中厚板毕业设计

1、 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页毕业设计任务书课题名称厚板车间工艺设计及压下规程计算机辅助设计设计类论文类生产实际 科研实际社会实际其它来源课题类别课题来源一、毕业设计要求、设计参数1、努力学习，遵守纪律，作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。2、独立完成设计说明书 1 份：（1）字数在 1 万字以上；（2）设计应符合科学发展观（技术先进、经济合理、符合环保要求技术先进、经济合理、符合环保要求） ；论证、分析、设计、计算正确合理，绘图(表)符合要求。 （3）能综合运用所学知识和技能发现与解决实际问题，工作中有创新意识，有一定改进或独特见解，有一定实用价值。 （4）参考文献 10 篇以上

2、，并在设计说明书中标住；（5）关于撰写设计说明书：设计说明书是设计者的设计思想、内容、理论、依据的全面表述，通过文字阐述、推理、引证、图表等，应能使读者读后对本设计形成完整、明确、确切和信服的认识。格式符合辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）撰写规范：结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，字迹工整，书写格式规范，符合规定字数要求。3、独立完成车间平面布置图 1 张；（1）A0 图纸。 （2）要求图面整洁，布局合理，线条、文字及尺寸标住等均应该符合有关标准规定。设计参数：（典型产品及年产量）：AH32，规格为 4036008500mm二、专题部分：压下规程计算机辅助设计要求：独立完成综述

3、性论文 1 份：（1）字数在 3000 字以上；（2）格式按辽宁科技大学学报科技论文撰写要求；（3）参考文献 6 篇以上，并在文中标住。三、各阶段时间安排、应完成的主要工作时间应完成内容第一周第二周综述； 第三周制定产品方案、生产方案；制定生产工艺流程及金属平衡计算；第四周车间设备选择；第五、六周进行工艺参数设计（典型产品压下规程设计） ；第七周设备校核； 第八周车间年产量计算第九周产品的组织性能控制；技术经济指标的制定；节能与环保；第十周绘制车间平面布置图；第十一周修改设计说明书及车间平面布置图；完成中英文摘要。第十二周查阅文献资料撰写专题；第十三周提交设计说明书及车间平面布置图；提交答辩幻

4、灯片；准备答辩！ 指导教师： 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页摘要本次设计为厚板生产工艺及车间设计，车间设计年产量为 100 万吨，其典型产品为 AH32 级船板，规格为 4036008500mm。在设计之前，简单介绍了中厚板生产的相关知识和发展状况。本次车间设计的主要设备包括：两座步进式加热炉、高压水除鳞装置、一架四辊可逆式轧机、控制冷却装置、矫直装置、剪切装置、热处理装置。在设计过程中，以年产量为基础，结合各类产品的市场前景，合理设计了产品方案，并制定了金属平衡表。论文以典型产品为例，制定了坯料选择、压下制度、速度制度、温度制度、辊型制度，并进行了轧制力计算和车间产量计算，对主要设

5、备进行了校核。同时，还介绍了各项技术经济指标以及环境保护措施。专题中通过运用 Visual Basic软件编制了中厚板轧制程序。最后绘制了一张车间平面布置图。关键词：中厚板；轧制制度；设备校核；Visual Basic；平面布置； 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III 页Abstract Processing design and workshop design were conducted on heavy steel plates. The annual capacity of the workshop is1 million tons for a typical product of

6、AH32 ship plate, and its gauge is 4036008500mm. The background of heavy plate production and development were introduced first. The main facilities of the workshop include: two walking-beam, furnaces, high-pressure water descaling unit, one reversal four-roll mill, controlled cooling unit, hot level

7、ler, shear unit, and heat-treatment equipment. In the process of design, products scheme and metal balance form were reasonably determined according to the designed annual capacity and the market prospect of each product. Systems on stock selection, thickness reduction, velocity, temperature, and cr

8、own shape were established for the typical production. The rolling force and the workshop annual yield were calculated, and the main facilities were checked. Technical and economic targets and environment protection techniques were also introduced. In the chapter of special topic,compiled the plate

9、rolling process with Visual Basic software.In the end, a layout drawing for the a designed workshop was accomplished and attached to this thesis.Key Words: heavy plate; rolling system; facilities checked; Visual Basic；layout; 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 IV 页目录1 综述综述.11.1 引言.11.2 我国中厚板轧机的发展过程.21.3 中厚板轧制技术.21.4 中

10、厚板轧机布置形式.61.5 中厚板轧制工艺流程.71.6 现代中厚板轧机的发展趋势和特点.72 产品方案、生产方案和生产工艺流程及金属平衡表的制定产品方案、生产方案和生产工艺流程及金属平衡表的制定.102.1 产品方案的编制.102.2 生产方案.112.3 金属平衡表.122.4 坯料的选择及坯料处理.143 3 设计车间主要设备及其参数确定设计车间主要设备及其参数确定.163.1 加热设备.163.2 轧制设备.173.3 控制冷却设备.183.4 矫直设备.193.5 冷床.203.6 切头剪.213.7 热处理设备.234 4 工艺参数设计工艺参数设计.264.1 坯料选择.264.2

