連鑄連軋車間設計

1、摘要本設計首先介紹了薄板坯連鑄連軋技術的發(fā)展過程，總結和分析了薄板坯連鑄連軋生產的實質、特點、類型及關鍵技術，展望了薄板坯連鑄連軋技術的發(fā)展趨勢，并針對我國薄板坯連鑄連軋的生產提出了一些尚待解決的問題和努力方向，接著對本設計做了可行性研究，并根據現有的國內外薄板坯連鑄連軋生產線確定了本設計的生產方案、工藝流程及連鑄機，加熱爐，熱連軋機的主要參數。其次確定了本設計車間熱軋部分的各個機架軋機的軋制力、力矩并校核了他們的軋輥、主電機，并均符合設計要求。最后選擇輔助設備，并對車間做了平面的布置、勞動組織及經濟指標、環(huán)境保護與綜合利用設計。本設計是年產265萬噸中薄板連鑄連軋車間工藝設計。車間的產品規(guī)格

2、是（1.012.7）（10001200）mm，產品鋼種是合金結構鋼、硅鋼。典型產品是30Mn2，4.01200mm，單卷重20T。關鍵詞：薄板坯；連鑄連軋；工藝設計；合金結構鋼和硅鋼Abstract The development of continuous casting & rolling technology for thin slab is firstly introduced in this paper，and its essence,characteristics，types and key techniques are analyzed. The developing t

3、rend of continuous casting& rolling technology for thin slab is looked forward to and finally some unsettled problems in our county on continuous casting & rolling technology for thin slab are brought forward. After that has been doing the feasibility study to this design，and accortion to ex

4、isting domestic and foreign the near net shape continuous casting & rolling production line to determine this design production plan，the technical process and conticastter，the heating furnace，hot company rolling mill patameter .Next had determined this workshop hot rolling partial each rolling m

5、ill main pressed the system ，the speed system，the temperature system，has calculated each rolling mill rolling strength，the moment of force and examined their roller，the host electrical machinery，also conformed to the design requirement. Finally selects the supporting facility，and has made the plane

6、arrangement，the labor organization and the economical technical specification，the environmental protection and the comprehensive utilization design to the wordshop. This design is to produce 2.65 million tons of sheet metal continuous casting and rolling plant process design. Workshop product specif

7、ications are (1.0 12.7) (1000 1200) mm, of alloy steel products, structural steel, silicon steel. Typical products are 30Mn2, 4.0×1200mm, single coil weight 20T. Key word:thin slab, Continuous Casting and rolling, Process Design, Agencies just alloys and silicon steel 第 76 頁 目錄1 綜序11.1 薄板連鑄連軋技術

8、發(fā)展的概況11.2 薄板坯連鑄連軋生產工藝11.3 薄板坯連鑄連軋工藝的發(fā)展及國內發(fā)展現狀41.4 我國薄板坯連鑄連軋技術的發(fā)展目標與今后的工作方向61.5 小結72 可行性研究102.1 國內外鋼材市場分析102.2 原料要求102.3 工程條件103 生產方案選擇113.1 選擇產品方案的原則113.2 生產規(guī)模113.3 產品大綱113.4 典型產品的選擇123.5 生產方案的選擇標準133.6 生產方案的選擇134 生產工藝流程144.1指定工藝流程的主要依據144.2 CSP生產線簡述144.3 CSP生產線技術參數165 主要生產設備選擇185.1 連鑄機設備組成及性能185.2

9、連鑄機設備組成及性能185.3 軋機的選擇205.4加熱爐的選擇235.5 連鑄機生產能力的工程設計和計算256 工藝計算276.1 壓下規(guī)程276.2 軋制力的確定346.3 電機和軋輥強度校核426.4輥型的設計487輔助設備的選取517.1高壓水除鱗機的選取517.2事故剪性能參數517.3熱輸出輥道和層流冷卻設備的選取527.4卷取區(qū)設備的選取527.5平整分卷機組設備558 車間年產量計算578.1 連鑄機年產量的計算578.2軋機產量計算578.3計算板坯成材率599 車間平面布置609.1 車間布置的原則609.2生產設備的布置609.3車間運輸量的確定6510 勞動組織及經濟技

10、術指標6610.1 車間勞動組織6610.2車間技術經濟指標6710.3投資概算6810.4盈利及投資回收7011.環(huán)境保護與綜合利用71結論72參考文獻73致 謝741 綜序1.1 薄板連鑄連軋技術發(fā)展的概況 薄板坯連鑄連軋工藝問世10多年來發(fā)展迅速,CSP、ISP、FTSR為代表的各種工藝技術的發(fā)展各具特色。 由于薄板坯連鑄工藝的具有節(jié)約能源、流程短、設備少、投資少、設備省、成材率高、生產成本低、產品質量好、品種開發(fā)潛力大、經濟效益十分明顯等顯著優(yōu)點，因而在國際上競相開發(fā)的重大工藝技術。近些年來，隨著對薄板坯連鑄連軋技術研究的深入，其工藝、設備和自動控制技術的不斷發(fā)展。薄板坯連鑄連軋技術由

11、最初的與電爐匹配發(fā)展為與高爐-轉爐流程匹配生產，不再受廢鋼和電力的限制。因轉爐提供的鋼水質量得到改善，鑄機產量和鑄坯質量得到提高，所以生產的產品品種進一步擴展從只能生產簡單的幾種產品發(fā)展為可以生產雙相鋼和TRIP鋼，近年來還可以生產無取向硅鋼。 總的發(fā)展趨勢是,提高鑄機生產能力充分發(fā)揮后部連軋機的生產能力；改進品種質量,提高產品的市場覆蓋率；采用無頭軋制工藝、生產超薄規(guī)格產品。以取代部分冷軋產品的市場;應用范圍擴大。越來越多的在以高爐鐵水為原料的大型聯(lián)合企業(yè)中得到應用,為該工藝的發(fā)展開拓了更廣闊的前景。1.2 薄板坯連鑄連軋生產工藝1.2.1 薄板坯連鑄連軋工藝特點 1、整體工藝流程是由煉鋼（

