设计年产350万吨1700热带连轧车间

1、河北联合大学轻工学院 毕业设计说明书河北联合大学轻工学院QINGGONG COLLEGE， HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书设计（论文）题目：设计年产350万吨1700热带连轧车间（240mm厚坯）学生姓名： 学 号：专业班级： 学 部：材料化工部指导教师： 2012年05月21日摘 要摘 要本设计为年产350万吨的1700多品种板带生产车间设计。本着多品种，多规格的原则制定了产品大纲，其中包括汽车大梁钢、船板钢、管线钢，汽车板用钢等，并以其为出发点，尽量从工艺上使产品做到高质量、高附加值。根据产品规格和设计要求，确定轧机各主要部件的尺寸以及一些必要的工艺参数。本次

2、设计结合本钢1700mm、宝钢2150mm、鞍钢1780mm热轧生产线，设计了350万吨的1700mm常规热连轧生产线。在此设计中详细地介绍了加热、粗轧、热卷取、精轧、冷却、卷取等一系列过程。其中精轧机选用七架大断面牌坊和高吨位轧制力轧机，采用CVC轧机、工作辊正弯辊（WRB）技术和厚度自动控制（AGC）等技术来控制板型和厚度。另外，为提高轧件温度，减少头尾温差，在精轧前采用无芯轴隔热屏热卷箱。对典型产品压下规程的设计包括压下量的分配、速度制度的确定、温度制度的确定，以及力能参数的计算等等各方面参数的选定。本设计还对车间内的各种消耗和厚度控制等做了简要介绍。关键词:双可逆粗轧；热卷箱；CVC板

3、形控制；厚板坯ABSTRACTThis paper design for the work place which yearly produces 3.5million tons various straps production. To the principle of more varieties and more specifications we develop a product program including automobile big joist steel，ship plate steel pipe line steel ，car plate steel and so o

4、n and taking it as the starting point make the products high grade and the high attachment value as far as possibl. According to product specifications and design requirements we identify the major components of the mill size and the necessary parameters.this design combine Ben steel 1700， Bao steel

5、 1580 and An steel 1780 hot rolling production line to design 3.5 million ton traditional hot continuous rolling workshop. In this paper it is detailly introduced the heat furnace， the rough rolling，the hot curl，the finish rolling，the laminar cooling，the curl and so on.Among them， The finishing mill

6、 still selected the big cross section memorial arch and the high tonnage rolling stand， and choosed HC mill，CVCmill，work roll bend technique and automatic gauge control to control strip shape and thickness. Moreover， in order to raise the temperature of rolling metal and reduce the difference temper

7、ature between tail and head of rolling metal，I establish a hot curl box between the rough rolling and the finishing rolling. The Drafting Schedule Design of the typical product is also includes reduction distribution，the speed system，the system of determining the temperature，calculating of the power

8、 parameters and parameters selected. Checking roll and choice electrical are the key problems to normal production. this design also made the brief introduction to each kind of consumption in workshop and thickness control.Keywords:double reversible rough rolling; the hot curl box; CVC plate shape c

9、ontrol; heavy slabI目 录目 录摘 要IABSTRACTII引 言1第1章 综 述21.1 热轧板带钢生产的发展史21.2 带钢生产技术的进步21.3 近代热轧板带钢生产技术发展的主要趋向41.4 我国热带轧机的发展趋势41.5 本车间设计情况概述5第2章 建厂依据及产品大纲62.1 建厂依据62.2 产品大纲62.2.1 原料规格选择72.2.2 产品规格72.2.3 钢种分类及比例72.2.4 规格详细分类表72.2.5 常用合金元素对钢材的影响8第3章 车间布置及主要设备选择113.1 车间布置及设备选用的原则113.2 轧钢机数量的选择113.2.1 轧制道次选择12

10、3.2.2 板坯宽度侧压设备123.3 粗轧机163.3.1.粗轧机布置形式及数量的选择163.3.2.粗轧机的各种参数183.4 热卷箱的选择203.5 精轧机机组的选择22第4章 典型产品的压下规程设计和辊型设计264.1 压下规程设计264.1.1 坯料尺寸264.1.2 粗精轧机组压下量分配274.1.3 综合分析274.1.4 咬入能力校核284.1.5 确定速度制度294.1.6 各道次处轧机的转速314.1.7 轧制温度的确定324.1.8 层流冷却对温度的控制及大致的冷却速率的确定334.1.9 轧制压力的计算344.1.10 计算传动力矩354.2 轧辊辊型和辊缝设计384.

