设计年产250万吨1700热带连轧车间

1、 学 号:200715151028HEBEI POLYTECHNIC UNIVERSITY毕业设计说明书GRADUATE DESIGN 设计题目:设计年产250万吨1700热带连轧车间 学生姓名:专业班级:学 院:轻工学院指导教师: 摘 要 本设计为年产250万吨的1700板带生产车间设计。本着多品种,多规格的原则制定了产品大纲,其中包括汽车大梁钢、船板钢、管线钢,汽车板用钢等,并以其为出发点,尽量从工艺上使产品做到高质量、高附加值。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3架CVC轧机放在精轧机组的前段,这对产品的

2、板形控制起到了关键作用。对典型产品压下规程的设计包括压下量的分配、速度制度的确定、温度制度的确定以及力能参数的计算等等各方面参数的选定。再有就是校核轧辊与选择电机等问题,此外,本设计还对车间内的各种消耗和厚度控制等做了简要介绍。关键词: 工艺计算,典型产品,两架独立的可逆粗轧机;CVC板形控制目 录综 述11 产品大纲31.1.1 原料规格选择31.1.2 产品规格31.1.3 钢种分类及比例31.1.4 规格详细分类表31.1.5 汽车板用钢介绍42 轧机设备比较与选择92.1 轧钢机数量的选择92.1.1 道次选择102.1.2 立辊选择102.1.3 粗轧轧机112.1.4 精轧机机组的

3、选择132.1.5 热卷箱的选择163 典型产品的压下规程设计和辊型设计193.1 压下规程设计193.1.1 坯料尺寸193.1.2 粗精轧机组压下量分配203.1.3 咬入能力校核213.1.4 确定速度制度213.1.5 轧制温度的确定233.1.6 轧制压力的计算243.1.7 计算传动力矩273.1.8 轧辊辊缝和转速的设定283.2 轧辊辊型设计304 轧制图表与年产量计算354.1 轧制图表354.1.1 研究轧制图表的意义354.1.2 轧制图表的基本形式及其特征354.2 轧钢机的产量计算374.2.1 轧钢机小时产量374.2.2 轧机平均小时产量384.2.3 轧钢车间年

4、产量计算395 轧辊强度的校核与电机能力验算415.1 轧辊的强度校核415.1.1 支撑辊弯曲强度415.1.2 工作辊的扭转强度校核435.1.3 工作辊与支撑辊的接触应力校核455.2 电机的校核475.2.1 电机负荷图475.2.2 主电机的功率计算50参考文献52 综 述 热轧薄板用途广泛,300mm以下窄带钢主要用于焊管和小五金冲压件,600mm以上中宽带多供给冷轧板原料,用于家电生产。1.5m左右宽薄带大量供给冷轧作为原料,用于火车或汽车车厢冲压。高质量厚带卷可生产大口径天燃气的输送焊接管线。甚至薄宽热带可以以热代冷直接作为汽车外露部件。2007年生产粗钢48924.08万吨,

5、比上年增加6625.22万吨,增长15.66%,增幅比2006年回落2.67个百分点;生产生铁46944.63万吨,比上年增加6189.22万吨,增长15.19%,增幅比2006年回落4.8个百分点,总体呈较快增长态势。钢铁生产较快增长,是国内、国际两个市场需求旺盛拉动的结果?一是国内市场需求旺盛。 从2006年以来,考虑到全行业板管带材生产能力从总量上看,已经满足国内市场需求,钢铁产品结构调整和优化的方向,应当是在提高产品质量的基础上,增加各大类品种钢材的高技术含量、高附加值产品的比重,以全面满足国内各用钢行业发展变化的需求。2007年高技术含量、高附加值品种钢材产量大幅度增长。全年生产冷轧

6、薄宽钢带1740.27万吨,同比增长31.8%;冷轧薄板1563.83万吨,同比增长25.2%;镀层板(带)1754.58万吨,同比增长37.9%;涂层板(带)317.21万吨,同比增长36.1%;电工钢板(带)415.57万吨,同比增长23.5%。2007年以上5个品种钢材合计生产5791.48万吨,占钢材生产总量的10.26%,比2006年提高0.67个百分点。 统计表明,截至目前,我国已建1000mm以上热轧生产线已超过70条,2007年我国主要钢铁企业热轧薄板机组生产能力已超过15000万吨。轧机组生产能力大约8550万吨左预计2010年国内需求19000万吨左右热轧薄板卷原卷(其中8

