年產(chǎn)160萬噸的中厚板廠車間設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn)160萬噸的中厚板廠車間設(shè) 摘要本設(shè)計(jì)是以唐山地區(qū)為條件，設(shè)計(jì)了年產(chǎn) 量160萬噸的4100mm中厚板廠，分析了在唐山 地區(qū)建造新的中厚板廠的可行性和必要性。結(jié)合 設(shè)計(jì)條件及年產(chǎn)量要求完成了 10個(gè)產(chǎn)品品種、 10個(gè)產(chǎn)品規(guī)格的產(chǎn)品方案表和金屬平衡表。以鋼 種 為 Q195 的 連 鑄 坯 (500mmx 1500mmx4100mm )軋制中厚板，典 型產(chǎn)品規(guī)格為40mmx3100mm,整個(gè)設(shè)計(jì)分十一章進(jìn)行詳細(xì)講解，第一章為 中厚板的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及建廠可行性分析，總 結(jié)了當(dāng)前世界上中厚板生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)水平，包 插設(shè)備、技術(shù)及理念等，然后詳細(xì)進(jìn)行了建廠的 可行性分析；第二、三章是對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)、

2、生產(chǎn)品 種及工藝流程進(jìn)行了確定，制定了產(chǎn)品方案和生 產(chǎn)工藝；第四、五章介紹了車間平面布置，確定 設(shè)備的間距、生產(chǎn)流線及設(shè)施面積的計(jì)算；第七 章進(jìn)行力能參數(shù)的計(jì)算，內(nèi)容包括軋制表的計(jì) 年產(chǎn)160萬噸的中厚板廠車間設(shè)計(jì)算、工具設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核；第八章進(jìn)行主輔設(shè)備 選擇，根據(jù)產(chǎn)品的要求，合理的確定設(shè)備參數(shù)； 第九章是對(duì)車間產(chǎn)量進(jìn)行了計(jì)算，包括各設(shè)備的生產(chǎn)能力、車間平均小時(shí)生產(chǎn)能力及車間年生產(chǎn) 能力；第十章編制了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，確定了車間 內(nèi)各項(xiàng)設(shè)備、原材料、動(dòng)力等利用程度的指標(biāo)。最后根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，繪制出了車間平面布置圖。 關(guān)鍵詞 中厚板；車間設(shè)計(jì)；生產(chǎn)工藝Abstract This design tha

3、t take the Tangshan area as a condition, has designed the annual yield of 1, 6 million tons 4100mm new medium and heavy plate factory, analysed the feasibility and necessity of the construction of a new plate factory in Tangshan area. Combined design conditions and the requirements of annual yield,t

4、he design completes 10 product varieties,10product specifications and metal balance sheet table. A cogged ingot (500mm x 1500mm x 4100mm) of Q195 is used for the rolling medium plate and a typical product specifications is 40 mm x 3100mm This design involves eleventh chapters, the first chapter desc

5、ribes the products , equipments and the developing situations of main medium plate enterprises about the internal and external. The plans of the products, the sorts of the products, the process flow and technological demand are described in the second and third chapter The fourth and fifth chapter i

6、s about the plane dispose of the workshop, fixing the space between flown line and the equipment areas. The senventh chapter is about the calculation of the steel rolling, equipment capability , tool designing and intensionverifying. The eighth chapter is about the choice of mostly and assistant equ

7、ipment which according to equipment parameter The outputs of workshop, which involve the average output of per hour and the whole year outputs were calculated in the ninth chapter. The tenth chapter is about the technical and economic targets including the use of equipments raw materials and power.

