冷轧板带钢毕业论文年产量200万吨冷轧车间设计

年产量200万吨冷轧车间设计摘要本设计是参考鞍山钢铁公司1700mm冷轧车间设计的，年产量为200万吨，典型产品为Q235冷轧薄板带钢，产品规格1300mm。该车间设计主要包括：连续酸洗—冷轧联合机组、罩式退火机组、热镀锌机组、平整机组、剪切机组、重卷机组等。设计产品有冷轧带钢卷、冷轧板、热镀锌板、热镀锌钢卷、电镀锌钢板、电镀锌钢卷。产品具有使用规格范围宽、厚度精确、尺寸偏差小、表面光洁、板形好、性能稳定等特点。据此制定了典型产品金属平衡表和轧制规程，对轧机、电机能力进行了校核。关键词：冷轧带钢；轧制工艺；酸洗—冷轧联合机组；润滑乳化液Designofacoldstripplantwithannualcapacityof2millionstonsandtheschmierwasserusingintheContinuousCastingProductionABSTRACTThisdesignreferstothe1700cold-rollingdepartmentofAnshanSteelCorporation,whoseannualoutputis2milliontons,andthetypicalproductistheQ235.Thisworkshopdesignmainlyincludes:Pickling-cold-rolledjointunit,cover-typeannealingfurnaceunit,entirecontinuousannealingunit,hotgalvanizesunit,electricalsteelannealedcoatingunit,singlestand4-highskin-passunit,crosscutandslittingshearingunit,recoilingunitandsoon.Thedesignedproducts,includingvolumesofcold-rolledstrip,cold-rolledplate,hotdipgalvanizedsheetandvolumes,electricalsiliconsteelplate.Productswithdistinguishingfeaturessuchaswidesize,accuratethickness,smalldeviationindimension,smoothsurface,wellflateness,stableproperty,etc.Accordingtoit,Rollingschedulewasmadefortypicalproductandtheabilitytomillsandotherequipmentswerechecked.Andlayoutdrawingforthedesignplantwascompleted.AspecialtopicabouttheschmierwasserusingintheContinuousCastingProductionisexplicated.Keywords:Coldrolledstrip,rollingsystem,Pickling–cold-rolledjointunit,schmierwasser目录摘要 .2冷轧板带钢各机组生产工艺流程（1）酸-轧联合机组原料卷→开卷→横剪→焊接→入口活套→拉矫→酸洗→出口活套→剪边→横剪→五机架连→轧卷取。（2）退火机组罩式退火机组配料→装炉→扣保护罩→（热或冷）清洗→扣加热罩→点加热炉→退火（加热、保温、冷却）→出炉→最终冷却。（3）平整机组开卷→入口张力辊组→平整→出口张力辊组→卷取。（4）重卷机组上卷→开卷→剪边（→废边卷取）→去毛刺→头尾剪切（→堆垛）→焊接→拉矫→打印→涂油→分卷→卷取→捆扎。（5）剪切机组a）横切机组上卷→开卷→圆盘剪（剪边）→打印→活套→测厚（→发出分选信号）→矫直→飞剪→精矫→质量检查（→发出分选信号）→涂油→分选→发出自动分选信号→优质品堆垛或次品堆垛→辊道输出。b）纵切机组开卷→裁条→引带→剪切→卷取。（6）热镀锌机组上卷→开卷→圆盘剪（剪边）→横剪→焊接→活套→退火→热镀锌→冷却→钝化→活套→光整、拉矫→剪切→卷取。（7）电镀锌机组上卷→开卷→圆盘剪（剪边）→横剪→焊接→清洗→电镀锌→化学处理→冷却→活套→剪切→卷取。4.主要设备选择4.1设备组成酸洗—轧机联合机组1条全氢罩式退火炉45座五机架全连续式冷轧机UC六辊轧机1条重卷分卷机组2条连续热镀锌及横切机组2条电镀锌机组及横切机组2条4.2酸轧联合机组（1）机组主要工艺参数如下：机组形式：三段紊流盐酸酸洗+全连续无头轧制钢卷规格：入口出口带钢厚度1.8~0.3~带钢宽度800~1630mm800~1630mm钢卷内径762mm610mm钢卷外径1100~2150mm1100~2150mm钢卷质量30t30t最大轧制速度：1350m/min最大轧制力：25MN轧联合机组主要设备及性能参数见表4.1表酸-轧联合机组主要设备及性能参数：设备名称主要性能备注开卷机卷筒规格/mmmm7602025——胀径范围/mm660800——横向移动量/mm约2500——卷筒及减速机轴承耐磨轴承——润滑方式集中稀油润滑——传动方式交流电机4000KWn=620/1750r/min——七辊矫直机防皱辊/套1——作辊规格/mmmm1141900——支承辊规格/mmmm2001900——夹送辊数量及规格/只mmmm2，4001900——夹送辊传动1台交流电机——矫直辊数量及其规格/只mmmm7,170/1801900——矫直机传动1台交流电机——最大速度/m/min60/120——焊机形式激光焊接——入口活套活套入口速度/mm/min200——活套出口速度/mm/min230——带钢储存量/mm584000——活套车数量/辆2——轴承耐磨轴承——酸洗槽长宽深/mmmmmm10000025001000——个数3——设备名称主要