年產200萬噸1700熱軋帶鋼車間工藝設計

1、河北聯(lián)合大學輕工學院college of light industry, hebei united university畢業(yè)設計說明書畢業(yè)設計說明書設計題目：年產設計題目：年產 200 萬噸萬噸 1700 熱軋帶鋼車間工藝設計熱軋帶鋼車間工藝設計 學生姓名：學生姓名： 學學 號號：專業(yè)班級：專業(yè)班級： 學學 部：材料化工部部：材料化工部指導教師：指導教師： 2012 年年 05 月月 20 日日摘 要i摘摘 要要本設計為年產 200 萬噸的 1700 多品種板帶生產車間設計。本著多品種，多規(guī)格的原則制定了產品大綱，其中包括汽車大梁鋼、船板鋼、管線鋼，汽車板用鋼等，并以其為出發(fā)點，盡量從工藝上使

2、產品做到高質量、高附加值。根據(jù)產品規(guī)格和設計要求，確定軋機各主要部件的尺寸以及一些必要的工藝參數(shù)。本設計經過仔細比較，并結合現(xiàn)場使用情況，選用了 7 架 cvc 軋機，這對產品的板形控制起到了關鍵作用。對典型產品壓下規(guī)程的設計包括壓下量的分配、速度制度的確定、溫度制度的確定以及力能參數(shù)的計算等等各方面參數(shù)的選定。再有就是校核軋輥與選擇電機等問題，此外，本設計還對車間內的各種消耗和厚度控制等做了簡要介紹。關鍵詞：多品種；兩架獨立的可逆粗軋機；cvc 板形控制abstractiiabstractthis paper design for the work place which yearly pr

3、oduces 3 million tons various straps production. to the principle of more varieties and more specifications we develop a product program including automobile big joist steel, ship plate steel, pipe line steel, car plate steel and so on and taking it as the starting point make the products high grade

4、 and the high attachment value as far as possibl. according to product specifications and design requirements, we identify the major components of the mill size and the necessary parameters1. after careful comparison; combining with the field use situation we select seven cvc mills, which play a key

5、 role in the plate shape control of the product. the drafting schedule design of the typical product is also includes reduction distribution, the speed system, the system of determining the temperature, calculating of the power parameters and parameters selected. checking roll and choice electrical

6、are the key problems to normal production. in order to work smoothly, do not allow equipment full-load or overload of work for a long tinme. in addition, this design also made the brief introduction to each kind of consumption in workshop and thickness control2.keywords: multiple products; two separ

7、ate reversible rolling mills; cvc plate shape control.目錄iii目錄摘 要.iabstract.ii綜 述.1第 1 章 引言.31.1 建廠依據(jù) .31.2 產品大綱.31.2.1 原料規(guī)格選擇.41.2.2 產品規(guī)格.41.2.3 鋼種分類及比例.51.2.4 規(guī)格詳細分類表.51.2.5 汽車板用鋼介紹.7第 2 章 軋機設備比較與選擇.112.1 軋鋼機數(shù)量的選擇 .112.1.1 道次選擇.122.1.2 立輥選擇.122.1.3 粗軋軋機.132.1.4 精軋機機組的選擇.152.1.5 保溫裝置.18第 3 章 典型產品的壓下

8、規(guī)程設計和輥型設計.203.1 壓下規(guī)程設計 .203.1.1 坯料尺寸.203.1.2 粗精軋機組壓下量分配.213.1.3 咬入能力校核.233.1.4 確定速度制度.233.1.5 軋制溫度的確定.253.1.6 軋制壓力的計算.263.1.7 計算傳動力矩.283.1.8 軋輥輥縫和轉速的設定.293.2 軋輥輥型設計 .30目錄iv第 4 章 軋制圖表與年產量計算.364.1 軋制圖表 .364.1.1 研究軋制圖表的意義.364.1.2 軋制圖表的基本形式及其特征.364.2 軋鋼機的產量計算 .384.2.1 軋鋼機小時產量.384.2.2 軋機平均小時產量.394.2.3 軋鋼

9、車間年產量計算.39第 5 章 軋輥強度的校核與電機能力驗算.415.1 軋輥的強度校核 .415.1.1 支撐輥彎曲強度.425.1.2 工作輥的扭轉強度校核.435.1.3 工作輥與支撐輥的接觸應力校核.455.2 電機的校核.475.2.1 電機負荷圖.475.2.2 主電機的功率計算.49第 6 章 輔助設備的選擇.516.1 加熱爐的選擇 .516.1.1 步進式加熱爐的發(fā)展.526.1.2 技術裝備.536.2 除鱗設備的選擇 .556.3 剪切設備的選擇 .566.4 冷卻設備的選擇 .586.5 卷取機的選擇 .586.6 活套支撐器 .59第 7 章 軋制工藝過程.637.1

10、 原料選擇和加熱 .637.1.1 原料選擇.637.1.2 加熱.647.2 鋼的軋制過程 .65目錄v7.2.1 除鱗.657.2.2 粗軋.667.2.3 精軋.677.3 軋后冷卻及卷取 .68第 8 章 金屬平衡與其他消耗.698.1 金屬平衡 .698.1.1 燒損.698.1.2 切損.708.1.3 清理表面損失.708.1.4 軋廢.708.1.5 加熱、精整造成的缺陷以及鋼號混亂所造成的損失.718.2 其他消耗 .718.2.1 燃料消耗.718.2.2 電力消耗.718.2.3 軋輥消耗.718.2.4 水的消耗.728.2.5 壓縮空氣消耗.728.2.6 潤滑油消耗

11、.728.2.7 蒸汽消能.738.2.8 氧氣消耗.738.2.9 耐火材料消耗.73第 9 章 板帶精度控制.749.1 板帶凸度的研究 .749.2 厚度控制 .769.2.1 壓力 agc 系統(tǒng)的動靜態(tài)指標.779.2.2 壓力 agc 的研究和發(fā)展.779.2.3 新的壓力 agc 模型 ralagc 模型.799.2.4 各種壓力 agc 列表分析.80結 論.81參考文獻.82目錄vi致 謝.83引 言1引引 言言最近十幾年，熱連軋技術有了很大的進步，在熱軋帶鋼軋機布置形式的發(fā)展方面，總結起來，主要有六種形式：典型的傳統(tǒng)熱帶鋼連軋機組，這種機組通常是 2 架可逆粗軋機，7 架精軋