12、電爐或轉爐）爐外精煉薄板坯連鑄物流的時間節(jié)奏與溫度銜接熱連軋5個單元工序組成，將原來的熱軋廠和煉鋼廠緊湊地壓縮，有機的結合在一起。 2、在整體工序流程中，煉鋼爐、薄板坯連鑄機和熱連軋軋機都是剛性較強的工藝裝置，為了穩(wěn)定連續(xù)澆注和控制，需匹配好各段物流；1.2.2 薄板坯連鑄連軋關鍵技術技術及特點1、結晶器及浸入式水口 薄板坯連鑄機的出現并順利實現工業(yè)化生產，是薄板坯連鑄連軋工藝成功的突破口，而其結晶器的設計則是其中關鍵技術?？v觀各個公司諸如：西馬克的漏斗型結晶器、達涅利的凸透鏡型結晶器、德馬克的立彎式結晶器以及奧鋼聯(lián)的平行板型結晶器等的發(fā)展方向與目的均是有利于浸入式水口的插入及保護渣的熔化，以

13、便在高拉速的情況下保證鑄坯質量。 浸入式水口的內部和外部形狀，尤其是開口的布置和配置，決定了結晶器內鋼水的流向 和鋼流的形狀以及注入結晶器后引起的動能分布。2、鑄軋技術 鑄軋技術包括液芯壓下和液-固相的軋制兩方面。 液芯壓下具有以下優(yōu)點： (1)改善表面質量：結晶器厚度增大、彎月面穩(wěn)定性好、潤滑更好； (2)改善內部質量：中心偏析和疏松減少、柱狀晶破碎； (3)生產靈活：鑄機可以按最合理的方式進行生產。 液芯鑄軋方法對細化晶粒效果明顯，可獲得良好的韌性；用鑄軋方法減薄鑄坯厚度也可減少精軋機架數，縮短連鑄機和連軋機之間的距離以及加熱裝置的長度。3、拉坯速度高 拉坯速度是薄板坯連鑄連軋的一個技術特

14、點，追求更高的拉速也是以后的主要發(fā)展方向，其前提是改善結晶器的傳熱、加大冷卻強度、減小結晶器銅板厚度、控制保護渣呈薄膜狀。西馬克和達涅利兩家公司的最高拉速均可達8/。4、鑄坯冷卻制度 冷卻方式有噴水冷卻、氣-水混合冷卻、干式冷卻(空冷)三種。工藝采用的是噴水冷卻，其優(yōu)點是既可冷卻板坯，又可冷卻導輥，而且水可將導輥和板坯上的殘留保護渣沖掉，但鑄坯經噴水冷卻后表面溫度低，輕壓下技術難以使用。、工藝均采用氣 水混合冷卻，可根據薄板坯的寬度、厚度、鑄速等來控制水流速度，改變壓縮空氣和水壓以及氣-水比，達到有效地調節(jié)水流量的目的，沿鑄坯拉坯方向和寬度方向按不同冷卻強度要求進行自動控制。5、均熱爐 除采用

15、感應加熱和克日莫那爐外，其它工藝均采用輥底式均熱爐。一般輥底式均熱爐長度為160300，爐內輥子為耐熱材質、內冷，均熱爐采用煤氣加熱。 輥底式均熱爐的主要作用是均熱而不是加熱帶坯，在鑄機和軋機間起一個緩沖銜接作用。均熱爐可以使同一帶坯溫度差為±10以內，且整條帶鋼溫度均勻。但是因受爐內輥子耐火材料限制的影響，均熱爐最高加熱溫度只能控制在1150左右。6、精軋機組 精軋機組的設備配置和控制系統(tǒng)基本上和傳統(tǒng)熱軋設備差不多，主要區(qū)別有： (1)為了減小軋制力和更好地控制板形，最后兩架軋機工作輥輥徑配置小；而為了在大壓下時增加咬入角，則將前幾架軋機工作輥輥徑配置較大。 (2)為了滿足鐵素體軋

16、制的需要，在前幾架軋機間配置了快冷裝置。 (3)為了解決薄板坯氧化鐵皮難于去除的難題，在精軋機組前配置了40的高壓水除鱗機。另外，在前兩架軋機后也配備了除鱗集管。 (4)為了軋制薄帶鋼，各機架還配備了潤滑軋制設備。7、鐵素體軋制技術 鐵素體軋制就是在奧氏體狀態(tài)下將帶鋼軋制到一定厚度后，通過強冷使帶鋼迅速完成相變，在帶鋼處于全鐵素體狀態(tài)下，后面的機架將帶鋼軋制到最終厚度。 采用鐵素體軋制技術的目的是要避免在相變時會出現流變應力的突變，尤其是當帶材薄而軋制速度快時，末架精軋機產生的非均勻變形可能導致帶材跑偏和板形缺陷。此外，在奧氏體和鐵素體共存的情況下進行軋制，會引起帶鋼力學性能不均勻和最終產品厚

17、度的波動(流變應力的變化引起軋制力的變化，使厚度控制難度加大)。 鐵素體軋制技術可以生產直接應用的熱軋薄帶鋼或超薄帶鋼(替代傳統(tǒng)的冷軋退火板)，直接退火、酸洗后熱鍍鋅處理的薄(超薄)熱軋帶鋼，冷軋和退火的熱軋軟帶鋼。鐵素體軋制的鋼種一般為低碳、超低碳鋼。1.2.3薄板坯連鑄連軋工藝流程的特點 1、薄板坯連鑄連軋的工藝流程是由煉鋼爐爐外精煉裝置薄板坯連鑄機均熱爐（也兼緩沖區(qū)功能）熱連軋機組等五部分組成。整個流程突出了一個“連”字，沒有停頓。因此要求物流的時間節(jié)奏控制與溫度銜接控制要精確。該工藝流程減往了粗軋和減少了精軋，縮短了加熱爐，投資低僅為常規(guī)板帶廠投資額的58%，生產能耗為常規(guī)板帶生產的5

