240万吨CSP热轧薄板厂设计毕业设计说明.doc

说明书 240 万吨万吨 CSP 热轧薄板厂设计热轧薄板厂设计 摘要摘要 本设计以生产产品规格为 12mm 1550mmX65 管线钢为例 设计一个年产量为 240 万吨的 CSP 热轧薄板厂 设计内容主要包括兴建该厂的可行性分析 产品大纲的 编制 产品平衡计算 主辅设备选择 以及生产工艺流程设计 轧制规程的计算 辊 形设计和轧辊强度的校核 电机功率的校核 车间生产能力的计算 轧机工作图标的 确定以及车间平面布置等内容 参考其他已建厂的参数经验 指定产品大纲 确定压下规程 选择主要轧制设备 进行计算 关键词 关键词 CSP 连铸连轧 轧制工艺 强度校核 Design of CSP Hot rolling Sheet Plant 240 ton Annual Output Abstract The design specifications for production of product is 12mm1550mm X65 steel as an example Design a production capacity of 2 4 million tons production of CSP Design features include the construction of the plant feasibility analysis the preparation of the outline of the products metal balance calculation rolling determining the csale products blance calculation the mainequipments choice the choice of auxiliary equipments Economical and technical indicators of development an production process design system temperaure the speed of the system cone unit rate calculation the calculation of rollling a point of order roll strength checking checking the electrical power workshop production the mill work chart to determine yhe plant layout an so on Reterence other plant parameters of experience the design products outline selcet apoint of other to determine major reduction rolling equpments calculation Keywords CSP Continuous casting and rolling Rolling progirss Strength check 目目 录录 第一章第一章 建设一个建设一个 CSP 车间的可行性和必要性分析车间的可行性和必要性分析 1 1 CSP 生产线历史简介生产线历史简介 自 1989 年世界上第一台工业化的薄板坯连铸连轧生产线投产以来 过去的 11 年 中已有 36 条生产线相继运作 2000 年可形成年产 4825 万 t 的生产能力 薄板坯连铸 连轧工艺技术装置日趋完善 市场竞争更具实力 原因在于它的工艺优势 投资低 能耗低 生产成本低 维护费用低 成材率高 两流薄板坯连铸机与一套热连轧机相 配可产 160 250 万 t a 热轧带卷 可以分别与电炉或高炉 转炉流程相联接 薄板坯连 铸连轧技术越来越显示出它的生命力 1 2 国内外国内外 CSP 生产线概况生产线概况 1 2 1 国内国内 CSP 生产线发展概况概况生产线发展概况概况 20XX 年以来投产的生产线的达产速度快于国外同类生产线邯钢薄板坯连铸连轧生 产线 1999 年 12 月投产 2000 年达到设计生产能力 是所有已投产的 CSP 生产线中达 产最快的 包钢的薄板坯连铸连轧生产线是我国第一套双流 CSP 生产线 20XX 年 8 月投产 20XX 年超过了设计生产量 比邯钢更快 是国际上达产速度最快的 20XX 年已投产的 5 条线为所在企业创造了可观效益已投产 5 条生产线 20XX 年的 生产指标见表 1 1 1 表 1 1 20XX 年我国薄板坯连铸连轧生产指标 厂名 连铸机流数和 铸坯规格 mm 20XX 年轧材 产量 万 t 钢水成 材率 钢材合 格率 珠钢1 流 1000 1350 50112 5098 299 邯钢1 流 900 1680 70153 2697 5698 43 包钢 2 流 1250 1500 67 1250 1500 50 251 8198 8599 13 鞍钢 1 流 960 1520 100 130 220 8595 8299 81 唐钢 1 流 55 7687 2299 47 950 1680 70 85 已投产的 5 条生产线技术操作指标的差别很大 表 2 