11、2.1 轧辊辊缝的确定384.2.1 凸度计算39第5章 轧制图表与年产量计算455.1 轧制图表455.1.1 研究轧制图表的意义455.1.2 轧制图表的基本形式及其特征455.2 轧钢机的产量计算475.2.1 轧钢机小时产量475.2.2 轧机平均小时产量485.2.3 轧钢车间年产量计算48第6章 轧辊强度的校核与电机能力验算506.1 轧辊的强度校核506.1.1 支撑辊弯曲强度506.1.2 工作辊的扭转强度校核526.1.3 工作辊与支撑辊的接触应力校核546.2 电机的校核566.2.1 电机负荷图566.2.2 主电机的功率计算58第7章 辅助设备的选择607.1 加热炉的

12、选择607.1.1 步进式加热炉的发展617.1.2 技术装备627.2 除鳞设备的选择647.3 剪切设备的选择657.4 冷却设备的选择667.5 卷取机的选择677.6 活套支撑器68第8章 轧钢车间平面布置及经济技术指标728.1 轧钢车间平面布置728.1.1 轧钢车间平面布置的原则728.1.2 金属流程线的确定728.2 车间技术经济指标738.2.1 各类材料消耗指标738.2.2 综合技术经济指标76结 论79参考文献80谢 辞8283引 言引 言板带产品外形扁平，宽厚比大，单位体积的表面积也很大，这种外形特点带来其使用上的特点：表面积大，故包容覆盖能力强，在化工、容器、建筑

13、、金属制品、金属结构等方面都得到广泛应用；可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接、制成各种制品构件，使用灵活方便，在汽车、航空、造船及拖拉机制造等部门占有极其重要的地位；可弯曲、焊接成各类复杂断面的型钢、钢管、大型工字钢、槽钢等结构件，故称为“万能钢材”。板带材的生产具有以下特点：板带材是用平辊轧出，故改变产品规格较简单容易，调整操作方便，易于实现全面计算机控制和进行自动化生产；带钢的形状简单，可成卷生产，且在国民经济中用量最大，故必须而且能够实现高速度的连轧生产；由于宽厚比和表面积都很大，故生产中轧制压力很大，可达数百万至数千万牛顿，因为此轧机设备复杂庞大，而且对产品厚、宽尺寸精度和板型以及表面质量的

14、控制也变得十分困难和复杂。从我国目前板带市场需求情况和生产能力来看，热轧板的生产能力大大高于冷轧能力。采用常规板坯连铸、热送热装和直接轧制工艺，可稳定生产以汽车面板为代表的高档板材品种，除生产工艺成熟、效率高、产品质量高外，还可缩短工艺流程，降低生产成本。选择这种工艺方案，热轧板品种质量定位很高，品种齐全，尤其是生产超深冲钢、高强度钢、奥氏体不锈钢、高钢级管线钢等时适宜采用厚板坯常规热连轧工艺。轧件变形和轧机变形是在轧制过程中同时存在的。我们的目的是要使轧件易于变形和轧机难于变形，亦即发展轧件的变形而控制和利用轧机的变形。由于带钢轧制的特点是轧制压力极大，轧件变形难，而轧机变形及其影响又大，因

15、而使这个问题就成为左右带钢轧制技术发展的主要矛盾。要使带钢在轧制时易于变形，主要有两个途径：一是努力降低带钢本身的变形抗力（可简称内阻），其最有效的措施是加热并在轧制过程中抢温保温，使轧件具有较高而均匀的轧制温度；二是设法改变轧件变形时的应力状态，努力减小应力状态影响系数，减少外摩擦等对金属变形的阻力（可简称外阻）。至于控制和利用轧机的变形，则包括了增强和控制机架的刚性和辊系的刚性、控制和利用轧辊的变形以及采用液压弯辊与厚度和板型自动控制等各种实用技术措施。第1章 综述第1章 综 述1.1 热轧板带钢生产的发展史热轧板带钢轧机的发展已有70多年历史，汽车工业、建筑工业、交通运输业等的发展，使得

16、热轧及冷轧薄钢板的需求量不断增加，从而促使热轧板带钢轧机的建设获得了迅速和稳定的发展。从提高生产率和产品尺寸精度、节能技术、提高成材率和板形质量、节约建设投资、减少轧制线长度实现紧凑化轧机布置到热连轧机和连铸机的直接连接布置，热轧板带钢生产技术经历了不同的发展时期1。1960年以前建设的热带钢轧机称第一代热带钢轧机。这一时期热带钢轧机技术发展比较缓慢，其中最重要的技术进步是将厚度自动控制（AGC）技术应用于精轧机，从根本上改善了供给冷轧机的原料板带钢的厚度差。20世纪六、七十年代是热轧板带钢轧机发展的重要时期。这一时期，连铸技术发展成熟，促使热连轧机从最初使用钢锭到使用连铸坯，从而大幅度降低成

17、本，并能够为冷轧机提供更大的钢卷。热轧板带钢轧机的生产工艺过程是钢铁工业生产中自动化控制技术最发达的工序。60年代后新建的热带钢轧机很快采用了轧制过程计算机控制，将热轧板带钢轧机的发展推向一个新的发展阶段，这一时期新建的轧机称为第二代热带钢轧机。1969年至1974年在日本和欧洲新建的轧机称为第三代热带钢轧机。20世纪80年代，板带钢生产更加注重产品质量，同时对于低凸度带材需求量不断增长，这使板带钢板形控制技术成为热轧板带钢轧制技术重要课题之一。90年代，热轧板带钢在工艺方面有重大突破，1996年日本川崎钢铁公司成功开发无头连续轧制板带钢技术，解决了在常规热连轧机上生产厚度0.81.2mm超薄

