【《年产240万吨中厚板生产工艺及车间设计》13000字（论文）】

年产240万吨中厚板生产工艺及车间设计摘要近年来,中厚板在发达国家的需求是14%-16%,并且随着经济等方面的不断进步与发展，各个国家对中厚板的需求量只会越来越大。在本次设计中，以优质结构碳素钢板为设计的典型产品，进行了年产量为240万吨的中厚板的车间设计。制定了生产大纲，选择了在本次设计中主要的计算产品，即使用45号钢作为本次设计的原材料，而后进行了所需设备如符合需求的轧机、加热炉等设备的选择，制定了所需的压下规程，痛过计算确定了所需要的速度制度及温度制度，对设备及最终的生产能力进行了校核，即进行了电机校核、轧辊校核，使其都满足需求，年产量也满足需求。设计的主要内容包括:原材料的选择、生产工艺的制定、特殊产品的计算和设计、生产设备的选择、产品和设备性能的验证。关键词：中厚板，工艺设计，力能参数，车间设计目录摘要 I目录 III1.绪论 11.1中厚板钢产品概述 11.1.1中厚板钢的分类及用途 11.1.2中厚板技术要求 11.2中厚板设备介绍 11.2.1二辊可逆式轧机 21.2.2三辊劳特式轧机 21.2.3四辊可逆式轧机 21.3中厚板未来发展趋势 22生产方案及产品大纲的制定 42.1产品方案的编制 42.1.1产品方案 42.1.2编制产品方案的原则 42.1.3产品的选择 42.2产品大纲及执行标准 52.3金属平衡表的编制 53生产工艺流程的制定 73.1工艺流程 73.2生产流程概述 73.3中厚板生产线的工艺流程 84设备选择 94.1加热设备选择 94.2轧机选择 94.3除磷设备选择 104.4冷却设备选择 114.5矫直设备选择 124.6剪切设备选择 135轧制工艺及轧制制度的确定 165.1产品的工艺设计 165.1.1产品的坯料选择 165.1.2钢的质量检验 175.2压下规程设计 175.2.1压下规程的制定原则 175.2.2粗轧机组压下制度制定 175.2.3精轧机组压下制度的确定 205.3速度制度 215.3.1粗轧速度制度 215.3.2精轧机轧制时间制度 235.4温度制度 265.4.1粗轧温度制度 265.4.2精轧温度制度 276轧制力计算和设备生产能力校核 296.1轧制力计算 296.2传动力矩的计算 316.2.1轧制力矩 316.2.2摩擦附加力矩 326.2.3空转力矩和传动力矩 336.3设备能力参数校核 346.3.1电机能力校核 346.3.2咬入条件校核 356.3.3轧辊校核 356.3.4轧机生产能力校核 446.3.5加热炉能力校核 467各项技术经济指标 487.1概述 487.2车间各项技术经济指标 48结论 50参考文献 521.绪论1.1中厚板钢产品概述1.1.1中厚板钢的分类及用途根据中国的规定，4毫米至25毫米厚的钢板称为中厚钢板，25毫米至100毫米厚的钢板称为厚钢板。中厚板有许多应用。一些中厚板应具有高强度、高硬度、耐腐蚀的性能。1.1.2中厚板技术要求中厚板的技术标准主要包括：包含钢材的排号与分类的基本标准；包含重量、允许偏差、形状和尺寸的品种标准；包括表面质量要求、化学成分要求、机械性能要求及其他技术要求的技术条件标准。1.2中厚板设备介绍中厚板的轧机水平可以很好的体现出工业的水平，并且也可以在一定程度上表明该国家的钢铁设备水平。全世界研究中厚板的进度并不慢，都在或多或少的发展，所以在中厚板方面提出了更高的要求。1.2.1二辊可逆式轧机这种轧机提供能源并驱动的方式为使用直流电机，并且轧制时的速度也可以很快，具有减速大等优点，它通常被用作厚板钢的生产。1.2.2三辊劳特式轧机这种轧机从动辊为中间辊，中间辊可以从上到下提起，它是由上辊和下辊之间的摩擦驱动的。三辊轧机的资本投资较少，可逆轧机的刚度比快轧机小，且高速钢厂的刚度高于可逆钢厂，因此钢板的生产精度较高。但轧机的咬合能力不高。1.2.3四辊可逆式轧机四辊轧机在所有轧机中是最大的一个，对四辊可逆式轧机具有柔性生产的特点，这也是二辊可逆式轧机的特点，不过四辊轧机使用了支撑辊，这是二辊轧机所没有的，所以相较于二辊轧机，四辊轧机在轧制过程中，轧辊不易变形，并且由四辊轧机所轧制出来的钢材精度也大大的获得了提升。由于四辊轧机的支撑辊的直径很小，与二辊轧机在轧制力相同的情况下四辊轧机可以获得更多的轧制压力，这样就会使轧机的产量提升。这种类型的轧机不易被制造出来，通过人力直流发电机提供能量，需求要高于二辊轧机，比如两架轧机的开度如果相同的话，四辊轧机所需要的资金要高于二辊轧机，这样就增加轧机车间在资金方面的消耗。