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1、内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：设计年产136万吨的4100mm宽厚板车间学生姓名： 董振华学 号：1076806536专 业：材料成型及控制工程班 级： 10级成型5班指导教师： 曹建刚 （教授）45设计年产量136万吨的宽厚板厂摘 要关键词：宽厚板；生产工艺；车间设计；轧制Design of heavy plate plant with 136million ton annual outputAbstract Key words: 第1章 总论宽厚板主要用于造船、桥梁、建筑、汽车制造、容器制造、机械制造等行业，并且随着国民经济的
2、增长，需求量也大为增加，品种范围也十分广泛。1.1国内外宽厚板生产发展概况1.1.1国内宽厚板生产发展概况新中国成立之后，苏联的援助建设下，我国的宽厚板轧机有了很大的发展，在质量和性能上都有了明显提高。我国先后又在武钢建成3800mm宽厚板轧机、济钢3500mm宽厚板轧机等13套三辊劳特式轧机，为我国以后的板材发展提供了坚实的基础。70年代以后，由于国外市场的限制对我国出口先进设备技术，我国开始了自行研制板材的生产，并逐步向宽板方向发展研制。在1978年舞阳钢厂自行研制设计制造了第一套4200mm宽厚板轧机；首钢从国外引进国外已淘汰不用的二手设备3300mm宽厚板轧机，但这俩套轧机设备也满足那
3、个时候我国国防建设的需要1。 改革开放后，我国的宽厚板轧机大多在原有的基础之上再稍加改进和引进国外先进设备进行改装，能解决基本上的轧机的尺寸偏小、长度偏短、宽度偏窄、板型质量差、偏差大以及在经济效益上有了很大的提高。最后，我国通过十几年的改进、发展和引进国外较先进技术，不断的提高了轧机的产能、生产技术和生产设备，并且我国的轧机也具备较先进电控设备、热处理工艺和控制轧制控制冷却的装备技术水平。进入21世纪以后，我国的经济水平达到前所未有的提高，国内GDP也迅速提高。我国的钢铁企业开始了雨后春笋大量从国外引进新的宽厚板轧机生产设备和生产技术，使得生产的品种范围扩宽，生产的领域范围也更大。十一五期间
4、，酒钢引进了一套具有高强度的3800mm宽厚板轧机，并且实现了厚度自动控制和过程自动化生产。宝钢5000mm轧机投产，鞍钢、济钢、武钢进行宽厚板轧机的改造和自主技术设备的应用。最近些年，我国首钢、宝钢、鞍钢通过自主研发和引进国外先进的技术设备相结合，建成了一批4000mm以上的大型宽厚板轧机，继承了世界上国外先进企业宽厚板轧制技术和设备，同时结合我国自主研发的关键技术和控制相结合，使得我国宽厚板工艺、技术和产品达到国际技术水平的行列。1.1.2国外宽厚板生产发展概况在西方经历了俩次工业革命后，在十九世纪末期，欧洲的英国、德国和法国等工业化初期的国家，先后出现了生产宽厚板的小型作坊工厂。美国在1
5、850年生产初用二辊可逆式轧机轧制出中板，到了1864年美国设计世界上第一套三辊劳特式轧机，轧材不需要旺夫反转，通过升降台上下移动进行轧制；再到1891年，为适应军队舰船、商船的发展，提高板材的设置精度，美国设计出第一套四辊可逆式中板轧机；1907年，为进一度提高钢材的精度和质量，美国又设计出世界第一套万能厚板轧机，在当时是最先进的生产设备2。二战期间，由于战争催生出的兵器，需要更好质量的板材为坦克、舰船、汽车等作原料，在日内瓦建成了一套3350mm半连续式中板轧机，年产能达到188万吨,成为当时世界上生产中板最多的轧机；到1910年，捷克设计投产一4500mm二辊厚板轧机；再到1940年，原
6、苏联设计投产了5300mm四辊厚板轧机。在此期间，欧洲大陆陆续投产4000-4500mm一大批宽厚板轧机，并促进了当时宽厚板生产技术的革新。二战结束后，全球经济开始复苏，人民生活的提高。机械制造、造船、桥梁、建筑、压力容器罐和大口径输油管、输送管等部门的发展，能源开发和焊接技术的进步，以及远洋运输的能力，对宽厚板的需求量、质量性能上以及种类上，都有很大的要求。1.2新建车间的可行性及必要性分析 设计说明：设计年产136万吨的宽厚板厂（典型产品为Q235钢，规格为18mm、32mm，18mm占年产量6.5%），以包头地区选址为依据，进行建厂并参考设计与分析。1.2.1工业用地情况包头位于渤海经济