11、 压下制度.274.3 速度制度.28 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 V 页4.4 轧机工作图表.294.5 温度制度.294.6 辊型制度.304.6 计算各道平均压力、总压力、轧制力矩.315 5 设备校核设备校核.355.1 电机校核.355.1.1 电机传动轧辊所需力矩的计算.355.1.2 轧制力矩.355.1.3 摩擦力矩.355.1.4 空转力矩.365.1.5 动力矩.375.1.6 电机过载校核.385.1.7 电机发热校核.385.2 咬入校核.395.3 轧辊强度校核.395.3.1 支承辊辊身和辊颈弯曲强度校核.415.3.2 工作辊辊头扭转强度校核.425.3.3

12、接触应力的校核.426 6 车间产量计算和平面布置车间产量计算和平面布置.436.1 车间产量计算.436.1.1 典型产品的轧机小时产量.436.1.2 轧钢机平均小时产量.436.1.3 车间年产量计算.446.2 加热炉生产能力校核.446.3 车间平面布置.456.3.1 设备间距的确定.456.3.2 原料仓库面积计算.46 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 VI 页6.3.3 成品仓库面积计算.466.3.4 车间跨距组成.467 7 车间主要技术经济指标与环境保护车间主要技术经济指标与环境保护.487.1 各类材料消耗指标.487.2 综合技术经济指标.497.3 环境保护.50专

13、题专题.531 概述.532 本设计压下规程的设计方法与步骤.533 设计内容.534 界面操作.585 程序.60结语结语.78致谢致谢.79参考文献参考文献.80 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页1 综述1.1 引言按照厚度可将板带分为厚板、薄板和极薄带钢三大类，我国将厚度 60mm 以上的钢板称为特厚板，20mm60mm 的钢板称为厚板，4.0mm20mm 的钢板称为中板， 0.2mm4mm 的钢板称为薄板，其中 0.2mm1.2mm 又称为超薄板带，小于 0.2mm 的极薄板带称为箔材。按照板带的宽度分，宽度小于 600mm 的板带钢称为窄带钢，宽度600mm1000mm 的板带

14、（含热、冷轧板卷，涂镀层商用板卷）称为宽带钢，宽度1000mm 以上的板带成为宽板带。按照板带的轧制工艺方式又可以将其分为热轧板带和冷轧板带1。中厚板产品除按尺寸区分外，还有按强度、化学成分、用途和交货状态分类的。按强度分类一般以抗张强度的下限分级，抗张强度 50kgf/cm 以上的称高强度钢板。按化学成分分为普通钢板和特殊钢板，后者包括不锈钢板和复合钢板。按用途大致分为造船钢板、焊接结构钢板、锅炉和压力容器钢板、低温钢板、耐腐蚀钢板、焊管用钢板以及特殊用途 的钢板等。按交货状态分为轧制钢板、热处理钢板和抛丸、涂层钢板三种，因大型结构和造船的需要，抛丸、涂层钢板的产量逐年增加。中厚板常用于造船

15、、建筑构件、机器制造、交通运输、军事工业等部门，以及用于制造大口径焊管、容器、锅炉等。工业发达国家的中厚板产量占钢材总产量的1022。轧制中厚板的轧机全世界约有 260 套，其中将近一半是轧辊辊身长 3 米以上的宽厚板轧机。此外带钢热轧机也能生产厚 425.4mm 的中厚板。18 世纪初，西欧出现了二辊轧机，轧制出小块中厚板。1854 年欧洲建成用蒸汽机传动的二辊可逆式中厚板轧机。1864 年美国建成三辊劳特式中厚板轧机，曾经盛行一时。1891 年美国建成世界上第一台四辊可逆式中厚板轧机。后来又出现了双机架、半连续式 和连续式中厚板轧机。到 70 年代，一般认为中厚板轧机以四辊式双机架配置方式

16、较好。原料中厚板轧机使用的原料有初轧板坯、连铸板坯、钢锭和锻坯。初轧坯最宽达 2300mm，最厚达 610mm，最重达 45 吨。随着连续铸钢技术的发展，其不但提高了中厚板车间的成材率，降低了生产成本，而且使钢板的质量也提高了所以中厚板轧机采用连铸坯的比例不断上升，有的已达 100。加上新工艺的采用，中厚板轧机从板坯到成品钢板的 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页成材率有的已达 94.2。如无初轧板坯和连铸板坯，可用扁钢锭作原料。只在生产特殊的中厚板时才用锻坯作原料。 1.2 我国中厚板轧机的发展过程一、我国中厚板轧机发展历史我国的第一套中板轧机于 1936 年在鞍钢建成，属于三辊劳特式轧

17、机。新中国成立后，在前苏联的援助下，我国的中厚板生产装备和工艺技术水平有了很大提高，先后建成了重钢 2440mm 中板轧机、武钢 2800mm 中板轧机等 13 套三辊劳特式轧机，为我国板材生产奠定了坚实的基础。70 年代后，我国的中厚板轧机开始向宽板面方向发展，1978 年在舞阳钢厂建成了我国自行设计制造的第一套 4200mm 厚板轧机；首钢引进了国外 3300mm 二手宽厚板轧机设备。这两套轧机主要用于生产特殊钢板，满足了当时核动力设备、舰船、潜艇、大型工程机械和民用钢制船舶生产的需要 。在工艺技术和装备水平发展方面 20 世纪 80 年代，国内中厚板生产企业均多次对原先建设的三辊劳特式中