1.3中厚板未来发展趋势21世纪，在各个方面中厚板都得到了很大的发展，比如车间的产量大大增加了，更重要的是，所有高性能和高强度比如主要公共建筑施工所需、道路建设、轮船制造、石油及输送天然石管道等所需求的中厚板都能够在本国的轧制车间中制作。中厚板生产线的开发流程处于良好状态。它主要分为以下几个方面：1.新工厂的板轧机主要使用大板下在下游的地区中，由于各种因素导致生产车间缺少当前的先进技术，在轧制设备方面也不及一些先进的工厂车间，这就导致了生产出来的产品样式单一，产品的规格种类也很少，很难在消费市场上发挥该有的作用。并且，一些生产中厚板的车间将使用能够生产超过3000毫米的生产中厚板的轧机，以达到客户的需求。此外，从设备结构的角度来看，随着设计和制造水平的提高，新轧机正逐渐发展成为轧制力距离更大、刚度更高的四辊可逆式轧机。根据工艺要求，可配置具有轧制力的立式钢材轧机。20世纪70年代中期，在世界上平均中厚板指标最高的日本，四家钢铁企业相继建造了4架5500毫米的轧机。2.新产能配置与区域消费之间的平衡如前所述，由于中国中厚板的产出量和当地消费的不平衡，需要保证产出量满足当地的消费量。例如，在经济发达的广东省，中厚板的产出量不能够满足当地的消费水平。是中厚板从别处流入到这个城市。由于广东为临海城市，所以造船业在当地发展非常迅速，所以中厚板的需求量非常高，中厚板的生产量已经跟不上当地的发展。在我国内陆，中厚板轧机一般都是轻型轧机，由于中型及重型轧机及生产出的产品的特性，这两种并不适合在内陆发展，一般都是在靠海的地区中使用这两种轧机，并且由于海路的存在，车间所制造出的中厚板能够很迅速的运输出去，使得其能够很快的提供给造船业等行业。3.开发附加值更高的产品目前在本国市场上中型板和重型板有着很大的优势，使它们能够满足国内市场的需求，如船舶的船体板、锅炉板和建筑施工用板，但在发展过程中暴露了很多问题。举例说，对于高精度的中厚板钢材产量不足、国家大型钢铁厂的重复建设。所以，为了轧制出大小尺寸达到要求甚至更大，具有良好力学性能比如韧性达到要求，具有很高的塑性能力等特性的板材，在轧制过程所使用设备中，需要使用硬度更高的钢材作为材料。虽然中国所生产出来的板材能够满足一部分需求，但是在不远的将来或许会对中厚板有更高的需求，导致产量及质量跟不上发展。所以我们可以把目光放在开发研究高性能高质量的板材，并逐步的扩大这一板材的生产范围。我国在中厚板方面，不论是出厂产品的质量方面，还是轧制出的数量方面，都处在不断的发展中，并且轧制车间也在不断的向现代化发展。传统的生产方法只生产带有较大误差的粗糙板材，必须在中厚板的生产方法上做出改变，比如在生产中厚板时使用精细化的方法。这样做可以提升我国中厚板生产的数量和质量，达到自给自足的程度，能够跟得上各个方面的发展，能够适当的减少我国费力的从别国进口中厚板的量。2生产方案及产品大纲的制定2.1产品方案的编制2.1.1产品方案为了设计车间需要制定出产品计划，包括名称、类型、性能、样式大小、及预期年产量。在深入研究调查和统计数据的基础上，由专业设计师提交准确的报告，并经其需要的部门批准后进行。根据编制出的产品大纲来设计车间。先选定的生产的产品种类，生产工艺及所需要的设备都通过生产的产品来确定。2.1.2编制产品方案的原则(1)在我国经济发展日益提升的情况下，人们需要怎样的产品。(2)所生产出来的产品是否达到平衡，并且不能够单一的进行考虑，还要将全国范围内的车间生产算在内。(3)如果在某个地方建成工厂，需要考虑到把工厂建设在这里会有怎样的后果，当地对所建造的工厂又会有怎样的影响。(4)当车间建设完毕之后，需要在原有的基础上适当的提升生产率。(5)努力实现制动产品结构和标准的现代化。2.1.3产品的选择选择计算产品原则：(1)所选择的产品即使在所有生产的产品当中也是足以作为代表的。(2)这种产品途径所设计的所有工艺才能够被轧制出来。所选定的(不是所有的)都经过这些工序，是将所有的计算产品放在一起看的。(3)需要按照现实的情况，结合生活实际来选择计算产品。(4)所选择的产品需要留有一定的计算余量，使其即使出现某些意外也能够通过这些余量进行调整冰计算下去。本设计通过45号钢所制成的产品来展示。表2.1坯料化学成分(WT%)化学元素CSiMnNiCuFe含量(%)0.42%-0.5%0.17%-0.37%0.5%-0.8%≤0.3%≤0.25%余量2.2产品大纲及执行标准表2.2产品大纲产品规格/mm产量/万吨所占比例/％优质碳素结构钢12~100*1500~4100*6000~180009640船体结构用钢6~100*1500~4100*180007240建筑结构用钢6~100*1500~4100*180007230合计240100本设计车间生产的产品是根据国家、行业的标准和客户的要求生产和测试的。