杨晓雄-毕业设计说明书

河北联合大学轻工学院COLLEGE OF LIGHT INDUSTRY, HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书设计（论文）题目：设计年产250万吨1780热轧薄板车间学生姓名：杨晓雄 学 号：200815190211专业班级：08金属材料2班 学 部：材料化工部指导教师：田亚强 副教授 2012年05月20日 摘 要摘 要热轧薄板在板材中是最重要的钢材品种，广泛的应用于集装箱、汽车、铁路机车、车厢、管道、钢瓶等工业制作行业，也是冷轧板及其深加工产品的基材。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250万吨的热轧薄板生产车间设计，论文主要内容包括：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，并且对主要设备（轧辊和电机）的能力进行了校核，生产车间布置和环境保护，进行了设计和规划。本着多品种，多规格的原则制定了产品大纲，产品规格为：5mm。所用钢种为：普碳钢、合金结构钢、不锈钢（约含25%）。其中包括汽车大梁钢、船板钢、管线钢等等，并以其为出发点，尽量从工艺上使产品作到高质量、高附加值。首先根据总延伸，确定了轧制道次，并以6+6的形式分配粗精轧的道次，即粗轧6个道次、精轧6个道次。其中粗轧采用双机架连轧，同时可逆轧制，这样既可以缩短轧制间隙时间，又可以减少车间距离，从而减少投资。接下来就是设备选型问题，根据产品规格和设计要求，确定轧机各主要部件的尺寸以及一些必要的工艺参数。本设计经过仔细比较，并结合现场使用情况，选用了4架CVC轧机放在精轧机组的前段，这对产品的板形控制起到了关键作用，再加上工作辊弯辊，产品的板形控制能力应该可以得到提高。关键词：热轧；薄板；工艺计算；典型产品；设备87目 录ABSTRACTHot-rolled steel plate in plank is the most important steel varieties, widely used in container, automobile, locomotives, carriage, piping, cylinder and other industrial production industry, is also the base material of cold and deep processing products . such as continuous casting-rolling,are developed to produce the small size in cross-section alloy steel shape in the various countries.The design is a manufacturing workshop of hot rolling plate with a output of 250 thousand tons. The paper mainly includes the selection of raw material and subsidiary facilities and main facilities,formulation of produce technology,technology calculation of the typical production,proofreading the capacity of main fatuities （including rollers and the electrical machinery）. Setting about the products design it plans exactly its arrangement,environment protection and so on . To the principle of more varieties and more specifications. Its product specifications range from 5mm,used steels of carbon steel、alloyed steel、stainless steel（25%）. we develop a product program including automobile big joist steel, ship plate steel, pipe line steel and so on and taking it as the starting point make the products high grade and the high attachment value as far as possibl.First of all, according to the total extension, we determine the pass of rolling and allocate to the rough rolling six passes as well as finish rolling. Rough rolling uses the double-stand mill for continued and reversible rolling so that we can reduce rolling gap time , the distances of the workshop and