年产490万吨热轧板带钢车间设计

年产490万吨热轧板带钢车间工艺设计摘要国民经济建设与开展中大量使用金属材料，其中钢铁材料占有很大比例，板带钢产品薄而宽的断面决定了板带钢产品在其生产和应用上有其特有的优越条件，而热轧带钢工艺的成熟，更是为冷轧生产提供了优质的原料，大大地满足了国民生产和生活的需要。本车间参考鞍钢2150生产线，设计生产能力为年产490万吨，典型产品为：Q345-A，2.5mm1400mm。主要设备有三台步进式加热炉，一台粗轧除鳞机，一架四辊可逆粗轧机〔5000吨〕，六机架四辊精轧机组(3架CVC轧机和3架PC轧机)，三台卷取机，及各种附属设备。设计以年产量为根底，结合各产品的市场前景合理地分配各产品的产量，制定产品方案和金属平衡。以典型产品为例，制定了工艺流程和压下制度、速度制度、温度制度、辊型制度等，并校核了轧机生产能力，计算了各项经济技术指标，绘制了一张车间平面图。在专题中详细论述了铝及铝合金种类,生产工艺及应用。关键词：热轧带钢；压下规程；铝及铝合金；成型工艺Annualoutputof4.90milliontonsofhotrolledflatsteelplantprocessdesignAbstractLotsofmetalmaterialsarebeingusedincountry’seconomicconstructions,steelmakesupabigproportion,Theproductofsteelstriparewidelyproducedandusedbecauseofitsspecialsuperiorfunction.Asitsindustrialartgetclosetomaturityandprovidecoldrolledsteelstripwithrawmaterialofexcellentquality,whichsatisfyrequirementsofpeople’slives.Referingtothe2150HotRollingStripSteelPlantofAnSteel,thedesignedplanthasanannualcapabilityof4.90millionstonsfortypicalproductofQ345-A,2.5mm1400mm.Themaojorfacilitiesinclude:threewalkingbeamfurnaces,onedescalingmachineforroughrolling,one4-rollreversingbloomingmill(5000tons),one6-standand6-rollfinishingmillgroup(3ContinuouslyVariableCrownrollingmillsand3PairCrossrollingmills),threecoilers,andappurtenances.Consideringmarketprospect,theyield,productscheme,andmetalbalanceofeachkindofproductareappropriatelydesignedbasedontheannualplantcapacity.Forthetypicalproduct,theprocessflowdiagram,depressingsysterm,velocitysystem,temperaturesystem,andcrownsysterm,etc.aredetermined.Furthermore,theproductioncapacityoftherollingmillischecked,theeconomicandtechnicalnormsarecauculated,andaplanefigureforthisworkshopisdrafted.Inthechapterofspecialtopic,Thespecies，industrialartsanduseofaluminumanditKeywords:hotrolledsteelstrip,depressingschedulel,aluminumanditsalloy,speciesanduse目录摘要IAbstractII1综述11.1热轧板带的开展史11.2热轧及热轧的现状2热轧定义2热轧工艺优点2热轧工艺缺乏之处2热轧板带的分类3热轧板带钢的规格3热轧板带钢生产的大体工艺流程41.2.7新型轧机简介6国内热轧板带的生产现状61.3热轧及热轧板带生产未来开展方向71.4本设计的目的和意义82产品方案和金属平衡92.1产品方案的编制92.1.1产品方案简介92.1.2编制产品方案的原那么及方法92.1.3选择计算产品92.2产品特点10热轧产品品种及产品钢号标准10产品质量标准11产品性能122.3确定产品方案132.4编制金属平衡表143主要设备及参数确实定163.1加热炉163.1.1加热炉的主要结构及特点163.1.2加热炉的主要尺寸163.1.3加热温度、时间及产量173.1.4设备规格173.2粗轧主要设备17粗轧除鳞装置18粗轧机183.3精轧主要设备193.3.1带坯边部加热器203.3.2切头飞剪203.3.3精轧除鳞装置213.3.4精轧立辊轧机F1E213.3.5精轧机组轧机223.4保温装置的选择253.5层流冷却253.6卷取设备263.7生产方案的选择294轧制工艺及轧制制度确实定304.1生产工艺流程304.1.1生产工艺简介304.1.2生产工艺流程概述304.2加热制度314.2.1加热的目的314.2.2加热的要求324.2.3加热温度确实定324.2.4加热时间确实定334.2.5加热速度确实定334.3压下规程制定344.3.1根据产品选择原料344.3.2粗轧机组压下制度的制定344.3.3精轧机组压下制度确实定374.3.4咬入条件校核384.4轧制时间制度394.4.1粗轧机轧制时间制度394.4.2精轧机轧制时间制度404.4.3轧机工作图表434.5温度制度444.5.1粗轧温度制度454.5.2精轧温度制度464.5.3卷取温度制度474.6速度制度47粗轧机速度制度47精轧机速度制度48粗轧各道次的平均变形速度50精轧各道次的平均变形速度514.7辊型制度525生产设备校核555.1轧制力与轧制力矩555.1.1轧制力的计算555.1.2轧制力矩的计算565.1.3粗轧与精轧的轧制力和轧制力矩565.2设备能力参数校核57轧制力能参数57咬入角校核585.3轧辊强度校核585.3.1参数计算595.3.2轧辊强度校核605.4电机功率校核665.5年产量计算69工作制度与工作时间695.5.2加热炉能力校核70轧机生产能力校核716车间技术经济指标746.1概述746.2车间各项技术经济指标制定757结语76专题：铝及铝合金产品成型工艺77致谢88参考文献89附录A901综述1.1热轧板带的开展史自1926年建成世界上第一台带钢热连轧机以来，它的开展大体上分成四个阶段。一阶段是1927~1960年第一代常速轧机，为了保证离开末架精轧机的带钢头部能顺利地送入卷取机，轧制时末架精轧机的轧制速度限制在600~700m/min的水平。机组年产量为100~300万t，单位宽度卷重4.0~11.0kg/mm。1961~1969年为第二代升速轧机。升速轧机是以过去控制的带钢轧制速度进行穿带轧制，待带钢头部送入卷取机后，全部精轧机、卷取机、辊道等同步升速，以更高的速度进行轧制，提高轧制能力。机组年产量超过300万t，单位宽度卷重18.0~22.0kg/mm。