年產416萬噸熱軋板帶鋼車間工藝設計

1、安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書年產416萬噸熱軋板帶鋼車間工藝設計摘 要本設計是年產416萬噸的熱軋板帶鋼車間工藝設計。產品規(guī)格為： (1.525.4) mm (10001900) mm。所用鋼種為：普碳鋼、優(yōu)質碳素結構鋼、合金結構鋼。設計本著工藝先進、技術可靠的原則，以設計任務為基礎，市場需求為導向，并參考一些國內外熱軋廠的資料，對車間進行工藝設計。論文主要內容包括：原料的選擇、生產工藝的制定、典型產品工藝計算、主要設備和輔助設備的選擇，并且對主要設備(軋輥和電機)的能力進行了校核，對車間主要經濟指標、生產車間布置和環(huán)境保護，進行了設計和規(guī)劃。關鍵詞：熱軋；板帶鋼；工藝計算；典型產品；

2、設備 第 110 頁 共 108 頁 hot rolling strip workshop technology design of annually output of 4.16 million tonsabstractthe design is a manufacturing workshop of hot rolling plate with a output of 4.16 million tons. the specifications of the products range from 1.5 mm 1000 mm to 25.4 mm 1900 mm, and steels u

3、sed in these products include the carbon one、the alloyed one and the stainless one.the workshop design with the principles of advanced and reliable technology base on the design task, market demand and reference to the information of the rolling workshop at home and abroad.in this paper, the main co

4、ntent includes the selection of raw material and facilities, the working out of production technology, the technology calculation of the typical products and the capacity check of main facilities (including rolls and the motors). designs and plans about the main economic index, the arrangement of th

5、e production line, the environmental protection have been fulfilled.key words: hot rolling; strip; technology calculation; typical product; facility目 錄摘 要1abstract2目 錄31 概 述81.1 熱軋板帶鋼發(fā)展史81.1.1國外熱軋板帶的發(fā)展81.1.2 國內熱軋板帶鋼的發(fā)展91.1.3熱連軋技術發(fā)展現(xiàn)狀101.2板帶鋼生產技術發(fā)展趨勢111.3本設計的目的和意義122 生產方案的選擇132.1產品方案的選擇132.1.1 原料的選擇1

6、32.1.2 坯料尺寸132.1.3板坯的預處理142.2確定產品大綱152.3 金屬平衡表162.4生產方案的選擇162.4.1 常規(guī)帶鋼熱連軋162.4.2 薄板坯連鑄連軋172.4.3 本設計的選擇方案192.5 本設計的設備選擇方案192.5.1 粗軋機組選擇方案192.5.2 精軋機組選擇方案212.5.3 定寬壓力機的選擇方案222.5.4 熱卷箱選取方案222.5.5 控制冷卻的方案選擇222.3.6 卷取方案選擇233 生產工藝流程253.1 工藝制度253.1.1 板坯準備制度253.1.2 加熱制度273.1.3 軋制制度283.2.4 冷卻制度303.2.5 卷取制度30

7、3.3 車間自動化314 車間工作制度及年工作小時334.1 車間工作制度334.2 軋機年生產時間的計算335 軋機組成和型式及其生產能力345.1 軋機組的組成345.1.1 粗軋機組的組成345.1.2 精軋機組的組成345.2 粗軋機主要參數(shù)確定345.2.1 粗軋機r1參數(shù)確定345.2.2 粗軋機r2參數(shù)確定365.3 精軋機參數(shù)確定385.3.1 精軋機f1f3的參數(shù)確定385.3.2 精軋機f4f7的參數(shù)確定406 典型產品工藝計算436.1軋制方法的確定436.2粗軋階段工藝計算436.2.1 粗軋壓下規(guī)程的制定436.2.2 校核咬入能力446.2.3 軋制速度的確定446

8、.2.4 軋件在各道次中的軋制時間456.2.5 軋制溫度的確定466.2.6 各道次的平均變形速度的計算486.2.7 各道的平均單位壓力486.2.8 各道次的總壓力496.2.9 計算各道次的力矩496.3 精軋階段工藝計算506.3.1 精軋壓下規(guī)程的制定506.3.2 各道次軋制制度的確定516.3.3 確定軋件在各道次中的軋制時間516.3.4 軋制溫度的確定526.3.5 各道次的平均變形速度的計算536.3.6 各道次的平均單位壓力的計算546.3.7 各道次總壓力的計算547 電機能力校核557.1 r1電機能力校核577.1.1 等效力矩計算577.1.2 電機溫升校核57

9、7.1.3 電機的過載校核577.2 r2電機能力校核587.2.1 等效力矩計算587.2.2 電機溫升校核587.2.3 電機的過載校核587.3 精軋機f1f3機架電機能力校核587.3.1 f1f3機架等效力矩計算587.3.2 f1f3電機溫升校核587.3.3 f1f3電機的過載校核597.4 精軋機f4f7機架電機能力校核597.3.1 f4f7機架等效力矩計算597.3.2 f4f7電機溫升校核597.3.3 f4f7電機的過載校核598 軋輥強度校核608.1 r1軋輥強度校核608.2 r2軋輥強度校核628.3 精軋機軋輥強度校核629 軋機生產能力計算649.1 典型產

10、品小時產量計算649.2 軋機負荷率649.2.1 軋機實際工作小時數(shù)659.2.2 軋機負荷率659.2.3 軋機平均小時產量6510 主要輔助設備的選擇6610.1 加熱爐的選擇6610.1.1 爐型確定6610.1.2 爐子尺寸的確定6710.2 輥道的選用6810.3 除鱗設備的選擇6910.4 剪切設備的選擇7010.5 層流冷卻設備的選擇7110.6 卷取設備的選擇7210.7 板坯邊部加熱器7210.8 定寬壓力機7210.9 熱卷箱的選擇7311 車間平面布置7511.1 平面布置的原則7511.2 金屬流程線的確定7511.3 設備間距的確定7611.3.1 加熱爐間距離76