18、0%，成材率進步12%左右。 2、連鑄連軋的整機設備完好率一定要高，不能因某局部環(huán)節(jié)故障影響全線停車停產。 3、薄板坯連鑄連軋流程中煉鋼爐、薄板坯連鑄機、熱連軋機是全工藝流程的剛性工藝裝置。例如，薄板坯連鑄機拉速范圍很窄，通常最高拉速僅為56m/min(坯厚5070mm),而熱連軋機的咬進速度對不同的品種規(guī)格也有軋速的限制范圍。為了使剛性工藝裝置之間的銜接匹配流暢，就要求柔性工藝裝置（精煉爐、均熱爐）的設計不但要充分考慮其本身的工藝功能，還要充分留意其柔性工序的功能，起到柔性活套的作用，使整個流程的各個環(huán)節(jié)在溫度、流量、時間節(jié)奏上的銜接協(xié)調，使工藝流程順暢，保證高生產率及鑄坯的高質量。 4、薄

19、板坯連鑄連軋全流程中連軋的投資大大超過連鑄部分，因此必須充分發(fā)揮熱連軋機組的效率來設計薄板坯連鑄機、爐外精煉裝置、煉鋼爐及均熱爐等工藝裝置，尤其是留意鋼水供給及緩沖、過渡銜接裝置的功能，才能使整個生產線的投資效益充分發(fā)揮。1.3 薄板坯連鑄連軋工藝的發(fā)展及國內發(fā)展現狀 鋼水直接澆成接近成品形狀的最小斷面面積的連鑄坯，通過最少的加工量生產出合格的各種形狀要求的鋼材的思想，就是我們所說的“近終形”生產的概念。也可以說薄板坯連鑄連軋就是在“近終形”生產理念影響下，經過煉鋼、連鑄、熱軋各方面專家的艱辛努力，克服了許多技術難題，開發(fā)出來的新的寬帶鋼生產工藝。 薄板坯連鑄連軋是20 世紀80 年代寬帶熱連

20、軋技術發(fā)展中的一個重大成果，開創(chuàng)了寬帶鋼生產的短流程工藝。1989 年，美國紐柯福茲維廠建成世界上第一條CSP 薄板坯連鑄連軋生產線，整個20 世紀最后一個十年是世界上各種機型的薄板坯連鑄連軋膨脹性發(fā)展的一個階段，到了本世紀初，薄板坯連鑄連軋建設熱潮在世界其他地方漸漸降溫以后，又在中國開始掀起了新的高潮。在短短不到二十年時間里，全世界爭先恐后地上了50 多套薄板坯連鑄連軋，大有引領世界熱軋寬帶鋼生產技術潮流的趨勢，一些媒體也做出了相應的預言。 已建的薄板坯連鑄連軋工藝產線除了SMS 公司的CSP 技術外，還有原德馬克公司開發(fā)的ISP。90 年代ISP 在世界上共建了十套，主要特點是流程更短，其

21、采用液芯壓下、感應加熱爐或克利莫納保溫爐、固相鑄軋技術，實現了薄的中間坯和精軋機有效穩(wěn)定生產薄規(guī)格的良好結合。ISP 是穩(wěn)定大批量軋制超薄規(guī)格的一種機型，但是鑄軋機軋輥轉速很慢，使軋輥表面在高溫烤燙下很容易快速生成氧化膜并快速破裂軋碎壓入帶鋼表面，影響了帶鋼的表面質量。 我國引進的薄板坯連鑄連軋機型主要是SMS 的CSP 和DANIELI 的FTSR兩種。 CSP 有珠鋼、包鋼、酒鋼的6 連軋， 有馬鋼、漣鋼、武鋼的7 連軋，還有邯鋼的1+6 工藝； FTSR 有唐鋼、本鋼、通鋼的2+5 工藝。 CSP 采用立彎式連鑄機，漏斗形結晶器，FTSR 采用直弧形連鑄機和H2 全長漏斗形結晶器，經過多

22、年優(yōu)化改進已比較成熟。這兩種工藝的一個共同點都應用很長的輥底隧道加熱爐，只有邯鋼粗軋機和精軋機之間有一座中間保溫爐，CSP 和FTSR 都是連軋，CSP 工藝只有1 道有效除鱗，FTSR 工藝是兩道有效除鱗，除鱗次數都太少。CSP 和FTSR工藝軋制時板坯中尾部都在隧道爐內保溫，保證了坯料溫度的充分均勻，有利于精軋機軋制穩(wěn)定和超薄規(guī)格的軋制。珠鋼CSP 2.0 mm 的產品已超過50%， 1.6 mm 超薄產品超過了20%，成為我國1.6 mm 以下集裝箱板的主要生產廠家。包鋼CSP 和唐鋼FTSR 在解決連鑄瓶頸和生產組織管理等方面進行了有效攻關，取得了突破，年產能達到300 萬t。各產線在

23、品種開發(fā)和提供滿足冷軋要求的基板攻關都下了很大功夫，也取得了一定的進展。 還有中薄板坯的“ASP”技術和奧鋼聯(lián)開發(fā)的CONROLL 技術，這兩種技術都比較接近傳統(tǒng)常規(guī)的熱連軋，采用步進梁加熱爐進行補熱。與CSP 相比，除鱗道次多，表面質量要好一些；板坯加厚到135 mm 以上后，壓縮比加大，有利于改善產品的性能，擴大產品品種的覆蓋范圍，特別是ASP 軋機效率有很大提高，產能有較大幅度增加；用步進梁爐替代輥底隧道爐后，產線的剛性有了很大的柔化，縮短了產線的長度。主要不足是沒有采用第三代無芯卷取移送熱卷箱，沒有能解決中間坯頭尾溫差大，影響精軋軋制穩(wěn)定的要害問題；生產高強超薄規(guī)格的能力不如用隧道爐的

