热轧带钢毕业设计论文

第92页1综述1.1热轧板带钢生产状况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，并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]。1.1.1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[2]。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800∶1提高到1000∶1，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(CompactStripProcess)、在线热带钢生产工艺ISP(In-LineStripProduction)、灵活式薄板坯轧制工艺FTSR(FlexibleThinSlabRolling)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0.9mm~1.0mm、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5×107t/年[3]。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1.0mm~2.0mm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[4]。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Φ500mm，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0.7mm~2.0mm，宽度为1000mm~2000mm。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[5]。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1.0mm～1.2mm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9×106t。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145mm~240mm，多采用连铸坯一火成材，如宣钢带钢厂等；另一类为210mm~305mm，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165mm×165mm、165mm×225mm、165mm×280mm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6×104t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1.0mm~1.5mm、宽度为130mm~200mm的薄规格窄带钢，并用于薄壁焊管生产[6]。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1×105t的350mm半连轧窄带钢生产线，目前已能生产厚度为1.2mm~2.0mm的高强度合金钢和不锈钢等难轧窄带钢产品。1.1.3我国年产300万吨以上热连轧板带生产状况据不完全统计，目前我国300万吨以上热连轧板带机组主要有于1989年8月3日投产宝钢2050mm热轧厂，热轧机组设计年产量为400万t，本钢1700机组原设计产能155万吨，2005年达产356万吨，武钢1700机组设计产能301万吨，2005年达产350万吨，鞍钢1780机组设计产能350万吨，2005年达产350万吨，武钢2250机组设计产能400万吨[7]。沙钢1700mm热连轧生产线设计产能450万吨。1.2热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0.8mm~1.2mm热轧薄带需求量增加将大于1%，厚1.2mm~2.0mm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1.9×107t。就国内市场而言，1998年全国共消耗热轧薄板2.9×107t，为填补国内板带材的供需缺口，1998年进口热轧薄板约7.8×106t，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[8]。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3×106t，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。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、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200mm~350mm、厚6mm~30mm、长3m~12m中板及板卷，热窄带钢比中板便宜600元/t~700元/t，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[9]。1.4本设计的目的和意义本设计是年产300万吨的热轧板带钢车间工艺设计。产品规格为：（2.0～10.0）×（700～1600）mm。