investment. Next is the issue of equipment selection. According to product specifications and design requirements we identify the major components of the mill size and the necessary parameters.After careful comparison, combining with the field use situation we select fourmills on the first part of the finish rolling , which play a key role in the plate shape control of the product. Working together with workroll bending, plate shape control will not be a problem.Keyword:hot rolling,plate,technology calculate,typical product,facility目 录目录摘 要IABSTRACTII第1章 文献综述11.1建厂的依据及车间的概述11.1.1建厂的依据11.1.2地理优势21.2热轧薄板生产状况21.2.1 热轧宽薄板生产状况31.2.2 热轧窄薄板生产状况51.3 热轧薄板市场前景和需求概况61.3.1 热轧宽薄板市场前景61.3.2 热轧窄薄板市场需求61.4 今后热轧薄板的发展趋势61.4.1 热轧薄板发展方向61.4.2 热轧窄薄板发展方向71.5 本设计的目的和意义7第2章 生产方案及产品大纲的制定92.1 产品方案的编制92.1.1 产品方案92.1.2 编制产品方案的原则及方法92.1.3 选择计算产品92.1.4 产品规格102.1.5 确定产品大纲112.2 生产方案112.2.1 选择生产方案的依据112.2.2 制定生产方案112.2.3 坯料选择13第3章 生产工艺流程制定14 3.1 制定生产工艺流程的主要依据143.2 生产工艺过程简述15第4章 主要设备的选择与布置174.1 道次选择174.2 粗轧机组的选择174.3 精轧机的选择224. 4 热卷箱的选择26第5章 压下规程设计295.1 压下规程设计295.1.1 粗轧机组压下量分配305.1.2 精轧机组的压下量分配315.1.3 校核咬入能力325.1.4 确定速度制度325.1.5 轧制温度的确定345.1.6 轧制力和轧制力矩的计算35第6章 轧辊强度校核与电机的选择396.2 电机的选择406.2.1 静负荷图406.2.2 等效力矩计算及电动机的校核42第7章 轧机年产量计算447.1 轧机小时产量447.2 轧机平均小时产量457.3 轧钢车间年产量计算45第8章 辅助设备选择478.1 加热炉478.1.1加热设备478.2加热炉的选择488.3除磷装置的选择498.3.1 除磷的必要性498.3.2 各种除磷方式的比较498.3.3 本次设计除磷装置的选择508.4 剪切设备的选择518.5 卷取机528.6 辊道的选择538.7 活套支撑器548.7.1 活套与活套辊摆角的关系568.7.2 活套支撑器的种类568.7.3 机架间恒张力活套的力矩计算578.8层流冷却59第9章 轧钢车间平面布置619.1 轧钢车间平面布置的原则619.2 金属流程线的确定61第10章 金属平衡与其他消耗6310.1 金属平衡6310.2 其它消耗6410.2.1 燃料消耗6410.2.2 电能消耗6410.2.3 轧辊消耗6510.2.4 水的消耗6510.2.5 压缩空气消耗6610.2.6 润滑油消耗6610.2.7 蒸汽消能6610.2.8 氧气消耗6710.2.9 耐火材料消耗67第11章 厚度控制6811.1 厚度控制方式6811.1.1 直接测厚反馈闭环控制系统6911.1.2 间接测厚反馈闭环控制系统6911.1.3 预控AGC系统7011.1.4板型控制理论7111.2 板形设定模型7411.3.各机架的空载辊缝设定7511.4影响辊缝形状的因素7611.4.1 轧辊热膨胀对辊缝的影响7611.4.2轧辊的磨损对辊缝的影响7711.4.4 入口板凸度对辊缝的影响78第12章 设备间距的确定7912.1设备间距7912.1.1 加热炉间距离7912.1.2 加热炉到轧机的距离7912.1.3 柱间距离的确定7912.1.4 其它设备之间的距离7912.2仓库面积的确定8012.2.1 原料仓库面积的计算8012.2.2 成品仓库面积的计算80第13章 环境保护与综合利用8113.1 环保对车间设计的要求8113.2 环保的内容与对策81结 论83参考文献84致 谢86第1章 文献综述第1章 文献综述1.1建厂的依据及车间的概述1.1.1建厂的依据钢铁工业是国民经济的基础产业，对整个国民经济各个部门的发展至关重要。带钢热连轧生产规模大，产量高，是钢铁工业中发展最为迅速、各种新技术应用最为广泛的一个领域。它的工艺水平、自动化程度、产品规格与质量代表了一个国家钢铁工业的水平。近年来，随着社会的发展和科学技术的进步，用户对热轧高质量，高附加值，高技术难度的薄板产品的需求量显著增加，对钢铁产品质量、品种、性能的要求越来越高。钢铁领域的竞争，已从过去的价格为主转向以产品品质、服务为主，企业的技术水平、产品品种质量和延伸服务将成为竞争力强弱的决定因素。