1968年后到达了1300~1600m/min。1970~1978年为第三代的超级轧机。与第二代轧机相比，其特点是钢卷单位宽度卷重提高到36kg/mm，成品厚度范围从1.2~12.7mm变为1.2(0.8)~25.4mm，板坯厚度从250~300mm变为250~360mm，板坯重量从25~40t增加到40~50(60)t，最大轧制速度提高到1440~1800m/min，年生产能力提高到500~600万t/a。简单说第三代轧机的性能和生产能力有了进一步提高，所以第三代轧机又称为高产能轧机，1973后受世界石油危机的影响，世界上主要兴旺国家出现经济萧条，市场紧缩，板带钢轧机开工缺乏，因上述原因促成了第四代经济型轧机的出现。第四代轧机的特点是生产能力大幅度降低，年产量从500~600万t/a降为300~50万t/a，单位宽度卷重减少到20~25kg/mm，板坯宽度、长度、重量都减少，但在技术经济上更合理，采用了降低能耗、降低本钱的措施，以提高市场竞争力[1]。1.2热轧及热轧的现状热轧定义所谓热轧，即在金属再结晶温度以上进行的轧制，一般指金属经加热的过程而进行的轧制加工。热轧工艺优点〔1〕、能量消耗少，热变形时的金属变形抗力低,压缩比大于其他各种工艺。〔2〕、热加工变形时，加工硬化的同时，也存在回复或再结晶的软化过程，塑性变形容易进行。塑性、韧性好，断裂的倾向性减少。金属原子活动性提高，空洞、气泡、裂纹等缺陷易于焊合。不需要像冷加工中的中间退火，简化生产工序。〔3〕、生产率提高，成材率高、自动化程度高,本钱降低。〔4〕、控制热加工，可改变材料的组织结构以满足一定性能要求。产品品种规格范围宽、产品精度高、质量稳定,规格可覆盖全部板材产品,产品最宽可达2000mm以上,可生产包括汽车板、家电板、硅钢、管线板、造船板、容器板等高纯洁度、高精度和高强度的全部热轧产品。(5)、近年来常规板坯连铸和热连轧工艺取得突破性进展,包括连铸坯热送热装和直接轧制技术、无头轧制技术、连铸板坯结晶器在线调宽技术、定宽压力机调宽技术等。热轧工艺缺乏之处〔1〕、过薄或过细的工件，散热较快，保持热加工温度困难。一般仍采用冷加工的方法。〔2〕、工件的外表不如冷加工的光洁，尺寸也不如冷加工生产的精确。〔3〕、热加工结束时，温度难于均匀一致，温度偏高处晶粒尺寸要大一些，特别是大断面更为突出。热加工后产品的组织、性能常常不如冷加工的均匀。〔4〕、热加工金属材料的强度比冷加工的低。〔5〕、某些金属材料不宜热加工。例如铜中含Bi〔铋常用的硬度较小的低熔点金属。铋〔熔点271.3℃〕的某些合金的熔点在100℃以下，如由50％铋、25％铅、13％锡和12％镉组成的“伍德合金〞，其熔点为71℃，应用于自动灭火设备、锅炉平安装置以及信号仪表等〕时，它们的低熔点杂质分布在晶界上，热加工会引起晶间断裂[2]。1.2.4热轧板带的分类板带材根据规格、用途、和钢种的不同，可划分成不同的种类。按规格可分为厚板、薄板、极薄带材等，有时又把厚板细分为特厚板、厚板、中板。我国的分类标准是把厚度60mm以上的称为特厚板，20~60mm称为厚板，4~20mm称为中板，0.2~4.0mm称为薄板，0.2mm以下称为薄带钢。按用途可分为汽车用钢、压力容器钢板、造船钢板、锅炉钢板、桥梁钢板、电工钢板、深冲钢板、航空结构钢板、屋面钢板及特殊用途钢板等。按钢种可分为普通碳素钢板、优质碳素钢板、低合金结构钢板、碳素工具钢、合金工具钢板、不锈钢板、耐热及耐酸钢板、高温合金钢板等[3]。热轧板带钢的规格热轧带钢是用热轧方法生产出来的成卷交货的钢，品种有：低碳钢、中碳钢、高碳钢;船用结构钢、管线钢、锅炉用钢、焊瓶钢、IF深冲钢、无取向硅钢、包晶钢、高强双相钢等，主要用作冷轧带钢的原料，其次是作焊管坯、轻型型钢及剪切板材的原料。或以厚规格钢卷为原料生产厚壁大直径螺旋焊管。其产品尺寸及规格要求见表1.1。表1.1 热轧带钢的尺寸规格钢带公称厚度/mm1.2,1.4,1.5,1.8,2.0,2.5,2.8,3.0,3.2,3.5,3.8,4.0,4.5,5.0,5.5,6.0,6.5,7.0,8.0,10.0,11.0,13.0,14.0,15.0,16.0,18.0,19.0,20.0,22.0,25.0钢带公称宽度/mm600,650,700,800,850,900,1000,1050,1100,1150,1200,1250,1300,1350,1400,1450,1500,1550,1600,1700,1800,1900我国热轧钢卷的规格：表1.2热轧钢卷规格厚度宽度钢卷内径 钢卷外径钢卷质量单位宽度质量1.2~25.4mm600~1900mm762mm2150mm最大43.6t最大23kg/mm1.2.6热轧板带钢生产的大体工艺流程连铸板坯→进步式加热炉→高压水除鳞〔初〕→定宽压力机定宽→粗轧机→飞剪→高压水除磷〔精〕→FE连轧前立辊→精轧机层流冷却→卷取机→检查→卷取分卷横切→成品[1].1加热对热轧带钢的板坯加热，一般采用连续式加热炉型式。为了适应热轧产量增大的需要，现代连续式加热炉，无论是热滑轨式或步进式，一方面采用多段(6～8段以上)供热方式，以延长炉子高温区，实现强化操作快速烧钢，提高炉底单位面积产量；另一方面尽可能加大炉宽和炉长，扩大炉子容量。增加炉长，可采用步进式炉，是现代热连轧机加热炉的主流。为了节约能量消耗，近年来板坯热装和直接轧制技术得到迅速开展。热装是将连铸坯或初轧坯在热状态下装入加热炉，热装温度越高，节能越多。热装对板坯的温度要求不如直接轧制严格。直接轧制那么是板坯在连铸或初轧之后，不再入加热炉加热而只略经边部补偿加热，即直接进行轧制。1.2.6.2粗轧热带钢轧制分为除鳞、粗轧和精轧几个阶段。与一般板带的轧制不同的是热带钢轧制，在粗轧阶段的宽度控制不但不用宽展，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。板坯除鳞后，接着进入二辊轧机轧制，由于此时板坯厚度大、温度高、塑性好、抗力小，应选用二辊轧机即可满足要求。随着板坯厚度的减薄和温度的下降，变形抗力增大，而板型及厚度精度要求也逐渐提高，故必须采用强大的四辊轧机进行压下，才能保证足够的压下量和较好的板型。为了使钢板的侧边平整和控制宽度的精确，在以后的每架四辊粗轧机前面一般都设有小立辊进行轧边。1.2.6.3除鳞热轧带钢在经过粗轧以后，在中央辊道运输过程中会再次产生氧化铁皮，为了防止在精轧过程中发生氧化铁皮压入，麻点等事故的发生，在进入精机组前要进行除鳞工序。用高压水喷射带钢外表，进行除鳞。1.2.6.4精轧精轧机座一般选用四辊式轧机，不带小立辊。机座数目有五架、六架、七架、八架,根据来料厚度及成品厚度的需要进行选用。精轧机组是真正的连轧，增加精轧架数，可以减轻各架负荷，有利于提高轧制速度和轧制更薄的产品，并可使进入精轧机的坯厚从20～30mm增加至20～40mm。精轧机座间距离为5.5m～6m。精轧前设有入口导板，机座间设有活套支持器，以调节轧制速度和缓冲金属流量的变化。精轧机组末架的终轧温度对产品质量有直接的影响，主要根据钢种和产品的机械性能要求确定。1.2.6.5层流冷却层流冷却是通过控制冷却方式和冷却速度使成品的卷取温度到达工艺设计的要求，最终满足不同用户对产品性能的需要。2150ASP生产线的层流冷却装置按粗调、精调、微调分组布置，控制精度高，流量大，冷却方式灵活，可以满足不同钢种的冷却要求。具备生产高强度、高级别X100管线钢，铁素体钢等特殊产品的能力。1.2.6.6卷取精轧机组轧制后的成品厚度带钢经过层流冷却装置冷却后由卷取机卷成钢卷，利于存放和运输。