7、260万吨为冷轧基板供应量,4000万吨商品量,500万吨用于生产硅钢片),国内生产能力为13230万吨左右。表面上看产能过剩2500多万吨,但是以目前来看,薄板坯和中厚板实际上只能生产普钢2.0mm以上薄板,导致2006年继续大量进口优质宽薄板。因此,建设生产全品种超薄带的热连轧生产线是当务之急。 唐钢1700中板坯热带卷厂设计能力为年产250万吨,配置两座加热炉,使用一架可逆粗轧机进行粗轧,7架精轧机连续轧制。实际生产表明,这种布置使精轧机能力远大于加热和粗轧机能力,精轧空转时间较长。本设计任务年产量很高,因此必须加强加热炉和粗轧机生产能力。本设计采用两架粗轧机方式布置,缩短粗轧轧制时间,

8、不但提高中间坯温度,也为精轧机提供厚度和凸度稳定的坯料,减少精轧机空转时间。 根据中国钢铁协会的调查资料显示,2003年我国热轧宽带钢的生产能力已达4632万吨,20042005年生产能力达到6316万吨,板、管钢材代表了钢材产品中高附加值、高技术的产品,2000年、2001年、2002年、2003年和2004年我国钢材板管材比分?为41.65%、39.72%、40.7%、40.6%和45.8%,低于发达国家60%的平均水平。近年来我国优质板带用量急剧上升,因而,这意味著我国优质热带卷产品还有很大市场,因此本次车间设计应为一个设备配套,控制先进,质量优良的热带卷车间。 本次车间设计的目标是生产

9、高质量多品种的板带。为此采取了以下措施,首先粗轧选择了两架独立的可逆轧机,这种形式第一粗轧完成大的压下,第二粗轧很好的控制了中间坯的厚度和凸度,而且表面质量较好。再者,精轧机的前三架采取了具有板形控制能力很强的CVC轧机,而且精轧机都有弯辊系统,动态地调整凸度。在精轧最后两架控制带卷的平直度。采用的板坯是厚板坯,保证了足够的压缩比。 。 1 产品大纲1.1.1 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:240mm 板坯宽度:9001500mm 板坯长度:12m1.1.2 产品规格 带钢厚度:1.218mm 带钢宽度:9001500mm 钢卷内径:

10、760mm 钢卷外径:10001950mm 钢卷重量:30t 单位宽度卷重:17kg/mm1.1.3 钢种分类及比例表1钢种 C含量比例IF钢C0.005%20%管线钢(X70,X80) C0.08%20%优质钢60% 1.1.4 规格详细分类表表2宽度厚度9001000mm10011100mm11011200mm12011300mm13011400mm14011500mm合计占比例产量1.21.5mm2.84.47.21.564.7%14.11.512.0mm9.527.729.240.268032%96.02.13.0mm15.0824.4425.4420.285.7226.7%80.13

11、.14.0mm5.219.7611.9619.15.23.7819.1%57.34.16.0mm11.96137.85.21.0411.4%34.26.118.05.466.763.93.121.566.1%18.3合计占比例9.5%20%21.2%18.2%5.7%25.4%产量28.560.063.654.617.176.23001.1.5 汽车板用钢介绍 本车间的主要产品是汽车板用钢IF钢,其有自己的特性。介绍如下。 IF钢的特点是含碳量很低,加入Ti和Nb之后,形成Ti和Nb的C,N化合物,由于钢中无间隙原子,而使其具有优越的深冲性能。自1949年由Comstcok等人提出来之后,由于

12、受当时冶炼水平的限制,钢中C,N含量较高,须加入的较多Ti,而且价格昂贵,因此,在生产中受到了限制。20世纪60年代,由于真空脱气技术在冶金生产中的应用,钢中Ti含量可以降低到0.01%以下,于是商用Ti-IF钢面世,同时Nb在改善深冲性能方面的作用也被发现和应用。IF钢广泛应用于汽车制造业,尤其是汽车外板,内板,需要很好的深冲性能,以使其容易成型。 深冲钢按冲压级别可分为:商用级CQ,普通冲压级DQ,深冲压级DDQ,特深冲压级EDDQ和超深冲压级SUPER-EDDQ,它们分别同深冲钢发展的几个阶段相对应。深冲钢的第一代产品的开发和应用,是20世纪50,60年代的普通沸腾钢,只能用于普通深冲件