性能备注冲洗槽长宽深/mmmmmm2000025001600——个数5——出口1号活套活套入口速度/mm/min230——活套出口速度/mm/min250——带钢储存量/mm268000——活套车数量/辆1——活套车移行距离/mm138105——活套车速度//m/min115——出口2号活套活套入口速度/mm/min250——活套出口速度/mm/min260——带钢储存量/mm300000——活套车数量/辆1——活套车移行距离/mm154625——活套车速度//m/min140——轧机主电机转速/r/min1机架0~200/600交流5500KW2机架0~200/600交流5500KW3机架0~200/600交流5500KW4机架0~200/600交流5500KW5机架0~200/600交流5500KW轧辊传动方式上下辊传动——压下方式1~5机架液压压下伺服液压缸——1，5机架轧辊弯曲和平衡装置工作辊最大弯曲力/KN500——工作辊最大正负湾缸缸径/mm120——工作辊最大正负湾缸行程/mm65——设备名称性能备注1，5机架轧辊弯曲和平衡装置支承辊平衡缸行程/mm280——中间辊最大弯曲力/KN+500——中间辊弯辊辊缸缸径/mm120——2~4加弯辊装置弯辊缸直径/mm120——弯辊缸杆直径/mm70——弯辊缸行程/mm上60，下70——中间辊窜动装置窜动行程/mm490——轧制时窜动速度/mm/s2——工作辊换辊时间/min——张力计型号PFBL161C——生产厂家ABB——个数12——位置1机架前后，2，3，4，5机架后——测厚仪形式X射线——生产厂家IMS——设置位置1,5机架前后——板型辊型号接触式——设置位置轧机出口——出口飞剪形式滚筒式飞剪——刀片材质特殊合金工具钢——卷取机台数1——助卷器形式皮带式——轧制油种类vulcan——牌号Alpha-90——乳液系统能力/L/min——3500——设备名称性能备注1,5架轧机轧辊尺寸轧辊直径辊身长度/mmmm工作辊（430~500）1780——中间辊（500~560）1780——支撑辊（1400~1525）1780——1，5架轧机轧辊润滑方式工作辊油气润滑——中间辊油气润滑——支撑辊静动压润滑——2，4架轧机轧辊尺寸轧辊直径辊身长度/mmmm工作辊（520~600）1780——支撑辊（1400~1525）1780——2，4架轧机轧辊润滑方式工作辊油气润滑——支撑辊液压润滑——4.3罩式退火机组（1）原料规格罩式退火机组的退火原料规格见表4.2。表4.2罩退原料规格名称参数带钢宽度/mm800～1630带钢厚度/mm～3.0钢卷内径/mmФ610钢卷外径/mmф1100～2100钢卷最大重量/t30（2）设备技术参数1）罩式退火炉规格见表4.3：表4.3罩式退火炉规格设备名称加热罩/个内罩/个冷却罩/个炉台/个HUGF2500～4900264523452）技术参数见表4.4：表4.4罩式退火炉技术参数名称方式或数据退火方式单垛罩式退火最高退火温度/℃760最大装炉量/t130燃料混合煤气单位燃料消耗/千卡/吨～×105机组燃料最大负荷/GJ/h4.4平整机组参考鞍钢冷轧2#线，平整采用单机架四辊式平整机[7]。平整机组原料和成品规格见表4.5，平整机组技术参数见表4.6：表平整机组原料和成品规格名称入口出口带钢宽度/mm800～1630800～1630带钢厚度/mm～3.0～3.0钢卷内径/mmФ610Ф610钢卷外径/mmф1100～2100ф1100～2100钢卷最大重量/t3030表平整机组技术参数名称方式或参数平整机形式单机架四辊工作辊规格/mmф610/550×1780支持辊规格/mmф1525/1400×1780工作辊轴承4列圆锥滚子轴承支持辊轴承静压油膜轴承平整压力（最大）/GN23平整速度（最大）/m/min1800开卷/卷取方向从上开卷张力分配/NT1机组8600/80000T2机组13800/126000T3机组13600/182000T4机组8600/135000主传动公率/kW开卷机2×850入口张力辊上辊：1×750；下辊：1×550平整机2×1100出口张力辊上辊：1×750；下辊：1×550卷取机3×9504.5横剪机组横切机组有三条机组组成，1#和2#工艺速度高，用于剪切薄规格的钢带，3#用来定尺，用于剪切厚规格的钢带。横剪机组原料和成品规格见表4.7，横剪机组设备技术参数见表。表4.7横剪机组原料和成品规格机组名称1#机组2#机组3#机组剪切材料冷轧带钢冷轧带钢、热镀锌带钢、电镀锌带钢、带钢宽度/mm800～1630800～1630800～1630带钢厚度/mm～～～钢卷外径/mmф1100～2000ф1100～2000ф1100～2000钢卷内径/mmФ610ф610ф610钢卷最大重量/t303030剪切长度/mm1000～60001000～60001000～6000表4.8横剪机组设备参数机组名称1#机组2#机组3#机组穿带速度/m/min252525入口剪切速度/m/min220220180抗拉强度/N/mm2420420420矫直机速度/m/min300300210矫直后速度/m/min320320230剁板时皮带最大速度/m/min110110160剁板最大高度/mm650650650剁板最大重量/t121212平均剁重/kg450045004300每小时最大连续堆垛数/个2222224.6纵剪机组该机组具有1#和2#两条生产线，1#线专用于纵切窄带钢，2#用于除窄带钢外的其它带钢，也可用作切边和分卷，横剪机组原料和成品规格见表4.9，横剪机组设备技术参数见表。表4.9纵剪机组原料和成品规格机组名称1#机组2#机组入口出口入口出口带钢宽度/mm800～1630800～1630800～1630800～1630带钢厚度/mm钢卷外径/mmф1100～2000Ф1000～2000ф1100～2000Ф1000～2000钢卷内径/mmф610ф610ф610ф610钢卷最大重量/t30303030剪切原料冷轧带钢冷轧带钢表4.10纵剪机组设备参数机组名称1#机组2#机组h≤h>h≤h>剪切能力/条188128机组速度/m/min400220400220穿带速度/m/min2525抗拉强度/N/mm24204204.7重卷机组该机组用于冷轧带钢的拉伸、弯曲、矫直、切边、检查、分卷和重卷。