热轧带钢课程设计说明书

1、 辽 宁 科 技 大 学 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 设计题目： 热轧板带钢(DP780 6.51900mm) 学 院： 材料与冶金学院 专业班级： 材控 081 班 学生姓名： 刘 权 指导老师： 张红梅 2012 年 1 月 05 日 目录目录 1前言前言.2 2工艺流程及其设备工艺流程及其设备 .4 2.1 生产工艺流程图.4 2.2 生产工艺流程简介 .5 2.3 产品钢种.6 2.4 板坯规格.6 2.5 产品规格.6 2.6.主要设备.6 2.7.工艺流程.7 2.8.加热.7 2.9.除鳞.8 2.10.定宽.8 2.11.粗轧机的主要参数.8 2.12.保温罩.9

2、 2.13 边部加热.9 2.14 飞剪.10 2.15.精轧.10 2.16.卷取.11 3、轧制表的制定、轧制表的制定.12 4、轧制力的计算、轧制力的计算.13 粗轧（1）.14 粗轧（2）.14 粗轧（3）.15 粗轧（4）.16 粗轧（5）.17 精轧（1）.17 精轧（2）.18 精轧（3）.19 精轧（4）.20 精轧（5）.20 精轧（6）.21 5、生产设备的校核、生产设备的校核.22 5.1 轧辊的校核.22 5.2 粗轧机轧辊强度校核.22 5.3 精轧轧辊强度的校核.25 5.4 接触应力的计算.29 6结语结语.30 7参考文献参考文献 .31 1 1前言前言 带钢宽

3、度 600mm 以下的称为窄带钢，超过 600mm 的称为宽带钢。世界 上第一台带钢热连轧机于 1926 年在美国投产，生产宽 200mm 的带钢。在工业 发达国家，1950 年以前热轧宽带钢的产量约占钢材总产量的 25%，上世纪 70 年代已达 50%左右。热轧带钢原料是连铸板坯或粗轧板坯，厚度为 130300mm。板坯在加热炉加热后，送到轧机上轧成厚 1.0025.4 的带钢，并 卷成钢卷。轧制的钢种有普通碳钢。低合金碳钢、不锈钢、硅钢等，其主要用 途是作冷轧带钢、焊管、冷弯和焊接型钢的原料，或用于制作各种结构件、容 器等。 带钢热轧机由粗轧机和精轧机组成。粗轧机组半连续式、3/4 连续式

4、和全连 续三种： 半连续式除磷（去掉氧化铁皮）机架和一台带有立辊的可逆式机 架； 3/4 连续式则除上述机架外，还有两台串列连续布置机架； 全连续 式由 67 机架组成。精轧机由 57 台连续布置的机架和卷取机组成。带钢热轧 机按棍身长度命名，辊身长度在 914mm 以上的称为宽带钢轧机。 钢带热轧按产品宽度和生产方式有四种方式：宽带钢热连轧。宽带钢可逆 式热轧、窄带钢热连轧以及用行星轧机热轧带钢。 宽带钢热连轧采用的热连轧机的发展经历了三代： 第一代宽带钢热连轧机 最早的宽带钢热连轧机时 1962 年在美国投产的。 采用四辊式轧机以提高刚性，生产宽而薄的产品。精轧机组的主电动机为直流 电机，

5、用电动机发电发电机组供电。这代轧机所用板坯厚 150200mm 宽 12001550mm，长 2.55m。从粗轧机出来的轧件厚度一般为 2030mm，精轧 机速度为每秒 810m。最大卷重小于 10 吨，单位宽度重约 8kg/mm。年生产能 力约 60200 万吨。1959 年中国鞍山钢铁公司投产的 1700 半连续式轧机就属于 这一类型。 第二代宽带钢热连轧机 1961 年在美国投产，其特点是在轧机上采用增 速轧制工艺。当带钢从精轧机出来，前端喂入卷取机后，精轧机、辊道和卷取 机同时加速，使精轧机速度提高到每秒 1520m，单位宽度重量达 1820kg/mm，卷重达 30 吨，年生产能力达

