规格为：板坯厚度：200mm；板坯宽度：9001600mm；板坯长度：10m。2.3 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10：1）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。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。2.3.1 产品规格厚度：1.518mm；宽度：9001600mm；钢卷内径：759mm；钢卷外径：12002030mm；最大卷重：24.96t；产量：年产180万吨。2.3.2 钢种方案根据上述依据，该车间为年产180万吨的板带车间，生产形式为热轧，主要钢种为普碳钢，合金结构钢和不锈钢，采用粗轧和精轧两个阶段来完成不同的任务和要求。表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Q235Q2756033%2优质碳素结构钢0808AL8045%3低合金钢Q345B4022%4合计180表2按产品分配的热轧板带宽度(mm)合 计（wt）比 例9001000100012001200140014001500厚度/mm1.53691053016%38132527158045%8138131454022%1318691053017%合计/t34646834180比例18.3%31.1%33.8%16.6%100%3 生产工艺流程制定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。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1本车间生产工艺流程图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1所示。3.2 生产工艺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t650800，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650t350时叫“缓冲温装（BWC）”，当板坯温度t350时叫“冷装”。为使轧机充分发挥能力，上述不同温度的板坯可以进行组合装炉，如果冷热坯间温差太大，可由计算机进行计算，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。加热出炉后的板坯，首先经过高压水除鳞清除氧化铁皮，而后进入粗轧机组，R1粗轧机为四辊可逆式轧机，与可逆式立辊轧机E1靠近布置，板坯在E1R1上轧制3道后，经辊道送至R2四辊可逆式轧机轧制3道次，轧成30mm的中间带坯。带坯经中间辊道送至切头习剪剪去带坯头、尾，然后经精轧机前除鳞设备除去带坯表面的氧化铁皮，送入精轧机组轧制。粗轧机组产生废带坯，由设在中间辊道传动侧的废品推出机推至废品台架上，切割后用载重小车运走。为了减少带坯在中间辊道上的温降和带坯头尾温差，在中间辊道上设有保温罩。为减少切损，切头飞剪设有最佳化剪切系统。带坯经六机架四辊式连轧机组轧制成厚度为1.518的成品带钢。为确保轧制精度和控制板型，在F1F6精轧机上设有动作灵敏、控制精度高的液压AGC厚度自动控制系统。该控制系统代替过去常规采用的电动活陶器和微张力控制两套系统。成品带钢经精轧机组后的输出辊道上的层流冷却系统后，使温度降到规定的卷曲温度，由液压助卷卷曲机卷成钢卷。卷曲完后，由卸卷小车将钢卷托出卷曲机，经卧式自动打捆机打捆后，再由卧式翻卷机将钢卷翻卷成立卷放在链式运输机中心位置上，由链式运输机和步进梁运送钢卷，必要时将钢卷送到检查机组打开钢卷头部进行检查。钢卷经称重打印后根据下一工序决定钢卷的流向。去精整线的钢卷先翻成卧卷再由运输机送到本车间热钢卷库分别进行加工；去冷轧厂的钢卷由运输机运到钢卷转运站，再由钢卷运输小车送至冷轧厂14。4 主要设备的选择与布置4.1 粗轧机组的选择热带轧制和中、厚板轧制一样，也分为除鳞、粗轧和精轧几个阶段，只是在粗轧阶段的宽度控制不但不用展宽，反而要采用立辊对宽度进行压缩，以调节板坯宽度和提高除鳞效果。