158万吨宽厚板车间设计_毕业设计(论文).doc

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1、1 新建 158 万吨宽厚板车间设计 摘要 ： 中厚板轧机是轧钢行业中的主力轧机，其装备水平及拥有量是 一个国家钢铁工业发展水平的重要标志。因此，中厚钢板是国民经 济发展不可缺少的钢材品种，各国对中厚板生产都很重视。 本设计书阐述了新建一个 61501200350032000mm 的宽厚 板车间设计的基本过程。主要内容包括：制定产品大纲、生产工艺 流程、产品技术指标；确定轧机主要参数和工艺制度；力能参数计 算、主要辅助设备生产能力的计算；车间布置和主要经济技术指标 以及环境保护，并对电机进行能力验算和校核。 设计主要产品及其产量：碳素板 48 万吨，船用板 20 万吨，桥 梁板 20 万吨，建

2、筑板 20 万吨，容器板 30 万吨，锅炉板 20 万吨。 其代表规格为：Q235_8300027450mm 的碳素板。生产所用的板 坯为 200mm、240mm 和 300mm 厚的连铸坯。本设计共计算了 5 种厚度 的产品的压下规程，分别为:8mm 的碳素板、12mm 的建筑板、20mm 的船用板、50mm 的容器板和 70mm 的桥梁板。 关键词：宽厚板 压下规程 车间设计 2 The New design of a wide -thick plate workshop with annual capacity of 1.35 million ton Abstract： Plate mi

3、ll is the main rolling mill industry, and ownership of its equipment level is the level of a countrys iron and steel industry an important symbol. Therefore, the thick steel plate is essential for national economic development, steel varieties, countries attach great importance to plate production.

4、This paper mainly introduces the basic process of a wide heavy plate workshop with annual capacity of 1.58 million ton. The deviation of product,the process,the main parameter of the mill, the calculations of parameter and the selection of main aided equipment. The layout figure of the workshop and

5、main technology and economy index are showed in this paper. Main products and their output: Carbon is unnatural 0.48million ton, the boat uses 0.200million ton of board , bridge board builds 0.20million ton of board , 0.20 million ton of container board , 0.30 million ton of boiler plate 0.20million

6、 ton. The person represents specification By : Q235_8300027400mm carbon board. The thickness producing 3 the what be used slab is 200 mm , 240 mms and 300 mm are including the casting blank . Design that directive rules , difference having calculated 5 kinds thickness products pressing down on toget

7、her are originally: 8 mm carbon board , 12 mm building board, 20mm boats use board , 50 mm container board and 70 mm bridges board. Key words: Wide-thick plate Rolling schedule The design of Workshop 概 述 6 1 产 品 大 纲 与 金 属 平 衡 9 1.1 产 品 大 纲 9 1.2 金 属 平 衡 10 2 设 计 方 案 11 2.1 轧 机 型 式 11 2.1.1 二 辊 可 逆 式

8、 轧 机 11 2.12 三 辊 劳 特 式 轧 机 11 2.1.3 四 辊 可 逆 式 轧 机 12 2.1.4 万 能 式 轧 机 12 2.2 轧 机 布 置 13 2.3 主 要 辅 助 设 备 型 式 13 4 2.3.1 加 热 炉 13 2.3.2 矫 直 机 14 2.3.3 冷 床 15 2.3.4 剪 切 机 16 2.3.5 热 处 理 设 备 16 2.4 车 间 自 动 化 装 置 16 2.4.1 四 辊 轧 机 电 动 （ APC） 和 液 压 （ AGC） 17 2.4.2 在 线 检 测 设 施 17 2.4.3 计 算 机 控 制 18 2.5 工 艺 布

9、 置 方 案 18 3 生 产 工 艺 流 程 及 工 艺 制 度 22 3.1 工 艺 流 程 图 22 3.2 工 艺 流 程 简 述 22 3.3 工 艺 制 度 24 3.3.1 板 坯 准 备 制 度 24 3.3.2 加 热 制 度 26 3.3.3 轧 制 制 度 27 3.3.4 精 整 制 度 27 4 车 间 工 作 制 度 及 年 工 作 小 时 29 4.1 工 作 制 度 29 4.2 年 工 作 时 间 29 5.轧 机 主 要 参 数 的 确 定 和 生 产 能 力 计 算 31 5 5.1 轧 机 允 许 轧 制 压 力 的 确 定 31 5.2 轧 辊 主 要