13、;低碳铝镇静钢为第二代产品,产生于20世纪60,80年代,具有较好的深冲性能;20世纪80年代以后出现了以IF钢为代表的第三代超低碳超深冲钢。近年来在对IF钢的研究中发现,略微增加Mn,P,Si等元素的含量可以提高IF钢的机械性能,同时保持IF钢的良好的成型性能。Ti,Nb和B也具有提高IF钢强度的作用,而钢板强度的提高对降低汽车自重,降低材料消耗有重要作用。因此,开发和应用高强度钢IF成为深冲钢发展的新热点。深冲钢的技术特征主要反映在优良的成型性上,即高塑性应变比r值,高均匀延伸率!低屈服强度,低时效指数AI,较高应变强化指数n值n值越高,板材成型加工过程中变形区材料强度越高,因此,变形越容

14、易传播到邻近区从而使得变形趋于均匀化。只有具备这些性能的钢材才能用于深冲复杂的汽车外壳及支撑筋板等零部件。 IF钢的特点是含碳量很低,加入Ti和Nb之后,形成Ti和Nb的C,N化合物,由于钢中无间隙原子,而使其具有优越的深冲性能。自1949年由Comstcok等人提出来之后,由于受当时冶炼水平的限制,钢中C,N含量较高,须加入的较多Ti,而且价格昂贵,因Ti此,在生产中受到了限制。20世纪60年代,由于真空脱气技术在冶金生产中的应用,钢中含量可以降低到0.01%以下,于是商用Ti-IF钢面世,同时Nb在改善深冲性能方面的作用也被发现和应用IF钢广泛应用于汽车制造业,尤其是汽车外板,内板,需要很

15、好的深冲性能,以使其容易成型。 70年代石油危机以来,为了节约能源,国外汽车厂采取了一系列措施。其中之一就是大量开发高强度钢板用作车体达到“减重节能”,如冷轧含磷板、双相钢板等等。有资料表明:使用高强度钢板,厚度为1.01.2mm,车身板可减薄至0.70.8mm,车身重量减轻15%20%,节油8%15%。众所周知,由于强度和成型性是一对矛盾,随着强度的提高其成型性能下降给加工带来困难,特别是对要求兼有高强度和高r值的零件,如汽车外覆盖件等,传统的以铝镇静钢为基的固溶强化钢系列很难满足要求。进入80年代后,由于冶金技术的不断发展,钢中的C,N含量可控制在很低的水平C4010-4%,N3010-4

16、%,使高强度IFinterstitialfree钢的大批量生产成为可能,从而很好地解决了强度和成型性之间的矛盾。下表是以铝镇静钢为基的固溶强化钢与高强度IF钢板的性能比较,从表3中可明显看出,在同样强度级别下,高强度IF钢具有高的r值、高的延伸率和低的屈强比。 表3铝镇静钢为基的固溶强化钢板和高强度IF钢板的性能比较 随着高强度钢板的采用,汽车用钢板减薄,对钢板的防腐蚀性提出了更高的要求,这就促进了高强度表面处理钢板的发展,特别是热镀锌钢板。目前,国外在高强度IF冷轧钢板的基础上又开发了一系列热镀锌高强度IF钢板多为合金化热镀锌钢板,它把IF钢的超深冲性、合金元素P、Mn、Si等的固溶强化性和

17、热镀锌的高耐蚀性三者融于一体,是一种理想的汽车用钢板,使强度?深冲性?耐蚀性达到较好匹配。但是由于热镀锌合金化工艺的特殊性,将造成成型性能的下降,表4是热镀锌镀层对IF钢性能的影响。因此和冷轧及热镀锌产品相比,为了获得高n值和高r值的合金化热镀锌钢板,必须对钢板的成分和工艺进一步优化。可以认为,能否生产这种钢板代表了一个钢铁企业的汽车用钢板的生产水平。 表4 热镀锌镀层对钢性能的影响 合金元素对钢板性能及热镀锌镀层的影响: 同深冲IF钢一样,按微合金化元素种类的不同,高强度IF钢也分为三类,以Ti-IF、Nb-IF和Ti+Nb?IF为基的高强度钢。Ti-IF钢虽然对生产工艺参数的变化不敏感,但