技术操作指标中有一些不具 备可比性 但相当一部分是可比的 如 作业率 连浇炉数 燃料消耗等 另一方面 与设计技术操作指标对比 还有一些指标未达到 差距就意味着潜力 表 1 2 20XX 年我国薄板坯连铸连轧生产线技术操作指标 厂名 拉坯速度 m min 1 铸机 作业 率 平均 连浇 炉数 平均 连浇 时间 漏钢 次数 漏钢 率 加热炉 燃耗 kg t 1 轧机 作业 率 珠钢 邯钢 包钢 鞍钢 唐钢 4 5 5 8 3 8 4 8 5 2 1 2 4 3 79 83 68 6 81 4 86 7 33 56 7 73 8 45 15 4 15 9 5 92 550 336 6 569 4 337 2 65 52 11 30 0 3 0 48 0 411 0 066 0 77 20 26 8 38 77 67 8 65 74 77 80 6 84 3 32 5 发挥薄板坯连铸连轧技术潜力的关键之一在于发挥连浇的优势 抓连浇炉数的增 加就必须解决铸机漏钢和提高整个作业线作业率的问题 从而提高生产线的效率 连铸连轧工艺的独特优势薄板坯连铸连轧工艺是由薄板坯连铸机与常规宽热带连 轧机的精轧机组集成而来的 连轧机组的能力与常规热带连轧机相当 而薄板坯铸机 能力低于连轧机组 常规热连轧机生产薄规格产品的不利点是单位时间内产量大幅度 下降 而这正是薄板坯连铸连轧生产线的固有特性 生产薄规格热轧板是薄板坯连铸 连轧技术的独特优势 近几年我国进口热轧板中大都属于薄规格产品 特别是厚度 2mm 的薄板 发挥薄板坯连铸连轧技术的独特优势将大大促进我国钢铁产品结构的 调整 对新工艺决不能满足于掌握操作技术 达到并超过设计能力 还必须做到自主设 计 制造 并有所改进与提高 我们应努力使我国的薄板坯连铸连轧生产线成为效率 最高且最经济的生产线 我国薄板坯连铸连轧技术还有很大发展空间预计到 20XX 年后 我国板材年产量 将达 1 1 1 3 亿 t 其中需要中厚板轧机生产的中厚板约在 2 000 万 t a 水平 需要由热 连轧机生产的板材 约在 0 9 1 1 亿 t 之间 到 20XX 年底 我国热连轧机生产能力为 4 708 万 t a 其中常规热连轧机为 3 126 万 t a 薄板坯连铸连轧 1 442 万 t a 炉卷 140 万 t a 在建热连轧机生产能力 3850 万 t a 其中常规热连轧机 2 450 万 t a 薄板坯连铸 连轧 1 400 万 t a 尚有 1000 3000 万 t a 的规模扩大空间 从发展观点看 今后常规 热连轧机与薄板坯连铸连轧生产能力之比应在 1 1 或 6 4 之间 则我国这一规模发 展空间将主要由薄板坯连铸连轧技术来填补 其技术发展空间如前所述 薄板坯连铸连轧技术是新开发的薄板坯连铸技术与常 规热连轧机组的集成 集成技术属于生产要素的一种新的组合 新的组合就会产生新 的生产力 从而产出新的贡献 同时提供今后潜力开发的空间 薄板坯连铸连轧技术 提供的发展空间有 1 利用轧机能力余量大的潜力 开发薄规格热轧板生产技术 替 代部分冷轧产品 2 利用薄板坯温度均匀的潜力 开发生产平直度高的产品 3 利用 薄板坯冷却速度快的优势 开发生产强度更高的普碳钢和部分应用广泛的不锈钢和硅 钢 1 2 2 世界其他各国的薄板坯连铸连轧生产线近况世界其他各国的薄板坯连铸连轧生产线近况 美国纽柯 厂有多条 CSP 生产线 同时在 ARMCO 阿姆科 建立了一条 CONROLL 生产线 生产 75 125 mm 的中等厚度板坯轧薄板 1997 年又在 IPSCO 依波斯柯 投产了一条 ISP 生产线 年产 125 万 t 的 2 12 7 mm 热轧带卷 宽 1219 2438 mm 近年来加拿大的阿尔戈马 Algoma 厂采用达涅利 Danieli 技术建立了一台两 流薄板坯连铸连轧生产线 年产 200 250 万 t 美国的北极星 North BHP 厂引进了住友 公司的中等厚度板坯铸机和达涅利的热连轧机建成一条年产 135 万 t 的生产线 带钢最 小厚度 2 7 mm 应指出 自 1998 年来有大量低价薄板材涌入美国市场 使多条薄板 坯连铸连轧生产线遭遇打击 但仍能有较大发展 最先引进 CSP 生产线的是墨西哥希尔沙厂 它生产 1 52 1 37 1 21 1 06 0 91 mm 厚 宽 831 1270 mm 的热轧带钢 40 国内出售 25 销往美国 其余出口中东 和拉美 又增建了第 2 台薄板坯连铸机 产量翻倍 以生产 1 5 mm 热轧带卷为主 韩国的浦项 POSCO 光阳厂 1997 年建的 CSP 生产线 2 号 1998 年中期工程即 暂停 已决定和原有的 1 号生产流程 180 万 t a 一同出售 主要原因是钢铁工业布局不 合理 太集中了 泰国 NTS 公司引进了 CSP 工艺 1997 年夏在乔恩布日 Chonburi 建 成 薄板坯厚 45 70 mm 产品为 1 2 mm 热轧带卷 产量 120 万 t a 生产正常 SSM 公司采用了 QSP 技术 浇注 90 70mm 生产热轧带卷 马来西亚梅加厂 Maga Steel 用了 6 亿美元在橡胶园建成了两条 CSP 生产线 1998 年投产以来生产正常 有望突破 250 万 t a 印度伊斯帕特集团 1998 年第一条 CSP 生产线投产后 