7、区与黄河上游资源富集的地域区交汇处，位于内蒙古中西部，南临黄河，蒙古高原南部，河套平原接壤，南与土默川平原相接。总面积27 691平方公里，其中山地占14. 49%，丘陵草原占75.51%，平原占10%。已开发和利用的土地中，市区面积140余平方公里3。大面积草原、平原地域利于大面积、大规模、整体性建设厂房区。包头是连接华北地区和西北地区重要的交通枢纽带，使得这里有着重要的战略要地。包头在历史上是西北重要的贸易地区。新中国成立后，包头得到更快的发展。在经历50多年的建设，建成了以冶金、机械制造、化工等为主包括生产出钢铁、大型机械、钢管、有色金属、磁性材料、电子、稀土、酿造、纺织品、服装、皮革、
8、造纸、制糖、化肥、陶瓷、印刷以及民族用品、艺术工艺、生活用品等比较齐全的新兴大都市工业基地。1.2.2物料供应情况包头境内的大青山、乌拉山以及白云鄂博高地，在数百万年间，经历了多次的强烈地质作用，地下形成了大量矿产丰富的资源。矿产资源品种多、储量大、品位高、分布集中，利于开发。在探明的矿产种类有72种，矿产类型14个，产地达400多处。主要矿产资源有煤、油页岩、铁矿、稀土、钛、铌、锰、黄金、铜、云母、石灰石、大理石、高岭石、脉石、萤石、石墨、石膏、石棉、方解石、珍珠岩、钾长石等矿种。铁矿资源已探明储量为13.08亿吨，产出有多处，目前利用的铁矿处有白云鄂博矿区、黑脑包矿区、公益民矿区三处。为包
9、钢提供了原材料基地，白云鄂博矿区是个大型矿区，其中稀土不仅是矿产资源，还是我国的战略资源优势。煤炭主要来自于固阳和大青山盆地分布的资源，已探明储量为10亿多吨，为炼铁、化工、生活能源提供了保障3。1.2.3水资源供应情况包头的发展有着充足的水资源做后盾。可提供包头市区用水的资源有地下水资源、水库水还有黄河水。黄河流经包头境内214公里，水深1.6到9.3米，水面宽从130米到458米。平均流速为1.4米每秒，到了汛期最大流量达每秒6400立方米，年平均径流量为260亿立方米，为包头的工业、农业和人民的生活提供了足够的水资源。此外，还有哈德门沟、困都沦河、五当沟、水涧沟、美岱沟、艾不盖河等河流，
10、水流量可观，也是重要可以利用的水资源3。1.2.4交通运输情况包头是内蒙古交通运输最发达的地区之一，呼包银经济带、呼包鄂城市群的中心城市之一，全市公路总里程达到6739公里，人均公路长度居全国之首4。交通四通发达，给运输带来方便。其中，包头作为连接西北、华北的重要枢纽。这里是铁路及邮电并存的信息枢纽，包头火车站开通了京包、包兰、包新、包神、包西、包环线。北可到重要的铁矿去白云鄂博，西去新疆、青海等地，南到兰州、西安、太原，东去北京、天津。同时还开通去往四川成都，上海的铁路航线。新中国成立之初新建的机场，经过几十年的改造扩建，像大型客机波音737这样的飞机也能满足起降的需要。同时，物流贸易也在这
11、城市迅速发展，给城市也带来了活力，注入了新的服务。1.2.5宽厚板的销售现状21世纪以后，国内的经济得到快速发展，人民的物质生活提高。人们对能源的需求，不仅刺激着汽车、建筑、造船、大型机械、输送管等行业的发展。这些行业也大量需要原材料的供应、质量、性能的要求。虽然，近年来宽厚板功大于需求，宽厚板的销售状况低迷，但总体销售前景大为乐观。如根据上海生产资源交易市场一些钢贸公司的开盘价如下：二线资源（14-20mm)普板价格为每吨3480元,营口产普板价格每吨为3510元；一线资源，如马钢产的14-20mm普板价格为每吨3560元，低合金宽厚板主流价格为每吨3680元，40mm普板价格为每吨3560
12、元，低合金宽厚板为每吨3740元5。目前价格略涨，但总体宽厚板市场供大于求，需求不足，建筑、造船行业的需求量下降，不足以带动宽厚板大的供应量，增速放缓。供需依然是大的差距，不能满足市场的要求。而特别是一些高附加值的宽厚板产品依然有很大的发展空间，价格也是可观，在国际市场依然是最大的需求量。第2章 产品大纲的确定与金属平衡表的编制2.1产品方案的编制2.1.1产品方案 产品方案的含义为是指所设计的车间拟生产产品的名称、钢种、规格、交货状态、执行标准、年计划产量及各钢种在总产量的比例。 表2-1产品方案表序号产品名称代表钢号原料规格（厚×宽×长）mm产品规格（厚×宽）