18、带钢一系列技术难题。热连轧生产线的产品规格最薄达0.8mm，但实际生产中并不追求轧制最薄规格，因为薄规格生产的故障率高，辊耗大，吨钢酸洗成本高等。待技术发展到故障率等降低后，才能经济地批量生产2。1.2 带钢生产技术的进步最近十几年，热连轧技术有了很大的进步，在热轧带钢轧机布置形式的发展方面，总结起来，主要有六种形式：1）典型的传统热带钢连轧机组，从3/4向2+7发展。2+7是2架粗轧机，7架精轧机，24台地下卷取机，年总产量350550万t，生产线的总长度400500m，有一些新建的机组装备了定宽压力机(SP)。这类轧机采用的铸坯厚度通常为200250mm，特点是产量高，自动化程度高，轧制速

19、度高(20m/s以上)，产品性能好，可以生产18.4mm厚管线钢，也可生产各种厚度的优质合金板。2）紧凑型的热连轧机，通常机组的组成为1架粗轧机，1台中间热卷箱，57架精轧机，23台地下卷取机，生产线长度约300m，年产量200300万t。采用的铸坯厚度150180mm左右，投资比较少，生产比较灵活，由于使用热卷箱温度条件较好，可以不用升速轧制(轧制速度14m/s左右)。品种远远少于厚坯。3）进入二十一世纪，国内热带生产有两项新技术有待推广，一是粗轧可逆轧机全部加装凸度控制装置，实现比例凸度轧制。二是精轧实现无活套轧制。4）热轧带钢的另一生产形式是薄板坯连铸连轧，按结晶器的形式不同，分别有多种

20、形式，如SMS开发的CSP、DANIELY开发的H2FRL等，由薄板坯铸机、加热炉和轧机组成，刚性连接，铸坯厚5090mm，产量150250万t，轧机的布置形式有粗轧加精轧为2+5布置，1+6布置，也有7架精轧机组成的生产线。薄板坯连铸连轧的特点是生产周期短、产品强度高、生产成本较低，但是表面质量、晶粒大小控制方面比传统厚板坯的难度大，品种开发受到极大限制。5）国外发展的无头(半无头)轧制技术，日本是在传统的粗轧机后设立热卷箱，飞焊机，把中间坯前一坯的尾部和下一坯的头部焊接在一起，进入精轧机组时形成无头的带钢进行轧制，在卷取机前再由飞剪剪断，该生产线可以20m/s的速度轧制生产。0.81.3m

21、m厚的带钢。德国发展的是半无头轧制技术，他们利用薄板坯连铸连轧的生产线，铸造较长的铸坯，如200m，进人精轧，并且轧后进行剪切，在精轧机组中形成有限的无头连轧。这种生产线的特点是适合于稳定生产薄规格的带钢，减少了薄规格带钢生产中的轧废和工具损失。欧洲还在开发基于薄板坯连铸连轧技术的无头轧制技术，通过进一步提高铸坯的拉速，使连轧机和连铸机的速度得到匹配，实现真正的连铸连轧3。6）正在开发的生产热带钢的技术是薄带直接连铸并轧制的铸轧技术，钢水在2个辊中铸成56mm的带钢，经过1架或2架轧机进行小变形的轧制和平整，生产出热带钢卷。欧洲、日本和澳大利亚都进行过类似的试验，2004年美国NUCOR建立了

22、工业试验厂，德国的THYSSEN-KRUPP也建立了相同的试验工厂，据介绍年产50万t的带钢厂已经试验成功，但是关于生产的稳定性、成本、产品质量、产品范围和应用领域的进一步报道尚未见到。1.3 近代热轧板带钢生产技术发展的主要趋向1）热轧板带材短流程、高效率化。这方面的技术发展主要可分两个层次：(1)常规生产工艺的革新。为了大幅度简化工艺过程，缩短生产流程，充分利用冶金热能，节约能源与金属等各项消耗，提高经济效益，不仅充分利用连铸板坯为原料，而且不断开发和推广应用连铸板坯直接热装与直接轧制技术。(2)薄板坯和薄带坯的连铸连轧和连续铸轧技术是近十年来兴起的冶金技术的大革命，随着这一技术的逐步完善

23、，必将成为今后建设热轧板带材生产线的主要方式。2）采用自动控制不断提高产品精度和板形质量。在板带材生产中，产品的厚度精度和平直度是反映产品质量的两项重要指标。由于液压压下厚度自动控制和计算机控制技术的采用，板带纵向厚度精度已得到了显著提高。但板带横向厚度(截面)和平直度(板形)的控制技术往往尚感不足，还急待开发研究。为此而出现了各种高效控制板形的轧机、装备和方法。这是近代板带轧制技术研究开发最活跃的一个领域。3）发展合金钢种及控制轧制、控制冷却与热处理技术，以提高优质钢及特殊钢带的组织性能和质量。利用锰、硅、钒、钦、银等微合金元素生产低合金钢种，配合连铸连轧、控轧控冷或形变热处理工艺，可以显著

24、提高钢材性能。近年来，由于工业发展的需要，对不锈钢板、电工钢板(硅钢片)、造船钢板、深冲钢板等生产技术的提高特别注意。各种控制钢板组织性能的技术，包括对组织性能预报控制技术得到了开发研究和重视4。1.4 我国热带轧机的发展趋势1）热轧带钢轧机建设进一步发展。近年我国热连轧带钢生产发展极其迅速，邯钢、南钢、安钢、武钢、宣钢、承钢等也正在规划建设热带轧机。如果所有轧机全部建成，产能得到发挥，则带钢产量将很可观。2）轧机的国产化率逐步提高。进入21世纪以后，除热连轧带钢产量大幅度提高、轧机建设快速发展以外，轧机国产化问题也有了长足进步。目前由国外总承包的项目国产化率普遍达到70%以上，有的达到90%