又订了第二套设备 计划 2000 年初达到 200 万 t a 第一条 CSP 生产线建在西班牙的比斯卡亚 ACB 厂 Aceria pactade Bizkaia 1998 年投产以来 受欧盟限产要求 产量不大 德国的蒂森 Thyssen 1999 年 4 月 9 日投产 了 CSP 生产线 它和转炉相连 生产 45 70 mm 1600 mm 铸坯 1 2 3 0 mm 的高 强度带钢和 0 8 mm 的软钢 现已满负荷生产 200 万 t a 荷兰的霍戈文公司正在艾默 伊登厂建设 150 万 t a 的 ISP 生产线 争取 2000 年投产 生产 1 1 25 mm 750 1560 mm 的热轧带卷 此外 非洲埃及亚历山大国家钢铁公司 EZZ 1999 年来投产了 100 万 t a 的 CSP 生产线 南非的萨尔达尼厂 SALDANHA 建成了一流年产 140 万 t 的 ISP 生产线 澳洲的 BHP 公司拟引入 QSP 技术 建立第一条薄板坯连铸连轧生产线 综上 所述 各种薄板坯连铸连轧技术正被全世界各国广泛使用 从这些生产线中总结出该 技术的发展趋势 与高炉 转炉流程嫁接 用更纯净的钢水作原料 以生产 1 mm 的 薄规格产品 热轧薄带部分取代冷轧产品 2 1 3 在包头建设在包头建设 csp 钢厂的必要性和可行性研究钢厂的必要性和可行性研究 包头市 位于内蒙古自治区西部 地处渤海经济区与黄河上游资源富集区交汇处 北部与蒙古国接壤 南临黄河 东西接沃野千里的土默川平原和河套平原 阴山山脉 横贯中部 包头的地理坐标是东经 109 度 50 分至 111 度 25 分 北纬 41 度 20 分至 42 度 40 分 面积为 27691 平方公里 为内蒙古自治区最大的城市 能为建厂提供一个很 好的地理位置 包头市位于阴山 天山纵向成矿带上 矿产资源丰富 蕴藏有稀土 铁 煤炭 铝 金 铌等 54 种金属 非金属和能源化工原料 其中最为著名的白云鄂博矿山 是 举世罕见的金属共生矿山 铁的探明储量约为 10 亿多吨 铌的储量居全国之首 稀土 储量居世界之最 稀土储量不仅巨大而且品位高 生产成本低 占到全国稀土储量的 91 6 占世界已探明储量的 54 2 1999 年包头稀土产量 以氧化稀土计 占世界总 产量的 60 是名副其实的 稀土之乡 丰富的矿产资源为 csp 产品所需要的其他元 素提供了得天独厚的条件 虽然是西部城市 但包头拥有充足的水资源 而这也是是包头经济赖以发展的重 要条件 黄河流经包头境内 214 公里 水面宽 130 米到 458 米 水深 1 6 米到 9 3 米 平均流速为每秒 1 4 米 最大流量每秒 6400 立方米 年平均径流量为 260 亿立方米 是包头地区工农业生产和人民生活的主要水源 此外 艾不盖河 哈德门沟 昆都仑 河 五当沟 水涧沟 美岱沟等河流 水流量可观 也是可以利用的重要水资源 包 头可利用地表水总量为 0 9 亿立方米 不包括黄河过境水 地下水补给量为 8 6 亿立 方米 从 50 年代起 包头就开始了大规模的水资源开发 先后修建了黄河水源地多处 以及奥陶窑子 团结渠 民生渠 磴口扬水站 画匠营水源地等较大的黄河提水工程 先后构筑了昆都仑 刘宝窑 水涧沟等中小型水库 进行了大规模的水资源开发 由 此看来 CSP 生产线的用水设施得到了一个很好的保障 包头土地总面积 27768 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 市区面积为 140 5 平方公里 耕地面积占土地 面积比重 14 3 森林面积 149 2 千公顷 草原面积 2086 5 千公顷 其中很多地方可 以作为工业园区 可见包头能提供建厂所需土地 包头是连接中国华北 西北的重要交通枢纽和中国西部重要的邮电通讯中心 现 已基本形成了铁路 公路 航空综合交通网络 其中贯通华北 西北地区的大动脉京 包 包兰铁路 包神铁路在包交汇 东行可连北京 西行可连兰州 南行可连太原 西安 上海 宁波等地 110 210 国道穿越市区 呼包高速公路建成通车 27 条公路 干线通向全国各地 形成了以丹东 北京 包头 银川 拉萨为东西南北州县和 北海 西安 包头 白云为南北轴线 连接内蒙古自治区和 近省 市 自治区的公路 网络 密度超过了全国平均水平 由此看来 包头的交通运输条件很好 能为产品的 对外销售销售提供保障 更为保障资源优势转化为经济优势与外来资源的引进提供了 基础条件 综上所述 包头市资源区位优势突出 各项基础设施较为完善 在能源与原材 料价格不断上涨的宏观形势以及国内产业向西部转移移的大趋势下拥有较为广阔的发 展前景 而包头市近年来也不断通过改革降低地区比较优势发挥的交易成本 同时通 过招商引资与对外合作进一步释放了资源优势对于当地经济的拉动作用 作为市场经 济中最重要的微观主体 企业对于包头的经济发展具有无可争议的重要意义 从各个 方面来分析 在包头建立一个 CSP 钢厂很有优势 更有发展前景 第二章第二章 产品方案编制产品方案编制 2 1 产品大纲的编制产品大纲的编制 2 1 1 产品大纲的制定原则产品大纲的制定原则 产品方案是进行其它工艺设计的首要依据 轧制 选型 厂房 因此工艺设计首 先从拟订车间产品方案开始 1 服从国家或地区对产品的需求 在此条件下 