6、400 万吨。在这类轧机上采用了自 动厚度控制，测厚和测宽仪表，完善的除铁鳞和带钢冷却控制系统，良好的速 度控制系统和微张力活套装置。同时加大了轧机刚性和主电机的功率，增设了 快速换辊装置，并开始用计算机控制系统，提高了表面质量和厚度的精度。 第三代宽带钢热连轧机 随着第二代轧机技术的成熟和应用，结合连铸 机和步进式加热炉的发展，19701978 年发展出第三代轧机。配合这类轧机的 加热炉能加热重达 45 吨，长达 15m 的板坯。并可减少加热时产生的黑印，减 少板坯表面划伤，每座加热炉的加热能力能达三百万吨。单位宽度卷重达 36kg/mm，轧制最高速度达每秒 28.5m。年生产能力达 600

7、 万吨。第三代轧机 有下列特点： 减少粗轧机的长度，节省设备和厂房的投入，多数采用 3/4 连 轧机。精轧机列由 7 个机架组成，进入精轧机列的轧件厚度为 3050mm。 轧制成品尺寸范围为 0.825mm，但其经济合理性尚需从全局考虑。 用液 压弯辊装置控制板形并用带钢层流冷却以提高钢板质量。并安装板形检测仪闭 环控制系统。 采用计算机管理和控制车间(从板坯库到成品库)的生产过程。 在降低能耗、提高作业率、改进产品质量、提高成材率等方面取得成就， 如带钢宽度公差达到1mm，厚度公差达到 0.05mm，废品率降低到 0.02%,氧化 铁皮损失降为 0.7%，切头量为 0.050.1%，成材率达

8、 99%。改进轧辊材质，采 用轧制润滑油，延长了轧辊的寿命；并装设快速换辊装置，使总换辊时间由总 操作时间的 1015%减少到 4%，有些车间的轧机作业率提高到 90%。 2 2工艺流程及其设备工艺流程及其设备 2.1 生产工艺流程图生产工艺流程图 连 铸 板坯 步进式加热炉加热 炉后高压水除鳞 E1R1E2粗轧机可逆轧制 废中间坯切割外运 保 温 罩 飞剪切头尾 精轧前高压水除鳞 精轧机组轧制 带钢层流冷却 卷取机卷取，分卷，横切 钢卷运输系统运输 钢卷检查 在线称重、喷印 下卷入库存放、包装外运 图 2-1 生产工艺流程图 2.2 生产工艺流程简介生产工艺流程简介 2150ASP 中薄板坯

9、连铸连轧生产线生产组织管理由三级计算机管理系统组 成， 按照热轧的生产计划，连铸安排浇铸计划，提供表面质量和内部质量全部 合格的连铸板坯，通过板坯运输辊道，直接送到加热炉上料辊道，由加热炉上 料长行程装钢机将板坯送入加热炉内加热。板坯在衔接辊道上（入炉辊道前辊 道） ，经自动测长、高温计测温，以便板坯按布料图定位准确对中及加热炉过程 计算机根据入炉板坯温度，对板坯进行最佳化加热控制。 板坯在加热炉内加热到 11500C12500C，由加热炉出钢机托出炉外，放到 出炉辊道上，部分碳素钢和某些低合金钢可采用“低温出炉”轧制工艺。 加热好的板坯由辊道运送，首先经过炉后高压水除鳞箱清除氧化铁皮，然 后

10、板坯进入四辊可逆粗轧机进行轧制。四辊可逆粗轧机带有前后附着立辊，前 立辊奇道次轧制，后立辊偶道次轧制，道次最大侧压量为 50mm。板坯在四辊 可逆粗轧机上轧制 35 道次后，轧成 3060mm 厚的中间带坯。在四辊可逆粗 轧机轧制中，利用设在四辊可逆粗轧机前后的高压水清除板坯再生氧化铁皮。 四辊可逆粗轧机前后立辊设有自动宽度控制系统 AWC，其目的主要是为了修正 因轧制力的变化，而在板坯宽度上引起的误差，以及修正板坯头尾端的宽度差。 四辊可逆粗轧机后设有测宽仪和高温计，监视带坯宽度和温度，并为精轧机设 定提供修正数据。四辊可逆粗轧机设有除尘装置。为减少中间带坯的温降和带 坯头尾温差，在输出辊道