18、力学性能的平面各向异性r值大;Nb-IF钢的平面各向异性小,但力学性能对生产工艺参数比较敏感,一般要采用高温卷取。近年来Ti+Nb?IF钢引起了人们的重视,其优点是:1力学性能对生产工艺不敏感,整卷性能均匀;2晶粒细化,降低钢的各向异性;3抗二次加工脆性好;4热镀锌合金化时,界面反应均匀,抗粉化性能较好,特别适合热镀锌用基板。以下的讨论中所指的IF主要是Ti+Nb?IF钢。 与深冲IF钢不同的是,高强度IF钢是在IF钢基础上又特意地加入一些固溶强化元素,而这些合金元素的加入势必对钢板性能和热镀锌镀层等带来一些影响,下面主要总结340440MPa 常用的合金元素P,Si,Mn。 1) P的影响

19、由于P是一种价格便宜而且强化能大的元素,每添加0.1%的P,强度可提高77MPaSi提高10MPa,Mn提高5MPa;抗拉强度为340400MPa级的超深冲高强度钢板都离不开P,其含量通常在0.04%0.09%之间。然而在IF钢中由于C,N被固定,晶界清洁,P向晶界偏析容易引起二次加工脆化,晶界处的P含量可比基体中的P含量高10倍。为了防止P的晶界偏析,常采取的措施是加B,它迁移到晶界,强化晶界并防止P的偏析,从而使脆性转变温度降低,如图1所示。但B有降低r值,提高再结晶温度的倾向,因此B的含量不宜过高,一般在1010%2010-4%之间。但P在提高强度的同时却使钢的r值降低,这主要是由于P含

20、量的增加使111ND取向织构减弱,100ND取向织构加强造成的。 图1 加B与不加B时脆性转变温度和P含量的关系 在热镀锌时,P对镀层的相结构也有很大影响,特别是在合金化时,研究表明:P虽然对钢板的浸润性没有多大影响,但它使合金化速度降低,抑制了合金化,如图2所示。进一步的研究表明,P富集在表面和晶界上,加速了第一相的形核从而抑制了第二相的形成。 图2 P含量与合金化时间的关系700 2) Si的影响 Si的强化能力仅次于P,但在浸镀性方面存在很多问题,故很少用于镀层钢。这主要是由于S比Fe活泼,在热镀锌退火炉的直接燃烧加热段中,很容易在钢板表面形成一层Si的氧化物,在还原段中又不能彻底还原,

21、从而形成了随机分布的岛状Si的氧化物,成为柱状组织的形核地,影响了镀层的附着力。当钢中的Si含量大于0.3%时,镀层的附着力就会明显下降。Si与P一样,使合金化反应显著推迟。 3) Mn的影响 Mn是比较贵重的元素,和P,Si相比强化效果低,提高同样的强度所需的量较大,其加入量通常在0.2%1.6%之间,不能再高,否则会产生针状铁素体,使延伸率和r值急剧下降,但是用Mn强化的IF钢对深冲脆性较不敏感。因此,强度级别在390MPa以上的多用P,Mn复合添加的方式,在添加P的钢中,Mn会使再结晶开始温度降低。相对于P,Si来说,Mn对镀层附着力的影响较小。但是,与Si一样,在退火时钢板表面也易形成

22、一层富Mn的氧化物,由于这种不良影响不如Si那样明显,因而Mn常作为热镀锌高强度IF钢板的合金强化添加元素。 2 轧机设备比较与选择2.1 轧钢机数量的选择 轧钢机是生产的设备,是完成金属轧制变形的主要设备,并且代表着生产技术的水平,造价极为昂贵。而且,轧钢机架的选择对车间生产和投资有着非常大的影响,轧机多投资大,轧机过少,压下大,轧制稳定性差,难于控制。带钢轧机为平辊轧制,轧制力大,为了能控制良好板型,机架必须有较大的刚度,轧辊应有较大的抗弯挠度。以往粗轧为二辊轧机,尽管直径较大,但挠度还是较大,不能满足凸度控制要求。四辊轧机作为粗轧,又有工作辊辊径偏小,带来新的咬入问题。当选用中薄板坯或薄

23、板坯后,绝对压下量大大减少,这一问题自然消失,所以现代板带轧机得粗轧与精轧都是四辊轧机。 轧钢机选择的主要依据是:车间生产的钢材的钢种,产品品种和规格,生产规模的大小以及由此确定的产品生产工艺过程,对轧钢车间设计而言,轧钢机选择的主要内容是:确定轧钢机的结构形式,主要技术参数,选用轧钢机的架数以及布置形式。 在选择轧钢机时一般要注意考虑以下各项原则: 在满足产品方案的前提下,使当前轧钢机组成合理,布置紧凑或为控制轧制及增加轧机留有余地; 粗精轧轧制节奏时间接近相等,有较高的生产效率和设备利用系数; 选择轧机能力和电机能力较大,保证大纲内产品生产顺利,易于控制操作,并获得质量良好的产品,也为更难