8、At last, the layout of workshop was drawed according to designing parameters.Key words medium plate ； Workshop designing ； Production technics1總論中厚板主要用于建筑工程、機(jī)械制造、 容器制造、造船、橋梁等行業(yè)，并且隨著國(guó)民經(jīng) 濟(jì)建設(shè)其需求量非常之大，范圍也十分廣。 U|=:（5） ）汽車大梁鋼，用于制造汽車大梁（縱梁、橫梁）用厚度為2.5-12.0mm的低合金熱軋鋼板。由汽車大梁形狀復(fù)雜，除要求較高強(qiáng)度和=1=1冷彎性能外，要求沖壓性能好。日本中厚板生

9、產(chǎn)為世界之冠，約占鋼板生產(chǎn) 的20%以上。中厚板生產(chǎn)日益趨向合金化和大型 化。軋機(jī)日趨重型化、高速化和自動(dòng)化，絕大多 數(shù)是大軋制力、大功率、高剛度的最新一代中厚 板軋機(jī)，為實(shí)現(xiàn)其真正意義上的控軋控冷工藝、 生產(chǎn)出性能優(yōu)良的中厚板產(chǎn)品創(chuàng)造了裝備上的 有利條件。到2009年6月，我國(guó)已建成和正在 規(guī)劃建設(shè)的中厚板生產(chǎn)線共有55條，其中軋 機(jī)尺寸3.5m的9條、2.8m的4條、3.8m的2 條、4.3m的1條、5.1m的2條（未計(jì)算正在 設(shè)計(jì)中的鞍鋼在營(yíng)口皴魚圈的5.5m生產(chǎn)線）18 條生產(chǎn)線能釋放產(chǎn)能2000萬to目前唐山首鋼京唐中厚板應(yīng)大部分銷售到 唐山周邊地市和華北、東北地區(qū)，因?yàn)橹苓叺?區(qū)中

10、厚板生產(chǎn)廠家較少，因此在這些地區(qū)有一 定的優(yōu)勢(shì)。近幾年鋼板需求量不斷增加，首鋼京 唐中厚板在這些地區(qū)鋼板銷售量會(huì)逐年增長(zhǎng)。但 是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，曹妃甸建設(shè)的是國(guó)際化大港口， 而首鋼京唐建設(shè)的是精品鋼鐵基地，產(chǎn)品的銷售 應(yīng)當(dāng)定位在海外市場(chǎng)，特別是韓國(guó)、歐美市場(chǎng)， 而中東地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，印度及非洲新興國(guó) 家的需求量會(huì)更大。所以二期及三期的產(chǎn)業(yè)投資 應(yīng)重點(diǎn)放在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化上，開發(fā)高純凈度、高 附加值的中厚板，屆時(shí)必將會(huì)迅速占領(lǐng)海內(nèi)外市 場(chǎng)。從另外方面來講，世界上著名的的鋼鐵企業(yè) 幾乎都是選則臨海港建廠，像國(guó)外比較成功日本 的新日鐵、韓國(guó)的浦項(xiàng)制鐵，我國(guó)即將建設(shè)的千 萬噸級(jí)廣東湛江、廣西防城港精品鋼鐵

11、基地等。因此，在華北地區(qū)選擇唐山曹妃甸建廠是非常合 適的。唐山京唐中厚板工程采用雙機(jī)架四輻可逆軋機(jī)的布置型式，其中一邊設(shè)置一立輻，預(yù) 一粗軋機(jī)，粗、精軋機(jī)均為4100mm,生產(chǎn)規(guī)模為 160 xl04t/ao表2.1產(chǎn)品大綱-,/T號(hào)產(chǎn)品 名稱代表 鋼號(hào)執(zhí)行標(biāo) 準(zhǔn)1碳素 結(jié) 構(gòu)鋼Q195GB7002造船 板A ,B,D, EGB7123管線鋼X80APISPEC5L4低合 金高 強(qiáng)度 鋼Q295,345GB15915建筑Q23YB410原料規(guī)格產(chǎn)品產(chǎn)量（厚X寬 X 長(zhǎng)/MM） ）規(guī)格 （厚X 寬 /MM） ）萬T/A%500X1500X410040X31002415500X15050X3201

