年产量80万吨的中厚板车间设计

1、西安建筑科技大学西安建筑科技大学本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）题 目年产 80 万吨热轧中厚板车间工艺设计学生姓名 学 号院（系）冶金工程系专 业材料成型及控制工程指导教师时 间2015 年 3 月 10 日设计说明本设计为年产量 80 万吨的中厚板车间，通过对中厚板市场的调研，介绍了中厚板的发展状况，分析了中厚板的市场需求，并针对目前的技术状况，制定出了合理的产品大纲和金属平衡表。以典型产品Q235,Q345,Q235GJ（10mm3000mm6000mm、20mm3000mm9000mm、50mm3250mm6000mm）钢板为基础，通过确定典型产品的工艺流程，确定了轧机的布置形

2、式和车间各设备的选用，并制定出典型产品合理的压下规程，计算出轧制力能参数，如：轧制力的计算、变形抗力的计算和传动力矩的计算等。校核轧辊强度并计算电机的容量，以选用合适的轧辊和电机。确定车间工作制度和年工作时间，计算了轧机的年产量，根据典型产品的工艺和轧件的尺寸等，确定车间平面布置，如合理的设备间距、仓库面积等，并画出车间平面布置图。分析车间的综合经济指标。并采取有效的环境保护措施，如车间的绿化、废气和废渣的再回收等。关键词：中厚板车间，产品大纲，金属平衡表，轧制力，传动力矩Design NotesThe design for the annual production of 80 millio

3、n tons of plate plant, plate market research, the development of the plate, the plate market demand, and the current state of technology, to develop aa reasonable outline of the products and metal balance sheet. Typical product Q235 ,Q345,Q235GJ(10mm 3000mm 6000mm, 20mm 3000mm 9000mm, 50mm 3250mm 60

4、00mm) steel-based, to determine the typical products of the process, to determine the the mill arrangement of workshop equipment selection, and to develop typical products and reasonable reduction procedures to calculate the rolling force parameters, such as: rolling force calculation, the calculati

5、on of the deformation resistance and transmission torque calculation. The check rolls intensity and calculate the capacity of the motor to the appropriate choice of rolls and motor. To determine workshop work systems and working hours, calculated the annual production of the mill, according to the t

6、ypical product of the process and the size of the rolling determine workshop layout, such as device spacing, warehouse area, and draw the workshop floor plan . Analysis of the economic indicators of the workshop. And to take effective environmental protection measures, such as the greening of the wo

7、rkshop, waste gas and waste recycling and so on.Keywords: plate workshop, outline, metal balance sheets, rolling force, deformation resistance, drive torque第 页目录1 综述 .11.1 中厚板定义及分类 .11.2 国内外中厚板发展现状.11.2.1 我国中厚板发展现状 .11.2.2 国外中厚板发展状况 .21.3 国内外中厚板生产水平差距 .21.4 我国中厚板轧机发展历史.21.5 现代中厚板生产中的新技术.31.6 中厚板车间现状

8、及发展趋势 .51.6.1 主轧机的型式 .51.6.2 加热炉 .51.6.3 快冷装置 .61.6.4 热矫直机 .61.6.5 冷床 .61.7 中厚板行业存在的主要问题与对策.61.7.1 存在的主要问题 .71.7.2 解决方案 .71.8 建设中厚板厂的可行性和必要性分析.71.8.1 市场的需求情况 .71.8.2 韩城简介 .81.8.3 资源状况 .81.8.4 交通状况 .81.8.5 总结 .91.9 设计的目的及意义 .92 产品大纲及金属平衡表编制 .92.1 生产规模 .92.2 产品大纲的制定 .92.2.1 制定产品方案的主要原则 .92.2.2 产品大纲其主要

9、内容 .102.3 产品方案 .102.3.1 生产品种 .102.3.2 典型产品 .112.4 技术要求 .12第 I 页2.4.1 尺寸及允许偏差 .122.4.2 典型产品的化学成分及力学性能 .132.5 坯料及金属平衡表的编制 .152.5.1 坯料尺寸 .152.5.2 成材率概念 .163 生产工艺流程 .173.1 生产工艺流程的制定依据 .173.2 生产工艺流程图 .183.3 中厚板的工艺流程简述 .183.3.1 坯料的选择 .183.3.2 坯料的检查与清理 .183.3.3 坯料的加热 .183.3.4 除鳞 .193.3.5 轧制 .193.3.6 二次氧化铁皮