24、品种生产留有余地; 备品备件更换容易,并利于实现备品备件的标准化(如精轧前四架一样); 禁绝使用不成熟技术。 下面比较几种轧制工艺: (1)常规连轧工艺 常规连轧工艺通常是采用200250mm厚板坯为原料,经过多机架连轧出1.2525mm厚成品板带。常规连轧工艺又可分为全连轧工艺、3/4连轧工艺、半连轧工艺和炉卷工艺几种,目前以3/4连轧和半连轧工艺居多。常规板带轧制工艺已成熟,基本上实现了计算机在线控制下的高速化、连续化、大型化和高精度,在控制产品质量上,实现了在线板形、板厚和板宽的自动控制。这种常规连轧工艺经济规模多在200400万t/a。其优势是生产规格灵活、适应面广、高质量、高产量、多

25、品种,但设备投资大。 (2)薄板坯连铸+连轧工艺 这种工艺在生产周期短、轧线占地少、减少投资,普钢带卷生产成本比常规工艺更有优势,一直得到世界钢铁界普遍关注,特别是美国的纽柯公司的薄板坯连铸连轧生产线1989年投产以来,在世界上掀起了采用新工艺热潮,标志板带生产工艺进入又一崭新阶段,但该工艺吨钢投资比并不少,而且对钢水要求很高,浇铸钢种有限,本质细晶粒,适合超细晶钢类的产品生产,不适合用作冷轧的原料。压缩比小,许多钢种、规格受到限制。 (3)直接铸轧成成品宽带钢工艺 本工艺是由日本金属与德国克虏伯公司联合开发成功的,1993年在日本新日铁光厂正式投产。其采用电炉钢水直接铸轧成1.65mm厚80

26、01220mm宽带钢,代替常规连轧工艺。该工艺已铸轧出SUS-304不锈钢带及低碳钢带,用这种工艺生产的带钢既可作为成品销售,据报道可作为冷轧原料。 (4)采用常规连铸坯的紧凑式热轧带钢工艺SCHSM 本设计按照任务书要求,采用240mm厚连铸坯为原料,生产1.2mm以上厚度、卷重30t钢带,它可以生产全部钢种。2.1.1 道次选择 为简化连铸生产,前面已经选择单一坯料(厚度240mm),由产品大纲已确定的典型厚度(1.5mm),本设计中间坯取20mm,可得粗轧延伸系数如下: 粗轧,240/2012 粗轧道次 ,确定粗轧道次为6道次。 精轧,20/1.513.33精轧道次 ,确定精轧道次为7道

27、。2.1.2 立辊选择 由于连铸坯宽度不易改动,但产品宽度要求有些不同。为能少量控制坯料宽度,在粗轧之前一般配置立辊轧机E1进行侧边压下。E1安装在R1粗轧机身前面,配有液压缸,主要用与控制宽度和边部质量加工,主要参数如下 宽度压下量:最大50mm(25mm/边) 轧制力:最大300吨 轧制速度:最大22r/min 主传动电机:2-AC88Kw*0-150r/min成对的水平电机 轧辊开口度:最大1600mm,最小800mm 轧辊调整速度:通过液压缸调整,30mm/s 轧辊调整装置:四个液压缸驱动 轧辊:最大764mm,最小680mm,辊身长500mm: 立辊压下小,延伸极少,主要是边端双鼓形

28、。故延伸计算时不予考虑。 图3 粗轧机组轧制六道次的典型布置形式2.1.3 粗轧轧机(1)全连续式 全连续式轧机粗轧机由56个机架组成,每架轧制一道,全部为不可逆式,大都采用交流电机传动。这种轧机产量可高达400600万t/年,适合于大批量单一品种生产,操作简单,维护方便,但设备多,投资大,轧制流程线或厂房长度增大。粗轧机组的利用率不是很高,或者说粗轧机生产能力与精轧机组不相平衡。 (2)半连续式 半连续式轧机有两种形式:图3(c)粗轧机组由一架不可逆式二辊破鳞机架和一架可逆式四辊机架组成,主要用于单一生产成卷带钢。由于二辊轧机破鳞效果差,故现在已经很少采用。图3(d)粗轧机组是由两架可逆式轧

