300萬噸的薄板帶熱連軋車間工藝設(shè)計綜述

word文檔可自由復制編輯摘要板帶鋼是鋼鐵產(chǎn)品的主要品種之一，廣泛應用于工業(yè)，農(nóng)業(yè)，交通運輸和建筑業(yè)。寬帶鋼在我國國民經(jīng)濟中的發(fā)展中需求量很大。世界各國近年來都在注重研制和使用連鑄連軋等新技術(shù)和新設(shè)備來生產(chǎn)板帶鋼。本設(shè)計是年產(chǎn)300萬噸的薄板帶熱連軋車間工藝設(shè)計。產(chǎn)品規(guī)格為：。所用鋼種為：碳素鋼、低合金高強度鋼、不銹鋼。論文主要內(nèi)容包括：原料的選擇、生產(chǎn)工藝的制定、典型產(chǎn)品工藝計算、主要設(shè)備和輔助設(shè)備的選擇，并且對主要設(shè)備（軋輥和電機）的能力進行了校核，對車間主要經(jīng)濟指標、生產(chǎn)車間布置和環(huán)境保護，進行了設(shè)計和規(guī)劃。本設(shè)計到了預期要求，實際年產(chǎn)量382萬噸。關(guān)鍵詞：熱連軋，薄板帶鋼，工藝計算，典型產(chǎn)品，設(shè)備ABSTRACTStripisoneofsteelandironproduct.Itplaysanimportantroleintheindustry,agriculture,transportationandconstruction.Thedemandonthesmallsectionisveryenormousinourcountrynationaleconomydevelopment.Inrecentyears,manynewtechnologiesandequipments,suchascontinuouscasting-rolling,aredevelopedtoproducethesmallsizeincross-sectionalloysteelshapeinthevariouscountries.Thisdesignistheannualoutputof3.0milliontonsofsheetstripworkshopprocessdesign.Itsproductspecificationsrangefrom,usedsteelsofcarbonsteel,highstrengthlowalloysteel,stainlesssteelThepapermanlyincludestheselectionofrawmaterialandsubsidiaryequipmentsandmainequipments,formulationofproductiontechnology,technologycalculationofthetypicalproducts,checkthecapacityofmainequipments(includingrollingmillsandtheelectricmotors).Settingabouttheproductsdesignitplansexactlythemaineconomicindexoftheworkshopanditsarrangement,environmentproductionandsoon.Thedesignachievesthedesiredrequirementswiththeannualoutputof3.0milliontons.KeyWord:hotrolling,sheetstrip,technologycalculate,typicalproduct,equipment..目錄TOC\o"1-3"\h\u第一章綜述 71.1熱軋板帶鋼發(fā)展史 71.1.1國外熱軋板帶的發(fā)展 71.1.2國內(nèi)熱軋板帶鋼的發(fā)展71.1.3熱連軋技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀91.2板帶鋼生產(chǎn)技術(shù)及發(fā)展趨勢101.3本設(shè)計的目的及意義111.4本設(shè)計的重點問題12第二章生產(chǎn)方案及產(chǎn)品大綱的制定142.1產(chǎn)品方案的選擇142.1.1產(chǎn)品方案的編制142.1.2計算產(chǎn)品的選擇142.1.3確定產(chǎn)品大綱15325672.2生產(chǎn)方案 16223752.2.1選擇生產(chǎn)方案的依據(jù) 16227942.2.2制定生產(chǎn)方案 168760第三章生產(chǎn)工藝流程制定 18221103.1制定生產(chǎn)工藝流程的主要依據(jù) 18238243.2生產(chǎn)工藝過程簡述 1910495第四章坯料的選擇和金屬平衡 2322584.1坯料的選擇及坯料處理 23131594.1.1坯料選擇 23221894.1.2坯料尺寸 23164464.1.3坯料檢查及清理 2551374.2編制金屬平衡表 2617804.2.1確定計算產(chǎn)品的成品率 26172594.2.2編制金屬平衡表 2728178第五章軋鋼機選擇 28122005.1軋鋼機選擇的原則 28166955.2軋鋼機機架布置及數(shù)目的確定 28309175.2.1粗軋前立軋機（E1、E2） 29327345.2.2四輥可逆粗軋機（兩架）（R1、R2） 29189405.2.3精軋機組（F1～F7） 2921335第六章典型產(chǎn)品工藝計算 30118586.1確定軋制方法 31280706.2粗軋階段工藝計算 31242086.2.1粗軋階段壓下制度 31245986.2.2校核咬入能力 31317146.2.3確定各道的軋制速度 32122406.2.4確定軋件在各道次中的軋制時間 3212166.2.5軋制溫度的確定 34244986.2.6計算各道的平均變形速度 35322026.2.7各道的變形抗力 3687486.2.8計算各道平均單位壓力 37221956.2.9計算各道總壓力 38151126.2.10計算各道的傳動力矩 3849886.3精軋階段工藝計算 4161956.3.1壓下規(guī)程的分配 41175476.3.2確定各道軋制制度 4287036.3.3確定軋件在各道次中的軋制時間 45277396.3.4軋制溫度的確定 4816766.3.5計算各道的平均變形速度 49102066.3.6計算各道平均單位壓力 5084846.3.7計算各道總壓力 51222216.3.8計算各道的傳動力矩 5126069第七章電機能力校核 55111147.1R1電機能力校核 55149947.1.1等效力矩計算 5514257.1.2電機溫升校核 55129597.1.3電機的過載校核 56233007.2R2電機能力校核 5615577.2.1等效力矩計算 56162117.2.2電機溫升校核 56119627.2.3電機的過載校核 56286267.3精軋機電機能力校核 5673117.3.1等效力矩計算 56113897.3.2電機溫升校核 57183567.3.3電機的過載校核 5711450第八章軋輥強度校核 58211468.1R1強度校核 58141618.1.1輥身強度校核 58180768.1.2輥頸彎曲應力和扭轉(zhuǎn)應力計算 59243468.1.3輥頭扭轉(zhuǎn)強度計算 6016468.1.4接觸應力計算 60128538.2R2強度校核 60115318.2.1輥身強度校核 61224588.2.2輥頸彎曲應力和扭轉(zhuǎn)應力計算 6112868.2.3輥頭扭轉(zhuǎn)強度計算 61144138.2.4接觸應力計算 61254468.3F1～F4精軋機強度校核 62286718.3.1支承輥彎曲力矩校核 62190708.3.2輥頸彎曲應力和扭轉(zhuǎn)應力校核 62318238.3.3輥頭扭轉(zhuǎn)強度計算 6272618.3.4接觸應力計算 62285138.4F5～F7精軋機強度校核 