10、的去除 .193.3.7 轧后冷却 .193.3.8 热矫直 .203.3.9 钢板冷却 .203.3.10 剪切 .203.3.11 定尺后钢板的表面检查和修磨 .213.3.12 成品钢板的入库、存放和发运 .214 生产设备选择 .214.1 主设备的选择 .214.1.1 中厚板轧机型式 .214.1.2 轧机的布置 .224.1.3 中厚板轧机参数确定 .224.2 轧辊尺寸及材质 .234.2.1 轧辊的参数计算 .235 轧制规程的制定 .245.1 中厚板工艺计算 .245.2 制定压下规程 .255.2.1 压下制度 .255.2.2 压下量分配原则 .255.2.3 确定轧

11、制方法 .255.2.4 分配压下量 .265.3 确定速度制度 .26第 II 页5.3.1 速度制度 .265.3.2 加速时间计算 .275.3.3 等速时间计算 .285.3.4 减速时间计算 .285.3.5 轧制时间计算 .285.3.6 空转加速时间计算 .295.3.7 空转减速时间计算 .295.4 各道次轧制温度的确定 .295.4.1 开轧温度 .295.4.2 各道次轧制温降计算 .295.5 各道次计算 .305.5.1 各道次平均变形速率 .305.5.2 确定各道次变形抗力 .315.5.3 各道次应力状态影响系数 .325.5.4 各道次平均单位压力的计算 .3

12、35.5.5 计算各道次总压力 .345.6 传动力矩计算 .345.6.1 轧制力矩的计算 .355.6.2 附加摩擦力矩的计算 .365.6.3 空转力矩的计算 .385.6.4 动力距的计算 .385.6.5 各道次传动总力矩的计算 .395.7 典型产品 1 .405.8 典型产品 2 .435.9 典型产品 3 .456 轧辊强度及电机能力校核 .476.1 咬入条件的校核 .476.2 轧辊强度校核 .476.2.1 工作辊强度校核 .486.2.2 支承辊强度校核 .496.2.3 工作辊与支撑辊的接触应力校核 .506.3 电机能力校核 .517 轧钢机产量计算 .527.1

13、轧机小时产量计算 .527.1.1 典型产品 Q235 碳素结构钢小时产量计算 .537.1.2 典型产品 Q345 低合金高强度钢小时产量计算 .537.1.3 典型产品 Q235GJ 建筑用钢板小时产量计算.53第 III 页 7.2 轧钢机平均小时产量的计算 .537.3 年计划工作小时数 .547.4 轧钢机年产量 .548 轧钢车间辅助设备的选择 .548.1 加热炉的选择 .558.2 高压水除鳞机的选取 .558.3 剪切机的选择 .568.4 矫直设备的选择 .578.5 冷却设备的选择 .588.6 起重运输设备的选取 .598.7 无损检测设备的选择 .599 车间平面布置

14、 .599.1 车间平面布置原则 .609.2 生产设备的布置 .609.3 金属流程线的确定 .609.4 设备间距的确定 .609.4.1 加热炉及前后设备间距 .619.4.2 轧机后设备间距 .619.4.3 其他设备间距 .619.5 仓库面积的确定 .619.5.1 确定原料仓库面积 .619.5.2 确定成品仓库面积 .629.6 车间其它设施面积的确定 .629.6.1 操纵台的布置 .629.6.2 主电室的布置 .639.6.3 轧辊堆放场地 .639.6.4 运输通道 .639.7 轧钢车间厂房组成及立面尺寸的确定 .639.7.1 厂房跨度布置 .649.7.2 厂房跨

15、度大小 .649.7.3 柱距尺寸 .649.7.4 吊车轨面高度 .6410 车间技术经济指标 .6510.1 各类材料消耗指标 .6510.1.1 金属消耗 .6510.1.2 燃料消耗 .65第 IV 页10.1.3 电能消耗 .6610.1.4 轧辊消耗 .6610.1.5 水的消耗 .6610.1.6 压缩空气消耗 .6610.1.7 润滑油消耗 .6710.1.8 蒸汽消耗 .6710.1.9 氧气消耗 .6710.1.10 耐火材料消耗 .6710.2 综合经济技术指标 .6710.2.1 日历作业率 .6710.2.3 成材率 .6710.2.4 合格率 .6810.2.5 劳