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300万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。综上所述，本设计的选题是有意义且可以实现的。1.5本设计的重点问题及解决办法本设计重点研究的问题是热轧厂热装热送问题。连铸坯热送热装指的是把无缺陷的铸坯在热状态下送到轧钢加热炉加热，然后再送到轧机进行轧制。连铸与热轧之间的连接方式有四种：(1)冷装工艺(CHR)。(2)连铸坯热装工艺(HCR)。(3)连铸坯直接热装工艺(DHCR)。(4)连铸坯直接轧制工艺(DR)。该技术是一项集冶炼、连铸、判定、入库、转运、组批装炉、轧制成材等诸多技术和管理于一身的系统工程，连铸坯热送热装技术的实施，必须解决好如下几个主要问题：（1）炼钢、轧钢工序厂址地理位置要邻近，工艺设备要适合热送热装要求。（2）炼钢、连铸及轧钢工序的综合生产状况正常稳定，工序能力大致匹配。（3）为保证冶炼、连铸和轧机的连续性生产，必须提高生产过程的可靠性。（4）由于连铸坯缺陷难以在线清理，炼钢、连铸工序必须具备无缺陷连铸坯的生产技术。（5）为保证连铸坯的热装温度，提高热装效果，连铸工序必须具有高温出坯能力和铸坯输送过程中的保温技术以及连铸坯的热装炉技术。根据连铸坯热送热装的特点，设计中拟采用以下解决思路：（1）连铸坯流转方式，连铸坯热送均采用辊道输送到热轧车间加热炉，辊道上采取了一定的隔热保温措施。热装温度一般达600～700℃，有的高达800℃以上。（2）连铸坯装炉及加热控制，当连铸坯热送到热轧生产线时，经验收及组批后，用长行程装钢机或辊道将热坯送入加热炉，由计算机在线控制加热炉的加热温度。（3）组织无缺陷连铸坯生产，加强各类事故的管理。例如：铸坯表面纵裂是在结晶器内产生，并在二冷段进一步扩展形成的。为了减少表面纵裂的发生率，在生产中应改进结晶器冷却和二次冷却工艺。（4）在板坯库和加热炉之间设有保温坑，以满足热装热送工艺需要。

2生产方案及产品大纲的制定[10-15]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。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。选择计算产品应遵循以下原则：（1）有代表性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。（2）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。本次设计选用的三个典型产品分别是：Q215(10.0mm×1600mm)、30Cr(4.0mm×1400mm)、1Cr18Ni9(2.0mm×1000mm)。2.1.4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2.1。典型产品见表2.2。典型产品技术要求见表2.3到2.5。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。2.2.2制定生产方案根据上述依据，该车间为年产300万吨的板带车间，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2.1车间产品方案钢种牌号规格(mm)状态年产量(万吨)比例（%）普碳钢合金结构钢不锈钢Q195，Q215Q235，Q255Q27512Mn2A，16Mn2A30Cr，40Cr45Cr，45Mn1Cr13，0Cr18Ni91Cr18Ni91Cr18Ni9Ti(8.0～10.0)×(1400～1600)(2.5～5.0)×(1400～1600)(2.0～6.0)×(1000～1600)热轧1606575532225表2.2典型产品牌号规格(mm)状态年产量（万吨）比例（%）技术条件Q21530Cr1Cr18Ni910×16004×14002×1000热轧1606575532225见表2.3见表2.4见表2.5表2.3Q215技术条件牌号等级化学成分％脱氧方法CMnSiSPQ215A0.09～0.150.25～0.55≤0.30≤0.50≤0.045F、B、Z牌号等级厚度偏差屈服点σs(N/mm)抗拉强度σb(N/mm)伸长率δs(%)Q215A在宽度>1000～1500，厚度>3.50～4.00时为±0.24≥215335～450≥31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％。表2.430Cr的技术条件牌号等级化学成分％CMnVNbSiTiSP30CrA≤0.200.5～0.80.02～0.150.015～0.060≤0.550.02～0.20≤0.045≤0.045牌号等级厚度偏差屈服点σs(N/mm)抗拉强度σb(N/mm)伸长率δs(%)30CrA在宽度>1000～1500，厚度>1.80～2.00时为±0.16≥345470～63011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％。表2.51Cr18Ni9的技术条件牌号CCrNiSiPS厚度偏差（mm）宽度偏差(mm)1Cr18Ni9≤0.1517.0～19.08.0～10.0≤1.0≤0.035≤0.03厚度6.0～8.0，宽度<1000时为±0.60厚度≥6.0，宽度630～1000时为±10牌号类型固溶处理（℃）拉力实验硬度实验屈服强0.2(MPa)抗拉强度σb(MPa)伸长率δs(%)HRBHV1Cr18Ni9奥氏体型1010～1150快冷≥205≥570≥45≤90≤200注：特性和用途：经冷加工有高的强度，但伸长率比1Cr17Ni7稍差。用于建筑装饰部件，不锈耐酸的外壳，浮筒以及船舶控制设备的低磁性设备。