24、薄板坯連鑄連軋工藝；四流連鑄板坯擁擠在同一條裝鋼輥道線上裝鋼流程不暢帶來的一系列生產負面影響，并阻礙了軋機產能的極致發(fā)揮。 我國1998 年珠鋼第1 套CSP 薄板坯連鑄連軋生產工藝線建成至今已有十年的歷史，以后陸續(xù)引進了十多套，經過十年艱辛的努力實踐，我國熱連軋工作者對CSP、FTSR 為代表的薄板坯連鑄連軋工藝進行了持續(xù)的完善和改進，對工藝有了比較深刻的理解和客觀的認識，總結了許多非常寶貴的經驗和教訓，這對我國將來熱連軋工藝技術的進步發(fā)展以及創(chuàng)新集成都有非常積極的意義。1.4 我國薄板坯連鑄連軋技術的發(fā)展目標與今后的工作方向 薄板坯連鑄連軋產業(yè)化我國雖然比國晚了10年，單新世紀以來的發(fā)展和

25、我國鋼鐵生產流程優(yōu)化的需要，是這種新流程在我國得到了迅速的發(fā)展。經過幾年來的努力已取得了成效，但要23年內使我國薄板坯連鑄連軋生產在高效、優(yōu)質、低耗、低成本等真正達到世界一流，引領這一前沿技術的今后發(fā)展方向，還必須付出更大的精力，只有加強創(chuàng)新，才能引領未來。 今后幾年內，我國薄板坯連鑄連軋的創(chuàng)新方向主要有一下幾個方面：1、 貫穿冶煉-連鑄-冷軋-涂鍍層整條生產線，為薄板坯連鑄連軋產品開發(fā)中把冷軋產品及其延伸產品作為重要目標，這也是薄板坯連鑄連軋在世界上產業(yè)化后發(fā)展新趨勢，也是薄板坯連鑄連軋即可生產薄規(guī)格熱軋產品（其中部分以熱代冷），也可像傳統(tǒng)流程一樣生產優(yōu)質冷軋產品及延伸產品。 應當指出，以冷

26、軋產品貫通全流程的工作不僅因為他是新課題，因而本身就有一定的難度，而且由于流的緊湊、高效，使每一個工序之間質量傳遞的標準更高。要認識這個問題的重要性，這不同于用小轉爐生產棒材產品，必須從原料、冶煉開始，創(chuàng)造好基礎條件，并把握好精煉、凝固、加熱、軋制、信息控制等各個環(huán)節(jié)要點，才有取得成功的可能。前些年針對供應合格的冷軋基料，克服性能（重點是屈服強度過高）、質量缺陷的攻關過程以充分證明了貫通全流程的重要性?，F在已有一定基礎，特別是馬鋼的經驗，相信通過努力，這一目標能過實現。2、 盡快實現以薄規(guī)格優(yōu)質薄帶材生產為特色的高效化生產 按照薄板坯連鑄連軋生產的特點，生產薄規(guī)格熱帶材是優(yōu)化選擇。但目前大多數

27、企業(yè)收市場影響為提高產量生產較厚規(guī)格的帶卷，以實現短期效益。但從總體經營上看，可能不是長久之計。當然，生產薄規(guī)格甚至超薄規(guī)格熱軋帶卷雖是薄板坯連鑄連軋生產線優(yōu)勢，但難度很大。關鍵是軋機入口坯料厚度相對較薄，這就有一個保證較薄的鑄坯能高效的生產問題，因而采用一系列保證質量措施（如穩(wěn)定中間包鋼水溫度，減少結晶器液面波動，采用電磁制動、鑄坯動態(tài)輕壓下等先進技術），使薄規(guī)格軋制的優(yōu)勢充分的發(fā)揮出來。鑄坯在一定范圍內加厚一些對質量、生產效率都有好處，但要注意拉坯速度-鑄坯厚度之間、質量-軋材厚度與軋機生產率之間也存在一定的優(yōu)化關系。這都需要我們認真的研究，尋求不同情況下最佳的參數匹配關系。 薄板坯連鑄連

28、軋生產薄規(guī)格熱軋產品代替冷軋板直接應用或者供冷軋生產，提高冷軋機生產效率，是對生產廠、對用戶都有好處的事情，應當動元銷售人員、技術人員、各級生產組織者認真的去開發(fā)。 要生產薄規(guī)格的產品為主，對有條件的企業(yè)而言，就必然積極推動半無頭軋制，鐵素體軋制等先進技術的開發(fā)和應用。這將提高薄板坯連鑄連軋的生產效率、產品質量和新技術開發(fā)，并將大幅度提高生產線整體水平。3、 必須加大對裝備和相關材料的研究，立足自主創(chuàng)新與國內供給，這是成套技術不可缺少的組成部分 與幾年前薄板坯連鑄連軋裝備和相關材料基本上需要進口情況相比，我們已有很大的進步，這說明我們已有自主創(chuàng)新與國內供給的良好基礎。但裝備、相關材料的供給廠家

29、要得到鋼廠的認同與配合，還必須進一步從技術創(chuàng)新、應用開發(fā)上不斷完善，形成有效的供給及用戶建立聯(lián)合競爭的機制才可以。4、要開發(fā)有針對的集合集成研究主要包括： （1）穩(wěn)定規(guī)范操作全流程節(jié)奏協(xié)同生產高效節(jié)能-低成本生產技術，這是所有薄板坯連鑄連軋作業(yè)線都要做好的基礎工作，是必修的“基本功”。 （2）長時間多爐連澆-耐火材料、保護渣-國產化-結晶器優(yōu)化-進入試水口、中間包結構合理化-中間包鋼水過熱精確控制等技術集成，保證鑄機高拉速、恒拉速目標的實現。 （3)鐵水預處理-轉爐-精煉-薄板坯鑄機-加熱爐-熱帶軋機多工序穩(wěn)定協(xié)調運行的信息化集成技術；這是高一層次的調控管理技術，條件好的作業(yè)線應該實現新的突破