11、11.3.2 加熱爐到軋機的距離7611.3.3 柱間距離的確定7611.4 倉庫面積的確定7611.4.1 原料倉庫面積的計算7711.4.2 中間倉庫面積的計算7711.4.3 成品倉庫面積的計算7711.5車間平面設計及起重運輸設備7812 環(huán)境保護與綜合利用7912.1 環(huán)保對車間設計的要求7912.2 環(huán)保的內容與對策7912.3車間的綜合利用80參 考 文 獻81附錄a 典型產品軋制各道次參數(shù)表82附錄b 程序代碼871 概 述熱連軋機設備是熱軋帶鋼廠的生產基礎, 其設計制造能力在機械、電氣、液壓技術等方面代表了一個國家的綜合工業(yè)水平。自1924年第一臺熱帶鋼連軋機誕生于美國開始,

12、至20世紀90年代的薄板坯連珠連軋技術問世并普及,幾十年間內,該設備和技術已歷經4代發(fā)展。近年來, 隨著計算機等新技術、新工藝的應用,目前已逐步實現(xiàn)了超薄帶鋼無頭、半無頭的連鑄連軋。在經歷了國外引進、中外合作制造、以及自主研發(fā)制造的過程后,我國熱帶鋼連軋機設備的研制能力有了顯著的提高, 但在一些關鍵設備技術的設計制造上, 還不能與美國、德國等國家相比,有時甚至仍需依靠引進15。1.1 熱軋板帶鋼發(fā)展史熱軋帶鋼是重要的鋼材品種，對整個鋼鐵工業(yè)的技術進步和經濟效益有著重要影響。熱軋板帶鋼軋機的發(fā)展已有70多年歷史，汽車工業(yè)、建筑工業(yè)、交通運輸業(yè)的發(fā)展，使得熱軋及冷軋薄鋼板的需求量不斷增加，從而促使

13、熱軋板帶鋼軋機的建設獲得了迅速和穩(wěn)定的發(fā)展。從提高生產效率和成材率、產品尺寸精度和板形質量、改進節(jié)能技術、節(jié)約建設投資、減少軋制線長度實現(xiàn)緊湊化軋機布置到熱連軋機和連鑄機的直接連接布置，熱軋板帶鋼生產技術經歷了不同的發(fā)展時期。1.1.1國外熱軋板帶的發(fā)展1960年以前建設的熱帶鋼軋機稱第一代熱帶鋼軋機。這一時期熱帶鋼軋機技術發(fā)展比較緩慢，其中最重要的技術進步是將厚度自動控制 (agc) 技術應用于精軋機，從根本上改善了供給冷軋機的原料板帶鋼的厚度差。20世紀六、七十年代是熱軋板帶鋼軋機發(fā)展的重要時期。同時，連鑄技術發(fā)展成熟，促使熱連軋機從最初使用鋼錠到使用連鑄坯，從而大幅度提高產量并能夠為冷軋

14、機提供更大的鋼卷。熱軋板帶鋼軋機的生產工藝過程是鋼鐵工業(yè)生產中自動化控制技術最先進的工序。60年代后新建的熱帶鋼軋機很快采用了軋制過程計算機控制，將熱軋板帶鋼軋機的發(fā)展推向一個新的發(fā)展階段，這一時期新建的軋機稱為第二代熱帶鋼軋機。1969年至1974年在日本和歐洲新建的軋機稱為第三代熱帶鋼軋機。20世紀80年代，板帶鋼生產更加注重產品質量，同時對于低凸度帶材需求量不斷增長，這使板帶鋼板形控制技術成為熱軋板帶鋼軋制技術重要課題之一。90年代，熱軋板帶鋼在工藝方面有重大突破，1996年日本川崎鋼鐵公司成功開發(fā)無頭連續(xù)軋制板帶鋼技術，解決了在常規(guī)熱連軋機上生產厚度0.81.2 mm超薄帶鋼等一系列技

15、術難題。熱連軋生產線的產品規(guī)格最薄達0.8 mm，但實際生產中并不追求軋制最薄規(guī)格，因為薄規(guī)格生產的故障率高、輥耗大、噸鋼酸洗成本高。待技術發(fā)展到故障率等降低后，才能進行經濟的批量生產。1.1.2 國內熱軋板帶鋼的發(fā)展我國第一套熱軋寬帶鋼軋機始建于1957年，即鞍鋼的半連續(xù)軋機， 全套設備從當時蘇聯(lián)引進，為一套2800 mm/1700 mm半連續(xù)式板帶軋機，既生產中厚鋼板，又生產鋼卷，該軋機的軋制中厚板部分于1958年7月先投產，1959年精軋機組投產，開辟了我國寬帶鋼卷生產歷史。 該軋機基本上是采用手動操作、人工設定的操作方式，軋機的主要生產工藝技術指標相當于第一代熱帶軋機的裝備水平，該軋機

16、已于2000年8月停產。就我國熱帶鋼軋機半個世紀的發(fā)展歷程來看，我國熱軋寬帶鋼軋機主要經歷了由設備簡單、控制落后的半連續(xù)式軋機型；代表當時先進水平，自動化水平較高的3/4連續(xù)式布置；再到具有緊湊型可逆式粗軋機，大能力定寬設備，全自動控制系統(tǒng)的半連續(xù)式布置軋機或代表世界先進水平的薄板坯連鑄連軋帶鋼生產線等三個階段。近年我國寬帶鋼熱連軋技術和裝備能力取得巨大發(fā)展，其特點：一是投資規(guī)模前所未有，實現(xiàn)的投資延伸到從鐵水預處理、鋼水精煉到連鑄，從鋼鐵冶金、壓力加工到精整和配送的投入；二是技術和規(guī)模水平，不僅引進了多套當代國際最先進的機組，而且建設了多條自主集成技術、自行設計和制造的軋制線；三是熱軋寬帶鋼