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。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℃，从板坯库保温坑内送到加热炉的叫“缓冲热装（BHC）”，板坯温度℃，当温度在650℃≥t≥350℃时叫“缓冲温装（BWC）”，当板坯温度t≤350℃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1200～1250℃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20～40mm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。带坯经七机架四辊式连轧机组轧制成厚度为2.0～10.0的成品带钢。为确保轧制精度和控制板型，在F1～F7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。

连铸坯板坯库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

4坯料的选择和金属平衡4.1坯料的选择及坯料处理4.1.1坯料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、管线勇、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4.1。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定，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70～80年代采用了带孔型的强力立辊，其宽度标准范围一般为100～150㎜，自轧制线上采用了顶宽压力机后一次最大侧压量可达350㎜，可轧宽度标准范围一般为200㎜，最大300㎜。（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5500㎜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14500㎜。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经铸锭脱模后需要由均热炉和初轧机轧制省略初轧工序减少1/2以上的厂房，板坯生产时间提前12～24h操作通过改变初轧程序可以块为单位组织生产由于实行变宽，每个批量单位可取作1流单位连铸有在线调宽，热轧自由程序轧制机械化省力化在铸锭作业的机械化和节约人力方面存在极限与传统铸锭作业相比，在相当程度上实现了机械化机，节约人力节能与连铸相比，因需均热，需要消耗多余的热能有利于直接轧制连铸的能耗约为初轧的1/2成才率半镇静钢为92％～93％；镇静钢为85％连铸约为98％钢种无极限生产沸腾钢困难可用准沸腾钢代替质量（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。（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。（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。但最大宽度的产品在产品方案中所占的比例很小。现代热轧带钢轧机为减小板坯质量、降低设备费用，确定最大批重时选择经济合理的坯宽，一般不采用最大宽度。我国宝钢和鞍钢现代化热带钢轧机单位卷重为24kg/㎜左右，最大采卷重达43吨。用板坯厚度为200㎜和250㎜，长度最长达1300㎜。本设计典型产品选择的坯料如表4.2所示。4.1.3坯料检查及清理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。表4.2典型产品选择的坯料合金牌号产品规格选取坯料规格(mm)重量（t）Q21510.0×1600250×1650×1200029.3230Cr4.0×1400250×1450×900025.771Cr18Ni92.0×1000250×1050×1200024.88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)，坯温一般为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，坯温一般为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，需要解决这俩个工序间的温度、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带钢轧机热装比已超过90%。（1）板坯清理热轧宽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。本车间普碳钢、低合金钢采用人工检测方法，不锈钢采用冷板坯侵透探伤试验的方法。4.2编制金属平衡表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。4.2.1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％。4.2.2编制金属平衡表金属平衡是反映在某一定时期，制品金属材料的收支情况。它是编制厂或车间生产预算与制定计划的重要数据。同时对于设计工厂或车间的内部运输与外部运输，以及平面布置都是极为重要的依据。因此，必须在确定成品率及金属损失率的基础上，编制出各种计算产品的金属平衡表。本车间的金属平衡表见附表1。