1.2.7新型轧机简介1.2.7.1CVC轧机CVC轧机就是把上下工作辊都研磨成瓶形轧辊,然后相互颠倒180度安装在机架里,因而在工作辊之间形成对称的辊缝轮廊。当上下工作辊沿轴向作相对移动时,按其移动方向的不同而形成辊缝轮廊的正凸度和负凸度。由于轴向移动量是无级的,因而系统可连续进行可变凸度控制。根据THYSSEN的经验,当轧辊移动范围为±100mm时,辊缝的可变凸度范围为100～500Lm。CVC轧机的使用效果：〔1〕CVC系统与弯辊系统结合使用,有相互增益作用,扩大了调节范围,辊缝横断面起到了很好的校正作用,且易于补偿各种轧制因素对辊缝横断面的影响。〔2〕由于辊缝的凸度连续变化,故一套轧辊系统可替代多套传统四辊轧机的辊型系统,减少了轧辊库存。〔3〕工作辊的磨损与热膨胀对轧制的影响与传统四辊轧机相似。〔4〕工作辊和支持辊的接触压力略高于普通四辊轧机。〔5〕当辊移动于中间位置,其轴向力与普通四辊轧机相同,但承载下移动轧辊,那么轴向力明显增加。1.2.7.2PC轧机PC轧机为成对轧辊交叉，即上支持辊与上工作辊作为一对，下支持辊和工作辊作为一对,上下两对辊组轴线的垂直面相交叉成一个很小的角度，从而得到很大的轧辊凸度。其控制原理是：上、下工作辊形成的辊缝截面随轧辊交叉角度的变化而变化，可形成具有凸度变化的辊缝截面。随着交叉角增加，等效辊缝凸度增大，交叉角的变化范围在0°～1.2°之间，具有良好的凸度控制效果，且随板带宽的增大，控制效果也变好。1.2.8国内热轧板带的生产现状以鞍钢2150mm热轧带钢轧机为例，鞍钢2150mm热轧厂鞍钢集团公司结合其三炼厂异地改造，在鞍钢西部地区新建的一条年产500万吨的ASP连铸连轧生产线。该生产线采用直轧工艺，配备了步进式加热炉且带有长行程装钢机、四辊可逆式粗轧机、液压活套、精轧液压AGC、AWC、窜辊和弯辊装置、带自动跳步功能的全液压卷取机、全线三级计算机控制等先进技术装备。热轧带钢厂目前生产品种有：低碳钢、中碳钢、高碳钢、船用结构钢、管线钢、锅炉用钢、焊瓶钢、IF深冲钢、无取向硅钢、包晶钢、高强双相钢等，产品覆盖面广。热轧钢卷除供冷轧、硅钢继续深加工外，广泛应用于建筑、机械加工制造、汽车制造、造船、卷管、集装箱制造业等行业。2150生产线主要设备包括三座步进梁式加热炉、一台板坯高压水除鳞箱、三架立辊轧机、一架四辊可逆粗轧机、十二组保温罩、一台切头飞剪、一台精轧高压水除鳞箱、七架四辊连轧机组、一套层流冷却装置、三台地下卧式卷取机及相应辅助配套设施等。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。珠钢CSP薄板坯连铸连轧生产线投产后，方案采用该工艺生产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。1.3热轧及热轧板带生产未来开展方向近年来，热连轧机很多的技术开展依然集中在板形、厚度精度、温度与性能的精准控制、外表的质量控制等方面，如广泛使用的强力弯辊(WRB)系统、工作辊窜辊(HCW、CVC)和对辊交叉(PC)技术,工作辊的精细冷却、高精度的数学模型的不断改良等,都使热轧产品的质量不断提高。新技术、新设备层出不穷，如板坯定宽压力机、PC板形控制系统、强力弯辊系统、轧辊在线研磨、中间辊道保温技术和带坯边部感应加热技术、轧机全部采用交流同步电机和GTO电源变换器及4级计算机控制、精轧机采用了全液压压下及AGC技术、半无头轧制技术、铁素体加工技术、高强度冷却技术、新型卷取机等。今后热轧宽带钢开展方向以深冲钢板、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开展目标。热轧窄带钢开展方向以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为主。近代热轧板带钢生产技术开展的主要趋向：〔1〕.热轧板带材短流程、高效率化。这方面的技术开展主要可分两个层次：一是常规生产工艺的革新。为大幅度简化工艺过程，缩短生产流程，节约能源与金属等各项消耗，提高经济效益，不仅充分利用连铸板坯为原料，而且不断开发和推广应用连铸板坯直接热装与直接轧制技术；二是薄板坯和薄带坯的连铸连轧和连续铸轧技术逐步完善。〔2〕.生产过程连续化。〔3〕.采用自动控制不断提高产品精度和板形质量。〔4〕.开展合金钢种及控制轧制、控制冷却与热处理技术，以提高优质钢及特殊钢带的组织性能和质量[1]。1.4本设计的目的和意义带钢是有一个比拟特殊的钢铁产品，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。本设计课题是年产490万吨热轧带钢生厂工艺设计。产品规格为：〔1.8～25.4〕mm×〔1000～2000〕mm。所用钢种为：普碳钢、低合金钢、优质钢。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。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。综上所述，本设计的选题是有意义且可以实现的。2产品方案和金属平衡2.1产品方案的编制产品方案简介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、规格及年产量方案。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。(1)产品方案的内容：1)车间生产的钢种和生产规模；2)各类产品的品种和规格；3)各类产品的数量和在总产量中所占的比例。(2)产品技术条件：规格标准、性能标准、试验标准、交货标准编制产品方案的原那么及方法(1)国民经济开展对产品的要求，既考虑当前的急需又要考虑将来开展的需要。(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。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是没有必要的。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那么：(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，但不是说每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实际产品接近。(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[4]。本次设计的典型产品是Q345-A，2.5mm×1400mm2.2产品特点2.2.1热轧产品品种及产品钢号标准本次热轧带钢车间设计参照鞍钢2150热轧生产线进行。根据现场的生产实际和要求，其产品主要供应冷轧厂、硅钢厂和生产热轧商品卷。产品的品种主要有低碳钢、碳素结构钢、低合金钢、管线钢、深冲钢、耐候钢等[5]。产品钢号标准：〔1〕.冷轧用热轧钢卷：SPCC〔一般用热轧钢板及钢带〕、SPCD〔冲压用热轧钢板及钢带〕、SPCE(深冲用热轧钢板及钢带)、CQ、DQ、HSLA按JISG3141标准生产。〔2〕.冷轧镀锡用热轧钢卷：T1、T2、T2.5、T3、T4、T5按JISG3303标准生产。〔3〕.焊接结构用热轧钢卷：SM400A、SM400B、SM400C、SM490A、SM490B、SM490C、SM490YA、SM490YB、SM520B、SM520C、按JISG3106标准生产。〔4〕.