10、 参 数 的 确 定 31 5.2.1 轧 辊 材 质 及 轧 辊 轴 承 的 确 定 31 5.2.2 工 作 辊 辊 身 长 度 的 确 定 31 5.2.3 工 作 辊 直 径 的 确 定 31 5.2.4 支 撑 辊 直 径 的 确 定 32 5.2.5 支 撑 辊 辊 身 长 度 的 确 定 32 5.2.6 工 作 辊 辊 颈 尺 寸 的 确 定 32 5.2.7 支 撑 辊 辊 颈 尺 寸 的 确 定 33 5.3 轧 机 允 许 轧 制 力 矩 的 确 定 33 5.4 轧 制 速 度 和 主 电 机 主 要 参 数 的 确 定 34 5.4.1 轧 制 速 度 的 确 定 3

11、4 5.4.2 主 电 机 型 式 的 选 择 34 5.4.3 主 电 机 额 定 转 速 nH 的 确 定 34 5.4.4 主 电 机 额 定 功 率 PH 的 确 定 34 5.5 压 下 规 程 设 计 36 5.5.1 制 定 轧 制 制 度 的 原 则 和 要 求 36 5.5.2 制 定 压 下 规 程 的 方 法 和 步 骤 36 5.5.3 压 下 规 程 37 5.6 轧 机 强 度 校 核 44 5.7 电 机 校 核 46 5.7.1 电 机 传 动 轧 辊 所 需 力 矩 的 计 算 46 6 5.7.2 轧 制 力 矩 47 5.7.3 摩 擦 力 矩 47 5.

12、7.4 空 转 力 矩 48 5.7.5 动 力 矩 48 5.7.6 电 机 发 热 校 核 48 5.7.7 电 机 过 载 校 核 49 6 轧 机 及 辅 助 设 备 生 产 能 力 的 计 算 52 6.1 轧 机 生 产 能 力 计 算 52 6.2 加 热 炉 主 要 参 数 确 定 及 生 产 能 力 计 算 52 6.2.1 加 热 炉 宽 度 的 确 定 52 6.2.2 加 热 炉 长 度 的 确 定 53 6.2.3 加 热 炉 生 产 能 力 计 算 54 6.2.4 轧 机 负 荷 率 55 6.3 矫 直 机 主 要 技 术 参 数 及 生 产 能 力 计 算 5

13、6 6.3.1 矫 直 机 主 要 技 术 参 数 确 定 56 6.3.2 矫 直 机 生 产 能 力 及 负 荷 率 计 算 57 6.4 冷 床 主 要 参 数 及 生 产 能 力 计 算 58 6.4.1 冷 床 宽 度 的 确 定 58 6.4.2 冷 床 长 度 的 确 定 58 6.4.3 冷 床 生 产 能 力 计 算 59 6.5 剪 切 机 主 要 参 数 确 定 及 生 产 能 力 计 算 60 6.5.1 剪 切 机 主 要 参 数 确 定 60 7 6.5.2 火 焰 切 割 机 主 要 参 数 确 定 62 6.5.3 剪 切 机 生 产 负 荷 率 计 算 62

14、6.6 热 处 理 炉 主 要 参 数 确 定 及 生 产 能 力 计 算 63 6.6.1 热 处 理 炉 主 要 参 数 的 确 定 63 6.6.2 热 处 理 炉 生 产 能 力 的 计 算 64 7 车 间 平 面 布 置 与 起 重 运 输 64 7.1 原 料 库 面 积 计 算 64 7.2 中 间 仓 库 面 积 计 算 65 7.2.1 成 品 库 面 积 计 算 65 7.2.2 车 间 组 成 及 厂 房 面 积 65 7.3 起 重 运 输 66 7.4 吊 车 66 7.5 辊 道 67 8. 主 要 经 济 技 术 指 标 67 致 谢 69 参 考 文 献 70

15、 附 录 A 压 下 规 程 程 序 71 附 录 B 翻 译 ： Mo 对 Nb-Mo 合 金 钢 动 态 再 结 晶 的 影 响 81 8 概 述 中厚板主要用于船舰、桥梁、锅炉、容器、石油化工、工程机 械及国防建设等方面，其品种繁多，使用温度区域较广(200600)， 使用环境复杂(耐侯性、耐蚀性等)，使用要求高(强韧性、焊接性等)。 因此，中厚钢板是国民经济发展不可缺少的钢材品种，各国对中厚 板生产都很重视。世界发达国家中厚板的需求量占钢材总量的 14%16%，我国目前中厚板的生产量占钢材总量11%13.4%。中厚板 轧机是轧钢行业中的主力轧机，其装备水平及拥有量是一个国家钢 铁工业发