30、。 （4）動態(tài)液芯壓下-半無頭軋制2mm熱軋薄規(guī)格產品批量生產技術；這是高一層次的調控管理技術，條件好的作業(yè)線應該實現新的突破。 （5）RH精煉-潔凈度控制-鐵素體軋制-冷軋深沖產品開發(fā)-涂鍍層產品開發(fā)，實現產品鏈延長和高附加值化，者應在有深加工作業(yè)線的企業(yè)不斷發(fā)展、晚上，特別是RH技術和鐵素體軋制技術的配套，應引起高度重視。 （6）熱軋高強度鋼的開發(fā)與批量生產以及少數企業(yè)建立硅鋼作業(yè)線與冷軋硅鋼產品開發(fā)。當然必須指出，在開發(fā)的同時，必須注意到市場的供給關系，對冷軋硅鋼等市場需求有限的高級產品不要脫離企業(yè)自身的條件一哄而上，而應該在充分發(fā)揮自身獨特優(yōu)勢結合市場需求特別是周邊區(qū)域市場條件，謹慎決

31、策，務求收到實際的成效。1.5 小結 薄板坯連鑄技術是當代世界鋼鐵技術的一次大變革,該技術可減少生產工序,節(jié)能,投資省,建設周期短,回收投資快和經濟效益高,在未來的鋼鐵生產中具有較強的競爭力,為鋼鐵業(yè)的發(fā)展提供契機。薄板坯連鑄工藝的具有節(jié)約能源、流程短、設備少、投資少、設備省、成材率高、生產成本低、產品質量好、品種開發(fā)潛力大、經濟效益十分明顯等顯著優(yōu)點，因而在國際上競相開發(fā)的重大工藝技術。近些年來，隨著對薄板坯連鑄連軋技術研究的深入，其工藝、設備和自動控制技術的不斷發(fā)展。 我國1998 年珠鋼第1 套CSP 薄板坯連鑄連軋生產工藝線建成至今已有十年的歷史，以后陸續(xù)引進了十多套，經過十年艱辛的努

32、力實踐，我國熱連軋工作者對CSP、FTSR 為代表的薄板坯連鑄連軋工藝進行了持續(xù)的完善和改進，對工藝有了比較深刻的理解和客觀的認識，總結了許多非常寶貴的經驗和教訓，這對我國將來熱連軋工藝技術的進步發(fā)展以及創(chuàng)新集成都有非常積極的意義。 目前，薄板坯連鑄連軋技術已步入成熟期，工藝技術、設備配置的基本框架已基本形成，今后一段時間，技術的發(fā)展和完善主要是圍繞著提高產品質量、生產高附加值的薄、超薄規(guī)格的熱軋產品和提高產量、實現規(guī)模經濟、提高產品競爭力、提高良好經濟效益做工作。薄板坯連鑄連軋技術的基本工藝思想決定了它的發(fā)展，相信薄板坯連鑄連軋技術在鋼鐵工業(yè)中將發(fā)揮更大的作用。 隨著我國工業(yè)技術發(fā)展，我國鋼

33、鐵工業(yè)產量迅速增長。薄板坯連鑄連軋生產技術有了很大的進步，該技術極大地提高了板材的生產率， 縮短了其生產工藝流，降低了生產成本，提高了產品質量。因此，對薄板坯連鑄連軋技術的學習并進行薄板坯板帶材車間工藝設計具有重要意義。2 可行性研究 可行性研究方法是以預測為前提，以投資效果為目的，從技術上、經濟上、管理上進行全面綜合分析研究的方法。可行性研究的基本任務，是對新建或改建項目的主要問題，從技術經濟角度進行全面的分析研究，并對其投產后的經濟效果進行預測，在既定的范圍內進行方案論證的選擇，以便最合理地利用資源，達到預定的社會效益和經濟效益。2.1 國內外鋼材市場分析 改革開放以后，特別是加入WTO以

34、后，我國國際貿易往來日漸頻繁，已經在勞動成本等各方面表現出優(yōu)勢，成為世界的加工廠。不過，金融危機阻止了我國對外依存度高的企業(yè)和行業(yè)的大量出口?？次覈┬杵胶馊畱B(tài)，拉動經濟的投資、出口和消費三方面馬車中，投資和出口成為供給的一方，而消費成為需求的另一方。我國的消費分為國際和國內兩部分，國際消費減弱，或者說是還在從低谷中逐漸反彈，而國內消費還沒有達到能夠完全頂替出口的程度，只有通過增加投資擴大再生產。 2008年底為了應對金融危機，國家出臺了4萬億元的刺激投資計劃。4萬億元投資主要投向鐵路、公路、電力等大型基礎設施建設，以及農村的水、電、路、氣、房等民生工程項目。這項投資計劃的出臺對解決我國產能過

35、剩、改善基礎設施落后局面有重要意義，同時，以投資拉動經濟增長的擴大內需政策也是我國應對金融危機的有效措施。而2010年以來，我國金融宏觀政策在堅持連續(xù)性和穩(wěn)定性的同時，提高了針對性、靈活性和有效性，金融機構按照“有扶有控”的信貸政策要求，保持了合理的信貸投放規(guī)模和節(jié)奏，加大了對“三農”、中小企業(yè)、節(jié)能環(huán)保、區(qū)域開發(fā)、戰(zhàn)略性新興產業(yè)、推動產業(yè)轉移和災后重建等方面的支持，金融體系保持穩(wěn)健運行，大大提升了金融支持經濟可持續(xù)發(fā)展的能力，促進了國民經濟繼續(xù)朝著宏觀調控預期方向發(fā)展。 2011年我國還要控制好金融和通貨膨脹。加大存款準備金率、加息來抵制危機的通貨預期和調節(jié)流動性，降低由美元貶值引發(fā)的原燃料