汽车结构用热轧钢卷：SAPH310、SAPH370、SAPH400、SAPH440按JISG3113标准生产。〔5〕.冷轧取向硅钢用热轧钢卷：Z8H、Z9H、Z9、Z10、Z12按新日铁标准生产。〔6〕.冷轧无取向硅钢用热轧钢卷：S9~S23、S30~S60按新的JIS标准生产。〔7〕.一般结构用热轧钢卷：SS330、SS400、SS490、SS540按JISG3101标准生产。〔8〕.一般耐大气腐蚀用热轧钢卷：NAW400、NAW490按新日铁标准生产。〔9〕.机械结构用热轧钢卷：C22、C35、S20C、S35C按JISG4501标准生产。〔10〕.管线用热轧钢卷：X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70、X80、按API5L标准生产。2.2.2产品质量标准本车间产品生产执行GB-709-88标准，尺寸偏差见表2.1和表2.2。通常产品按产品标准供货，也可以根据用户要求供货。产品标准一般包括有品种(规格)标准、技术条件、试验标准及交货标准等方面的内容。产品标准有国家标准、国际标准、部颁标准或企业标准。轧钢工作者的任务是按产品标准组织生产，并不断提高生产技术水平以满足用户对产品质量的更高要求。对不同用途的板带钢，产品的技术要求各不相同，但依其相似的外形特点及其使用条件，产品的技术要求可归纳为:尺寸精确板形好，外表光洁性能高。具体表现在如下四个方面：

(1)尺寸精度。板带钢的尺寸精度主要是厚度精度，板带钢由于B/H很大，厚度的微小变化势必引起其使用性能和金属消耗的极大波动，故在板带钢生产中一般应力争高精度轧制和按负公差轧制。

(2)板型。要求板带平直，每米长度上的浪形、瓢曲、侧弯均不得超过产品标准中所允许的数值。(3)外表质量。板带钢的外表质量直接影响到钢材的使用性能、寿命及其美观，并且板带材又是单位体积的外表积最大的一种钢材，故必须保证板带材的外表质量。无论是厚板或薄板，其外表都不得有气泡、结疤、拉裂、刮伤、折叠、裂缝、夹杂和压入氧化铁皮等外表缺陷，因为这些缺陷不仅损害板制件的外观，而且往往破坏性能或成为产生破裂和锈蚀的主要原因，成为应力集中的薄弱环节。钢卷外表允许有微量的和局部的缺陷，这其中包括允许有深度或高度不超过板厚一半的划痕、擦伤、麻点等很轻微的缺陷，但应保证钢卷允许的最小厚度。钢卷允许有少量不正常的局部，但此局部不能超过每卷钢卷总长的6%。表2.1钢板长度允许偏差(mm)公差厚度钢板长度长度允许偏差≤4≤1500+10＞1500+15＞4~16≤2000+10＞2000~6000+25＞6000+30＞16~60≤2000+15＞2000~6000+30＞6000+40>60所有长度+50注；剪切后平整的热轧钢板，其长度偏差允许增加20mm。表2.2纵切带钢的宽度允许偏差〔mm〕公称宽度允许偏差厚度≤4.0＞4.0~6.0＞6.0~8.0＞8.0≤160±0.5±0.8±1.0±1.2＞160-250±0.5±1.0±1.2±1.4＞250-600±1.0±1.0±1.2±1.42.2.3产品性能板带钢的性能要求主要包括力学性能、工艺性能和某些钢板的特殊物理或化学性能。对甲类钢钢板，那么要求保证一定的强度和塑性。重要的结构钢板，要求有较好的综合性能，既要有良好的工艺性能又要保证有一定的强度和塑性，同时还要保证一定的化学成分及良好的焊接性能和常温或低温冲击韧性或一定的冲压性能、一定的品粒组织及各方向组织均匀性等。2.3确定产品方案该热轧板带工程设计年产量490万吨，成品带钢厚1.8-25.4mm,宽1000-2000mm,钢卷内径为762mm，外径为1100-2100mm,最大卷重37.3t，最大单位宽度卷重18.65kg/mm。原料为连铸板坯，坯料厚度135、170、200mm,标准坯厚135mm,宽度1000-2000mm,长15-18m,最大板坯重量37.9t[4].针对选取的典型产品Q345-A，2.5mm×1400mm,那么本次设计选择的原料规格表2.3原料规格种类板坯厚度板坯宽度板坯长度最大板坯重量连铸板坯20014515000mm37.9t表2.4产品规格厚度宽度钢卷内径钢卷外径最大卷重产量1.8～25.41000～200Φ7Φ1100～Φ237.3t年产490w吨表2.5产品品种、规格和生产量序号产品名称厚度〔mm〕宽度〔mm〕产量〔万t〕所占比例〔%〕典型牌号1冷轧用钢卷1.5~4.5700~19006012.2Q2352管线钢2.0~4.5730~1900306.2X42、X703冷轧镀锡用钢卷2.0~3.0700~1900326.5MR、D4一般结构用钢1.8~19.01000~190015030.6Q3905锅炉板3.0~10.0700~1900489.815CrMo6造船板5.0~19.0850~19007014.3AH32、B7轿车用板1.5~4.5700~1800408.2T52L、T528冷轧硅钢用钢卷2.0~2.6850~17006012.2BDG表2.6产品宽度的代表尺寸单位：mm宽度1000~11001101~13001301~15001501~17001701~2000代表尺寸10501200140016001900表2.7产品厚度的代表尺寸单位：mm厚度1.8~2.02.1~3.03.1~4.04.1~5.05.1~9.09.1~12.712.8~19.0代表尺寸1.92.53.54.5710152.4编制金属平衡表金属平衡是反响在某一定时期内〔通常是1年〕，制品金属材料的收支情况。它是编制车间生产预算与制定方案的重要数据，同时对于设计车间的内部运输与外部运输，以及车间的平面布置都是极为重要的数据。成品率是一项重要的技术经济指标，成品率的上下反映了生产组织管理及生产技术水平的上下。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。(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。残屑指钢锭外表缺陷以及加工后产品外表缺陷清理所造成的损失。本车间产品切损为3%-4%。(4)工艺损失：各工序生产中由于设备和工具、操作技术以及外表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。本厂设计年产能力490万吨，需要连铸坯量502.470万吨，综合成材率97.518%，考虑到轧制生产中烧损、切损、轧废及原料质量都是影响成材率的因素，因此金属平衡如以下图表2.8金属平衡表序号产品名称年需板坯量年产量成材率金属消耗烧损切损轧废〔万t〕〔万t〕〔%〕〔万t〕〔%〕〔万t〕〔%〕〔万t〕〔%〕1普通冷轧用钢卷61.5386097.50.5540.90.4920.80.4920.82管线钢30.92330970.3091.00.3091.00.3091.03冷轧镀锡用钢卷32.8213297.50.2790.850.2790.850.2630.84一般结构用钢153.061150981.1480.751.1480.750.7650.55造船板49.2314897.50.3940.80.4180.850.4180.856锅炉板72.0167097.20.6480.90.6480.90.7201.07轿车用钢41.1524097.20.4121.00.3290.80.4121.08冷轧硅钢用钢卷61.7286097.20.6171.00.4940.80.6171.0合计502.47049097.5183主要设备及参数确实定3.1加热炉加热炉的主要结构及特点本车间有3座加热炉，为以后开展考虑，预留了一座加热炉的安装位置。