2.3金属平衡表的编制为了详细展示出生产车间在特定的一段时间内的投料量和产出量，需要编制出金属平衡表。金属平衡表可以很好的展示出车间需要多少原材料才能够达到预先的年产量。烧损：指原料中的一些金属元素在高温的作用下，会发生氧化作用而变成非金属的氧化物或一些不需要的杂质元素，一些合金元素也会因为发生氧化的原因而变成残渣或气体。炉内的温度越高，金属的氧化过程就会进行的越快，金属的损耗也就越大。因此在加热轧制的过程中或多或少始终存在着烧损。由于金属熔化所需要的温度在前段时间比较低，后面所需要的温度比前期要高，所以烧损的程度在前期是比较轻的，而后越来越严重。切损：切损是由钢坯头部、尾部和边缘被切割后产生的大量残余材料造成的。这主要与坯料的大小和原材料的状况有关。因此，通过选择合理的钢坯尺寸，准确计算坯料与产品尺寸的关系，可以减少切割损失。轧废(工艺损失)：原料在轧制的过程中，由于操作失误等原因导致产品导致产品不合格即为轧废。包括轧漏等。表2.3金属平衡表序号产品消耗金属消耗系数/%成材率/％烧损/％切损/％工艺损失/％1优质碳素结构钢1.82.71.51.099942船体结构用钢1.43.11.71.10393.83建筑结构用钢1.62.91.41.10194.13生产工艺流程的制定3.1工艺流程合理的生产工艺是降低生产过程的能耗、以最低的成本和最小的地面空间实现大容量生产。但是确定工艺流程也需要一定的原则。3.2生产流程概述在生产中厚板的轧制车间中，我们通常使用连铸坯作为原材料。加热系统因钢的质量而异。为了让钢不易变形，可以进行轧制，所以需要对钢进行加热，需要加热到原料中的一些合金元素的塑性和韧性得到改善。在运输原料的过程中，使用煤气加热原料并送进加热炉。但是原料会因为加热的缘故在表面形成一层氧化膜。如果不移除，就会在之后的工艺中导致表面缺陷的形成，为了清除这些由氧化垢所导致的缺陷，就需要用到高压水。车间里生产中厚板的轧机中，一般选择四辊轧机，这是因为它所轧制出来的中厚板通常为轧机所能生产出来的最大规格，能生产出来最宽的中厚板，并且在车间配置轧机时也只是一个支架，为增加产量可以使用双机架配置。所有的中、重轧机都是可逆的(让每个过程的间隙减少，使毛坯原始厚度减少)。中厚板轧制是在两个方向上进行的，这与其他中厚板轧制方法并不相同。首先，为了增加连铸坯的宽度，轧制是在垂直于连铸坯长度的方向上进行的。这就是所谓的交叉轧制。一部分设计方面的要求是生产条件的要求(如变形、温度等，必须适应产品的性能)。另一部分则是设备能力要求的极限(如与原材料厚度和最终产品厚度相对应的轧制力值和最大扭矩)。在原料板坯进行轧制时，轧机的轧辊并不是一成不变的，在轧机轧制时可以人为主动的去改变形状，这样人为的操作可以主动的去消除延展率差异所导致的内部应力。厚度控制应考虑对产品厚度产生影响的因素，如轧机的机架和轧辊的弹性变形。现代中厚板轧机通过控制组成轧机的控制系统的过程参数，来保证最终产品的质量。当轧制结束，中厚板已经到了工艺所要求的大小及尺寸时，这个时候就可以降低轧制出来的钢板的温度了，冷轧工艺的目的为降低板材的温度一部分轧机出口的冷却系统正在取代热处理系统，用于金属棒的高速插入和出口。这个过程对钢板的要求与其它不同，需要所使用的钢板具有比其它部分使用的钢板更高的强度。并且在这个过程中所冷却的速度不会造成太大的影响，因为无论是怎样的冷却速度，都可以将轧制好的钢板通过风冷来降低它的温度。一部分轧机高速线材的淬火回火处理的热处理系统正被一些轧机出口的冷却系统取代。在某些特殊情况时，可以将轧制出的钢板堆放在一起，这样可以减少轧制出的钢板中氢的含量，并减少所使用钢板的氢脆。3.3中厚板生产线的工艺流程图3.1中厚板生产流程4设备选择4.1加热设备选择在轧制中厚板之前，为了使其拥有一定的塑性，需要提升原料的温度到达一定的程度。为了降低钢的变形阻力，也为了使其更容易轧制成所需的形状，所以需要对原材料板坯进行加热。使其更容易轧制。为了加热板坯，在这个过程中分为预热、加热和均热。使原料的热应力降低，通过炉内的温度来提升原料的温度，这一段为预热段。快速加热原料的温度，让它达到轧制所需的温度，这一段被称为加热段，并且在这一段中，轧制的温度会直接影响到轧制出产品的最终质量。在均热段中，可以提高加热炉内的生产效率，使原料的断面温差降低。在本设计中，本车间配备了3个步进梁式加热炉。4.2轧机选择在这个设计中，主要使用四辊可逆式轧机。它具有柔性生产的特点，四辊轧机使用了支撑辊，这是二辊轧机所没有的，所以相较于二辊轧机，四辊轧机的轧辊不易变性，它所轧制出来的钢板也会有很高的精度。由于四辊轧机的支撑辊的直径很小，与二辊轧机在轧制力相同的情况下四辊轧机可以获得更多的轧制压力，这样就会使轧机的产量提升。