（1）原料和成品的规格重卷机组原料和成品规格见表。表4.11重卷机组原料和成品规格名称方式或参数带钢宽度/mm800～1630带钢厚度/mm钢卷内径/mmφ610钢卷最大重量/t入口30出口30钢卷外径/mm入口ф1100～2000出口ф850～2000（2）设备技术参数重卷机组设备技术参数见表。表4.12重卷机组设备参数名称参数机组速度/m/minh≤400h>220穿带速度/m/min254.8电镀锌机组电镀锌机组原料和成品规格见表3，电镀锌机组设备参数见表4。表4.13电镀锌机组原料和成品规格名称入口出口镀锌原料连续退火后的冷轧带钢和酸洗平整的热轧带钢带钢宽度/mm800～1630800～1630带钢厚度/mm钢卷内径/mmФ610ф610钢卷外径/mmф1100～2000Ф1100～2000钢卷最大重量/t3030表4.14电镀锌机组设备参数名称方式或参数机组速度/m/min入口段速度30～180工艺段速度20～170出口段速度30～220穿带速度20～50卧式活套储量/m入口段150出口段120镀层重量/g/m2双面镀层03/03，10/10，20/20，30/30，40/40，50/50单面镀层0/10，0/20，0/30，0/40厚差镀层03/20，13/30，03/40，10/30，10/40，20/30电镀能力总槽数/个9单槽容量/kA11/11或22/22总容量/kA198（11/11×9）开卷和卷取方向从上开卷4.9热镀锌机组（1）原料和成品的规格热镀锌机组原料和成品规格见表5。表4.15热镀锌机组原料和成品规格名称入口出口带钢宽度/mm800～1630800～1630带钢厚度/mm钢卷内径/mmФ610ф610钢卷外径/mmф1100～2000Ф1100～2000钢卷最大重量/t3030原料材质冷轧低碳钢和热轧酸洗带钢（2）设备技术参数热镀锌机组设备技术参数见表6。表4.16热镀锌机组设备技术参数名称方式或参数机组速度/m/min入口段速度20～260工艺段速度20～220出口段速度20～260穿带速度20～55塔式活套储量/m入口段480出口段480机组小时产量/t/h全硬120退火80常化66燃料无氧化预热段焦炉煤气3n辐射管加热段混合煤气热值：7.53MJ/m3n开卷/卷取方向从上开卷5轧制制度的制定5.1压下制度（规程）概述板带钢压下制度是板带轧制制度最基本的核心内容，直接关系到轧机的产量和产品的质量，压下规程的中心内容就是要确定由一定板坯轧成所要求的板带的变形制度，亦即要确定所采用的轧制方法，轧制道次及每道次压下量大小，以及与此相关的各道次轧制速度，温度及前后张力制度的确定和原料尺寸的合理选择。制定压下规程的方法很多，主要有理论方法和经验方法两大类。理论方法比较复杂用处又不大，故多采用经验方法即根据经验资料进行压下分配及校核计算。冷轧板带钢压下规程的制度一般包括原料规格的选择，轧制方案的确定以及各道次压下量的分配与计算。压下量的分配各道次压下量分配用公式=bi计算，其中，为各道压下量bi为各道次压下分配系数，分别为0.3，0.25，0.25，0.15，0.05。最后一道次考虑板形，及表面质量的要求，取较小的压下率。速度制度冷连轧机最大特点是速度高，生产能力大，轧制板卷重。轧制时先采用低速度穿带（1~3m/s），待通过各机架并由张力卷取机卷上之后，同步加速到轧制速度，进入稳定轧制阶段。在焊缝进入轧机之前，为避免损伤辊面和断带，一般要降速至稳定轧制速度的40%~70%。焊缝过后又自动升至稳定轧速。在一卷带钢轧制即将完成之前，应及时减速至甩尾速度，以通过尾部。冷连轧的最高速度限制，主要是由轧制工艺润滑和冷却能否保证带钢表面质量和板型。在实际生产中，冷连轧机各机架速度调节及设定皆采用轧辊速度。当压下规程制定后，则各架轧出厚度hi已知。根据轧制时的流量方程：hi·vRi·(1+Shi)=CvRi——第i架轧辊速度；Shi——第i架轧件的前滑值。通常，第1架的前滑值为5%~7%，最大可以达到10%，末前滑架的值为1%或近似为0。本厂的五架冷连轧机架采用的前滑值，见表5.1。表各机架前滑值的确定机架号12345前滑值，%52220在各机轧出厚度hi，末架轧出厚度hn，前滑值已知，则任一机架的辊速为：VRi=hn·v0n(1+Shn)/hi·(1+Shi)张力制度的制定张力在冷轧生产中不仅可以降低轧制压力，防止带钢跑偏，补偿沿宽度方向轧件的不均匀变形，并且还起着传递能量，传递影响，使各机架之间相互连接的作用。张力制度就是合理的选择轧制中各道次张力的数值。实际生产中若张力过大会把带钢拉断或产生拉伸变形，若张力过小则起不到应有作用。因此作用在带钢上的最大张应力应满足：σmax<σsσmax——作用在带钢单位截面积上的最大张应力；σs——带钢的屈服极限。冷连轧的特点之一是采用大张力轧制，所以一般单位张力q为（0.3~0.5）σs.且单位张力后机架要比前机架大一些。冷轧带钢的分配原则见表5.2：表5.2冷轧带钢的分配原则带钢厚度，mm0.3~11~22~4单位张应力,kg/mm2sss5.5轧辊辊型制度本设计采用UC轧机，UC轧机(UniversalCrownControlMill)基本上是一台HC轧机，但是增加了新的功能，能进行多样化的板形控制。它除了具有HC轧机的特点外，主要增加了中间辊弯辊装置。此弯辊装置有一个随动定位块，它可以使弯辊力始终作用在中间辊轴承中心，即使中间辊有轴向移动时也是如此。因此，UC轧机是一种采用小直径工作辊、中间辊弯辊、中间辊移动和工作辊弯辊3种装置进行板形控制的轧机，如图所示。