12、0 X 3000200.83250X15020X21910 X 3000600.22500X1500 X 300060X280012 88500X15050X3171結(jié)構(gòu) 板5GJSN490B4-2000JISG31360 X 3000200 616鍋爐 板16MNQ20QGB713 300X1800X320020X350016107壓力 容器板20RSPV235GB6554JISG3115250X1500X300010X360012.888汽車 大梁 板06TIL16MNLGB3273 500X1500 X 300012X26009.669工程 機(jī)械 用鋼STE460DIN17102500X

13、1500 X 300070X410016101耐候 Q235 GB/T41 300X18028X31170NH710X3200100.2合計(jì)160100成品率是指成品重量與投料量相比的百分 數(shù)。其計(jì)算公式為(2-1)式中A成品率，;投料量（原料重量），tW金屬的損失重量，t O成品率是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，成品率 的高低反映了生產(chǎn)組織管理及生產(chǎn)技術(shù)水平的高低。影響成品率的因素是各工序的各種損失。金屬損失主要有以下幾種：1） ）燒損：金屬在高溫狀態(tài)下的氧化損失稱 為燒損。金屬加熱過程中的燒損與加熱溫度和時(shí) 間有關(guān)系，加熱溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，燒損量就大。燒損率一般在1%5%。2） ）切損：切損

14、是指切頭、切尾、切邊等大塊殘料損失。鋼材切 損主要與鋼種坯料尺寸以及原料狀況等有關(guān)。本 車間產(chǎn)品切損均為0.1%6%。3） ）軋廢：軋件各 工序生產(chǎn)中由于設(shè)備和工具、操作技術(shù)以及表面 介質(zhì)問題所造成的不符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。表2.3金屬平衡表編號(hào)產(chǎn)品單根原料成品燒損/%切損/% 軋廢/% 金屬消耗成材率/%系數(shù)/%重量/kg重量/kg1碳素結(jié)構(gòu)鋼222320221.66.01.41.09991.02造船46.21.71.10390.73管線鋼877579761.75.81.61.10090.94低合金結(jié)構(gòu)36.01.81.10090.95建筑結(jié)

15、構(gòu)86.11.01.09891.1鍋爐板176913961.66.01.41.09991.07 壓力容器板 877580021.781.01.09691.26.0汽車大梁31.71.09991.0工程機(jī)械用鋼17550nil159351.95.81.51.10190.810 耐磨鋼板 139666.01.21.099127091.891.03生產(chǎn)工藝流程的制定圖3 1生產(chǎn)工藝流程圖4車間的平面布置和軋機(jī)的選擇綜合考慮車間的長(zhǎng)度及空間布局，特別是精整跨與加熱跨的合理布置，所以車間的金屬流動(dòng) 形式采用直線移動(dòng)式。圖4.1車間平面布置簡(jiǎn)圖1原料庫(kù)2

16、步進(jìn)式加熱爐 3輻道4軋機(jī) 5 冷床6剪切機(jī)7修磨臺(tái)架8矯直機(jī)9成品跨10軋輻跨 11熱處理跨（預(yù)5主要設(shè)備距離的確定 根據(jù)產(chǎn)品大綱的要求， 通過計(jì)算粗軋機(jī)軋出的最大長(zhǎng)度約為：20m,精 軋機(jī)第一架機(jī)前軋出長(zhǎng)度：38m,并考慮未來發(fā)展的需要故軋機(jī)機(jī)架間距選擇為100m o從加熱爐到軋機(jī)之間有高壓水除鱗裝置，故計(jì)算軋鋼機(jī)與加熱爐距離應(yīng)由坯料的最大長(zhǎng)度 加上粗軋機(jī)軋出的最大長(zhǎng)度，并且在加上一定的 余值即可。min軋 max+ (23) L坯(5-1)Lmi：加熱爐和軋機(jī)的最小距離L軋：第一架軋機(jī)中軋件長(zhǎng)度在充分考慮二期建設(shè)需要的基礎(chǔ)上，故選擇粗軋機(jī)與1#步進(jìn)式加熱爐的縱向距離為55m,精 軋機(jī)與1