6386408.4.1支承輥彎曲力矩校核 63311238.4.2輥頸彎曲應力和扭轉(zhuǎn)應力校核 6345358.4.3輥頭扭轉(zhuǎn)強度計算 63258868.4.4接觸應力計算 6426463第十章輔助設(shè)備的選擇 681521010.1加熱設(shè)備 683233810.1.1入爐設(shè)備 681899210.1.2出爐設(shè)備 692963510.2加熱爐選擇 691195310.2.1爐型確定 693107710.2.2爐子尺寸的確定 703263710.3起重運輸設(shè)備的選擇 712880710.3.1起重機 711271010.3.2輥道的選用 72589710.4除鱗設(shè)備的選擇 73745510.5保溫裝置的選擇 732201010.6剪切設(shè)備的選擇 732917610.7冷卻設(shè)備的選擇 741664310.8卷取設(shè)備的選擇 7418110第十一章軋鋼機產(chǎn)量計算 77234311.1典型產(chǎn)品的工作圖表 7766011.2典型產(chǎn)品小時產(chǎn)量計算 772509311.3軋機負荷率 773058211.3.1軋機實際工作小時數(shù) 78589111.3.2年計劃實際工作小時數(shù) 782641111.3.3軋機負荷率 781612411.4軋機平均小時產(chǎn)量 788354第十二章.車間平面布置和立面尺寸 801499712.1車間平面布置 8037712.1.1車間平面布置原則 801491312.1.2金屬流程線的布置 801753712.1.3生產(chǎn)設(shè)備的間距 811258412.2倉庫面積的確定 82343812.2.1原料倉庫面積計算 82117412.2.2中間倉庫面積計算 832537912.2.2成品倉庫面積計算 8392712.3車間運輸量的確定 83542612.4車間平面布置 8420757第十三章.勞動組織與技術(shù)經(jīng)濟指標 841191313.1車間勞動組織 843124013.1.1勞動定額 852621513.1.2車間勞動定員 85138213.2車間技術(shù)經(jīng)濟指標 861895213.2.1金屬消耗 862802013.2.2其他消耗 872782213.3投資概算 871490113.3.1車間設(shè)計指標 87638213.3.2車間投資概算 882765313.3.3成本概算 88548413.3.4銷售收入 88816313.3.5年利潤及投資回收期 8924680第十四章.環(huán)境保護與綜合利用 902541614.1環(huán)保對車間設(shè)計的要求 90839814.2環(huán)保的內(nèi)容與對策 907036參考文獻 9216547附錄 9317605致謝 100第一章綜述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(shù)進步和經(jīng)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)等的發(fā)展，使得熱軋及冷軋薄鋼板的需求量不斷增加，從而促使熱軋板帶鋼軋機的建設(shè)獲得了迅速和穩(wěn)定的發(fā)展。從提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品尺寸精度、節(jié)能技術(shù)、提高成材率和板形質(zhì)量、節(jié)約建設(shè)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(chǎn)技術(shù)經(jīng)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(shè)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(shù)發(fā)展比較緩慢,其中最重要的技術(shù)進步是將厚度自動控制（AGC）技術(shù)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(shù)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(chǎn)量并能夠為冷軋機提供更大的鋼卷。熱軋板帶鋼軋機的生產(chǎn)工藝過程是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中自動化控制技術(shù)最發(fā)達的工序。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(chǎn)更加注重產(chǎn)品質(zhì)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(shù)成為熱軋板帶鋼軋制技術(shù)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(shù)，解決了在常規(guī)熱連軋機上生產(chǎn)厚度0.8～1.2mm超薄帶鋼一系列技術(shù)難題。熱連軋生產(chǎn)線的產(chǎn)品規(guī)格最薄達0.8mm,但實際生產(chǎn)中并不追求軋制最薄規(guī)格，因為薄規(guī)格生產(chǎn)的故障率高,輥耗大,噸鋼酸洗成本高等。待技術(shù)發(fā)展到故障率等降低后,才能經(jīng)濟地批量生產(chǎn)。1.1.2國內(nèi)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(shè)備從當時蘇聯(lián)引進，為一套2800mm/1700mm半連續(xù)式板帶軋機，既生產(chǎn)中厚鋼板，又生產(chǎn)鋼卷，該軋機的軋制中厚板部分于1958年7月先投產(chǎn)，1959年精軋機組投產(chǎn)，開辟了我國寬帶鋼卷生產(chǎn)歷程。該軋機基本上是手動操作，人工設(shè)定的操作方式，軋機的主要生產(chǎn)工藝技術(shù)指標相當于第一代熱帶軋機的裝備水平，該軋機已于2000年8月停產(chǎn)。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(jīng)歷了由設(shè)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(shè)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(chǎn)線等三個階段。1.熱軋帶鋼軋機建設(shè)進一步發(fā)展。近年我國熱連軋帶鋼生產(chǎn)發(fā)展極其迅速，邯鋼、南鋼、安鋼、武鋼、等也正在規(guī)劃建設(shè)熱帶軋機。如果所有軋機全部建成,產(chǎn)能得到發(fā)揮,則帶鋼產(chǎn)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(chǎn)化率逐步提高。進入21世紀以后,除熱連軋帶鋼產(chǎn)量大幅度提高、軋機建設(shè)快速發(fā)展以外,軋機國產(chǎn)化問題也有了長足進步。目前由國外總承包的項目國產(chǎn)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(chǎn)化,如鞍鋼1700、2150mm軋機、濟鋼1700mm軋機、萊鋼1500mm軋機、太鋼1549mm軋機等,由國內(nèi)總承包,裝備全部國內(nèi)設(shè)計制造,少量關(guān)鍵件在國外自主采購。國內(nèi)裝備雖然在整體技術(shù)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1700mm軋機為例,其質(zhì)量水平與其1780mm軋機相差不大。