17、產品大綱普遍涵蓋了建材、汽車、家電、機械、化工和管道輸送等用途，包括低合金、高強度、薄規(guī)格、深沖板，板形和厚度尺寸公差及表面質量俱佳的高端產品。我國目前寬帶鋼熱連軋機的裝機水平和生產能力整體上達到了國際平均水平，有的則代表著當前國際的最新水平。國外軋鋼界專業(yè)人士說世界上最先進的熱連軋機在中國。尤其是寬帶鋼熱連軋技術和生產線的蓬勃發(fā)展明顯受到國民經濟建設和相關行業(yè)發(fā)展的拉動，發(fā)展的速度和規(guī)模從數(shù)量上適應了需求。未來發(fā)展的重點，或者說熱連軋企業(yè)間競爭的焦點，將集中在提高產品的質量和檔次，擴大品種和規(guī)格，降低成本和消耗，提升產品的附加值和生產線的綜合競爭能力。在提高鋼鐵冶金工藝和裝備、工程設計、信息

18、化和計算機應用、管理水平方面不間斷地開展切實的技術進步，跟上經濟全球化的步伐，我國在熱軋寬帶鋼領域能夠達到和保持國際先進水平。1.1.3熱連軋技術發(fā)展現(xiàn)狀最近十幾年，熱連軋技術有了很大的進步，軋機都進行了現(xiàn)代化技術改造，基本上做到產量翻番，產品質量有了根本改善，技術改造的主要內容有：(1) 更換主電機和供電設備，以及影響正常生產的設備，如地下卷取機等。(2) 減少原粗軋機組機架數(shù)量，增加強有力的粗軋機架，既能使粗軋機組產鋼量和精軋機組相適應，又減少機架數(shù)量，節(jié)約設備維修量、勞動定員和電力消耗。 (3) 精軋機組裝設液壓壓下厚度控制、彎輥裝置、凸度控制，太鋼1549 mm軋機和梅山1420 mm

19、軋機還在原精軋機組前增1架四輥不可逆式精軋機。(4) 在精軋機組前輸送輥道上安設保溫罩、移位更新粗軋機組及精軋機組前除鱗裝置，將精軋機間活套改為液壓活套。(5) 更新帶鋼層流冷卻系統(tǒng)。如馬鋼的1580 mm熱連軋。(6) 采用多級計算機控制系統(tǒng)。熱連軋技術的很大進步，在熱軋帶鋼軋機設備的發(fā)展方面，總結起來，其主要趨勢如下：(1) 熱軋帶鋼軋機建設進一步發(fā)展。近年我國熱連軋帶鋼生產發(fā)展極其迅速，邯鋼、南鋼、安鋼、武鋼、等也正在規(guī)劃建設熱帶軋機。如果所有軋機全部建成，產能得到發(fā)揮，則帶鋼產量將很可觀，我國鋼材板帶比低、薄板長期供不應求的狀況將根本改變。(2) 軋機的國產化率逐步提高。進入21世紀以

20、后，除熱連軋帶鋼產量大幅度提高、軋機建設快速發(fā)展以外，軋機國產化問題也有了長足進步。目前由國外總承包的項目國產化率普遍達到70 %以上，有的達到90 %。而且一些項目已做到全部國產化，如鞍鋼1700、2150 mm軋機、濟鋼1700 mm軋機、萊鋼1500 mm軋機、太鋼1549 mm軋機等，由國內總承包，裝備全部國內設計制造，少量關鍵件在國外自主采購。國內裝備雖然在整體技術水平上與外國先進水平有一定差距，但已達到較高水平，以鞍鋼1700 mm軋機為例，其質量水平與其1780mm軋機相差不大。國產裝備的另一優(yōu)勢是價格優(yōu)勢。如引進國外的薄板坯連鑄連軋生產線一般需投資2023億人民幣，但采用國產中

21、等厚度薄板坯僅需1517億人民幣，其產量與國外生產線基本相同。(3) 世界最新技術不斷被采用。目前國內已建和在建熱軋生產線中采用了許多最新技術，如半無頭軋制技術，其在國外剛開發(fā)不久，國內已有多條生產線采用或預留 (唐鋼、馬鋼、漣鋼、本鋼、通鋼等)；如高性能控制器，西門子剛推出新一代閉環(huán)工藝與傳動控制器tdc，國內已有太鋼1549 mm軋機、武鋼2250 m軋機采用，北京科技大學國家軋制中心承擔的萊鋼1500mm軋機自動化控制系統(tǒng)也采用了該控制器，使我國緊跟國外最先進的技術發(fā)展。事實表明，在采用最新技術方面熱連軋領域已處于國際前沿水平。1.2板帶鋼生產技術發(fā)展趨勢目前，板帶鋼生產技術主要向以下方

22、向發(fā)展：(1) 熱軋板帶材短流程、高效率化。這方面的技術發(fā)展主要可分兩個層次： 常規(guī)生產工藝的革新。為了大幅度簡化工藝過程，縮短生產流程，充分利用冶金熱能，節(jié)約能源與金屬等各項消耗，提高經濟效益，不僅充分利用連鑄板坯為原料，而且不斷開發(fā)和推廣應用連鑄板坯直接熱裝與直接軋制技術。 薄板坯和薄帶坯的連鑄連軋和連續(xù)鑄軋技術是近十年來興起的冶金技術的大革命，隨著這一技術的逐步完善，必將成為今后建設熱軋板帶材生產線的主要方式。(2) 生產過程連續(xù)化。近代熱軋生產過程實現(xiàn)了連續(xù)鑄造板坯、連續(xù)軋制和連鑄與軋制直接銜接連續(xù)化生產，使生產的連續(xù)化水平大大提高。(3) 采用自動控制不斷提高產品精度和板形質量。在板