13、mm产量（万吨）占总比例%1碳素结构钢Q235A250×2000×22001525×380042152Q235B250×2000×22003045×340038143建筑结构钢SN490B160×1500×26001020×380030114管线钢X80210×1800×28003045×320030115造船板A36250×2200×21003045×300030116锅炉板15CrMo250×2200×21002535&#
14、215;34002597容器板15MnVR180×1400×26001025×36002598结构钢板Q295100×1500×26001025×38002079低合金高强度钢Q345A100×1500×26001025×320020710耐蚀钢板12MnSiCu250×2000×22002535×320010311桥梁钢板50W210×1200×26002030×3600103合计2801002.1.2产品方案的制定原则及编制依据产品方案的制定
15、原则是在适应市场需要的前提下，应根据原料、辅助设施、总图、环保、能源、投资等来确定轧钢车间的设计规模。产品方案的编制一般应遵循下列原则：1、 产品方案的编制根据国内外市场短期和长期对产品数量、品种、质量和性能等方面的需要进行调查，同时，兼顾国民经济各部门情况，即考虑当前的需要，又考虑将来发展建设的需要。2、 产品方案的编制应考虑国内外钢厂生产的布局和配套设施以及出口的问题。3、 建厂的地区条件、自然条件、生产资源、运输条件、投资等的可能性进行分析确定。2.2产品大纲的确定产品大纲主要包括:车间生产的钢种和生产规模；各类产品的品种和规格；各类产品的数量和在总产量中所占的比例，以及产品的材料成分比
16、例。本次设计的品种为：碳素结构钢、建筑结构钢、管线钢、造船板、锅炉板、容器板、结构钢板、低合金高强度钢、耐蚀钢板、桥梁钢板进行设计的需求。2.3金属平衡表根据产品方案和设计任务书的要求，其内容包括产品方案中每种产品的所需要的原料用量，烧损，几何损失（切损为主、残屑），轧废比例，成材率，金属消耗系数，成品量。合理制定以上所需要的内容是正确设计工艺流程的重要依据基础。2.3.1确定计算产品的成品率成品率指合格成品质量与投料量之间的比例百分数。也就是说一吨坯料能够所生产出的合格产品重量的百分数。其计算公式6为： （2-1）式中b-成材率，%； Q-原料重量，t； W-金属的损失重量，t。2.3.2金
17、属平衡表的分析金属消耗系数是轧钢生产中最主要的消耗，通常占产品成本的一半以上，因此，降低金属消耗对节约金属，降低产品成本有重要的意义。金属的消耗通常以金属消耗系数表示，其计算公式为： （2-2）K金属消耗系数；W投入的坯料重量；Q合格产品的重量。金属消耗系数一般由以下金属消耗组成： (1) 烧损：指金属在高温下的氧化损失，约0.2-6.0%。它主要包括坯料在加热过程中生成的氧化铁皮和轧制过程中形成的二次氧化铁皮，据估计轧钢生产过程中金属一次加热和轧制所形成的氧化损失一般在2.0%左右。 (2) 切损：指金属坯料在进行切割成比较规格的成品时失去的金属损失量。包括切头、切尾、切边和由于局部质量不合
18、格而必须切除所造成的质量损失，约0.1-6.0%。根据现场经验数据，热轧厚板的切损一般是34%左右. (3) 清理表面消耗：它包括金属表面和原料表面缺陷处理、酸洗以及轧后成品表面所造成的金属损失，约占金属消耗的0.1%。 (4) 轧废：轧废是由于操作不当、管理不善或者出现事故所造成的废品损失，合金钢轧制要求较高，生产困难，轧废量较多，一般为13%，而碳钢则可小于1%。生产中除以上损失外，还有取样、检验、混号等造成的金属损失，但数量非常少6。 在制定金属平衡表中，用以上的金属损失量为依据和分析，结合现场经验要求，制订出符合设计需要的以下的金属平衡表。表2-2金属平衡表序号产品规格(厚×
19、宽）mm烧损%切损%轧废%成材率%金属消耗系数原料重量（一根）t成品重量万吨11525×38001.53.00.495.11.068.694223045×34001.43.20.395.11.068.693831020×38001.33.10.495.21.064.933043045×32001.23.00.395.51.068.363053045×30001.33.20.495.11.069.123062535×34001.23.00.295.61.069.122571025×36001.13.10.395.51.065.