图5.1UC轧机图5.1UC轧机5.6轧制压力的计算首先是各机架摩擦系数的选取：第一道次考虑咬入，不喷油，故取0.08，以后喷乳化液，取值0.05-0.06，具体取值见表5.3。表5.3摩擦系数表机架数1＃2＃3＃4＃5＃摩擦系数0．080．0550．0550．0550．055各个道次的轧制压力的步骤说明如下：第一道：由原料开始轧制，压下量为△h=0.6mm.占冷轧总压下率的15%。则平均压下率为：∑εε0ε1=0.6×15%=9%根据典型产品Q235的含碳量查找对应的加工硬化曲线可知：σ=495MPa平均单位张力：=(90+30)/2=60MPa-=1.15×495-60=509MPal===11.75mm计算fl/=0.08×11.75/=0.25(fl/)2=0.06计算a=8(1-u2)R/πE(u=0.3E=210GPa)因此2af-)/(f=0.08)=2×0.003×0.08×509/3.7=0.06由斯通图解法图解得:x=fl′/=0.28查表得：ex-1/x=1.155故=1.155×509=588MPa由fl′/=0.28→l′=0.28×/0.08=mmP总=Bl′=1300××588=9899KN第二道：压量为△h=0.5mm.出口总压下率为%。则平均压下率为：∑εε1ε2=0.4×15%+0.6×%=%根据典型产品Q235的含碳量查找对应的加工硬化曲线可知：σ=680MPa平均单位张力：=(120+90)/2=105MPa-=1.15×680-105=677MPal===10.72mm计算fl/=0.055×10.72/=0.19(fl/)2=计算a=8(1-u2)/πE(u=0.3E=210GPa)因此2af-)/(f=0.055)=2×0.003×0.055×680/=0.07由斯通图解法图解得:x=fl′/=0.24查表得：ex-1/x=1.131故=1.131×677=766MPa由fl′/=0.24→l′=0.24×/0.055=1mmP总=Bl′=1300×1×766=13692KN第三道：压量为△h=0.5mm.出口总压下率为40%。则平均压下率为：∑εε1ε2=0.4×%+0.6×40%=35%根据典型产品Q235的含碳量查找对应的加工硬化曲线可知：σ=730MPa平均单位张力：=(110+120)/2=115MPa-=1.15×730-115=725MPal===10.72mm计算fl/=0.055×10.72/2.65=0.22(fl/)2=0.05计算a=8(1-u2)/πE(u=0.3E=210GPa)因此2af-)/(f=0.055)=2×0.003×0.055×740/=0.09由斯通图解法图解得:x=fl′/h=0.27查表得：ex-1/x=1.149故=1.149×725=833MPa由fl′/=0.27→l′=0.27×2.65/0.055=mmP总=Bl′=1300×1×833=14089KN第四道：压量为△h=0.3mm.出口总压下率为%。则平均压下率为εε1ε2=0.4×40%+0.6×%=%根据典型产品Q235的含碳量查找对应的加工硬化曲线可知：σ=780MPa平均单位张力：=(100+100)/2=100MPa-=1.15×700-125=797MPal===8.31mm计算fl/=0.055×8.31/=0.20(fl/)2=0.04计算a=8(1-u2)/πE(u=0.3E=210GPa)因此2af-)/(f=0.055)=2×0.003×0.055×797/=0.12由斯通图解法图解得:x=fl′/=0.29查表得：ex-1/x=1.160故=1.160×797=925MPa由fl′/=0.29→l′=0.29×/0.055=11.86mmP总=Bl′=1300×11.86×925=14262KN第五道：压量为△h=0.1mm.出口总压下率为50%。则平均压下率为：∑εε1ε2=0.4×%+0.6×50%=%根据典型产品Q215的含碳量查找对应的加工硬化曲线可知：σ=765MPa平均单位张力：=(30+100)/2=65MPa-=1.15×765-65=815MPal===4.80mm计算fl/=0.055×4.80/=0.13(fl/)2=0.02计算a=8(1-u2)/πE(u=0.3E=210GPa)因此2af-)/(f=0.055)=2×0.003×0.055×815/=0.13由斯通图解法图解得:x=fl′/=0.23查表得：ex-1/x=1.125故=1.125×815=917MPa由fl′/=0.23→l′=0.23×/0.055=mmP总=Bl′=1300×8..57×917=10216KN5.7压下规程的制定典型产品：Q235×1300化学成分：见表5.4。表5.4典型产品化学成分含量（w/%）CMnSiSP0.14~0.220.30~0.65≦≦≦本设计采用五机架连续轧制，制定压下规程如下：表5.5冷轧压下规程道次号H/mmh/mm△h/mmε/(%)-1前张力/MPa后张力/MPaP/MPa总压力/kN10.609030588989920.5120907661369230.51101208331408940.301001009251426250.130100917102166轧机能力校核轧辊能力校核轧辊各部分尺寸的确定五机架连轧机的工作辊辊身直径为Dg=460mm，辊身长度Ls=1700mm；中间辊直径Dzhj=540mm；支撑辊直径为Dzh=1150mm，据此确定轧辊其他参数以备校核。