29、机组成,主要用于复合半连续轧机,设有中厚板加工线设备,既生产板卷,又生产中厚板。这样半连续式轧板粗轧阶段道次可灵活调整,设备和投资都较少,故使用于产量要求不高,品种范围又广的情况。但是经实践证明,这种形式轧出的中间坯有一定的缺点,不能很好的保证中间坯的厚度和凸度。 (3)3/4连续式 为了充分利用粗轧机,同时也为了减少设备和厂房面积,节约投资,而广泛发展了一种3/4连续式新布置形式,它是在粗轧机组内设置l2架可逆式轧机,把粗轧机由六架缩减为四架。对绝大多数产品,轧机的薄弱环节不是在粗轧机组,3/4连轧机已能够满足精轧能力的要求。3/4连轧机的可逆式轧机可以放在第二架,也可以放在第一架,前者优点

30、是大部分铁皮已在前面除去,使辊面和板面质量好些,但第二架四辊可逆轧机的换辊次数比第一架二辊可逆式要多二倍。这种形式最大的优点就是后边的两架四辊轧机,这两架轧机很好的控制了中间坯的参数。使中间坯的厚度,凸度等重要的指标得到了很大的改观。轧机所需设备少,厂房短,总的建设投资要少5%一6%,生产灵活性也稍大些,但可逆式机架的操作维修要复杂些,耗电量也大些。对于年产300万t左右规模的带钢厂,采用3/4连轧机一般较为适宜。 (4)两架独立可逆四辊轧机 本次设计的形式属于半连续式,与上图不同的是都是四辊可逆轧机,随着制造轧机技术的提高,本设计的第一轧机的作用相当与3/4连轧中的二辊轧机和四辊轧机,先对板

31、坯进行大压下。后边的轧机则是控制中间坯的厚度,凸度等。为后边精轧减轻了负担。有足够的能力轧出板形,凸度要求很高的汽车板用钢。本设计的粗轧机,驱动主要由调速电机,减速机齿轮机座及轧钢机接轴构成。 两架粗轧机参数一样,粗轧机详细资料 R1四辊轧机 用途:按工艺要求将板坯轧制成规定厚度的中间坯。 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: 55000kN 轧机最大开口度: 270mm 工作辊直径: 1200 工作辊辊身长度:1700mm 肖氏硬度:HS69-75 支撑辊直径:1550 支撑辊辊身长度: 1700mm 肖氏硬度: HS65-71 最大轧制力矩:23

32、715.7kN*m2.5倍过载 主电机: N=9500kW,AC,二台 轧制速度: 1/5.34m/s2.1.4 精轧机机组的选择 当今新型热带轧机主要有:HC轧机、 CVC轧机、PC轧机等。现在介绍如下: 1HC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)

33、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。 2CVCContinuously Variable Crown轧机 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

34、: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图如下 图4 CVC轧制原理图 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。 3. PC(Paired Crossed Mill)轧机 PC轧机为轧辊

35、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。 PC轧机的缺点:轧机牌坊加工复杂,开出四个螺母孔,减少轧机立柱刚度。轴承座由牌坊窗口平面约束变成螺丝端头点接触,在高压高速时稳定性下降。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。而且轧制结构复杂,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, 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;F1F3为CVC轧机,F1F7均有正弯辊系统。所有机架均设有AGC系统;工作辊轴承为四

36、列圆锥滚动;平衡快中安装工作辊平衡缸。支撑辊采用油膜轴承并有静压系统;轧机工作侧工作辊轴承座配有加紧装置,用于保证轧制过程中辊系的稳定,为了保证轧制线水平,上下支撑辊轴承座上(下部)装有调整垫进行补偿。F6F7装有ORG系统用于工作辊表面的磨削;轧机进出口安装有上下导板及卫板;为保证带钢平稳输送F7轧机出口安装有机架辊。轧机出口侧均安装冷却水管,工艺润滑装在进口上下刮水板架上,除尘喷水安装在每个机架的出口侧。 精轧机组: 型式:七架,四辊不可逆式带钢连轧机组 板形控制方式:CVC轧机+工作辊弯辊+工作辊窜辊 轧辊尺寸: 工作辊:(F1F3) 850/765mm(直径)1700mm(辊身长度)

37、(F4F6) 760/685mm(直径)1700mm(辊身长度) 材质:高铬合金铸铁 肖氏硬度:HS70-75 支撑辊:1600/1440mm(直径)1700mm(辊身长度) 材质:锻钢 肖氏硬度:HS6571 轧制力:F1F3 40000kN F4F6 40000kN 开口度:50mm(最大辊径时) 工作辊窜辊行程:150mm 工作辊弯辊:1500kN(F1F7) 主电机 : F1 AC9500 kW150/340 r/min F2 AC9500 kW150/340 r/min F3 AC9500 kW150/340 r/min F4 AC8500 kW250/520 r/min F5 AC