18、板轧机进行了不同方式的改造，改造后的轧机基本以三辊加四辊或双四辊轧机为主，基本解决了三辊劳特式轧机尺寸偏小，钢板宽度窄，长度短、尺寸偏差大、板形差、以及原材料和能源消耗成本、经济效益差等问题。从 80 至 90年代初，通过多次改造的方式增加原有轧机产能、提高工艺装备水平和生产技术水平，并具备了较为先进的电控设备、控轧控冷技术装备和热处理工艺。从我国中厚板轧机的发展历程可以看出我国中厚板轧机经历了从全棍劳特式为主到以四辊轧机为主的发展历程。目前在我国大中型钢铁企业中，除临钢还保留一套三棍劳特轧机外，其他厂基本上都是四辊轧机。布置形式基本有单机架四辊轧机、二辊加四辊轧机、三棍、四辊轧机、双四辊轧机

19、四种形式 2。1.3 中厚板轧制技术近年来，国内外中厚板生产技术与装备都有了长足进步，特别是我国的进步比较明显。进 10 年中厚板生产设备及技术进步主要表现在以下几个方面。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页1.3.1 采用高强力型中厚板轧机。为了实现低温大压下控制轧制，中厚板轧机开始向高刚度、高性能、大传动功率方向发展，单位辊面轧制力达到 20kN/mm，单位辊面宽的轧制力矩达到 1.5 kNm/mm，单位辊面宽的轧制功率达到 4 kW/mm，轧机刚度达到 10MN/mm 的高水平。如宝钢从德国 SMS 引进的 5000mm/5000mm 双机架大型宽厚板轧机轧制力达到100MN，电机功

20、率达到 10MW*2，单侧牌坊重 388t;首钢 3500mm 中厚板轧机的最大轧制力达到 74MN，最大轧制力矩 2*3070 kN *m，实测静压靠机械刚度达到 10.7MN/mm;日本大分厂中厚板轧机的精轧机的牌坊断面达到 11000mm*11000mm，其最大轧制力达到 98MN。中厚板轧机的产品逐步实现高强化，如鞍钢生产的 ADB610D 低焊接裂纹敏感性、高强度超低碳贝氏体钢板已供应三峡工程作为 12 台发电机组的涡壳用钢替代日本进口钢材。1.3.2 板形控制技术。为了提高钢板的精度和成材率，板形控制已成为中厚板轧机一项不可缺少的新技术。目前广泛采用液压 AGC、弯辊装置、特殊轧制

21、方法及计算机控制、特殊轧机，如CVC(Continuously Variable Crown)轧机、VC(Variable Crown)轧机、HC(High Crown)轧机、PC(Pair Cross)轧机等，实现了自动化板形动态控制3。新建的中厚板轧机可采用工作辊液压窜辊系统的连续变化凸度辊形技术或轧辊成对交叉技术与强力弯辊配合的板形控制技术，如宝钢 5000mm 宽厚板轧机装备了 CVC 变凸度辊形和工作辊强力弯辊，武钢集团鄂钢公司 4300mm 宽厚板轧机装备了 SmartCrown 变凸度辊形和工作辊强力弯辊。采用先进轧机机型与版型控制技术的优势主要体现在：轧机板型控制采用柔性辊缝控

22、制策略，具有较强的辊缝凸度调节能力，在保证平坦度前提下，可实现低温大压下轧制，减少轧制道次，提高钢板的厚度均匀性、生产率和成材率；控制轧制时，在保证板形前提下，最终数道次可实现累积大压下，有利于提高钢板性能。对于缺乏先进板形控制装备与技术的传统中厚板轧机，可立足轧机现有的板形控制装备和技术，可采用国内自主开发的支持辊初始辊形、工作辊初始辊形、轧制序列编组、多道次压下负荷最优分配的板形动态调整的系列板形控制技术，使轧机的板形控制性能得到优化和显著提高，赋予类似装备技术的传统轧机以新的生命力。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页1.3.3 平面形状控制技术。这是轧制中厚钢板的矩形化技术，其实质

23、是实现中间道次的变断面轧制。在中厚板轧制过程中，轧制完成后的钢板平面形状是成形轧制、宽展轧制及精轧轧制三阶段平面形状变化量叠加的结果。变形和宽展轧制阶段头尾端产生的不均匀变形合成起来，导致轧后钢板的平面形状不是真正的矩形。当前国内外已经开发出许多平面形状控制技术，主要有 MAS 轧制法、DBR 狗骨轧制法、薄边宽展轧制法、立棍轧边法等，其中 MAS 轧制法比较成熟，更具有代表性，并有非常好的实际使用效果4。 1.3.4 控轧控冷(TMCP)技术。钢材控制轧制与控制冷却（TMCP）工艺是保证钢材强韧性的核心技术。其特点是，与传统层流冷却相比，可有效打破汽膜，实现对热轧钢板进行高效率、高均匀性的冷

24、却（对于 3mm 厚钢板冷却速度可达 400K/s 以上；50mm 厚中厚板的平均冷却速度超过 50K/s） ，并可避免因冷却不均匀而产生的残余应力。这种技术在实际应用中能使热轧钢板的性能指标与以往相比有质的飞跃，而材料成本和生产过程中的各类消耗则大幅度降低。这种技术在生产中的初步应用已使人们认识到，它不仅仅可以丰富轧后冷却路径控制手段，而且会产生很多新的钢材强韧化机理。目前，轧后超快速冷却技术已经成为热轧板带材生产线改造的方向。测试结果和生产应用都表明，这种技术可以推广应用于包括棒线材、H 型钢、钢管等 90%以上的热轧钢材。与常规冷却方式相比，冷却速度可提高一个数量级，且与常规 ACC 相