20、182581025×38001.23.20.295.41.063.082091025×32001.33.00.395.41.063.0820102535×32001.23.10.395.41.068.6910112030×36001.43.10.295.31.065.1810第三章 车间生产工艺3.1轧机类型73.1.1二辊可逆式轧机二辊可逆式轧机主要是通过两个旋转的轧辊将轧件咬入轧机，来实现来料的尺寸变化用来轧钢。在轧制板材时，轧辊工作面是平面，通过轧机上的压下装置调整辊缝的大小来实现轧件板材的厚度变化。一般的二辊轧机不单独作为成品轧机的使用，通常与一
21、架四辊精轧机组成一套双机架宽厚板轧机。这种轧机的工作直径相对较大，允许的咬入角大，轧制压力及传动力矩也先对较大。但是，轧机的刚度小、产品厚度精度较差，一般不适应精轧机使用。随着国内的轧机技术不断更新，这种轧机正逐步被退出历史的舞台。3.1.2三辊劳特式轧机三辊劳特式轧机是由二辊可逆式轧机演变而来，是由两个直径相同的上下支撑辊和一个直径较小的中间工作辊组成，上下辊为不可逆传动，中间工作辊可升降，靠上下辊摩擦带动，来实现轧制。生产时，轧件在工作辊上下往复轧制，靠摆动升降台上下传递运送轧制，在上通道轧制时，上辊为工作辊，下辊兼做支撑辊，相反也是如此。与二辊可逆式轧机相比，在可逆轧制传动时需要依靠直流
22、电机来调速的那个年代中，三辊劳特式轧机可采用造价较低的交流电机传动动力，实现往复轧制，并通过采用飞轮使电机容量减小，因此设备简单，投资小。三辊劳特式轧机的中辊受上、下辊的支撑，挠度较小，并且中辊易于更换与辊型配合较好，有利于提高钢板厚度的精确值。由于采用小的直径中辊，已显著降低轧制压力和控制能耗，并使钢板更容易延伸。3.1.3四辊可逆式轧机四辊可逆式轧机是有两个直径较小的工作辊和两个直径较大的支承辊构成，上、下工作辊是由两台直流或交流变频电机可逆轧制。主电机可以驱动工作辊，也可驱动支承辊。该轧机广泛应用于个中板带材的轧制，是生产板带材的主要机型。与二辊可逆式轧机和三辊劳特式轧机相比：四辊轧机的
23、刚度大、轧制规格范围广、产品厚度精度高，在产品质量及产量有很大的优势。虽然这种轧机的设备、投资较大，但是在适应国内外的市场需求，已成为主要的轧机机型，既可用于粗轧机，也可用于精轧机，典型轧机是5500mm和5300mm型轧机。3.1.4万能式轧机万能式轧机主要是在主机架的一侧（或两侧）安装了一对（或两对）立辊的四辊（或二辊），形成由一对水平辊和一对立辊组成的主要机架可对轧机进行的四面轧制，并有二辊水平轧机做辅助设备的可逆式轧机。这种轧机的设计是为了生产齐边的钢板，不用剪边，用来降低金属的损耗，提高成材率。与二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机和四辊可逆式轧机相比：各断面上各组成部分受到相同的压缩、变
24、形均匀、轧制出腿较高，要更宽的产品、轧制精度高、轧辊磨损小、能耗小等特点。本次设计应用的是4300m四辊可逆式粗轧机和4300m四辊可逆式精轧机，该轧机压下量大，轧制压力大，主电机功率大，利于大变形。3.2轧机布置形式目前，宽厚板轧机的布置形式有三种：分为单机架布置、双机架布置和连续式多机架布置。 （1）单机架布置：在宽厚板轧机生产线上，采用一架轧机来完成全部的轧制道次。轧机一般可选用二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机、四辊可逆式轧机和万能轧机。如上综述，目前二辊及三辊劳特式轧机型以逐步淘汰，单机架布置现在多采用四辊可逆式轧机及万能轧机8。 与双机架、连续式轧机布置相比，单机架布置设备投资较少，车