5轧钢机选择5.1轧钢机选择的原则轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，是代表车间生产技术水平、区别于其它车间类型的关键。因此，轧钢车间选择的是否合理对车间生产具有非常重要的作用。轧钢机选择的主要依据是：车间生产的钢材的钢种，成品品种和规格，生产规模的大小以及由此而确定的产品生产工艺过程。对轧钢车间工艺设计而言，轧钢机选择的内容是：确定轧机的结构型式，确定其主要参数，选用轧机机架数即布置形式。在选择轧钢机时，一般要注意，考虑下列原则：（1）在满足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑；（2）有较高的生产率和设备利用系数；（3）保证获得良好的产品，并考虑到生产新产品的可能；（4）有利于轧机的机械化，自动化的实现，有助于工人的劳动条件改善；（5）轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简单，维修方便；（6）备品备件更换容易，并利于实现备品备件的标准化；（7）有良好的综合经济技术指标。目前，由于机械制造业的发展，轧钢生产的日益进步，现在的主要轧机除去一些特殊用途外，基本上都已经趋于系列化，标准化了。为我们选用轧机进行生产提供了方便的条件。5.2轧钢机机架布置及数目的确定轧钢机布置是轧钢机按工作机架排列成某种方式。轧钢机布置的基本形式有三种：横列式布置、顺列式布置和连续式布置。轧钢机机架数目的确定与很多因素有关。主要有：坯料的断面尺寸，生产的品种范围，生产数量的大小，轧机布置的形式，投资的多少以及建厂条件等因素。但是在其它条件既定的情况下，主要考虑与轧机布置形式有关。根据本车间生产情况及现场实际状况，粗轧阶段选用两台带立辊的四辊可逆式轧机。立辊轧机的作用是轧边，限制宽展，同时破碎轧件表面的氧化铁皮。四辊可逆式粗轧机既可满足板坯精度高的要求，又可保证足够的压下量及较好的板形。5.2.1粗轧前立轧机（E1、E2）该设备安装在粗轧机的进口侧，当粗轧机处于正向轧制时，该立轧机参与对板坯边部的轧制工作，此时两台轧机形成“串联”式轧制。其主要技术参数：轧制力：最大为400t；有效减宽能力：当粗轧机在以五道次轧制200mm，厚低碳钢板坯时，立轧机的总有效减宽量为60mm；辊子尺寸：辊身直径φ1200～φ1100mm，辊身长度440mm；立辊间开口度：720～1780mm；最大轧制速度：175/350m/min；主传动马达：2台AC1200kw×320/640rpm。5.2.2四辊粗轧机（两架）（R1、R2）四辊粗轧机主要参数：轧制压力：max4200t；工作辊尺寸：辊径φ1200～φ1100mm，辊面长1780mm；支承辊尺寸：辊径φ1550～φ1400mm，辊面长1760mm；工作辊最大开口度：270mm；辊子平衡：采用液压平衡缸；主传动马达：2台7500kw，转速为40/80转/分的直流马达。5.2.3精轧前立轧机（FE）该设备安装在精轧F1的进口侧，在该立轧机中二个侧立辊的侧压压下采用的具有高性能伺服阀控制的长行程液压缸，运用了自动宽度控制系统。该技术的运用将有效地提高带材的宽度、精度。主要技术参数：辊子直径：maxφ630mm，minφ570mm；辊身长度：350mm；辊子开口度：max1760mm，min720mm；马达参数：2×370kw870rpm；减速机：两台蜗轮减速机，速比i=11.75，低速轴输出轴转速n2=74rpm；轧制速度：max146m。5.2.4精轧机组（F1～F7）七台四辊精轧机机座之间以6000mm的间距串联布置形成了一条七机架连轧精轧机组。每个机座的上下工作辊用一台直流马达通过马达接手、齿轮减速（或齿轮座）以及轧机的主传动轴驱动。精轧机组主要技术参数：工作辊：F1～F4辊径×辊身长＝825/735mm×1780mm；F5～F7辊径×辊身长＝680/600mm×1780mm；支承辊：F1～F7辊径×辊身长＝1550/1400mm×1760mm；轧制力：F1～F4max4200t；F5～F7max3500t；马达参数：F1～F77800kw×190/510rpm。