國產(chǎn)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(chǎn)線一般需投資20～23億人民幣,但采用國產(chǎn)中等厚度薄板坯僅需15～17億人民幣,其產(chǎn)量與國外生產(chǎn)線基本相同。3.世界最新技術(shù)不斷被采用。目前國內(nèi)已建和在建熱軋生產(chǎn)線中采用了許多最新技術(shù),如半無頭軋制技術(shù),其在國外剛開發(fā)不久,國內(nèi)已有多條生產(chǎn)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(nèi)已有太鋼1549mm軋機、武鋼2250mm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(shù)發(fā)展。事實表明,在采用最新技術(shù)方面熱連軋領(lǐng)域已處于國際前沿水平。近年我國寬帶鋼熱連軋技術(shù)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(shù)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(shè)了多條自主集成技術(shù)、自行設(shè)計和制造的軋制線;三是熱軋寬帶鋼產(chǎn)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(zhì)量俱佳的高端產(chǎn)品。我國現(xiàn)有的和正在建設(shè)的帶鋼熱連軋機組，可分為四種類型:一是總體引進國外先進技術(shù)建設(shè)的常規(guī)熱帶鋼軋機；二是引進技術(shù)建設(shè)的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線；三是引進國外二手設(shè)備或國產(chǎn)機組,經(jīng)過國外承包商采用現(xiàn)代化技術(shù)改造的常規(guī)熱帶鋼軋機；四是總體采用國內(nèi)先進成熟技術(shù),國內(nèi)企業(yè)總承包建設(shè)的中薄板坯連鑄連軋和常規(guī)熱連軋機組。我國目前寬帶鋼熱連軋機的裝機水平和生產(chǎn)能力可以說整體達到了國際平均水平,有的則代表著當代國際最新水平。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(shù)和生產(chǎn)線的蓬勃發(fā)展是明顯受到國民經(jīng)濟建設(shè)和相關(guān)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)展重點,或者說熱連軋企業(yè)間的競爭的焦點,將集中在提高產(chǎn)品質(zhì)量和檔次,擴大品種規(guī)格,降低成本和消耗,提升產(chǎn)品的附加值和生產(chǎn)線的綜合競爭能力。在提高鋼鐵冶金、工程設(shè)計、工藝和裝備、信息化和計算機應用,管理水平方面不間斷地開展切實的技術(shù)進步,跟上經(jīng)濟全球化的步伐,我國在熱軋寬帶鋼領(lǐng)域能夠達到和保持國際先進水平。1.1.3熱連軋技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀最近十幾年,熱連軋技術(shù)有了很大的進步，軋機都進行了現(xiàn)代化技術(shù)改造，基本上做到產(chǎn)量翻番，產(chǎn)品質(zhì)量有了根本改善，技術(shù)改造的主要內(nèi)容有：（1）更換主電機和供電設(shè)備，以及影響正常生產(chǎn)的設(shè)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(chǎn)鋼量和精軋機組相適應，又減少機架數(shù)量，節(jié)約設(shè)備維修量、勞動定員和電力消耗。（3）精軋機組裝設(shè)液壓壓下厚度控制、彎輥裝置、凸度控制，太鋼1549毫米軋機和梅山1420毫米軋機還在原精軋機組前增1架四輥不可逆式精軋機F0。（4）在精軋機組前輸送輥道上安設(shè)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)。如新鋼的1580mm熱連軋。（6）采用多級計算機控制系統(tǒng)。熱連軋技術(shù)的很大進步,在熱軋帶鋼軋機設(shè)備的發(fā)展方面,總結(jié)起來,其主要趨勢如下：1.熱軋帶鋼軋機建設(shè)進一步發(fā)展。近年我國熱連軋帶鋼生產(chǎn)發(fā)展極其迅速，邯鋼、南鋼、安鋼、武鋼、等也正在規(guī)劃建設(shè)熱帶軋機。如果所有軋機全部建成,產(chǎn)能得到發(fā)揮,則帶鋼產(chǎn)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(chǎn)化率逐步提高。進入21世紀以后,除熱連軋帶鋼產(chǎn)量大幅度提高、軋機建設(shè)快速發(fā)展以外,軋機國產(chǎn)化問題也有了長足進步。目前由國外總承包的項目國產(chǎn)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(chǎn)化,如鞍鋼1700、2150mm軋機、濟鋼1700mm軋機、萊鋼1500mm軋機、太鋼1549mm軋機等,由國內(nèi)總承包,裝備全部國內(nèi)設(shè)計制造,少量關(guān)鍵件在國外自主采購。國內(nèi)裝備雖然在整體技術(shù)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1700mm軋機為例,其質(zhì)量水平與其1780mm軋機相差不大。國產(chǎn)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(chǎn)線一般需投資20～23億人民幣,但采用國產(chǎn)中等厚度薄板坯僅需15～17億人民幣,其產(chǎn)量與國外生產(chǎn)線基本相同。3.世界最新技術(shù)不斷被采用。目前國內(nèi)已建和在建熱軋生產(chǎn)線中采用了許多最新技術(shù),如半無頭軋制技術(shù),其在國外剛開發(fā)不久,國內(nèi)已有多條生產(chǎn)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(nèi)已有太鋼1549mm軋機、武鋼2250mm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(shù)發(fā)展。事實表明,在采用最新技術(shù)方面熱連軋領(lǐng)域已處于國際前沿水平。1.2板帶鋼生產(chǎn)技術(shù)及發(fā)展趨勢1.熱軋板帶材短流程、高效率化。這方面的技術(shù)發(fā)展主要可分兩個層次：(1)常規(guī)生產(chǎn)工藝的革新。為了大幅度簡化工藝過程，縮短生產(chǎn)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(jīng)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(shù)。(2)薄板坯和薄帶坯的連鑄連軋和連續(xù)鑄軋技術(shù)是近十年來興起的冶金技術(shù)的大革命，隨著這一技術(shù)的逐步完善，必將成為今后建設(shè)熱軋板帶材生產(chǎn)線的主要方式。2.生產(chǎn)過程連續(xù)化。近代熱軋生產(chǎn)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(chǎn)，使生產(chǎn)的連續(xù)化水平大大提高。3.