根据车间工艺 设备的特点和市 场的要求进行产品开发 2 具有经济观点 主要是生产能力大 消耗指标底 生产技术先进 产品质量高 成本低廉 3 考虑各产品的平衡 正确处理当前和长远发展的要求 注意地区之间的平衡 4 考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区产品的合理分工 有条件的要争取轧 机向专业化和产品系列化的方向发展 以提高轧机的生产技术水平 5 注意建厂地区资源及钢坯的供应条件 物资和材料的运输情况 逐步建设和完 善我国自己的独立的轧钢生产体系 6 要逐步解决产品品种和规格的老化问题 要适应当前新的经济形势的变化 2 1 2 产品大纲产品大纲 基于产品大纲编制原则 市场需求以及地区条件编制该产品大纲 1 钢坯规格 厚度 50 65 mm 宽度范围 980 1560mm 长度范围 6 48mm 2 轧制品种 冷成形用钢 碳素结构钢 焊接结构钢 汽车结构钢 管线钢 焊接气瓶刚 船舶结构用钢 低合金高强度钢 热轧花纹板 3 工艺条件 炉内温度 980 1180 炉外温度 950 1150 终轧温度 800 1000 轧制速度 最后一架的速度范围 3 12m s 表 2 1 产品编制表 序 号 产品 名称 规格 mm 年产量 万 t 所占 比例 技术标准代表钢种 钢级 1 冷成形 用钢 1 5 6 0 9 80 1560 2410 JIS G 3131 1996 SPHC SPHD SPHE 2 碳素结 构钢 1 2 20 0 980 1560 26 412 JIS G 3101 DINI7100 S400 S490 3 焊接结 构钢 2 5 20 0 980 1560 19 28 JIS G 3106 SM400A SM400B 4 汽车结 构钢 3 0 12 7 980 1560 33 614 JIS G 3113BG510L 5管线钢 1550 12 0 60 025 GB T 14164X65 6 焊接气 瓶钢 2 5 6 0 9 80 1560 21 69 GB T 3277 1991 HP295 7 船舶结 构用钢 8 12 0 98 0 1560 31 212 YB T4159 20XX A B A32 8 低合金 高强度 钢 3 0 10 0 980 1560 15 66 5 GB T 3274 20XX Q295B Q345B Q345C 9 热轧花 纹板 3 0 20 0 980 1560 8 43 5 GB T 3277 1991 HQ235B 2 2 金属平衡表的编制金属平衡表的编制 2 2 1 编制依据及内容编制依据及内容 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 K W Q 3 1 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 2 切损 3 清理表面消耗 4 轧废 5 由于加热 精整造成的缺陷以及钢号混乱造成的损失等等 1 烧损 烧损是金属在高温下的氧化损失 它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 切损包括切头 切尾 切边和由于局部质量不合格而必须切除所造成 的质量损失 根据现场经验数据 热轧宽带钢的切损一般是0 4 1 5 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1 3 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 3 2 2 2 金属平衡表的编制金属平衡表的编制 以上面的金属损失量为依据 结合现场经验 制订以下的金属平衡表 见表2 2 表 2 2 金属平衡表 序号品种烧损 切损 轧废 金属消耗 成材率 1冷成形用钢1 25 50 31 0893 2碳素结构钢1 35 30 41 0893 3焊接结构钢1 35 70 61 0892 4 4汽车结构钢1 45 80 71 0992 1 5管线钢1 45 20 61 0892 8 6焊接气瓶钢1 35 40 51 0892 8 7船舶结构用钢1 55 50 61 0892 4 8 低合金高 强度钢 1 25 60 41 0892 8 9热轧花纹板1 35 90 71 0992 1 第三章第三章 CSP 生产工艺过程的制定生产工艺过程的制定 3 1 制定工艺过程的依据制定工艺过程的依据 尽管由若干工序组成的产品生产工艺过程是比较复杂的 但工序的取舍不是任意 的 工艺设计的任务就是要掌握制订工艺过程的原则 正确地选择工序内容和确定各 个基本工序的主要参数 以达到获得产量高 质量好 消耗低的目的 制订工艺过程 的主要依据是 A 产品的技术条件 通常在产品标准中规定了钢材品种规格 技术条件 产品性能检验等内容 但技 术要求则是其主要方面 它对产品的质量要求 即它对产品的几何形状与尺寸精度确 定 钢的内部组织与性能以及表面质量都作出了明确的规定 显然 产品的妓术要求 是制订工艺过程的首要依据 因为达到产品技术要求是我们组织生产的出发点 B 钢种的加工工艺性能 钢的加工工艺性能也包括了钢的变形抗力 塑性 导热性以及形成缺陷的倾向性 等内容 它反映了金属在加工过程中的难易程度 