材料成型专业-开题报告

1、江西理工大学本科毕业设计（论文）开题报告（综述）材料与化学工程学院材料成型及工程专业2007级（2011届）1班学生赵章 国题 口：年产200万吨小厚板生产工艺车间设计一、题目来源木题目是指导教师根据学生就业情况，结合毕业实习厂家实际情况拟定的综合 性工程设计题b , 0的是综合训练并全面考核学生运用专业知识解决系统工程问 题的能力。二、国内外发展现状1. 国内外钢铁产量现状钢铁是国民经济建设最重要的基础原材料，我国钢铁产量已近6亿吨，轧钢生 产是钢铁企业终端，是核心，今后的发展方向是提高技术装备水平、优化生产工 艺以提高产品质量并实现节能降耗。2009年，世界粗钢产量已经达到了 12亿多 吨

2、，是1990年产量的1.67倍，其小小国的发展速度令其他国家望尘莫及。2000 年年产量1.26亿吨，到2009年5.68亿吨，我国粗钢产量平均增长率达到了 18% 以上。进入2010年以后，随着全球钢铁工业的逐步冋暖，中国钢铁工业也保持 了快速增长的局面。2. 国内外轧制技术及设备现状近年国内外在轧钢技术和设备、控轧控冷、新钢种开发以及产品尺寸、形状与 组织精确控制方面取得了长足发展。以下对这儿方面进行简要介绍：2轧钢技术与设备现状在轧制技术与理论方面，高精度轧制、高速轧制、无头轧制、柔性轧制轧制 过程中的形变、相变与析出的综合控制理论与技术，现代轧制过程分析、控制及应 用等技术越来越广泛地

3、应用在轧钢生产中。特别是无头轧制技术的发展近年来取 得质的飞跃，在轧制设备方面，除了大型化、高刚度化、高效率以及更加灵活精 确的板形、板厚和板宽控制方式外，设备的紧凑化、灵活方便的换辘系统开发等 也取得了较大的进步。2.2控轧控冷在控轧控冷技术方面，快速冷却、超快速冷却、在线热处理等技术的开发和应 用，大大提高了冷却效率和温度与组织的均匀性，不仅为高质量、高性能和高强 度新品种开发提供了极其有效的手段，而且为节约合金元素、降低生产成本提供 了新的可能性。特别是超快速冷却和在线热处理技术近年来业界极为关注，国内 宝钢和沙钢5000mm宽厚板生产线配备了加速冷却和直接淬火装置。2.3新钢种开发在新

4、钢种开发方面，用于汽车、大型建筑结构、桥梁、海上运输与能源输送等 方面设备的轻量化、高性能和长寿命、高强与超高强、细晶和超细晶钢越来越受 到重视。目前，国内外对超细晶钢进行了广泛研究。fi本在发展超细晶钢时，重 点是采用强力变形。通过多轴变形、大变形量轧制，并配以动态再结晶轧制等方 法获得高强度、高韧性的亚微米级超细品钢。日本住友金属工业公司开发了在奥 氏体区进行轧制来生产超细品薄钢板的超短时间间隔多道次轧制技术，成功试制 了铁素体品粒为l|im左右的0.15%c-0.7%mn超细品薄钢板。我国在发展超细品 钢时，除了采用强力变形和动态再结晶轧制外，主要发展了形变和相变耦合以及 研究纳米析出相

5、在超细晶钢屮的作用两个方向。超细晶化理论及技术是21世纪 新一代钢铁材料的重要发展方向，它不仅是材料物理的重要课题，也是材料化学 和材料制备过程的重要课题。2.4产品尺寸、形状与组织精确控制在对产品尺寸、形状与组织精确控制方面则是向着尺寸超薄、超厚、形状高精 度及组织均匀化发展；另外，轧钢智能化技术已逐渐成为复杂轧制过程控制的重 要手段。随着对产品尺寸精度、力学性能和表面质量要求的不断提高，传统的轧 制力计算公式已不能适应更高精度的要求，数学模型则是一种较理想、用于轧制 过程控制和轧机设备设计的方法。由于轧制过程影响因索众多，如应变硬化、摩擦、轧辘压扁、 温度等及其z间的相互作用，使得轧制过程

6、的模型理论分析变得困难复朵，神经 网络等方法在轧制过程屮的应用捉高了预报精度和生产的控制水平。通过建模以 及对工艺过程定量和定性方面的优化，为钢铁工业提供了低成本的优化策略。另 外，软计算作为一门新兴技术也应用于轧制系统设计优化，主要包括进化计算、 模糊逻辑、神经计算和概率计算。软计算把人类知识和求解方法论相结合，为处 理现实中问题的不确定性和模糊性提供了途径。总z对于轧钢技术的发展，要把资源、能源与环境问题作为轧钢技术创新和进 步的战略任务；应更加关注成熟、先进以及前沿技术的应用与推广。开发具有高 强度甚至超高强度、优良耐蚀性能、成形性能和高表面质量等性能的钢铁产品， 节约能源、节省合金元索