采用自動控制不斷提高產(chǎn)品精度和板形質(zhì)量。在板帶材生產(chǎn)中，產(chǎn)品的厚度精度和平直度是反映產(chǎn)品質(zhì)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(shù)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(shù)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(shù)研究開發(fā)最活躍的一個領(lǐng)域。4.發(fā)展合金鋼種及控制軋制、控制冷卻與熱處理技術(shù)，以提高優(yōu)質(zhì)鋼及特殊鋼帶的組織性能和質(zhì)量。利用錳、硅、釩、欽、銀等微合金元素生產(chǎn)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、深沖鋼板等生產(chǎn)技術(shù)的提高特別注意。各種控制鋼板組織性能的技術(shù)，包括對組織性能預報控制技術(shù)得到了開發(fā)研究和重視。1.3本設(shè)計的目的及意義本設(shè)計是年產(chǎn)300萬噸的熱軋板帶鋼車間工藝設(shè)計。產(chǎn)品規(guī)格為：（0.8～12.0）×（1000～1600）mm。所用鋼種為：碳素鋼、低合金高強度鋼、不銹鋼。帶鋼是有一個比較特殊的鋼鐵產(chǎn)品，其直供比例非常高，40%以上直接進入廠家，目前帶鋼有時也作為冷彎型鋼的坯料，廣泛用于制造小五金、自行車車架、輪圈、彈簧片、鋸條等。通過對近五年的統(tǒng)計，可看出帶鋼消費正以一個較快的速度發(fā)展。在國內(nèi)外帶鋼生產(chǎn)逐漸減少的情況下，我國作為一個發(fā)展中國家，對帶鋼的需求不斷增加，雖然受汽車等產(chǎn)業(yè)規(guī)模的限制，但五金產(chǎn)品國內(nèi)外需求量都較大。同時我國現(xiàn)在基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模很大，對焊管、型材的需求也相應增加，帶鋼的需求仍保持較高水平。本設(shè)計課題是年產(chǎn)300萬噸的薄板帶熱連軋生產(chǎn)車間工藝設(shè)計。這是一個大型的軋鋼車間，其投資大，消耗大，生產(chǎn)量大。板帶鋼是我國鋼鐵生產(chǎn)的主打產(chǎn)品，需求量很大。今后幾年市場需求仍然會有較大增長。另外帶鋼的延伸產(chǎn)品還有一定市場空間，如裝潢用的五金材料，發(fā)展十分快，不少五金產(chǎn)品出口到東南亞、歐美等國際市場，拉動了國內(nèi)的帶鋼生產(chǎn)。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(chǎn)車間的建立是可行的。帶鋼生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展至今已有80多年的歷史，現(xiàn)在已經(jīng)是第四代軋機，板形控制技術(shù)目前也已經(jīng)發(fā)展得較為成熟。在相關(guān)技術(shù)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(shù)改進上的投資，可以在建成時就采用目前最先進的技術(shù)，還可以借鑒其他車間的生產(chǎn)經(jīng)驗，少走一些彎路，一步到位。西部地大物博，礦產(chǎn)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(chǔ)項目的建設(shè)，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)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(shè)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。綜上所述，本設(shè)計的選題是有意義且可以實現(xiàn)的。1.4本設(shè)計的重點問題本設(shè)計重點研究的問題是熱軋廠熱裝熱送問題。連鑄坯熱送熱裝指的是把無缺陷的鑄坯在熱狀態(tài)下送到軋鋼加熱爐加熱，然后再送到軋機進行軋制。連鑄與熱軋之間的連接方式有四種：(1)冷裝工藝(CHR)。(2)連鑄坯熱裝工藝(HCR)。(3)連鑄坯直接熱裝工藝(DHCR)。(4)連鑄坯直接軋制工藝(DR)。該技術(shù)是一項集冶煉、連鑄、判定、入庫、轉(zhuǎn)運、組批裝爐、軋制成材等諸多技術(shù)和管理于一身的系統(tǒng)工程，連鑄坯熱送熱裝技術(shù)的實施，必須解決好如下幾個主要問題：（1）煉鋼、軋鋼工序廠址地理位置要鄰近，工藝設(shè)備要適合熱送熱裝要求。（2）煉鋼、連鑄及軋鋼工序的綜合生產(chǎn)狀況正常穩(wěn)定，工序能力大致匹配。（3）為保證冶煉、連鑄和軋機的連續(xù)性生產(chǎn)，必須提高生產(chǎn)過程的可靠性。（4）由于連鑄坯缺陷難以在線清理，煉鋼、連鑄工序必須具備無缺陷連鑄坯的生產(chǎn)技術(shù)。（5）為保證連鑄坯的熱裝溫度，提高熱裝效果，連鑄工序必須具有高溫出坯能力和鑄坯輸送過程中的保溫技術(shù)以及連鑄坯的熱裝爐技術(shù)。根據(jù)連鑄坯熱送熱裝的特點，設(shè)計中擬采用以下解決思路：（1）連鑄坯流轉(zhuǎn)方式，連鑄坯熱送均采用輥道輸送到熱軋車間加熱爐，輥道上采取了一定的隔熱保溫措施。熱裝溫度一般達600～700℃，有的高達800℃以上。（2）連鑄坯裝爐及加熱控制，當連鑄坯熱送到熱軋生產(chǎn)線時，經(jīng)驗收及組批后，用長行程裝鋼機或輥道將熱坯送入加熱爐，由計算機在線控制加熱爐的加熱溫度。（3）組織無缺陷連鑄坯生產(chǎn)，加強各類事故的管理。例如：鑄坯表面縱裂是在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生，并在二冷段進一步擴展形成的。為了減少表面縱裂的發(fā)生率，在生產(chǎn)中應改進結(jié)晶器冷卻和二次冷卻工藝。（4）在板坯庫和加熱爐之間設(shè)有保溫坑，以滿足熱裝熱送工藝需要。第二章.生產(chǎn)方案及產(chǎn)品大綱的制定2.1產(chǎn)品方案的選擇2.1.1產(chǎn)品方案的編制產(chǎn)品方案是進行車間設(shè)計的主要依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品方案可以選擇設(shè)備和確定生產(chǎn)工藝。產(chǎn)品方案包括所設(shè)計車間生產(chǎn)的產(chǎn)品名稱、品種、規(guī)格、狀態(tài)、年計劃產(chǎn)量及技術(shù)條件。產(chǎn)品方案一般是在設(shè)計任務書中加以規(guī)定的，或者由設(shè)計者深入實際調(diào)查統(tǒng)計提出方案，然后經(jīng)主管部門批準確定，產(chǎn)品方案是進行車間設(shè)計的主要依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品方案可以選擇設(shè)備和確定生產(chǎn)工藝。產(chǎn)品方案的編制原則如下：（1）根據(jù)國民經(jīng)濟各部門對產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量和品種等各方面的需要情況，既考慮當前的急需又要考慮將來發(fā)展的需要。（2）產(chǎn)品的平衡，考慮全國各地的布局和配套加以平衡。（3）建廠地區(qū)的條件、生產(chǎn)資源、自然條件、投資等可能性。對于各類產(chǎn)品的分類、編制、牌號、化學成分、品種規(guī)格和尺寸公差、生產(chǎn)技術(shù)條件、機械性能、驗收規(guī)程、試驗及包裝方法、交貨狀態(tài)等，均按標準規(guī)定。