热轧宽带钢项目设计说明书.doc

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1、目录第一章概述1.1 热轧板带钢生产状况 1.1.1 热轧宽带钢生产状况 1.1.2 热轧窄带钢生产状况 1.2 热轧带钢市场前景和需求概况 1.2.1 热轧宽带钢市场前景 1.2.2 热轧窄带钢市场需求 1.3 今后热轧板带钢的发展趋势 1.3.1 热轧宽带钢发展方向 1.3.2 热轧窄带钢发展方向 1.4 本设计的目的和意义 1.5 本设计的重点问题及解决办法 第二章 生产方案及工艺流程的制定2.1 产品方案的编制 2.1.1 产品方案的概述2.1.2 编制产品方案的原则及方法 2.1.3生产方案的依据 2.1.4产品方案2.1.5选择计算产品 2.1.6检验规程2.2原料的选择2.3生产

2、工艺流程制定 2.3.1 制定生产工艺流程的主要依据2.3.2生产工艺流程第三章设备的选择3.1设备的选择内容与类型3.1.1设备选择的主要内容和原则3.1.2选择轧机的内容与原则3.1.3轧机的类型与布置形式3.1.4轧机的选择3.2.粗轧轧机与精轧机组参数的确定3.2.1工作辊的参数确定3.2.1.1工作辊的辊身长度Lg3.2.1.2工作辊直径Dg3.2.1.3辊颈尺寸d3.2.1.4四辊轧机的轧辊辊颈长度l3.2.1.5四辊轧机的过渡圆弧角r3.2.2 支撑辊的参数确定3.2.2.1支撑辊的辊径Dz3.2.2.2支撑辊的辊身长度Lz3.2.2.3支承辊辊颈尺寸d3.2.2.4支承辊辊颈长

3、度l3.2.2.5支承辊过渡圆弧角r3.2.2.6机架立柱断面积3.2.2.7最大允许轧制力的计算3.3.3立轧机组的参数的确定第四章工艺计算4.1粗轧机及工艺计算4.1.1轧机最大咬入能力的计算 4.1.2.压下量分配 4.1.3.咬入能力的校核 4.1.4.咬入角计算 4.1.5.压下率的计算 4.1.6.接触弧长度lc（mm）的计算 4.1.7.宽展B（mm）的计算 4.1.8.粗轧机轧制速度的确定 4.1.9.确定轧制延续时间 4.1.10.轧制温度的确定4.1.11.计算各道的变形程度4.1.12.计算各道的平均变形速度 4.1.13.求各道次的变形抗力4.1.14.计算各道的平均单

4、位压力4.1.15.各道次轧制力的计算4.2精轧机组的工艺计算4.2.1.压下量分配 4.2.2.压下率的计算 4.2.3.接触弧长度lc（mm）的计算 4.2.4.宽展B（mm）的计算 4.2.5.粗轧机轧制速度的确定 4.2.6.确定轧制延续时间 4.2.7.轧制温度的确定4.2.8.计算各道的变形程度4.2.9.计算各道的平均变形速度 4.2.10.求各道次的变形抗力4.2.11.计算各道的平均单位压力4.2.12.各道次轧制力的计算第一章概述1.1热轧板带钢生产状况热轧宽带钢是重要的钢材品种, 对整个钢铁工业的技术进步和经济效益有着重要影响 。 发达国家热轧宽带钢产量约占热轧钢材的50

5、% 以上, 并在国际市场竞争中居于领先地位 。 我国钢铁工业近年来产量增长较快, 但高附加值产品数量和质量较低 。 我国一般热轧带钢产品厚度下限是 1 . 8 mm , 但实际上只生产很少厚度小于 2 . 0 mm 的热轧带钢, 即使窄带钢, 产品厚度一般也大于2 .5mm。因此, 相当一部分希望使用厚度小于 2 mm 带钢作原料的用户, 只得用冷轧带钢 。如果能开发薄规格的热轧带钢, 则可代替相当一部分的冷轧带钢使用, 使生产成本大为降低 。1.1.1热轧宽带钢生产状况国外热轧宽带钢生产的技术进步表现在以下几方面: 热带钢无头轧制技术 头轧制技术能稳定生产宽薄带钢及超薄热轧带钢, 其宽厚比可