25、间面积小，相对同规格的双机架儿言，轧机产能较低。除此外，由于单机架轧机需兼顾开坯及成品轧制作用，辊耗高，设备维护较大。 （2）双机架布置：双机架布置生产在轧制线上设置有粗轧机和精轧机，轧件分到在粗轧和精轧两轧机上分别完成轧制工序。双机架轧机组合一般可用二辊可逆和三辊劳特、三辊劳特和四辊可逆、二辊可逆和四辊可逆、粗轧和精轧均为四辊可逆式轧机等多种形式8。与单机架、连续式轧机布置相比，双机架轧机中的每架轧机的功能较为单一，故障率也相对较低，同时有利于达到成品的规格精度,也是适合于大的生产量。（3）连续式多机架布置：连续式多机架不知一般指在全连续式、半连续式和四分之三连续式组成的粗、精轧轧机组上完成
26、宽厚板轧制的生产形式。这种轧机一般生产的产品厚度在25mm或以上，大部分带卷钢可用连续式轧机生产，但其宽度一般不大8。用生产较薄的产品轧机去生产厚度较大的产品，这在技术和经济上都不太合理。与单机架布置、双机架布置相比，对于较厚的中板产品，轧制中用不着抢温保温，但在一般的单、双机架可逆式轧机轧制就可以生产满足质量的要求,所以一般不采用连续式多机架生产。3.3产品的工艺流程 产品的生产工艺流程就是将不同的原料（如不同成分、形状、尺寸的钢坯或连续坯）轧制成具有一定形状、尺寸大小和达到性能要求的钢材所必须进行的一系列生产工序按次序排练起来的流程8。3.3.1产品工艺流程图 图3-1宽厚板的产品工艺流程
27、图3.3.2工艺流程概述根据宽厚板的产品工艺流程图的工序：我们在坯料的选取上用的是连铸坯（它对于提高产品质量、降低生产成本有着很大的意义），采用吊车装置上料，用步进式加热炉加热连铸坯，加热完后用高压水除鳞，经过传送辊送至粗轧机，再送至精轧机进行轧制出几乎接近成品的产品规格，然后再进行通过计算机控制冷却，热矫直。轧件在机床上进行冷却，进行多次分段切头、切边、切定尺。轧件还要进行取样，检测轧件满足质量要求否。满足的产品轧件进行打印，收集，上、下板面在进行检测平整度，缺陷。再然后产品轧件打包入库。“粗”、“精”轧制并不简单的意味着在粗轧机、精轧机上进行的轧制，而粗轧是指进入精轧道次前的轧制。在粗轧中
28、，坯料有着很的压下量变形。而精轧指的是在特定的轧制温度下完成所需要的总压下量，然后在指定的温度下完成的轧制成品。坯料在进行切割时，由于坯料达到成品时的厚度还是很大。切割时，要用火焰切割才能完成切头、切边、切定尺等操作。制定轧钢厂生产工艺流程是轧钢厂设计的核心问题，也是工艺设计中的一项重要工作，它直接关系到整个设计能否满足设计任务书的要求。合理的生产工艺流程应该满足保证完成设计任务书中所有规定的条件前提下，还要对低能耗、最少设备、最小厂房面积、最低生产成本，并且有利于产品质量的提高和将来的厂区发展，具备良好的生产劳动条件和最好的经济效益。制定生产工艺的流程必须依据以下几个条件8：一、根据生产方案
29、的要求。由于产品的产量、品种、规格及质量的要求不同，所采用生产的方案也就不同，那需要的主要工序也就有很大的差别。 二、根据产品的质量要求。为满足产品技术条件的要求，就要有相应的工序进行保证支持。所以，满足产品标准的要求是设计生产工艺流程的基础。 三、根据厂房生产率的要求。由于厂的生产规模不同，所要求的工艺生产复杂程度也不同。在生产同一产品的情况下，生产规模越大的厂，其工艺过程也就越复杂。设计时，生产率的要求是作为设计工艺过程的出发点。第4章 产品的工艺设计4.1产品的工艺制度4.1.1原料的选择制度宽厚板轧机的坯料一般都是以连铸坯为主，在连铸坯的压缩比或单重不能满足要求时，也可用锻坯或铸坯为原