决定并影响了我们对金属采用何种 加工方式和方法 决定并影响了我们选择工序内容和确定工艺参数 因此 钢的加工 工艺性能是制订工艺过程的重要依据 C 生产规模大小 一般生产规模大小有两个含义 即企业规模的大小和品种批量的多少 企业规模 的大小决定了工艺过程中是采用热锭作业还是冷锭作业的问题 是 次成材还是二个 阶段生产的问题 至于批量的多少主要反映在选取设备的技术水平 产品成本的高低 上 而对产品的工艺过程无显著彤响 D 产品成本 成木是生产效果的综合反映 是各种因素影响的结果 一般钢的加工工艺性能愈 差 产品的技术要求愈高 其生产工艺过程就愈复杂 生产过程中金属 燃料 电力 劳动力等各种消耗也愈高 产品成本必然会相应提高 反之 则产品成本下降 成本 的高低在一定程度上也是工艺过程是不合理的反映 当然 成本还与产量大小 生产 技术水平等其他因素有关的 E 工人的劳动条件 工艺过程中所采用的工序必须保证生产安全 不危及劳动者的身体健康 不造成 环境污染 否则 应采取妥善的防护措施 应当说明 上述制定工艺过程的各项依据是相互联系 相互影响的 在确定工艺 过程时应该进行综合的考虑 任何片面地强调某一方面的做法都会给生产带来不良影 响 3 2CSP 生产工艺流程图生产工艺流程图 以 3 1 节所叙述的内容为依据制定下面的工艺流程图 转炉精炼炉薄板坯连铸 机 切头剪 连铸薄板坯辊底炉加热事故剪高压水除鳞 立辊轧边F1 F6 热连轧制层流冷却卷取 检验 称重热轧板卷 图 3 1 3 3 CSP 生产工艺流程及主要设备简介生产工艺流程及主要设备简介 连铸板坯进入隧道式加热炉均热到 1100 1150 对中导板的输送辊 事故剪 高压水除鳞 CVC 轧机轧制 F1 立辊附属的立辊轧机 立辊轧机轧辊的速度预设定 立辊开口度按板坯尺寸进 行调节 立辊轧机导向并改善板坯边部条件后咬入 F1 F2 F6 按规定的带钢规格轧出 精轧机前有事故剪 在轧线出现事故时将板坯切断 轧机和炉子间的坯料退回到 炉子内 并碎断事故剪与 F1 机架间的废钢坯 为了确保轧制的带钢精度和控制板形 平直度 精轧机上设有液压 AGC 自控系统 F1 F3 机架工作辊是凸度连续可调控制系统 CVC 液压弯辊 WRB 控制带钢凸度 F4 F6 有 CVC 和弯辊系统来控制平直度 在生产过程中的控制由过程计算机进行预设 在轧制过程中配以动态弯辊系统调 节板形 在 F6 机架出口侧的测量室设有检测仪等 对轧出的成品进行监测 F1 F6 各机架之间均设有液压活套支撑器 在轧制的过程中 通过调整活套的转 角角度 调节套量 以保持恒定的微张力轧制 防止堆钢事故的发生 成品出钢后 经层流冷却到适当温度进行卷取 成品带钢由 F6 机架轧出后经设在 输出辊道上的分级控制的层流冷却系统将带钢由终轧温度按规定的冷却制度冷却到卷 取温度 带钢经卷取机前入口侧导板对中并正确的导入夹送辊 夹送辊设有 PRC 控制 系统 带钢被送进卷取机芯轴和助卷辊之间设定的缝隙 借助助卷辊 带钢被缠绕在 卷取机的芯轴上 对于4mm 的带钢 助卷辊实施踏步式控制 以确保卷取带钢的质 量 卷取完成后 卷取机外支撑打开 卸卷小车将钢卷取下并送至钢卷提升车 由此 把钢卷送至带回转台的传递小车将钢卷水平旋转 90 送到 1 号步进梁上 再把钢卷送 到液压提升装置上 提升装置把带钢送到车间地坪线上 由 2 号步进梁接出卧放的钢卷 2 号步进梁上 布置有 带钢控制站 称重 径向和轴向打捆以及喷印机 在 2 号步进梁端点设有钢卷旋转台 将带卷旋转 90 按生产计划生产的品种或 后部连接的 3 号步进梁运输机和链式运输机冷却后 送到热轧钢卷库 另一部分送到 精整作业线进行后续处理或由去冷轧厂的快速运输装置送给冷轧厂 3 4 CSP 生产工艺流程特点生产工艺流程特点 1 加热炉 采用两坐隧道式摆动加热炉 全长 200 8 米 炉间距 7 米 炉子外宽 3 2 米 内宽 2 7 米 一流为五段式加热 二流为三段式加热 炉辊共计 336 个 间距 1 2 米 166 个炉门 五台风机与炉体构成燃烧的循环系统 保证加热质量 烧嘴由氮气和压缩空 气全开闭式控制 耗气 3 万米 3 时 时产 400 多吨 清洁安全 节能高效 2 高压水除鳞 去除出炉板坯表面的氧化铁皮以及残余的浇注保护渣 在其他生产线上设置的高 压水除鳞箱一般水压为 15 18MPa 而在 CSP 生产线上的除鳞箱水压为 12 40MPa 集水管共有 4 组 上下各 2 组 每组喷嘴数量为 40 个 最大水流量 3800m3 h 喷水 宽度可达 1600mm 3 设有立辊轧机 改善板坯边部组织结构 实现板坯对中 防止跑偏 辊子直径为 350 320mm 最大压下量为 30mm 最大轧制力可达 1700KN 4 预留 F7 位置 随着轧制能力和控制技术的不断进步 轧制更薄规格的带钢成为现实 但六架精 轧机的轧薄能力是有限的 为满足市场需求 在设计过程中预留了 F7 的位置 实现 7 连轧 5 厚 凸度控制技术 控制系统中采用先进的由二级机控制的 CVC 厚度控制和 WRB 凸度控制系统以及 弯辊控制系统 控制产品的厚度精度和平直度 保证产品的横向 纵向精度以获得良 好的板形 6 层流精确控制冷却 冷却带钢至卷取温度 同时通过调节冷却水的流量 在长度为 52800mm 包括 4800mm 