16、展水平的重要标志。 一、国内外中厚板生产技术发展概况 （一）国内中厚板生产技术的发展 近几年来，国内外中厚板生产技术均有了长足的进步。国内中 厚板生产技术的进步主要体现在: (1) 连铸板坯迅速增加，厚板连铸比已占绝对优势，钢锭与初 轧板坯被淘汰，且钢的纯净度大大提高，钢材表面质量光洁，清理 量很少； 9 (2) 加热炉采用了步进梁式，并使用出钢机，实现了热装热送 操作，使热装率40%； (3) 轧机加大，刚度增加，主传动容量扩大，适应了控轧与板 形控制的要求，并完善了 HAGC 装置和板形控制装置，成材率显著提 高； (4) 已普遍采用快冷装置，并与 TMCP 相结合，已成为一项必需 的设备

17、； (5) 采用附设立辊轧机的生产厂家越来越多，该轧机在平面板 形控制过程中可减少切边量； (6) 实行控轧控冷，使热矫直机能力加强，并采用组合式矫直 机，使矫直范围扩大； (7) 冷床采用步进格板式和辊盘式，使钢板下表面划伤减少； (8) 已开始积极采纳超声波探伤法检查钢板内部缺陷； (9) 采用剪切线用滚切式双边剪和定尺剪,不但剪切质量好，且 生产率高，满足了轧机能力的要求； (10) 成品钢板的喷字、打印、贴标等工作已取消了人工操作； (11) 取样与废边收集、钢板检验及成品仓库管理等均纳入了自 动化系统。 从上述分析可见，国内外中厚板生产技术正逐年完善，且有很 大的进步。目前，我国中厚

18、板轧机仍处于结构调整中，有的生产厂 正在进行改造，有的在完善后部精整工序，有的准备淘汰。另外,我 国在大力发展以生产中厚板为主、一直纵轧到底的单炉卷轧机，准 10 备新建3套，新增中厚板产能约达300万吨，还在筹建35005500mm 轧机6套，这势必使国内中厚板市场竞争更加激烈。 （二）国外中厚板生产技术的发展 国外中厚板生产技术的发展与国内相比，还采用了以下先进技 术: (1) 采用板坯去毛刺机，保证了板坯质量； (2) 采用去磁机，保证了低温用钢板性能； (3) 采用在线磨辊，减少了换辊次数； (4) 增加高压水压力，提高了铁皮清除能力； (5) 为满足用户的一些特殊需要, 增添了锥形、

19、梯形、圆形、 差厚、差宽、防挠及带肋等异形板生产； (6) 整个车间的检测手段齐全，为实现自动化生产奠定了基础。 目前，国外中厚板生产和轧机建设已进入一个稳定时期，新建 轧机廖廖可数，产量则有减无增，但品种增多，质量提高，成本下 降，自动化程度越来越高。 二、对中厚板技术改造和发展的建议 （一） 加热 建议对现有加热炉普遍进行蓄热式节能改造，有条件的厂家可 改为步进式，提高加热质量和能力。推广热送热装工艺，尽量提高 装炉温度。同时，也要做好不同的热装温度对钢板性能和表面质量 影响的研究。 11 （二） 轧机线 有条件的厂家应将三辊劳特轧机改为四辊轧机。济钢中板厂在 2004年完成三辊粗轧机更换

20、为四辊轧机的改造。新上现代化轧机要 考虑控轧工艺和开发产品的需要，选用高性能、高刚度轧机。主电 机容量也要大一些。厚度精度和板形控制要吸收国外成熟的经验， 可选用弯辊、WRS、PC 或 CVC 等型式。采用 MAS 或 TFP 等轧制法， 配置 AGC 和近距离 射线测厚反馈系统等，以提高钢板精度和成材 率。老轧机改造要考虑安装 AGC 和尽量完善测温、测厚、测宽等装 置，实现过程自动化。 新建厂要充分考虑 TMCP 装置，或者轧后直接淬火和回火装置; 老厂改造要结合现有轧机装备情况和开发的品种确定冷却装置。轧 制线可考虑上立辊和自动宽度控制装置(AWC)、测温、测压、测厚、 测平直度等检测装