但会加大投资。表4.2轧机设备参数设备参数单位粗轧机精轧机形式四辊可逆轧机立柱端面面积cm29936允许最大轧制力kN70000轧制力矩kN·m2×23002×2100最大轧制速度(最大辊径)m/s4.57.0最大开口度mm320（配辊350）主传动电机功率kW2×60002×8000转速r/min0~36~720~54~134轧辊工作辊规格mmΦ1150×1050×3500材质工作层：高NiGr无限冷硬铸铁；芯部：球磨铸铁质量t41.822支承辊规格mmΦ2100×1900×3500材质合金锻钢或铸铁质量t125.54.3除磷设备选择本设计所选择的除磷方式为高压水除磷，使用高压水除磷罐作为本次设计的除磷设备。使用设在粗、精轧机前、后的高压水总管去除二次氧化氧化皮。4.4冷却设备选择热轧钢板通常为850°C必须冷却到室温。冷却可以降低材料中的碳含量，通过降低碳含量可以改善材料的焊接性。还可以增强塑性韧性和提高强度而在不增加合金含量。表4.4冷却设备参数项目单位参数形式直集管空冷区尺寸mm23500×25000处理钢板尺寸mm(6~100×1500)~(3300×42000)上集管数组25下集管数组25瞬时最大总水量m3/h7500最大连续供水量m3/h3600侧喷水量m3/h110上下水喷水比1:1.8~1:3.0钢板开冷温度℃700~1000钢板终冷温度℃450~800辊道运行速度m/s0.3~2.5冷却水温度℃≤384.5矫直设备选择钢板在热轧的过程中往往会产生形状缺陷，为了使轧制出的钢板符合产品标准，需要矫直轧制出的钢板。矫直设备压主要分为力矫直机和辊式矫直机。本设计使用辊式矫直机。4.6剪切设备选择使用位于切尖剪辊道下游的切尖剪来剪去钢板的头尾或者使用此剪机在钢板出现镰刀弯时在合适的位置进行分段。使用双边剪剪去边缘。

5轧制工艺及轧制制度的确定5.1产品的工艺设计首先，选择轧制方法。通过热轧的方式生产中厚板。必须满足两个条件：宽展量和压下量是合适的。考虑了燃烧损失等其他因素。需要定下一个轧制生产出来产品在头部和尾部有多少是不需要的部分，并且在钢板的两端也同样会有这样不需要的部分，这时就需要将这些不必要的部分所剪掉。还需要考虑到轧制这些钢板究竟需要多少的原材料，最后考虑到所选择储存成品的仓库的各方面的因素，确定哪一间仓库收纳哪些成品，通过上述内容的考虑之后选择轧制时所需要的合适的板材。5.1.1产品的坯料选择(1)对于将要使用的原材料的尺寸来说，如何进行选择也是有一定的原则的:1.对于所选择的原材料来说，通常要求尽可能的小一些。2.为了轧制，所选择的原材料能够在原来宽度的基础上继续扩大，这样在轧制时就会更方便的制定压下规程。3.所选择的原材料应该使其长度达到或者接近这种材料所能达到的极限长度。(2)坏料的检查与清理1.连铸缺陷对性能的影响(1)在加热轧制的过程中，原料上的裂纹会不停的变大，可能发生裂断和开裂。(2)原料钢板的晶间结合力如果很低的话，在轧制过程中容易断裂，导致生成轧制废料。(3)如果钢中的组成元素在结晶的过程中分布不均的情况十分严重，那么会导致钢板的性能在各个地方并不相同，影响了钢板的性能分布。(4)如果钢板原料中存在着缩孔并且没有被发现，未进行适当切割，钢板在轧制之后塑性和韧性等力学性能就会降低，这是因为钢板内部那些未处理的缩孔形成了分层。(5)钢的非金属夹杂是指在轧制后破坏钢板结构，使钢板内部生成了夹层，导致钢板的韧性或塑性等力学性能降低。在使用过程中很容易形成应力集中。2.铸坯表面检查一些制造商在检查铸坯的表面时，无论是切割前还是切割后，都通过直接目视的方法来检查表面是否有缺陷，但目视检查错误的结果太大了。为了发现一些肉眼无法观测到的缺陷以提高检测产品时的准确率，中国发明了一种监测装置。本设计先用人工用肉眼监测一次，之后对肉眼观测合格的产品使用装置监测。3.连铸的表面处理原材料的表面或多或少都会存在一些缺陷，这些缺陷只会对一些在加热轧制过程中被氧化的比较薄的金属薄片的质量产生影响。采用某种方法去清理大到一定程度的缺陷，使钢板因缺陷导致质量不合格而造成的废料。这样可以使生产出来的钢板的表面质量得到一定的提升，并且使轧制钢板原料的成本降低。(3)连铸坯的定尺切割1.在切割板坯之前，需要知道坯料确切的体积，所以需要对板坯进行测量，得到准确的长、宽、高。2.切割连铸坯时需要考虑到重量的问题，由于在温度不同的情况下，板坯的密度也会随之而改变，这就需要查找详细的资料，切割板坯的长度是根据密度得到的重量所计算并确定的。3.由于连铸坯的长度是会发生变化的，所以需要时时刻刻对板坯的长度进行确认，并且在切割板坯时所用到的设备为火焰切割机。