7、、减少工序、降低成本仍是未来轧制技术的重要研发方 向。3. 国内中厚板地位中厚板是重要的钢材产品，一般占钢材总量的10%左右。中厚板广泛应用于基 础设施建设、造船、工程机械、容器、能源、建筑等各行行业，在国民经济屮占 冇重要的地位。我国是一个发展中国家，正在进行大规模的基础设施建设，对于 中厚板的需求一直非常强劲。2008年我国中厚板产量为5971万吨，占我国当年 钢材产量的10.26%o中厚板生产的特点是小批量、多品种、产品性能要求高、生产过程复杂。我国 屮厚板行业随着国民经济的总体发展而不断进步，现在已经成为屮厚板生产大 国。我国成立初期，只有鞍钢拥有一台3辘劳特式2300中板轧机，产品也

8、只冇 最初的碳素结构钢板。以后，随着我国经济建设需求的增长，我国引进了一批 20002500mm的屮板轧机。但是，英技术内涵和产品的质量水平与国际先进水 平有很大的差距。改革开放以来，我国钢铁工业迅速发展，通过技术引进和自主 创新，我国屮厚板生产技术、设备和产品也日新月异，发展迅猛。20世纪90年 代，鞍钢首先引进了二手的4300mm中厚板轧机，同吋酒钢、舞钢也分别引进了 3000mm和3800mm中厚板轧机，我国的中厚板生产开始向国际水平靠近。到世 纪z交，首钢率先利用国产化技术，建设了具冇我国自主知识产权的3500mm中 厚板轧机，开发的高强度轧机、自动控制系统、控制冷却系统、侨直机等辅助

9、设 备具有鲜明的特色和优良的性能，开始了我国自主研发大型屮厚板轧机的先河。最近几年，我国宝钢、鞍钢等单位采用自主集成和引进国外技术相结合的方式，国际先进水平。据不完全统计，我国已经建成和正在建设的4m 级的中厚板轧机15套，5m级的中厚板轧机8套。全部建成后，我国将具备中厚 板生产能力近1亿吨。我国新近建设的这一批中厚板轧机，集成了世界上一大批先进的屮厚板生产技 术和装备达到了国际先进水平。主轧机实现了强力化和高強度，采用了厚度自动 控制、板形控制、平面形状控制等先进、实用的计算机控制系统。我国自主开发 了控制冷却系统，其中包括反映世界控冷技术最高水平的超快速冷却技术和dq 技术，与轧机配合，

10、实现了 tmcp技术的创新发展。在辅助设备方面，我国引 进和自主研发的强力侨直机、滚切式剪切机、超声波探伤、热处理设备等都达到 了国际先进水平。利用这些先进的设备和工艺技术，我国开发了经济建设急需 处理设备等都达到了国际先进水平。利用这些先进的设备和工艺技术，我国开发 了经济建设急需的高档次中厚板产品，例如我国西气东输使用的高级别管线钢， 大型储油罐用钢，高强度、高韧性、耐腐蚀、焊接性能优良的高级船板，高速铁 路桥梁用高强度钢板，奥运场馆和高层建筑用高强、低屈强比、优良焊接性能的 建筑用钢，等等。这些钢材己经在我国经济、社会发展中发挥了重要作用，对拉 动我国经济发展，推动我国西部、北部、南部地

11、区的社会进步提供了强力支撑。三、设计内容1. 文献调研、现场调研，提出产品方案；2. 确定生产方案、计算产品；3. 确定生产工艺，进行设备选型；4. 计算并编制轧制规程表、设备负荷表、金属平衡表；5. 绘制车间平面、立面布置图；6. 撰写毕业论文；7. 翻译一篇相关英文文献。四、设计方案1. 产品方案、生产方案、计算产品 表41产品方案列表表4-2计算产品列表2. 生产方式采用块式法轧制。3.生产工艺屮厚板生产工艺基木为：连铸坯f加热_>高压水除鳞f粗轧_>精轧在线快 速冷却-> 热矫直-> 冷床冷却-> 检查修磨切头、切尾取试样、切定尺和切边-喷印 (热处理)t