12、機，2 臺地下卷取機，年總產量 350550 萬噸，生產線的總長度 400500m，有一些新建的機組裝備了定寬壓力機(sp)。這類軋機采用的鑄坯厚度通常為200250mm，特點是產量高，自動化程度高，軋制速度高(20m/s 以上)，產品性能好3。緊湊型的熱連軋機，通常機組的組成為 1 架粗軋機，1 臺中間熱卷箱，56架精軋機，12 臺地下卷取機，生產線長度約 300m，年產量 200300 萬噸。采用的鑄坯厚度 200mm 左右，投資比較少，生產比較靈活，由于使用熱卷箱溫度條件較好，可以不用升速軋制(軋制速度 14m/s 左右)。新型的爐卷軋機機組，通常采用 1 臺粗軋機，1 臺爐卷軋機，12

13、 臺地下卷取機，產量約 100 萬噸，其中有的生產線可以生產中板也可以生產熱軋板卷，主要用于不銹鋼生產，投資較小，生產靈活，適合多品種。熱軋帶鋼的另一生產形式是薄板坯連鑄連軋，按結晶器的形式不同，分別有多種形式，如 sms 開發(fā)的 csp、daniely 開發(fā)的 h2frl 等，由薄板坯鑄機、加熱爐和軋機組成，剛性連接，鑄坯厚 5090mm，產量 120200 萬噸，軋機的布置形式有粗軋加精軋為 2+5 布置，1+6 布置，也有 7 架精軋機組成的生產線。薄板坯連鑄連軋的特點是生產周期短、產品強度高、溫度與性能均勻性好，但是表面質量、潔凈度控制方面比傳統(tǒng)厚板坯的難度大。國外發(fā)展的無頭(半無頭)

14、軋制技術，德國發(fā)展的是半無頭軋制技術，他們利用薄板坯連鑄連軋的生產線，鑄造較長的鑄坯，如 200m，進人精軋，并且軋后進行剪切，在精軋機組中形成有限的無頭連軋。這種生產線的特點是適合于穩(wěn)定生產薄規(guī)格的帶鋼，減少了薄規(guī)格帶鋼生產中的軋廢和工具損失。正在開發(fā)的生產熱帶鋼的技術是薄帶直接連鑄并軋制的技術，鋼水在兩個輥中鑄成 56mm 的帶鋼，經過 1 架或 2 架軋機進行小變形的軋制和平整，生產出熱帶鋼卷。歐洲、日本和澳大利亞都進行過類似的試驗，2004 年美國nucor 建立了工業(yè)試驗廠，德國的 thyssen-krupp 也建立了相同的試驗工廠?，F(xiàn)在熱連軋機很多的技術發(fā)展依然集中在板形、厚度精度

15、、溫度與性能的精準控制、表面的質量控制等方面，比如廣泛使用的強力彎輥(wrb)系統(tǒng)、工河北聯(lián)合大學輕工學院2作輥竄輥(hcw、cvc)和對輥交叉(pc)技術，工作輥的精細冷卻、高精度的數(shù)學模型的不斷改進等，都使熱軋產品的質量不斷提高。所有新建的軋機都有完善的檢測技術和手段，如厚度、寬度、速度、凸度、平直度、表面等，使帶鋼的精度更高，質量更好平4。第 1 章 引言3第第 1 章章 文獻綜述文獻綜述1.1 建廠依據(jù)自 2011 年 5 月底以來，國際大宗商品期貨價格大幅下跌，其中有關投資設廠所需的原材料，如鋼鐵，水泥，石油等的價格下降也十分明顯。在這樣的背景下，建廠成本將顯著下降。但從長遠來看，我

16、國的鋼鐵產能已經明顯過剩，再加上以鐵礦石為首的原料價格的定價權被主要的幾個鐵礦石生產企業(yè)所掌握，大大壓縮了我國鋼鐵企業(yè)的利潤空間。同時根據(jù)我國的經濟政策，尤其是關于產業(yè)結構調整的相關文件，新建鋼鐵廠的審批難度將會有所加大。總的來說，隨著我國汽車、家電、集裝箱、輸油(汽)管線、船舶制造等行業(yè)的迅猛發(fā)展，各類板材仍有較大的市場前景。與薄板坯連鑄連軋相比，常規(guī)熱連軋有其自身的優(yōu)勢。薄板坯連鑄連軋技術晶粒較細，加上軋制的大壓下，使產品硬度很高，不能按要求向冷軋供應強度低于 240mpa 的軟帶鋼。1.2 產品大綱產品大綱是進行車間設計的主要依據(jù)，不同規(guī)格、不同品種、不同質量決定不同的生產工藝和設備選擇

17、水平，即確定軋機形式和組成以及其他各項設備與水平。因而產品大綱是車間今后組織生產的依據(jù)，產品方案一旦確定，不但規(guī)定了車間的類型，同時也規(guī)定了車間生產品種的方向，產品大綱的主要內容包括：a、車間生產的鋼種和生產的規(guī)模；b、各類產品的品種和規(guī)格；c、各類產品的數(shù)量和其在總產量中所占的比例等。所以編制產品方案時應注意以下問題：1. 滿足國民經濟發(fā)展對產品的需要，根據(jù)市場信息解決某些短缺產品的供應和優(yōu)先保證國民經濟重要部門對鋼材的需要。2. 考慮各類產品的平衡，尤其是地區(qū)之間產品的平衡，要正確處理長遠與河北聯(lián)合大學輕工學院4當前，局部與整體的關系，做到供求適應，品種平衡，產銷對路，布局合理。3. 考慮