6、由传统热连轧的8001 提高到1 0001, 并能应用润滑轧制及强制冷却技术生产具有新材料性能的高新技术产品 。 薄板坯连铸连轧技术 。 它主要有紧凑式热带钢生产工艺C SP 在线热带钢生产工艺I SP 灵活式薄板坯轧制工艺F T SR 和连铸直接轧制工艺CON ROLL 等10 余种类型 。 德国S M S 公司开的C SP 工艺已成功地轧制出厚度为0 . 8 mm 的薄带钢产品, 并已经广泛应用在家用电器 、 建筑工业等领域; 奥钢联 ( V A I ) 开发的CON ROL L 工艺也成功地生产出厚度为 0 . 9 mm 1 . 0 mm、 表面质量极好的热轧薄带钢, 可用作汽车的外露部

7、件; 美国至今已经投产的薄板坯连铸连轧生产线达50 条, 生产能力5107t 年 。铁素体区轧制生工艺 。 它又称相变控制轧制, 是由比利时冶金研究中心于1994 年开发的一项轧制新技术, 当初主要目的就是用薄规格的热轧带钢取代 1 . 0 mm2 . 0 mm 厚度范围的冷轧产品 。 铁素体区轧制生产工艺的发展目标是生产薄 ( 超薄) 规格优质深冲板 。L TV公司的印地安那哈伯厂40% 的超低碳钢产品采用铁素体区轧制生产, A rved i 公司采用铁素体区轧制生产的超薄热轧带钢已占其产量的 25%。 铸轧薄带钢的CA ST R I P 工艺 。 这种工艺由美国纽柯钢铁公司 、 澳大利亚B

8、H P 公司和日本 I H I 公司联合开发, 2003 为纽柯公司成功建设了世界上第一套全商业化的双辊铸轧薄带钢生产线, 用来生产碳钢和不锈钢 。与常规连铸和轧钢技术相比, 这种工艺具有投资省 、运行费用低 、节能环保 、废气排放少等优点 。目前, 这套全商业化的薄带钢双辊铸轧机可年产2 . 0 mm 以下薄规格带钢5105t 。国内热轧宽带钢生产概况如下: 传统的热带轧机 。 以宝钢2 050 mm 热轧带钢轧机为例, 把薄规格产品作为主要生产目标, 采用最佳卷取温度, 对加热温度 、 轧制负荷分配 、轧制速度进行优化, 对各精轧机架目标凸度进行合理分配, 轧出符合标准的厚度为1 . 6

9、mm 的集装箱用耐大气腐蚀板, 解决了集装箱钢板长期依赖进口的局面, 2002 年又试轧成功厚 1 . 2 mm 的热轧薄带。薄板坯连铸连轧 。自1992 年兰州钢厂与钢铁研究总院合作建立了我国第一套C SP 薄板坯连铸机以来, 国内各大钢铁公司纷纷花费巨资新建或改造热连轧厂, 不断扩大品种范围, 提高产品质量 。 宝钢的2050和1580 热轧线是国内工艺装备及自动化控制水平较高的两条生产线, 能稳定生产厚度1 . 5 mm 的热轧板卷, 也能生产少量厚度1 . 0 mm 1 . 2 mm 的超薄热轧带钢 。 1999 年珠钢引进第一条C SP 薄板坯连铸连轧线 ( 1 450 mm ) ,

10、 之后邯钢 、包钢 、攀钢 、唐钢相继建成投产C SP 薄板坯连铸连轧生产线, 已具备生产 0 . 8 mm 超薄带钢的能力 。铁素体区轧制生产工艺 。珠钢C SP 薄板坯连铸连轧生产线投产后, 计划采用该工艺生产2 . 0 mm 以下超薄热轧带钢, 目前国内唐钢 、本钢等多条C SP 薄板坯生产线均已具备铁素体区轧制能力 。1.1.2热轧窄带钢生产状况目前, 国外窄带钢的发展呈停滞状态, 产量和质量均不高, 对窄带钢的需求多采用将宽带纵切的办法,成本偏高 。国内共有50 多套热轧窄带钢轧机, 其中全连续式轧机2 套, 3 4 连轧机14 套, 半连轧15 套, 其余为跟踪式 、横列式 、行星