6典型产品工艺计算下面以1Cr18Ni9的计算为例，详述其计算过程，另外二种典型产品的计算数据列于附表2、3中。6.1确定轧制方法此车间采用粗轧和精轧两个阶段轧制，即采用综合轧制方法，先在粗轧阶段轧制六道次，达到产品所需宽度后，再在精轧机中连续轧制七道次。6.2粗轧阶段工艺计算6.2.1粗轧阶段压下制度制定压下制度的方法很多，一般有理论方法和经验方法。由于理论方法比较复杂，理论公式本身也有误差，因此，在此选用经验方法，按经验分配压下量后，再进行校核及修订。经验方法简单易行，可通过不断修正最后达到合理化。粗轧阶段压下量分配原则为：（1）粗轧机组变形量一般要占总变形量的70～85％；（2）为保证精轧机组的终轧温度，应尽可能提高精轧机组轧出的带坯温度；（3）一般粗轧机轧出的带坯厚度为20～40mm；（4）第一道考虑咬入及坯料厚度偏差不能给以最大压下量，中间各道次应以设备能力所允许的最大压下量轧制，最后道次为了控制出口厚度和带坯的板形，应适当减小压下量。精轧机组充分利用高温的有利条件，把压下量尽量集中在前几道，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。第一架可以留有适当余量，即考虑到带坯厚度的可能波动和可能产生咬入困难等，而使压下量略小，于设备允许的最大压下量；第2～4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10～15％左右。6.2.2校核咬入能力粗轧时咬入角一般为15°～22°，低速咬入可取为22°。由＝87.4mm，故咬入不成问题。6.2.3确定各道的轧制速度可逆式轧制的速度图有两种类型：梯形速度图和三角形速度图。三角形速度图的生产率高于梯形速度图的生产率，但采用三角形速度图时，若转速高于电机额定转速，则允许的力矩要降低，当轧件较长时，还可能超过电机的最高转速。因此，粗轧机上轧制的前几道次，轧件较短，一般可采用三角形速度图；粗轧机轧长阶段道次及精轧机所有道次一般采用梯形速度图。本设计粗轧阶段轧件较长，因此采用梯形轧制制度。根据经验资料取平均加速度a＝40rpm/s，平均减速度为b＝60rpm/s。粗轧阶段确定咬入转速时，应考虑咬入条件，即为改善咬入条件，可以降低咬入速度。当咬入条件不限制压下量时，咬入转速根据间隙时间确定。第一道待钢时，可以高速咬入，取速度为30rpm，其余各道间隙时间短，可低速咬入，取20rpm，为了节省轧件的返回时间，除最末一道的抛出速度可选用最高抛出速度及30rpm，其它道次的抛出速度都取较小值20rpm。6.2.4确定轧件在各道次中的轧制时间粗轧阶段轧件在每道中的轧制tf由以下几部分组成：道次间隙时间t0（它包括空转加速时间、空转减速时间和停留时间）、升速轧制时间t1、、匀速轧制时间t2、、减速轧制时间t3，即tf＝t0＋t1＋t2＋t3，其中t1＋t2＋t3＝tzh为纯轧时间，它可以根据轧制速度计算出来。对于梯形速度图：t1＝（n2-n1）/a(6-1)t3＝（n3-n2）/b(6-2)(6-3)式中：L—为轧件长度；d—为工作辊的直径。粗轧各道次的轧制时间（单位s）计算如下：第一道次：t1＝（30－20）/40＝0.25t3＝（30－20）/60＝0.17＝7.6取t0＝3，tzh＝0.25＋0.17＋7.6＝8tf＝8.03＋3＝11第二道次：t1＝（40－30）/40＝0.25t3＝（40－20）/60＝0.33＝7取t0＝3，tzh＝0.25＋0.33＋7＝7.6tf＝7.58＋3＝10.6第三道次：t1＝（40－20）/40＝0.5t3＝（40－30）/60＝0.17＝9.4取t0＝8，tzh＝0.5＋0.17＋9.4＝10.1，tf＝10.1＋8＝18.1第四道次：t1＝（50－20）/40＝0.75t3＝（50－20）/60＝0.5＝11.4取t0＝3，tzh＝0.75＋0.50＋11.4＝12.6tf＝12.62＋3＝15.6第五道次：t1＝（60－20）/40＝1t3＝（60－20）/60＝0.67＝14.6取t0＝3，tzh＝1＋0.67＋14.6＝16.3tf＝16.27＋3＝19.3第六道次：t1＝（60－20）/40＝1t3＝（60－30）/60＝0.5＝20.3取t0＝3，tzh＝1＋0.5＋20.3＝21.8tf＝21.8＋15＝36.8则粗轧总的轧制节奏时间为t节奏＝109s。6.2.5轧制温度的确定为了确定各道的轧制温度，必须求出逐道的温度降。高温时轧件的温降可按辐射散热计算，因为对流和传导所散失的热量大致可以与变形功所转换的热量抵消。辐射散热所引起的温降可由下列近似公式计算：(6-4)式中：—道次间温降，℃；—辐射时间，即该道次的轧制时间，s；—轧件厚度，mm；—前一道轧件的绝对温度，K.取板坯加热温度为1230℃，出炉温降为30℃，粗轧前高压水除鳞温度降为50℃，则第一道开轧温度定为1150℃，则各道次温度为：第一道次温度为：可逆轧制时，第一道的头部为第二道的尾部，故第二道尾部温度为：第二道头部在第三道时变为尾部，帮应先计算第二道头部的温度，即：故第三道尾部轧制温度为：四辊可逆轧机进入另一架四辊可逆轧机前通过一立辊轧机，高压水除鳞温降为30℃，故第四道头部温度为1109.4℃第四道尾部温度为：可逆轧制时，第四道的头部为第五道的尾部，故第五道的尾部温度为：第五道头部在第六道时变为尾部，故应先计算第五道头部的温度：故第六道尾部轧制温度为：6.2.6计算各道的平均变形速度平均变形速度：(6-5)式中：—轧辊半径，mm；—轧辊在该道次的最高线速度，mm/s；—轧制前的轧件厚度，mm；—轧制后的轧件厚度，mm；(6-6)式中：—轧辊直径，mm；—轧辊最大转速，mm；则粗轧各道次平均变形速度计算如下：第一道次：第二道次：第三道次：第四道次：第五道次：第六道次：6.2.7各道的变形抗力各道次相应的变形速度及轧温度确定后，可根据该道次压下率从该钢种的变形抗力曲线上查出变形抗力值。三种典型产品的变形抗力曲线见附图1、2、3。6.2.8计算各道平均单位压力有多种压力公式计算热轧产品的平均单位压力，使用较多的是采利可夫公式，西姆斯公式和由它简化的志田茂等。这里采用美坂佳助公式。应力状态影响系数：(6-7)式中：—变形区轧件平均厚度，mm；—变形区长度，mm；则各道次应力影响系数为：平均单位压力：(6-8)式中：—材料的变形抗力，Mpa。