21、置，也可考虑设置测旁弯用仪表和目前正在开发 的在线钢板表面缺陷检测系统。 （三）精整线 矫直机的设计要充分考虑控轧控冷和生产高强度钢板和薄规格 板的需要，选用适合高屈服强度钢板的高刚度和矫直范围较大的矫 直机，实现一次性矫直。考虑到薄规格冷板的补充矫直，可上冷矫 直机；对厚板轧机还要上压力矫直机。 新建厂要充分考虑生产厚规格钢板和超产时冷床的冷却能力， 设计大面积冷床，国内冷床的面积普遍不够。根据钢板的厚度选用 盘辊、步进或载链式冷床。盘辊式冷床，造价相对较低。若受条件 12 限制不能增加冷床面积，也可设计大风机或采取其他降温措施，保 证钢板温度50mm） 产品进入火焰切割区进行切割（火焰切割

22、区设有六台火焰切割机）。 在加热炉、轧机、矫直机、剪切机旁分别设有测温、测宽、测厚、 测长等自动化仪表装置。全厂采用四级计算机控制系统。 1 产 品 大 纲 与 金 属 平 衡 1.1 产 品 大 纲 设计年产量：158 万吨 产品规格：61501200350032000mm 钢种：碳素板、容器板、船用板、锅炉板、建筑板、桥梁板 原料：200mm、240mm 厚的连铸坯；300mm 厚煅坯 最大单重：8.99 吨 产品方案见表1-1、表1-2 表1-1 按钢种分类的产品大纲 品种名称 代 表 钢 号 执行标准 年产量 /104t 百分比 /% 容器板 16MnR,20R,15MnR GB665

23、4 30 18.98 碳素板 Q235AD GB/T700 48 30.38 船用板 AD,A32,A36,D36 GB712 20 12.66 桥梁板 Q235qQ420q GB/T714 20 12.66 锅炉板 20g,12Mng,16Mng,19Mng GB713 20 12.66 建筑板 Q235GJ， Q345GJ YB4104 20 1266 15 合计 158 100 表 1-2 按厚度分类的产品大纲 合计 厚 度 品 种 610 /mm 121 6 /mm 182 4 /mm 266 0 /mm 621 50/mm 年产 量 /104t 比例 /% 容器板 10 4 3 10

24、 3 30 18.98 碳素板 10 6 16 10 6 48 30.38 建筑板 6 4 3 5 2 20 12.66 船用板 4 3 2 6 5 20 12.66 桥梁板 4 2 4 2 8 20 12.66 锅炉板 6 1 2 4 7 20 12.66 年产量 /104t 40 20 30 37 31 158合 计 比例/% 29.63 8.89 20.00 23.70 17.78 100 1.2 金 属 平 衡 金属平衡表见1-3 16 表 1-3 金属平衡表 原料 成品 金属消耗 烧损 切损 轧废 品种 重量 /104t 比例 /% 重量 /104 t 成材 率 /% 数量 /104

25、 t 比例 /% 数量 /104 t 比 例 /% 数量 /104 t 比例 /% 容器 板 31.25 19.0 7 30 96 0.51 1.7 0.54 1.8 0.15 0.5 碳素 板 49.48 30.2 0 48 97 0.48 1.0 0.76 8 1.6 0.19 2 0.4 建筑 板 20.83 12.7 1 20 96 0.36 1.8 0.34 1.7 0.10 0.5 船用 板 20.83 12.7 1 20 96 0.38 1.9 0.32 1.6 0.10 0.5 桥梁 板 20.62 12.5 9 20 97 0.22 1.1 0.26 1.3 0.12 0.6

26、 17 锅炉 板 20.83 12.7 1 20 96 0.40 2.0 0.30 1.5 0.10 0.5 合计 163.8 4 100 158 96.4 4 2.35 1.43 2.52 8 1.5 4 0.76 2 0.47 2 设 计 方 案 设计方案主要包括轧机型式与布置、主要辅助设备型式、车间自 动化及工艺布置方案。 2.1 轧 机 型 式 用于生产中厚板的轧机有以下四种：二辊可逆式轧机、三辊劳特 式轧机、四辊可逆式轧机和万能式轧机。 2.1.1 二 辊 可 逆 式 轧 机 二辊可逆式轧机现在多用直流电机驱动，采用可逆调速轧制，利 用上辊进行压下量调整，得到每道次的压下量。 优点：

27、a、可以低速咬钢、高速轧钢； b、具有咬入角大，压下量大，产量高的优点； c、投资少，机械设备简单； d、上辊抬起高度大，轧件重量不受限制，原料适应性强，既 可轧制钢锭，也可轧制钢坯。 缺点：二辊轧机的辊系刚度较差，钢板厚度公差大。故一般只适用于 生产厚规格的钢板，而更多的是用作双机布置中的粗轧机座。 2.12 三 辊 劳 特 式 轧 机 18 三辊劳特式轧机专门用于中厚板生产。这类轧机是由上下两个大 直径辊和中间一个小直径辊所组成，上下辊由交流电机经减速机、 齿轮座带动，为主动辊；而中辊可沉降，为从动辊，靠上下辊摩擦 带动。轧制过程由轧机的两个动作完成的，利用中辊升降和升降台 实现轧件的往返