25、配合可实现与性能要求相适应的多种冷却路径优化控制。采用加速冷却的控轧控冷(TMCP)技术最初主要用于造船板和管线用钢板的生产，目前世界上主要的现代化中厚板厂均设置了高水平的控制冷却装置，国外的高强度船板、管线用钢均通过 TMCP 工艺生产，TMCP 已经成为中厚板生产的主导工艺。20 世纪 90 年代，重钢五厂的中厚板生产采用了控制轧制+可控的水幕冷却装置。国内的中厚板淬火设备主要是从德国 LOI 公司引进的辊式淬火机，如宝钢、武钢、和舞钢等。20 世纪末，由北京科技大学开发的以流射沸腾冷却强化高密集管流作为淬火方式的冷却系统，经过生产实践证明取得了较好的使用效果及良好的经济效益。 辽宁科技大

26、学本科生毕业设计 第 5 页1.3.5 热处理工艺热处理的目的是通过加热保温和冷却使钢板获得所要的金相显微组织，从而提高其力学性能和加工性能。虽然采用控制轧制和控制冷却可以取代传统正火或调质等热处理工艺采用在线直接淬火可以取代传统的淬火工艺，但至今尚未能全部取代产品的热处理工艺。同时热处理的产品具有整批性能稳定的优点；某些轧制性能不合的产品可采用热处理措施予以挽救；某些用户还会制定产品必须经过热处理交货。因此热处理工序在现代化中厚板生产中式必不可少的。 1.3.6 直接淬火、回火工艺直接淬火、回火工艺是指钢板热轧终了后在 轧制作业线上实现直接淬火、回火的新工艺。这种工艺有效地利用了轧后余热，有

27、机的将变形与热处 理工艺相结合，从而有效地改善钢材的综合性能，即在提高强度的同时，保持较好的韧性。直接淬火、回火工艺在中厚板生产中的应用逐渐增多，促进了中厚钢板生产方法由单纯依赖合金化和离线调质的传统模式转向了采用微合金化和形变热处理技术相结合的新模式。这不仅仅可使钢材的强度成倍提高，而且低温韧性、焊接性能、抑制裂纹扩散、钢板均匀冷却以及板形控制等方面都比传统工艺优越。 1.3.7 多功能厚度控制技术 轧后钢板的厚度精度取决于轧机设定模型精度、AGC 控制水平。多套中厚板轧机采用了高精度多点式设定模型和高响应液压 AGC 技术，具有监控 AGC、绝对 AGC 等功能；同时在水平机架 E l 侧

28、近距离布置 y 射线测厚仪，以减小监控 AGC 控制盲区，改善钢板头尾厚度精度。另外利用绝对 AGC 及模型多点设定功能，可轧制变厚度(LP)钢板，足桥梁及造船界的特殊要求。 1.3.8 推行热装送操作为了节能和提高炉子加热能力，新建厂都很注意炼钢连铸和轧钢加热炉之间板坯运输、保温及调度等关系，热装热送率达 40%70%以上，热装温度达 450680以上，吨钢燃耗降至 0.8GJ 以下，并在板坯仓库内设置保温坑或罩，尽可能提高板坯装炉温 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 6 页度5。1.3.9 采用高强度机架，为满足控制轧制和板形控制技术的要求，增强刚度、强固轧机的措施有：增大牌坊立柱断面，加大

29、支承辊直径，加大牌坊质量。为实现控制轧制的要求，轧制力已由过去的 3040MN 增至 80105MN；新型宽厚板轧机支承辊直径，由过去的18002000mm 加大到 21002400mm；牌坊立柱断面，由 60008000cm2增加到10000cm2；每扇牌坊单重，由 3.6MN 增加到 4.5MN；轧机刚度由 58MN/mm 增加到10MN/mm；主电机功率最大为 210000kW；在品种上可以生产宽 5350mm，长 60m 的钢板6。1.3.10 组织性能预测技术组织性能预测技术,即通过计算机软件预测轧制和冷却过程中发生的组织变化和最终的组织性能, 是改进工艺、提高产品质量的有效方法。本

30、项研究以低碳钢和微合金钢为研究对象,以物理冶金理论和热力学、动力学理论为基础，用模型化和模拟仿真为手段,建立包括温度场、再结晶、析出、相变及组织性能对应关系等在内的热轧中厚板组织演变的系统数学模型，进行微观组织和力学性能演变的模拟和预测, 为 TMCP 的正确实现提供准确性能预报，为提高产品质量提供理论依据7。1.4 中厚板轧机布置形式中厚板车间轧机的布置形式有三种，即：单机架式布置、双机架式布置和多机架式布置。1. 单机架式布置：就是在一架轧机上由原料一直轧到成品。单机架布置的轧机可选用上述三种中的任何一种中厚板轧机。但由于在该轧机上要直接生产出成品，因此用二辊可逆式轧机显然是不宜的，所以现

31、在在实际生产中已被淘汰。单机架布置中，由于粗轧与精轧都在一架轧机上完成，所以产品质量比较差（包括表面质量和尺寸精度） ，轧辊寿命短，产品规格范围受到限制，产量也比较低。但单机架布置投资较低、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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 7 页比较大的宽厚钢板生产。不少车间为了减少初期投资，在第一期建设中只建一台四辊可逆式轧机，预留另一台轧机的位置，这是一种比较合理的建设投资方案。2. 双机架式布置：就是在两架轧机上完成由原料到成品的整个轧制过程，是现代中厚板生产的主要方式。由于粗轧和精轧两个阶段的任务分别由两架轧机承担，所以双机架式