16、动生产率 .6811 轧钢厂的环境保护与综合利用 .6811.1 环境保护 .6811.2 轧钢厂的节能与综合利用 .6911.2.1 节能 .6911.2.2 综合利用 .70参考文献 .71致谢 .72 第 0 页1 综述中厚板主要用于船舰、桥梁、锅炉、容器、石油、化工、工程机械及国防建设等方面，其品种繁多，使用温度区域较广(-200600)，使用环境复杂(耐侯性、耐蚀性等)，使用要求高(强韧性、焊接性等)，因此，中厚钢板是国民经济发展不可缺少的钢材品种。由于国民经济的高速发展，拉动了中厚板市场的需求并促进了中厚板行业的快速发展。虽然近几年我国的中厚板轧机发展较快, 产品和工艺装备的升级也

17、如雨后春笋。但要真正生产高档次的钢板, 仍有一些差距。目前, 国内外石油、天然气系统需求的高强、高压、耐候、耐蚀和抗裂等特殊要求的管线、石油储罐和石油平台用钢等，仍不能满足需求。所以我国的中厚板生产也同我国的钢铁工业一样, 需要有一个从量到质、从大到强的转变。1.1 中厚板定义及分类中厚板是工程中常用的一类厚度远小于平面尺寸的板件。中厚板按尺寸规格可分为中板、厚板、特厚板等。其中，4-20mm 者为中板；20-60mm 者为厚板；60mm 以上者为特厚板。按用途可分为结构、包容及特殊等三大类。其中，结构类包括船舰、建筑、工程机械、桥梁及采油平台等；包容类包括锅炉、容器、管线及罐等；特殊用途类包

18、括坦克、防弹板、复合板、不锈板及工具模具板等。1.2 国内外中厚板发展现状1.2.1 我国中厚板发展现状随着近年来改造或新建中厚板轧制生产线的相继投产 ,目前国内中厚板轧线数量众多 ,轧机规模和产能很大, 且企业技术水平层次不一, 导致国内普通中厚板产品 ,尤其是低档次普通中厚板产品已趋向饱和, 甚至过剩。而国民经济发展和建设所需的很大一部分高强度高等级中厚板产品,如高强度舰船用板、 压力容器板、工程机械用板、管线用板等专用板、品种板却供应不足 , 部分产品如储罐用压力容器板等高性能中厚板产品仍主要依靠进口。改变国内当前中厚板产品的低档次竞争,解决中厚板生产在数量、 质量及品种上的供需矛盾,发

19、展重点必须由提高产量转向改变产品结构 ,提高质量和扩大高性能、高附加值产品的生产,从而更好地满足国民经济和社会发展需求 ,提高产品参与国际竞争的实力。当前 ,国内中厚板企业在冶炼和轧制装备及技术日益提高 ,与钢铁技术发达国家基本无差距的背景下 ,中厚板轧后辅助工序及第 1 页技术,尤其是提高钢板强度和性能等级的轧后热处理技术,已成为国内中厚板生产厂家提高产品档次和竞争力的必然选择。1.2.2 国外中厚板发展状况目前，国外中厚板生产和轧机建设已进入一个稳定时期，新建轧机寥寥可数，产量则有减无增，但品种增多，产量提高、成本下降，自动化程度越来越高。世界上中厚板贸易比较活跃，产量和消费量均约为 80

20、00 万吨。近几年日本产量约为 900 万吨，约占钢材产量的 10，占板材产量的 20。世界上生产中厚板的大国已经完成了中厚板轧机的调整工作，使中厚板轧机的整体性能明显提高。 国外宽厚板生产技术的发展与国内相比，还采用了以下先进技术: (1) 采用板坯去毛刺机，保证了板坯质量；(2) 采用去磁机，保证了低温用钢板性能；(3) 采用在线磨辊，减少了换辊次数； (4) 除鳞设备能力提高，提高了铁皮清除能力；(5) 轧制产品种类增多，增添了锥形、梯形、圆形、差厚、差宽、防挠及带肋等异形板生产；(6) 整个车间的检测手段齐全，为实现自动化生产奠定了基础。1.3 国内外中厚板生产水平差距由于历史原因，我