28、轧制，无需轧辊正反转：利用上辊进行压下量调整， 得到每道次的压下量。 优点：a、采用交流电动机传动，造价低； b、中辊直径小，显著降低轧制力和消耗，钢板延展更容 易； c、建厂快，轧机辊系刚度比二辊可逆式大，因而生产的钢板 精度也高些。 缺点：a、该类轧机由于中辊直径小，从动，轧制速度不能调节，因而咬 入能力较弱； b、采用角轧法轧制，不利于板型控制； c、轧机前后装有升降台，限制原料重量，不适轧制厚钢 板，成材率低； d、轧机辊系的刚度还不够大，厚度偏差大，因此产品的产量 和质量都不能满足工业发展的需要，现已大部分被淘汰。 2.1.3 四 辊 可 逆 式 轧 机 四辊可逆式轧机是由一对小直径

29、工作辊和一对大直径支撑辊组成， 由直流电机驱动工作辊。 优点：a、它具有二辊可逆轧机生产灵活的优点； 19 b、支撑辊使轧机辊系的刚度增大，产品精度高，轧制规格范 围广，有利于轧制薄而宽的中厚板； c、因为工作辊直径小，使得在相同轧制压力下能有更大的压 下量，提高了产量，因此生产能力大。 缺点：采用大功率直流电机，轧机设备复杂，和二辊可逆式轧机相比 如果轧机开口度相同，四辊可逆式轧机将要有更高的厂房，这些 都增大了投资。 这种轧机生产的钢板质量好，目前已成为中厚板生产的只要机 型，故本设计的生产车间中粗轧、精轧均选用此机型。 2.1.4 万 能 式 轧 机 万能式轧机是一种在四辊（或二辊）可逆

30、轧机的一侧或两侧带 有立辊的轧机。万能轧机是用来生产齐边钢板，以提高成材率的。 但实践证明立辊轧边只在宽厚比(B/H)小于 6070 才能起作用，而当 B/H 大于 70 时应用立辊轧边很容易产生纵向弯曲，不仅起不到齐边 作用反而使操作复杂，容易造成事故。并且立辊与水平辊要实现同 步运行还会增加电器设备和操作的复杂性。现已淘汰。但近来又在 积极进行开发研究，在轧机上安装防弯辊和狗骨辊以达到防弯控弯 的目的。 在板形控制方面，PC 轧机因其板形控制能力强，辊形简单等优 点而被广泛应用，但投资大、需要止推装置，一般只用与精轧机上。 20 综合考虑各种因素，本设计粗轧机组采用普通四辊可逆式轧机， 精

31、轧机组采用配有液压 AGC 系统和弯辊装置的四辊可逆式 PC 轧机。 3 2.2 轧 机 布 置 中厚板轧机的布置主要有单机架、双机架和半连续或连续三种形 式。 1、单机架 优点：a、轧制线较短，故轧制有较大的灵活性； b、单机座布置透投资低，适用于对产量要求不高，对产品尺 寸精度要求相对比较宽，而增加轧机后投资相差又比较大 的宽厚钢板生产。 缺点：投资费用较少，但单位投资较高，产品质量差，产品精度要求 低，轧辊寿命短。 2、双机架 特点：初轧和精轧两阶段的任务和工艺分别由两架轧机完成。 优点：a、板形好，轧制精度高，表面质量高； b、产量高，轧制规格范围广； c、延长了轧辊使用寿命，减少了换

32、辊次数。 缺点：工艺线长，投资费用较高，但单位投资较低。 3、半连续或连续 优点：粗轧部分由于轧机布置灵活，可以满足生产多品种钢板 的需要； 21 缺点：a、精轧机部分的作业率就低了，生产中厚板宽度不能太 大； b、轧较厚板时会出现温降较慢，终轧温度较高，对后部冷却、 卷取系统要求高； c、各向异性明显，生产钢的级别受限制。 选用双机架时可把粗轧与精轧分在两个机架上进行。前者可采 用较大的压下量、较低的速度、光洁度较低的辊面、较低的辊缝精 度和较大的力矩；后者可采用较小的压下量、较高的速度、光洁度 较高的辊面、较高的辊缝精度和较小的力矩；同时，可在两机架间 进行最佳道次分配。 综合考虑各方面因