18、軋機的生產能力的充分利用和建廠地區(qū)產品的合理分工。4. 考慮建廠地區(qū)資源的供應條件，物資和材料運輸?shù)那闆r。5. 要適應當前對外開放，對內搞活的經濟形式需要，要使設計車間工藝與設備達到產品結構和產品標準的現(xiàn)代化，與國際標準接軌，為走向國際市場做好準備。本設計考慮以上幾點，以唐山為基地，面向全世界，制定產品大綱如下：按照設計任務書，本車間設計年產 200 萬噸/年。其中汽車板用鋼 20%，優(yōu)質鋼 60%，管線鋼 20%。1.2.1 原料規(guī)格選擇板坯厚度：240mm板坯寬度：9001500mm板坯長度：12m1.2.2 產品規(guī)格帶鋼厚度：1.218mm 帶鋼寬度：9001500mm 鋼卷內徑：760

19、mm鋼卷外徑：10001950mm 鋼卷重量：30t 單位寬度卷重：17kg/mm1.2.3 鋼種分類及比例本車間的主要產品是汽車板用鋼 if 鋼，其有自己的特性。介紹如下。if 鋼的特點是含碳量很低，加入 ti和 nb 之后，形成 ti和 nb 的 c，n 化合物，由于鋼中無間隙原子，而使其具有優(yōu)越的深沖性能。自 1949 年由 comstcok 等人提出來之后，由于受當時冶煉水平的限制，鋼中 c，n 含量較高，須加入的較多 ti，而且價格昂貴，因此，在生產中受到了限制。20 世紀 60 年代，由于真空脫氣技術在冶金生產中的應用，鋼中 ti含量可以降低到 0.01%以下，于是商用 ti-if

20、 鋼面世，同時 nb 在改善深沖性能方面的作用也被發(fā)現(xiàn)和應用。if表表 1-1 鋼種分類及比例鋼種分類及比例鋼種c 含量比例if 鋼c0.005%20%管線鋼(x70，x80)c0.08%20%第 1 章 引言5優(yōu)質鋼-60%1.2.4 規(guī)格詳細分類表表表 1-2 規(guī)格詳細分類規(guī)格詳細分類鋼廣泛應用于汽車制造業(yè)，尤其是汽車外板，內板，需要很好的深沖性能，以使其容易成型。深沖鋼按沖壓級別可分為：商用級(cq)，普通沖壓級(dq)，深沖壓級(ddq)，特深沖壓級(eddq)和超深沖壓級(super-eddq)，它們分別同深沖鋼發(fā)展的幾個階段相對應。深沖鋼的第一代產品的開發(fā)和應用，是 20 世紀50

21、，60 年代的普通沸騰鋼，只能用于普通深沖件；低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼為第二代產品，產生于 20 世紀 60，80 年代，具有較好的深沖性能；20 世紀 80 年代以后出現(xiàn)了以 if 鋼為代表的第三代超低碳超深沖鋼。近年來在對 if 鋼的研究中發(fā)現(xiàn)，略微增加 mn，p，si 等元素的含量可以提高 if 鋼的機械性能，同時保持 if 鋼的良好的成型性能。ti，nb 和 b 也具有提高 if 鋼強度的作用，而鋼板強度的提高對降低汽車自重，降低材料消耗有重要作用。因此，開發(fā)和應用高強度鋼if 成為深沖鋼發(fā)展的新熱點。深沖鋼的技術特征主要反映在優(yōu)良的成型性上，即高塑性應變比(r 值)，高均勻延伸率，低屈服強度，低

22、時效指數(shù) ai，較高應變合計寬度mm厚度mm90010001001110011011200120113001301140014011500占比例產量1.21.52.84.47.21.56-8.0%15.961.512.09.527.729.24-14.2%28.462.13.010.0823.9620.4415.28-34.9%69.763.14.0-19.7611.9619.15.2-28.0%56.024.16.0-84.83.21.048.5%17.046.118.0-4.183.93.121.566.4%12.76占比例26.2%25.0%29.8%26.9%5.8%1.3%-合計產量

23、22.3850.1259.553.8811.522.6-200河北聯(lián)合大學輕工學院6強化指數(shù) n 值(n 值越高，板材成型加工過程中變形區(qū)材料強度越高，因此，變形越容易傳播到鄰近區(qū)從而使得變形趨于均勻化)。只有具備這些性能的鋼材才能用于深沖復雜的汽車外殼及支撐筋板等零部件。if 鋼的特點是含碳量很低，加入 ti和 nb 之后，形成 ti和 nb 的 c，n 化合物，由于鋼中無間隙原子，而使其具有優(yōu)越的深沖性能。自 1949 年由 comstcok 等人提出來之后，由于受當時冶煉水平的限制，鋼中 c，n 含量較高，須加入的較多 ti，而且價格昂貴，因 ti此，在生產中受到了限制。20 世紀 60

24、 年代，由于真空脫氣技術在冶金生產中的應用，鋼中含量可以降低到 0.01%以下，于是商用 ti-if 鋼面世，同時 nb 在改善深沖性能方面的作用也被發(fā)現(xiàn)和應用 if 鋼廣泛應用于汽車制造業(yè)，尤其是汽車外板，內板，需要很好的深沖性能，以使其容易成型5。70 年代石油危機以來，為了節(jié)約能源，國外汽車廠采取了一系列措施。其中之一就是大量開發(fā)高強度鋼板用作車體達到“減重節(jié)能”，如冷軋含磷板、雙相鋼板等等。有資料表明：使用高強度鋼板，厚度為 1.01.2mm，車身板可減薄至 0.70.8mm，車身重量減輕 15%20%，節(jié)油 8%15%。眾所周知，由于強度和成型性是一對矛盾，隨著強度的提高其成型性能下

25、降給加工帶來困難，特別是對要求兼有高強度和高 r 值的零件，如汽車外覆蓋件等，傳統(tǒng)的以鋁鎮(zhèn)靜鋼為基的固溶強化鋼系列很難滿足要求。進入 80 年代后，由于冶金技術的不斷發(fā)展，鋼中的 c，n 含量可控制在很低的水平(c4010-4%，n3010-4%)，使高強度 if(interstitialfree)鋼的大批量生產成為可能，從而很好地解決了強度和成型性之間的矛盾6。下表是以鋁鎮(zhèn)靜鋼為基的固溶強化鋼與高強度 if 鋼板的性能比較，從表 1-3 中可明顯看出，在同樣強度級別下，高強度 if 鋼具有高的 r 值、高的延伸率和低的屈強比。表表 1-3 鋁鎮(zhèn)靜鋼為基的固溶強化鋼板和高強度鋁鎮(zhèn)靜鋼為基的固溶