板坯除鳞以后，接着进入二辊轧机轧制(此时板坯厚度大，温度高，塑性好，抗力小，选用二辊轧机即可满足工艺要求)。随着板坯厚度的减薄和温度的下降，变形抗力增大，而板形及厚度精度要求也逐渐提高，故须采用强大的四棍轧机进行压下，才能保证足够的压下量和较好的板形。为了使钢板的侧边平整和控制宽度精确，在以后的每架四辊粗轧机前面，一般皆设置有小立辊进行轧边。现代热带连轧机的精轧机组大都是由68架组成，区别不大。但其粗轧机组的组成和布置却不相同，这正是各种形式热连轧机主要特征之所在。热带连轧机主要分为全连续式、半连续式和3/4连续式三大类，不管是哪一类，实际上，其粗轧机组都不是同时在几个机架上对板坯进行连续轧制的、因为粗轧阶段轧件较短，厚度较大，温度降较慢，难以实现连轧，也不必进行连轧。各种布置的优缺点如下：4.1.1 全连轧 粗轧机组有46架轧机，串列式排列，每架轧机轧制一道，无逆轧道次，一般前几架不进行连轧，后面两架，为缩短轧机间的距离而采用近距离布置，构成连轧。这种带钢热连轧机流程合理，产量高，年产量可达300600万吨，但轧机架数多，投资大，生产线及厂房较长。故它适合于单一品种，大规模生产热轧带钢采用。4.1.2 半连轧 粗轧机只有两架轧机，其中架为不可逆式轧机(一般为二辊)，另一架为可逆式轧机(一般为四辊万能)，或两架都为可逆轧机(二棍+四辊万能)。后一种半连续式轧机的粗轧机组，相当于一双机架中厚板轧机，可设置中板加工线。既生产中板，又生产板卷。上述两种半连续轧机的共同特点是，粗轧阶段有逆轧道次在可逆轧机要轧制数道次，轧机产量不高，般为100250万吨/年。半连续式热带钢轧机的生产能力虽然低于连续式轧机，但它的轧机架数少厂房短，投资少并且粗轧道次和压下量安排灵活。故适用于产量要求不高，品种范围宽的情况。4.1.3 3/4连轧 它的粗轧机组有四架轧机，其中第一架为不可逆式轧机(二辊)，第二架为可逆式轧机(四辊万能)，第三、四架为近距离布置构成连轧关系的不可逆式轧机(四辊万能)。这种热带连轧机比全连轧的轧机架数少，厂房短，投资少56%，而产量与之相近，可达400万吨/年，并具有半连轧生产灵活，产品范围宽的特点，故得到广泛采用。它主要适合于多品种，生产规模较大的热轧带钢厂(车间)采用。4.1.4 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2架四辊可逆式粗轧机。初轧机轧制时轧辊还承受较大的冲击负荷。由此可见选择初轧机的轧辊材质时轧辊的强度和咬入条件是第一位的，出辊身表面硬度决定的辊6J耐磨性和光治度居第二位，(HS2040)。为此，初轧机轧辊多用高强度铸钢或锻钢，主要材料为40Cr、60CrMoV、60CrMnMo、60SiMnMo等。1) E1立辊轧机 （1）用途 辅助粗轧平辊轧机咬入、轧边、定宽。1、2、5、6道次E1与R1连轧；3、4道次E1不轧(空转)。 （2）技术参数 型式为卧式电机、上传动，全液压压下；轧辊直径为1200/1100mm；辊身长度为430mm；最大轧制压力为3400kN；最大轧制力矩为723 (2.5过载) 。 （3） 主电机N2100kW，1台，转速175/350rpm轧制速度为 2.67/5.34m/s推荐速比为 i=1/4.089轧辊最大开口度为1780mm轧辊最小开口度：800mm （4）轧辊配置冷却水系统：水压为0MPa;最大侧压压下量为50mm（单边25mm）/道次2)R1、R2四辊轧机用途：按工艺要求将板坯轧制成规定厚度的中间坯。（1）技术参数型式：四辊可逆式轧机，轧机压下采用电动压下+液压AGC;最大轧制压力： 45000kN;轧机最大开口度： 270mm.（2）工作辊直径：1200/1100 mm;辊颈尺寸： 600mm;工作辊辊身长度： 1780mm;材质：高铬合金铸钢;肖氏硬度： HS69-75;电机转速： 108/190 r/min.（2）支撑辊直径：1550/1400;辊颈尺寸： 775mm;支撑辊辊身长度： 1780mm;材质：锻钢;肖氏硬度： HS65-71;最大轧制力矩： 23715.7(2.5倍过载).