25、。而且一些项目已做到全部国产化，如鞍钢1700、2150mm轧机、济钢1700mm轧机、莱钢1500mm轧机、新丰1700mm轧机、唐钢1700mm轧机等，由国内总承包，装备全部国内设计制造，少量关键件在国外自主采购。国内装备虽然在整体技术水平上与外国先进水平有一定差距，但已达到较高水平，以鞍钢1700mm轧机为例，从2800改成1700后，其轧制也十分顺利，与1780mm轧机相差不大。国产装备的另一优势是价格优势。如引进国外的薄板坯连铸连轧生产线一般需投资2023亿人民币，但采用国产中等厚度薄板坯仅需1517亿人民币，其产量与质量有望与国外生产线接近。3）世界最新技术不断被采用。目前国内已建

26、和在建热轧生产线中采用了许多最新技术，如半无头轧制技术，国内已有多条生产线试用或预留 (唐钢、马钢、涟钢、本钢、通钢等)；如高性能控制器，西门子刚推出新一代闭环工艺与传动控制器TDC，国内已有太钢1549mm轧机、武钢2250mm轧机采用，北京科技大学国家轧制中心承担的莱钢1500mm轧机自动化控制系统也采用了该控制器，使我国紧跟国外最先进的技术发展。事实表明，在采用最新技术方面热连轧领域已接近国际前沿水平5。1.5 本车间设计情况概述热轧薄板用途广泛，300mm以下窄带钢主要用于焊管和小五金冲压件，600mm以上中宽带多供给冷轧板原料，用于家电生产。1.5m左右宽薄带大量供给冷轧作为原料，用

27、于火车或汽车车厢冲压。高质量厚带卷可生产大口径天燃气的输送焊接管线。甚至薄宽热带可以以热代冷直接作为汽车外露部件。本设计采用两架粗轧机方式布置，缩短粗轧轧制时间，不但提高中间坯温度，也为精轧机提供厚度和凸度稳定的坯料，减少精轧机空转时间。本次车间设计的目标是生产高质量多品种的板带。为此采取了以下措施，首先粗轧选择了两架独立的可逆轧机，这种形式第一粗轧完成大的压下，第二粗轧很好的控制了中间坯的厚度和凸度，而且表面质量较好。再者，精轧机的前三架采取了具有板形控制能力很强的CVC轧机，而且精轧机都有弯辊系统，动态地调整凸度。在精轧最后两架控制带卷的平直度。采用的板坯是厚板坯，保证了足够的压缩比。第2

28、章 建厂依据及产品大纲第2章 建厂依据及产品大纲2.1 建厂依据我国已建立的热连轧生产线已超过70条，设计产品的规格据称最薄达到0.8mm，意欲以热轧产品取代冷轧。但目前经济可生产的规格远在1.5mm以上。如一些薄板坯车间，在薄规格生产时故障率高，辊耗大，过渡轧材多，均匀加热难，板型控制难度大，废品率高。这样按综合成本计算，热轧超薄板与用热轧2.0mm作原料，冷轧生产1.0mm的带钢成本相当，甚至更高，质量还远不如冷轧。本溪传统热轧厂曾经介绍，采用传统轧机，降低精轧入口中间坯的厚度，成功轧出1.5mm薄带。宝钢2050轧机采用升速轧制也能稳定生产1.5mm薄板，甚至试轧过1.2mm。其成功关键

29、在于带钢软，中间坯厚度小和中间坯凸度稳定。本设计热轧带卷下限定为1.2mm，工艺设备应当选择成熟技术，确保投产后能够顺利方便生产薄规格产品。2.2 产品大纲产品大纲是进行车间设计的主要依据，不同规格、不同品种、不同质量决定不同的生产工艺和设备选择水平，即确定轧机形式和组成以及其他各项设备与水平。因而产品大纲是车间今后组织生产的依据，产品方案一旦确定，不但规定了车间的类型，同时也规定了车间生产品种的方向，产品大纲的主要内容包括：A、车间生产的钢种和生产的规模；B、各类产品的品种和规格；C、各类产品的数量和其在总产量中所占的比例等。所以编制产品方案时应注意以下问题：1. 满足国民经济发展对产品的需

30、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，做到供求适应，品种平衡，产销对路，布局合理。3. 考虑轧机的生产能力的充分利用和建厂地区产品的合理分工。4. 考虑建厂地区资源的供应条件，物资和材料运输的情况。5. 要适应当前对外开放，对内搞活的经济形式需要，要使设计车间工艺与设备达到产品结构和产品标准的现代化，与国际标准接轨，为走向国际市场做好准备。本设计考虑以上几点，以唐山为基地，面向全世界，制定产品大纲如下：按照设计任务书，本车间设计年产350万吨/年其中汽车板用钢20