空冷段 的冷却系统上使板坯获得要求的机械性能和适合的卷温度 最大流量为 5240m3 h 上部共设有一个喷淋区 1MPa 2 个集水管 34 个精调区 0 07MPa 34 个集水管 8 个微调区 0 07MPa 4 个集水管 下部设有 36 个精调 区 0 07MPa 108 个集水管 和 8 个微调区 0 07MPa 16 个集水管 阀门 喷淋区 1 个 精调区有 70 个 上 34 下 36 微调区 16 个 上 下各 8 个 侧喷数量 13 个 1MPa 通过层流冷却的精确控制将带钢冷却到 500 520 650 后卷取 7 采用三助卷辊踏步式地下卷取机 8 采用统一三电控制 分区分级控制方式 控制方式包括全自动 半自动和 手动控制 部分参数由二级机直接给定控制 第四章第四章 主要设备的选择主要设备的选择 4 1 机架数目的确定机架数目的确定 轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备 是代表车间生产技术水平 区别于其他 车间类型的关键 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 本 设计为保证轧制质量和满足轧机的性能采取经典的 CSP 六连轧机 并且预留第七架轧 机的位置 在轧制形式上采用全连续轧制 保证产量 其中各机架有以下特点 1 在设计上预留 F7 的位置用以生产厚度规格小于 1 2mm 的薄带钢 2 F1 F6 机架设有 AGC 液压自控系统 3 F1 F3 机架为 CVC 弯辊控厚系统并设有 WRB 带钢凸度控制装置 4 F4 F6 机架为 CVC 弯辊控厚系统控制板带的平直度 5 在 F1 F6 机架间设有活套支撑器 保持恒定的微张力 4 2 轧机技术性能参数轧机技术性能参数 根据轧制工艺性能参数的要求轧机牌坊分为闭式牌坊和开式牌坊两类 闭式牌坊 是一个将上下横梁与立柱整体铸造的封闭式整体框架 而开式牌坊则是非整体结构的 框架 牌坊是由立柱中部断开的两个部分经连接件连接而成 闭式牌坊具有较高的强 度和刚度 主要用于初轧机和板带机 闭式牌坊在换辊时轧辊沿轴向从牌坊的窗口进 出 在本设计中考虑到轧制产品的要求选用闭式牌坊 传动技术参数如表 4 1 所示 轧机的技术参数如表 4 2 所示 表 4 1 住传动技术参数 机架 电机功率 KW 电机转速 rpm 电机扭矩 KNm 轧制力矩 KNm F170000 130 3305142170 F270000 130 3305142170 F370000 130 3305141470 F470000 130 3305141120 F570000 130 330514500 F670000 160 400371371 表 4 2 轧机技术参数 项 目参数 牌坊立柱面积59000 外侧9605机架高度 mm 内侧6605 外侧3105机架宽度 mm 内侧2420 机架间距 mm 5500 F1 F440000轧机最大允许 轧制力 KN F5 F632000 4 3 轧辊尺寸的确定轧辊尺寸的确定 轧辊的主要尺寸就工艺设计来说就是辊身直径和辊身长度 在确定轧辊主要尺寸 时要考虑到轧制时轧辊的抗弯强度和其允许的挠度 以保证轧辊的安全和轧制产品的 精确 在决定轧辊直径时 必须致意不同轧制情况下咬入角的允许值和压下量与辊径之 间的比值 以保证轧件的顺利咬入 一般选定在 15 25 另外也要考虑接轴的传 动情况和轧辊最大限度的使用效率 以节省轧辊的储备和消耗 并有较少的换辊时间 本设计参考相同类型的轧机情况选取轧辊直径 辊身长度是轧辊尺寸的另一个重要参数 一般根据辊身长度和辊径的比值来确定 4 DLK 1 式中 轧辊辊身长度 mm L 轧辊直径 mm D 系数K 系数是反映轧机结构特点的重要参数 其对轧机生产有影响的原因就在DLK 于当轧辊辊径相同时 值不同时 在相同的轧制压力作用下轧辊所承受的弯曲应DL 力不同 值大 则轧制时轧辊承受较大的弯曲应力 而轧辊强度起着限制作用 DL 因此 只能轧制断面较小的钢材 反之 值小 就能轧制断面尺寸较大的钢材 DL 另外 值小 轧机的刚性增加 为提高轧制产品的精度和生产轻型 薄壁钢材提DL 供了可能 3 在轧辊材质方面 考虑到轧制的强 硬度和产品表面质量要求选定工作辊和支承 辊均为合金锻钢 轧辊的详细参数见表 4 1 表 4 1 轧辊尺寸参数 机架轧辊轧辊直径辊身长度轧辊材质辊身硬度辊颈硬度 工作辊8001950无限冷硬铸铁8040 F1 F4 支承辊13501750合金锻钢6035 工作辊8001950无限冷硬铸铁8040 F5 F6 支承辊13501750合金锻钢6035 第五章第五章 压下规程的确定压下规程的确定 5 1 压下规程的制定依据压下规程的制定依据 5 1 1 轧制制度确定的原则及要求轧制制度确定的原则及要求 1 在设备能力允许条件下尽量提高产量 充分发挥设备潜力以提高产量的途径不外乎是提高压下两 缩减轧制道次 确定 合理速度规程 缩短轧制周期 减少换辊时间 提高作业率及合理选择原料增加坯重 等 对于连轧机而言主要是合理分配压下并提高轧制速度 无论是提高压下量还是提 高轧制速度 都涉及到轧制压力轧制力矩和电机功率 一方面要求充分发挥设备的潜 力 另一方面又要求保证设备安全和操作方便 就是说在设备能力允许的条件下努力 