轧辊材质选用合金钢，许用应力[σ]=20Kg/mm2，许用接触应力[σ′]=240Kg/mm2,[τ´]=73kg/mm2工作辊辊颈直径d1=(0.5～0.55)Dg=240mm工作辊辊颈长度l13～1.0)d1=240mm中间辊辊颈直径d2=(0.5～0.55)Dg=250mm中间辊辊颈长度l23～1.0)d2=240mm支撑辊辊颈直径d3=（0.5～0.55）Dzh=630mm支撑辊辊颈长度l33～1.0)d3=530mm辊头采用滑块式万向接轴辊头，其主要尺寸如下：D=Dmin-10=460-10=450mm辊头厚度s=)×450=125mm一个支叉宽度b=s=125mmc=（0.5～1.0）b=1a=（0.5～0.6）D1=0.6×450=2辊头总宽度b0=mm断面系数=0.493接轴铰链中心到危险断面的距离X1=a=135mm接轴角：α=80轧件宽度：B=1300mm支撑辊压下螺丝间的中心距Lzh=2230mm中间辊压下螺丝间的中心距Lg=1940mm工作辊压下螺丝间的中心距Lg=1940mm工作辊与支撑辊的其他部分尺如下图图6.1轧辊尺寸五机架连轧机组各机架需要校核的具体数据如下：表连轧机组轧机校核数据机架轧制压力/kN电机功率/kw转速/r/min前后张力差/kN一98991×550033160二136921×550035330三140891×550042610四142621×55004860五102161×550051970咬入能力的校核轧机要能够顺利进行轧制，必须保证咬入符合轧制规律，所以要对咬入条件进行校核。式中：D工作辊直径轧件的压下量；咬入角摩擦角原料在1#轧机咬入比较困难，所以对第一架进行咬入能力的校核。校核如下：由(5.1)式，得到已知D=460mm，=0.08，=0.6mm=°而=tan，得到=arctan=arctan0.08=4.58°由于=°<=4.58°，因此，1#轧机可以实现顺利咬入带钢。中性角：前滑值：有则轧辊转速：同理可以求出其他四棍转速分别为，，，。轧辊强度校核1)支撑辊强度校核因为第四架的轧制压力最大，所以校核以第四架为例：辊身中央处承受最大弯曲力矩：Mzh=P(Lzh/4－Ls/8)=×103×（2230/4-1700/8）=×108Kg辊身中央处产生的最大弯曲应力：σmax=Mzh/(0.1×Dzh3)=×108/(0.1×11503)=Kg/mmσmax＜[σ]辊颈危险截面在辊颈与辊身联接处，此处弯矩为：M2=P×l3/4=1×103×530/4=×108该危险端面的弯曲应力为：σ2=M2/(0.1×d23)=×108/(0.1×6303)=kg/mm2图支撑辊弯矩图2)中间辊强度校核中间辊所受的作用力与作用反力均为均布载荷且相等，所以辊身承受的弯曲力矩：Mzh=03)工作辊强度校核工作辊身中央处承受的垂直弯矩为：张力作用差与辊身所产生的水平弯矩：辊身中部的合成弯矩为：Mg2=Mg12+Mg22所以：Mg=工作辊身中央处最大弯曲应力为：σg=Mg/(0.1×Dg3)/(0.1×4603)=kg/mm2所以：σmax＜[σ] 图6.3工作撑辊弯矩图4)工作辊辊头强度计算：=9550×1×5500/486=1.08×105N∙m0×107kg=0.5×(-2/3×125)sin80+135=mm工作辊辊头接轴扁头（带切口）强度按梅耶洛维奇经验公式计算：==kg/mm2＜[σ]辊头接轴叉头的最大应力按下式计算：（其中=1.2）=27.5××107(2.5×1.2+0.6)/4503=kg/mm2＜[σ]5)支撑辊与中间辊接触应力计算支撑辊与中间辊材料相同,所以υ1,E=210GPa,[σ′]=240Kg/mm2,[τ´]=73kg/mm2=×107/1700=N/mm按赫兹公式计算：上式中：q——加在接触表面单位长度上的负荷，；——相互接触的两个轧辊（即支撑辊与中间辊）的半径；=N/mm2=kg/mm2kg/mm2因为kg/mm2，kg/mm2所以轧辊满足接触强度要求6)中间辊与工作辊接触应力计算中间辊与工作辊材料相同,所以υ1,E=210GPa,[σ′]=240Kg/mm2,[τ´]=73kg/mm2=×107/1700=N/mm按赫兹公式计算：上式中：q——加在接触表面单位长度上的负荷，；——相互接触的两个轧辊（即中间辊与工作辊）的半径；=N/mm2=kg/mm2kg/mm2因为kg/mm2，kg/mm2所以轧辊满足接触强度要求。根据以上结果，轧辊各部分均满足强度要求。轧机生产能力校核t/sTz图6.4轧机工作图表T轧机工作图表t/sTz图6.4轧机工作图表T轧制节奏确定设在五机架连轧机上，第n道次轧件断面积和延伸系数为Fn和µn，总的延伸系数为µz，平均延伸系数为µp，则：µz=µ1==1.18µ2==1.17µ3==1.21µ4==1.14µ5==1.05原料平均卷重30t，以×1300的典型产品为例可算得：原料长度：m连续轧机中各机架tzh相等，各道次纯轧时间之和：式中：——原料长度；——平均轧速；VPm/sss因为是连续轧制，则间隙时间0s考虑过焊缝时间，所以轧制节奏：T=tzh+△t+t=159s轧机小时产量的计算轧机利用系数取K1=0.85，成品率9%(普通碳素结构钢)轧机小时产量：A1=3600K1b/T=3600×30×0.85462/159=t/h同理可计算其他产品的小时产量,整理如下：表6.2各个产品的小时产量产品名称带厚(mm)小时产量(t/h)年生产量（万吨）所占比例%冷轧带钢卷0.2~3.5冷轧薄钢板~3.5电镀锌钢卷电镀锌钢板热镀锌钢卷~热镀锌钢板合计———————200100轧机平均小时产量本设计轧机小时产量按轧制品种的百分比数计算。采用这种方法时，没有考虑不同产品及不同规格在生产中的难易程度，但在与产品方案相近的情况下，其计算结果还是接近实际的。若a1，a2，a3………………an表示不同产品在总产量中的百分比值A1，A2，A3………………An表示该品种的轧机小时产量则轧机的平均小时产量Ap为：Ap=1/（++………）=1/（++………）=5t/h车间年产量计算车间年产量是指在一年内轧钢车间各种产量的综合产量，以综合小时产量为基础进行计算。公式：A=Ap×Tjw×K2吨/年式中：Ap——平均小时产量，吨/小时；Tjw——轧机一年内最大可能工作小时数，小时；K2——时间利用系数；其中：Tjw=（365-T1-T2-T3）×（24-T4）T1，T2——一年中计划大修及定期中大修的时间，天；T3——一年计划换辊时间，天；T4——每天规定的交替接班时间，小时；24——每天的小时数取：=35天，=18天，=10天，=4h则：6040h时间利用系数：K2=0.85所以车间产量：A=Ap×Tjw×K=54×6040×0.85=2万吨＞200万吨由此可见五机架连轧机的生产能力完整满足产品分配方案要求。