11、上设有保温罩，中间带坯经保温罩送往切头飞剪切头、 尾。四辊可逆粗轧机如果产生废带坯或因精轧机组故障，不能继续轧制的带坯， 首先抬起保温罩，然后由废品推出机把带坯整体推出到废品台架上，再利用人 工火焰切割分段，用吊车运走。切头飞剪前设有带坯头部形状检测仪，实现飞 剪最佳化剪切，以减少切头损失，提高收得率。飞剪前预留带坯边部加热器位 置。带坯经切头、尾后，进入精轧前高压水除鳞箱，清除再生氧化铁皮，然后 经过精轧机 F1前的小立辊轧机 F1E 轧制，再送入精轧机组。带坯经过 F1F6（预留 F7）四辊式精轧机组，轧制成 1.825.4mm 的成品带钢。 2.3 产品钢种产品钢种 低碳钢、碳素结构钢、

12、低合金钢、管线钢、低硅无硅电工钢、耐候钢、合 金钢（b700N/m2） 。 2.4 板坯规格板坯规格 表 2-2 板坯规格 厚 度 （mm）长 度 （m） 宽 度 （mm） 重量（t） 135、170、200 （标准坯 135mm） 1518 （200mm 厚的板坯最大长度为 12.15 m） 10002000Max：37.9 注：1 板坯尺寸偏差的及其它指标的的执行标准为 CAK 101、CAK103。 2 板坯表面质量全部为合格无缺陷连铸坯 2.5 产品规格产品规格 表 2-3 产品规格 规 格热轧商品卷供冷轧钢卷横切钢板 厚 度， mm1.8 25.4 宽 度， mm1000 2000

13、长 度， mm 内 径， mm762 外 径， mm1100 2100 最大卷重， t37.3 最大单位宽度重量， kg/mm 18.65（板坯 135mm 厚） 注：热连轧钢板和钢带的尺寸外形、重量及允许偏差执行 Q/ASB 269 的规定,同时满足用 户的要求。 2.6.主要设备主要设备 1250 生产线的主要设备包括： 1） 三座进步式加热炉； 2） 一台板坯高压水除鳞箱； 3） 三架立辊轧机； 4） 一架四辊可逆式粗轧机； 5） 两架四辊不可逆粗轧机； 6） 十二组保温罩； 7） 一台转鼓式切头飞剪； 8） 一台精轧高压水除鳞箱； 9） 六架四辊连轧机组； 10）一套层流冷却装置； 1

14、1）三台地下卧式卷取机 2.7.工艺流程工艺流程 连铸板坯 进步式加热炉 高压水除鳞 粗轧机（带立辊） 保 温罩 飞剪 高压水除磷 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 2.8.加热加热 作用：对钢坯或钢钉加热到一定温度，使它具有一定的可塑性，然后进行 轧制 设备：步进梁式加热炉（三座） 设备性能： 加热炉采用歩进式加热炉，每座加热炉最大生产能力为 270t/h。 加热炉采用高架式机械液压装钢机 加热炉采用机械液压出钢机 采用高炉、焦炉、转炉混合煤气加热。 表 2-4 设备各部分参数 装钢机最大行程4.36m 装炉板坯最大重量32t 出钢机最大水平行程4.925