33、素，本设计采用双机架布置形式。 2.3 主 要 辅 助 设 备 型 式 2.3.1 加 热 炉 现代中厚板车间采用的加热炉主要是有推钢式，步进式和室式炉。 1、推钢式加热炉 缺点：a）在推钢式炉内，不便加热大板坯； b）加热炉长度受推送比的限制，有时会产生拱料、粘连现象， 甚至会划伤坯料的下表面； c）烧损严重，易于翻炉，氧化铁皮占钢坯总重的 11.5%，板 坯尺寸和炉子长度也受限制，而且排空困难，劳动条件差。 22 目前新建宽厚板车间几乎不再采用推钢式加热炉。 2、步进式炉在各方面表现出优越性而被广泛采用。与通常的推 钢式加热炉相比，其特点如下： a) 钢料是通过步进机构送入炉内而不是推钢机

34、，因而钢料的表 面不会被划伤； b) 因滑轨的冷却作用，引起的黑印影响轧件尺寸的精度，而推 钢式炉更严重； c) 可以尽可能加大炉子长度而不受推钢比的影响，以适应大规 模生产； d) 可调整钢料之间的距离，以适应加热炉产量的变化，便于加热 两种加热要求的板坯； e) 可将炉内钢料全部退出炉外，检修时，烧损小，维护容易； f) 加热钢料的形状一般可不受限制； g) 加热速度快，温度均匀，操作灵活，烧损少； h) 而且可以准确计算和控制加热时间，便于实现过程的自动化。 综合考虑各种因素，本设计采用全辐射八段步进梁式连续加热炉。 2.3.2 矫 直 机 中厚板的矫直设备可大致分为辊式矫直机和压力矫直

35、机。 1）多辊矫直机按有无支撑辊可分为二重式矫直机与四重式矫直机； 按安装位置可分为在线与离线矫直机。热矫直是使板形平直不可缺 23 少的工序。热矫直一般布置在精轧机后、冷床前，它是矫直热钢板 的。冷矫直机在精整工序，矫直冷钢板。热处理矫直机通常设在热 处理炉的出口侧，矫直经过热处理的钢板。目前现代化中厚板厂为 了满足高生产率和高质量的要求都安装一台四辊式热矫直机。辊式 矫直机从形式上可分二重式和四重式；从矫直辊数量分有七辊式、 九辊式、十一辊式和十三辊式等，辊数越多，钢板矫直效果越好， 但也越庞大，矫直机辊数多为 9 辊或 11 辊。矫直终了温度一般在 600750。 2）辊式矫直机采用大变

36、形量方案和小变形量方案结合的矫直工 艺，矫直厚度范围在 100mm 以内，生产率高，矫直效果好，但设备 结构、传动方式复杂。为了矫直特厚钢板和对由于冷却不均匀等原 因产生的局部变形进行补充矫直，在中厚板厂还没有压力矫直机， 可以矫直厚度达 300mm 的钢板，矫直压力 540MN。.其结构简单， 但生产率较低，矫直道次多。 综合考虑各方面因素，本设计在轧制线上采用四重十一辊式矫直 机，在热处理线上采用四重九辊式矫直机。 2.3.3 冷 床 冷床的结构形式主要有滑轨式、运载链式、辊式、步进式及离线 式五种结构形式。 1、 滑轨式冷床 由具有一定距离的钢轨和带有拨爪的拉钢机组成。 1） 特点：设备

37、简单、造价低。 24 2）缺点：易划伤钢板下表面，冷却不均匀，冷却效率和面积使 用率低，现已不再采用。 2、 运载链式冷床 在滑轨式冷床基础上改革而成。 1） 优点：钢板下表面与运载链接触，并保持相对静止，则 下表面没有滑伤危险 2） 缺点：链条容易发生故障和磨损，而且在生产窄规格产 品时利用率低。 3、 辊式冷床：小辊式，全辊式 1） 小辊是被动的，只起撑托钢板作用，改滑动为滚动摩擦， 减轻下表面划伤； 2） 全辊式冷床个辊子都是主动同步转动，顺作业线布置， 辊呈圆盘状并相互交错布置。 4、 步进式冷床 1） 优点：a 适用的板厚范围较大，钢板冷却均匀，冷却速 度快，下表面不会划伤，充满率高