36、進口的高價位。在大量增加投資之后回歸到合理的控制投資，避免過度的炒作，啟用市場經濟的穩(wěn)定發(fā)展。在這種情況下，鋼鐵企業(yè)應該保證資金，減少盲目投資，控制成本，采用精細化管理，降低成本，控制產量，促進消費和上下產業(yè)鏈的建立，剝離不良資產，減少低利產品，控制庫存。儲備尖端技術和設備，以1產頂進，服務于市場。 201年是“十二五”的第一年，我國在資源高價位的影響下，鋼材的價格依舊高位，但利潤不斷下滑，各種成本的壓力還在加重。短期內，在經濟復蘇、產量穩(wěn)定增長的情況下，原料問題會適當的緩解，但是高利潤、產量的高增幅時期已經過去。下一步是結構調整、維持穩(wěn)定生產和保障供應的時期。鋼鐵企業(yè)會加大結構調整和兼并重組

37、的力度。在下游和上游產業(yè)集中度不斷升高的同時，鋼鐵產業(yè)集中度將越來越高。淘汰落后和環(huán)境治理將成為鋼鐵行業(yè)長久的主題，改變服務理念，以產頂進、擴大出口，延伸產業(yè)鏈，發(fā)展自身的產業(yè)，保證國內的經濟的穩(wěn)定發(fā)展。 經對鋼材市場的調查分析，本車間設計年產265萬噸中薄板是完全可行的，產品可銷售國內外市場。2.2 原料要求 連續(xù)鑄鋼鋼水供給質量是確保連鑄連軋生產、提高產品質量的關鍵因素。合適的澆注溫度、合理的鋼水供給、嚴格的成分控制、純凈鋼水是生產高質量板坯原料和工藝技術。 本設計中鋼水由煉鋼車間提供，各種條件以完全滿足要求，可以進行初步設計。2.3 工程條件 本車間的設計設備是由業(yè)主提供； 本車間的設計

38、的水、電動機、廠房結構、給排水、通訊設備、控制系統(tǒng)、文化生活設施均有相關專業(yè)協(xié)同完成，是可以完全滿足條件的。 經上述分析，本車間設計年產265萬噸中博板連鑄連軋是完全可行的。3 生產方案選擇3.1 選擇產品方案的原則 軋鋼生產過程根據其要求，對于不同軋材，工藝過程不一定相同，組成工藝流程的各個工序會有相應的變化，但是最基本的工序組成不外是：原料的清理準備，坯料的加熱，軋制，軋后冷卻，精整和質量檢查等工序。對于特殊要求的鋼種，在熱軋后還需經過熱處理等工序。 國民經濟發(fā)展對產品的要求 根據國民經濟各部門對產品數量，質量和品種等各方面的需求情況，既考慮當前的急需，又要考慮將來發(fā)展的需要，因此，在設計

39、之前必須對所要生產的產品進行市場調研。 目前，我國普通碳素鋼板生產過剩，但對市場需求的高質量高附加值產品滿足不了，特別是優(yōu)質碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼中厚板，并且對于低合金鋼的需求主要集中在厚度小于16mm的鋼板。所以該車間主要生產優(yōu)質碳素鋼材質的中薄板。 產品平衡 考慮全國各地生產的布局和配套加以平衡。 目前，全國范圍內，中薄板生產產品較為先進的廠家有珠鋼、邯鋼、鞍鋼、包鋼、唐鋼、馬鋼、漣鋼等，主要在我國的東南和西部，為了滿足北部地區(qū)的需要，本車間廠址設在天津市塘沽區(qū)。 建場地區(qū)的條件，生產資源，自然條件，投資的可能性。 基于我國北方自然條件優(yōu)越，物質資源和人力資源都較為豐富，礦山眾多，因此，

40、能夠在最少的投資條件下，獲得最大的經濟效益。 在進行產品方案編制時，以上三點要全面考慮，不可偏廢。3.2 生產規(guī)模 年產中薄板265萬噸，其中： 合金結構鋼 159萬噸；硅鋼 106萬噸。3.3 產品大綱表3-1 產品大綱序號鋼種代表牌號或鋼號比例（%）年產（ta）1結構合金鋼30Mn220532結構合金鋼35Mn220533結構合金鋼40Mn220534硅鋼50ww4701026.55硅鋼50ww60020536硅鋼50ww8001026.5合計1002653.4 典型產品的選擇車間你生產的產品品種，規(guī)格及狀態(tài)組合起來可能有十幾種、數百種以上。但是，設計中不可能對每一種產品的每一個規(guī)格及狀態(tài)

41、進行詳細的工藝計算，為了減少設計工作量，加快速度，同時有不影響整個設計質量，從中選擇典型產品進行計算。 典型產品的選擇原則： 1、有代表性，從每組中找去一種或幾種產量較大的、產品品種、規(guī)格、狀態(tài)、工藝特點等有代表性產品為典型產品； 2、通過所有工序； 3、所選典型產品要與實際產品想接近； 4、典型產品與實際產品接近是要保留一定余量； 5、典型產品進行工藝計算時、選擇設備、確定工藝、確定車間人力及物力消耗等所得結果要與所有產品投產后的實際一致或接近。且計算產品的產量之和為總產量。 本設計中選擇的典型鋼種為 30Mn2，其化學成分見表3-2：表3-2 其化學成分C(%)Mn（%）Si(%)S(%)

42、P(%)0.270.340.170.371.401.83.5 生產方案的選擇標準 所謂生產方案是指為完成設計任務書中所規(guī)定的產品的生產任務而采取的生產方法，根據設計規(guī)模、產品質量及技術經濟指標的要求考慮當時當地的具體條件找去合理的設計方案。 設計方案的選擇與設備的選擇密切相關，二者應同時加以考慮。確定生產方案時主要考慮以下幾點： 1、金屬和合金的品種、規(guī)格、狀態(tài)及質量要求； 2、年產量的大小； 3、投資、建設速度、機械化與自動化程度、勞動條件、工人與管理人員的數量以及將來的發(fā)展；3.6 生產方案的選擇 薄板坯連鑄連軋的生產工藝有：CSP工藝、ISP工藝、FTSC工藝、CONROLL工藝、TSP