11、式等, 年总生产能力9106t 。但生产 工艺和设备水平普遍较落后, 其中 15 家国有企业的大部分仍采用老式布局的3 4 连轧生产线 。按产品的宽度可分为两类, 一类为145 mm 240 mm , 多采用连铸坯一火成材, 如 宣 钢 带 钢 厂 等; 另 一 类 为 210 mm 305 mm , 使用初轧坯两火成材, 如包钢 、 莱芜带钢厂等 。优化改造后唐钢窄带钢生产线采用自产 165 mm 165 mm、 165 mm 225 mm、 165 mm 280 mm 三种规格的连铸坯, 能够生产最宽达355 mm、最薄为1 . 8 mm 的窄带产品 。 1996 年无锡市新大薄带钢有限公

12、司在国内率先建成了年产 6104t 的 350 mm 热轧薄窄带钢生产线, 采用了合理的工艺 、设备, 选用了先进的控制系统,从而解决了板形 、 板厚控制与活套角度控制等一系列难题, 成功地生产出厚度为 1 . 0 mm 1 . 5 mm、 宽度为130 mm 200mm 的薄规格窄带钢, 并用于薄壁焊管生产 。鞍钢公司轧钢总厂一条中型型钢生产线经改造, 形成了年产1105t 的350 mm 半连轧窄带钢生产线, 目前已能生产厚度为1 . 2 mm 2 . 0 mm 的高强度合金钢和不锈钢等难轧窄带钢产品 。1.2热轧带钢市场前景和需求概况1.2.1热轧宽带钢市场前景对30 多家国外钢铁企业的

13、产品调查表明: 作为最终产品使用的厚度大于 2 mm 的热轧带钢的需求量正在下降, 1995 年为48% , 2005 年将下降至42% , 而厚度小于2 mm 的热轧薄带需求量日益增加, 从正在进行和准备进行的深加工线和冷轧机组方面的投资也可看出这种趋势 。 预计2005 年, 厚0 . 8 mm 1 . 2 mm 热轧薄带需求量增加将大于 1% , 厚 1 . 2 mm 2 . 0 mm 热轧薄带需求量增加将大于7%。 到2007 年, 预测全世界超薄热轧带钢的市场需求将超过 1 . 9107t 。就国内市场而言, 1998 年全国共消耗热轧薄板219107t , 为填补国内板带材的供需缺

14、口, 1998 年进口热轧薄板约7 . 8106t , 占当年钢材进口总量的64 . 1%。可见, 国内热轧薄板的市场空间巨大, 特别是对 2 . 0 mm以下超薄热轧带钢的需求尤其旺盛 。12.2热轧窄带钢市场需求国内外热轧窄带钢市场需求大体相同, 厚度大于25 mm 的产品基本饱和, 厚度小于 20 mm 的热带却供不应求 。 我国宽带轧机虽然已经具有一定规模, 但是我国的轻工 、 建筑行业等需要大量的薄规格窄带钢, 主要用于生产薄壁焊接钢管 、 轻钢龙骨等, 此外热轧窄带钢还要给冷轧窄带钢轧机及特殊用途的钢带轧机等提供原料, 因而目前我国热轧窄带钢仍然不会为宽带钢所替代 。 据资料统计,

15、 我国煤气管年产量已经超过3106t , 这也是窄带钢的一个大市场 。1.3今后热轧板带钢的发展趋势1.31热轧板宽带钢发展方向( 1) 热轧板宽带钢以深冲钢板 、 耐腐蚀高强度热轧钢板、成型性优异的高强及超高强钢板、超宽幅汽车钢板、热镀锌钢板、超细晶高强度钢板为发展目标。由于将采用无头轧制技术、薄板坯连铸连轧工艺、控制冷却技术等轧制工艺生产热轧薄带钢, 因此可以较好地控制热轧带钢的组织和性能。在冷却技术方面,以温度预测模型为基础, 采用细分的冷却箱和缓慢冷却装置,开发高精度的冷却系统,对钢材的组织和性能进行控制 。1.3.2热轧板窄带钢发展方向( 1) 增大带钢产品的优质比, 调整产品结构,