12、收集入库。3.1原料轧制中厚板所用的的板坯，都是宽高比较大的矩形坏。中厚板生产采用的原料 经历了钢锭、初轧坯到连铸坯的历史演变。随着冶金生产技术的发展，连铸坏得 到了广泛的推广，连铸坯已成为现代屮厚板生产的主要原料。主要有以下优点：(1)简化和缩短了冶金生产过程，减少了厂房和设备投资；(2)节约能源, 提高了金屈收得率；(3)物理化学性能均匀。3.2加热加热口j降低金属的变形抗力，提高钢的塑性，使坯料除鳞钢坯在高温下，其表面的元素与空气中的氧气发生化学生成氧化物。氧化物形 式冇三种，从轧制轧制是将加热后的板坏压到要求的厚度和宽度的过程，它一般包插粗轧和精轧 两个环节。3.4.1粗轧粗轧阶段的主

13、要任务是将板坯展宽到所需的宽度并进行大压缩延伸。根据原料 的条件和产品要求，可以采用不同的轧制方法，如全纵轧发、综合轧制发、全横 轧发、角轧一纵轧发。2.4.2精轧精轧阶段的主要任务是质量控制，包括厚度、板形、表面质量、性能控制。在 轧制过程中，粗轧与精轧并无严格的界限，通常把双机座布置的第一台轧机称为 粗轧机，第二台轧机称为精轧机。对两机架压下量上的分配耍求是两机架的轧制 节奏尽量相等，这样才能提高轧机生产力。一般的经验是在粗轧机上的压下约占 80%,在精轧机上约占20%o4. 主体设备主休设备有加热炉、轧机、矫直机、双边剪和剖分剪、定尺剪、快速冷却装置、 热处理炉等。4.1加热炉本设计采用

14、步进式加热炉，有效炉长51.9m、炉宽10.7m,加热能力265t/h, 加热板坯规格(150320) mmx (13002300) mmx (26004800) mm,最大坯 重 26t。4.2轧机本设计轧机分为粗轧机和精轧机，其中粗轧机工作辘尺寸为： (pl240/1140mmx5100mm,支撑辘尺寸为：(p2300/2100mmx4950mm,轧制力为 108mn;精轧机工作辗尺寸:(pl210/1110mmx5300mm,支撑馄尺寸为： (p2300/2100mmx4950mm.轧制力 108mn,最大轧制速度 7.3m/s。4.3热矫直机热矫直机的主要参数如.f:型号:hpl360

15、/380x5200/9/6-6矫直钢坏尺寸 厚度 宽度 长度最大输送厚度 矫直温度 公称矫直力 最人矫直力 最大弯车昆力 主传动电机 上矫直辘最小10mm （最大厚度根据钢板屈服点确定）13004900mm52m250mm4001100 °c40000kn44000kn2800kn3 x650kw,0 600/1500r/min下矫直辘380mm4.4双边剪主要技术参数如下： 形式剪切钢板厚度 剪切钢板宽度钢板温度切边量上剪刃尺寸f剪刃尺寸4.5切头剪切头剪主要技术参数:剪切钢板厚度剪切钢板宽度最大剪切力上剪刃尺寸下剪刃尺寸4.6定尺剪定尺剪主要技术参数: 形式剪切钢板厚度剪切钢板宽

16、度剪切温度上剪刃尺寸下剪刃尺寸滚切式5x(p360mm><5200mm 矫直辘丰昆距5 50mm 13004900mm 最大 150°c20 150mm4x（p360 mmx5200mm厚 （50100） mmx高（158170） mmx长 2080mm 厚 （50100） mmx高（136 160 ） mmx 氏2075mm5 50mm12005000mm1100kn170/138mmx 100mm><2500mm150mmx 100mm><2500mm 滚切式 550mm13004900mm 最大 150°c 100/50mmx高 1

17、90/166mmx长 5200mm 100/50mmxwj150/126mmx长 5200mm4.7热处理炉 热处理炉主耍尺寸：全长63.22m有效长度60.11m5100mm3025mm车昆道数量109根馄道外径380mm车昆道壁厚30mm辘道长度6915mm辘道间距580mm4.8快速冷却设备快速冷却设备的主耍尺寸：冷却形式u形管层流流冷却冷却装置尺寸（宽x长）5000mmx24000mm冷却钢坯的尺寸（厚x宽x长）mm （ 10100） x （13004900） x最长 52000 冷却速度（°c /s） 540钢板通过速度（m/s）0.52.5五、吋间安排13周45周6周：7周：810周11周 文献检索，确定任务，毕业实习，收集资料；开题报告，翻译文献；产 品方案，生产方案，计算产品；生产工艺，设备选型；轧制规程计算，孔型设 计，屮期报告；设备负荷、金属平衡；1213周绘制车间平面、立面图；1415周撰写设计说明书;16周答辩。六、论文提纲1. 可行性研究报告2. 产品方案与计算产品3. 生产方案与工艺流程4. 主辅设备选择5. 工艺计算与金属平衡6. 设备负荷计算7. 车间平而布置与立而尺寸&劳动组