电机能力校核以第四架为例进行校核：轧制力矩计算Mz=2xpl=2xp=2×0.3×××10-3=t∙m式中：x—力臂系数，取0.3；p—轧制压力；l—接触弧长度摩擦力矩计算=pdf1=×240××0.003=1.048t∙m=(－1)=0.245t∙m式中：d—轧辊辊颈直径，mm；η—粘性系数，取0.95；i—传动比，1.7856；f1—轧辊轴承中摩擦系数。Mm=+=1.048/1.7856+0.245=t∙m所以传动轧辊电动机轴上所需的力矩为：∑M=Mz+Mm=+=t∙m电机传动力矩计算Mnd=9550×=9550×1×5500/486=1t∙mN—电机功率，kw；n—轧辊转速，r/min。所以∑M＜Mnd=1t∙m同理可得其他机架的也通过。电机空转力矩计算KN∙m式中：电机额定转矩，=1t∙m因此t∙m<所以，电机符合轧制要求。经计算其它电机均符合轧制要求。7各项技术经济指标技术经济指标技术经济指标表示轧钢车间各项设备、原材料、燃料、动力以及劳动力、资金等利用程度的指标。这些指标反映了企业的生产技术水平和生产管理制度执行的情况。是鉴定车间设计和工艺过程制定质量好坏的重要标准，是评定车间各项工作优劣的主要依据。通过对同一类型不同车间的技术经济指标的分析与对比，可以找出差距，分析原因，寻找提高指标，改进生产的途径。因此，研究与分析技术经济指标也是研究分析轧钢车间工作情况的重要方法之一。在轧钢车间中，技术经济指标包括：综合技术经济指标、各项消耗指标、车间劳动定员及车间费用消耗等。轧钢车间生产过程中的各项原材料及动力消耗等指标只要包括：金属、燃料、电力、水、轧辊、压缩空气、氧气等。具体的各项经济指标见表表7.1各项经济技术指标序号指标名称单位数量备注1生产规模mat/y150——2产品品种钢种规格范围个品种产量冷轧板、薄带钢卷热锌板、卷电工硅钢板碳素钢mmmat/ymat/ymat/y-,700-16001062420——3全厂设备总重量其中：国内国外引进matmatmat包括电气设备在内；包括合作造、国内分交、国内配套设备及工艺结构件4主厂房面积单位面积产量mam2t/m2——5装机容量kw——6计算机台数台13——7轧机年工作小时数h6040——8主要原材料需要量热轧带钢卷盐酸锌锭轧辊轧制油有机漆和塑料包装用木材包装用捆带包装用纸润滑油、液压油、防锈油mat/yt/yt/yt/yt/yt/ym3/yt/yt/yt/y400017000200020007505000025007001330浓度32～33%纯度约99.8%包括支撑辊和CAPL的平整辊9燃料动力消耗量焦炉煤气（平均）高炉煤气（平均）转炉煤气（平均）蒸气（平均）压缩空气（平均）氢气（平均）氮气（平均）工业水（补充新水）循环水m3/hm3/hm3/ht/hm3/minm3/hm3/hm3/hm3/h167002553210670218280318281013500——10电力负荷视在功率有用功率年耗功率MVAMWkWh39612——11全厂占地面积建筑系数公顷%——12运输量运入运出Mat+matm3mat+matm3243.1+5——13劳动定员人2000——轧钢厂的环保现代钢铁联合企业既是各种金属材料等产品的生产场所，又是某些有毒有害物质的产生地。因此，做好钢铁企业的环保工作极其重要。所以我们可以从以下几个方面入手。绿化在厂外设置一条宽50米长2000米的绿化林带，在厂内空地及道路两旁种植树木，车间周围种上灌木和花草，形成整个企业的绿化环境。各类有害物质的控制及防治表我国规定车间空气中有害物质的最高允许浓度，毫克/米3物质名称允许浓度物质名称允许浓度物质名称允许浓度一氧化碳30氧化氮5氯1二氧化碳15氧化锌5氯化氢及盐酸15二硫化碳10氧化镉四氯化碳25三氧化铬硫化氢10＞10%游离二氧化矽粉尘2五氧化二磷1硫酸及三氧化硫2＜10%游离二氧化矽滑石粉尘4汞及其化合物17氰化氢及氢氰酸盐＜10%游离二氧化矽水泥粉尘6苛性碱铅及其化合物＜10%游离二氧化矽煤尘10氟化氢1铅烟玻璃棉及矿渣粉尘5氢氟酸盐类1铅尘其他粉尘10氨30硫化铅臭氧锰及其化合物硫化物的处理：1）原料和燃料的低硫化；2）对煤气进行脱硫工艺；3）增加烟囱高度以便向空中稀释扩散。消烟和防尘：1）对原料进行防尘处理；2）在烟尘发生源装设除尘器，过程是：火焰清理机→烟罩→地下风道→除尘器→排风机→烟囱。其他发生物处理：包括炉渣、含油泥尘、废耐、火材料、垃圾及其它。含油泥尘处理方法：废料仓→焚烧炉→灰仓→二次焚烧炉→余热锅炉→稳定器→电除尘器→烟囱。噪音的防治：1）尽量选用低噪音的设备；2）采取防振和隔音措施；3）安放隔音罩建造隔音建筑物；4）装设消音器；5）变更作业时间，改变设备操作规程。水质的处理表工业排水标准，毫克/升项目名称含量项目名称含量汞及其化合物（以Hg计）挥发性酚镉及其化合物（以Cd计）氰化合物化（以CN计）六价铬化合物（以Cr计）有机磷砷及其化合物（以As计）石油类铅及其化合物（以Pb计）铜及其化合物pH6～9锌及其化合物悬浮物500氟化合物生化需氧量60硝基苯类化学需氧量100苯胺类硫化物所排废水中各物质含量指标应符合上表要求。8车间平面布置仓库面积计算原料仓库面积原料仓库面积大小主要受下列因素影响：1）轧机的生产能力；2）坯料和成品的钢种、断面形状和尺寸；3）坯料供应情况；4）对坯料进行检查、清理、修磨等所需工作场地的大小；5）吊车工作场面及运输线路所占面积；6）坯料允许堆放的高度及场地决定的单位面积存放负荷等。通常该面积可用下式计算：（m2）式中：A—轧机小时产量，吨/小时；n—存放天数，天；K—金属消耗系数；q—每米3空间所能存放的坯料重量，吨；h—每堆原料高度，米；24—每天小时数；0.7—仓库利用系数。