17、#步進(jìn)式加熱爐的縱向距離為155m 叭 選定軋機(jī)到熱矯直機(jī)距離為：126。7典型產(chǎn)品工藝計(jì)算本設(shè)計(jì)采用粗軋和精軋兩 個(gè)階段軋制，即采用綜合軋制法與立輻軋邊法相 結(jié)合，先在粗軋階段用立輻軋制一道次，然后轉(zhuǎn) 90 ,進(jìn)行寬展軋制6道次，使坯料的寬度等于 成品的寬度，然后再轉(zhuǎn)90縱軋9道次成型。并 且立輻在橫軋過程中控制板坯的長(zhǎng)度，使其在長(zhǎng) 度方向上保持不變。在精軋階段，立輻軋邊控制 板坯的寬度，直至縱軋成形。分配壓下量，編制壓下規(guī)程表，采用按經(jīng)驗(yàn) 分配壓下量再校核、修正的方法。取最大壓下量 為 max等于43mm,軋制道次n=16o各道次具體壓下量具體見表7-1軋制表。速度制度由于軋件較長(zhǎng)，為操作

18、方便，采用 梯形速度圖。采用高速穩(wěn)定速咬入，低速拋出， 咬入速度為184262 r/min,拋出速度為18 20 r/min；各道次的純軋時(shí)間和間隙時(shí)間見表 7-1軋制表。軋件在加熱爐中加熱到1200C,經(jīng)高壓水除 鱗設(shè)施和傳送過程的空氣冷卻后開軋溫度為 1150Co各道次的軋制溫度、各道次的變形程度和變形速 度、變形抗力、變形區(qū)長(zhǎng)度、各道次平均單位壓 力、各道次總壓力、各道次的軋制力矩以及個(gè)道 次的靜力矩見表7-1軋制表。軋件尺寸/mm壓下 量/mm軋制 速度 /r. mm1時(shí)間軋 制 V/LJ I if I 度道 次軋 制 方 法機(jī) 架 形 式hb1A hA h%穩(wěn) 速拋 出軋 制 時(shí) 間

19、 /s/S（A 端） C變 形 程 度 %變 形 速度0 sp/MP變 形 區(qū) 長(zhǎng) 度 /mm總 壓 力/M N總 力 矩 /KNm0坯 料5081525.338641L1側(cè) 軋輻511465.33998.633.9318184.12311503.930.2224175.786.363281輻側(cè)軋一道 次后，轉(zhuǎn)90進(jìn)行寬展軋制2 P1橫 軋輾可逆4731583.023998.638 7.4418181.633 1149.347.440.3836139.8925 1965.143 P2橫 軋 輻 可 逆4291745.383998.644 9.3018181.803 1148.839.300.4

20、540150.5331.22525.24P3橫 軋 輻381960.13399& 64710.942200.686114& 210.91.242.8155.583653038.9可 逆264675 P4橫 軋四 輾 可 逆3342241.82399& 648 12.5742201.086 1147.312.571.3745.5157.2341.33681.626 P5橫 軋四 輻 可 逆2872608.953998.647 14.0742201.256 1146.1414.071.5649.6155.5847.13175.747 P6橫 軋輻可2413100399& 645515.854220

21、1.4661144.7315.851.852.5153.085253468逆58 F1縱 軋四 輾 可 逆20131004805.0540516.862202.226 981.6616.83.0101144.4249.33110.159 F2縱 軋 輻 可 逆16331005925.2538 18.962202.716 979.781893.53110139.8953.6328010F3縱軋四 輻 可 6725 15362203.186 977 8415.33.46102113.4740.22016.5411F4縱 軋四 輻 可 逆11431008472.0724 1

22、7.462203.844 973.7217.44109111 .1843.4215&0312F5縱 軋四 輻 可 逆9231001049822 19.362204.734 970.6619.34.74115106.4445.52164.221 F縱 四73101305 18 19625. 4 963195. 12 96.44 2143 6軋 輻 可 逆401. 56.562086.84.5632 128.6 &0714F7縱 軋四 輻 可 逆61310015833. 0513 17.5762207.094 954.8817.575.5611781.8237.11407. 1815F8縱 軋四