则各道次的平均单位压力为：6.2.9计算各道总压力轧制压力：(6-9)式中：—变形区长度，mm；—轧件宽度，mm；则6.2.10计算各道的传动力矩由下式计算：(6-10)其中：（1）轧制力矩由下式计算：(6-11)为合力作用点系数。一般对热轧板带轧制约为0.42～0.50，取=0.48，为变形区长度，mm；计算结果如下：（2）附加摩擦力矩由两部分组成：(6-12)式中：—轧辊的轴承中的摩擦力矩；—传动机构中的摩擦力矩。在四辊轧机中(6-13)辊颈直径=1000mm；式中：—支承辊轴承的摩擦系数，此处取0.003。、—工作辊及支承辊的直径。计算结果如下：四辊轧机：第一道次：第二道次：第三道次：四辊轧机：第四道次：第五道次：第六道次：传动机构中摩擦力矩可由下式计算：(6-14)式中：—传动效率系数。可取=0.94，减速比=1，所以第一道次：第二道次：第三道次：第四道次：第五道次：第六道次：总的附加摩擦力矩第一道次：第二道次：第三道次：第四道次：第五道次：第六道次：轧机的空转力矩空转力矩是指空载转动时轧机主机列所需的力矩。通常是根据转动部分轴承引起的摩擦力矩计算之。一般可按经验公式确定：(6-15)式中：—电动机的额定转矩，(N﹒m)(6-16)式中：—电机的额定功率，kw；—电机的额定转速，r/min。四辊轧机：（4）作用在电机轴上的动力矩按下式计算：(6-17)式中：—换算到电机轴上的轧辊传动装置中所有旋转件的总飞轮力矩；—电机的加减速率，rpm/s；根据经验资料，四辊可逆轧机取140四辊可逆轧机加速轧制时：减速轧制时：计算轧制各个阶段的力矩空载加速期：(6-18)加速轧制期：(6-19)稳速轧制期：(6-20)减速轧制期：(6-21)空载减速期：(6-22)空载稳速期：(6-23)计算结果见附表4。6.3精轧阶段工艺计算6.3.1压下规程的分配精轧机组的主要任务是在七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，并需保证带钢的表面质量和终轧温度。拟定精轧压下规程就是合理分配各架的压下量及确定各架的轧制速度。精轧机组典型的压下率分配见表6.1。6.3.2确定各道轧制制度制定精轧速度制度包括：确定精轧末架轧制速度，根据体积不变条件确定精轧各个道次的轧制时间。表6.1精轧机组典型的压下率分配（%）F1～F71234567压下率40～4840～4635～4132～3925～3520～2810～16带钢热连轧机精轧采用两级加速和一级减速的轧制方法，如图6.1。图中A段从带钢进入F1～F7机架，直至其头部到达计时器设定点P点（0～50m）为止，进行较低的穿带速度；B段为带钢前段从P点到进入卷取机为止，进行较低的加速；C段从前段进入卷取机后开始到预先给定的速度上限为止，进行较高的加速；此加速度主要取决于终轧温度和提高产量的要求；D段为到达最高速度后，至带钢尾部离开减速第三、四机架时以一级减速度减至咬入速度，等待下一根带钢轧制。首先计算各架前滑值根据：(6-24)式中：—前滑值；—该架压下量；—该架出口厚度；—该架摩擦系数，取=0.5—该架工作辊直径；代入数据得：图6.1精轧速度图确定各架的速度精轧机组各机架速度应满足体积不变条件，即(6-25)式中：—机架号；—第架出口板带厚度；—第架速度。设精轧机最后一架的抛出速度为10m/s，则根据上式可计算出前六架的抛出速度。代入数据得：由前滑定义知：轧辊速度(6-26)则轧辊速度：设精轧机组最后一机架经过一级加速后的速度为15m/s，则根据上式计算出前六架轧机的速度：设精轧机组最后一架的咬入速度为10m/s，则根据上式计算出前六架轧机的咬入速度：6.3.3确定轧件在各道次中的轧制时间精轧机组的间隙时间：(6-27)式中：—精轧机组各机架间的距离，取=6m。—精轧机组各机架的咬入速度。则计算第七机架各阶段的轧制时间：带钢咬入阶段：取L=50m，则一级加速A段：取加速度则：，m二级加速B段：取加速度则：，m减速D段：取减速度则：，m带钢在稳定轧制C段：m稳定轧制时间：所以精轧机组的轧制周期为T=5+2.5+3.3+2.5+70.10=83.4s第六机架各阶段的轧制时间：带钢咬入阶段：该阶段的轧制时间等于第七机架的该阶段的轧制时间加上第七机架和第六机架间的间隙时间，则m一级加速A段：取加速度则：m二级加速B段：取加速度则：稳定轧制时间：减速阶段：第五机架各阶段的轧制时间：带钢咬入阶段：一级加速A段：取加速度则：m二级加速B段：取加速度则：稳定轧制时间：无减速阶段。第四机架各阶段的轧制时间：带钢咬入阶段：一级加速A段：取加速度则：二级加速B段：取加速度则：稳定轧制时间：无减速阶段。第三机架各阶段的轧制时间：带钢咬入阶段：一级加速A段：取加速度则：二级加速B段：取加速度则：稳定轧制时间：无减速阶段。第二机架各阶段的轧制时间：带钢咬入阶段：一级加速A段：取加速度则：二级加速B段：取加速度则：稳定轧制时间：无减速阶段。第一机架各阶段的轧制时间：带钢咬入阶段：一级加速A段：取加速度则：二级加速B段：取加速度则：稳定轧制时间：无减速阶段。6.3.4轧制温度的确定带坯在中间辊道上的冷却时间，等于间隙时间加上精轧第一架的纯轧时间。精轧第一架的纯轧时间，等于轧制周期减去尾部通过各架的时间。轧件尾部通过精轧各架的时间为：(6-28)式中：—机架间距离；—轧件的抛出速度。代入数据得：故精轧第一架的纯轧时间为带坯在中间辊道上的冷却时间为故带坯进入精轧第一架的温度为：(6-29)式中：—粗轧第六道次的尾部温度；—进入精轧第一架的轧件厚度。