產(chǎn)品標準可以分為國家標準（GB）、冶金工業(yè)部標準（YB）、企業(yè)標準（QB）等。2.1.2計算產(chǎn)品的選擇車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品品種、規(guī)格及狀態(tài)組合起來可能有幾種、數(shù)百種以上。但是，在設(shè)計中對每一種合金的每一種品種、規(guī)格及狀態(tài)進行詳細的工藝計算。為了減少設(shè)計工作量，加快進度，同時，又不影響整個設(shè)計質(zhì)量，從中選擇典型產(chǎn)品作為計算產(chǎn)品。選擇計算產(chǎn)品應遵循以下原則：（1）有代表性從擬生產(chǎn)的所有品種中選出幾種合金、品種、規(guī)格、狀態(tài)、產(chǎn)量和工藝特點等方面有代表性的產(chǎn)品作為計算產(chǎn)品。（2）通過所有工序所選的所有計算產(chǎn)品要通過各工序，但不是說第一種計算產(chǎn)品都通過各工序，而是所有計算產(chǎn)品綜合起來看的。（3）所選的計算產(chǎn)品要與接近。（4）計算產(chǎn)品要留一定的調(diào)整余量，也就是說所選的計算產(chǎn)品要品種靈活，容易生產(chǎn)多種規(guī)格的產(chǎn)品。本次設(shè)計選用的三個典型產(chǎn)品分別是：Q215(3.0mm×1400mm)、Q345(1.2mm×1400mm)、1Cr18Ni9(2.0mm×1000mm)。2.1.3確定產(chǎn)品大綱根據(jù)設(shè)計任務書要求和上述原則，確定車間產(chǎn)品大綱，見表2-1.所選三種典型產(chǎn)品見表2-2。表2.1車間產(chǎn)品方案鋼種牌號規(guī)格(mm)狀態(tài)年產(chǎn)量(萬噸)比例（%）普碳鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼不銹鋼Q195，Q215Q235，Q255Q275Q295，Q345Q390，Q420Q4601Cr13，0Cr18Ni91Cr18Ni91Cr18Ni9Ti(0.8～10.0)×(1000～1600)(0.8～10.0)×(1000～1600)(2.0～6.0)×(1000～1600)熱軋125657541.733.325表2.2典型產(chǎn)品牌號規(guī)格(mm)狀態(tài)年產(chǎn)量（萬噸）比例（%）技術(shù)條件Q21530Cr1Cr18Ni93.0×14001.2×14002.0×1000熱軋1251007541.733.325見表2.3見表2.4見表2.52.2生產(chǎn)方案所謂生產(chǎn)方案量指為完成設(shè)計任務書中所規(guī)定的產(chǎn)品的生產(chǎn)任務而采取的生產(chǎn)方法。根據(jù)設(shè)計規(guī)模、產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟技術(shù)指標的要求，考慮當?shù)氐木唧w條件，找出合理的生產(chǎn)方案。2.2.1選擇生產(chǎn)方案的依據(jù)確定生產(chǎn)方案時應考慮以下幾點：（1）金屬與合金的品種、規(guī)格、狀態(tài)及質(zhì)量要求。（2）年產(chǎn)量的大小。產(chǎn)量不僅決定工藝過程的特點，同時也對設(shè)備選擇、鑄錠尺寸、產(chǎn)品規(guī)格有著直接的影響。（3）投資、建設(shè)速度、機械化和自動化程度、勞動條件、工人與管理售貨員的數(shù)量以及將來的發(fā)展。2.2.2制定生產(chǎn)方案根據(jù)上述依據(jù)，該車間為年產(chǎn)300萬噸的板帶車間，生產(chǎn)形式為熱軋，主要鋼種為普碳鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼，采用粗軋和精軋兩個階段來完成不同的任務和要求。表2.3Q215技術(shù)條件牌號等級化學成分％脫氧方法CMnSiSPQ215A0.09～0.150.25～0.55≤0.30≤0.50≤0.045F、B、Z牌號等級厚度偏差屈服點σs(N/mm)抗拉強度σb(N/mm)伸長率δs(%)Q215A在寬度>1000～1500，厚度>3.50～4.00時為±0.24≥215335～450≥31注：表面質(zhì)量：鋼板和鋼帶的表面不允許有裂紋、結(jié)疤、折疊、氣泡和夾雜。鋼板和鋼帶不得有分層。鋼板和鋼帶的表面允許有深度和高度不大于厚度公差之半的折印、麻點、劃傷、小拉痕、壓痕以及氧化鐵皮脫落所造成的表面粗糙等局部缺陷。對表面的薄層氧化鐵皮、輕微鐵銹和殘余涂料、活痕等不影響表面質(zhì)量的局部缺陷亦允許存在。鋼板和鋼帶表面的局部缺陷，允許用修磨方法清除，但清除深度不得大于鋼板和鋼帶厚度公差之半。鋼帶允許帶缺陷交貨，但缺陷部分不得超過每卷長度的8％。表2.4Q345的技術(shù)條件牌號等級化學成分％CMnVNbSiTiSPQ345A≤0.20≤0.500.150.012≤0.500.020.0350.035牌號等級厚度偏差屈服點σs(N/mm)抗拉強度σb(N/mm)伸長率δs(%)Q345A在寬度>1000～1500，厚度>1.80～2.00時為±0.16≥345470～630≥17注：表面質(zhì)量：鋼板和鋼帶的表面不允許有裂紋、結(jié)疤、折疊、氣泡和夾雜。鋼板和鋼帶不得有分層。鋼板和鋼帶的表面允許有深度和高度不大于厚度公差之半的折印、麻點、劃傷、小拉痕、壓痕以及氧化鐵皮脫落所造成的表面粗糙等局部缺陷。對表面的薄層氧化鐵皮、輕微鐵銹和殘余涂料、活痕等不影響表面質(zhì)量的局部缺陷亦允許存在。鋼板和鋼帶表面的局部缺陷，允許用修磨方法清除，但清除深度不得大于鋼板和鋼帶厚度公差之半。鋼帶允許帶缺陷交貨，但缺陷部分不得超過每卷長度的8％。表2.51Cr18Ni9的技術(shù)條件牌號CCrNiSiPS厚度偏差（mm）寬度偏差(mm)1Cr18Ni9≤0.1517.0～19.08.0～10.0≤1.0≤0.035≤0.03厚度6.0～8.0，寬度<1000時為±0.60厚度≥6.0，寬度630～1000時為±10牌號類型固溶處理（℃）拉力實驗硬度實驗屈服強0.2(MPa)抗拉強度σb(MPa)伸長率δs(%)HRBHV1Cr18Ni9奧氏體型1010～1150快冷≥205≥570≥45≤90≤200注：特性和用途：經(jīng)冷加工有高的強度，但伸長率比1Cr17Ni7稍差。用于建筑裝飾部件，不銹耐酸的外殼，浮筒以及船舶控制設(shè)備的低磁性設(shè)備。第三章生產(chǎn)工藝流程制定3.1制定生產(chǎn)工藝流程的主要依據(jù)所謂生產(chǎn)工藝流程就是把產(chǎn)品的生產(chǎn)工序按次序排列起來。正確制定工藝過程是軋鋼車間工藝設(shè)計的重要內(nèi)容。制定軋鋼生產(chǎn)工藝過程的首要目的是為了獲得質(zhì)量符合要求的產(chǎn)品，其次要在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上追求軋機的高產(chǎn)量，并能做到降低各種原料、材料消耗，降低產(chǎn)品成本。因此，正確制定產(chǎn)品工藝過程，對于工藝過程合理化，對于充分發(fā)揮軋機作用具有重要意義。根據(jù)已制定的生產(chǎn)方案，在充分完成產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量要求的前提條件下，用最大可能的低消耗、最少的設(shè)備、最小的車間面積、最低的勞動成本，并有利于產(chǎn)品的質(zhì)量的提高和發(fā)展，有較好的勞動條件，最好的經(jīng)濟效益，具體的原則包括：產(chǎn)品的技術(shù)條件，生產(chǎn)規(guī)模大小，產(chǎn)品成本和工人的勞動條件。