23、帶材生產中，產品的厚度精度和平直度是反映產品質量的兩項重要指標。由于液壓壓下厚度自動控制和計算機控制技術的采用，板帶縱向厚度精度已得到了顯著提高。但板帶橫向厚度(截面)和平直度(板形)的控制技術往往尚感不足，還急待開發(fā)研究。為此而出現(xiàn)了各種高效控制板形的軋機、裝備和方法。這是近代板帶軋制技術研究開發(fā)最活躍的一個領域。(4) 發(fā)展合金鋼種及控制軋制、控制冷卻與熱處理技術，以提高優(yōu)質鋼及特殊鋼帶的組織性能和質量。利用錳、硅、釩、欽、銀等微合金元素生產低合金鋼種，配合連鑄連軋、控軋控冷或形變熱處理工藝，可以顯著提高鋼材性能。近年來，由于工業(yè)發(fā)展的需要，對不銹鋼板、電工鋼板(硅鋼片)、造船鋼板、深沖鋼

24、板、高強度薄板鋼等生產技術的提高特別注意16。各種控制鋼板組織性能的技術，包括對組織性能預報控制技術得到了開發(fā)研究和重視。1.3本設計的目的和意義本設計是年產416萬噸的熱軋板帶鋼車間工藝設計。產品規(guī)格為： (1.525.4) (10001900) mm。所用鋼種為：普碳鋼、低合金鋼、優(yōu)質碳素結構鋼。西部地大物博，礦產資源很豐富，很多還處于待開發(fā)狀態(tài)。我國現(xiàn)在進行西部大開發(fā)，對西部地區(qū)在財力，物力上大力扶持，大力進行基礎項目的建設，如能源，交通等。因此，在西部建立一個大型軋鋼廠不僅可以滿足西部地區(qū)對板帶鋼的大量需求，而且由于西部人口密度較東部小，不會占用太多人口居住地，這在地理上是一個很大的優(yōu)

25、勢。西部目前的交通狀況比以前改進了很多，而且作為國家重點建設這一狀況仍在完善，因此原材料的運輸不再是一個主要的問題。由于市場對板帶鋼的需求仍然很大，而且在近幾年不會下降，因此該大型生產車間的建立是可行的。在相關技術比較完善的情況下，建立大型軋鋼廠可以節(jié)約很多在技術改進上的投資，可以在建成時就采用目前最先進的技術，還可以借鑒其他車間的生產經驗，少走一些彎路，一步到位。綜上所述，本設計的選題是有意義且可以實現(xiàn)的。2 生產方案的選擇板帶鋼生產經過各國的不斷發(fā)展，已經形成了很多技術成熟的生產方案。本章根據(jù)設計要求，選擇最合理的生產方案。2.1產品方案的選擇2.1.1 原料的選擇熱帶鋼連軋機一般都布置在

26、板坯初軋機或連鑄機之后，采用初軋坯或連鑄坯作為原料。用連鑄方法生產板坯，不僅縮短了冶金生產過程，更主要的是可以提高板坯的質量，因為連鑄坯的物理化學均勻性比初軋坯好，這對于提高成品率和降低生產成本也是很重要的。連鑄板坯雖然受批量、材質等限制，但是具有單重大、成材率高、生產周期短、材質均勻、節(jié)能、節(jié)省人力等優(yōu)點。為此連鑄板坯構成比在急劇的增加。20世紀80年代末板坯連鑄比已超過90 %。隨著技術的發(fā)展，連鑄生產受批量和材質限制等問題已基本得到解決，故最近熱帶鋼軋機的原料均使用連鑄板坯，初軋坯已趨淘汰。考慮冶金工廠將來的發(fā)展方向，依照本車間設計的要求和產品規(guī)格所以選用連鑄坯比較合適。大部分熱軋板卷用

27、的坯料是碳的質量分數(shù)在0.4 %以下的普通碳素鋼、優(yōu)質碳素鋼、低合金高強度鋼。特殊原料有高碳鋼、合金鋼、不銹鋼、硅鋼等。熱軋板卷按用途分有汽車用、建筑用、造船用、管線勇、工業(yè)用、機械用等產品。鋼的化學成份主要根據(jù)各種標準機加工和用途等條件決定，也有的按表面質量的要求調整化學成分。2.1.2 坯料尺寸(1) 板坯厚度選擇板坯尺寸時，必須考慮板坯連鑄機和連軋機的工作條件。板坯越薄，連鑄機的生產率越低。因此，提高板坯厚度，對提高連鑄機的生產率是有利的。對于熱連軋機而言，提高板坯厚度，可以增加板坯及鋼卷的重量，但增加了軋制道次，引起機架架數(shù)增多，軋線延長，車間面積增大。因此，板坯的厚度應合理選擇，一般

28、為150250 mm，多數(shù)為200250 mm，最厚可達300350 mm。本設計參照馬鋼的數(shù)據(jù)，選擇厚度為230 mm。(2) 板坯寬度板坯的寬度取決于成品的寬度和鋼卷寬度。板坯寬度和鋼卷寬度的關系與粗軋機組的調寬能力相對應?，F(xiàn)代板坯初軋機生產的板坯寬度可達21302240 mm，連鑄坯可達2320 mm，連鑄坯的寬度還便于進一步增大。因此，沒有寬展機座的現(xiàn)代熱帶鋼連軋機的輥身長度可達23002500 mm。20世紀7080年代采用了帶孔型的強力立輥，實現(xiàn)無寬展軋制。板坯的寬度應根據(jù)產品合理選擇。(3) 板坯長度板坯長度主要由單位寬度質量和板坯厚度以及加熱爐寬度決定。20世紀60年代熱軋帶鋼

29、軋機采用升速軋制，70年代為提高產量、提高成材率而追求高軋速、大坯重、大單位寬度卷中，板坯設計長度達14500 mm。(4) 板坯單重板坯單重取決于板坯尺寸，最大已達45噸。設計板坯最大質量時已建的多數(shù)熱帶鋼軋即是按板坯最大寬度設計的。但最大寬度的產品在產品方案中所占的比例很小?，F(xiàn)代熱軋帶鋼軋機為減小板坯質量、降低設備費用，確定最大批重時選擇經濟合理的坯寬，一般不采用最大寬度。我國寶鋼和鞍鋼現(xiàn)代化熱帶鋼軋機單位卷重為24 kgmm-1左右，最大采卷重達43噸。本設計典型產品選擇的坯料如表2-1所示。表2-1典型產品選擇的坯料序 號鋼 種牌 號規(guī) 格/mm坯料規(guī)格/mm1優(yōu)質碳素結構鋼 201.