38、8500 kW300/650 r/min F6 AC8500 kW300/650 r/min F7 AC8500 kW300/650 r/min AGC液压缸: 机架F1-F7 AGC液压缸:2套/机架 AGC力:19.6MN2000t/液压缸 液压缸内径有效行程及压力:1000mm265mm 最大30.9MPa315kg/cm2 液压缸速度:约3mm/s 传感器:磁尺2套/液压缸2.1.5 热卷箱的选择 热连轧带钢生产线过长导致投资增加、坯料头尾温差过大致使带钢产生增厚飘移等问题一直困扰着粗轧可逆的热连轧带钢生产。热卷箱技术在上世纪70年代在国外兴起。 热卷箱技术可以解决热连轧带钢生产线上中

39、间坯头尾温差过大导致成品带钢全长机械性能不均和厚度不一致的问题,并且可以缩短辊道而节约大量的投资。在热连轧带钢生产线上采用热卷箱技术是目前世界范围内实现短流程轧制工艺的一种投资少、起点高、见效快的最佳方案。 钢卷无芯移送式热卷箱是热卷箱的最新技术,由于其技术含量高,世界上只有德国、日本等少数几个国家能设计生产,中国只能依赖进口,阻碍这一技术在国内的推广。2001年,中第二重型机械厂成功研制出钢卷无芯移送式热卷箱技术。该技术产品综合性能已达到当代国际先进水平,比相同性能的进口设备价格低30% 40%,具有较大的价格优势和市场竞争力。本次设计的热卷箱和鞍钢1700生产线的一样,其主要工艺参数如下表

40、: 表5 热卷箱基本工艺参数带坯厚度带坯宽度带卷重量单位宽度卷重入口带坯温度带卷内径带卷外径卷取速度反开卷取速度/mm/ mm/t/kg/mm/mm/m/m20-30900-15004.86-33.005.5 -17.4900-11001601250-19502.5-5.50-2.5 热卷箱设备组成如下: (1)入口和出口侧导板。用于对中进出热卷箱带坯的头部和尾部,防止带坯跑偏。 (2)进口导槽。由1个顶部入口导板,1个顶槽导板和2个入口导辊组成。当进口导槽枢轴上升时,其接受R 轧机运来的带坯头部并将其引入热卷箱内进行卷取。当枢轴下降时,带坯以直通方式进入精轧机组。 (3)弯曲辊。由2个上弯曲

41、辊和1个下弯曲辊构成。通过对其辊缝调节, 形成不同厚度带坯的曲率和钢卷内径。 (4)卷取站。由成型辊、1#托卷辊和2个侧导板构成。1#托卷辊经翻转臂翻转得到提升,与成型辊一起为带坯提供一个套状空间,使带坯形成卷形。经过弯曲辊作用后的弯曲板坯,进入套状空间且自身缠绕形成带卷。 (5)开卷站。由起落臂位置调整、插入臂压力调整、2#托卷辊、移送臂及侧导板构成。 (6)夹送辊。位于开卷站之后切头飞剪之前。热卷箱反开卷后带坯经其平整后,通过切头飞剪送入精轧机组轧制。 热卷箱的主要优点详细如下: (1)减小中间坯温降,均匀带坯头尾温差热卷箱对中间坯有明显保温作用, 中间坯温降速度由原来的1.7/s减少到0

42、.06/s。若热卷箱不投入运行,成品厚度越薄,中间坯的头尾温差越大。 (2)改善除鳞效果,提高产品质量热卷箱在卷取和反开卷过程中,可使粗轧阶段产生的二次氧化铁皮得以疏松,大块氧化铁皮从带坯表面脱落,实际上,采用热卷箱可以起到机械除鳞作用,显著增强了精轧机组前除鳞箱的使用效果。 采用热卷箱后,精轧机组开轧温度和终轧温度得到有效控制,仅用前馈方式即可得到较高的卷取温度控制精度,带钢全长可获得均匀珠光体组织,性能废品率由原来的0.8%下降到0.3% 。 此外,热卷箱的投入,使精轧温度变化小,轧制状态稳定,带钢外形尺寸得到良好控制,在轧制2.0mm厚带钢时,除了带钢头部5m,由于穿带建立张力引起的偏厚