提高产量 而限制压下量和速度的主要因素包括咬入条件 轧辊及接轴叉头等的强度 条件 电机能力的限制以及轧机的具体情况考虑其他因素等 2 在保证操作稳便的条件下提高产量 a 操作稳便的钢板轧制定心条件 努力提高轧机的刚度 尽力消除机架刚度 对钢板纵向和横向精度的影响 b 提高板形及尺寸精度质量 板带材轧制的精轧阶段对于保证钢板的性能 表面质量 板形及尺寸精度有着极为重要的作用 为了保证板形质量及厚度精度 必 须遵守均匀延伸或所谓的 板凸度一定 的原则去确定各道次的压下量 3 注意保证板组织性能和表面质量 例如有些钢种对终轧温度和压下量有一 定的要求 都需要根据钢种特性和产品技术要求在设计轧制规程时加以考虑 5 1 2 变形制度的确定变形制度的确定 根据 CSP 轧机的特点 咬入情况不是限制压下量的主要因素 在保证轧机刚度的 情况下 为提高轧机的生产能力 前几道次采用低速大压下量轧制 随着钢带的变薄 后几道次采用高速小压下的轧制方式 具体如下 1 F1 来料厚度达 50mm 65mm 为便于咬入 压下率在 40 以下 2 其他道次的压下率很大最大可以达到 60 3 终轧和终轧前道次压下率渐小 终轧道次达 20 25 4 终轧前道次压下率可达 30 35 5 对于极薄规格带钢产品考虑板形精度压下率在 15 以下 5 2 速度制度的确定速度制度的确定 确定最末机架 F6 的出口速度 v6 末架出口速度的上限受电机能力和带钢轧后的冷 却能力限制 并且厚度小于 2mm 的薄带钢在速度太高时 还会在辊道上产生飘浮现象 但速度太低又会降低产量且影响轧制温度 故应尽可能采取较高速度 一般穿带速度 依带钢厚度之不同在 3 10m s 之间 带钢厚度减少 其穿带速度增加 带钢厚度在 4mm 以下时 穿带速度可取 10m s 左右 其他各机架轧制速度的确定 未架轧制速度确定之后 便可利用秒流量相等的原 则根据各架轧出厚度和前滑率 求出各架轧短速度 前滑串 5 主要为压下车的函数 可以通定理论公式或经验统计公式进行计算 连轧机各柒轧制速度应有较大的调整范围 根据流量方程的一般形式 忽略前滑 h0V0 h1V1 h2V2 h6V6 C 5 1 可得 v6 v0 h0 m 5 611 011 0 vhh vvv hh0 1 2 式中 h0 v0 第一机架入口轧件速度及厚度 C 连轧机总延伸系数及连轧常数 5 3 温度制度的确定温度制度的确定 为了确定各轧制道次轧制温度 必须求出逐道的温度下降 高温时轧件温度将即 可以按辐射散热计算 而认为对流和传导所散失的热量大致可与变形功所转化的热量 想抵消 由于辐射散热所引起的温度下降在热轧板带时 由于没有粗轧 可用以下公 式近似计算求得 5 41 t12 9 h 1000 TZ 3 式中 为前一道轧出厚度 mm h 辐射时间 即该道的轧制延续时间 Z j t j tZ 前一道的绝对温度 1 T K 5 4 各道次压下量的分配各道次压下量的分配 压下量的分配原则 1 第一机架由于来料厚度过大 传统热连轧一般 40mm 一下 而薄板坯连铸为 50mm 为便于咬入 压下率在 40 以下 2 其他道次的压下率很大最大可以达到 60 3 终轧和终轧前道次压下率渐小 终轧道次达 20 25 4 终轧前道次压下率可达 30 35 5 对于极薄规格带钢产品考虑板形精度压下率在 15 以下 本设计的来料尺寸 来料厚度为 65mm 宽度为 1550mm 来料长度为 35 4m 最 大压下量为第二道次 其压下量为 16mm 其它各道次的压下量均小于 16mm 所以各 道次压下量分配如表 5 1 所示 5 1 各机架的压下量分配 机架 出口厚度 H mm 压下量 h mm 压下率 宽度 B mm 坯料长度 L m F1551015 38155043 27 F2391629 09155061 03 F3251435 90155092 13 F417822 001550135 48 F514317 651550164 52 F612214 291550198 33 5 5 各机架轧制速度的确定各机架轧制速度的确定 5 5 1 各机架轧制速度的计算各机架轧制速度的计算 各机架轧制速度根据金属秒流量相等的原则计算用公式 5 1 计算即 h0V0 h1V1 h2V2 h6V6 C 由上式可得 6 i i v 1 v v 总 设 v6 3m s 所以 C h6 V6 36 有此可得其他各机架的速度 V0 36 65 0 55m s V1 36 55 0 65m s V2 36 39 0 92m s V3 36 25 1 44m s V4 36 17 2 12m s V5 36 14 2 57m s 表 5 2 各机架的速度 机架F1F2F3F4F5F6 出口厚度 mm 553925171412 出口速度 m s 0 650 921 442 122 573 5 5 2 各架轧机速度范围的确定各架轧机速度范围的确定 根据各种产品的厚度范围 参考国外的资料 确定各轧机的最大最小速度其值如 表 5 3 所示 并画出速度锥示意图如 5 1 所示 为了满足不同品种的要求 各架调速范围应力求增大 如图 5 1 所示 c d 线为 总延伸最大和最小的产品所需各架的速度 a b 线为轧机应具有的最大速度和最小 速度 阴影部分为轧机应具有的速度调节范围 