5.1.2钢的质量检验在车间轧制生产出来钢板之后，对生产出来的产品在质量上有一定的要求，并不是生产出来就可以的，需要考虑到产品性能方面及需求方面来考虑。实验检测方法包括化学实验和力学性能试验等。5.2压下规程设计为了制定出压下规程，需要一些特定的方法，这些方法可以用两种方式来概括：一种是通过经验方法制定压下规程，另一种则是通过计算或者是绘制图片的方式即使用理论方法制定压下规程，在规定的条件下满足运行计划的要求，以获得最佳的运行过程。当然，这对于预测和控制是理想的，在实践中这是不可能的。因此，需要用操作者的经验根据实际情况专门处理它们。即使这是一个手动条件，即便它的程序和其他设备相比相比十分简答，但那也是不可能存在的，只在理论方面可行，所以为了能够应付一些突发的状况，还需要用到现代计算机。5.2.1压下规程的制定原则压下规程的制定并不是一蹴而就的，制定出完善并符合规定的压下规程需要满足一定的条件，约束条件包括发动机容量和功率、轧机的极限承载力、外观良好等因素。5.2.2粗轧机组压下制度制定在本设计中粗轧轧机一共使用两架，分别用R1和R2来代表，在粗轧过程中，两架轧机都只轧制3次，所以在本车间的粗轧部分里，轧机一共轧制6次。并且在轧制前需要使用到定宽机。(1)依据车间最终生产出来的成品宽度，计算出精轧之后所需要达到的目标宽度：(5.1)其中：BC－车间所轧制出的成品的板宽1500mm；β－这一块板材的宽展边余量（6~8mm）；C1－所使用的材料的热膨胀率（1.45×10-5）；TF7—精轧机在轧制之后最后一架轧制结束时的温度，℃，取850℃；所以(2)通过板坯在经过粗轧机轧制之后的出口宽度，计算出经过最终的粗轧机轧制之后板材的宽度：(5.2)式中：BR—粗轧机在轧制之后最终得到的板坯的宽度，mm；δBF—车间所选择的精轧机组在轧制时的总宽展量，mm。由于精轧机在轧制时对板材宽度所造成的影响只有一点，而这一点宽展量小到可以不需要算在内，所以：1526.2mm(5.3)(3)各道次压下量分配：带坯从R2轧机出来后，就结束了粗轧阶段，之后则是精轧阶段，精轧所使用的带坯规格并不是自己随意设置的，需要通过资料得出。如下表5.1。依据所了解到的资料，本次设计的带坯厚度36.00mm。本次车间的设计种粗轧各道次压下量可通过计算得出，如表5.2。(4)计算出车间里在粗轧过程中所需要的各道次宽展量：根据公式：（5.4）式中：K-板坯在经过轧制后能够达到的宽展系数；Δhi-板坯在经过粗轧这一道工序后的压下量；ΔBi-板坯在经过粗轧之后宽度增加的量。板坯在经过6次粗轧之后，宽度增加的量在各道次的数值如表5.3。所以(5)定宽所需总的侧压量根据公式：（5.5）式中：C2-轧制时所使用的原料的热矫正系数(1.015)；Bp-轧制出成品板坯的宽度1500mm；ΔBz-板坯所需要的侧压下的总量。所以已知：已知：立辊最大侧压量所以(6)各道次宽度的计算不论选择的原材料是哪一种，在加热时体积总是会不可避免的发生变化，本次轧制所选择的原料的热膨胀系数为，所及经过计算得到加热后的坯料宽度为：(7)SP定宽压力机在轧制时提供了很大的作用。由上可知：轧制的原料在刚离开加热炉时的实际宽度B为5.2.3精轧机组压下制度的确定精轧机在制定压下原则时也需要满足一定的需求，充分考虑到中厚板精轧压下的需求制定了精轧时所需要的压下规程。表5.5精轧机组的压下规程机架号F1F2F3F4F5F6F7轧前厚H(mm)3625.217.6413.2310.599.017.86轧后厚h(mm)25.217.6413.2310.599.017.867压下量Δh(mm)10.87.564.412.641.581.150.86压下率(%)30302520151211轧后的成品厚度h=5.03mm。5.3速度制度5.3.1粗轧速度制度在本次设计中，粗轧机的轧辊加速度为a=40转/min，减速度b=60为转/min。图5.1粗轧速度制度(5.6)粗轧机的速度制度如下表5.6。轧件出粗轧机的速度可由公式求出：(5.7)所以：5.3.2精轧机轧制时间制度1.确定最末架F6的穿带速度V6及出口速度根据成品厚度可确定末架穿带速度，由下表。本设计的典型产品厚度h=5.03mm，取7.10m/s作为末架轧机穿带速度,最大轧制速度为12.20m/s，抛钢速度为8.20m/s。2.各机架轧制速度和穿带速度根据秒流量相等的原则，由下列公式(5.8)上式(4.8)可简化为：(5.9)表5.8精轧机组各架轧制速度机架1234567稳定轧速（m/s）2.723.895.186.477.618.729.79穿带速度(m/s)1.62.283.043.84.475.125.75(3)精轧末架轧机速度图图5.2精轧机组的速度变化图(4)轧制时间的计算A~B段：穿带区，计算该部分所用的公式为：，B~C段：第一级加速区现在确定精轧机组末架轧机到卷取机的距离为130m。