26、強化鋼板和高強度 if 鋼板的性能比較鋼板的性能比較鋼種級別mpayp,mpays,mpael,%yp/tsnr340245372380.660.211.6370265402370.660.211.6390274421360.650.211.5鋁鎮(zhèn)靜固溶強化鋼440333470340.710.201.4340206353400.580.211.9370225382390.590.212.0390245412370.590.211.9高強度if 鋼440274461360.590.201.8第 1 章 引言71.2.5 汽車板用鋼介紹隨著高強度鋼板的采用，汽車用鋼板減薄，對鋼板的防腐蝕性提出了更

27、高的要求，這就促進了高強度表面處理鋼板的發(fā)展，特別是熱鍍鋅鋼板。目前，國外在高強度 if 冷軋鋼板的基礎上又開發(fā)了一系列熱鍍鋅高強度 if 鋼板(多為合金化熱鍍鋅鋼板)，它把 if 鋼的超深沖性、合金元素(p、mn、si 等)的固溶強化性和熱鍍鋅的高耐蝕性三者融于一體，是一種理想的汽車用鋼板，使強度深沖性耐蝕性達到較好匹配。但是由于熱鍍鋅合金化工藝的特殊性，將造成成型性能的下降，表 1-4 是熱鍍鋅鍍層對 if 鋼性能的影響。因此和冷軋及熱鍍鋅產品相比，為了獲得高 n 值和高 r 值的合金化熱鍍鋅鋼板，必須對鋼板的成分和工藝進一步優(yōu)化。可以認為，能否生產這種鋼板代表了一個鋼鐵企業(yè)的汽車用鋼板的

28、生產水平。合金元素對鋼板性能及熱鍍鋅鍍層的影響：同深沖 if 鋼一樣，按微合金化元素種類的不同，高強度 if 鋼也分為三類，以 ti-if、nb-if 和(ti+nb)if 為基的高強度鋼。ti-if 鋼雖然對生產工藝參數(shù)的變化不敏感，但力學性能的平面各向異性(r 值)大；nb-if 鋼的平面各向異性小，但力學性能對生產工藝參數(shù)比較敏感，一般要采用高溫卷取。近年來(ti+nb)if 鋼引起了人們的重視，其優(yōu)點是：(1)力學性能對生產工藝不敏感，整卷性能均勻；(2)晶粒細化，降低鋼的各向異性；(3)抗二次加工脆性好；(4)熱鍍鋅合金化時，界面反應均勻，抗粉化性能較好，特別適合熱鍍鋅用基板。以下的

29、討論中所指的 if 主要是(ti+nb)if 鋼。與深沖 if 鋼不同的是，高強度 if 鋼是在 if 鋼基礎上又特意地加入一些固溶強化元素，而這些合金元素的加入勢必對鋼板性能和熱鍍鋅鍍層等帶來一些影響，下面主要總結 340440mpa常用的合金元素(p，si，mn)。表表 1-4 熱鍍鋅鍍層對鋼性能的影響熱鍍鋅鍍層對鋼性能的影響鍍層引起性能的改變熱鍍鋅(ti-if)合金化(ti-if)合金化(ti+pb)-ifyp，mpa+2.8+4.1+3.5ts，mpa+3.5+5.5+6.2el，%-0.1-0.28-1.9n-0.003-0.30-0.015r-0.10-0.56-0.291) p

30、的影響由于 p 是一種價格便宜而且強化能大的元素，每添加 0.1%的 p，強度可提河北聯(lián)合大學輕工學院8高 77mpa(si 提高 10mpa，mn 提高 5mpa)；抗拉強度為 340400mpa 級的超深沖高強度鋼板都離不開 p，其含量通常在 0.04%0.09%之間。然而在 if 鋼中由于 c，n 被固定，晶界清潔，p 向晶界偏析容易引起二次加工脆化，晶界處的p 含量可比基體中的 p 含量高 10 倍。為了防止 p 的晶界偏析，常采取的措施是加 b，它遷移到晶界，強化晶界并防止 p 的偏析，從而使脆性轉變溫度降低，如圖 1.1 所示。但 b 有降低 r 值，提高再結晶溫度的傾向，因此 b

31、 的含量不宜過高，一般在 1010%2010-4%之間。但 p 在提高強度的同時卻使鋼的 r 值降低，這主要是由于 p 含量的增加使111nd 取向織構減弱，100nd 取向織構加強造成的。圖 1.1 加 b 與不加 b 時脆性轉變溫度和 p 含量的關系在熱鍍鋅時，p 對鍍層的相結構也有很大影響，特別是在合金化時，研究表明：p 雖然對鋼板的浸潤性沒有多大影響，但它使合金化速度降低，抑制了合金化，如圖 1.2 所示。進一步的研究表明，p 富集在表面和晶界上，加速了第一相的形核從而抑制了第二相的形成。圖 1.2 p 含量與合金化時間的關系(700)2) si 的影響si 的強化能力僅次于 p，但在

32、浸鍍性方面存在很多問題，故很少用于鍍層第 1 章 引言9鋼。這主要是由于 s 比 fe 活潑，在熱鍍鋅退火爐的直接燃燒加熱段中，很容易在鋼板表面形成一層 si 的氧化物，在還原段中又不能徹底還原，從而形成了隨機分布的島狀 si 的氧化物，成為柱狀組織的形核地，影響了鍍層的附著力。當鋼中的 si 含量大于 0.3%時，鍍層的附著力就會明顯下降。si 與 p 一樣，使合金化反應顯著推遲。3) mn 的影響mn 是比較貴重的元素，和 p，si 相比強化效果低，提高同樣的強度所需的量較大，其加入量通常在 0.2%1.6%之間，不能再高，否則會產生針狀鐵素體，使延伸率和 r 值急劇下降，但是用 mn 強