43、工藝、CPR工藝等。 根據本次設計的任務和要求，參照目前國內外生產的現狀并充分考慮各種工藝的優(yōu)缺點，本設計選用CSP工藝，年產量265萬噸，采用兩機兩流的連鑄機布置，兩座棍底式平移式加熱爐，六機架四輥不可逆精軋機，兩臺地下卷曲機及配套的公共輔助設施等。其中在熱軋時采用六機架精軋機，不僅軋制產量高，而且不論是板坯表面質量、尺寸精度還是板型都較好，并且延長了軋輥的使用壽命，縮短換滾次數等。4 生產工藝流程4.1指定工藝流程的主要依據 生產工藝流程就是把產品的生產工序按次序排列起來。確定生產工藝流程是工藝設計中的一項重要的內容，它關系到整個設計是否滿足設計任務書的要求。 合理的生產的工藝流程應該是在

44、保證完成設計任務書中 規(guī)定的產量和質量的前提下，具有最低的消耗、最少的設備、最少的廠房面積、最低的成本，并且有利于產品的產量的不斷提高和將來的發(fā)展，并具有較好經濟效果和較好的勞動條件。 盡管由若干工序組成的產品生產工藝過程是比較復雜的，但工序的取舍不是任意的。工程設計的任務就是要掌握制定工藝過程的原則，正確的選擇工序內容和確定過個基本工序的主要參數，以達到獲得產品高、質量好、消費低的目的。 制定工藝過程的主要依據： 1、產品的技術條件；2、鋼種的加工工藝性能； 3、生產規(guī)模大小； 4、產品成本； 5、工人的勞動條件。4.2 CSP生產線簡述4.2.1 生產線布置 CSP生產線是SMS公司開發(fā)的

45、一種薄板坯連鑄連軋新工藝, 如圖3-1所示，該技術采用常規(guī)工藝設備, 一般由漏斗形結晶器的立彎式薄板坯連鑄機、擺動剪、CSP 直通輥底式加熱均熱爐、軋機入口輥道、事故剪、高壓水除鱗機、精軋機組、層流冷卻與輸送輥道、地下卷取機、鋼卷輸出裝置等組成。圖4.1 CSP生產布置圖4.2.2 CSP 生產線的技術特征（1）CSP結晶器 采用漏斗形結晶器，上口寬邊兩側均有一段平行段，然后和一圓弧相連接，上口斷面較大，這個漏斗形狀在結晶器內保持到700mm，結晶器出口處鑄坯厚度為5070mm，結晶器總長為1120mm，上口最大開口尺寸170mm，開口角約50，長水口外部形狀決定了鋼水在結晶器內上部流動通道，

46、而內部形狀，特別是出口形狀，則決定了鋼水流態(tài)和注入時的動能分布，十字出口狀的壽命可達1112爐。圖4-2 CSP結晶器（2）液芯壓下技術（LCR） 該技術的特點是在鑄坯出結晶器下口后，對其坯殼施加擠壓，液芯仍留在其中，經二冷段液芯不斷收縮，直至薄板坯全部凝固，結晶器變大后可容納更多鋼水，在通過量不變的情況下，鋼水流速減慢，變穩(wěn)，有利于夾雜物上浮和提高拉速。液芯壓下技術實質上是在粘稠帶加工，它將導致鑄坯內部晶粒破碎和滑移，可得到較細的晶粒，使得鑄坯在相同的軋制溫度下獲得更好的韌性。在本次設計中，采用液芯壓下技術，在結晶器出口處的板坯厚度為70mm，經二冷段連續(xù)壓至50mm。（3） 輥底式加熱均熱

47、爐 薄板坯輥底式加熱爐是薄板坯連鑄機與薄板坯連軋機之間的連接設備,其作用是: 1）將連鑄機送來的薄板坯按工藝要求均勻地加熱到軋制溫度。 投產的生產線連鑄坯入爐溫度一般在8501050之間,出爐溫度(軋制溫度)11001150,在爐內需提溫50300。要求出爐板坯長度與寬度方向溫差±10,板坯邊部（約40 mm 范圍內) 溫度比中部溫度高40左右。 2）在單尺坯軋制時,爐子能儲存若干塊單尺坯,當軋機換輥或事故停軋時,連鑄機送來的薄板坯可儲存在加熱爐內,保證連鑄機正常生產,爐子起到了緩沖儲存作用。爐長約為標準板坯長度的45倍，通常在150250m之間。根據軋鋼工藝要求,單尺坯生產時的緩沖

48、時間應12 min ,入口側位加熱區(qū)，出口側位均熱緩沖區(qū)，兩流生產線，配有第二座輥底式爐。確保軋機有充足的時間換輥和處理事故。目前,使用爐長較長的輥底式加熱爐仍是薄板坯連鑄連軋生產工藝主流加熱設備。（4）精軋機組 CSP 精軋機組由5 或6 機架四輥式CVC 軋機組成。軋機的所有機架都配備有液壓AGC 厚度自動控制, 工作輥軸向移動裝置(CVC)及工作輥彎輥裝置(WRB), 以及各機架間有液壓活套。 計算機對每塊帶鋼沿全長、全寬進行厚度、邊厚度檢測和控制。因此, 熱帶卷的質量達到了世界先進水平, 均高于 JAB、ASTM 標準。軋機的工作輥采用快速換輥形式, 借助于液壓缸和側移平臺實現。4.2

49、.3 本設計工藝過程簡述 1、本車間設計的工藝工藝流程： 鋼包回轉臺中間包結晶器扇形段夾送輥拉矯機擺式剪輥底式加熱爐事故剪高壓水除鱗六機架精軋機組層流冷卻地下卷曲機檢查、取樣稱重、打捆、打印入庫、待發(fā)。 2 、本設計工藝過程簡述: 該車間采用的原料為連鑄坯，采用連鑄坯熱裝工藝更能減少能耗。在裝爐加熱之前，原料表面須進行清理，熱狀態(tài)清理一般為火焰清理，對板坯進行全面的剝皮清理，清理深度一般為0.55mm，這樣可以保證板坯的表面質量，但金屬消耗量大。接下來是對坯料進行加熱，原料加熱的目的是使軋制原料在軋制時有較好的塑性和較低的變形抗力。從加熱爐中出來的坯料首先經過高壓水除鱗箱除去氧化皮，除磷的目的