那么在第一级加速时，轧钢长度SBC等于100m，加速度为a1＝0.11m/s2，则根据公式：可以计算出这个阶段的轧制时间tBC；所以VC=7.42m/s；tBC=15.18sC~D段：第二级加速区a2=0.21m/s2E~F段：第一级减速区精轧机各机架间距L１=，，；此段加速度：F~G段：抛钢带钢离开第二架轧机开始减速，所以。D~E段：稳定轧制区成品带钢长度：，则：D~E段所轧带钢长度为：G~H段和H~I段：取减速度为0.31m/s2，间隙时间5)综上，精轧机组最后一架的纯轧时间为：=8.73+15.18+40.86+5.95+1.46+1.21=73.39s粗轧机组轧机工作图表如图5.3。图5.3粗轧机工作图表由图可知:3+5+5+8.87+12.73+18.01=52.61s；轧机节奏时间为:4.95+7.16+9.89+3+3+52.61=80.61s；总延续时间:Tzh=T=85.473s。精轧机组轧机工作图表如图5.4。图5.4精轧机组轧钢机工作图表其中：纯轧时间：tzh=t23+t34+t45+t56+t67=63.13s间歇时间：Δt=15s精轧机组的间歇时间：（5.7）=6×总延续时间：=80.61+12.45=93.06s轧制节奏时间：5.4温度制度5.4.1粗轧温度制度在粗轧中后一个道次的温度比前一道次的温度低，可以依次计算出每个道次的温度：（5.8）式中：—轧制过程中道次的温降，℃；Z—轧制时这一道次的间隔时间与纯轧时间之和，s；h—在经过这一道次轧制后板材的厚度，mm；T—前一道次轧制时的绝对温度，K。使用T1代表每一个道次的温度，T1为：1180-12.9z/h(T/1000)4=1180-12.9(7.95/185)[(1180+273)/1000]4=1177.52℃；T2为：1177.52-12.9(10.16/185)[(1177.52+273)/1000]4=1173.35℃；T3为：1173.35-12.9(12.89)/142[(1173.35+273)/1000]4=1166.07℃；T4为：1166.07-12.9(13.87)/104[(1166.07+273)/1000]4=1155.41℃；T5为：1155.41-12.9(17.73+12)/74[(1155.41+273)/1000]4=1136.37℃；T6为：1136.37-12.9(23.01)/49[(1136.37+273)/1000]4=1103.84℃；经过计算之后得到原料经过粗轧之后的温度为1103.84℃。并且在粗轧过程中每一个道次的温度为下表所示。5.4.2精轧温度制度板坯在运行到精轧区域时，每一个道次的温度采用温降公式计算出来：(5.9)其中：—轧机刚开始工作。原料刚进入轧机时的温度；—轧机在轧制之前原料的厚度；—轧机在轧制之后板坯的温度；—原料经过这一道次轧制后的厚度；根据上公式，所以C=(1060-850)×7/(36-7)=50.69T1=1060-50.69×(36/25.2-1)=984.59℃T2=1060-50.69×(36/17.64-1)=950.33℃T3=1060-50.69×(36/13.23-1)=910.79℃T4=1060-50.69×(36/10.59-1)=869.71℃T5=1060-50.69×(36/9.01-1)=832.18℃T6=1060-50.69×(36/7.86-1)=793.99℃T7=1060-50.69×(36/7-1)=755.86℃所以，取精轧末架出口温度为760℃。表5.10精轧各架温度变化机架F1F2F3F4F5F6F7温度(℃)984.59950.33910.79869.71832.18793.99755.86

6轧制力计算和设备生产能力校核6.1轧制力计算(6.1)其中：(6.2)(6.3)(6.4)；(6.5)由于本设计所选择的计算产品为45号钢，所以C取0.50%，Mn取0.80%(6.6)对于a来说，当轧机所使用的轧辊原料为钢时为1，原料为铸铁时为0.8，在本设计中，只有精轧轧机的后4架轧机使用的工作辊以铸铁为原料，其余的轧机所使用的都是以钢为原料。轧辊与原料相互接触，这一面积通过下列公式计算：(6.7)计算出上述数值之后，就可以运用得到的结果计算出总轧制力：；即：(6.8)通过上述的计算，能够得到粗轧机组各机架压下规程的一些参数。