注：在轧制不锈钢时，考虑到奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢在进入精轧机的温度应不低于1000℃。所以为减少轧制过程中的温降，在粗轧到精轧的中间辊道上设置保温罩。故取轧件进入精轧第一机架的温度为1000℃。尾部通过精轧机组的总温降为：(6-30)式中：—第七机架的抛出速度；代入数据得：℃即每架温降为℃故尾部终轧温度为1000-81.3=918.7℃6.3.5计算各道的平均变形速度计算方法同粗轧阶段。第一机架：第二机架：第三机架：第四机架：第五机架：第六机架：第七机架：6.3.6计算各道平均单位压力计算方法同粗轧阶段，应力状态影响系数：代入数据得：平均单位压力：式中：—材料的变形抗力，Mpa。则各道次的平均单位压力为：6.3.7计算各道总压力轧制压力：式中：—变形区长度，mm；—轧件宽度，mm；则6.3.8计算各道的传动力矩由下式计算：其中：（1）轧制力矩由下式计算：，为合力作用点系数。一般对热轧板带轧制约为0.42～0.50，取=0.48。，为变形区长度，mm；计算结果如下：（2）附加摩擦力矩由两部分组成：式中：—轧辊的轴承中的摩擦力矩；—传动机构中的摩擦力矩。在四辊轧机中辊颈直径=1000mm；式中：—支承辊轴承的摩擦系数，此处取0.003。、—工作辊及支承辊的直径。:第1～4道次（F1～F4）=1550mm，=825mm，=1200mm。第5～7道次（F5～F7）=1550mm，=680mm，=1200mm。计算结果如下：第一架：第二架：第三架：第四架：第五架：第六架：第七架：传动机构中摩擦力矩可由下式计算：式中：—传动效率系数。可取=0.94，减速比i1=5，i2=4，i3=3，i4=2i5=1，i6=1，i7=1，所以第一道次：第二道次：第三道次：第四道次：第五道次：第六道次：第七道次：总的附加摩擦力矩第一道次：第二道次：第三道次：第四道次：第五道次：第六道次：第七道次：（3）轧机的空转力矩空转力矩是指空载转动时轧机主机列所需的力矩。通常是根据转动部分轴承引起的摩擦力矩计算之。一般可按经验公式确定：式中：—电动机的额定转矩，(N﹒m)式中：—电机的额定功率，kw；—电机的额定转速，r/min。精轧机组：电机:2×7800kw0~190~510rpmM0=0.05×0.975×2×7800/190=40KN·m（4）作用在电机轴上的动力矩七机架连轧机，取140各机架动力矩见附表4。计算轧制各个阶段的力矩空载加速期：加速轧制期：稳速轧制期：减速轧制期：空载减速期：空载稳速期：计算结果见附表4。

7电机能力校核轧机在工作时的负荷是间断式不均匀负荷，而电机额定力矩是指电机在此负荷下长期工作，其温升在允许范围内，为此要校核其发热。在轧制过程中，电机允许短时间过载，但过载后轧制力矩必须在电机的额定力矩范围内，所以电机能力校核主要是发热校核和过载校核。其公式如下：校核电机温升条件为：(7-1)校核电机过载条件为：(7-2)式中：—电机额定力矩；—为负荷图中等效力矩；—为轧制周期内最大力矩；—为电机允许的过载系数，＝2.5。其中等效力矩利用下式计算：(7-3)式中：—轧制时间内各段纯轧时间的总和，ｓ；—轧制周期内的各段间隙时间的总和，ｓ；—各段纯轧时间所对应的力矩，N·ｍ；—各段间隙时间所对应的空转力矩，N·ｍ；7.1R1电机能力校核7.1.1等效力矩计算由前面工艺计算可知，在轧制1Cr18Ni9产品板带时产生最大轧制力矩，所以按其进行校核。代入公式，计算得，31807.1.2电机温升校核因为，所以故电机发热在允许的范围内。7.1.3电机的过载校核在电机负荷图中，而所以电机过载在允许范围内。7.2R2电机能力校核7.2.1等效力矩计算7.2.2电机温升校核因为，所以故电机发热在允许的范围内。7.2.3电机的过载校核在电机负荷图中，而所以电机过载在允许范围内。7.3精轧机电机能力校核7.3.1等效力矩计算因为精轧机组各架轧机选用同一型号的电机，所以选取最大力矩的轧机进行校核。根据轧制表中的数据，选取精轧第二架进行校核，代入公式计算如下：7.3.2电机温升校核因为，所以故电机发热在允许的范围内。7.3.3电机的过载校核在电机负荷图中，而所以电机过载在允许范围内。

8轧辊强度校核轧辊直接承受轧制压力和传动轧辊的传动力矩，属于消耗性零件。就轧机本身而言，轧辊安全系数最小。因此，轧辊强度往往决定整个轧机的负荷能力。本设计中粗轧采用两台四辊轧机，精轧机组前四架为同一规格的轧机，后三架为同一规格。其材质、许用弯曲应力见表8.1。表8.1本设计轧机材质、许用弯曲应力轧机材质许用弯曲应力MPa四辊轧机四辊轧机F1～F4F5～F7工作辊支承辊工作辊支承辊工作辊支承辊工作辊支承辊高铬铸钢合金铸钢高铬铸钢合金铸钢高铬铸铁锻钢高铬铸铁锻钢100～1201400～1600100～1201400～160080～90120～140080～90120～14008.1R1强度校核8.1.1辊身强度校核四辊轧机由于采用了支承辊，所以工作辊的弯矩很小，支承辊几乎承受了全部弯矩，只需对支承辊弯曲应力进行校核，校核方法(8-1)式中：—辊身中央的弯曲应力，—支承辊的辊身长，，—支承辊辊颈的长度，—钢板宽度，—最大轧制力。危险断面的弯曲应力为(8-2)式中：—弯曲应力，—辊身直径。代入数据，计算结果为：所以四辊轧机满足弯曲强度的要求。8.1.2辊颈弯曲应力和扭转应力计算辊颈危险断面上的弯曲应力和扭转应力计算方法：(8-3)(8-4)—辊颈危险断面上的弯曲应力，—辊颈危险断面上的扭转应力，—辊颈危险断面处的弯矩，—辊颈直径，—辊颈危险断面处扭转力矩。取轧制周期内最大传动力矩。