43、0.15mm, 以及带钢尾部8m,由于抛钢降速和失去张力引起的偏厚0.100.20mm外,其余部分通板差均控制在0.05mm 以内,大大提高了产品质量。 (3)节约能源,降低生产成本采用热卷箱后,减少了中间坯热量的散失,且使带坯头尾温度均匀, 出炉温度由通常的1250可降至11501200,降低煤气消耗3% 5% 。采用热卷箱后,精轧机组的轧制能耗显著降低,可实现等温恒速轧制。 (4)节约工程投资。缩短工艺流程采用热卷箱后,可缩短粗轧机组与精轧机组间距4070m,节约工程投资0.5% 3.0%,尤其适合于旧有热轧生产线的改造。 (5) 延长事故处理时间,提高成材率热卷箱可起到缓冲作用,延长精轧

44、及卷板后部工序事故处理时间,降低了中间废品率。实践证明, 中间坯在热卷箱中放置35min即可进行正常轧制;放置58min,切去外层几圈后仍可进行轧制。 采用热卷箱, 中间坯头尾温差减小,切头切尾量减少,综合成材率可提高0.2%0.5%。 图5 热卷箱结构示意图1?支撑辊;2?托辊;3?弯曲辊;4?推杆 3 典型产品的压下规程设计和辊型设计3.1 压下规程设计 板、带轧制压下规程是轧制速度的基本核心内容,直接关系着轧钢机的产量和产品的质量。压下规程的中心内容就是确定出由一定的板坯轧成所要求的成品的变形制度,也就是确定轧制方法、轧制道次和每道压下量的大小,在实际操作中就是要确定各道次压下螺丝的升降

45、位置,也就是辊缝的开度。与此相关联的,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,因而广义的来说,压下规程的制定也应当包括这些内容。 制定压下规程的方法很多,一般可以包括为理论方法和经验方法两大类。理论方法就是从充分满足前述制定轧制规程的原则要求出发,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。这当然是理想的和科学的方法。但是,在实际生产中由于变化的因素太多,特别是温度条件的变化很难预测和控制,因此虽事先按理想条件经理论计算确定了压下规程,但在实际中往往并不可能实现。因而在人工操作时就只能按照实际变化的具体情况,凭操作人员的经验随机应变地处理。这就

46、是说,在人工操作条件下,即使花费很大力气把合理压下规程制定出来了,却也不可能按理想的条件得到实现。只有在全面计算机控制的现代化轧钢机上,才有可能根据具体变化的情况,从上述原则和要求出发,对压下规程进行在线理论计算和控制。 通常在板带生产中指定压下规程的方法和步骤: (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各道次轧制温度; (3)计算轧制力、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)按前述制定轧制规程的原则和要求进

47、行必要的修正和改进 。3.1.1 坯料尺寸 本设计为热轧带钢生产线,坯料规格如下: 板坯厚度:240mm 板坯宽度:9001500mm 板坯长度:12m3.1.2 粗精轧机组压下量分配 (1)粗轧机的压下量分配的基本原则 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,故应尽量利用此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7080%。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

48、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,粗轧机组轧出的板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。 (2)精轧机的压下量分配的基本原则 精轧机组的主要变形是在5、6、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,并且需要保证带钢的表面质量和终轧温度。精轧机连轧机组的压下量基本分配原则: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、厚度精度及表面质量,压下量逐渐减小。为保证带钢机械性能防止晶粒过度长大,终轧即最后一

49、架压下率不低于10%,此外,压下量分配应尽可能简化精轧机组的调整和使轧制力及轧制功率不超过允许值。 依据以上原则精轧机逐架压下量的分配规律为:F1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,使压下量略小于设备允许的最大压下量,中间几架为了充分利用设备能力,尽可能给以大的压下量轧制;以后各架,随着轧件温度降低、变形抗力增大,应逐渐减小压下量;为控制带钢的板形,厚度精度及性能质量,最后一架的压下量一般在1015%左右。精轧机的总压下量一般占全部的1030%。此外,也要参考现场生产的资料数据。 (3)压下量的计算 粗轧机组各道次压下量如下 表6轧制道次R1R2R3R4R5R6相对压下率 %22.932.440403728.6压下量h/mm55605030178出口厚度H/mm18512575452820精轧机组各道次压下量如下表7轧制道次F1F2F3F4F5F6F7相对压下率 %3542.34033.326.722.711.8压下量h/mm