本车间的加热炉为上、下燃烧步进梁式板坯加热炉，炉子燃料以混合煤气为主。本加热炉的供热分为：预热段、加热段、均热段三个阶段，每个段又分为上部段和下部段，此外在装料端有一个不供热的热回收段，其与供热的预热段用隔墙分开，设置回收段的目的是降低出炉烟气的温度，提高炉子效率。加热炉的烧嘴配置为：均热段采用炉顶平焰烧嘴；均热段下加热采用轴向反向烧嘴，其它各段配置轴向烧嘴，这样配置烧嘴能够确保板坯长度方向加热温度均匀。炉底和炉侧的钢结构，由钢板和型钢组成，并分成假设干段以适应热膨胀要求[5]。步进梁的升降采用电动偏心轮式，具有维修容易，运行本钱低，对板坯的跑偏调整容易的优点。加热炉的主要尺寸表3.1加热炉主要尺寸工程参数炉子装料辊道与出料辊道的中心距，mm42000炉子有效长度，mm36600炉子砌砖宽度，mm20040炉子内宽宽度，mm18940炉子出料辊道中心线与炉子砌砖线的距离，mm2800板坯在炉内的跑偏量，mm±30表3.2加热炉设备性能工程参数单位炉底过钢面积的产量，kg/m3·h950热值〔混合煤气〕，kJ/Nm31800±50×4.18400t/h产量时〔热装〕的煤气消耗量，Nm3/h38000400t/h产量时〔热装〕的空气消耗量，Nm3/h70300烧嘴前空气压力为：Pa3500~4000加热温度、时间及产量1.装炉温度：(1)常温—冷装；(2)600℃—保温坑热装；(3)800℃2.抽出温度：1250℃3.加热能力：常温~1250℃4.产量：(1)标准板坯：200mm×1950mm×12000,400t/h；(2)最长板坯：220mm×1950mm×18000，275t/h。5.板坯在炉时间：175~195分钟。设备规格1.步进梁：(1)上下驱动电机：交流电机160KW×380V×50Hz。(2)水平移动液压缸：Ф224×Ф125×580〔行程〕；工作压力：110kg/cm2。2.装料机：(1)前后进电机：2－75KW×575/1150rpm；前后进行程：10500mm。(2)升降电机：2－55KW×900rpm；升降行程：350mm以上。3.抽钢机：(1)前后进电机：2－45KW×575/1150rpm；前后进行程：4350mm。(2)升降电机：2－55KW×900rpm；升降行程：150mm以上。3.2粗轧主要设备粗轧机组设备主要由粗轧区辊道、侧导板、高压水除鳞装置、R前后立辊粗轧机、中间辊道、保温罩和废品推钢机等组成。粗轧除鳞装置粗轧除鳞装置的主要作用是通过高压水喷射除去加热后板坯上下外表的氧化铁皮。表3.3粗轧除鳞装置的主要性能参数名称高压水除鳞机喷射形式高压水喷射式喷射集管数上下各2组压力23kg/cm2水量749.4L/min粗轧机粗轧机的各项参数见表3.4，3.5。表3.4水平辊粗轧机主要性能参数工程参数粗轧机支持辊尺寸mmφ1500×2150粗轧机工作辊尺寸mmφ1150×2150材质合金锻钢最大轧制压力t5000道次最大压下量mm50主电机功率kW2-AC10000转速r/min40/90轧制速度m/s0~5.89立柱断面cm28925附着式立辊数目架2立辊最大侧压量mm50(板坯200mm)表3.5E1\E2立辊轧机设备性能立辊轧机型式上传动附属可逆立辊轧机平辊时最大压下量，㎜max50mm轧制压力，kNMAX3800轧制力矩，kNM2×340〔1.5倍过载〕轧辊尺寸,㎜φ1200/φ1100×650轧辊开口度，㎜950~2150轧制速度，m/s0/2.79/5.58m/s平衡压力，MPa16主电动机，KW×rpm2×AC1200kW×0±200/400r/min轧辊冷却水，MPa1.2换辊方式吊车吊出轧辊侧压方式电动APC+液压AWC轧辊开闭电机，KW×rpm2×147kW0±1030rpm电动侧压速度〔单侧〕，mm/s0~55传动比3.7电动侧压行程，mm2×735液压压下AWC压头，kN2×2500液压缸直径，mmφ460液压缸行程〔单侧〕，mm50液压缸工作压力，Mpa25液压缸工作速度，mm/s50液压压下速度〔单侧〕，mm/s503.3精轧主要设备精轧机组由六架不可逆的机架组成连轧机组。其中F2~F6采用交叉角形式，简称PC轧机。在F4~F6轧机内设有在线工作辊修磨装置，简称ORG。精轧机前设置一台带坯边部加热器；精轧机前设有一台切头飞剪，为异周速转鼓式。这种型式的切头剪能很好地切除带钢头部，使带钢顺利地进入精轧机。在精轧机前还设有一立辊轧机F1E，立辊采用液压AGC控制系统，对提高带钢宽度控制的精度和改善带钢边部质量有显著效果；在立辊F1E前还有一套精轧除鳞装置。带坯边部加热器带坯边部加热器通过电感应加热的方式，对粗轧后的带坯边部进行连续加热，以减少带坯边部与中部的温差，减少带钢因边部温度过低而产生的裂纹。加热能力：标准材料〔碳素钢，厚度40mm〕在75m/min的搬送速度条件下，感应头在正常间隙情况下，距带坯边部25mm处外表温度提高45℃。切头飞剪切头飞剪设置在精轧除鳞装置前面，粗轧后的带坯在进入精轧机轧制之前用切头飞剪切掉头部和尾部。它由牌坊、剪刀转鼓、夹紧装置、驱动装置、转鼓更换装置、入口辊道、切头滑槽等组成。其上下转鼓上均按180°间距安装了直刀、弧形刀两组刀片。直刀用于切尾，弧形刀用于切头。刀鼓驱动由2台马达驱动二级减速机带动下刀鼓转动，通过齿轮箱带动上刀鼓转动。换刀刃时，用液压缸将刀鼓组合件从切头剪牌坊内抽出到工作侧的横移台车上，然后开动由液压缸控制的横移台车将事先磨削好的新刀鼓组合件横移，并将其推入切头剪牌坊内。表3.6切头飞剪主要性能参数切断材料碳素钢、低合金钢切断温度≥900℃切断厚度最大60mm切断宽度最大2000mm切头长最大400mm切断力最大950t切断速度约0.5-2m/s电动机2-1600KW×600rpm精轧除鳞装置精轧除鳞装置由2组夹紧辊、输出辊道、上下除鳞集管及除鳞箱组成。上夹送辊采用气缸压下式空心被动辊，下夹送辊及输送辊道由交流电机驱动。参数如表3.7所示。表3.7精轧除鳞装置主要性能参数名称精轧除鳞装置形式夹送辊式高压水除鳞箱除鳞集管数4根(上下各2根)除鳞喷嘴数量，个4×45除鳞压力23MPa除鳞盖液压缸驱动开闭式上下夹送辊形式空心辊被动式上下夹送辊尺寸外径600mm×辊身长2200mm上下夹送辊压下装置气缸动作式输送辊道形式单驱动式输送辊道辊子尺寸外径400mm×辊身长2200mm输送辊数量6根输送辊电机1－AC6KW×133rpm精轧立辊轧机F1E精轧立辊轧机F1E用于带钢进入精轧的导向和对带钢宽度的精确调整。它由两台交流电机通过减速机、万向接轴分别驱动。轧辊的开度由电动丝杆丝母设定。轧制中由AWC对辊缝进行动态调整。主要性能参数如表3.8所示。表3.8精轧立辊轧机主要性能参数名称精轧立辊轧机形式上传动附属立辊最大轧制力1000kN最大压下量10mm(板厚50mm时)轧辊尺寸750/600mm×300mm轧制速度1.25-2.5m/s(最大辊径时)轧辊开口度950-2150mm轧辊驱动电机2－AC370KW×200/400rpm轧辊驱动减速机减速比约为1/11.75辊缝调整速度25~50mm/s(两侧合计)辊缝调整电机2－AC74KW×1150rpm辊缝调整减速机数量2台;减速比约为1/7.67辊缝调整有效行程27.5mm液压压下油缸外径350mm;内径300mm主传动轴十字销型万向接轴精轧机组轧机精轧机组的轧机为四辊轧机六机架串列布置，各机架间距离为6000mm。F1~F3采用四辊(CVC)轧机，F4~F6采用四辊成对交叉(PC)轧机，轧机交叉采用单侧传动形式。F1~F3工作辊由交流电机通过主减速机、中间轴、人字齿轮座、齿形万向接轴驱动。