表6.1粗轧机组各机架压下规程综合参数表道次123456t(℃)1177.521173.351166.071155.411136.371103.84H(mm)2341851391007250h(mm)185139100725036Δh(mm)494639282214f0.46120.46330.4670.47230.48180.4981m0.16160.20970.28240.37410.50960.654k(Mpa)60.0761.19663.16166.03971.1879.963η0.22250.22660.23390.24460.26360.2962ξ（s-1）3.294.125.149.4511.8313.39(Mpa)70.62875.15882.57993.92112.161138.819BH（mm）1524.81526.81510.71518.381524.961516.16bh（mm）1526.81510.71518.381524.961516.161526.2P(KN)18477.71218963.39319131.90918523.93319594.41919353.93精轧机组各机架压下的参数同样可以计算出来。表6.2精轧机组各机架压下规程综合参数表道次 1234567t(℃)984.59950.33910.79869.71832.18793.99755.86H(mm)3625.217.6413.2310.599.017.86h(mm)25.217.6413.2310.599.017.867Δh(mm)10.87.564.412.641.581.150.86f0.5580.5750.5950.4920.5070.5220.538m0.7470.9691.1240.8720.8770.9110.936k(Mpa)112.161121.411132.087143.178153.311163.623173.918η0.4150.450.3910.4240.3690.3940.419ξ（s-1）0.0170.0320.0480.0680.0750.0830.093(Mpa)195.985239.087280.593268.083287.817312.746336.781(BH+bh)/21526.21526.21526.21526.21526.21526.21526.2P(KN)19656.95920065.88417990.83812437.03110329.7659576.0448917.4836.2传动力矩的计算6.2.1轧制力矩为了得到粗轧与精轧的轧制力矩，就需要用到下列公式进行计算：(6.9)通过计算所得到的粗轧的轧制力矩如下列所示。表6.3粗轧的轧制力与轧制力矩道次123456轧制力(KN)18477.71218963.39319131.90918523.93319594.41919353.93轧制力矩(KN·m)2534.6142520.3482341.2951920.7811800.9821419.054通过计算所得到的精轧的轧制力矩如下列所示。表6.4精轧的轧制力与轧制力矩道次1234567轧制力(KN)19656.95920065.88417990.83812437.03110329.7659576.0448917.483轧制力矩(KN·m)1033.59882.753604.492302.442194.331153.695123.776.2.2摩擦附加力矩传动工作辊在工作时所要一定的静力矩，并且在这个过程中有一个附加的轧制力矩Mm，它由两部分组成，Mm1和Mm2。Mm1指的是在轧辊轴承的摩擦力矩，公式：（6.10）四辊轧机的计算方式与上述公式有一定的区别：（6.11）Mm2为传动机构的摩擦力矩，其计算式为：/i（6.12）通过上述方式所计算出来的摩擦力矩如下所示。表6.5摩擦力矩计算结果粗轧阶段精轧阶段道次摩擦附加力矩(KN·m)道次摩擦附加力矩(KN·m)第一架1169.13188.122170.2282.763163.32367.79第二架4143.86437.545142.4528.816125.66625.6723.046.2.3空转力矩和传动力矩根据现实资料，取轧机的空转力矩Mk为电机额定力矩的3~6%。(6.12)式中：本设计取=102KN·m。在本设计中，动力矩为Md，但是在此次设计中并不考虑动力矩所带来的影响，并且减速比的取值为i=1;则传动力矩(6.13)最终通过计算得到的结果如下所示。