50、是除去原料表面生成的氧化皮，以免軋制時壓入鋼卷表面而影響了鋼帶的表面質量。除磷之后便進入軋制階段，該車間鋼卷生產的軋制過程在6架精軋機上完成。為了控制軋制溫度,設置了在線溫度控制系統(tǒng)，確保整個軋制過程的順利進行。軋制結束后,進入精整階段，通過運輸輥道將軋件送上層流冷卻區(qū)進行冷卻。根據不同的軋制工藝和性能要求采用不同的冷卻溫度。隨后進入卷曲機進行卷曲成鋼卷形式。軋制結束后的鋼卷經運輸、檢查、打印、包裝和驗收等工作，最后完成整個生產過程。以上便是本車間的生產工藝流程.4.3 CSP生產線技術參數 本設計中，CSP生產線技術參數如圖4-1：表4-1 CSP生產線技術參數項目名稱參數連鑄機形式帶漏斗形

51、結晶器的立彎式板坯連鑄機流數/流2鑄坯厚度/70鑄坯長度/m30.3冶金長度/9358拉速/4.2扇形段段數/段3加熱爐形式直通輥底式加熱爐均熱爐數量/座2精軋機形式四輥式CVC軋機精軋機臺數/臺6精軋機最末架最高速度/12卷曲機形式全液壓三助卷輥地下卷曲機卷曲機臺數/臺1全線長度/m5305 主要生產設備選擇 5.1 坯料生產 5.1.1 坯料選擇 坯料選擇的內容是正確的確定坯料的種類、斷面形狀及尺寸大小，它受許多因素的影響和限制。 目前，軋鋼生產用坯有三種：連鑄坯、鋼錠坯、用鋼錠軋制成的坯。根據薄板坯連鑄連軋生產工藝的要求選用連鑄坯，坯料厚度一般取5070，本設計中根據連鑄機及實際生產的需

52、要，取坯料厚度為70。坯料長度根據成品的規(guī)格和尺寸來確定，生產出來的連鑄坯經過切割剪剪切成所需要的長度，即可送往加熱爐進行加熱。經過初步計算選定坯料的長度為30.3m. 5.1.2 坯料生產方法 坯料采用連鑄方式生產，具體生產過程為：轉爐（或電爐）煉出來的鋼水經預處理以后，用起重機吊至回轉臺，回轉到中間包上方，打開鋼包滑動水口，使鋼水注入中間包，待中間包內液面達到要求時，同時用鋼包滑動水口控制注流，使中間包內鋼水按一定速度注入結晶器中。注入結晶器中的鋼水被引錠頭攔住，經結晶器內冷卻水的冷卻，周圍鋼水凝縮成坯殼，之后，啟動拉環(huán)輥，通過引錠桿將鑄坯徐徐拉出。此時鑄坯內部仍是熔融的鋼水，用裝在夾送輥

53、之間的噴嘴向板坯噴水繼續(xù)冷卻。當鑄坯尾部出連鑄機時，用脫引錠裝置使引錠桿與鑄坯分離，之后，鑄坯繼續(xù)沿輥道向前輸送。5.2 連鑄機設備組成及性能 CSP生產線的連鑄機由鋼包回轉臺、中間包、結晶器、導輥裝置、適配器、拉皮及頂彎裝置、拉矯裝置、換輥裝置、引錠桿系統(tǒng)、擺動剪、切頭切尾輸出裝置等幾部分組成。 （1）鋼包回轉臺 鋼包回轉臺是支撐鋼包實現多路連澆的重要設備，它從鋼水接受跨接受鋼水，回轉至澆鑄垮，并實現快速更換鋼包。鋼包回轉臺由下列部件組成： 電動機械旋轉裝置，氣動事故旋轉裝置，液壓鎖緊裝置，液壓升降裝置，鋼包稱量裝置，回轉臺及提升臂，回轉軸承，滑動水口操作裝置，鋼包加壓裝置，潤滑系統(tǒng)，液壓旋

54、轉接頭和電纜滑環(huán)，鋼包溫度測量裝置，鋼包下渣檢測裝置。（2）中間包 中間包在中間包車上，在鋼包和結晶器之間對鋼包起緩沖作用。中間包形狀及容量應保證鋼水在足夠的停留時間使夾雜物得以上浮，且在進化鋼水的同時使中間包澆鑄余量減至最少。（3）結晶器 結晶器是連鑄機的心臟，其作用是將熔融的鋼水表面冷卻凝固成具有一定支撐強度的坯殼，在隨后的二冷段形成鑄坯，接近其有下列主要部件組成：O形框架，外側固定背板，內側活動背板，寬邊和窄邊背板，寬邊夾緊裝置，窄邊夾緊裝置。（4）鑄流導向系統(tǒng)導輥裝置區(qū)段數支撐長度回轉半徑3段8060mmR=3300mm a）導流段1 上部格柵可為薄板坯提供最大限度的支撐和最佳的冷卻效果。夾緊裝置為帶有位置壓力傳感器的液壓系統(tǒng)，對導流段1的鑄坯實行帶液芯壓下至設定厚度，噴水冷卻。輥對數輥子直徑輥距輥身長度總長度11對130mm180mm1716mm約2200mm b）導流段2 用來引導支撐尚未完全凝固的鑄坯，并對其噴水冷卻，夾緊裝置為帶有位置壓力傳感器的液壓裝置，對導流段2固定側和活動側之間的間隙實行無極調整。輥對數輥子直徑輥距輥身長度總長度13對150mm200mm1716mm2400mm c）導流段3 作用同2。輥對數輥子直徑輥距輥身長度總長度15對170mm200/210mm1716mm2800mm（5） 適配器 為水內冷能鋼結構件，安裝在導流段與彎曲