而F4~F6工作辊由交流电机通过中间轴、人字齿轮座、齿形万向接轴驱动。轧机主传动的齿接手中设有平安螺栓，当出现过大负荷时，平安螺栓切断以保护驱动系统不被损伤。F4~F6轧机内设有在线工作辊修磨装置(ORG)，以减少换辊次数。轧机主要性能参数如表3.9。表3.9精轧机组轧机主要性能参数机架F1F2F3F4F5F6Dg(mm)850/765850/765850/765700/630700/630700/630Dz(mm)1600/14501600/14501600/14501600/14501600/14501600/1450Lg(mm)245024502450245024502450Lz(mm)215021502150215021502150P(t)max450004500045000450004000040000主电机AC10000AC10000AC10000AC10000AC10000AC10000转速(rpm)150~450150~450150~450150~450250~700300~800工作辊材质实心锻钢实心锻钢实心锻钢高镍铬高镍铬高镍铬支撑辊材质高速钢高速钢高速钢高速钢高速钢高速钢主减速比4.163.32.54111表3.10轧辊交叉装置配置表轧机号F2~F3F4~F6形式单侧电动交叉式单侧电动交叉式丝杆180mmdin×16mmpitch160mmdin×12mmpitch交叉速度约5.2mm/s(丝杆速度)约4.2mm/s(丝杆速度)交叉角最大1.5°最大1.5°电动机2－AC44KW×1310rpm/机架2－AC44KW×1310rpm/机架表3.11活套装置设备性能工程参数型式液压活套活套动作角度，〔°〕60(轧钢时)，90(换辊时)辊径×辊身长，mmφ275×2120mm〔内冷却〕压力，MPa30材质碳素钢管、外表堆焊硬质合金其他主要设备性能参数如下：1.主减速机：形式：1级人字齿；齿轮精度：JIS2级；减速比：F1约1/4.16；F2约1/3.3；轧机加减速度：最大60mpm/s；主传动轴：鼓形齿万向接轴。2.液压压下装置：机架：F1~F5；主液压缸：2台/机架；主液压缸压力〔最大〕：F1~F32000t/液压缸；F4~F51700t/液压缸；主液压缸内径×有效行程，动作压力：F1~F3约1050mm×120mm，最大245kg/cm2；F4~F5约1000mm×116mm，最大231kg/cm2；压下速度：4~5mm/s〔轧制压力1500t/机架时〕；主液压缸设置：轧机上方；轧辊开口度：F1~F3：最大70mm〔最大辊径时〕；F4~F5：最大60mm〔最大辊径时〕；轧机驱动平安装置：平安螺栓联轴器式；安装位置：电机接手处；切断负荷：约400%。3.F6标高调整装置：形式：液压缸驱动斜契式；调整量：约50mm；调整速度：约5mm/s。3.4保温装置的选择保温装置位于粗轧与精轧之间，用于改善中间带坯温度均匀性和减小带坯头尾温差。采用保温装置，不仅可以改善进精轧机的中间带坯温度，使轧机负荷稳定，有利于改善产品质量，扩大轧制品种规格，减少轧废，提高轧机成材率，还可以降低加热板坏的出炉温度，有利于节约能源。在此采用保温装置主要为保温罩，其特点是不用燃料，保持中间带坯温度，以减少中间板坯的热量损失，减少头尾温差和保证轧件进人精轧机时的温度，以获得较高精度的成品尺寸和均匀的机械性能。保温罩由1个喇叭口形入口罩和12个内壁固有保温材料的罩子、支架、底座以及回转升降装置等组成。布置在粗轧与精轧机之间的中间辊道上，一般总长度有50～60m，由多个罩子组成，每个罩子均有升降盖板，可根据生产要求进行开闭。罩子上装有隔热材料，罩子所在辊道是密封的。中间带坯通过保温罩，可大大减少温降。3.5层流冷却1.层流冷却工作原理带钢层流冷却装置根本工作原理是使带钢外表上覆盖层最正确厚度的水量,利用热交换原理使带钢冷却到卷取温度。所采用的具体方式是使低压力、大流量的冷却水平稳地流向带钢外表,冲破热带钢外表的蒸气膜,随后紧紧贴附在带钢外表而不飞溅。这些柱状水流接触带钢外表后有一定的方向性,当冷却水吸收一定热量而随钢板前进一段距离后,侧喷嘴喷出的压力使冷却水不断更新,从而带走了大量的热量。2.层流冷却的优缺点及其使用范围优点：此冷却效率较高；水流呈层流状态，可获得很强的冷却能力；钢板的上下外表和纵向冷却均匀。缺点：冷却区距离长；极管之间有一定的距离，达不到横向冷却均匀；对水质的要求较高，喷嘴容易堵塞；设备庞杂，维护量较大且难度高。适用范围：适用于强冷却，如热轧板出口处。根据钢种与带钢厚度的不同，层流冷却方法主要分为：前段冷却、后段冷却、带钢头、尾部不喷水三种[3]。层流冷却主要技术性能见表3.12。表3.12层流冷却主要技术性能工程技术参数型式无惯性管式层流冷却上集管数，个56下集管数，个120层流冷却水量，m3/h12600带钢输入温度，0C850~950带钢输出温度，0C550~6503.6卷取设备1．卷取机简介卷取机位于精轧机输出辊道末端，由卷取机入口侧导板、夹送辊、助卷辊、卷筒等设备组成。它的功能是将精轧机组轧出的这种带钢以良好的卷形，紧紧地无擦伤的卷成钢卷。卷取机是在高速且有较大冲击力的非常恶劣的条件下进行运转的设备，其结构复杂，故障率高。所以对卷取机的性能有特殊要求：1)卷取机刚度高，不易变形；2)耐反复冲击的高强度结构；3)保持高机械精度的结构；4)设备结构应利于检修和维护；5)发生故障率低的机械结构。为了保证轧件在输出辊道上能“拉直〞运行，轧机、辊道、卷取速度需匹配；带钢头部出精轧末架，未被卷取前，辊道速度超前10%~20%于末架轧机轧制速度；卷取过程中卷取速度应与轧制速度同步；带钢尾部离开末架轧机后，辊道速度要滞后20%~40%于带钢速度。现代热连轧生产线上主要采用地下式卷取机。2.地下式卷取机的设备布置与卷取工艺(1)地下式卷取机的配置这种类型的卷取机位于工作辊道的下面，所以称之为地下式的卷取机。

特点：工作条件恶劣，处于连续交替作业，生产节奏快，具有生产效率高，便于卷取宽且厚的带钢，卷曲速度快而且钢卷密实，节省空间的优点。(2)卷取工艺过程：卷曲时要控制张力，而控制张力必须控制速度：当带钢头部离开轧机以后，辊道的速度必须大于轧制速度，目的是防止堆钢。而进入夹送辊以后，夹送辊的速度必须大于轧制速度，以建立张力。卷筒与轧机同步加速，进行卷取。卷取终了，必须使夹送辊速度小于卷筒速度，以维持张力。而且卷取速度应低，以保持稳定[4]。(3)卷取机设置带钢厚度不同，冷却所需要的输出辊道长度亦不同，因此出现几种不同的卷取机设置方案。在距末架精轧机190m处装置三台卷取机，可以满足高速和产量要求；对于厚度2.5～3mm以下的薄带钢，那么应在60m近处再装设2～3台近距离卷取机；只在距精轧末架约120m处装设三台标准卷取机。本车间共设置了2台卷取机，并预留了一台卷取机的安装位置。卷取设备由侧导板、夹送辊、助卷辊、卷取机本体、卸卷小车、输出小车等组成。表3.13卷取机入口导板主要性能参数卷取机型式液压3助卷辊卷取机卷取带钢厚度，mm1.8~25.4卷取带钢宽度，mm1000~2000卷取温度，℃500~750钢卷外径，mmφ1100~φ2150钢卷内径，mm762钢卷最大重量，t37.3钢卷单位卷重，kg/mm22.4卷取机传动电机额定功率，kW1000卷取机传动电机转速，r/min230/600卷取机卷取速度，m/sMax22.8卷筒型式4块扇形块涨缩式卷筒过扩大/扩大/缩小，mmΦ762/φ745/φ727卷筒液压缸直径，mmφ390/φ180卷筒液压缸行程，mm54/85卷筒液压缸压力，kg/cm213夹送辊型式机架式上夹送辊尺寸，mmφ900/φ880×2200下夹送辊尺寸，mmφ500/φ480×2300夹送辊开口度，mm450压力辊尺寸，mmφ300×2150助卷辊型式电机驱动液压摆动式助卷辊尺寸，mmφ380×2300助卷辊硬度，HSHRC48—52助卷辊跳跃控制AJC跳步控制助卷辊电机额定功率，kW75助卷辊电机转速，r/min1200助卷辊AJC液压缸直径，mmφ220/φ1603.7生产方案的选择生产方案：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。