表8.1轧钢车间坯料堆放高度及单位面积负荷堆放坯料名称每堆高度，m单位面积负荷，t/m3堆放坯料名称每堆高度，m单位面积负荷，t/m3磁力吊车夹钳吊车磁力吊车夹钳吊车初轧机用铸锭7～8>4～5m热钢锭12小钢锭短钢坯6宽板锭及板坯6>4～5m冷钢锭12圆锭及圆坯4=m2中间仓库面积决定其面积首先应该知道钢材生产周转时间，然后根据中间仓库应堆放的钢材总数量来决定。中间仓库钢材堆放总量为：W=ATη（吨）式中A—轧机平均日产量，吨/天；T—生产周期时间，天；η—轧机产量与各精整设备产量上的不平衡系数，取为1.05。中间仓库面积为：F=W/q（m2）式中q—平均单位面积堆放量吨/m2。一般情况下，中间仓库钢材储量可按轧机3~5天的平均日产量计算，合金钢可按8~10天计算。所以F=W/q=ATη/q=成品仓库面积成品仓库面积的计算基本上同原料仓库的面积计算。此外，成品仓库中除堆放各类钢材外，还要考虑为成品进行质量检查、清理、验收、标记和包装等工序的位置。各类钢材在产品库中堆放高度和单位面积堆放的负荷量如表8-2所示。成品仓库面积计算公式：表8.2各类钢材在产品库中堆放高度和单位面积堆放的负荷量钢材种类堆放方法堆放高度/m堆放负荷量，t/m2钢材种类堆放方法堆放高度/m堆放负荷量，t/m2成品线材堆于垫木上～2～2槽钢堆于垫木上>20mm散装圆钢格架中工字钢堆于垫木上20～50圆钢格架中厚钢板堆于垫木上50～100圆钢格架中薄钢板堆于垫木上100～200圆钢格架中钢管格架中其它面积这些面积包括操纵台、主电室、轧辊堆放场地等等。它们所占面积依具体情况而定。设备间距确定轧机机列间的距离对于五机架连轧来说，各机列间距为4米就合适了。8.2.2轧机到切断设备的距离该距离取决于剪机能力和所剪产品尺寸。车间跨距组成本车间由原料跨、酸洗连轧机跨、中间库跨、平整跨、精整跨和成品跨等组成。各个跨距的宽度设备宽、操作场地宽、安全道等构成。本车间各跨距及柱距详见车间平面图。专题部分润滑乳化液在冷轧板带钢生产中的应用摘要：乳化液是板带钢冷轧工艺润滑的重要组成部分。阐述了乳化液的润滑、冷却机理，结合现场乳化液性能参数的检测结果，分析了各性能参数变化原因及其对冷轧润滑效果的影响，并提出了相应的调整措施，进一步完善了乳化液的应用技术。关键词：乳化液；润滑；性能参数；化学性能引言冷轧润滑对冷轧产品表面质量、板型控制、工具使用寿命和轧制力能消耗具有重要作用，是冷轧核心技术之一。而由于工艺条件和生产实际的差异，很难对乳化油进行恰当的选择和对乳化液进行统一规范的维护，致使轧制工艺优势不能充分发挥，产品质量降低，造成环境污染和资源浪费。工艺润滑最重要的功能是减少变形区接触弧表面上的摩擦系数和摩擦力，降低轧制总压力和能量消耗，增大道次压下量和减小可轧厚度；有利于减缓轧辊磨损、防止擦伤、改善板形和获得良好的表面质量。在现代高速冷轧轧制过程中，最大轧制速度可达2500m/min，必然会产生大量的摩擦热与变形热，导致轧件与轧辊的表面温度急剧升高，加剧轧辊磨损，严重影响产品质量。乳化液是工艺润滑的最重要组成部分，兼顾润滑-冷却双重作用，并有一定的清洗及防锈功能，其性能指标是否稳定对轧机的正常工作有着十分重要的意义。乳化液的实践性很强，使用性能参数的不断变化会影响其使用效果和使用寿命，需要对其性能参数的不断摸索、优化，才能最大限度的发挥效用。1乳化液及其润滑、冷却机理1.1乳化液乳化液主体组成是基础油和脱盐水。一般是按2.0-4.0%的基础油配兑95%以上的脱盐水，外加适量的表面活性剂(乳化剂或弥散剂)形成的半稳态润滑冷却剂，呈油水两相平衡体系。O/W型乳化液，水是连续相，油是分散相。1.2乳化液的润滑、冷却机理乳化液的一个重要特性是离水展着性。如图1所示，从喷嘴中高速喷射出的乳化液撞击到钢板和轧辊表面后，发生了油水分离，油滴附着在接触表面上。由于油滴被带入了变形前区而产生油楔效应，这种油楔效应一方面使轧辊与轧件之间的流体压力增加，平衡了外部载荷，降低了轧制总压力和摩擦磨损。摩擦力值主要决定于构成润滑层的油膜厚度，冷轧时的变形区的油膜厚度数量级在～0.1um之间，一般属于混合摩擦状态。2乳化液的主要性能参数乳化液的主要性能参数包括：PH值、温度、浓度、电导率、铁粉含量、皂化值、E.S.I、游离脂肪酸含量等，表1为各参数的指标范围。2.1PH值每一个乳化液系统配方都是在特定的PH范围内才是最有效的，PH值主要是影响乳化液的颗粒度分布从而影响其润滑效果。PH值过高，颗粒度减小，系统稳定性增加，油水不易分离，可能会导致润滑不足；当PH值过低时，颗粒度增加，乳化液稳定性降低。PH值过高或过低对润滑都不利，要根据油品及轧制要求合理控制。图2为乳化液的PH值波动图。由图可见，PH值总体呈现出不断升高的趋势。分析其原因是轧制过程中产生的铁粉与乳化液中的脂肪酸不断反应而生成了铁皂，反应不可逆。消耗掉的脂肪酸不再起到在乳化液中作为润滑物质和添加剂应起的作用，并且使乳化液系统的不稳定性增加，一般加入一定量的缓释剂来控制系统的PH值。2月25号PH值骤降，之后又慢慢上升。分析其原因是酸洗来料表面由于挤干辊效果不佳而导致残酸混入乳化液系统，随即停止生产撇除部分乳化液，加入适量新油，使PH值回升到正常水平。2.2浓度浓度是乳化液使用过程中的最重要因素之一。图3中，浓度呈减小趋势，最高浓度为4.1%，最低浓度为0.2%，但平均在125～2.0%左右，这是由生产计划所决定的，一股高浓度(3.0%～4.0%)时适合轧制成品较薄(0.2～0.4mm)的钢板，低浓度(2.0～2.5%)时适合轧制成品(1.25～mm)较厚的钢板。轧制及杂油会造成乳化液系统有效浓度的降低，浓度较高或较低时，都不利于轧制。浓度过高，产生过润滑，会造成轧件和轧辊之间打滑，容易产生划伤，轧机震颤，板形不良等危害；浓度过低，润滑不足，容易产生半占着及热划伤、轧机震颤等危害。对此，可在净油箱中先撇油再分批次加新油(或脱盐水)。