38、； b 冷床的冷却面积对各种不同宽度的钢板均能适合； c 冷床平面平直，冷却后瓢曲很小； d 空气流通好，钢板冷却快； e 钢板在步进式板上的时间和固定搁板上的时间是相同的， 故冷却均匀； 25 f 钢板可向前运动，也可向后运动，便于生产操作和 调整。 2） 缺点：设备重，建设费用高。 综合考虑各方面因素，本设计采用步进式冷床。 2.3.4 剪 切 机 中厚板车间剪切机主要有横切剪、切边剪和剖分剪。按刀片形状 及钢板情况，在中厚板生产中常用的剪切机有：斜刃片式剪切机、 圆盘式剪切机、滚切式剪切机三种基本类型。 1）横切剪分为切头剪与定尺剪，切头剪为粗切，不需定尺装置。 而定尺剪必须带有定尺装置

39、，且剪切质量要求较高。横切剪有铡刀 式、摆动式与滚切式，以滚切式较先进，最厚可切 50mm。 2）切边剪有圆盘剪、铡刀剪与双边剪。圆盘剪对于剪切较薄规 格的钢板来说非常经济且生产率高，剪切质量好，但最厚只切 25mm。铡刀剪是最老的型式，现已很少采用。双边剪有摆动式、滚 切式、铡刀式，滚切式最厚可切 50mm。 3）剖分剪有圆盘剪与上切式剪。圆盘剪最厚只切 25mm，上切式 剪可切至 50mm。 综合考虑以上因素，本设计采用滚切式切头剪、定尺剪和双边剪， 上切式剖分剪。 2.3.5 热 处 理 设 备 1、中厚板热处理炉按运送方式分，有辊底式、步进式、等二种。 按加热方式分，有直焰式和无氧化式

40、两种。 26 1）辊底式炉可用于钢板的正火、调质、淬火及回火等热处理。 这种炉子产量和机械化、自动化程度高，得到广泛应用。辐射管加 热的无氧化辊底式炉可对钢板进行常化，淬火并兼作回火处理。处 理后钢板无氧化，表面质量好，温度均匀，处理钢板厚可达 200mm，宽可达 5400mm，长可达 26m。 2）步进式炉主要优点是：没有黑印和划伤，但投资大、维护要 求高。主要用于特厚钢板回火兼作常化处理，其加热效率和钢板温 度均匀性比辊底式炉差，目前使用较少。 2、淬火处理用的淬火机有压力式和辊式之分，淬火用介质有水 和油两种。 1）压力淬火机淬火不均匀，钢板易产生瓢曲，现已很少采用。 2）辊式淬火机冷却

41、速率均匀，钢板板形较好，且需热处理钢板 的长度不受淬火装置的限制。 综合分析以上方面，本设计采用辐射管加热无氧化辊底式炉和辊 式淬火机。 2.4 车 间 自 动 化 装 置 目前，世界宽厚板轧机的形式已经向着高刚度、高自动化和低消 耗的方向发展。因此，为了适应这一发展趋势，本车间除工艺、设 备等方面的改进外，也考虑了计算机控制系统的采用和加强。 8 本设计考虑到目前的自动化水平，并结合国内外的现有技术，主 要考虑了相关设备之间工艺操作控制及安全保护方面的要求，同时 27 以提高产品质量、提高劳动生产率及节约能源为目标，采取以下措 施： a) 四辊粗轧机采用辊缝自动设定（APC），四辊精轧机采用

42、液压厚 度自动控制(AGC），并在轧机上采用计算机控制轧制。 b) 步进梁式加热炉采用计算机自动控制燃料燃烧、炉温和人机对 话及报表，对节奏进行控制，使之与轧制节奏匹配。 c) 轧线上配以完善的检测设。 d) 水、电、燃油等能源动力方面必要的自动计量装置。 2.4.1 四 辊 轧 机 电 动 （ APC） 和 液 压 （ AGC） 电动（APC）和液压（AGC）设施的使用，主要为进行从原料到成 品的合理轧制，提高轧机的压下精确性和灵敏性，减少成品钢板最 终厚度偏差，提高成品厚度精度，减少同板差及改善成品板形（减 少镰刀弯），提高成材率等。 计算机控制的电动（APC）和液压（AGC）应具有以下功