主电机： N6600kW，AC，二台轧制速度： 2.83/5.34m/s4.2精轧机的选择当今新型热带轧机主要有：HC轧机、CVC轧机、PC轧机等。4.2.1 HC轧机（High Crown Control Mill）HC轧机为高性能板形控制轧机的简称，是日立公司研制的一种新型六辊轧机，它是在普通四辊轧机的基础上增加两个可轴向移动的中间辊其出发点是为了改善或消除四辊轧机中工作辊和支撑辊之间有害的接触部分。HC轧机利用轧辊轴向串动装置，就能适应带钢宽度变化的要求，使辊身接触长度作相应的改变。HC轧机的主要特点：1）具有大的刚度稳定性。2）HC轧机具有很好的控制性。3）HC轧机由于上述特点因而可以显著提高带钢的平直度，可以减少板、带钢边部变薄及裂边部分的宽度，减少切边损失。4）压下量由于不受板形限制而可适当提高。4.2.2 CVC轧机（Continuously Variable Crown）CVC轧机是SMS公司在HCW轧机的基础上于1982年研制成功的。近年来广为采用的CVC轧机是德国技术和其他国家专利的结合物，它被世界各国认为是一个能对辊型进行连续调整的理想设备。CVC辊和弯辊装置配合使用可调辊缝达600微米。CVC精轧机组的配置一般是，前几个机架采用CVC辊主要控制凸度，后几个机架采用CVC辊主要控制平直度。CVC的基本原理是：将工作辊辊身沿轴线方向一半削成凸辊型，另一半削成凹辊型，整个辊身成S型或花瓶式轧辊，并将上下工作辊对称布置，通过轴向对称分别移动上下工作辊，以改变所组成的孔型，从而控制带钢的横断面形状而达到所要求的板形。调节带钢凸度的原理如图2所示。图2 CVC轧机原理图CVC轧机有很多优点：板凸度控制能力强，轧机结构简单，易改造，能实现自由轧制，操作方便，投资较少。CVC轧机的缺点是：轧辊形状复杂、特殊、磨削要求精度高，而且困难，必须配备专门的磨床；无边部减薄功能，带钢易出现蛇形现象。此外随着轧辊窜动，热辊型及磨损辊型亦将窜动。4.2.3 PC轧机PC轧机为轧辊成对交叉轧机，其工作原理是相互平行的上工作辊，上支承轴中心线与相互平行的下工作辊，下支承辊轴中心线的交叉成一定角度，这一角度等同于工作辊凸度。通过改变这一交叉角度就能改变轧辊辊缝形状，从而达到控制带钢凸度和平直度的目的，如图3所示。图3 PC轧机当量凸度和交叉角PC轧机能很好解决轧辊磨损和能耗的问题。PC轧机比单辊交叉所承受的轴向力要小，在PC轧机结构上设计有能够承受轴向力的止推装置来克服轴向力，此止推装置安装在工作辊操作侧轴端。PC轧机的轧辊轴线交叉角一般为0.51.5度，等效工作辊凸度Cr由下式表示：Cr=b2tan2/2DW=b2/2DW(1)式中：Cr等效工作辊凸度;影响系数;b轧制板带的宽度;交叉角;DW工作辊直径由上式可知，交叉轧辊等效的轧辊凸度Cr与带钢宽度b成正比，轧件越宽，控制效果越好。当轧件宽度b一定时，板凸度的控制范围与轧辊交叉角度成正比。因此，通过根据轧制条件设定适合的交叉角，可以得到任意的目标带钢凸度。PC轧机的优点：1）良好的板型与凸度控制能力；2）单一的轧辊原始辊型;3）压下率大；4）轧制计划的自由性。PC轧机的缺点：轧制结构复杂，轴向力大（达到轧制力的8%10%）将使轴承寿命缩短，使维护工作量加大，并增加了轧制力的测量的滞后性，操作与控制复杂，投资成本增加。此外，有些轧机采用ORG（在线磨辊）技术，ORG的个砂轮是通过接触旋转中的工作辊来带动旋转，属于非驱动型研磨。在线磨辊机里安装有在线轮廓仪，可以准确测定工作辊的表面形状。ORG技术与PC轧机结合起来，将发挥更大效果。ORG具有控制板型，板凸度，减少边部减薄与局部高点，提高表面质量，消除工作辊的磨损段差，实现自由轧制，推迟换辊时间，增加轧制量的优点；其缺点是一旦操作维护不当，ORG设备的故障较多。鉴于以上比较，本设计为：六架四辊精轧机纵向排列，间距为6m；在进入精轧机前，轧件由于还具有一个较高的温度，并且带钢还较厚，所以F1轧机所要起到的作用是在高温有利条件下，在能保证咬入的条件下进行稍大的压下，此时由于轧辊的弹跳与带钢的厚度及变形量相比是很小的，所以F1使用普通的四辊轧机。在F2F4精轧过程中