31、%，优质钢60%，管线钢占20%。2.2.1 原料规格选择本设计选定使用占地少加热能力大的步进加热炉，最终确定原料规格为：板坯厚度：200260mm板坯宽度：9001500mm板坯长度：10m2.2.2 产品规格带钢厚度：1.218mm带钢宽度：9001500mm钢卷内径：760mm钢卷外径：10001950mm钢卷重量：30t单位宽度卷重：17kg/mm2.2.3 钢种分类及比例表2-1钢种C含量比例汽车板用钢C0.005%20%管线钢（X70，X80）C0.08%20%优质钢60%2.2.4 规格详细分类表表2-2 宽度厚度9001000mm10011100mm11011200mm1201

32、1300mm13011400mm14011500mm合计占比例产量1.21.5mm3.85.48.22.565.2%18.11.512.0mm11.538.7210.241.268430.3%106.02.13.0mm17.0826.4427.4422.287.7225.7%90.13.14.0mm6.222.7613.9621.16.24.7819.2%67.34.16.0mm15.96159.86.22.0412.6%44.26.118.06.968.264.94.122.566.9%24.3合计占比例9.9%20.7%20.9%18.2%6.6%23.8%产量34.572.573.163

33、.623.183.23502.2.5 常用合金元素对钢材的影响常用的合金元素(P，Si，Mn)。1）P的影响由于P是一种价格便宜而且强化能大的元素，每添加0.1%的P，强度可提高77MPa(Si提高10MPa，Mn提高5MPa)；抗拉强度为340400MPa级的超深冲高强度钢板都离不开P，其含量通常在0.04%0.09%之间。然而在IF钢中由于C，N被固定，晶界清洁，P向晶界偏析容易引起二次加工脆化，晶界处的P含量可比基体中的P含量高10倍。为了防止P的晶界偏析，常采取的措施是加B，它迁移到晶界，强化晶界并防止P的偏析，从而使脆性转变温度降低，如图2.1所示。但B有降低r值，提高再结晶温度的倾

34、向，因此B的含量不宜过高，一般在10×10%20×10-4%之间。但P在提高强度的同时却使钢的r值降低，这主要是由于P含量的增加使111ND取向织构减弱，100ND取向织构加强造成的。图2.1 加B与不加B时脆性转变温度和P含量的关系在热镀锌时，P对镀层的相结构也有很大影响，特别是在合金化时，研究表明：P虽然对钢板的浸润性没有多大影响，但它使合金化速度降低，抑制了合金化，如图2.2所示。进一步的研究表明，P富集在表面和晶界上，加速了第一相的形核从而抑制了第二相的形成。图2.2 P含量与合金化时间的关系(700)2）Si的影响Si的强化能力仅次于P，但在浸镀性方面存在很多问题

35、，故很少用于镀层钢。这主要是由于S比Fe活泼，在热镀锌退火炉的直接燃烧加热段中，很容易在钢板表面形成一层Si的氧化物，在还原段中又不能彻底还原，从而形成了随机分布的岛状Si的氧化物，成为柱状组织的形核地，影响了镀层的附着力。当钢中的Si含量大于0.3%时，镀层的附着力就会明显下降。Si与P一样，使合金化反应显著推迟。3）Mn的影响Mn是比较贵重的元素，和P，Si相比强化效果低，提高同样的强度所需的量较大，其加入量通常在0.2%1.6%之间，不能再高，否则会产生针状铁素体，使延伸率和r值急剧下降，但是用Mn强化的IF钢对深冲脆性较不敏感。因此，强度级别在390MPa以上的多用P，Mn复合添加的方

36、式，在添加P的钢中，Mn会使再结晶开始温度降低。相对于P，Si来说，Mn对镀层附着力的影响较小。但是，与Si一样，在退火时钢板表面也易形成一层富Mn的氧化物，由于这种不良影响不如Si那样明显，因而Mn常作为热镀锌高强度IF钢板的合金强化添加元素6。第3章 车间布置及主要设备选择第3章 车间布置及主要设备选择3.1 车间布置及设备选用的原则首先，在粗轧机与精轧机之间设计保温罩或热卷箱等，主要是考虑产品的规格，实际现场的生产以及带钢内部组织性能的影响，而做出选择；其次，为了使得本次的设计更贴近实际，在选定轧机型号及确定轧辊、各架轧机之间的距离等方面，主要是依据唐钢第一钢轧厂1700生产线的车间设计

37、，并针对本次设计要求做一些改动；在确定轧机数目及布置上，考虑的是目前连铸机铸出的坯料质量、大压下导致跑偏、及整个轧制稳定配合等方面，而作出了本次的设计。在设计中，选用的设备、技术、轧机数目、布置及选用的原因将在下面做具体的介绍7。3.2 轧钢机数量的选择轧钢机是生产的设备，是完成金属轧制变形的主要设备，并且代表着生产技术的水平，造价极为昂贵。而且，轧钢机架的选择对车间生产和投资有着非常大的影响，轧机多投资大，轧机过少，压下大，轧制稳定性差，难于控制。带钢轧机为平辊轧制，轧制力大，为了能控制良好板型，机架必须有较大的刚度，轧辊应有较大的抗弯挠度。以往粗轧为二辊轧机，尽管直径较大，但挠度还是较大，