43、能： a) 轧制规程的在线设定及在线计算。 b) 安全保护（过负荷与过行程等）。 c) 机架刚度、轧辊偏心度及支撑辊轴承油膜变化的补偿。 d) 道次间辊缝给定精度的自动修正。 e) 轧辊辊缝位置的设定及自动控制（APC）。 f) 钢板厚度（纵轧后阶段）自动控制（AGC）。 g) 轧辊的自动调零。 h) 人机对话及报表。 28 2.4.2 在 线 检 测 设 施 1) 冷热金属探测器用于检测冷态和热态金属的位置，控制 有关设备的运转操作，分别位于加热炉上料辊道、出料辊道、除鳞 箱、轧机及矫直机、冷床、减切线，要求反应迅速，环境适应性强， 工作性能稳定。 2) 测压仪用于四辊轧机的轧制压力检测，具

44、有常规过负荷 能力，要求反应迅速，精度高，工作特性稳定，可靠耐用，自动显 示记录。 3) 测温计用于检测坯料或轧件温度，分别位于由加热炉出 炉至矫直机区域，部分参加轧机及 AGC 等系统工作，要求温度范围 适当，工作精确稳定，反应迅速，能自动显示记录。 4) 测宽仪用于轧件宽度的测量，位于四辊轧机后，光电双 镜式，测宽范围 1000-4200，要求反应迅速，精度高，工作可靠 稳定，防护性好，自动显示记录。 5) 测厚仪用于四辊轧机前后轧件厚度检测，射源 CS137， 要求反应迅速，精度高，工作可靠稳定，防护性好，自动显示记录。 6) 在线超声波探伤（UST）装置设置在定尺剪前输入辊道上， 可对

45、厚度允许范围内的钢板进行全面超声波探伤。其优点有利于在 定尺剪前检查出钢板缺陷，提高成材率。但要求有较大冷却能力的 冷床，使被检查的钢板温度降到足够低。另外要配置较多探头，以 保证 UST 能适应生产节奏的要求，因此使投资费用增加。 29 2.4.3 计 算 机 控 制 本宽厚板车间采用四级计算机控制，即生产管理、生产控制、工 艺控制和设备控制。现简要说明工艺控制。 1）板坯库计算机控制板坯库采用位置图控制方式的计算机 自动控制。位置图控制方式是利用计算机程序来表示具体过程各部 分之间在时间和空间上相互关系的位置或符号。首先各计算机终端 收集连铸坯或锻坯的有关数据，并对其中的各有关事件及其结果

46、进 行通讯联系，并对来料和库坯的板坯进行定位堆垛、加工处理和轧 制选定等多种作业的管理与控制。 2）加热炉的跟踪控制加热炉区域的板坯跟踪控制是在轧制 线过程控制计算机的直接参与下，根据设置在各自炉内板坯的跟踪 控制和操作人员在系统中给定的称量、装炉、出炉记录，自动设定 推钢机推钢。 3）轧制线的跟踪控制轧制线的跟踪控制是依靠高速热金属检测 器和轧机的测压仪表来实现对特殊的轧制方法和复杂的轧件能准确、 迅速的完成跟踪控制。 4）精整线的跟踪控制钢板在精整线实现控制所需的信息在板坯 入炉时就传递给生产控制计算机。精整线的跟踪采用冷金属检测器 （EMD）和光电开关等仪表进行控制，同时可在各操作室显示

47、器上显 示作业指标及上道工序的实际数据，如发现异常可改变作业指示 5）成品库的管理成品库的管理是依靠生产控制计算机的联机数 据库，根据在线生产的加工进展情况和用户的合同信息，自动协调 30 下线垛位的选定、产品替换、废次品补偿等事项，确定钢板的垛位 及转入出厂系统。 2.5 工 艺 布 置 方 案 车间平面布置主要指设备和实施按选定的生产工艺流程确定平 面布置。平面布置的合理与否对于设备生产能力的发挥、工人操作 安全、生产周期的长短及生产率的高低有着很大的影响，在平面布 置时应当从实际出发求得最大合理的布置 71023。其原则有： 10 1) 应满足生产工艺的要求，使生产流线合理； 2) 保证操作方便，安全生产和工人的健康； 3) 使人行道与工作线平行，避免金属（原料与成品）流线与金属 废料流线以及其他材料的运输线的相互交叉； 4) 既有利于生产，又使占地面积小，运输线最短，以求缩短周期， 提高生产率和单位面积产量； 5) 考虑将来的发展，要留有余地。 本设计在确定本车间平面布置方案时，考虑了方案一和方案二， 分别见图 21 和图 22。 方案一：采用一字形布置，此方案金属流线合理，能满足生产工 艺要求，但这种方案使车间过长，建设投资大，不经济，一般不在 新建。 方案二：采用丁字形布置，此方案可减少车间长度和面积，节省 投资，且金属流线比较合理，可满足生产工艺的要求。