同时随着市场竞争的加剧，各热轧薄板厂为了在市场竞争中居于有利地位，也迫切需要提高生产技术水平，减少原材料和能量消耗，改善经营管理，增强竞争能力。目前，我国已经建立了近十条薄板坯连铸连轧生产线，设计产品的规格最薄达到0.8mm，意欲以热轧产品取代冷轧。但目前经济可生产的规格远在1.5mm以上，因为薄规格生产的故障率高，辊耗大，过渡轧材多，加热难度大，板型控制难度大等，这样按综合成本计算，与用热轧2.0mm作原料，冷轧1.0mm的带钢成本相当，甚至更高。因此薄板坯连铸连轧生产线并不追求轧制最薄规格，待技术发展到故障率等降低后，才能经济的批量生产。另外，薄板坯连铸连轧工艺仍有许多不足之处：首先，薄板坯连铸连轧的生产品种受限，产品档次不高，在实际生产中面临着扩大品种、改善质量的任务，其产品与传统热带钢轧机产品尚有一定差距。由于薄板坯连铸连轧一般采用5090的板坯，在轧制生产时，板坯压缩比明显不够，生产如深冲钢、管线钢等生产工艺要求严格、高质量、高附加值的产品很困难，主要是偏析数量多，夹杂多，扩散相对不足，不利于生产高质量的带钢。其次，薄板坯连铸机漏钢率相对较高，轧机生产能力得不到充分发挥。例如：加拿大的阿尔戈马厂，设计产量16万t /月，而实际产量6万t/月；美国的阿姆科厂实际年产量70万t仅为设计的60再次，隧道式加热炉热效应低，缓冲能力弱。隧道式加热炉的尾气排放温度平均在9000，热能未得到充分利用，通常的热效率在20左右。据有关资料介绍，缓冲时间一般在1015分钟，而步进式加热炉可缓冲30分钟以上，能有效的匹配轧机的生产能力。以上分析，一条以150mm板坯为坯料，经步进式加热炉加热后生产的热轧带钢是十分有市场竞争力的。1.1.2地理优势1.丰富的能源1）遵化和迁安有丰富的铁矿，并且唐山临海，便于购买澳矿的运输。2）开滦集团可以提供充足的煤燃料。3）陡河电厂、唐山电厂可以提供充足的电力。4）东北部有陡河水库可以提供充足的水资源。2.便利的交通唐山地处京津之侧拥有便利的铁路，京唐港提供了便利、廉价的水运，唐津高速公路、唐港高速公路以及107国道、205国道、102国道提供了便捷的公路运输。3丰富的人力资源4省内的高校拥有燕山大学、河北联合大学等冶金工科院校，北京、天津和东北的各高校在中国更是排名靠前。5可行性研究6中国正处于经济发展时期，钢铁消费良好，该车间年产250万吨且大部分产品都是国内紧缺的品种，销售不是问题。还可通过京唐港，经过便利的海上运输，实现出口。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。7板带不但可以作为成品使用，有时也作为半成品使用，常用于弯曲型钢、焊接型钢、焊管的原料，可以大大减轻设备量，降低成本。板带与型钢相比，具有形状简单，不用换辊就可以调整产品，适合高速度自动化的控制，连续大规模的生产，同时具有高精度、高性能质量等优点。8综合以上几点，建设一条现代化的薄板带生产线是可行，甚至是必要的。1.2热轧薄板生产状况我国热轧薄板行业运行目前发展形势良好，该行业企业正逐步向产业化、规模化发展，专业、高效、节能是我国热轧薄板行业运行的发展方向，我国热轧薄板行业运行生产的产品品质具备国际市场竞争力。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板酸洗板占当年进口量的80%。随着国家汽（轿）车家电集装箱输油（汽车）管线等行业的迅猛发展，将会进一步刺激各类板材品种的需求，市场前景很大。2002年我国热轧薄板冷轧板和镀锌板的生产能力分别为2500万吨900万吨和260万吨，而其国内消费量已分别达到3500万吨1400万吨和390万吨，到2005年热轧薄板冷轧板镀锌板的需求量分别为4200万吨2100万吨和540万吨以上，特别是薄规格板和热轧酸洗板更是重中之重。根据行业“十五”规划，“十五”末期，热轧薄板冷轧板和镀锌板的生产能力保守估计可分别形成3700万吨1400万吨和550万吨。按通常轧机建成后80%达产率计算，2005年可生产热轧薄板冷轧板和镀锌板分别为3000万吨1500万吨和440万吨。供需相比仍具有一定的市场空间。而近几年来我国集中建设了一大批薄板热轧机，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虽然增长较快，但高附加值产品的数量和质量较低。我国一般热轧薄板产品厚度下限是1.8mm，但实际上只生产很少厚度小于2.0mm的热轧薄板。因此，相当一部分希望使用厚度小于2mm薄板作原料的用户，只得使用冷轧薄板。如果能开发薄规格的热轧薄板，则可代替相当一部分的冷轧薄板使用，使生产成本大为降低。与此同时，我国薄板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。三是热轧薄板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。1.2.1 热轧宽薄板生产状况 国外热宽轧薄板生产的技术进步表现在以下几方面：热薄板无头轧制技术1。无头轧制技术能稳定生产宽薄板及超薄热轧薄板，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。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。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%。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。国内热轧薄板生产概况如下：传统的热带轧机。