33、化的 if 鋼對深沖脆性較不敏感。因此，強度級別在 390mpa 以上的多用 p，mn 復合添加的方式，在添加 p 的鋼中，mn 會使再結晶開始溫度降低。相對于 p，si 來說，mn 對鍍層附著力的影響較小。但是，與 si 一樣，在退火時鋼板表面也易形成一層富 mn 的氧化物，由于這種不良影響不如 si 那樣明顯，因而 mn 常作為熱鍍鋅高強度 if 鋼板的合金強化添加元素7。河北聯(lián)合大學輕工學院10第第 2 章章 軋機設備比較與選擇軋機設備比較與選擇2.1 軋鋼機數(shù)量的選擇軋鋼機是生產的設備，是完成金屬軋制變形的主要設備，并且代表著生產技術的水平，造價極為昂貴。而且，軋鋼機架的選擇對車間生產

34、和投資有著非常大的影響，軋機多投資大，軋機過少，壓下大，軋制穩(wěn)定性差，難于控制。帶鋼軋機為平輥軋制，軋制力大，為了能控制良好板型，機架必須有較大的剛度，軋輥應有較大的抗彎撓度。以往粗軋為二輥軋機，盡管直徑較大，但撓度還是較大，不能滿足凸度控制要求。四輥軋機作為粗軋，又有工作輥輥徑偏小，帶來新的咬入問題。當選用中薄板坯或薄板坯后，絕對壓下量大大減少，這一問題自然消失，所以現(xiàn)代板帶軋機得粗軋與精軋都是四輥軋機。軋鋼機選擇的主要依據(jù)是：車間生產的鋼材的鋼種，產品品種和規(guī)格，生產規(guī)模的大小以及由此確定的產品生產工藝過程，對軋鋼車間設計而言，軋鋼機選擇的主要內容是：確定軋鋼機的結構形式，主要技術參數(shù)，選

35、用軋鋼機的架數(shù)以及布置形式。在選擇軋鋼機時一般要注意考慮以下各項原則：在滿足產品方案的前提下，使當前軋鋼機組成合理，布置緊湊或為控制軋制及增加軋機留有余地；粗精軋軋制節(jié)奏時間接近相等，有較高的生產效率和設備利用系數(shù)；選擇軋機能力和電機能力較大，保證大綱內產品生產順利，易于控制操作，并獲得質量良好的產品，也為更難品種生產留有余地；備品備件更換容易，并利于實現(xiàn)備品備件的標準化(如精軋前四架一樣)；禁絕使用不成熟技術。下面比較幾種軋制工藝：1)常規(guī)連軋工藝常規(guī)連軋工藝通常是采用 200250mm 厚板坯為原料，經過多機架連軋出1.2525mm 厚成品板帶。常規(guī)連軋工藝又可分為全連軋工藝、3/4 連軋

36、工藝、半連軋工藝和爐卷工藝幾種，目前以 3/4 連軋和半連軋工藝居多。常規(guī)板帶軋制工藝已成熟，基本上實現(xiàn)了計算機在線控制下的高速化、連續(xù)化、大型化和高精度，在控制產品質量上，實現(xiàn)了在線板形、板厚和板寬的自動控制。這種常第 2 章 軋機設備比較與選擇11規(guī)連軋工藝經濟規(guī)模多在 200400 萬 t/a。其優(yōu)勢是生產規(guī)格靈活、適應面廣、高質量、高產量、多品種，但設備投資大8。2)薄板坯連鑄+連軋工藝這種工藝在生產周期短、軋線占地少、減少投資，普鋼帶卷生產成本比常規(guī)工藝更有優(yōu)勢，一直得到世界鋼鐵界普遍關注，特別是美國的紐柯公司的薄板坯連鑄連軋生產線 1989 年投產以來，在世界上掀起了采用新工藝熱潮

37、，標志板帶生產工藝進入又一嶄新階段，但該工藝噸鋼投資比并不少，而且對鋼水要求很高，澆鑄鋼種有限，本質細晶粒，適合超細晶鋼類的產品生產，不適合用作冷軋的原料。壓縮比小，許多鋼種、規(guī)格受到限制。3)直接鑄軋成成品寬帶鋼工藝本工藝是由日本金屬與德國克虜伯公司聯(lián)合開發(fā)成功的，1993 年在日本新日鐵光廠正式投產。其采用電爐鋼水直接鑄軋成 1.65mm(厚)8001220mm(寬)帶鋼，代替常規(guī)連軋工藝。該工藝已鑄軋出 sus-304 不銹鋼帶及低碳鋼帶，用這種工藝生產的帶鋼既可作為成品銷售，據(jù)報道可作為冷軋原料。4)采用常規(guī)連鑄坯的緊湊式熱軋帶鋼工藝(schsm)2.1.1 道次選擇為簡化連鑄生產，前

38、面已經選擇單一坯料(厚度 240mm)，由產品大綱已確定的典型厚度(2.3mm)可得最大總延伸系數(shù)如下： (2.1)104=240/2.3=f/fn0選擇42. 1p總軋制道次 =13 (2.1)plglgn取13道次。選定粗軋6道，精軋7道9。2.1.2 立輥選擇由于連鑄坯寬度不易改動，但產品寬度要求有些不同。為能少量控制坯料寬度，在粗軋之前一般配置立輥軋機 e1 進行側邊壓下。e1 安裝在 r1 粗軋機身前面，配有液壓缸，主要用于控制寬度和邊部質量加工，主要參數(shù)如下寬度壓下量：最大 50mm(25mm/邊)河北聯(lián)合大學輕工學院12軋制力：最大 300 噸軋制速度：最大 22r/min主傳動

39、電機：2-ac88kw0-150r/min 成對的水平電機 軋輥開口度：最大 1600mm，最小 800mm軋輥調整速度：通過液壓缸調整，30mm/s軋輥調整裝置：四個液壓缸驅動軋輥：最大 764mm，最小 680mm，輥身長 500mm：立輥壓下小，延伸極少，主要是邊端雙鼓形。故延伸計算時不予考慮。2.1.3 粗軋軋機1)全連續(xù)式全連續(xù)式軋機粗軋機由 56 個機架組成，每架軋制一道，全部為不可逆式，大都采用交流電機傳動。這種軋機產量可高達 400600 萬 t/年，適合于大批量單一品種生產，操作簡單，維護方便，但設備多，投資大，軋制流程線或廠房長度增大。粗軋機組的利用率不是很高，或者說粗軋機