32、与单机架式相比，轧机产量高、产品尺寸精度高、板型和表面质量好、换辊时间少。双机架轧机组成有二辊式加四辊式、三辊式加四辊式、四辊式加四辊式等三种形式。其中三辊式加四辊式的形式已不再新建。美国、加拿大多采用二辊加四辊形式，欧洲和日本多采用四辊加四辊形式。从产品质量好、生产能力大的要求来看，四辊式加四辊式是目前较理想的双机架组成方式。3. 多机架式布置：就是在多台轧机上完成由原料到成品的整个轧制过程，主要是半连续式、3/4 连续式和全连续式的布置方式，是生产宽带钢的高效率轧机。因为目前成卷生产的带钢厚度已达 25mm 或以上，这就几乎有 2/3 的中厚板可在连轧机上生产，但其宽度一般不大，而且用生产

33、薄规格的昂贵的连轧机来生产中厚板在经济上也是不合理的。对于半连续轧机，其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，但精轧机部分的作业率就低了。1.5 中厚板轧制工艺流程 1.6 现代中厚板轧机的发展趋势和特点 从轧机规格上看，3000 mm 以下轧机由于产品单重小、规格覆盖面窄，且与宽带钢轧机产品规格范围重叠较多，难以实现品种及规格的多样化，市场的适应性差 发展 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 8 页空间有限，除少量特钢轧机外，目前重建的中板轧机已较少建设该规格领域的轧机。但目前国内尚存很多早期建设的 2300m m 至 280mm 规格的中板轧机，根据国内轧机的发展趋势，本应逐

34、步淘汰，但由于这些轧机的设备投资已基本折旧完毕，产品成本低。对于如级别较低的内陆产品建筑结构板等要求不高的产品，其订货批量大，市场价格较低，大型中厚板轧机竞争力相对较弱，往往是这些老式中板轧机所活跃的市场领域。 从设备结构上看，随着设计水平、制造水平地提高，新建轧机逐步向具有更大的轧制力、轧制力矩和高强性的强力四辊可逆式轧机的方向发展，并可根据工艺要求配置大轧制力立辊轧机。目前 5500mm 轧机的最大轧制力已可达到 140MN，最大单位轧制力已达 25.5k N/m m，整体刚度超过了 9500 k N /mm， 牌坊立柱断面面积达到了1100cm 以上。整体式牌坊单片最大重量达到 440

35、t，而组合式牌坊单片最大重量则超过了 530t。同时支撑辊直径最大已达到 13240 mm。可以说，各种设备参数都基本达到目前设备制造能力的极限。从控制技术上看，中厚板轧机应用了当今各种先进的控制手段，厚度控制采用快速、大行程、高精度的电动压下控制技术(APC)和高精度、快频响应的液压压下控制技术 (AGC)；宽度控制采用电动/液压压下控制技术(AWC)和液压短行程控制技术(SSC)；板型控制可根据需要采用液压弯辊、轧辊分段冷却、工作辊横向移动(WRS)、万能控制技术 (UPC)、支承辊可变凸度控制技术(VC)、轧辊成对交叉技术(PC)、凸度连续可变控制技术(CVC)、智能凸度技术(SM) 等

36、各种技术；表面质量控制采用高压水除鳞系统进行多点、多道次除鳞8。从节能环保上来看，近 10 年中国轧制技术水平的提高，大大提升了轧材的绿色制造水平。图 1.1 为近 10 年间轧制工序的能耗水平和板带轧机数量的变化。两者的对应关系极为明显，具有新技术的新产线增加，不断降低了轧制工序的能耗水平。随着资源的减少以及生存环境的恶化，我国轧制技术会朝着更节能更环保方向一直发展下去。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 9 页图 1.1 轧制工序能耗变化对于中厚板的主流市场，在正常的市场形势下除管线钢等产品外，小批量、多品种、产品性能要求高、规格范围繁杂往往是市场订单的主要特点。因此新建轧机逐渐向大型化方向

37、发展，以适应各类市场、不同的品种及规格范围的需要。尽管目前国内中厚板已经供过于求，但是超厚、超薄、薄而宽规格的产品和高强度级别的造船板、管线钢、锅炉板、高压储油罐板、桥梁板、容器板等产品的产量仍不能满足市场需求，所以新上市的超厚、超宽生产线必将在未来几年内备受市场青睐9。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 10 页2 产品方案、生产方案和生产工艺流程及金属平衡表的制定2.1 产品方案的编制2.1.1 产品方案定义产品方案是指所设计的工厂式车间拟生产的产品名称、品种、规格、状态以及年计划产量，是进行车间设计的主要依据，根据产品方案可以确定生产方案（工艺）及选择设备。本车间依据设计任务书要求，经过对

38、鞍钢中厚板厂的参考而制定的。产品方案的主要内容包括：（1）车间生产的钢种和生产的规模（2）各类产品的品种和规格（3）各类产品的数量和其在总量中所占的比例2.1.2 产品方案编制的原则（1）满足国民经济发展对轧制产品的需要，特别要根据市场信息解决某些短缺产品的供应和优先保证国民经济重要部门对钢材的需要；（2）考虑各类产品的平衡，尤其是地区之间产品的平衡。要正确处理长远与当前、局部与整体的关系；（3）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；（4）建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等可能性；（5）要逐步解决产品品种和规格老化问题，要适应社会经济发展的需要。 辽宁科技大学本科生毕业设