2.3电导率电导率过高，会使PH值升高，生成钙皂、镁皂，破坏乳化液体系，影响PH值，降低了带钢表面的清洁度，也使其颗粒度变小，乳化液的润滑性能下降。电导率一方面软水中的钙、镁等离子含量有关，另一方面与乳化液系统循环过滤有关。侄实际生产中，要严格控制水质及其离子含量、检查工艺润滑系统的循环过滤器。2.4温度温度和浓度是影响乳化液使用效果的两个最重要的参数。温度控制得当可以灾现乳化液较好的油水分离。过低的乳化液温度可能使乳化液产生酸败，生长细菌，而且低温不利于极压添加剂等成份发挥作用，进而影响润滑效果。温度过高，乳化液颗粒易长大，影响乳化液稳定性，并易造成输送管路堵塞，润滑不足，油耗会上升。2.5镁粉含量任轧制生产中，由于轧辊与带钢的摩擦以及机械设备的磨损将产生大量的微细铁粉颗粒，直径小于1m，这些铁粉微粒的存在既加剧r磨粒磨损又形成表面残留物，影响表面质量。图4中，铁粉含量存在较大的波动性，特别是在轧钢过程中铁粉含量明显升高，故应加强搅拌和磁性过滤。如果乳化液与铁粉的分离性不好，或者因为油膜破裂生成皂类物质等有机铁，也会造成乳化液中铁含量多，还容易起浮渣，从而使板面产生垃圾印。2.6皂化值皂化值是轧制油润滑性能的主要指标，反映轧制油中的脂肪酸含量，通常是指用氢氧化钾与轧制油浓缩油进行皂化反应，l克浓缩油所消耗KOH的毫克数即为此轧制油的皂化值。一股认为轧制油的皂化值越高，其润滑效果越好。撇去浮油，加强磁性过滤或排放部分乳化液后重新加油都可提高皂化值。乳化液的稳定性体现在其离水展着性上，稳定性差，则说明油水易分离，这将有利丁润滑，但要加强搅拌和循环，否则过早分离的油会附着在输送管壁上造成堵塞；反之，乳化液过稳定，则油水不易分离，可能导致润滑不足。乳化液的稳定性受I颗粒度、PH值、温度等因素影响较人，但集中体现在颗粒度上，颗粒度越大，系统越不稳定。3乳化液的化学性能乳化液的种类及特性乳化液根据其不同的原液可以分为乳化油、合成乳化液和微乳化液。乳化油由乳化剂、矿物油、油性剂、防锈剂等组成。其中油性剂作润滑油之用，防锈剂有利于改善加工件的短期防锈，矿物油的存在是作为油性剂、防锈剂的载体。乳化油由于其组成是个多相体系，兑水后的乳化液是个热力学不稳定的体系，导致分散相颗粒直径随分子运动而增大，造成析油、乳皂，油皂覆盖乳化液表面，溶液因“呼吸”不畅而变质发臭。

合成乳化液因其含有有机水溶性润滑油和防锈剂，不含矿物油，不受相平衡值的限制，所以性能稳定，使用周期长，和乳化油相比更清洁，冷却性能也好。但也有缺陷：①缺乏矿物油及其乳化平衡性，使配制后的乳化液清洗性能变差，且易造成机床导轨面生锈；②只引入了单一的水溶性类防锈剂，难以满足工件的防锈需要；③由于其润滑剂也是单一的水溶性润滑油，难以适用于高光洁度表面，因此其最终不能全部取代乳化油。

微乳化液利用相平衡技术，合成相应的油性剂、极压剂、乳化剂，同时添加适量的矿物油、水性防锈剂和油性防锈剂等，充分发挥了各种成分的协同效应，使微乳化液具有良好的自消泡性能和防锈性能，又由于微乳化液同时含有连续相、分散相的油性剂，极压剂，故能有效满足各种加工的需要，其实用功效显著。但是其价格相对昂贵，不适用于大量使用和集中处理。3.2乳化液的主要功能及其影响因素乳化液的主要功能有冷却、润滑、防锈等，不同的化学性能对其功能都有一定的影响。

冷却功能主要是冷却工件和刀具，减少工件变形，提高加工精度，延长刀具寿命，进而能加大切削速度和进给量，提高生产率。水基的合成乳化液冷却性能相对较好，但如受杂油、污垢污染或有油乳析出，会降低冷却性能。冷却性能还和乳化液系统的设计，如乳化液流量、施加方式和系统容积等有关。

现有的乳化液中均加有各种润滑添加剂，如脂肪酸油、酰胺酯、聚合物等，它们可起到边界润滑、极压润滑的作用，能有效降低工件、切屑和刀具之间的摩擦，提高加工精度和表面光洁度，延长刀具寿命。

乳化液的防锈功能主要来自配方中的有机胺盐或无机盐类防锈添加剂及钝化剂，它对工件的防锈保护仅为工序间的防锈，一般为一周左右，并视环境温度和湿度而不同，此外也防止机床的锈蚀。乳化液有一个最低防锈粘度，它视产品而异，一般约4%。如配液中的Cl-含量较高，则Cl-会穿透金属表面钝化膜，造成工件点蚀，此时应适当提高其使用浓度。4乳化液在使用过程中应注意的事项工艺润滑和工艺冷却系统简称为乳化液系统。相同的乳化液在相似的操作工序中，使用效果和产品质量却往往有很大的差异，这与乳化液的管理有很大的关系。为了发挥乳化液的最佳使用效果，除应熟悉其性质和特点外，还必须加强乳化液的使用管理，这对于延长其使用寿命、提高经济效益，乃至满足环保要求，都是必不可少的。具体注意事项：(1)使用中要通过撇油装置，经常清除乳化液槽表面上漂浮的油层及脏物；要定期彻底清洗乳化液的供给槽、收集槽和过滤器，根据乳化液使用情况，定期补充或更换新液；使用时要经常检查乳化液的喷嘴，以免出现乳化液喷射不均或喷嘴堵塞现象。

(2)进入冷轧工序前，要将轧件表面的残酸充分挤干并清洗干净，使其表面干燥。残留的酸会使乳化液破乳，不但影响润滑性能，还会出现乳化液蚀斑。冷轧时，轧机出口应采用高压压缩空气对带钢表面进行吹扫，以吹净带材表面的乳化液。冷轧后轧件上的乳化液应及时干燥，并且合理安排生产周期，避免长期储存，以防止产品表面变色或锈蚀。

(3)配制乳化液时，必须将浓缩液加入水中，并采用机械或者压缩空气搅拌，使乳化液均匀。还应充分考虑水质，如水的混浊程度、酸碱性以及离子含量等因素对乳化液质量的影响。在使用中要制定严格的检查制度，对乳化液质量进行定期检查，特别是浓度、稳定性、抗蚀性、pH值以及细菌含量等。

(4)根据轧制功率确定乳化液的使用量，确定冷轧机的乳化液消耗量，用高压将乳化液喷射到辊系和带钢表面上。轧机停机时，乳化液循环系统每隔一段时间要循环1小时，以免在乳化液中滋长菌类或藻类。5乳化液的处理系统乳化液的处理系统有两种：集中循环系统和单机循环系统，本文着重论述集中循环系统。集中循环处理乳化液的系统，其性能指标易于控制，质量易于保证，使用寿命延长。处理系统可保证整个生产线，乃至整个车间