以宝钢2050mm热轧薄板轧机为例，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4446万吨热轧薄板。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。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1810mmFTSR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，分别是鞍钢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。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。1.2.2 热轧窄薄板生产状况目前，国外窄薄板的发展呈停滞状态，产量和质量均不高，对窄薄板的需求多采用将宽带纵切的办法，成本偏高。国内共有50多套热轧窄薄板轧机，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。1.3 热轧薄板市场前景和需求概况1.3.1 热轧宽薄板市场前景 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的热轧宽薄板的需求量正在下降，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以下超薄热轧薄板的需求尤其旺盛7。1.3.2 热轧窄薄板市场需求国内外热轧薄板市场需求大体相同，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薄板，主要用于生产薄壁焊接钢管、轻钢龙骨等，此外热轧窄薄板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。近几年热轧窄薄板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。1.4 今后热轧薄板的发展趋势1.4.1 热轧薄板发展方向 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。1.4.2 热轧窄薄板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。目前热轧窄薄板生产厂在提高质量、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、厚方向发展。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。1.5 本设计的目的和意义 本设计是年产250万吨的1780热轧薄板车间工艺设计。产品规格为：典型产品厚度为5mm。所用钢种为：普碳钢、合金结构钢、不锈钢（约含25%）。薄板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，目前薄板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250万吨的1780热轧薄板生产车间。这是一个大型的轧钢车间，其投资大，消耗大，生产量大。薄板是我国钢铁生产的主打产品，需求量很大。目前我国薄板产能在5500万吨左右，但今后几年市场需求仍然会有较大增长。另外薄板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，拉动了国内的薄板生产。由于市场对薄板的需求仍然很大，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。薄板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薄板的大量需求，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。综上所述，本设计的选题是有意义且可以实现的。第2章 生产方案及产品大纲的制定第2章 生产方案及产品大纲的制定2.1 产品方案的编制2.1.1 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9。2.1.2 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。2.1.3 选择计算产品车间拟生产的产品品种、规格及状态组合起来可能有几种、数百种以上。但是，在设计中对每一种合金的每一种品种、规格及状态进行详细的工艺计算。为了减少设计工作量，加快进度，同时，又不影响整个设计质量，从中选择典型产品作为计算产品10。选择计算产品应遵循以下原则11：1有代表性2从拟生产的所有品种中选出几种合金、品种、规格、状态、产量和工艺特点等方面有代表性的产品作为计算产品。通过所有工序，所选的所有计算产品要通过各工序，但不是说第一种计算产品都通过各工序，而是所有计算产品综合起来看的。3所选的计算产品要与接近。4计算产品要留一定的调整余量，也就是说所选的计算产品要品种灵活，容易生产多种规格的产品。