40、生產能力與精軋機組不相平衡。2)半連續(xù)式半連續(xù)式軋機有兩種形式：圖 2.1(c)粗軋機組由一架不可逆式二輥破鱗機架和一架可逆式四輥機架組成，主要用于單一生產成卷帶鋼。由于二輥軋機破鱗效果差，故現(xiàn)在已經很少采用。圖 2.1(d)粗軋機組是由兩架可逆式軋機組成，主要用于復合半連續(xù)軋機，設有中厚板加工線設備，既生產板卷，又生產中厚板。這樣半連續(xù)式軋板粗軋階段道次可靈活調整，設備和投資都較少，故使用于產量要求不高，品種范圍又廣的情況。但是經實踐證明，這種形式軋出的中間坯有一定的缺點，不能很好的保證中間坯的厚度和凸度。3)3/4 連續(xù)式為了充分利用粗軋機，同時也為了減少設備和廠房面積，節(jié)約投資，而廣泛發(fā)

41、展了一種 3/4 連續(xù)式新布置形式，它是在粗軋機組內設置 l2 架可逆式軋機，把粗軋機由六架縮減為四架。對絕大多數(shù)產品，軋機的薄弱環(huán)節(jié)不是在粗軋機組，3/4 連軋機已能夠滿足精軋能力的要求。3/4 連軋機的可逆式軋機可以放在第二架，也可以放在第一架，前者優(yōu)點是大部分鐵皮已在前面除去，使輥面和板面質量好些，但第二架四輥可逆軋機的換輥次數(shù)比第一架二輥可逆式要多二倍。這種形式最大的優(yōu)點就是后邊的兩架四輥軋機，這兩架軋機很好的控制了中間坯的參數(shù)。使中間坯的厚度，凸度等重要的指標得到了很大的改觀。軋機第 2 章 軋機設備比較與選擇13所需設備少，廠房短，總的建設投資要少 5%一 6%，生產靈活性也稍大些

42、，但可逆式機架的操作維修要復雜些，耗電量也大些。對于年產 200 萬噸左右規(guī)模的帶鋼廠，采用 3/4 連軋機一般較為適宜。河北聯(lián)合大學輕工學院14圖 2.1 粗軋機組軋制六道次的典型布置形式4)兩架獨立可逆四輥軋機本次設計的形式屬于半連續(xù)式，與上圖不同的是都是四輥可逆軋機，隨著制造軋機技術的提高，本設計的第一軋機的作用相當與3/4連軋中的二輥軋機和四輥軋機，先對板坯進行大壓下。后邊的軋機則是控制中間坯的厚度，凸度等。為后邊精軋減輕了負擔。有足夠的能力軋出板形，凸度要求很高的汽車板用鋼。本設計的粗軋機，驅動主要由調速電機，減速機齒輪機座及軋鋼機接軸構成。兩架粗軋機參數(shù)一樣，粗軋機詳細資料：r1

43、四輥軋機用途：按工藝要求將板坯軋制成規(guī)定厚度的中間坯。技術參數(shù)型式：四輥可逆式軋機，軋機壓下采用電動壓下+液壓 agc最大軋制壓力：55000kn軋機最大開口度：270mm工作輥直徑：1200工作輥輥身長度：1700mm肖氏硬度：hs69-75支撐輥直徑：1550支撐輥輥身長度：1700mm肖氏硬度：hs65-71最大軋制力矩：23715.7knm(2.5 倍過載)主電機：n9500kw，ac，二臺軋制速度：1/5.34m/s2.1.4 精軋機機組的選擇當今新型熱帶軋機主要有：hc 軋機、cvc 軋機、pc 軋機等?，F(xiàn)在介紹如下：1)hc 軋機(high crown control mill)

44、hc 軋機為高性能板形控制軋機的簡稱，是日立公司研制的一種新型六輥軋機，它是在普通四輥軋機的基礎上增加兩個可軸向移動的中間輥其出發(fā)點是為了改善或消除四輥軋機中工作輥和支撐輥之間有害的接觸部分。hc 軋機利用軋輥軸向串動裝置，就能適應帶鋼寬度變化的要求，使輥身接觸長度作相應的改變。第 2 章 軋機設備比較與選擇15hc 軋機的主要特點：(1)具有大的剛度穩(wěn)定性。(2)hc 軋機具有很好的控制性。(3)hc 軋機由于上述特點因而可以顯著提高帶鋼的平直度，可以減少板、帶鋼邊部變薄及裂邊部分的寬度，減少切邊損失。(4)壓下量由于不受板形限制而可適當提高。2)cvc(continuously varia

45、ble crown)軋機cvc 軋機是 sms 公司在 hcw 軋機的基礎上于 1982 年研制成功的。近年來廣為采用的 cvc 軋機是德國技術和其他國家專利的結合物，它被世界各國認為是一個能對輥型進行連續(xù)調整的理想設備。cvc 輥和彎輥裝置配合使用可調輥縫達 600 微米。cvc 精軋機組的配置一般是，前幾個機架采用 cvc 輥主要控制凸度，后幾個機架采用 cvc 輥主要控制平直度。cvc 的基本原理是：將工作輥輥身沿軸線方向一半削成凸輥型，另一半削成凹輥型，整個輥身成 s 型或花瓶式軋輥，并將上下工作輥對稱布置，通過軸向對稱分別移動上下工作輥，以改變所組成的孔型，從而控制帶鋼的橫斷面形狀而

46、達到所要求的板形。圖 2.2 cvc 軋制原理圖cvc 軋機有很多優(yōu)點：板凸度控制能力強，軋機結構簡單，易改造，能實現(xiàn)自由軋制，操作方便，投資較少。cvc 軋機的缺點是：軋輥形狀復雜、特殊、磨削要求精度高，而且困難，必須配備專門的磨床；無邊部減薄功能，帶鋼易出現(xiàn)蛇形現(xiàn)象。此外隨著軋輥竄動，熱輥型及磨損輥型亦將竄動。3)pc(paired crossed mill)軋機pc 軋機為軋輥成對交叉軋機，其工作原理是相互平行的上工作輥，上支承軸中心線與相互平行的下工作輥，下支承輥軸中心線的交叉成一定角度，這一角度等同于工作輥凸度。pc 軋機的缺點：軋機牌坊加工復雜，開出四個螺母孔，減少軋機立柱剛度。軸