30、料生产产品。在轧制宽厚板所使用的板坯，一般都是宽高比比较大的矩形坯。宽厚板生产所用的原料坯经历了从最初的钢锭，到初轧坯，再到连铸坯的历史演变。这归功于，随着冶金生产技术的发展，连铸技术得到了广泛的推广，连铸坯已经成为现代宽厚板生产的主要原料。目前以初轧机为代表的模铸生产方式已基本退出历史的舞台，除极少数企业仍采用少量的初轧机外，绝大多数企业都已连铸坯为原料生产产品。 连铸坯是指通过连铸机将连续浇入的钢水，按照其结晶器的断面形状，连续结晶凝固生产的。坯料的尺寸主要取决于轧机辊身长度及成品的要求，连铸坯的厚度取决于产品对压缩比的要求，如需展宽轧制，连铸坯的长度比辊身长度约短150-200mm。连铸
31、坯厚度和宽度规格应尽量少，来满足生产的需要。连铸坯的厚度规格范围在110-350mm，宽度可达2320mm。常用的连铸坯厚度规格一般为160、180、210、250mm8。4.1.2加热制度加热就是将坯料从室温加热到能够满足热压力加工所需要的轧制温度的过程。它的作用是为了使坯料内外受热温度均匀，来提高钢的塑性，降低刚的变形抗力，并改善金属内部组织与性能，来保证轧制工艺能顺利进行。所以坯料的加热质量直接影响着在轧钢轧后的钢板的质量问题，以及轧机的产量和能源消耗情况。加热制度是指在板坯经加热炉中加热升温的过程中温度的变化历程。加热制度同坯料的钢种类型、尺寸大小及形状、冷装或热装的方式、炉膛的结构及
32、大小还有坯料在炉内的布置等因素相关。它还包括加热温度、加热速度。国内的宽厚板的加热温度，一般低碳钢（Q195-255、15g-25g、10-20号）的加热温度开轧温度大于等于1150，加热速度每分钟8-10cm；中碳钢，低合金钢（15-40号,15MnV,15MnVN,16Mn,15MnTi,15Mng,2oCr,2oCrMnSiA,2oNiMnMo)开轧的加热温度大于等于1160,加热速度每分钟9-11cm；高碳钢，高合金钢（45-65号，25-35CrMnSi,50Mn-65Mn,军工钢及其他特殊钢种）开轧的加热温度大于等于1170，加热温度每分钟10-12cm。4.1.3轧制制度轧制是轧
33、钢生产过程中最重要的核心部分。轧制工序对于获得高质量的和良好的技术经济指数有着很高的要求保障，是决定产品的合格的关键技术。宽厚板的轧制过程一般分为三个阶段：成形轧制、展宽轧制、精轧轧制。板坯不仅在纵向进行轧制，还要在横向上进行轧制。1、 成形轧制阶段：也称整形轧制，是指在板坯沿长度方向上（即沿纵向）轧制1道次。这种轧制的目的是为了消除板坯表面上结晶器的振痕，来得到在展宽轧制时获得准确的坯料厚度。2、 展宽轧制阶段：在经过成形轧制后的坯料后，宽度和长度都还满足不了成品是需要的尺寸要求时，在成形轧制后，板坯需要在轧机前或后的转钢的辊道上旋转90°，然后进行宽度方向上的轧制，已是板坯大道宽
34、度方向上的规定。3、 精轧轧制阶段：也是延伸轧制，它是在展宽轧制后，再将板坯转90°，然后沿板坯再进行纵向上的轧制，直至轧到产品规定的厚度和长度。该阶段的目标是对产品的质量控制和轧制延伸的控制，来得到具有良好综合性能的钢板。4.1.4冷却制度宽厚板的生产过程中，轧后钢板的冷却控制是保证其最终产品质量的重要环节，产品质量的综合性能的保证。钢板轧后的冷却可分为控制冷却、自然冷却、强制冷却及缓慢冷却等几种形式。1、 控制冷却：它是指对轧后的钢板，根据其钢种、规格、钢的化学成分及其用户对交货性能的要求，采用控制不同的冷却方式、冷却速度及开冷终冷的温度，来改变钢的内部组织结构和综合力学性能，并
35、满足最后产品的至良乡能要求。2、 自然冷却：它一般是在轧后的钢板经热矫直后在辊道上与空气自然接触进行冷却到室温，大部分宽厚板对组织和性能无特殊要求的时候，一般用该工艺进行冷却。3、 强制冷却：是指在宽厚板在很多条件的限制时，不能用自然冷却的方式执行冷却时，为达到客户对产品性能的要求时，而根据情况酌情考虑采取的强制冷却方式。4、 缓慢冷却：是指在对某些高碳钢和高合金钢钢板，以及某些有脱氧要求的管线钢板和特厚钢板，轧后通过缓慢冷却，以利于氢的扩散以及钢中的内应力的释放，并满足客户对产品的要求。4.1.5精整制度精整工序在宽厚板的生产过程中占有很重要的地位，决定产品能否符合客户的规格标准。它的作业线