39、计 第 11 页2.1.3 选择计算产品车间拟生产的产品品种、规格及状态组合起来可能有几种、数百种以上。但是，在设计中对每一种合金的每一种品种、规格及状态进行详细的工艺计算。为了减少设计工作量，加快进度，同时，又不影响整个设计质量，从中选择典型产品作为计算产品。选择计算产品应遵循以下原则：（1）有代表性从拟生产的所有品种中选出几种合金、品种、规格、状态、产量和工艺特点等方面有代表性的产品作为计算产品。（2）通过所有工序所选的所有计算产品要通过各工序，但不是说第一种计算产品都通过各工序，而是所有计算产品综合起来看的。（3）所选的计算产品要与接近。（4）计算产品要留一定的调整余量，也就是说所选的计

40、算产品要品种灵活，容易生产多种规格的产品。本次设计典型产品及年产量是：AH32 (40mm3600mm8500mm)；100 万吨/年 2.1.4 确定产品生产大纲本车间设计为厚板车间设计，本车间产品生产计划见下表 2.1 和表 2.2。表 2.1 产品品种及年计划产量产品名称厚度（mm）宽度（mm）长度（m）计划产量（万 t/a）百分比（%）容器板20-1501250-40006-180.20.2军工钢20-1501250-40006-180.90.9桥梁钢20-1501250-40006-180.60.6优结板20-1501250-40006-182.92.9工程机械20-1501250-

41、40006-182.92.9管线钢20-1501250-40006-187.07.0低合金钢20-1501250-40006-1812.912.9普碳钢20-1501250-40006-1820.520.5造船板20-1501250-40006-1852.152.1合计-100100 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 12 页2.2 生产方案所谓生产方案量指为完成设计任务书中所规定的产品的生产任务而采取的生产方法。根据设计规模、产品的质量及经济技术指标的要求，考虑当地的具体条件，找出合理的生产方案。2.2.1 选择生产方案的依据确定生产方案时应考虑以下几点：（1）金属与合金的品种、规格、状态及质

42、量要求。（2）年产量的大小。产量不仅决定工艺过程的特点，同时也对设备选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的影响。（3）投资、建设速度、机械化和自动化程度、劳动条件、工人与管理售货员的数量以及将来的发展。表 2.2 按产品规格分配的年产量表宽度（mm）厚度（mm）1500-20002001-25002501-30003001-35003501-4000合计（t/a） （%）20-330.200.400.780.470.252.12.134.5-48.50.400.701.100.900.303.43.448.5-63.1.001.902.502.000.808.28.263-77.51.503.80

43、6.203.501.8016.816.877.5-91.52.304.507.004.002.2020.020.091.5-1062.704.707.904.202.5022.022.0106-120.51.403.506.003.401.6015.915.9120.5-134.51.202.302.702.101.109.49.4134.5-1500.220.410.820.50.252.22.2合计（t/a）10.9222.213521.0710.8100-%10.9222.213521.0710.8-1002.2.2 制定生产方案根据上述依据，该车间为年产 100 万吨厚板车间，生产形式

44、为热轧，主要产品有：低合金板、普碳板、工程机械板、优结板、锅容板、船板、管线钢、军工板、桥梁板等，采用单机架四辊可逆式轧机完成不同的任务和要求。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 13 页2.3 金属平衡表编制金属平衡的目的在于根据设计任务书的要求，参照国内外同类企业或车间所能达到的先进指标，考虑本企业或车间的具体情况确定出为完成年计划产量所需要的投料量，其任务是确定各计算产品的成品率和编制金属平衡表。2.3.1 确定计算产品的成品率成品率是指成品重量与投料量相比的百分数。其计算公式为 （2.1）100%QWAQ其中成品率，%；A 投料量（原料重量） ，t；Q 金属的损失重量，t。W成品率是一项

45、重要的技术经济指标，成品率的高低反映了生产组织管理及生产技术水平的高低。影响成品率的因素是各工序的各种损失。金属损失主要有以下几种：（1）烧损及氧化金属在高温状态下的氧化损失称为烧损。金属加热过程中的烧损与加热温度、时间、炉分、金属材质有关系，加热温度越高，时间越长，烧损量就越大，炉内有如果采用保护气体，烧损就小。在轧制和运输过程中由于高温和与空气接触存在着氧化，本车间产品的烧损及氧化消耗为 1.0-2%。（2）溶损溶损是指在酸、碱洗或化学处理等过程中的溶解损失。本车间无此类消耗。（3）切损指切头、切尾、切边等大块残料损失。钢材切损主要与钢种、坯料尺寸以及原料状况等有关。本车间产品切损为 4-

46、8%。（4）工艺损失各工序生产中由于设备和工具、操作技术以及表面介质问题所造成的不符合质量要求的产品。它与车间的技术装备、生产管理及操作水平有关。本车间轧废为 0-5%。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 14 页2.3.2 编制金属平衡表金属平衡是反映在某一定时期，制品金属材料的收支情况。它是编制厂或车间生产预算与制定计划的重要数据。同时对于设计工厂或车间的内部运输与外部运输，以及平面布置都是极为重要的依据。因此，必须在确定成品率及金属损失率的基础上，编制出各种计算产品的金属平衡表。本车间的金属平衡表见表 2.3。表 2.3 本车间产品金属平衡表产品名称年需坯料量（万 t）年产量（万 t）成材