47、承座由牌坊窗口平面約束變成螺絲端頭點接觸，在高壓高速時穩(wěn)定性下降。河北聯(lián)合大學輕工學院16軋制結構復雜，軸向力大(達到軋制力的 8%10%)將使軸承壽命縮短，使維護工作量加大。而且軋制結構復雜，軸向力大(達到軋制力的 8%10%)將使軸承壽命縮短，使維護工作量加大，鑒于以上比較，本設計為：七架四輥精軋機縱向排列，間距為 6m；f1f7均為 cvc 軋機，并配有正彎輥系統(tǒng)。所有機架均設有 agc 系統(tǒng)；工作輥軸承為四列圓錐滾動；平衡快中安裝工作輥平衡缸。支撐輥采用油膜軸承并有靜壓系統(tǒng)；軋機工作側工作輥軸承座配有加緊裝置，用于保證軋制過程中輥系的穩(wěn)定，為了保證軋制線水平，上下支撐輥軸承座上(下部)

48、裝有調整墊進行補償。f6f7 裝有 org 系統(tǒng)用于工作輥表面的磨削；軋機進出口安裝有上下導板及衛(wèi)板；為保證帶鋼平穩(wěn)輸送 f7 軋機出口安裝有機架輥。軋機出口側均安裝冷卻水管，工藝潤滑裝在進口上下刮水板架上，除塵噴水安裝在每個機架的出口側。精軋機組：型式：七架，四輥不可逆式帶鋼連軋機組板形控制方式：cvc 軋機工作輥彎輥軋輥尺寸：工作輥：(f1f4)850/765mm(直徑)1700mm(輥身長度)(f5f7)760/685mm(直徑)1700mm(輥身長度)材質：高鉻合金鑄鐵肖氏硬度：hs70-75支撐輥：1600/1440mm(直徑)1700mm(輥身長度)材質：鍛鋼肖氏硬度：hs6571

49、 軋制力：f1f3 40000knf4f6 40000kn開口度：50mm(最大輥徑時)工作輥竄輥行程：150mm工作輥彎輥：1500kn(f1f7)主電機：f1 ac9500 kw150/340 r/minf2 ac9500 kw150/340 r/minf3 ac9500 kw150/340 r/minf4 ac8500 kw150/340 r/minf5 ac8500 kw300/650 r/minf6 ac8500 kw300/650 r/minf7 ac8500kw300/650r/min第 2 章 軋機設備比較與選擇17agc 液壓缸：機架 f1f7agc 液壓缸：2 套/機架ag

50、c 力：19.6mn(2000t/液壓缸)液壓缸內徑有效行程及壓力：1000mm265mm 最大 30.9mpa(315kg/cm)液壓缸速度：約 3mm/s傳感器：磁尺(2 套/液壓缸)2.1.5 保溫裝置1)保溫裝置的概述保溫裝置位于粗軋與精軋之間，用于改善中間帶坯溫度均勻性和減小帶坯頭尾溫差。采用保溫裝置，不僅可以改善進精軋機的中間帶坯溫度，使軋機負荷穩(wěn)定，有利于改善產品質量，擴大軋制品種規(guī)格，減少軋廢，提高軋機成材率，還可以降低加熱板壞的出爐溫度，有利于節(jié)約能源。常用的保溫裝置主要有保溫罩和熱卷箱，其共同的特點是不用燃料，保持中間帶坯溫度。但設備結構大相徑庭，迥然不同。分別敘述如下：保

51、溫罩：布置在粗軋與精軋機之間的中間輥道上，一般總長度有 5060m，由多個罩子組成，每個罩子均有升降蓋板，可根據(jù)生產要求進行開閉。罩子上裝有隔熱材料，罩子所在輥道是密封的。中間帶坯通過保溫罩，可大大減少溫降。熱卷箱：布置在粗軋機之后，飛剪機之前，采用無芯卷取方式將中間帶坯卷成鋼卷，然后帶坯尾部變成頭部進入精軋機進行軋制，基本消除帶鋼頭尾溫差。采用熱卷箱，不僅可保持帶坯的溫度，而且可大大縮短粗軋與精軋之間的距離。熱卷箱的優(yōu)點有：(1)減少中間坯頭、尾溫差，確保帶鋼軋制溫度；(2)均衡整體中間帶坯的軋制溫度，穩(wěn)定精軋機的軋制負荷，從而提高軋制過程的穩(wěn)定性，以確保成品精度；(3)縮短粗軋機至精軋機之

52、間的距離，節(jié)約工程投資；(4)熱卷箱還具有挽救帶鋼報廢的功能；(5)進一步消除中間帶坯表面的氧化鐵皮。熱卷箱在卷取和反開卷過程中，可使粗軋階段產生的二次氧化鐵皮得以疏松，從而起到機械除鱗的效果。熱卷箱也存在一些不足之處：(1)對帶坯橫向溫度控制不是特別理想，橫向溫差可達40。河北聯(lián)合大學輕工學院18(2)帶鋼出末架精軋機速度一般小于12m/s，限制了生產線的產量。(3)對于管線鋼不能降低精軋機功率，不可實現(xiàn)恒速軋制，不能減少精軋機數(shù)量10。卷取箱選用的依據(jù)：(1)產量沒有太高的要求；(2)對溫度敏感性高的產品一般要選用卷取箱，如不銹鋼；(3)軋制線長度受限制時可選用卷取箱。2)保溫裝置的選擇本

53、設計考結合在首鋼京唐公司的實際生產情況，綜合考慮兩種保溫設備的特點，選用保溫罩進行保溫11。第 3 章 典型產品的壓下規(guī)程設計和輥型設計19第第 3 章章 典型產品的壓下規(guī)程設計和輥型設計典型產品的壓下規(guī)程設計和輥型設計3.1 壓下規(guī)程設計板、帶軋制壓下規(guī)程是軋制速度的基本核心內容，直接關系著軋鋼機的產量和產品的質量。壓下規(guī)程的中心內容就是確定出由一定的板坯軋成所要求的成品的變形制度，也就是確定軋制方法、軋制道次和每道壓下量的大小，在實際操作中就是要確定各道次壓下螺絲的升降位置，也就是輥縫的開度。與此相關聯(lián)的，還要涉及到各道次的軋制速度、軋制溫度及前后張力制度的確定及原料尺寸的合理選擇，因而廣