38、不能满足凸度控制要求。四辊轧机作为粗轧，又有工作辊辊径偏小，带来新的咬入问题。当选用中薄板坯或薄板坯后，绝对压下量大大减少，这一问题自然消失，所以现代板带轧机得粗轧与精轧都是四辊轧机。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确定的产品生产工艺过程，对轧钢车间设计而言，轧钢机选择的主要内容是：确定轧钢机的结构形式，主要技术参数，选用轧钢机的架数以及布置形式。在选择轧钢机时一般要注意考虑以下各项原则8：(1)在满足产品方案的前提下，使当前轧钢机组成合理，布置紧凑或为控制轧制及增加轧机留有余地；(2)粗精轧轧制节奏时间接近相等，有较高的生产效率和设备利用系

39、数；(3)保证获得质量良好的产品，并考虑到生产新品种的可能(4)有利于轧机机械化，自动化的实现，有助于工人劳动条件的改善(5)轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简单，维修方便(6)备品备件更换容易，并利于实现备品备件的标准化(7)有良好的综合技术经济指标本设计按照任务书要求，采用240mm厚连铸坯为原料，生产1.2mm以上厚度、卷重30t钢带，它可以生产全部钢种。3.2.1 轧制道次选择为简化连铸生产，前面已经选择多种坯料（最厚260mm），由产品大纲已确定的典型厚度（1.5mm），本设计中间坯取20mm，可得粗轧延伸系数如下：粗轧，粗轧道次，确定粗轧道次为6道次。精轧，精轧道次，确定精轧道

40、次为7道。3.2.2 板坯宽度侧压设备宽度精度与厚度精度、板凸度、平直度共同构成带钢的外形质量，其中宽度精度是带钢带钢产品外形质量的一个重要指标。精确的宽度可以提高热轧薄板及其后步工序的成材率，既可避免由于过宽造成切边过多，又可减少由于过窄给后步工序带来的生产安排混乱。需对成品带钢宽度进行控制，这里先介绍粗轧调宽。粗轧调宽可以通过独立的立辊轧机、粗轧机附属立辊、定宽轧机、大侧压调宽压力机（SP轧机）等设备实现。粗轧调宽在带钢宽度调整和精度控制中占有主要地位9。1）立辊轧机为了进行宽度控制，传统热连轧机组都配有独立的立辊轧机或在粗轧机上装设附属立辊，有的精轧机前也设立了立辊。根据调宽量的大小，板

41、坯可以进行多道次或一道次立轧。(1)立辊轧机位于粗轧机水平轧机的前面，大多数立辊轧机的牌坊与水平轧机的牌坊连接在一起。立辊轧机主要分为两大类，即一般立辊轧机和有AWC功能的重型立辊轧机。一般立辊轧机是传统的立辊轧机，主要用于板坯宽度齐边、调整水平轧机压下产生的宽展量、改善边部质量。其结构简单，主传动电机功率小、侧压能力普遍较小，而且控制水平低，不能在轧制过程中进行调节，带坯宽度控制精度不高。有AWC功能的重型立辊轧机是为了适应连铸的发展和热轧带钢板坯热装的发展而产生的现代轧机。其结构先进，主传动电机功率大，侧压能力大，具有AWC功能，在轧制过程中对带坯进行调宽、控宽及头尾形状控制，不仅可以减少

42、连铸板坯的宽度规格而且有利于实现热轧带钢板坯的热装，提高带坯宽度精度和减少切损。有AWC功能的重型立辊轧机的结构如图3.1所示。图3.1有AWG功能的重型立棍轧机结构图本设计在R1前选择带AWC功能的重型立辊轧机RE1。其主要技术参考唐钢设计见表3-1。表3-1 立辊轧机的各种性能参数 轧辊640/580×380毫米调宽范围8001700毫米调整速度30毫米/秒压下形式电动+液压轧制力最大100吨压下量板坯厚度为90毫米时最大7毫米(13.5毫米/边)板坯厚度为70毫米时为最大3035毫米(1517.5毫米/边)轧制速度最大22转/分(用新辊)主传动电机2AC88KW×01

43、50rpm成对的水平电机轧辊开口度最大1770毫米（换辊时1840毫米）最小800毫米AWC行程50毫米(2)立轧的变形特点与平轧完全不同，经立辊轧机的轧制后的板坯具有一下形状特点：板坯立轧的狗骨变形，如图3.2(a)所示。板坯立轧是典型的超高件轧制过程，其突出特点是侧压时变形不深透，金属向厚度方向上的流动主要集中在板坯两侧的边缘部分，横断面出现明显的双鼓形，就是所谓狗骨变形。立辊的辊径越大，狗骨形越小。为增加调宽效率，现在普遍采用定宽压力机（SP Sizing Press），可看做是用半径无限大的垂头替代了立辊，定宽压力机的狗骨形要比立辊调宽小得多。带有狗骨形的板坯经过后步平辊轧机轧制后，较