制定生產(chǎn)工藝流程的主要依據(jù)有一下幾點：（1）依據(jù)生產(chǎn)方案的要求由于產(chǎn)品的產(chǎn)量、品種、規(guī)格及質(zhì)量的不同，所采用的生產(chǎn)方案就不同，那么主要工序就有很大的差別。因此，生產(chǎn)方案是編制生產(chǎn)工藝流程的依據(jù)。（2）根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求為了滿足產(chǎn)品技術(shù)條件要求，就要有相應的工序給以保證。因此，滿足產(chǎn)品標準的要求是設(shè)計生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)。（3）根據(jù)車間生產(chǎn)率的要求由于車間的生產(chǎn)規(guī)模不同，所要求的工藝過程的復雜程度也不同。在生產(chǎn)同一產(chǎn)品的情況下，生產(chǎn)規(guī)模越大的車間，其工藝過程也越復雜。因此，設(shè)計時生產(chǎn)率的要求是設(shè)計工藝過程的出發(fā)點。熱軋板帶生產(chǎn)的一般工藝流程是：原料的清理準備，坯料的加熱，軋制，軋后冷卻，精整和質(zhì)量檢查等工序，對于特殊要求的鋼種，在加熱后不需經(jīng)過熱處理等工序。本車間的生產(chǎn)工藝流程如圖3.1所示。3.2生產(chǎn)工藝過程簡述熱軋車間和連鑄車間毗鄰布置，連鑄機出坯輥道可與熱軋板坯庫輸送輥道直接連接。在連鑄車間經(jīng)冷卻、火焰處理、標記后的合格連鑄板坯以及表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量合格的熱連鑄板坯，由輥道送到本廠板坯庫。裝爐制度采用冷裝、保溫熱裝和直接熱裝三種制度熱連鑄坯分別存放在三個板坯跨內(nèi)，當連鑄機和熱軋機的生產(chǎn)計劃相匹配時，熱坯也可以從來料輥道經(jīng)輥道直接送到加熱爐后的裝料輥進行裝爐。根據(jù)生產(chǎn)計劃的要求計算機對選用的板坯進行最優(yōu)化處理，使板坯庫以最小的工作量進行裝爐操作。板坯由吊車吊到上料輥道后進行稱重，核對號碼，確認無誤后，按裝料順序由輥道將板坯送到的加熱爐。坯料通過在加熱爐內(nèi)加熱，板坯的出爐溫度為1150～1250℃。少量不能直接熱裝的板坯先由車間吊車卸料到板坯庫，在需要時排入生產(chǎn)計劃，再由車間吊車按照一定順序吊到輥道上，然后送入加熱爐加熱。為使軋機充分發(fā)揮能力，上述不同溫度的板坯可以進行組合裝爐，如果冷熱坯間溫差太大，可由計算機進行計算，合使冷熱坯間保持一個必要的間距。板坯在加熱爐內(nèi)一般加熱到1150～1250℃出爐。加熱出爐后的板坯，首先經(jīng)過在板坯輸送輥道上的高壓水除鱗清除氧化鐵皮，而后進入兩架粗軋機組。R1，R2粗軋機為四輥可逆式軋機，分別與可逆式立輥軋機E1，E2靠近布置。板坯在E1R1四輥可逆式軋機上軋制1～3道后，經(jīng)輥道送至E2R2四輥可逆式軋機軋制1～3道次。根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格不同，由粗軋機將板坯軋制成25～50mm的中間坯。E1E2立輥軋機設(shè)有自動寬度控制系統(tǒng)（AWC）和短行程控制（SSC）和PWC系統(tǒng)；R1二輥粗軋機設(shè)有電動壓下+回松裝置，R2四輥粗軋機設(shè)有電動壓下+液壓AGC，并在軋機下部設(shè)置階梯墊，可迅速調(diào)整軋制線高度。帶坯經(jīng)中間輥道送至切頭習剪剪去帶坯頭、尾，然后經(jīng)精軋機前除鱗設(shè)備除去帶坯表面的氧化鐵皮，送入精軋機組軋制。粗軋機組產(chǎn)生廢帶坯，直接送到中間輥道上，再由廢品推出裝置將其推到中間輥道操作側(cè)進行自然冷卻。經(jīng)人工切割后天車吊走。為了減少帶坯在中間輥道上的溫降和帶坯頭尾溫差，在中間輥道上設(shè)有保溫罩。依據(jù)成品鋼種和規(guī)格的不同而確定是否采用中間坯保溫罩進行保溫。為減少切損，切頭飛剪設(shè)有最佳化剪切系統(tǒng)。切頭后的中間坯經(jīng)精軋除鱗箱用高壓水除去二次氧化鐵皮，然后進入七機架精軋機進行軋制，達到最終的產(chǎn)品厚度。精軋機組的穿帶速度、加速度、最大軋制速度、各機架的壓下量、機架的彎輥力等各項參數(shù)均由計算機過程控制模型按軋制的帶鋼產(chǎn)品規(guī)格計算和設(shè)定。帶坯經(jīng)七機架四輥式連軋機組軋制成厚度為1.2～16.0的成品帶鋼。為確保帶鋼在F7軋機出口溫度的控制，F(xiàn)1━F7機架之間的導板架體上設(shè)有帶鋼冷卻集水管控制帶鋼溫度。另外設(shè)有F1-F4軋輥防剝落水、在F1━F7出口導衛(wèi)上裝有煙塵抑制裝置、在F1━F7導衛(wèi)上設(shè)工藝潤滑油。為確保帶鋼的厚度精度和板型，F(xiàn)1-F7精軋機組設(shè)有響應速度快、控制精度高的全液壓壓下裝置及厚度自動控制系統(tǒng)（AGC）。該控制系統(tǒng)代替過去常規(guī)采用的電動活陶器和微張力控制兩套系統(tǒng)。為有效控制帶鋼的凸度和平直度，F(xiàn)1-F7采用工作輥彎輥裝置和竄輥裝置。精軋機軋出口的帶鋼在熱輸出輥道上，由高效的層流冷卻系統(tǒng)（分微調(diào)段和精調(diào)段）將熱軋帶鋼由終軋溫度冷卻到卷取溫度，由液壓助卷卷曲機卷成鋼卷。冷卻方式、冷卻水量都由計算機根據(jù)不同鋼種、規(guī)格、終軋溫度、卷取溫度進行設(shè)定和控制，以保證產(chǎn)品的機械性能。冷卻后的帶鋼，由伺服液壓系統(tǒng)控制的卷取機前側(cè)導板進行對中，當帶鋼頭部進入夾送輥時進行頭部定位，3個助卷輥處于設(shè)定位置，卷筒直徑為待卷直徑。當帶鋼在卷筒上卷取頭3~5圈時，助卷輥在卷取過程中根據(jù)帶鋼厚度進行踏步控制，以保證鋼卷內(nèi)圈不產(chǎn)生壓痕；卷3～5圈后，卷筒漲到卷取直徑，同時助卷輥打開，卷取機在恒張力狀態(tài)下卷??；當帶鋼卷到最后2~3圈時，1、3號助卷輥壓下，帶鋼尾部通過夾送輥時進行尾部定位，使帶鋼尾部在鋼卷下部位置。卷取后的鋼卷經(jīng)卸卷小車從卷取機卸卷并運至固定臺架，由運卷小車將鋼卷運至鋼卷運輸線，最后由鋼卷運輸線運往鋼卷庫或冷軋車間，在此過程中進行檢查、稱重、打捆、噴印。鋼卷的運輸、冷卻及堆放均采用臥卷的方式。當鋼卷需要檢查時，托輥在液壓馬達驅(qū)動下，可使鋼卷按要求進行正反轉(zhuǎn)，在開卷時托輥正轉(zhuǎn)（順時針），將鋼卷外圈打開，使鋼卷頭部進入取樣剪，剪切帶鋼及將帶鋼送到輥道臺進行表面檢查。完成剪切帶鋼和檢查帶鋼表面后，托輥反轉(zhuǎn)（逆時針）將鋼卷外圈重新卷好。