16、 开拓热轧窄带钢产品应用新领域 。 目前热轧窄带钢生产厂在提高质量 、 降低消耗 、 降低成本 、 扩大品种的前提下, 将小家电 、 小五金 、 家具 、 自行车零件等深加工企业所需多层次优质碳素结构钢 、 优质低合金钢 、 高锰钢 、 不锈钢等高质量带钢作为主导产品, 彻底改变只以焊管为主要供货方向的局面, 建设新热轧窄带钢 生产线, 所轧产品规格处于宽带轧机产品的下限之外,从而可以代替部分冷轧产品 。 如用厚度小于1 . 5 mm 的热轧窄带钢替代冷轧带钢, 可以减少冷轧轧程, 大幅度降低生产成本, 提高轧机的效率 。( 2) 向薄 、宽 、厚方向发展 。生产薄规格带钢, 可满足薄壁焊管厂

17、提高成材率 、 降低生产成本的需要; 生产 宽规格带钢, 占领热轧中宽带钢 ( 宽度一般大于500 mm ) 的产品空间; 生产厚规格带钢, 开发轻钢结构 。 轻钢结构用来制作工业厂房 、 办公大楼 、 体育场馆 、 商业超市 、 仓库等, 目前广泛使用宽 200 mm350 mm、 厚6 mm 30 mm、 长3 m 12 m 中板及板卷, 热窄带钢比中板便宜600 元 t 700 元 t , 如能用窄带钢代替中板, 将使整个钢结构工程成本有较大幅度下降 。1.4本设计的目的和意义本设计是年产366万吨的热轧板带钢车间工艺设计。产品规格为：（4.02.0）mm（10001200）mm。所用钢

18、种为：普碳钢、低合金钢、优质钢。本设计课题是年产366万吨的板带钢生产车间。这是一个大型的轧钢车间，其投资大，消耗大，生产量大。板带钢是我国钢铁生产的主打产品，需求量很大。今后几年市场需求仍然会有较大增长。另外带钢的延伸产品还有一定市场空间，如装潢用的五金材料，发展十分快，不少五金产品出口到东南亚、欧美等国际市场，拉动了国内的带钢生产。由于市场对板带钢的需求仍然很大，而且在近几年不会下降，因此该大型生产车间的建立是可行的。带钢生产技术发展至今已有80多年的历史，现在已经是第四代轧机，板形控制技术目前也已经发展得较为成熟。在相关技术比较完善的情况下，建立大型轧钢厂可以节约很多在技术改进上的投资，

19、可以在建成时就采用目前最先进的技术，还可以借鉴其他车间的生产经验，少走一些弯路，一步到位。综上所述，本设计的选题是有意义且可以实现的。1.5本设计的相关问题本设计的相关问题有热轧板坯热装热送问题。连铸坯热送热装指的是把无缺陷的铸坯在热状态下送到轧钢加热炉加热，然后再送到轧机进行轧制。连铸与热轧之间的连接方式有：(1)冷装工艺(CHR)。(2)连铸坯热装工艺(HCR)。(3)连铸坯直接热装工艺(DHCR)。(4)连铸坯直接轧制工艺(DR)。该技术是一项集冶炼、连铸、判定、入库、转运、组批装炉、轧制成材等诸多技术和管理于一身的系统工程，连铸坯热送热装技术的实施，必须解决好如下几个主要问题： （1）

20、炼钢、轧钢工序厂址地理位置要邻近，工艺设备要适合热送热装要求。 （2）炼钢、连铸及轧钢工序的综合生产状况正常稳定，工序能力大致匹配。 （3）为保证冶炼、连铸和轧机的连续性生产，必须提高生产过程的可靠性。 （4）由于连铸坯缺陷难以在线清理，炼钢、连铸工序必须具备无缺陷连铸坯的生产技术。 （5）为保证连铸坯的热装温度，提高热装效果，连铸工序必须具有高温出坯能力和铸坯输送过程中的保温技术以及连铸坯的热装炉技术。根据连铸坯热送热装的特点，设计中拟采用以下解决思路： （1）连铸坯流转方式，连铸坯热送均采用辊道输送到热轧车间加热炉，辊道上采取了一定的隔热保温措施。热装温度一般达600700，有的高达800