36、一般都很长，有各种辅助设备的功能最多，并且最复杂。精整工序一般包括钢板轧后的控制冷却、矫直、冷床冷却、剪切或火焰切割、表面质量及外形尺寸的检测、缺陷的修复、探伤、取样及试验、 钢板的成品标记及钢板的收集入库打包等环节程序。每一个环节对钢板的产量，表面外形的质量以及钢板的力学和工艺性能、成材率等都会产生很重要的影响作用。为日后生产标准的成品产量，提高生产效率都是最重要的一环。在精整中，剪切和切割时。如果板厚小于40mm时，可进行横切，切边，并定尺剪；而板厚达到大于40mm时，由于板厚过厚，不能用一般的剪切机进行切割，这时就需要用火焰切割的方法进行切割。4.2典型产品的压下设计压下规程是宽厚板厂家
37、计划、组织、实施生产的依据，因此如何制定和优化压下规程是厂家们一直关心的问题。编制压下规程的主要原则是：1. 满足轧制工艺的要求，如相对压下率；2. 确保设备安全；3. 各道次负荷尽量均匀，避免虎头蛇尾；4. 确保板形良好。所以宽厚板压下规程的特点是展宽阶段和延伸阶段的前几个道次，充分利用轧件温度高、厚度厚的特点，尽量发挥轧机能力，采用大压下量，这时轧制力矩是主要限制条件，中间道次轧制力成为主要限制因素，后几个道次为了照顾板形、轧制力和压下量需要逐步减少。4.2.1 典型产品原料尺寸及成品尺寸本设计的典型产品为Grade60，为低合金高强度钢，开轧温度：1180， 取室温t为25，坯料规格为：
38、250mm×1200mm×2250mm，产品规格为75mm×1830mm，查阅有关资料，当碳钢加热温度在01200时取膨胀系数=15×10-6，即采用横扎纵轧法轧制。由于钢坯在加热时坯料尺寸要膨胀，由线性膨胀公式16：Lh= Lh(1+(t1-t2) (4-1)Lh=250×（1+15×10-6（1150-25）=254.4 mmLB=1200×（1+15×10-6（1150-25）=1221mmLL=2250×（1+15×10-6（1150-25）=2289.3mmLh:轧件膨胀后的尺寸，Lh
39、:轧件原始尺寸，:膨胀系数，t1:轧制时的温度，t2:进加热炉测量时的温度。4.2.2轧制道次确定及压下量分配设计采用粗轧和精轧两个阶段轧制，即采用横轧法与纵轧法相结合，轧件出炉后转90°，在粗轧机上进行宽展轧制3道次，使坯料的宽度等于成品的宽度，然后再转90°在精轧机上纵轧5道次成型。并且立辊在横轧过程中控制板坯的长度，使其在长度方向上保持不变。在精轧阶段，立辊轧边控制板坯的宽度，直至纵轧成形。粗轧阶段前几道次由于轧件温度高、速度低，轧制压下量大，此时咬入条件可能成为限制压下量的因素。各道次压下量的分配依据：1）根据咬入角确定最大压下量参考现场数据及有关资料，热轧宽厚板轧
40、机的咬入角为18°22°，当低速咬时，咬入角可取22°，并且轧辊工作直径取最小值940mm，= 940 ×（1-cos22°）=68mm （4-2）故咬入不成问题。式中 D:轧辊的直径； max:允许最大咬入角；2）根据电机能力限制最大压下量电机能力即电机过载和发热能力的限制，一般常以过载电流来限制最大压下量，主电机能力的限制、即电机过载和发热能力的限制；由道次压下量计算出轧制压力和力矩，计算换算到主电机轴上的等效力矩为 (4-3)式中：Mjum等效力矩，N·m；tn轧制时间内各段纯轧时间的总和，s；tn轧制时间内各段间隙时间的总和，