15、m 出炉板坯最大重量32t 炉子有效长度为40.02m 炉子宽度12.644m 炉子内宽度11.716m 2.9.除鳞除鳞 一台板坯高压水除鳞箱：使板坯上一部分氧化铁皮破碎 一台精轧高压水除鳞箱：清除二次氧化铁皮 2.10.定宽定宽 定宽压力机为水平对称型，是将从加热炉抽出的板坯全长连续地对其 板宽进行强行压下，以德到宽度一致的板坯。 表 2-5 定宽压力机各部分参数 压力机负荷最大 2200 吨 宽度压下量最大 350mm 板坯行走量400mm 板坯速度20mpm 主电动机13400kw 2.11.粗轧机的主要参数粗轧机的主要参数 表 2-6 粗轧机的主要参数 项目2150ASP 粗轧机支持

16、辊尺寸 mm1650/15002150 粗轧机工作辊尺寸 mm1250/11502150 最大轧制压力 t5000 道次最大压下量 mm50 主电机功率 kW2-AC 10000 转速 r/min40/90 轧制速度 m/s05.89 立柱断面 cm28925 附着式立辊数目 架2 立辊最大侧压量 mm50(板坯 135mm) 2.12.保温罩保温罩 保温罩的作用：保温罩是安装在中间辊道上的一种防止辐射散热的保温 装置。热轧带钢具有表面积与体积比值大的特点，其散热方式主要是辐射，中 间坯在辊道上输送过程中，辐射热损失达 90%，对流损失 9%，与辊道接触的 传导损失不到 1%。保温罩主要作用是

17、以中间坯的辐射热作为热源，采用反射率 大于吸收率的材料做反射板，将热量反射给中间坯，减少中间坯的热损失和头 尾温差。 形式：液压倾动式 液压缸行程：560mm 开启角度： o 0 o 45 o 90 2.13 边部加热边部加热 带坯在轧制过程中，边部由于散热较快，其温降大于中部温降，温差大约 为 100。边部温差大，在带钢横截面上晶粒组织不均匀，性能差异大，同时， 还将造成轧制中边部裂纹和对轧辊严重的不均匀磨损。因此，在精轧机组前对 带坯边部进行加热，将温度补偿到与中部温度一致。一般采用电磁感应加热器， 可使带坯边部温度提高 50到 100，使带钢横向温度更加均匀，从而减少带 钢边部裂纹，以适

18、应轧制薄规格产品和硅钢、不锈钢、高碳钢等特殊品种的钢。 2.14 飞剪飞剪 设备：飞剪机 表 2-7 设备性能： 序号名称技术数据 1切头剪形式异周速滚筒式 剪切材料碳素钢低合金钢 剪切温度900900 剪切负荷最大 1175 吨 剪切规格最大 60mm2000mm 切头长度500mm 2剪切能力 剪切速度约 60150m/s 形式二级齿轮减速机 减速比14.33 3减速机 润滑强制给油 4电动机1AC200kw680rpm 作用：用飞剪切去头部和尾部，切头的目的是为了除去温度过低的头部以 免损伤辊面，并防止“舌头”、 “鱼尾”卡在机架间的导卫装置或辊缝和卷取机缝隙 中。 2.15.精轧精轧

19、设备：测量辊、切头剪、精轧除鳞机、6 机架精轧机及其附属设备组成。 表表 2-82-8 设备性能：设备性能： 项目项目2150ASP 立柱断面面积 cm28500 最大轧制力 kN F1-F4: 45000 F5-F7: 40000 工作辊直径 mmF1-F4: 850/765 F5-F7: 700/630 工作辊辊身长度 mm2450 支承辊尺寸 mm1600/14502150 窜辊工作辊行程 mm F1-F4: 150 F5-F7: 200 主传动电机功率和转速 F1-F5：AC10000kW 150450 r/min F6-F7：AC10000kW 200600 r/min F1E 最大

20、压下量 mm10 F1E 轧制压力 kN1000 作用：精轧的主要任务是延伸和质量控制 2.16.卷取卷取 设备：卷取机 表 2-9 卷取机设备性能： 型式三助卷辊卷取式三助卷辊卷取式三助卷辊卷取式 卷取带钢厚度 mm 1.5-13.01.2-19.01.8-25.4 卷取带钢宽度 mm 770-1550800-16301000-2000 最大钢卷重量 t243037.3 最大单位宽度重量 kg/mm 182322.4 钢卷内径 mm762762762 钢卷外径 mm1150-20001100-21501100-2150 卷筒直径 mm762/745727762/737727762/73772