21、以上。 （2）连铸坯装炉及加热控制，当连铸坯热送到热轧生产线时，经验收及组批后，用长行程装钢机或辊道将热坯送入加热炉，由计算机在线控制加热炉的加热温度。 （3）组织无缺陷连铸坯生产，加强各类事故的管理。例如：铸坯表面纵裂是在结晶器内产生，并在二冷段进一步扩展形成的。为了减少表面纵裂的发生率，在生产中应改进结晶器冷却和二次冷却工艺。（4）在板坯库和加热炉之间设有保温坑，以满足热装热送工艺需要。第二章生产方案及产品大纲的制定2.1 产品方案的编制2.1.1 产品方案的概述 所设计车间拟生产产品名称、品种、规格、产量、质量要求等； 产品方案是车间设计主要依据，是选择设备、确定工艺的基础。2.2.2产

22、品方案编制原则（1）经济发展及市场对产品需求： 市场需求、技术可行、投资合理、效益明显。（2）建厂地资源、设施、投资、环保可行： 资源生产原材料、辅料等； 设施水、电、交通等； 投资可满足建设要求； 环保无污染或可有效控制污染。（3）符合国家总体发展规划 产品服从国家总体发展规划，符合有关标准和规范。2.1.3选择生产方案的依据 生产方案选择与设备、技术水平、投资、产量等因素密切相关。 金属材料压力加工企业生产方案确定的主要依据： 1产品品种、规格、状态及质量要求（1）品种和规格不同，生产方案可能不同；（2）同样品种也可能采用不同的生产方案。2年产量要求 产量要求不仅决定于生产工艺过程，也对设

23、备选择、坯料要求、产品规格有直接影3投资额要求 一般而言，投资大装备水平可以高，可采用先进生产工艺，因此生产成本低；投资小，设备投资少，但是生产水平低，生产成本可能就高些。2.1.4产品方案产品方案按钢种的分配量、钢号及生产标准编制钢种代表钢号品种规格mm（厚*宽）年产量（t）生产标准所占比例/%普碳钢Q2352.04.0*100012004000040优质碳钢08Al、08#45#、15Mn、45Mn2.04.0*100012003000030低合金钢Q295Q3452.04.0*100012003000030合计10000001002.1.5.产品计算表 钢种钢号热轧带钢规格（mm）（厚*

24、宽）板坯规格（mm）（厚*宽*长）产量（万t）碳素结构钢Q2352.0*1000120*1000*1000014Q2353.0*1100120*1100*1000010Q2354.0*1200120*1200*1000016优质碳素结构钢452.0*1000120*1000*1000010453.0*1100120*1100*100009.0454.0*1200120*1200*1000011低合金钢16Mn2.0*1000120*1000*100001016Mn3.0*1100120*1100*10000916Mn4.0*1200120*1200*1000011合计1002.1.6 检验规程

25、正确准确的判定产品质量。产品经检验合格后，方可贴产品合格证、入成品库。不合格品一律不准入库。每件产品悬挂的合格证不得少于3个。每批交货产品必须附质量证明书一份备查，产品质量证明书由公司技术监督部门签发。2.2原料（坯料）的选择 目前，用于热轧板带钢生产的原料有主要有：钢锭、钢坯和连铸坯等。本设计采用连铸板陪板坯厚度：190210mm 允许偏差5mm 板坯宽度：10001200mm 允许偏差5mm板坯长度：10000mm 允许偏差5mm 镰刀弯：5mm/m坯重：25.482.3生产工艺流程2.3.1生产工艺流程的依据1根据生产方案的要求 产品产量、品种、规格及质量要求的不同，所采用生产方案就不同