表6.6传动力矩计算结果粗轧阶段精轧阶段道次传动力矩(KN·m)道次传动力矩(KN·m)12806.14411224.1122792.94821067.91332607.0153774.68242167.0414442.38252045.7825325.54161647.1146281.6957249.216.3设备能力参数校核6.3.1电机能力校核在车间里，需要计算出第一架粗轧轧机所拥有的主电机轴上的力矩进行校核：Mmax在校核过程中，电动机达到过载的条件为：(6.14)式中：—轧辊中的电机允许过载系数，在轧机的直流电动机中；而在交流同步电动机；电机的额定转矩=过载校核：取2.5Mmax=2806.144≤通过计算出的数值符合了电机的过载条件。由此可知电机可以正常的被使用。6.3.2咬入条件校核压下量与咬入角之间存在一定的联系：(6.15)其中：△h-压下量，mm；D-工作辊直径，mm。咬入角的大小如表6.8所示。在轧机热轧的过程中，最大咬入角一般为15～22°，低速咬入时取20°。通过计算得知咬入能力达到了要求。6.3.3轧辊校核图6.1轧辊结构辊颈根据经验公式，其尺寸如下：d＝(0.5-0.55)D；l=(0.83-1.0)d取d＝0.55D;l=d辊头采用万向接轴：；；图6.2轧辊弯曲图本设计需校核轧制力最大、辊径最小的道次，即粗轧第6道次精轧第2道次和第5道次。抗扭断面系数值如表6.9所示。1)粗轧机轧辊强度校核粗轧第六道次校核：基本参数支承辊：工作辊：工作辊与支撑辊辊身中央处的弯矩可按下列公式计算：(6.16)(6.17)式中：M1D——工作辊辊身中央处的弯矩；M2D——支撑辊辊身中央处的弯矩；P——轧制力；L——辊身长度；——压下螺丝中心距；b——所轧板带钢宽度。图6.3工作辊的受力分析图6.4支承辊的受力分析（1）工作辊辊身的弯曲应力σ（2）工作辊辊头的扭转应力工作辊头为传动端，须校核扭转应力。图6.5工作辊辊头受力示意图根据上图，其合力作用在扁头一个支叉的外侧的b/3处扭转力矩：(6.18)式中：M—接轴所传递的力矩;Nm—扁头的总宽度与扁头的一个支叉宽度；(6.19)P—电机功率，KW，P=7000KW；n—转速，r/min；v—速度，m/s;—辊头直径，m。所以扭转力矩等于扭转应力＜[τ]=60（3）支承辊的辊身弯曲应力σ（4）支承辊辊颈处弯曲应力σ（5）两辊的接触应力接触应力按赫兹公式计算(6.20)式中q—加在接触便面单位长度上的负荷。(6.21)—分别是相互接触的工作辊和支撑辊的半径；—与轧辊材质有关的系数，、，其中、、、—两轧辊材料的泊松比和弹性模量=1780mm由于工作辊与支承辊的材质相同，并且泊松比μ=0.3，E＝206GPa；所以上式可写为：(6.22)σ在接触区还应产生切应力：τmax所以粗轧机轧辊强度合格。精轧机轧辊强度校核(1)精轧第二道次强度校核基本参数支承辊：工作辊：工作辊辊身的弯曲应力σ工作辊辊头的扭转应力工作辊头为传动端，须校核扭转应力。由得n=108r/min所以扭转力矩等于扭转应力＜[τ]=60支承辊的辊身弯曲应力σ支承辊辊颈处的弯曲应力σ两辊的接触应力由于工作辊与支承辊的材质相同，并且泊松比μ=0.3，E＝206；所以上式可写为：σ在接触区还就应产生切应力：τ所以精轧前三架轧机轧辊强度合格。(2)精轧第6道次强度校核支承辊：工作辊：工作辊辊身的弯曲应力σ工作辊辊头的扭转应力工作辊头为传动端，须校核扭转应力。mm由得n=287r/min所以扭转力矩等于扭转应力＜[τ]=60支承辊的辊身弯曲应力σ支承辊辊颈处的弯曲应力σ两辊的接触应力由于轧辊材料不同，弹性模量已知，则按接触应力：στ所以强度合格。6.3.4轧机生产能力校核车间的轧机产量是非常重要的一个数值，它能够反映出所设计车间的经济方面的收益。1)轧机小时产量用下式计算：(6.23)以普碳钢板为标准产品K=0.80，Q=，b=94%，T=80.61s则：A=3600Q各个品种的小时产量见表6.11表6.11各个品种的小时产量产品名称优质碳素结构钢船体结构用钢建筑结构用钢（t/h）819.4749.3776.6比例（%）4030302)轧机的平均小时产量在轧机车间中，每种产品在一个小时内的比例即为平均小时产量。(6.24)=3)车间年产量计算一年之内，轧制车间所生产出的产品的总体产量为车间年产量：(6.25)1780采用3班连续工作表，节假日不休息，年工作时间如下表A=经过计算得出的最终结果，本设计轧制车间的年产量符合所制定的标准。6.3.5加热炉能力校核由公式：(6.26)则：所以加热炉的年加热坯料重量为：万吨>277.95万吨。其中0.88为加热炉效率，痛过最终的计算得知加热炉能够满足轧制车间的需求。

7各项技术经济指标7.1概述制定轧制车间的技术经济指标是非常有必要的，因为它可以反映出一些正常消耗的利用率，这些数值在某种程度上可以准确的映射出车间的绩效。7.2车间各项技术经济指标不同的车间或多或少都会有各种各样的消耗，并且每