連鑄坯板坯庫連鑄坯板坯庫除鱗粗軋切頭除鱗橫切厚板橫切中板橫切薄板熱鋼卷運輸稱重噴印表面檢查打捆卷取層流冷卻精軋縱切帶鋼送冷軋平整、分卷稱重加熱熱鋼卷庫圖3.1本車間生產(chǎn)工藝流程圖第四章坯料的選擇和金屬平衡4.1坯料的選擇及坯料處理4.1.1坯料選擇大部分熱軋板卷用的坯料是碳的質(zhì)量分數(shù)在0.4%以下的普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)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(chǎn)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(zhì)量的要求調(diào)整化學成分。熱軋用坯料使用是板坯。板坯有初軋坯和連鑄板坯，其性能對比見表4.1。連鑄板坯雖然受批量、材質(zhì)等限制，但是具有單重大、成材率高、生產(chǎn)周期短、材質(zhì)均勻、節(jié)能、節(jié)省人力等優(yōu)點。為此連鑄板坯構(gòu)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(shù)的發(fā)展，連鑄生產(chǎn)受批量和材質(zhì)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。初軋坯和連鑄板坯比較見表4.1，考慮冶金工廠將來的發(fā)展方向，依照本車間設(shè)計的要求和產(chǎn)品規(guī)格所以選用連鑄坯比較合適。4.1.2坯料尺寸 （1）板坯寬度板坯寬度由鋼卷寬度決定，板坯寬度和鋼卷寬度的關(guān)系與粗軋機組的調(diào)寬能力相對應。同一板坯寬度可軋鋼卷寬度標準范圍在20世紀50年代因變化小而視板坯與鋼卷等寬。20世紀70～80年代采用了帶孔型的強力立輥，其寬度標準范圍一般為100～150㎜，自軋制線上采用了頂寬壓力機后一次最大側(cè)壓量可達350㎜，可軋寬度標準范圍一般為200㎜，最大300㎜。（2）板坯長度板坯長度主要由單位寬度質(zhì)量和板坯厚度決定。20世紀50年代因熱軋帶鋼軋機無升速軋制，為保持帶鋼頭尾溫差，帶鋼不能過長，此時的板坯長度一般為5500㎜左右。20世紀60年代熱軋帶鋼軋機升速軋制，70年代為提高產(chǎn)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(shè)計長度達14500㎜。表4.1初軋坯和連鑄板坯比較項目初軋板坯連鑄板坯備注工序經(jīng)鑄錠脫模后需要由均熱爐和初軋機軋制省略初軋工序減少1/2以上的廠房，板坯生產(chǎn)時間提前12～24h操作通過改變初軋程序可以塊為單位組織生產(chǎn)由于實行變寬，每個批量單位可取作1流單位連鑄有在線調(diào)寬，熱軋自由程序軋制機械化省力化在鑄錠作業(yè)的機械化和節(jié)約人力方面存在極限與傳統(tǒng)鑄錠作業(yè)相比，在相當程度上實現(xiàn)了機械化機，節(jié)約人力節(jié)能與連鑄相比，因需均熱，需要消耗多余的熱能有利于直接軋制連鑄的能耗約為初軋的1/2成才率半鎮(zhèn)靜鋼為92％～93％；鎮(zhèn)靜鋼為85％連鑄約為98％鋼種無極限生產(chǎn)沸騰鋼困難可用準沸騰鋼代替質(zhì)量（1）不同部位偏析不同，（2）鋼錠頭部的縮孔，下部大型夾雜物是問題。（3）板坯易出現(xiàn)翹曲。（1）質(zhì)量均勻；(2)會出現(xiàn)在1/4后的表層處殘留大型夾雜物的問題，(3)板坯較少出現(xiàn)翹曲。（3）板坯單重板坯單重取決于板坯尺寸，設(shè)計板坯最大質(zhì)量時已建的多數(shù)熱帶鋼軋即是按板坯最大寬度設(shè)計的。但最大寬度的產(chǎn)品在產(chǎn)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(zhì)量、降低設(shè)備費用，確定最大批重時選擇經(jīng)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24kg/㎜左右，最大采卷重達43噸。用板坯厚度為200㎜和250㎜，長度最長達1300㎜。本設(shè)計典型產(chǎn)品選擇的坯料如表4.2所示。表4.2典型產(chǎn)品選擇的坯料合金牌號產(chǎn)品規(guī)格選取坯料規(guī)格(mm)重量（t）Q2153.0×1400230×1400×1000025.28Q3451.2×140015014501200020.491Cr18Ni92.0×1000250×1050×1200024.884.1.3坯料檢查及清理板坯加熱以前，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(zhì)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。由連鑄車間及初軋車間運來的板坯被送到熱軋板庫入口時，經(jīng)操作工核對后，按材質(zhì)、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(shè)備安裝在熱軋板坯庫內(nèi)。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℃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℃左右?；虿捎弥苯榆堉萍夹g(shù)，此技術(shù)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(chǎn)量、工藝參數(shù)的匹配和質(zhì)量，保證全過程管理及平面布置最佳化等一系列技術(shù)問題。目前，世界上先進的常規(guī)熱帶鋼軋機熱裝比已超過90%。（1）板坯清理熱軋寬帶鋼軋機需上工序供給合格板坯，板坯的清理主要是采用火焰清理方式，也有用砂輪清理的?；鹧媲謇碛腥N方式：熱板坯機械火焰清理、冷板坯機械火焰清理及手動火焰清理。熱板坯機械火焰清理裝置安裝在初軋機連鑄的精整線上，冷板坯機械火焰清理裝置及手動火焰清理安裝在連鑄或初軋車間。本車間碳鋼和低合金鋼采用機械火焰清理方法，不銹鋼材用砂輪清理方法。（2）板坯檢查板坯表面狀況檢查，傳統(tǒng)上都是由人工在切割前后，用肉眼進行直觀檢查，然而為了提高檢查精度，開發(fā)了熱表面缺陷檢測裝置。板坯的熱表面缺陷檢測裝置有使用探頭線圈的渦流探傷裝置和利用自發(fā)廣或照明光的光學探傷裝置。本車間普碳鋼、低合金鋼采用人工檢測方法，不銹鋼采用冷板坯侵透探傷試驗的方法。4.2編制金屬平衡表編制金屬平衡的目的在于根據(jù)設(shè)計任務書的要求，參照國內(nèi)外同類企業(yè)或車間所能達到的先進指標，考慮本企業(yè)或車間的具體情況確定出為完成年計劃產(chǎn)量所需要的投料量，其任務是確定各計算產(chǎn)品的成品率和編制金屬平衡表。4.2.1確定計算產(chǎn)品的成品率成品率是指成品重量與投料量相比的百分數(shù)。其計算公式為(4-1)其中——成品率，％；——投料量（原料重量），t；——金屬的損失重量，t。成品率是一項重要的技術(shù)經(jīng)濟指標，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間有關(guān)系，加熱溫度越高，時間越長，燒損量就越大。本車間三種計算產(chǎn)品的燒損均為1％。（2）溶損：溶損是指在酸、堿洗或化學處理等過程中的溶解損失。本車間無此類消耗。（3）幾何損失：分為切損和殘屑。切損是指切頭、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2％。殘屑指鋼錠表面缺陷以及加工后產(chǎn)品表面缺陷清理所造成的損失。本車間三種計算產(chǎn)品的表面損失均為1％。（4）工藝損失：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。它與車間的技術(shù)裝備、生產(chǎn)管理及操作水平有關(guān)。本車間軋廢為1％。4.2.2編制金屬平衡表金屬平衡是反映在某一定時期，制品金屬材料的收支情況。它是編制廠或車間生產(chǎn)預算與制定計劃的重要數(shù)據(jù)。同時對于設(shè)計工廠或車間的內(nèi)部運輸與外部運輸，以及平面布置都是極為重要的依據(jù)。因此，必須在確定成品率及金屬損失率的基礎(chǔ)上，編制出各種計算產(chǎn)品的金屬平衡表。本車間的金屬平衡表見附表1。