21、7 主电机转速 r/min340/1000320/960230/600 主电机功率 Kw7002-5001000 卷取优点：提高轧制速度和轧件长度，保证高生产率，并且经济。 3 3、轧制表的制定、轧制表的制定 已知条件 坯料：H=230mm b=1900mm 钢种:DP780 成品尺寸： h=6.5 mm b=1900mm 一、一、压下规程的制定压下规程的制定 粗轧： 道次12345 H(mm)2301841348752 h(mm)184134875236 h(mm)4650473516 % 20.0027.1735.0740.2330.77 轧制温度 （） 12001180116011401

22、120 轧制速度 （m/s） 2.72.82.933.5 1、 精轧 道次123456 H(mm)3625.616.611.68.67.3 h(mm)25.616.611.68.67.36.5 h10.49531.30.8 % 28.8935.1530.1225.8615.1110.96 轧制温度 （） 950940930920910900 轧制速度 （m/s） 4.506.949.9313.4015.7817.72 4 4、轧制力的计算、轧制力的计算 S.Tkelund 公式是用于热轧时计算平均压力的半经验公式，其公式为 2 1.61.2 1 2 Hh h BBfR hh R PR hK H

23、hHh 其中： (140.01 )(1.4), 10KtCMnMpa 0.01(140.01 )10.t CMpa s 1.050.0005fat 对钢轧辊，a=1; 对铸铁轧辊， a=0.8 ; 式中 t: 轧制温度， ；C C：以%表示碳含量； Mn: 以%表示锰的含量； :决定于轧制速度的系数； C 轧制速度 m/s C 6 1 6 10 0.8 1015 0.65 1520 0.6 计算过程如下： 粗轧（粗轧（1） 轧前厚度 H=230mm 轧后厚度 h=184mm 厚度差 46mm 板宽 B=1900mmh 温度 t=1200 速度 v=2700mm/s 半径 R=625mm (14

24、0.01 )(1.4), 10KtCMnMpa (140.01 1200) 1.40.22.50 , 10Mpa =82 0.01 140.01, 10.t CMpa s 0.01 140.01 12001 10.Mpa s 0.2 1.050.0005fat 11.050.0005 1200 0.45 2 1.61.2 1 2 Hh h BBfR hh R PR hK HhHh 46 2 0.2 2700 1900 19001.6 0.45625 461.2 46 625 625 46 182 2230 184230 184 3158.13t 粗轧（粗轧（2） 轧前厚度 H=184mm 轧后

25、厚度 h=134mm 厚度差 50mm 板宽 B=1900mmh 温度 t=1180 速度 v=2800mm/s 半径 R=625mm (140.01 )(1.4), 10KtCMnMpa (140.01 1180) 1.40.22.5 , 10Mpa =90.2 0.01 140.01, 10.t CMpa s 0.01 140.01 11801 10.Mpa s 0.22 1.050.0005fat 11.050.0005 1180 0.46 2 1.61.2 1 2 Hh h BBfR hh R PR hK HhHh 50 2 0.22 2800 1900 19001.6 0.46625

26、 501.2 50 625 625 50 190.2 2184 134184 134 3818.81t 粗轧（粗轧（3） 轧前厚度 H=134 mm 轧后厚度 h=87mm 厚度差 47mm 板宽 B=1900mmh 温度 t=1160 速度 v=2900mm/s 半径 R=625mm (140.01 )(1.4), 10KtCMnMpa (140.01 1160) 1.40.2 1.0 , 10Mpa =98.4 0.01 140.01, 10.t CMpa s 0.01 140.01 11601 10.Mpa s =0.24 1.050.0005fat 11.050.0005 1160 0