47、率（%）烧损及氧化（%）切损（%）轧废（%）小计（%）容器板0.220.2901.07210军工钢1.000.990.11.07.11.89.9桥梁钢0.660.690.31.271.59.7优结板3.222.990.21.17.21.59.8工程机械3.222.9901.27.31.510管线钢7.777.090.11.17.11.79.9低合金钢14.2912.990.31.271.59.7普碳钢22.7820.5901.27.11.710造船板57.8252.190.11.17.11.79.9合计110.9810090.111.127.11.679.892.4 坯料的选择及坯料处理2.4

48、.1 坯料选择轧制厚板使用的板坯，都是宽高比比较大的矩形坯。厚板生产采用的原料经历了钢锭初轧坯连铸坯的历史演变。随着冶金技术的发展，连铸技术得到广泛推广，连铸坯已经称为现代厚板生产的主要原料。以初轧机为代表的模铸生产工艺已基本推出历史舞台，目前除极少数企业仍采用少量初轧坯外，绝大多数企业已全部以连铸坯作为原料。另外，极少数宽板厂因自身条件或生产特殊用途产品的需要而采用少量锻制坯或钢锭，如日本 JFE 水岛板厂和德国 GTS 公司 Dillingen 厚板厂等。初轧坯和连铸板坯比较见表 2.4，考虑冶金工厂将来的发展方向，依照本车间设计的要求和产品规格所以选用连铸坯比较合适。 辽宁科技大学本科生

49、毕业设计 第 15 页2.4.2 坯料检查及清理由连铸车间及初轧车间运来的板坯被送到热轧板库入口时，经操作工核对后，按材质、宽度进行堆放，一个炉次的板坯应尽量分散到各跨区堆放，以便减轻吊车的作业负荷。并且按照最佳化的轧制计划，把板坯按指定的顺序装到上料辊道上，然后装入加热炉。板坯清理工作为便于管理一般都在连铸车间进行，也有的将清洗设备安装在热轧板坯库内。被送至板坯库的板坯分为冷板坯和热板坯。由加热炉加热到目标温度后进行轧制。有效地采用了利用热连铸坯（HCR） ，坯温一般为 600左右，大幅度的节省能源。在热轧工序采用可缩短加热时间的直接热装工艺 DHCR，坯温一般为 800左右。或采用直接轧制

50、技术，此技术是将炼钢和热轧两个各自独立的工序连续化，因此，需要解决这俩个工序间的温度、小时产量、工艺参数的匹配和质量，保证全过程管理及平面布置最佳化等一系列技术问题。目前，世界上先进的常规热带钢轧机热装比已超过90%。（1）板坯清理热轧宽带钢轧机需上工序供给合格板坯，板坯的清理主要是采用火焰清理方式，也有用砂轮清理的。（2）板坯检查板坯表面状况检查，传统上都是由人工在切割前后，用肉眼进行直观检查，然而为了提高检查精度，开发了热表面缺陷检测装置。板坯的热表面缺陷检测装置有使用探头线圈的涡流探伤装置和利用自发光或照明光的光学探伤装置。本车间普碳钢、一般结构钢采用人工检测方法，高强度用钢采用冷板坯侵

51、透探伤试验的方法。表 2.4 初轧坯和连铸板坯比较项目初轧板坯连铸板坯备注工序经铸锭脱模后需要由均热炉和初轧机轧制省略初轧工序减少 1/2 以上的厂房，板坯生产时间提前 1224h操作通过改变初轧程序可以块为单位组织生产由于实行变宽，每个批量单位可取作 1 流单位连铸有在线调宽，热轧自由程序轧制机械化省力化在铸锭作业的机械化和节约人力方面存在极限与传统铸锭作业相比，在相当程度上实现了机械化机，节约人力节能与连铸相比，因需均热，需要消耗多余的热能有利连铸的能耗约为初轧的 1/2 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 16 页于直接轧制成才率半镇静钢为 92%93%；镇静钢为 85%连铸约为 98%钢种

52、无极限生产沸腾钢困难可用准沸腾钢代替质量（1）不同部位偏析不同，（2）钢锭头部的缩孔，下部大型夹杂物是问题。（3）板坯易出现翘曲。（1）质量均匀；（2）会出现在 1/4 后的表层处残留大型夹杂物的问题，（3）板坯较少出现翘曲。3 设计车间主要设备及其参数确定3.1 加热设备加热炉的作用是将钢加热到单相奥氏体区，并使之具有较高的温度和足够的时间以均化组织及溶解碳化物，从而得到塑性高、变形抗力低、加工性能好的金属组织。本车间设计安排 2 座上、下燃烧步进式加热炉。炉内燃料以高炉煤气和焦炉煤气混合的气体为主。本加热炉分为三个供热段，即：预热段、加热段和均热段，每段又分为上部段和下部段。炉型采用多区供

53、热的箱型结构，便于分区控制各段温度，适应热坯加热和冷热坯混装时的加热要求。各供热段用隔墙适当分隔，能独立地进行流量调节和温度控制，整个加热炉将采用高精度燃烧控制系统，热工控制和装、出炉设备控制实现全自动化。步进梁的升降采用电动偏心轮式，具有维修容易、运行成本低，对板坯跑偏的调整能力强的优点。加热炉的主要参数见表 3.1 所示。3.1.1 加热炉性能表 3.1 加热炉性能序号项目参数1炉子形式六点供热步进式加热炉2炉子用途加热板坯3炉子有效尺寸（长*宽） mm32650*90484板坯加热温度 0C1150-12505滑道中心距 mm2250 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 17 页6空气预热温