30、812002301300100002普通碳素結構鋼 q2153.014002301450100003低合金結構鋼 q3455.515002301600100004優(yōu)質碳素結構鋼 2010.016002301600100005普通碳素結構鋼 q23520.018002301900100002.1.3板坯的預處理板坯加熱以前，必須首先進行表面缺陷清理、表面氧化皮的清理，這對于保證鋼材的質量、提高成品率、節(jié)約金屬和降低成本具有十分重要的意義。特別對于合金鋼，更必須進行嚴格清理。由連鑄車間運來的板坯被送到熱軋板庫入口時，經操作工核對后，按材質、寬度進行堆放，一個爐次的板坯應盡量分散到各跨區(qū)堆放，以便減

31、輕吊車的作業(yè)負荷。并且按照最佳化的軋制計劃，把板坯按指定的順序裝到上料輥道上，然后裝入加熱爐。板坯清理工作為便于管理一般都在連鑄車間進行，也有的將清洗設備安裝在熱軋板坯庫內。被送至板坯庫的板坯分為冷板坯和熱板坯。由加熱爐加熱到目標溫度后進行軋制。有效地采用了利用熱連鑄坯 (hcr)，坯溫一般為600 oc左右，大幅度的節(jié)省能源。在熱軋工序采用可縮短加熱時間的直接熱裝工藝dhcr，坯溫一般為800 oc左右?；虿捎弥苯榆堉萍夹g，此技術是將煉鋼和熱軋兩個各自獨立的工序連續(xù)化，因此，需要解決這倆個工序間的溫度、小時產量、工藝參數(shù)的匹配和質量，保證全過程管理及平面布置最佳化等一系列技術問題。目前，世界

32、上先進的常規(guī)熱帶鋼軋機熱裝比已超過90 %。2.2確定產品大綱本車間全部采用高質量無缺陷連鑄坯為原料，鋼種為：普碳鋼、優(yōu)質鋼和低合金鋼。板坯厚度為230 mm，寬度范圍為9001900 mm，長度范圍為911 m，板坯的最大重量為37噸。本次設計選用的五個典型產品分別是：優(yōu)質碳素結構鋼20 (1.8 mm1200 mm)、普通碳素結構鋼q215 (3.0 mm1400 mm)、優(yōu)質碳素結構鋼20 (5.5 mm1500 mm)、低合金結構鋼q345 (10.0mm1600 mm)、普通碳素結構鋼q235 (20 mm1800 mm)由于熱軋板帶車間的主要產品是供給冷軋廠，所以產品中薄板(厚度小

33、于6 mm)的比重應至少占70 %。根據(jù)設計任務書要求和上述原則，確定車間產品大綱，見表2-1。 2.3 金屬平衡表車間所用連鑄坯的厚度規(guī)格全部為230 mm，寬度由產品寬度確定，長度則是根據(jù)當前技術條件和加熱爐的加熱情況確定，為提高生產率，主要使用911 m 的坯料。根據(jù)以上情況計算的金屬平衡表見下表2-2。不同厚度(mm)產品對應產量(萬噸)不同寬度 (mm)產品對應產量(萬噸)所占比例/%1000-1100 (1050)1100-1300 (1200)1300-1500(1400)1500-1700(1600)1700-1900(1800)1.5-2.0(1.8)255550101236

34、.52.0-4.5(3.0)254037151030.54.5-6.0(5.5)151211151015.16.0-12.7(10.0)2010178815.112.7-25.4(20.0)121252.6 總計/萬噸861191165045100表2-1 416萬噸熱軋板帶產品大綱表2-2 金屬平衡表序號厚度范圍/mm成品切損及廢品燒損、再氧化坯料量 /萬噸產量/萬噸成材率/%損耗量 /萬噸損耗率 /%燒損量 /萬噸損耗率/%11.5-2.015297.32.651.71.561156.222.0-4.512797.52.081.61.301130.334.5-6.06397.60.771.

35、50.64164.546.0-12.76397.70.771.30.65164.5512.7-25.41197.70.151.30.11111.3合計41697.56.424.26426.82.4生產方案的選擇2.4.1 常規(guī)帶鋼熱連軋常規(guī)熱連軋生產工藝是指：板坯厚度200 mm以上，長度一般為911 m；具有一定容量的板坯庫；具有加熱爐區(qū) (一臺或多臺步進式加熱爐)；具有粗軋區(qū)；后接精軋機組及地下卷取機 (一臺到多臺)的生產線。常規(guī)帶鋼熱連軋不僅是目前主要的生產工藝 (無論是從產量和品種上講目前主要還是由傳統(tǒng)帶鋼熱連軋所生產)，而且其本身已有了很大變化。并且還在不斷發(fā)展。年產量在300萬噸以

36、上以及帶寬超過1600 mm的項目仍需選用傳統(tǒng)生產工藝。現(xiàn)在熱連軋機的發(fā)展有如下特點：(1) 為了提高產量而不斷提高軋制速度，加大板卷重量和主電機容量、增加軋機數(shù)量和軋輥尺寸、采用快速換輥及換剪刃裝置等技術，使軋制速度由過去610 m/s，發(fā)展至目前普遍超過了1520 m/s，最高達1850 m/min，卷重最大達45 t，機組總功率增至15萬千瓦，精軋機組增加至79架，產品厚度擴大到0.820 mm 甚至更大，寬達2300 mm，年產量可達300500萬噸，甚至600萬噸。 (2) 為了提高產品質量和產量而采用計算機綜合控制，采用各種agc系統(tǒng)和液壓彎輥裝置，并提高軋機剛度以提高厚度精度和控