生产方案的选择与设备的选择密切相关。确定生产方案时应考虑以下几点：(1)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。(2)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开展。根据以上分析，再结合实际，本设计采用ASP热轧工艺。主要原因如下：(1)生产规模：本设计钢板带材年产量为490万吨，目前常规铸轧生产量还难到达,ASP可以迅速达产，规模化生产。(2)产品定位：考虑到本设计车间的将来开展，以后需要生产的产品可能为轿车用板、高韧性管线钢、造船和桥梁用高强度钢等。产品品种较多,ASP产品域已经完全覆盖常规轧机。(3)节能高效：ASP有完善的专有技术体系，实现了连铸连轧直接相接的短流程，低本钱生产[4]。鉴于以上原因，本设计采用ASP热连轧工艺，参照鞍钢2150热轧板带钢车间进行设计。4轧制工艺及轧制制度确实定4.1生产工艺流程生产工艺简介参照2150mm生产线，热轧带钢轧机的生产工艺流程如图4.1所示。连铸板坯步进式加热炉高压水除鳞R1〔E1,E2〕粗轧机〔带前后立辊〕飞剪保温罩精轧后层流冷却精轧机组轧制高压水除鳞箱卷取机检查卷取，分卷，横切成品图4.1生产工艺流程图4.1.2生产工艺流程概述连铸板坯通过辊道和跨车送到本厂板坯库，有三条工艺流程线，冷装轧制、热装轧制、直接热装轧制。由于工艺流程的区别，入加热炉的板坯温度是不一样的。直接热装轧制板坯温度t≥800℃，热装轧制板坯温度t≥600℃。热板坯经测温后装入加热炉。板坯在加热炉内一般加热到1200~1250℃由四臂式出料机托出炉外。局部碳素钢和某些低合金钢可采用“低温出炉〞轧制工艺，其出炉温度为1100℃以上，轧制带钢厚度约为2.0毫米以上。加热炉出炉的板坯，首先经过粗轧除鳞箱用高压水去除氧化铁皮，然后送到带立辊的粗轧机进行轧制。R粗轧机是四辊可逆轧机，将板坯轧成厚度30~60毫米的中间带坯。粗轧带坯经中间辊道、切头飞剪输入辊道，对边部需要加热的带坯经边部感应加热器加热，随后用切头剪切去带坯的头、尾不合格局部，再经过精轧机前的立辊轧机轧制后送入六机架精轧机组轧制，进精轧机的速度随成品的厚度而定，厚度越薄速度越快。带坯经过F1~F6机架四辊式精轧机组，轧制成厚度为1.8~25.4毫米的成品带钢，精轧出口温度在850℃左右，成品带钢经精轧机组后的输出辊道上的层流冷却装置冷却，将带钢冷却到规定的卷取温度〔500~780℃〕，一般在600℃左右，然后由地下液压式卷取机卷成卷。卷取完的钢卷，由卸卷小车将钢卷从卷取机卸出，经卧式打捆机打捆后，用钢卷小车送到钢卷升降机托住钢卷，钢卷升降机下降，由一号钢卷运输链接受钢卷，然后由钢卷运输链系统运送。对需要检查的钢卷那么送到检查线，翻开钢卷进行检查。钢卷经称重、喷印后，根据下一工序决定钢卷的流向。钢卷为卧式运输，运输链和运输链之间用可升降的钢卷车过渡连接，钢卷需转向运输的位置采用了升降机量[4]。4.2加热制度加热的目的1.把金属加热到单相奥氏体的温度范围内进行轧制，此时既无组织应力又有良好塑性的面心晶格，对变形特别有利；2.提高原料的塑性，以便于压下，提高成品尺寸精度和外表光洁度；3.在高于再结晶温度轧制时，不存在加工硬化现象，故变形抗力减小，故轧制能耗也降低；4.使板坯内外温度均匀，减少由于温差造成的内应力，有利于轧制的进行；5.原料的加热可以使不均匀的组织借助于扩散而得到改善，改变其内部结晶组织或消除轧制中造成的内应力，提高其机械和物理性能；6.原料加热良好能减少轧辊和其它设备零件的磨损，从而提高零件寿命，并能采用较大的压下量，减少轧制道次，增加轧机利用率。加热的要求钢坯在轧制前加热的好坏直接影响轧机产量、产品质量和能量消耗、设备平安及其他技术经济指标。对此，必须满足以下加热要求：1.加热温度要准确，不产生过热和过烧；2.加热时板坯内外温度要均匀，尽量将温差限制在允许范围内，否那么产生热应力；3.尽量减少板坯加热时氧化损失，以降低本钱，提高外表质量；4.防止含碳量高的板坯在加热时脱碳；5.不同的钢种制定不同的合理的加热制度[1]。加热温度确实定热轧温度要根据有关塑性、变形抗力和钢种特性来确定，必须使金属在某一温度下内部组织状态最适宜压力加工。由于各种钢的化学成分和组织的不同，所以热轧的温度范围也不同，而且还要考虑到热加工的要求、主轧线工艺、设备的特点，以求获得最正确的加热温度。1.加热温度的上限和下限：对低合金钢和碳钢，可根据Fe-C平衡相图确定加热温度的上限和下限，理论上应当是固相线AE，实际上加热温度上限一般低于100~150℃。其下限理论上高于Ar3〔高30~50℃〕，这个温度通常是1150~1250℃。此外还要考虑到出炉到轧制终了时的全部温降情况。2.加热温度必须考虑轧钢工艺的要求和设备布置的特点等；3.合金钢的加热温度，尤其高合金钢中合金元素的种类、含量不同，故具体考虑。加热时间确实定板坯的加热时间可按下面经验公式计算:1〕冷装加热时间：τ=C·B(4.1)式中:τ——加热时间，小时；B——钢坯厚度，厘米；C——系数；见表4.12〕热装加热时间：钢坯热装时加热时间取决于其入炉温度，温度越高，加热时间越短。故热装加热时间可按下面公式确定：t1=CB-0.0016(T-200)式中：T—装炉时金属温度，℃。表4.1系数C的选择钢种C碳素钢0.1~0.15合金结构钢0.15~0.20高合金结构钢0.20~0.30高合金工具钢0.30~0.40本设计依据典型产品取C=0.15。那么加热时间τ=C.B=0.15×20=3.0h。加热速度确实定确定加热速度时，要考虑钢的导热性。由于钢在500~600℃以下时塑性很差，为了防止加热过程中产生巨大热应力，应采用较小的加热速度，一般为9~11分钟/厘米。4.3压下规程制定压下规程是板带轧制制度最根本的内容，直接关系着轧机产量和产品的质量，它的中心内容就是要确定板坯轧成所要求的板带所须采用的轧制方法、轧制道次及每道次压下量的大小。本次设计的压下规程包括粗轧和精轧两局部。厚度为2.5mm，宽度为1400mm的板带钢为本车间的典型产品。根据产品选择原料轧制钢种：Q345。-板坯规格：200×1450×15000mm连铸板坯。表4.2坯料钢种的化学成分(WT%)CMnSiPSVAl≤0.201.0~1.6≤0.55≤0.035≤0.0350.02~0.15≥0.015粗轧机组压下制度的制定粗轧机组的主要任务是将板坯轧成中间坯。本车间粗轧机组由1架粗轧机、前后立辊组成，经过五道次粗轧。1.根据成品板宽确定精轧目标宽度(4.2)其中：BC－成品板宽1400mm；β－宽展边余量(6~8mm)；C1－热膨胀率(1.45×10-5)；TF6－精轧机末架出口温度850℃。所以=1400×(1+1.45×10-5×(850+273.15))+8=12.确定粗轧机组目标宽度BF1E由于精轧机组宽展量很小，可以忽略不计。所以BF1E=BF=1430.80mm3.