23、輻 可 逆49310019710. 531219.676220&84 940.5819.676.3813778.614381589.7216F9縱 軋四 輻40310024145. 40918.3622010.64 93018.371396&0839.41264.3可 逆667M圖7.6軋機(jī)軋制速度與主電機(jī)負(fù)荷圖23 31PI1PI2 2P5P5421圖77軋機(jī)工作圖表 注：以上圖表的時(shí)間均以s為單位。IDIDIDill!8主輔設(shè)備的選擇及性能參數(shù)的確定本車間主 輔助設(shè)備主要選擇了 4100mm四輻可逆軋機(jī)粗、精軋，一期只設(shè)精軋機(jī)，而加熱爐、剪切機(jī)、矯 直機(jī)、冷卻設(shè)備、起重運(yùn)輸設(shè)備。加熱爐選擇

24、了 3座，其中一座推鋼式加熱爐，兩座步進(jìn)式加熱 爐，剪切設(shè)備分別選擇了切頭剪、雙邊剪、定尺 剪、火焰切割機(jī)。矯直設(shè)備選擇了目前比較普遍 的輻式矯直機(jī)，矯直輻數(shù)為45下，矯直輻尺 寸為0280 x3900mmo冷卻設(shè)備選擇了層流冷卻 和3座冷床，其中一座特寬厚板冷床、兩座寬冷 床（其中一座一期預(yù)留）。起重運(yùn)輸設(shè)備有天車、 過跨小車、電動(dòng)平跨車，每個(gè)跨間均有天車和電 動(dòng)平跨車，天車運(yùn)輸噸位比較大的設(shè)備和板坯, 電動(dòng)平跨車運(yùn)輸噸位較小的設(shè)備。9工作時(shí)間和年產(chǎn)量及倉(cāng)庫(kù)面積計(jì)算 9.1車間工作制度和工作時(shí)間的確定本車間采用四班三運(yùn)轉(zhuǎn)連續(xù)工作制，節(jié)假日不休息。計(jì)劃每年安排大修一次，每次14天。 計(jì)劃?rùn)z修每

25、周一次，一次8小時(shí)。具體如表9.1 所示。表9.1工作時(shí)間表操作 時(shí)間 (h/a)抉及更 i(hi(h【換 刃 時(shí) 可 /a)日歷時(shí)間(h/a)(h/a)年修計(jì)劃?rùn)z修合 計(jì)換支承輻換工作輻及剪刃計(jì)劃生產(chǎn)時(shí)間(h/a)(h/a)機(jī)械和電氣故障停產(chǎn)時(shí)間(h/a)(h/a)總計(jì)有效工作時(shí)間(h/a)(h/a)日 歷 作 業(yè) 率 %87608760336(14336(144040O O7367368024(334d)2 2 1 1228228力80805805807200720082J82J注：(1)支承輻每軋制1500001更換1次，每次 2 0小時(shí)，換支承輻時(shí)間：1600000t/a 150000

26、t/ 次 x2.0h/ 次 e21h/a；(2)工作輻每軋制3500t更換1次，每次0.5h, 換工作輻時(shí)間：1600000t/a 3500”次x0 5h/次 各剪機(jī)剪刃每2班更換1次,每次0.5h,ID3600QKQK、b b228 h/a o 剪刃更換與工作輻換輻同時(shí)進(jìn)行。 9.2軋鋼機(jī)產(chǎn)量計(jì)算 9.2.1軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算軋鋼機(jī)單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量稱為軋鋼機(jī)的生 產(chǎn)率。分別一小時(shí)、班、日、月和年為時(shí)間單位 進(jìn)行計(jì)算。其中小時(shí)產(chǎn)量為常用的生產(chǎn)率指標(biāo)。 軋鋼機(jī)技術(shù)上可能達(dá)到的小時(shí)產(chǎn)量可以用下式計(jì)算:(9-1)式中A軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量，Vh；Q原料重量，t；T節(jié)奏時(shí)間，T=484.12s；Ki時(shí)間利用系數(shù)