37、制板型；采用升速軋制和層流冷卻工藝以控制終軋和卷取溫度，使厚度精度由過去人工控制的0.2 mm 提高到0.05 mm，終軋和卷取溫度控制在15 oc以內，從而使產品的組織和性能也大為提高。(3) 為了降低成本、節(jié)省能量消耗及擴大品種范圍，而正在進行一系列新工藝新技術的試驗研究。例如，初軋和連鑄后進行熱裝爐或直接軋制；按產品對軋機進行專業(yè)化分工；直接熱軋或溫軋出更薄 (0.81.0 mm以下)的產品；采用熱軋工藝潤滑及不對稱軋制技術等。2.4.2 薄板坯連鑄連軋薄板坯連鑄連軋是80年代末出現(xiàn)的新技術，是鋼鐵工業(yè)近年來最重要的技術進步之一。從1989年第一套薄板坯連鑄連軋的熱軋板廠投產以來，至今已

38、有約40條生產線投產或在建。薄板坯連鑄連軋工藝與傳統(tǒng)鋼材相比，從原料至產品，噸鋼投資下降19 %34 %，噸材成本降低80100美元，生產時間可縮短10倍以至數(shù)10倍，廠房面積、金屬消耗、加熱消耗、電耗分別為常規(guī)流程的24 %、66.7 %、40 %和80 %。薄板坯連鑄連軋工藝有以下幾種：(1) csp工藝 (compact strip production，緊湊式帶鋼生產工藝)：采用漏斗型結晶器、立彎式鑄機、連鑄用保護渣、剛性引錠桿、浸入式水口。新建的生產線普遍采用了高壓水除鱗、電磁閘、液心壓下、結晶器液壓振動、第一機架精軋軋機架前加立輥軋機、板形和平整度控制，平移式二輥軋機等多項新技術。

39、該工藝設備結構簡單、操作穩(wěn)定、產量較高、技術成熟、質量好，可生產0.8 mm或更薄的碳鋼。尤其是單流生產時，采用csp技術操作簡單、運行可靠。其缺點是生產能力較低，產品品種范圍較窄，很難生產出很寬的或較厚的鋼板，投資成本相對較高。(2) isp工藝 (inline strip production，在線熱帶生產工)：采用直-弧型鑄機、小漏斗型結晶器、薄片狀浸入式水口、連鑄用保護渣、液芯壓下和固相鑄軋技術，感應加熱接克日莫那爐、電磁制動閘、大壓下量粗軋機+帶卷開卷+精軋機、軋輥軸向移動、軋輥熱凸度控制、板形和平整度控制、平移式二輥軋機。生產線布置緊湊，不使用長的均熱爐，總長度近180 m左右。從

40、鋼水制成卷僅需30 min，充分顯示其高效性。二次冷卻采用氣霧和空冷，有助于生產較薄斷面且表面質量要求高的產品。整個工藝流程熱量損失較少、能耗少，設備緊湊，但是設備復雜，對管理水平和技術水平要求較高。兩流或三流生產時，由于isp工藝成卷過渡操作方便，因而優(yōu)點明顯。其缺點是水口壽命短，克雷莫納爐緩沖時間短，連鑄爐數(shù)少，產量不穩(wěn)定。此外還有一個突出的特點是，isp工藝在壓下軋機和連鑄之間為真正的連鑄連軋，二者為剛性聯(lián)接，一旦發(fā)生故障將對連鑄機生產造成較大的影響。(3) conroll工藝：奧鋼聯(lián)工程技術公司開發(fā)的的conroll生產線：采用平板式結晶器、結晶器寬度自動調整、結晶器采用帶無磨損葉簧導

41、向系統(tǒng)的液壓驅動裝置、新型浸入式水口、旋轉式高壓水除鱗 (供水量僅為原先的1/4)、超低頭弧形連鑄機、二次冷卻系統(tǒng)應用動態(tài)冷卻模型、鑄機有液態(tài)軟壓下 (lsr)系統(tǒng)、可以生產包精鋼的熱軋帶卷等。該工藝簡單、技術成熟，經幾年的生產實踐證明，該工藝具有靈活性強、質量高及生產率高等特點。(4) ftsrq工藝： (生產高質量產品的靈活性薄板坯軋制)該工藝可提供表面和內部質量、力學性能、化學成分均優(yōu)的汽車工業(yè)用的熱軋帶卷。該工藝具有相當?shù)撵`活性。它能澆鑄范圍較廣的鋼種，包括包精綱；板坯厚度、寬度范圍也較大；直接軋制過程中操作靈活，出現(xiàn)故障時調整速度容易。短流程生產技術目前尚存在以下缺點2： 薄板坯連鑄

42、拉漏率高于常規(guī)連鑄； 連鑄及連軋任方的故障將造成全線停產； 品種受到限制； 產品表面質量稍差； 車間產量受到連鑄速度制約。2.4.3 本設計的選擇方案根據(jù)以上分析，再結合實際，本設計采用常規(guī)熱軋工藝。主要原因如下：(1) 生產規(guī)模：本設計鋼板帶材年產量為416萬噸，目前薄板坯連鑄連軋生產量產還難達到。(2) 產品定位：本設計車間產品主要為轎車用板、高韌性管線鋼、造船和橋梁用高強度鋼，產品品種較多，像轎車用板等表面質量要求較高。目前薄板坯連鑄連軋工藝在表面質量和品種上難以滿足，高質量產品生產尚處于開發(fā)實驗階段，如汽車面板、超深沖鋼板和高表面要求的鋼板、鍍錫板的基板、高級別的高強韌管線鋼、奧氏體不