冷轧用钢（SPHC SPHD SPHE） （1.54.0）mm（9001600）mm普通结构板（Q235 Q215） （1.512.0）mm（9001600）mm汽车及农用车大梁钢板和结构内板（T510L、T550L、SAPH310/440） （2.012.0）mm（9001600）mm合金结构钢（12Mn2A，16Mn2A，30Cr，40Cr，45Cr，45Mn）（2.55.0）（9001600）mm不锈钢（1Cr13，0Cr18Ni9，1Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti）（2.06.0）（10001600）本次设计选用的典型产品是：Q215 （5mm1600mm）2.1.4 产品规格厚度：1.512mm宽度：7501600mm 钢卷内径：762mm 钢卷外径：12002000mm最大卷重：30t 产量：年产250万吨钢种方案：按钢种分类的热轧板带产品方案如表2-1。表2-1 钢种分类及比例钢种C含量比例钢号ELC0.010C0.0345EN Fe P01/P03LC0.034C0.07544AISI 1005MC0.15C0.2815AISI 1018包晶钢C0.156AISI 1010HSLA0.15C0.2820ASTM A588HC0.28C0.4010AISI 1040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8501050105012501250145014501650厚度（mm）1.52.2461052510%2.341731302210040%4.16122525137530%6.1127182055020%合 计（t）40808545250比 例16.0 %32.0%34.0%18.0%100%2.1.5 确定产品大纲根据设计任务书要求和上述原则，确定车间产品大纲，见表2-3。典型产品技术要求见表2-4。2.2 生产方案 所谓生产方案量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。2.2.1 选择生产方案的依据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。2.2.2 制定生产方案 根据上述依据，该车间为年产250万吨的1780热轧板带薄板车间，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2-3 车间产品方案钢种牌号规格（mm）状态年产量（万吨）比例（%）普碳钢Q195，Q215Q235，Q255Q275（1.512.0）（14001600）18556.9合金结构钢12Mn2A，16Mn2A30Cr，40Cr45Cr，45Mn（2.55.0）（14001600）6520不锈钢1Cr13，0Cr18Ni91Cr18Ni91Cr18Ni9Ti （2.06.0）（10001600）热轧7523.1表2-4 Q215技术条件牌号等级化学成分（）屈服点s（N/mm）抗拉强度b（N/mm）伸长率s（%）CMnSiSPQ215A0.090.150.250.550.300.500.04521533545031注：表面质量：钢板和钢带的表面不允许有裂纹、结疤、折叠、气泡和夹杂。钢板和钢带不得有分层。钢板和钢带的表面允许有深度和高度不大于厚度公差之半的折印、麻点、划伤、小拉痕、压痕以及氧化铁皮脱落所造成的表面粗糙等局部缺陷。对表面的薄层氧化铁皮、轻微铁锈和残余涂料、活痕等不影响表面质量的局部缺陷亦允许存在。钢板和钢带表面的局部缺陷，允许用修磨方法清除，但清除深度不得大于钢板和钢带厚度公差之半。钢带允许带缺陷交货，但缺陷部分不得超过每卷长度的8%13。2.2.3 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150mm，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：板坯厚度： 150mm板坯宽度： 9001600mm板坯长度： 12m大卷重： 约30t厚度公差： 5mm宽度公差： 12mm长度公差： 30mm板坯表面质量：全部为无缺陷合格板坯。第3章 生产工艺流程制定第3章 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。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。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 本车间生产工艺流程图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，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。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E2R2四辊可逆式轧机轧制3道次，轧成20mm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2.010.0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。第4章 主要设备的选择与布置第4章 主要设备的选择与布置4.1 道次选择轧制道次由式（4.1）确定： （4.1）式中：N轧制道次。本设计连铸坯的厚度是150mm，薄板的成品厚度是5.0mm代入数据 N12所以轧制12道次，选用6+6形式，即粗轧6道次，精轧6道次。4.2 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。后，接板坯除鳞以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