各道次压下量分配出R轧机后就进入精轧连轧机组的带坯目标厚度一般可以根据成品的厚度由规定表格查出。表4.3带坯规格成品厚度(mm)0~3.893.90~5.295.30~6.997.00~9.499.50~12.7带坯厚度(mm)3234363838~40所以由上表可以得出带坯厚度选择32.00mm，即中间坯厚度为32.00mm。粗轧机组压下量分配一般规律：第一道次不要太大，中间道次采用大压下量，最后道次为控制厚度和板形，要适当减小压下量。表4.4粗轧各道次压下率分配范围表〔ε%表示压下率〕道次123456五道%203035～4040～5030～50-六道%15～2322～3026～3527～4030～5033～35本次设计选择五道次粗轧。根据以上两个表可制定本次设计的粗轧各道次的压下分配为：表4.5粗轧各道次压下量道次12345H(mm)200170127.582.8749.72△h(mm)3042.544.6333.1517.72H(mm)170127.582.8749.7232压下率(%)1525354035.644.粗轧各道次宽展量的计算由齐贝尔公式：(4.3)在温度高于1000℃时C=0.35式中：—第i道次的宽展量，mm；—第i道次的压下量，mm；那么：6.90mm13.68mm19.62mm19.33mm12.59表4.6粗轧各道次宽展量道次i12345△Bi(mm)6.9013.6819.6219.3312.59所以∑△Bi=6.90+13.68+19.624+19.33+12.59=72.12mm。5.宽向所需的总的侧压量由公式：，(4.4)式中：—宽向的总侧压量，mm；C2—热膨胀系数，取1.015；—常温下坯料的宽度，mm；所以：=1.015×1450-1430.80+72.12=113.07因为可逆轧辊的设前后立辊，在精轧轧制前侧压一次，在粗轧各道次轧制后各侧压一次，共侧压六道次。6.各道次宽度计算由于坯料加热发生膨胀，热膨胀系数为C2=1.015，B=B0×C2………………(4.5)..所以加热后坯料宽为：B=1450×1.015=1471.75表4.7立辊压下量及各道次宽度道次i12345精轧前宽展量(mm)6.9013.6819.6219.3312.590侧压下量(mm)26.6123.0821.1618.7616.327.14轧前宽度(mm)1478.651465.721462.261460.431454.261437.94轧后宽度(mm)1452.041442.641441.101441.671437.941430.80精轧机组压下制度确实定精轧机组的压下量分配原那么一般是充分利用高温这一有利条件，把压下量集中在前几架。对于薄规格产品，在后几架轧机上为保证板形、厚度及外表质量，压下量逐渐减小；但对于厚规格产品，后几架压下量也不宜过小，否那么对板形不利。具体分配时，应注意以下几个方面：1.第一架可以留有适当的余量，即是考虑到带坯厚度的波动和可能产生的咬入困难等，而使压下量略小于设备允许的最大压下量；2.第二、三架要充分利用设备能力，给予尽可能大的压下量；3.以后各机架逐渐减少压下量，到最后一架一般在7~12%左右，以保证板形、厚度、精度和性能。精轧机组各架相对压下量一般分配如下：表4.8精轧压下率分配表〔ε%表示压下率〕道次12345676架%40～5035～4530～4025～3515～2510～157架%40～5035～4530～4025～4025～3520～2810～15综上，制定精轧机组压下量分配，见表4.9。表4.9精轧机组的压下规程机架号F1F2F3F4F5F6轧前厚H(mm)3217.69.685.813.782.83轧后厚h(mm)17.69.685.813.782.832.5压下量Δh(mm)14.47.923.872.030.950.33压下率(%)454540352511.66轧后的成品厚度h=2.5mm。咬入条件校核表4.10各机架工作辊直径机架RF1~F3F4~F6工作辊尺寸(mm)φ1250/φ1150×2150φ850/φ765×2450φ700/φ630×2550压下量与咬入角的关系如下：α=arcos〔1-Δh/D〕〔4.6〕其中：△h-压下量，mm；D-工作辊直径，mm。计算时工作辊直径取小值，工作辊直径相同时，只须校核压下量最大的。轧制钢板时，最大咬入角为15~22°，低速咬入时取20°，经计算，上述咬入符合条件，咬入能力满足。列表如下：表4.11咬入角序号△h(mm)D(mm)cosαα(°)R44.6311500.96119116.01F114.47650.98117711.13F27.927650.9896478.25F33.877650.9949415.77F42.036300.9967784.60F50.956300.9984923.15F60.336300.9994761.854.4轧制时间制度粗轧机轧制时间制度正确选择粗轧机的速度制度是实现快速轧制的重要环节。粗轧机轧辊的加速度a=40转/分/秒，减速度b=60转/分/秒，在板带轧制时，由于轧件较长，应选用梯形速度制度。各道次的纯轧时间采用公式(4.7)计算：(4.7)其中：L－该道轧后轧件长度，Li＝b0h0L0/bihi；nh－梯形速度图的恒定转速，转/分；np－轧件的抛出速度，转/分；ny－轧件的咬入速度，转/分；D－工作辊的平均直径，D=1.15粗轧机的速度制度见下表：Li=200×1450×15000/(bi×hi)表4.12粗轧各道次速度制度单位：mm道次12345轧后宽度1452.041442.641441.101441.671437.94H170.00127.5082.8749.7232.00L17614.9923649.4536424.8560686.5394536.28np(转/分)2020204040nh(转/分)4040406060ny(转/分)2020204040tzh〔s〕7.5310.0315.3416.9426.32tj(s)55555注：tj为道次间歇时间。图4.2粗轧机组速度图粗轧轧完后带坯长度为l′=170×1600×15000/32×1609.59=95.01m，=精轧机轧制时间制度1.确定最末架F6的穿带速度V6及出口速度穿带速度是指轧件头部从第一架入口到最后一架入口的速度，末架穿带速度以成品厚度为依据，可以查下表得出。表4.13末架轧机速度序号12345厚度mm2.41~2.702.71~2.902.91~3.103.11~3.403.41~3.80穿带速度,m/s10.5010.159.859.358.75最大速度,m/s17.2017.2017.2016.2015.05抛钢速度，m/s14.3514.3513.4013.0011.60由于本车间的典型产品厚度h=2.5mm，所以末架轧机穿带速度为10.50m/s,最大轧制速度为17.20m/s，抛钢速度为14.35m/s。2.各机架轧制速度和穿带速度末架轧机轧制速度确定以后，可由秒流量相等原那么，即由以下公式(4.8)计算出各机架的轧制速度和穿带速度。由于热扎过程中前滑很小，可以忽略不计，所以公式(4.8)可简化为：(4.9)表4.14精轧机组各架轧制速度机架123456稳定轧速〔m/s〕2.444.447.4011.1115.1917.20穿带速度(m/s)1.492.714.526.959.2710.503.精轧机速度图..图4.3精轧机组速度图注：1点：穿带速度末机架10.50m/s；2点：带钢头部出末架后开始第一级加速，加速度为0.05~0.1m/s23点：带钢头部咬入卷取机后开始第二级加速，加速度为0.05