43、銹鋼等4。(3) 產品性能：常規(guī)熱連軋所用板坯厚度常為200300 mm，而薄板坯連鑄連軋一般為50100 mm。軋制同樣規(guī)格產品時，常規(guī)熱連軋生產具有較高的壓縮比，這對產品性能的提高有利。鑒于以上原因，本設計采用常規(guī)熱連軋工藝。2.5 本設計的設備選擇方案2.5.1 粗軋機組選擇方案粗軋機組組成方案根據(jù)產量、板卷重量和投資等多方面因素決定粗軋機的數(shù)量和布置形式。按粗軋機的軋機架數(shù)和布置，熱連軋帶鋼軋機可分為全連續(xù)式、3/4 連續(xù)式、半連續(xù)式及其他形式1。(1) 全連續(xù)式全連續(xù)式粗軋機通常由46架不可逆式軋機組成，前幾架為二輥式，后幾架為四輥式。優(yōu)點：每架軋機只軋一道，軋件沿一個方向進行連續(xù)軋

44、制，生產能力大。缺點：粗軋機軋制速度低，且都是以斷面大，長度短的初軋板坯為原料，故軋機產量取決于粗軋機的產量，且生產線長，占地面積大，設備多投資大，對板坯厚度范圍的適應性差等缺點更加突出。(2) 3/4連續(xù)式3/4連續(xù)式粗軋機由可逆式軋機和不可逆式軋機組成，其布置形式有2架軋機、3架軋機或4架軋機。優(yōu)點：兼有全連續(xù)式粗軋機的優(yōu)點，克服了其缺點，與其相比有生產線短、占地少、設備少、投資省、對板坯厚度范圍的適應性好等優(yōu)點，且生產能力也不低，適應于多品種的熱軋帶鋼的生產。缺點：可逆式機架的操作維修要復雜些，耗電量大。(3) 半連續(xù)式半連續(xù)式粗軋機由1架或2架可逆式軋機組成。半連續(xù)式粗軋機常見的幾種布

45、置形式如下：1)由一架四輥可逆式軋機組成；2) 由一架二輥可逆式和一架四輥可逆式軋機組成；3) 由二架四輥可逆式軋機組成。優(yōu)點：與3/4連續(xù)式粗軋機相比，具有設備少、生產線短、占地面積小、投資省等特點，且與精軋機組的能力匹配較為靈活，對多品種的產品生產更為有利。缺點：可逆式機架的操作維修要復雜而且耗電量大。本設計參照當前現(xiàn)有的相關機組的生產情況，選用由一架二輥可逆式和一架四輥可逆式軋機組成的半連軋機組，如圖2-1所示。r1r2圖2-1 一架二輥可逆式和一架四輥可逆式軋機組成的半連軋機2.5.2 精軋機組選擇方案精軋機組的主要作用是軋制精確的板帶厚度，控制成品平直度和帶鋼凸度。 精軋機設備方面，

46、 現(xiàn)代熱軋精軋機采用全液壓壓下裝置和自動厚度控制(agc)系統(tǒng)， 隨著hagc系統(tǒng)厚度控制精度的不斷提高， 目前我國的大型鋼鐵企業(yè)已掌握了板厚控制與板形控制這兩大關鍵技術，使板帶材的幾何精度基本滿足了市場需要。以板形控制為例，目前我國熱帶鋼連軋機多采用軋輥成對交叉軋機(即pc型)或連續(xù)可變凸度控制軋輥(即cvc型)。pc軋機的軸向力較大，并具有較高的調節(jié)能力，cvc軋機則具有較高的彎輥力，設計中應參考實際生產條件進行選擇15。(1) pc軋機pc 軋機目前已成為當前發(fā)展最快的板形控制技術，其工作原理是通過改變交叉角的大小改變軋輥的等效凸度來控制板形和凸度，它的主要優(yōu)點是5： 凸度控制范圍大，精

47、度高； 輥形曲線簡單，軋輥管理簡化； 輥頸強度不受限制，軋制能力得到提高 (減少軋制道次)； pc軋機和在線磨輥裝置配合使用，具有控制板凸度能力和局部高點，延長輥子使用周期。其缺點是： 結構復雜，維修量大； 存在軸向力和無法避免軋輥磨損造成的局部高點。(2) cvc軋機cvc軋機是由西馬克公司在日本hc軋機基礎上于1983年研制成功的一種新型軋機，是一種連續(xù)可變的凸度軋機。其工作輥 (wr)磨成s型，上下兩根軋輥180o對稱擺放，以便形成對稱的輥縫，軋輥的相對竄動形成連續(xù)變化凸度 (cvc)，它的優(yōu)點是5： 操作簡便； 機器結構簡單，易改造； 換輥方便，完成一次換輥操作只需幾分鐘； 板凸度控制

48、能力強，工作輥軸向移動100 mm，可調輥縫100500 um，與彎輥裝置配合則有600 um； 應用范圍廣，cvc技術無論對于熱軋還是冷軋，也不論是軋制黑色或者有色極薄帶都非常實用。實際上cvc軋機的軋輥調整機構可以稱為輥縫萬能調整機構。cvc軋機的缺點是： 易蛇形； 無邊部減薄功能； 軋輥形狀特殊，磨削困難。根據(jù)以上對比分析并參照寶鋼1580 mm，本設計中的精軋機組方案選用pc軋機。2.5.3 定寬壓力機的選擇方案側壓壓力機提高寬度精度的同時加大了側壓量，使最大寬度調整量可達到350 mm，這對使用固定寬度的連鑄坯生產出多種寬度規(guī)格成品是十分有利的。其優(yōu)點如下1：(1) 可大大減少連鑄坯

49、的規(guī)格，使結晶器寬度變化少；(2) 連鑄坯產量可以達到提高；(3) 產品質量得到明顯提高，尤其是頭部魚尾狀和斷面狗骨形有明顯好轉，提高成材率；(4)可提高熱裝熱送比例，節(jié)省加熱過程中的能源消耗。2.5.4 熱卷箱選取方案傳統(tǒng)帶鋼熱連軋工藝通常使用保溫罩作為中間帶坯的保溫設備，但目前出現(xiàn)了新的保溫設備熱卷箱，其相對優(yōu)點如下1：(1) 粗軋后在入精軋機之前進行熱卷取，以保存熱量，減少溫度降，保溫可達90 %以上；(2) 首尾倒置開卷，以尾為頭喂入軋機，均化板帶的頭尾溫度，可以不用升速軋制而大大提高厚度精度；(3) 起儲料作用，這樣可增大卷重，提高產量；(4) 可延長事故處理時間約89 min，從而