第五章軋鋼機選擇5.1軋鋼機選擇的原則軋鋼機是完成金屬軋制變形的主要設(shè)備，是代表車間生產(chǎn)技術(shù)水平、區(qū)別于其它車間類型的關(guān)鍵。因此，軋鋼車間選擇的是否合理對車間生產(chǎn)具有非常重要的作用。軋鋼機選擇的主要依據(jù)是：車間生產(chǎn)的鋼材的鋼種，成品品種和規(guī)格，生產(chǎn)規(guī)模的大小以及由此而確定的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程。對軋鋼車間工藝設(shè)計而言，軋鋼機選擇的內(nèi)容是：確定軋機的結(jié)構(gòu)型式，確定其主要參數(shù)，選用軋機機架數(shù)即布置形式。在選擇軋鋼機時，一般要注意，考慮下列原則：（1）在滿足產(chǎn)品方案的前提下，使軋機組成合理，布置緊湊；（2）有較高的生產(chǎn)率和設(shè)備利用系數(shù)；（3）保證獲得良好的產(chǎn)品，并考慮到生產(chǎn)新產(chǎn)品的可能；（4）有利于軋機的機械化，自動化的實現(xiàn)，有助于工人的勞動條件改善；（5）軋機結(jié)構(gòu)型式先進合理，制造容易，操作簡單，維修方便；（6）備品備件更換容易，并利于實現(xiàn)備品備件的標準化；（7）有良好的綜合經(jīng)濟技術(shù)指標。目前，由于機械制造業(yè)的發(fā)展，軋鋼生產(chǎn)的日益進步，現(xiàn)在的主要軋機除去一些特殊用途外，基本上都已經(jīng)趨于系列化，標準化了。為我們選用軋機進行生產(chǎn)提供了方便的條件。5.2軋鋼機機架布置及數(shù)目的確定軋鋼機布置是軋鋼機按工作機架排列成某種方式。軋鋼機布置的基本形式有三種：橫列式布置、順列式布置和連續(xù)式布置。軋鋼機機架數(shù)目的確定與很多因素有關(guān)。主要有：坯料的斷面尺寸，生產(chǎn)的品種范圍，生產(chǎn)數(shù)量的大小，軋機布置的形式，投資的多少以及建廠條件等因素。但是在其它條件既定的情況下，主要考慮與軋機布置形式有關(guān)。根據(jù)本車間生產(chǎn)情況及現(xiàn)場實際狀況，粗軋階段選用兩臺帶立輥的四輥可逆式軋機。立輥軋機的作用是軋邊，限制寬展，同時破碎軋件表面的氧化鐵皮。四輥可逆式粗軋機既可滿足板坯精度高的要求，又可保證足夠的壓下量及較好的板形。5.2.1粗軋前立軋機（E1、E2）該設(shè)備安裝在粗軋機的進口側(cè)，當粗軋機處于正向軋制時，該立軋機參與對板坯邊部的軋制工作，此時兩臺軋機形成“串聯(lián)”式軋制。其主要技術(shù)參數(shù)：軋制力：最大為400t；有效減寬能力：當粗軋機在以五道次軋制200mm，厚低碳鋼板坯時，立軋機的總有效減寬量為60mm；輥子尺寸：輥身直徑φ1200～φ1100mm，輥身長度440mm；立輥間開口度：720～1780mm；最大軋制速度：175/350m/min；主傳動馬達：2臺AC1200kw×320/640rpm。軋輥材質(zhì)：鉻鎳耐磨鑄鐵；5.2.2四輥可逆粗軋機（兩架）（R1、R2）四輥粗軋機主要參數(shù)：軋制壓力：max4200t；工作輥尺寸：輥徑φ1200～φ1100mm，輥面長1780mm；支承輥尺寸：輥徑φ1550～φ1400mm，輥面長1760mm；工作輥最大開口度：270mm；輥子平衡：采用液壓平衡缸；主傳動馬達：2臺7500kw，轉(zhuǎn)速為40/80轉(zhuǎn)/分的直流馬達。工作輥材質(zhì)：高鉻鑄鋼；支承輥材質(zhì)：合金鑄鋼。5.2.3精軋機組（F1～F7）七臺四輥精軋機機座之間以6m的間距串聯(lián)布置形成了一條七機架連軋精軋機組。每個機座的上下工作輥用一臺直流馬達通過馬達接手、齒輪減速（或齒輪座）以及軋機的主傳動軸驅(qū)動。精軋機組主要技術(shù)參數(shù)：工作輥：F1～F5φ750/φ660mm，輥面長1780mm；F6～F7φ700/φ600mm，輥面長1780mm；支承輥：F1～F7φ1500/φ1370mm，輥面長1750mm；最大軋制力：F1～F742000KN；工作輥橫移：；電機參數(shù)：2臺直流電機；彎輥力：3000KN；工作輥材質(zhì)：F1～F7高鉻鑄鋼；支承輥材質(zhì)：F1～F7鍛鋼；第六章典型產(chǎn)品工藝計算下面以1Cr18Ni9的計算為例，詳述其計算過程，另外二種典型產(chǎn)品的計算數(shù)據(jù)列于附表2、3中。6.1確定軋制方法此車間采用粗軋和精軋兩個階段軋制，即采用綜合軋制方法，先在粗軋階段軋制六道次，達到產(chǎn)品所需寬度后，再在精軋機中連續(xù)軋制七道次。6.2粗軋階段工藝計算6.2.1粗軋階段壓下制度制定壓下制度的方法很多，一般有理論方法和經(jīng)驗方法。由于理論方法比較復雜，理論公式本身也有誤差，因此，在此選用經(jīng)驗方法，按經(jīng)驗分配壓下量后，再進行校核及修訂。經(jīng)驗方法簡單易行，可通過不斷修正最后達到合理化。粗軋階段壓下量分配原則為：（1）粗軋機組變形量一般要占總變形量的70～85％；（2）為保證精軋機組的終軋溫度，應盡可能提高精軋機組軋出的帶坯溫度；（3）一般粗軋機軋出的帶坯厚度為20～40mm；（4）第一道考慮咬入及坯料厚度偏差不能給以最大壓下量，中間各道次應以設(shè)備能力所允許的最大壓下量軋制，最后道次為了控制出口厚度和帶坯的板形，應適當減小壓下量。精軋機組充分利用高溫的有利條件，把壓下量盡量集中在前幾道，在后幾架軋機上為了保證板形、厚度精度及表面質(zhì)量，壓下量逐漸減小。第一架可以留有適當余量，即考慮到帶坯厚度的可能波動和可能產(chǎn)生咬入困難等，而使壓下量略小，于設(shè)備允許的最大壓下量；第2～4架，為了充分利用設(shè)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(zhì)量，最后一架的壓下量一般在10～15％左右。6.2.2校核咬入能力粗軋時咬入角一般為15°～22°，低速咬入可取為22°。由＝87.4mm，故咬入不成問題。6.2.3確定各道的軋制速度可逆式軋制的速度圖有兩種類型：梯形速度圖和三角形速度圖。三角形速度圖的生產(chǎn)率高于梯形速度圖的生產(chǎn)率，但采用三角形速度圖時，若轉(zhuǎn)速高于電機額定轉(zhuǎn)速，則允許的力矩要降低，當軋件較長時，還可能超過電機的最高轉(zhuǎn)速。因此，粗軋機上軋制的前幾道次，軋件較短，一般可采用三角形速度圖；粗軋機軋長階段道次及精軋機所有道次一般采用梯形速度圖。本設(shè)計粗軋階段軋件較長，因此采用梯形軋制制度。根據(jù)經(jīng)驗資料取平均加速度a＝40rpm/s，平均減速度為b＝60rpm/s。粗軋階段確定咬入轉(zhuǎn)速時，應考慮咬入條件，即為改善咬入條件，可以降低咬入速度。當咬入條件不限制壓下量時，咬入轉(zhuǎn)速根據(jù)間隙時間確定。第一道待鋼時，可以高速咬入，取速度為30rpm，其余各道間隙時間短，可低速咬入，取20rpm，為了節(jié)省軋件的返回時間，除最末一道的拋出速度可選用最高拋出速度及30rpm，其它道次的拋出速度都取較小值20rpm。6.2.4確定軋件在各道次中的軋制時間粗軋階段軋件在每道中的軋制tf由以下幾部分組成：道次間隙時間t0（它包括空轉(zhuǎn)加速時間、空轉(zhuǎn)減速時間和停留時間）、升速軋制時間t1、、勻速軋制時間t2、、減速軋制時間t3，即tf＝t0＋t1＋t2＋t3，其中t1＋t2＋t3＝tzh為純軋時間，它可以根據(jù)軋制速度計算出來。對于梯形速度圖：t1＝（n2-n1）/a(6-1)t3＝（n3-n2）/b(6-2)(6-3)式中：L—為軋件長度；d—為工作輥的直徑。粗軋各道次的軋制時間（單位s）計算如下：第一道次：t1＝（30－20）/40＝0.25t3＝（30－20）/60＝0.17＝7.6取t0＝3，tzh＝0.25＋0.17＋7.6＝8tf＝8.03＋3＝11第二道次：t1＝（40－30）/40＝0.25t3＝（40－20）/60＝0.33＝7取t0＝3，tzh＝0.25＋0.33＋7＝7.6tf＝7.58＋3＝10.6第三道次：t1＝（40－20）/40＝0.5t3＝（40－30）/60＝0.17＝9.4取t0＝8，tzh＝0.5＋0.17＋9.4＝10.1，tf＝10.1＋8＝18