54、義的來說，壓下規(guī)程的制定也應當包括這些內容。制定壓下規(guī)程的方法很多，一般可以包括為理論方法和經驗方法兩大類。理論方法就是從充分滿足前述制定軋制規(guī)程的原則要求出發(fā)，按預設的條件通過理論計算或圖表方法，以求最佳的軋制規(guī)程。這當然是理想的和科學的方法。但是，在實際生產中由于變化的因素太多，特別是溫度條件的變化很難預測和控制，因此雖事先按理想條件經理論計算確定了壓下規(guī)程，但在實際中往往并不可能實現(xiàn)。因而在人工操作時就只能按照實際變化的具體情況，憑操作人員的經驗隨機應變地處理。這就是說，在人工操作條件下，即使花費很大力氣把合理壓下規(guī)程制定出來了，卻也不可能按理想的條件得到實現(xiàn)。只有在全面計算機控制的現(xiàn)代

55、化軋鋼機上，才有可能根據(jù)具體變化的情況，從上述原則和要求出發(fā)，對壓下規(guī)程進行在線理論計算和控制。通常在板帶生產中指定壓下規(guī)程的方法和步驟：1)在咬入能力允許的條件下，按經驗分配各道次壓下量，這包括直接分配各道次絕對壓下量或壓下率、確定各道次壓下量，分配率及確定各道次能耗負荷分配比等各種方法；2)制定速度制度，計算軋制時間并確定各道次軋制溫度；3)計算軋制力、軋制力矩及總傳動力矩；4)校驗軋輥等部件的強度和電機功率；5)按前述制定軋制規(guī)程的原則和要求進行必要的修正和改進 。3.1.1 坯料尺寸本設計為熱軋帶鋼生產線，坯料規(guī)格如下：河北聯(lián)合大學輕工學院20板坯厚度：240mm板坯寬度：900150

56、0mm板坯長度：12m3.1.2 粗精軋機組壓下量分配1)粗軋機的壓下量分配的基本原則根據(jù)板坯尺寸、軋機架數(shù)、軋制速度以及產品厚度等合理確定粗軋機組總變形量及各道次壓下量，其基本原則是：(1)由于在粗軋機組上軋制時，軋件溫度高、塑性好、厚度較大，故應盡量利用此有利條件采用大壓下量軋制?？紤]到粗軋機組與精軋機組之間的軋制節(jié)奏和負荷上的平衡，粗軋機組變形量一般要占總變形量的7080%。粗軋機組道次最大壓下量主要受軋輥強度的限制。(2)為保證精軋機組的終軋溫度應盡可能提高粗軋機組軋出的帶坯溫度。因此一方面應盡可能提高開軋溫度，另一方面盡可能減少粗軋道次和提高粗軋速度，以縮短延續(xù)時間，減少軋件的溫降。

57、(3)為簡化精軋機組的調整，粗軋機組軋出的板厚的范圍應盡可能小，并且不同厚度的數(shù)目也應盡可能減少。2)精軋機的壓下量分配的基本原則精軋機組的主要變形是在5、6、7架連軋機上將粗軋帶坯軋制成板形、尺寸符合要求的成品帶鋼，并且需要保證帶鋼的表面質量和終軋溫度。精軋機連軋機組的壓下量基本分配原則：一般也是利用高溫的有利條件，把壓下量盡量集中在前幾架，在后幾架軋機上為了保證板形、厚度精度及表面質量，壓下量逐漸減小。為保證帶鋼機械性能防止晶粒過度長大，終軋即最后一架壓下率不低于10%，此外，壓下量分配應盡可能簡化精軋機組的調整和使軋制力及軋制功率不超過允許值。依據(jù)以上原則精軋機逐架壓下量的分配規(guī)律為：f

58、1可以留有余量，即考慮到帶坯厚度的可能波動和可能產生咬入困難等，使壓下量略小于設備允許的最大壓下量，中間幾架為了充分利用設備能力，盡可能給以大的壓下量軋制；以后各架，隨著軋件溫度降低、變形抗力增大，應逐漸減小壓下量；為控制帶鋼的板形，厚度精度及性能質量，最后一架的壓下量一般在1015%左右。精軋機的總壓下量一般占全部的1030%。此外，也要參考現(xiàn)場生產的資料數(shù)據(jù)。3)壓下量的計算典型成品板帶厚度為3.0mm。軋件在變形前、后的厚度之比，本文稱之厚度減第 3 章 典型產品的壓下規(guī)程設計和輥型設計21縮系數(shù)，用符號表示，道次厚度減縮系數(shù)為(式中下標“i”為道次序數(shù))：hkhik (i=1，2，3n

59、) (3.1)iihihhk/1總厚度減縮系數(shù)為：hk (3.2)hnhhnhkkkhhk210式中h0為坯料厚度(mm)；hn為末道次或成品的厚度(mm)。各道次的khi的數(shù)列或與之對應的hi數(shù)列，構成一個壓下規(guī)程。hi數(shù)列由下式計算得出： (3.3)hiiikhh/1數(shù)列的計算式為：hik (3.4)hinkkhpihi21式中h為等差數(shù)列的公差，一般取0.0050.05；表表 3-1 粗軋機組各道次壓下量粗軋機組各道次壓下量道次序號道次修正系數(shù) 厚度減縮系數(shù) kh入口厚度h/mm壓下量h(mm)壓下率(%)0h=0.02=1.360hpk240-r10.861.2772405522.9r

60、20.881.3951855630.5r30.891.3871295240r40.901.367772937.9r50.911.360481428.4r60.921.35134926.0表表 3-2 精軋機組各道次壓下量精軋機組各道次壓下量入口厚度壓下量道次序號道次修正系數(shù) 厚度減縮系數(shù) khh/mmh(mm)壓下率(%)f10.981.41025729.0f20.981.546186.435.5f311.45411.63.631.2f411.3208.01.924.2f511.2826.11.322.0f611.2584.81.020.5f711.2403.80.719.3為平均厚度減縮系數(shù)