27、.47 2 1.61.2 1 2 Hh h BBfR hh R PR hK HhHh 47 2 0.24 2900 1900 19001.6 0.47625 471.2 47 625 625 47 198.4 21348713487 4418.39t 粗轧（粗轧（4） 轧前厚度 H=87mm 轧后厚度 h=52mm 厚度差 35 mm 板宽 B=1900mmh 温度 t=1140 速度 v=3000mm/s 半径 R=625mm (140.01 )(1.4), 10KtCMnMpa (140.01 1140) 1.40.22.5 , 10Mpa =106.6 0.01 140.01, 10.t

28、 CMpa s 0.01 140.01 11401 10.Mpa s 0.26 1.050.0005fat 11.050.0005 1140 0.48 2 1.61.2 1 2 Hh h BBfR hh R PR hK HhHh 35 2 0.26 3000 1900 19001.6 0.48625 351.2 35 625 625 35 1106.6 287528752 4746.42t 粗轧（粗轧（5） 轧前厚度 H=52mm 轧后厚度 h=36mm 厚度差 16 mm 板宽 B=1900mmh 温度 t=1120 速度 v=3500mm/s 半径 R=625mm (140.01 )(1.

29、4), 10KtCMnMpa (140.01 1120) 1.40.22.5 , 10Mpa =114.8 0.01 140.01, 10.t CMpa s 0.01 140.01 11201 10.Mpa s 0.28 1.050.0005fat 11.050.0005 1120 0.49 2 1.61.2 1 2 Hh h BBfR hh R PR hK HhHh 16 2 0.28 3500 1900 19001.6 0.49625 161.2 16 625 625 16 1114.8 252365236 3838.58t 精轧（精轧（1） 轧前厚度 H=36mm 轧后厚度 h=25.6

30、mm 厚度差 10.4 mm 板宽 B=1900mmh 温度 t=950 速度 v=4500mm/s 半径 R=425mm (140.01 )(1.4), 10KtCMnMpa (140.01 950) 1.40.22.5 , 10Mpa =184.5 0.01 140.01, 10.t CMpa s 0.01 140.01 9501 10.Mpa s 0.45 1.050.0005fat 0.81.050.0005 950 0.46 2 1.61.2 1 2 Hh h BBfR hh R PR hK HhHh 10.4 2 0.45 4500 1900 19001.6 0.46425 10.

31、41.2 10.4 425 425 10.4 1184.5 23625.63625.6 3996.39t 精轧（精轧（2） 轧前厚度 H=25.6mm 轧后厚度 h=16.6mm 厚度差 9mm 板宽 B=1900mmh 温度 t=940 速度 v=6940m/s 半径 R=425mm (140.01 )(1.4), 10KtCMnMpa (140.01 940) 1.40.22.5 , 10Mpa =188.6 0.01 140.01, 10.t CMpa s 0.01 140.01 9400.8 10.Mpa s 0.368 1.050.0005fat 0.81.050.0005 940

32、0.464 2 1.61.2 1 2 Hh h BBfR hh R PR hK HhHh 9 2 0.368 6940 1900 19001.6 0.464425 91.2 9 425 425 9 1188.6 225.6 16.625.6 16.6 4530.14t 精轧（精轧（3） 轧前厚度 H=16.6mm 轧后厚度 h=11.6mm 厚度差 5mm 板宽 B=1900mmh 温度 t=930 速度 v=9930mm/s 半径 R=425mm (140.01 )(1.4), 10KtCMnMpa (140.01 930) 1.40.22.5 , 10Mpa =192.7 0.01 140.01, 10.t CMpa s 0.01 140.01 9300.8 10.Mpa s 0.376 1.050.0005fat 0.81.050.0005 920 0.468 2 1.61.2 1 2 Hh h BBfR hh R PR hK HhHh 5 2 0.376 9930 1900 19001.6 0.468425 51.2 5 425 425 5 1192.7 216.6 11.616.6 11.6 3980.14t 精轧（精轧（4） 轧前厚度 H=11.6mm 轧后厚度 h=8.6mm 厚度差 3mm 板