27、，成品軋機(jī)為0.800.85,取 0.80；b成品率，b=91%o軋機(jī)節(jié)奏時(shí)間：T=Tz +At=252.21+4=256.21s,計(jì)算典型產(chǎn)品，坯料尺 寸 為:500mmxl500mmx4100mm，貝J Q = 1.5x0.5x3.8x7.8t/m3=22.23to心翳 x22.23x0.8x0.91 = 227.39m9.2.2軋鋼機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量不同品種占產(chǎn)量中的百分?jǐn)?shù);A,-標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品小時(shí)產(chǎn)量；X,一不同品種的勞動(dòng)換算 系數(shù)。現(xiàn)各品種的小時(shí)產(chǎn)量如表9 .2以上所述只是單品種小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算。當(dāng)一個(gè) 車間生產(chǎn)若干個(gè)品種時(shí)，每個(gè)品種或由于選用坯 料斷面尺寸不同，或由于軋制道次不同，因而具 有不同

28、的小時(shí)產(chǎn)量。為考核一個(gè)車間的生產(chǎn)水平 和計(jì)算年產(chǎn)量，就需要計(jì)算各種品種所占不同比 例的小時(shí)產(chǎn)量。這個(gè)產(chǎn)量稱為平均小時(shí)產(chǎn)量，也 稱產(chǎn)品綜合小時(shí)產(chǎn)量。計(jì)算軋機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量采 用按勞動(dòng)量換算系分?jǐn)?shù)計(jì)算：AJ _+魚X,+立X”X”(9-2) 式中a aY Ya a2 2a a表9 2產(chǎn)品小時(shí)產(chǎn)量表編 號(hào)鋼種產(chǎn)品規(guī)格/mm所占 比例/%小時(shí)產(chǎn) 量t /h勞動(dòng) 換算 系數(shù)1Q19540X310015227. 39 124AnK0.7qh124.38t/ho 故年產(chǎn)量為：124.38x7200=1615536t = 161.5536 萬 t。9. 3倉(cāng)庫(kù)面積的計(jì)算軋鋼車間原料倉(cāng)庫(kù)面積可用下列公式計(jì)算：(9

29、-3)式中F原料倉(cāng)庫(kù)面積II?；A-軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量，t/m；n存放天數(shù)，本廠供料，存放天數(shù)取為15天;2EH3250X3200131751.33X8020X260012162. 421.44Q29560X28008203. 021.125Q235GJ50X320011210. 541.08616Mnq20X350010187. 921.21720R10X36008172. 261.32806TiL12X16005151. 60L59StE46070X380010145. 761.5610Q235NH28X31007216. 561.05代入公式9-2,可得平均小時(shí)產(chǎn)量每堆原料的高度,h=2.5m

30、；K金屬綜合消耗系數(shù);q每m2空間所能存放的原料重量，q=6.5t/m2；24天小時(shí)數(shù);0.7倉(cāng)庫(kù)利用系數(shù)。計(jì)算的本車間原料倉(cāng)庫(kù)面積F= 24x227.39xl5xl.09 = 78442m20.7 x 6.5 x 2.5而成品倉(cāng)庫(kù)面積的計(jì)算主要考慮的因素，金屬消 耗系數(shù)取為1,存放天數(shù)n取為16天，堆放高 度查閱資料取為3叫每血空間所能存放的產(chǎn)品 重量為13.5to則成品倉(cāng)庫(kù)的面積:F= 24x227.39xl6xl.09 = 33572m2o0.7x3x13.510經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)軋鋼車間內(nèi)各項(xiàng)設(shè)備、原材料、燃料、動(dòng)力 以及勞動(dòng)力、資金等利用程度的指標(biāo)稱之為技術(shù) 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。這些指標(biāo)的高低反映了車間生產(chǎn)技術(shù) 水平和生產(chǎn)管理制度執(zhí)行的情況，是鑒定車間設(shè) 計(jì)水平和工藝過程制訂質(zhì)量好壞的重要標(biāo)推，是 評(píng)定車間