44、厚的边部金属将向宽向流动，造成轧件继续宽展，因而影响宽度精度，降低宽度控制效果。图3.2(a)立辊轧边 图3.2(b)立轧后的平扎“舌头”及“鱼尾”。经过侧压后的板坯，在头尾部分产生严重的宽度不均，板坯头尾在轧制方向金属流动阻力小于板坯中部，形成头尾两侧向中间的圆弧形，使头尾宽度收缩，最终形成端部内凹的形状，即所谓的“舌头”及“鱼尾”。这部分带材必须在后续工序中予以切除，造成了金属的浪费，如图3.2(b)所示。而头尾之间的部分，由于金属沿轧制方向流动阻力加大，在长度方向的延伸受到限制，形成板坯两侧厚度方向的凸起高于头部。立轧时板坯拱起。板坯的宽厚比较大时，如果采用立辊轧机轧制，容易使板坯拱起，

45、造成板坯失稳发生弯曲和扭转。2）定宽压力机压缩调宽技术是人们为了克服立辊轧制调宽的缺点，增大压缩工具与板坯的接触长度，改善板坯断面狗骨形，减少板坯头尾部的鱼尾和舌头及失宽，提高成材率而提出的。实现压缩调宽技术的设备是定宽压力机(SP Sizing Press)。定宽压力机位于粗轧高压水除鳞装置之后，粗轧机之前，用于对板坯进行全长连续的宽度侧压。与立辊轧机相比，SP轧机具有以下优势：(1)板带成材率提高。SP轧机具有较强的板坯头尾形状控制功能，金属切损少。(2)调宽能力提高。目前SP轧机的最大侧压量达到了350mm，有效减轻了连铸机不断变换宽度规格的负担，提高了连铸机生产率和连铸坯质量及板坯的热

46、装率和热装温度。(3)调宽实效提高。侧压变形更深透，板坯变形均匀，平轧是宽展回复减小。(4)宽度精度提高。SP轧机的锤头间距可严格控制，有很强的定宽作用。定宽压力机的主要形式有长锤头和短锤头两种。长垂头定宽压力机。如图3.3(a)所示，特点是压缩模具长度略大于板坯长度，板坯遍布在全长上同时受到压缩。操作过程是先由螺杆机构将压缩模具调整到略大于板坯宽度的间距，然后快速液压压下机构按规程进行侧压。该定宽压力机是一次将板坯压缩至目标宽度，由于是整个板坯长度上同时进行压缩，所以需要特别大的压缩力。导致设备庞大，投资高，安装维修不便。这种压力机可以改善板坯头尾的平面形状，但其调宽量较小，厚160mm的板

47、坯侧压量只有76mm。短垂头定宽压力是用短锤头替代长垂头。如图3.3(b)所示，用短锤头多次连续压缩来取代一次性压缩，大大较少了压缩力，减轻了压力机的负荷，简化了设备。图3.3(a) 图3.3(b)短垂头定宽压力机主要有两种形式：一种间歇式，如图3.4所示。在对板坯进行压缩之前，吃透位于打开位置，间距略大于板坯，板坯进入锤头之间的位置后停下来，对宽度方向进行压缩，一步压缩到位后锤头分开回到打开位置，然后哦偶板坯向前送进一步，开始下一步压缩，如此循环，值板坯尾部压缩完毕。另一种连续式，如图3.5所示。锤头对板坯进行压缩的同时，随板坯一起向前沿轧制线方向以相同速度前进。这种运动轨迹为一椭圆形曲线，

48、可以保证板坯在首压缩的过程中以一定速度前进，不必是板坯停下来等待。压缩完成后，锤头沿椭圆形曲线再回到打开位置，准备下一次压缩。显然这种连续式定宽压力机的生产效率比间断式的要高得多。(a)压缩 (b)打开 (c)送进 (d)再压缩图3.4 间歇式调宽压力机动作示意图图3.5 连续式调宽压力机3.3 粗轧机3.3.1.粗轧机布置形式及数量的选择粗轧区的布置形式是根据产量、板卷重量等诸多因素决定的。粗轧区的布置形式主要有全连续式、34连续式、半连续式和其它形式。由于全连轧生产线过长，目前广泛采用的是12连轧和34连轧。(1)全连续式全连续式粗轧机通常由4到6架不可逆式轧机组成，前几架为二辊式，后几架

49、为四辊式。全连续式粗轧机的布置形式主要有两种：一种是全部轧机呈跟踪式连续布置；另一种是前几架轧机为跟踪式，后两架为连轧布置。典型的全连续式粗轧机的布置如图3.6所示。 R1 R2 R3 R4 R5 R6图3.6 典型的全连续式粗轧机的布置 全连续式粗轧机在一、二代热轧带钢轧机中居多，因受当时的控制水平和机械制造能力的限制，粗轧机轧制速度较低，且都是以断面大、长度短的初轧板坯为原料，所以轧机产量取决于粗轧机的产量。全连续式粗轧机每架轧机只轧道，轧件沿一个方向进行述连续轧制，生产能力大，因此在当时发展较快。随着粗轧机控制水平的提高和轧机结构的改进，粗轧机的轧制速度提高了，生产能力增大了，粗轧机的布

50、置形式也发生了很大变化，相继发展了34连续式和半连续式。相比之下，全连续式粗轧机的优点就不明显了，而且其生产线长、占地面积大、设备多、投资大、对板坯厚度范围的适应性差等缺点更加突出，所以近期建设的粗轧机已不再采用全连续式。(2)34连续式34连续式粗轧机由可逆式轧机和不可逆式轧机组成，其布置形式有2架轧机，3架轧机或4架轧机。典型的34连续式粗轧机的布置如图3.7所示。图3.7 34连续式粗轧机的布置典型的34连续式粗轧机由4架轧机组成，第1架为二辊可逆式轧机，第2架为四辊可逆式轧机。第3、4架均为四辊不可逆式轧机。34连续式粗轧机的轧制工艺是：板坯在可逆式轧机上往复轧制35道次，在不可逆式轧