41、s；Mn各段轧制时间所对应的力矩，N·m；Mn各段间隙时间所对应的空转力矩，N·m；来校验主电机过载和发热能力，即校核电机温升条件为：校核电机过载条件为式中：MH电动机的额定力矩；KG电动机的允许过载系数，直流电机KG=2.02.5；交流同步电动机KG=2.53.0。Mmax轧制周期内的最大力矩。综上所述，为了避免最大压下量超过电机、轧辊强度等因素的限制，取最小值68mm，然后在乘以系数0.8得出：h=0.8×68=54.4mm。3） 轧机组压下规程的制定a)粗轧机组压下规程的制定 粗轧阶段前几道次由于轧件温度高、速度低，轧制压下量大，此时咬入条件可能成为限制压下
42、量的因素。表4-1 粗轧变形分配表轧制阶段轧机轧制h(mm)h(mm)B(mm)l(mm)%方法0254.4 1221.0 2289.3 出炉后旋转90°，进行宽展轧制粗轧R1横轧32222.4 1396.7 2289.3 12.58 R2横轧33189.4 1640.1 2289.3 14.84 R3横轧19.7169.7 1830 2289.3 10.40 b)制定精轧压下规程的原则：除了在设备的能力允许的条件下，尽可能提高轧机生产效率外，还应综合考虑产品质量，即终轧温度，终轧变形程度和产品尺寸精度。表4-2 粗轧变形分配表轧机轧制h(mm)h(mm)B(mm)l(mm)%方法宽
43、展轧制完成后，转90°纵轧到底，完成成形轧制F1纵轧30139.718302781.817.7F2纵轧34.7105.018303701.424.8F3纵轧1194.018304134.710.5F4纵轧1084.018304627.110.6F5纵轧975.018305182.610.74.2.3确定各道轧制速度宽厚板板生产中由于轧件较长，为操作方便，并且考虑电机过载能力的限制，参考现场实际资料，本设计采用梯形速度图。预先设定轧机的额定转速nH=45rpm/s，最大转速为nd=120 rpm/s， 为保证电机不过载，可限定轧机在额定转速以下轧制，而后几道次轧件断面较小，则可在额定转
44、速以上轧制轧制，但要根据实际负荷的大小限定允许采用的最大转速。根据经验资料取平均加速度a=42rpm/s，平均减速度b=62rpm/s。参考现场及经验资料，故可采用稳定高速咬入，轧辊直径D取1030mm，对R1、R2、R3道次，取n1=18rpm，对于精轧F1、F2、 F3、 F4、 F5道取n1=62rpm，为减少反转时间，一般采用低速抛出，例如取n1=18rpm，但对间隙时间长的个别道次可取n1= n2。 图4-1 梯形速度图 4.2.4确定轧件在各道次的轧制延续时间每道轧制延续时间tj=tz+t0，其中t0为间隙时间，tz为纯轧时间，tz= t1+t2 设v1为t1时间内的轧制速度，v2
45、为t2时间内的平均速度，L1及L2为在t1、t2时间内轧过的轧件的长度，L为该道轧后的轧件长度，B为轧后的宽度，D取1030mm，则：v1=*D* n1/60， v2=*D*( n1+ n2)/120，故：t2= （4-4）而 t1= （4-5）（1）纯轧时间的确定R1、R2、R3道次为横向宽展，由于轧件较短，取n1=n2=18rpm， 故 v1= v2=0.97m/s，tZR1= 1.44s， tZR2=1.69s，tZR3=1.89s对F1、F2、 F3、 F4、 F5道次取n1=62rpm，n2=20rpm，对于F1道次：v1=3.34 m/sv2=2.21 m/st2=0.68st1=0.3844t ZF1= t1+ t2=0.43+0.68=1.06s，同理得出其它道次纯轧时间计算结果：tZF1=1.06s， t ZF2=1.34s， t ZF3=1.47s， t ZF4=1.61s, t ZF5=1.78s， （2）间隙时间的确定 根据轧钢车间布置，在本设计中，从E1机架到精轧机机架间的距离选取为：2200mm，辊道的转速由轧机的速度来确定，并且立辊的速度跟平辊的轧制速度相匹配，由以上计算及选取结果可知，轧机的抛