代入数据，计算得：合成应力采用第四强度理论计算得：工作辊只需计算扭转应力：，代入数据得，所以，R1四辊轧机的辊颈满足弯曲和扭转强度要求。8.1.3辊头扭转强度计算只需计算支承辊辊头的强度，(8-5)代入数据得所以R1四辊轧机的辊头满足扭转强度的要求。8.1.4接触应力计算工作辊与支承辊表面接触产生接触应力，在半径方向产生法向应力，在接触表面中间最大，其值可按赫兹公式计算：(8-6)式中，—加在接触表面单位长度上的负荷—相互接触的两个辊的半径、—与轧辊材料有关的系数，、轧辊材质泊松比，工作辊：=0.35支承辊：=0.3、轧辊材料弹性模量，工作辊：，支承辊：代入数据计算得，，在接触区还就应产生切应力，计算公式如下：8.2R2强度校核8.2.1辊身强度校核所以四辊轧机满足弯曲强度的要求。8.2.2辊颈弯曲应力和扭转应力计算合成应力采用第四强度理论计算得：工作辊只需计算扭转应力：，代入数据得，所以，四辊轧机的辊颈满足弯曲和扭转强度要求。8.2.3辊头扭转强度计算所以四辊轧机的辊头满足扭转强度的要求。8.2.4接触应力计算8.3F1～F4精轧机强度校核8.3.1支承辊弯曲力矩校核所以支承辊弯曲应力符合强度要求。8.3.2辊颈弯曲应力和扭转应力校核支承辊合成应力工作辊所以辊颈满足弯曲和扭转强度要求。8.3.3辊头扭转强度计算所以辊头满足强度要求。8.3.4接触应力计算8.4F5～F7精轧机强度校核8.4.1支承辊弯曲力矩校核所以支承辊弯曲应力符合强度要求。8.4.2辊颈弯曲应力和扭转应力校核支承辊合成应力工作辊所以辊颈满足弯曲和扭转强度要求。8.4.3辊头扭转强度计算所以辊头满足强度要求。8.4.4接触应力计算

9辅助设备的选择由于本车间轧制成品的种类较多，其生产过程中的繁简程度也不相同。因此，为适应各种产品生产的轧板车间的辅助设备，不论从用途、结构、形式上或工作原理上看都是多种多样的。虽然不同的辅助设备完成不同的工作，在生产过程中完全不能互相代替。所以，设备选择是否合理，同样对产品产量和质量、对节省建设投资以及改善和减轻劳动强度等都有重要影响。辅助设备的选择应遵循以下原则：有较高工作效率，较高的产量。设备结构形式先进合理，动作灵活，机构紧凑，操作维修方便，备品备件标准化，制造、更换方便。辅助设备的生产能力要大于轧机生产能力，以保证轧机生产能力得到方便发挥。通常辅助设备能力可按大于轧机生产能力考虑以保证轧机生产正常。设备设计经济合理，体积小，重量轻，以减少设备总重量和节省车间投资。9.1加热设备9.1.1入炉设备入炉设备的功能是将钢坯送至加热炉进行加热，同时将不适宜入炉的钢坯剔除。对这种设备的要求是可靠、故障率低，只有这样才能满足现代小型连轧机生产高速、大产量的要求。入炉设备一般有上料机、称重装置、剔废台架、炉尾推钢机等。（1）上料机又包括链式上料机、阶梯式上料机、震动式布料机三种，本设计中采用阶梯式上料机，它可以灵活控制排料和送料的节奏，以满足轧制节奏的要求。（2）钢坯称重装置是用来完成钢坯称重功能，它放置在输送辊道间。称重装置的控制要与上料辊连锁，称重时辊道不能运转。其性能参数如下：称重精度在称重范围为1500㎏～3000㎏时，±0.1%；750㎏～1500㎏时，±0.2%；称重周期15～18s；最小读数1㎏。（3）剔废台架一般安装在输送辊道之间，位于称重装置与加热炉之间。（4）炉尾推钢机炉尾推钢机的形式在很大程度上取决于加热炉的形式以及进坯方式，即步进炉或推钢式炉，端进料还是侧进料。步进式加热炉炉尾推钢机负责将钢坯从辊道上推至固定梁上。这种推钢机行程不大，推力也不大，多采用液压缸驱动。本设计采用步进式端进料炉尾推钢机9.1.2出炉设备(1)出钢机出钢机的出钢节奏要满足轧制节奏，推速一般为0.5～2.0m/s，推杆返回速度可达3m/s。出钢机推杆的形成主要取决于被加热的钢坯长度和炉子宽度。本设计中所用推钢机的技术性能参数如下：液压系统压力：8MPa；最大送进速度：0.58m/s；最大回程速度：2.54m/s推杆最大行程：19m；推杆推力（二辊传动）：38kN；夹送辊夹紧力：100kN。(2)出炉拉料辊拉料辊设在出钢炉门外，用来将出钢机推出的或由出炉辊道输送出的钢坯拖出，若轧线发生故障，亦可将已出炉的钢坯返送回炉内。当第一架粗轧机咬入轧件困难时，它还可以对轧件施加压力，帮助咬入。有时它还可以配合出钢机处理较轻的粘钢事故。9.2加热炉选择9.2.1炉型确定用作钢锭和钢坯加热（或均匀化退火）的炉子主要有：均热炉、均匀化炉和连续式加热炉。连续式加热炉又有几种类型：推钢式加热炉、步进式加热炉、环形加热炉以及感应加热炉。根据车间需要，决定选用步进式加热炉。其原因是：步进式加热炉和推钢式连续加热炉相比较，有加热能力增加，擦伤减小和容易修炉等优点。最近在大批量生产中采用步进式加热炉的较多，炉子的预热段、加热段、均热段分得很清楚，在加热升温到所规定的温度，均热段为消除锭坯内外温度而进行均热。另外，步进式加热炉还可以用于长宽板坯的退火。9.2.2炉子尺寸的确定（1）炉子宽度的确定主要根据坯料的长度确定：B=nLmax＋（n＋1）(9-1)式中：Lmax—坯料长度，m，n—坯料排列数；—料间或料与炉墙的空隙距离，一般取0.2～0.3m。本车间生产所用的坯料最大长度为12m，采用单排加热，取0.3m，所以炉子宽度。（2）炉子长度炉子的长度分为全长和有效长度二个概念，有效长度是坯料在炉膛内所占的长度，而全长还包括从出料口到端墙的一段距离。炉子的有效长度的计算公式为：(9-2)式中：—炉子的生产能力（kg/h）—坯料宽度，m—加热时间(小时)—每根钢坯的重量（kg）下面分别按照三种计算产品计