54、度 0C5507烟汽量 Nm3/h70800(最大)8烟汽出炉温度 0C850-9009风机型号 9-26 14D10空气流量 m3/h5301311全压 Pa1202312电机(功率*转数) KW*rpm260*145013加热板坯厚度 mm加热板坯宽度 mm加热板坯长度 mm130-3201150-20002550-40003.2 轧制设备 4300mm 单机架四辊可逆式轧机轧力 8000 吨，上下辊电机为西门子公司产品6000KW 同步机；带有 AGC 调整装置，为 VAI 公司产品，具备模型轧钢功能。1）轧机采用了电动压下系统、液压 AGC 系统。AGC 系统：通过调整液压缸实现自动调

55、整厚度功能，保证钢板的厚度偏差。2）一级 TCS 系统:3）弯辊系统：通过使轧辊变形来增加轧辊凸度，提高板形。4）轧辊系统：工作辊 4300*（10201120） ，重 45.08 吨，四列圆锥滚子轴承，材质：芯部：球墨铸铁，工作层：无限冷硬合金铸铁，工作辊弯辊力：250 t。支撑辊 4300*（20002150） ，重量：164，材质：合金锻钢，油膜轴承。5）推床系统：液压缸驱动齿轮齿条（缸内有位置传感器） ，实现钢板对中。6）除鳞系统：工作压力 160bar 左右，清除钢板表面氧化铁皮，保证钢板质量。7）换辊系统：工作辊大约 3500 吨左右更换一次，每次大约需要 25 分钟。支持大约 3

56、0万吨更换一次，每次大约 56 小时。8）安全联轴器：当矫直力矩增大，可以自动脱开，保护减速机和电机。3.2.1 除鳞机板坯在加热炉内和运输过程中会生成氧化铁皮（主要成分是 Fe2O3，FeO 和 Fe3O4的混合物） ，在轧制过程中会产生铁皮压入等表面质量缺陷。由于只有一架轧机故本设计中采用一架高压水除磷箱安装在轧机前面。采用高压水喷射的方式可以去除板坯表 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 18 页面的氧化铁皮，提高带钢的表面质量。除鳞装置设备性能参数见表 3.2表 3.2 除鳞机性能项 目参 数高压水集管数 个上 3、下 2喷嘴数 个68水压 MPa19.6喷水量 m3/h300喷嘴角度 0

57、303.2.2 4300 宽厚板轧机性能轧制设备由轧机前输入辊道、轧机前侧导板、四辊可逆式轧机、轧机后侧导板和轧机后输出辊道组成。其中主要设备为一架 CVC 四辊可逆式轧机，该架轧机的关键之处是轧辊具有连续变化凸度的功能，能准确有效地使工作辊间空隙曲线与轧件板形曲线相匹配，增大了轧机的适用范围，可获得良好的板形。 表 3.3 4300 宽厚板轧机性能项 目参 数轧机形式四辊可逆式轧机负荷 KN49000轧机钢度 KN/mm5591机架立柱断面 cm29000轧机最大开口度 mm400最大轧制速度 mm/s5.86允许最大轧制力 t8000。主电机 KW*台数DC6000*2转数 rpm0-40

58、-100额定电压 V750额定电流 A5340额定转矩 Nm0.902*106最大工作转矩（225%） Nm2.02*106极限转矩（275%） Nm2.48*106工作辊 mm1120/1020*4300支持辊 mm 2150/2000*4300轧制产品规格 mm厚度 6-150宽 1300-3800长度2500 mm 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 19 页3.3 控制冷却设备本车间控制冷却设备由超快冷装置和层流冷却装置组成。超快冷装置具有以下主要特点：冷却速度足够大，有超常规冷却能力；冷却水与钢板的热交换更加充分有效；钢板内温度偏差与非水冷材相同，同时实现了上下表面对称冷却和钢板内部的均

59、匀冷却；通过细化冷却段，大幅度提高了高冷却速度下冷却停止温度的精度10。超快冷装置包括：高位水箱、集管组、挡辊（压辊、夹送辊）、侧喷嘴、端喷嘴和冷却辊道。层流冷却装置主要特点：容易实现钢板上、下面的均匀冷却和沿宽度方向的均匀冷却；在冷却过程中，通过侧喷装置和集管的组数控制使钢板在各集管间形成间隙冷却，从而控制钢板的组织性能及钢板的表面质量；设备结构简单，制作方便；冷却设备重量轻，制造费用较低。控制冷却设备主要参数见表3.4所示。表3.4 控制冷却设备参数项目参数超快冷区装置长度，m8.8层流冷却区装置长度，m17.2超快冷装置喷嘴组数，组10层流冷却装置喷嘴组数，组12处理钢板尺寸，mmmmm

60、m(8150)(15004200)(600038000)总用水量，m3/h14000辊道运行速度，m/s0.22.13.4 矫直设备厚板的热矫直决定着产品的交货质量和平直度的高低，热矫直机是处于厚板轧制和精整之间的一个重要设备。现代化的矫直机采用预应力立柱及高刚性框架，矫直辊上辊系采用高响应伺服阀液压压下装置，具有动态控制功能，同时满足矫直变厚度钢板的要求；上辊系具有整体前后倾动、左右倾动、预设定正、负弯辊，以尽可能改善产品平直度；出、入口辊可单独调整，保证矫直后钢板平直地离开热矫直机11。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 20 页3.4.1 热矫直机性能表 3.5 热矫直机性能项 目参 数形