由于其形状为锥形 故常称为速度锥 由轧制工艺要求所提出的总延伸及速度范围必须落人此速度范围之内 否则连轧过程 将无法实行 为了便于调整并考虑最小工作辊径的使用 a b 线的范围应比 c d 线的 范围大些 即是轧机速度锥范围要比工作速度范围增大约 8 10 此外 轧制试轧 规格时的末架速度的选择还要照顾到整个前后品种的调速范围 使换规格时便于调整 这度调整的方法在旧轧机上常采用以机组呻间的某一架 例如 第三架 作为基准架 速 度不变 其他各架配合基准架进行调速 在现代新建的热连轧机上则允许各机架都可 以自由凋速 灵活性较大 自然在电气设备投资上要贵一些 因为它要求每柒轧机都 有自己的变压器 不像前者可以几个机架共用公用母线 5 表 5 3 各轧机轧辊最大最小轧机速度 机架F1F2F3F4F5F6 Vmin m s 0 600 891 342 112 532 98 Vmax m s 2 303 54 758 5612 1120 图 5 1 各架轧机的轧辊速度范围 5 6 各机架轧制温度的计算各机架轧制温度的计算 各级温度的计算可用公式 5 3 来计算 各机架温降时的延续时间为轧件到轧机前的间隙时间 各个间隙时间如表 5 4 表 5 4 各机架的间隙时间 机架F1F2F3F4F5F6 间隙距离105 55 55 55 55 5 轧前速度0 550 650 921 442 122 57 间隙时间18 2863 82 62 1 各道次的温降计算 开轧温度为 1050 第一道次的温降 4411 1 1 18 2 1050273 t12 9 12 9 13 1 1000551000 ZT H 第一道次的轧制温度为 1050 1036 9 1 t 1 t 第二道次的温降 4422 2 2 8 1036 9273 t12 9 12 9 7 8 1000391000 ZT H 第二道次的轧制温度为 1036 91029 1 2 t 2 t 第三道次的温降 4433 3 3 6 1029 1273 t12 9 12 9 8 9 1000251000 ZT H 第三道次的轧制温度为 1029 11020 2 3 t 3 t 第四道次的温降 4444 4 4 3 8 1020 2273 t12 9 12 9 8 1 1000171000 ZT H 第四道次的轧制温度 1020 21012 1 4 t 4 t 第五道次的温降 4455 5 5 2 6 1012 1273 t12 9 12 9 6 5 1000141000 ZT H 第五道次的轧制温度为 1012 11005 6 5 t 5 t 第六道次的温降 4466 6 6 2 1 1005 6273 t12 9 12 9 6 1 1000121000 ZT H 第六道次的轧制温度为 1005 6999 5 6 t 6 t 表 5 5 各道次的轧制温度 机架F1F2F3F4F5FF6 温降13 17 88 98 16 56 1 轧制温度10501036 91029 11020 21012 11005 6 轧后温度1036 91029 11020 21012 11005 6999 5 5 7 轧机咬入能力校核轧机咬入能力校核 热轧钢板时咬入角一般为 15 25 在低速咬入的情况下 可以取咬入角 20 根据下式计算轧机的咬入情况 最大压下量 5 2 maxmax 1 1 12cos12 f RRh 4 确定摩擦系数 摩擦系数的对板带轧制的影响影响主要有 板坯的咬入 以及对轧辊的影响等 由于支撑辊的辊径和材质对咬入影响极小 所以我们就只对工作辊的情况进行校核 钢轧辊 5 VTf056 00005 0 05 1 5 冷硬铸铁轧辊 5 VTf056 0 0005 0 95 0 6 式中 摩擦系数f 轧制温度T 轧辊的圆周速度V 重车后的最小辊径 由于考虑轧辊的重车 直径会有一定的减少 为保证能够满足重车后轧辊的强度 要求 校核时取轧辊的最大重车系数为 按最小直径来计算 95 0 K 5 KDD min 7 求得各轧辊的最小直径见 表 5 6 表 5 6 重车后轧辊最小直径 机架F1F2F3F4F5F6 重车直径 760760760760570570 第一机架的咬入校核 0 950 0005T10 056V10 42 1 f 59 5mm max11 2 1 1 h 1f D 1 实际压下量为 10mm 59 5mm 能保证正常咬入 第二机架的咬入校核 0 950 0005T20 056V20 4 2 f 54 3mm max 22 2 2 1 h 1f D 1 实际压下量为 16mm 54 3mm 能保证正常咬入 第三机架咬入校核 0 950 0005T30 056V30 38 3 f 49 7mm max33 2 3 1 h 1f D 1 实际压下量为 14mm 49 7mm 能保证正常咬入 第四机架咬入校核 0 950 0005T40 056V40 34 4 f 40 3mm max 44 2 4 1 h 1f D 1 实际压下量为 8mm 40 3mm 能保证正常咬入 第五机架咬入校核 0 950 0005T50 056V50 32 5 f 27 1mm max55 2 5 1 h 1f D 1 实际压下量为 3mm 27 1mm 能保证正常咬入 第六机架咬入校核 0 950 0005T50 056V