50、可減少廢品及鐵皮損失，提高成材率；(5) 可是中間輥道縮短約3040 %，節(jié)省廠房和基建投資。2.5.5 控制冷卻的方案選擇出精軋后要將帶鋼從800900 oc迅速冷卻到600 oc左右。冷卻方式主要有壓力噴射冷卻、層流冷卻和水幕冷卻。壓力噴射冷卻優(yōu)點：水冷為連續(xù)狀，沒有間斷現(xiàn)象，呈紊流狀態(tài)噴射到鋼板表面；可噴射到需要冷卻的部位；鋼板上下表面冷卻差別顯著。缺點：比冷卻特性很低；冷卻效率不高；水消耗量大，水的飛濺嚴重，冷卻不均勻；對水質的要求較高，噴嘴容易堵塞，水的利用率較低。適用范圍：適用于一般冷卻使用或因其穿透性好而適用于水氣膜較厚的環(huán)境。層流冷卻優(yōu)點：比冷卻效率較高；水流呈層流狀態(tài)，可獲得

51、很強的冷卻能力；鋼板的上下表面和縱向冷卻均勻。缺點：冷卻區(qū)距離長；極管之間有一定的距離，達不到橫向冷卻均勻；對水質的要求較高，噴嘴容易堵塞；設備龐雜，維護量較大且難度高。適用范圍：適用于強冷卻時，如熱軋板出口處。水幕冷卻的優(yōu)點：比冷卻特性最高；水流呈層流狀態(tài)，冷卻速度快、冷卻區(qū)距離短、對水質的要求不高、易維護。缺點：鋼板上下表面及整個冷卻區(qū)冷卻不均勻；可調節(jié)的冷卻速度范圍較小。適用范圍：不僅可用于板帶鋼輸出輥道上的冷卻，也可用于連軋機機架間的冷卻。雖然水幕冷卻具有較強的冷卻能力，但據(jù)克虜伯公司對三種冷卻方式實驗結果表明，水幕冷卻均勻性不及層流冷卻，所以目前許多廠家仍以層流冷卻方式為主6。本設計

52、也擬采用層流冷卻。2.3.6 卷取方案選擇在軋制過程中，為了保證穩(wěn)定的軋制，帶鋼的卷取是依靠一定的張力來實現(xiàn)。當卷取機保持恒張力卷取時，可以得到好的卷形，既不會錯邊，也不會形成塔形，更不會劃傷帶鋼。在我國軋鋼生產中，目前廣泛采用的張力控制方法有間接張力控制和直接張力控制，且絕大多數(shù)是采用間接法進行張力控制。近年來，結合直接和間接的復合張力控制方法也逐步得到應用22。卷取機位于精軋機輸出輥道末端，由卷取機入口側導板、夾送輥、助卷輥、卷筒等設備組成。它的功能是將精軋機組軋制的帶鋼以良好的卷形，緊緊地無擦傷的卷成鋼卷。卷取機是在高速且有較大沖擊力的非常惡劣的條件下進行運轉的設備，其結 構復雜，故障率

53、高。所以對卷取機的性能有特殊要求7：(1) 卷取機剛度高，不易變形；(2) 耐反復沖擊的高強度結構；(3) 保持高機械精度的結構；(4) 設備結構應利于檢修和維護；(5) 發(fā)生故障率低的機械結構。 3 生產工藝流程 熱連軋板帶生產的一般工藝流程：鑄錠與坯料的清理準備、坯料的加熱、除磷、粗軋、精軋、軋后冷卻和卷取、質量檢查等工序。本車間設計的生產工藝流程如下圖3-1。 連鑄坯 加熱爐加熱 高壓水除鱗 大測壓 粗軋 熱卷取 切頭尾 精軋除鱗 精 軋層流冷卻 卷 取 打捆表面檢查 稱 重 送往冷軋廠 入庫 圖3-1 生產工藝流程圖3.1 工藝制度3.1.1 板坯準備制度(1) 板坯驗收按連鑄坯技術標

54、準的規(guī)定執(zhí)行。連鑄坯技術標準如下2： 外形和尺寸公差必須符合下列要求 (表3-1)： 表面質量應全部為無缺陷的合格板坯 (如熱軋帶鋼中發(fā)現(xiàn)分層、夾雜、結疤缺陷，連鑄廠應負100 %的責任)。表3-1 板坯外形和尺寸公差項 目公 差/mm項 目公 差/mm厚 度15長 度30寬 度15鐮刀彎、上下彎 長坯40、短坯20(2) 板坯堆垛按下列板坯堆放標準 (表3-2)：表3-2 板坯堆垛標準 項 目參 數(shù)項 目參 數(shù)垛 高max 2500 mm每垛堆放塊數(shù)max 10塊垛間距離1350 mm-(3) 板坯直接軋制要求：cc-dr 坯目標溫度為1100 oc，誤差不得超過50 oc，堆放至保溫坑中的坯料無溫度要求。(4) 板坯裝爐規(guī)定： 把板坯實際的標號與計算機在稱量核對點終端上顯示的板坯號和軋制計劃表上板坯號對照，三者必須一致。 對尺寸形狀和表面質量目測異常的板坯要進行實測，檢查其是否符合板坯技術條件中的有關規(guī)定。 板坯稱量機的實測重量與輸入連鑄機側計算機理論重量之間的誤差不得超過200 kg，如超重警報，則實測尺寸并進行計算，當偏差在允許范圍內方可進入軋制線。 對于溫度在1050 o