51、机上轧制l道次。34连续式粗轧机兼有全连续式粗轧机的优点，又克服了它的缺点，与其相比具有生产线短、占地面积小、设备少、投资省、对板坯厚度范围的适应性好等优点。且生产能力也不低，适应于多品种的热轧带钢生产。我国热轧宽带钢粗轧机采用34连续式布置的有宝钢2050mm、武钢1700mm、太钢1549mm。(3)半连续式半连续式粗轧机由1架或2架不可逆式轧机组成。常见的布置形式有：1架四辊可逆式轧机组成，如下图3.8所示。由1架二辊可逆式轧机和1架四辊可逆式轧机组成，如图3.8所示。图3.8 两种半连续式粗轧机的布置由2架四辊可逆式轧机组成，如下图3.9所示。1，2，3 4，5，6图3.9 四辊可逆式

52、轧机半连续式粗轧机与34连续式粗轧机相比，具有设备少、生产线线短、占地面积小、投资省等特点，且与精轧机组的能力匹配较灵活，对多品种的生产有利。近年来，由于粗轧机控制水平的提高和轧机结构的改进，轧机牌坊强度增大，轧制速度也相应提高，粗轧机单机架生产能力增大，轧机产量已不受粗轧机产量的制约，从而半连续式粗轧机发展较快。我国热轧宽带钢粗轧机采用半连续式布置的有宝钢1580mm鞍钢1780mm、攀钢1450mm、武钢2250mm。本设计考虑实际生产情况，从缩短生产线长度、减小占地面积、节约设备投资等方面考虑，选择近年来常用的半连续式粗轧机。由于在粗轧机组上轧制时，轧件温度高、塑性好、厚度较大，故应该尽

53、量利用此有利条件采用大压下量轧制。考虑粗轧机组和精轧机组之间在轧制节奏和负荷上的平衡，粗轧机组变形量一般要占总变形量（坯料至产品）的70%80%。根据目前轧辊强度等方面的因素，参考现场的经验，以及为了配合该车间能生产更薄规格产品的发展要求，本次设计中选用2架四辊可逆式粗轧机，如图3.9所示。3.3.2.粗轧机的各种参数(1)材料的选择由于热轧的时候工作辊表面温度高，又受到水的激冷，表面冷热反复循环产生工作应力，热疲劳应力使得轧辊表面产生网状裂纹，工作辊选择以辊面硬度为主。四辊机座除了少数机座受辊强度和咬入条件限制采用铸钢轧辊以外，其他主要受到扭矩和压力，弯曲应力较小，轧制速度高，辊面要求光滑以

54、保证板带的表面的质量而多采用铸铁轧辊（辊面硬）。支撑辊受压力大主要受的是弯曲应力，而且直径较大并要着重考虑强度和轧辊的淬透性，因此多采用含有铬的合金锻钢。R1安装在立辊轧机和除鳞机后，为四辊轧机，驱动主要由调速电机、减速机、齿轮机座及轧机接轴构成。电液伺服阀控制液压缸用于辊缝调整。四列圆锥辊子轴承安装在工作辊轴颈上，并安装在轴承座中，工作辊的平衡由液压缸控制。带静压的油膜轴承安装在支承辊轴颈上，用于低速轧制。轴承座夹紧装置安装在机架的操作侧，保证轧制时辊装配在机架上定位。上支承辊磨损的补偿量，由安装在上支承辊上部的垫片调整。进出口导辊的安装，用于板坯传送时输送平稳，轧机进出口上下安装了刮水板及

55、导卫，工艺润滑油喷头安装在进出口上下刮水板上。上刮水板有气缸控制，以保证与工作辊的连续接触；下刮水板与导辊轴承座连接，靠液压力与下工作辊接触。工作辊冷却头安装在R1轧机的进出口侧。轧机上方安装了平台，平台与地面间装有梯子。其主要技术参数如表3-2。表3-2 粗轧机的各种性能参数类型四辊可逆轧机工作辊尺寸1200/1100×1700mm支承辊尺寸1550/1400×1700mm轧制压力40000KN（max）由负荷传感器测量轧制速度2.82/5.34m/s轧制开口度270mm（最大辊颈）辊缝调节电动+液压AGC压下缸压力最大4000t主电机功率AC6600KW电机转速108/190 r/min(2)轧辊尺寸的选择轧辊是轧钢机的主要部分，在选取工作辊和支撑辊辊颈的时候要考虑以下几个方面：工作辊的辊颈可能减小的程度取决于工作辊径和万向接轴所传递的传动力矩。为创造良好的变形条件，强度高的带钢要求采用较小的工作辊径。所能传递的变形力矩受工作辊断面积的限制，要求工作辊有较大的传动大的变形力矩。辊身长度与辊颈的比值不能超过允许值，否则工作辊会弯曲，所以要求辊颈采用较大的值。辊颈直径和长度与轧辊轴承型式及其工作载荷有关。由于