26、，生产工序就有很大差别。生产方案是编制生产工艺流程依据。 2根据产品质量要求 要满足产品技术条件要求，就要有相应的技术措施和生产工艺来保证。质量要求是生产工艺设计基础。3根据车间生产率的要求 车间生产规模不同，工艺要求就不同；即使生产同样产品，产量不同，工艺要求也有差别。生产率要求是生产工艺设计的出发点。 2.3.2生产工艺流程制定生产工艺特点1.机组配置机组采用“1RRM+7FM”的半连续式布置，即：1架四辊可逆粗轧机+7架精轧机组。2.粗轧机粗轧机选用一台大压下、高速轧制的四辊可逆轧机。并配备有高压水除鳞装置。3.中间辊道中间辊道设置保温罩，以减少中间带坯的热损失，保证进入精轧机组的中间带

27、坯温度，减少头尾温差，并获得较高精度和机械性能均匀的产品。4.切头飞剪采用滚筒式飞剪，圆弧剪刃，保证轧件顺利咬入精轧机组。5.精轧前设置立辊对进入精轧机组的带坯进行轧边，对控制产品的宽度精度和薄规格产品的边裂十分有利。6.精轧机组采用7机架四辊连轧的型式， F1F7机架全部配备液压AGC系统，并配备工作辊弯辊装置，能有效的控制带材的板形。机组各机架间设置低惯量电动活套，维持恒张力轧制。设置支持辊液压快速换辊装置和工作辊快速换辊小车。轧机水压除尘装置，改善工作环境。7.带钢冷却装置采用目前热带钢连轧机组上最常用的层流冷却系统，水压、水量自动控制，以获得最佳的带钢冷却效果。8.卷取机采用地下三助卷

28、辊式卷取机。卷筒采用低惯量液压涨缩式，两级涨缩，侧导板液压动态控制，助卷辊和夹送辊气缸操作。第三章设备的选择3.1.1 设备选择的主要内容和原则设备选择的主要内容：确定出车间设备的种类、型式、结构、规格、数量及能力。金属压力加工车间的生产设备可分为：主要设备和辅助设备，对主要设备，应在预选的基础上进行必要的设备负荷计算，以及零部件强度校核计算。对于辅助设备，一般不进行验算，可在主要设备确定后，再确定与之配套的辅助设备。设备选择一般应考虑如下原则：（1）要满足产品方案（主要指规格、质量、年产量等）的要求，保证获得高质量的产品。（2）要满足生产方案及生产工艺流程的要求每种生产方案都要求与之相适应的

29、设备。例如采用热轧法生产钢铁板材时，就必须选择与之相对应的连轧机，以及相应的辅助设备。且生产工艺流程中的每一个工序必须按该工序的工艺要求选择设备。（3）要注意设备的先进性和经济上的合理性在可能的条件下，尽可能选用机械化、自动化程度高的先进设备，以利于提高生产效率和设备利用系数。此外，还要注意选择标准设备，力求投资少，而有较好的技术经济指标。（4）要考虑设备之间的合理配置与平衡设备选择时要注意主要设备之间以及主要设备与辅助设备之间的合理配置与平衡。工艺设计者选择设备时必须全面考虑，由于机械制造工业，以及金属压力加工技术的不断发展，压力加工设备除一些特殊设备外，基本上都已经趋于系列化、标准化，为设

30、计者选择设备提供了方便的条件18。3.1.2 选择轧机的内容和原则轧钢机是实现金属在旋转的轧辊之间依靠轧制压力作用而发生塑性变形的机械设备，是代表车间生产技术水平，其配置一定程度上标志着轧制车间的特征。因此，轧钢机选择的是否合理对车间生产具有非常重要的影响。轧钢机选择的主要依据是：车间生产的钢材的钢种、产品品种和规格、生产规模的大小以及由此而确定的产品生产工艺过程。对轧钢车间工艺设计而言，轧钢机选择的主要内容是：确定轧钢机的结构形式、确定其主要技术参数、选用轧机的架数及布置方式25。3.1.3 轧机的类型与布置形式本设计车间在粗轧时采用紧凑式四辊可逆式轧机，在精轧时采用七机架紧凑式四辊可逆式轧机进行生产。为了控制产品的带宽，在粗轧时在第二与第三和第机架三与第四机架的中间加设了立辊轧机。精轧时在第三与第四机架的中间加设了立辊轧机。3.1.4轧机选择