21、国目前大部分中厚板轧机生产线的总体装备水平与国外先进水平存在一定的差距。主要体现在：1)规模小，装备水平低；2)加热炉大部分为推钢式，加热能力和质量保证能力差；3)后部精整能力不足，因陋就简，如矫直机(几乎没有冷矫)，纵剪能力达到 30 mm 以上的不多，且剪切质量差。在线无损探伤线、热处理和喷丸等工艺大部分工厂没有配备；4)核心技术不精、不专，主要体现在控温、辊型设计、水冷和控制轧制等，尤其是独特的、具有自主知识产权的工艺、产品不多。与国外先进企业比较，国内中厚板轧钢厂尽管在装备上存在着一定的差距，但近几年一些大钢厂正在逐步引进、消化和改造一批中厚板生产设备和工艺，如首钢和济钢的 3 500

22、 mm 轧机、鞍钢的 4 300 mm 轧机和宝钢的 5 000 mm 轧机等陆续投产；首秦公司的 4300 mm 轧机，天津、唐钢和福建三明的 3 500mm轧机等一大批即将投产的中厚板轧机，将逐渐参与中厚板的市场竞争，这对我国的中厚板生产企业提升整体装备水平、提升产品档次和质量将会起到极大的促进作用。第 2 页1.4 我国中厚板轧机发展历史我国的第一套中厚板轧机于 1936 年在鞍钢建成，属于三辊劳特式轧机。新中国成立后，我国的中厚板生产装备和工艺技术水平有了很大提高和发展。先后建成了重钢 2440mm 中厚板轧机、武钢 2800mm 中厚板轧机等 13 套三辊劳特式轧机，为我国板材生产奠

23、定了坚实的基础。七十年代后，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造船舶生产的需要。近年来，据初步统计，新建或改建 3500mm 轧机有 10 套。除宝钢 5000mm 轧机已开工建设以外，还有两地拟新建 5m 以上轧机(宁波建龙和江苏沙钢)，舞阳钢厂也筹划 4800mm 轧机建设工作。宝钢的 5米级宽厚板轧，一期建成一精轧机架，能力为 140 万 t，二期建成后为 180 万t。此

24、外正在建设两个宽炉卷轧机(南钢 3500mm 和安钢 3500mm，能力分别为120 万 t 和 110 万 t)。改造之后，我国轧机的结构将发生重大变化，形成以 4m以上的宽厚板轧机领衔中厚板行业的格局。在工艺技术和装备水平发展方面。二十世纪八十年代，国内中厚板生产企业多次对原先建设的三辊劳特式中板轧机进行了不同方式的改造，改造后的轧机基本已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高、经济效益差等问题。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三辊劳特式轧机为主到以四辊轧机为主的发展历程。1

25、.5 现代中厚板生产中的新技术尽管金融危机影响到中厚板，但是现今中厚板仍在向前发展，在中厚板的生产中，国内外采用了一些新技术，根据资料查询，中厚板采用的新技术举例如下。采用了高水平的控制轧制和控制冷却工艺。如在置于精轧机后的加速冷却装置上采用喷射冷却和层流冷却组合形式，使其可实现直接淬火（DQ） ，具有冷却速率调节范围广和高冷却速率等特点。 采用了多功能厚度控制技术。如高精度多点式设定模型、厚度液压自动控制（AGC） （包括高响应液压 AGC、监控 AGC、绝对 AGC 技术等） 、近距离布置的射线测厚仪，可以生产变厚度（LP）钢板。采用 MAS 轧制法与近距离布置的立辊相结合，立辊采用宽度自

26、动控制(AWC)短行程（SSC）技术，进行平面形状控制，可大幅度提高成材率和钢板宽度控制精度。第 3 页采用了连续可变凸度（CVC）和垂直面双轴承座丁作辊弯辊系统(WRB)配合的板形控制技术，可实现板凸度和板平直度的综合控制，有利于提高钢板的成材率和厚度的均匀性。采用了在线回火热处理新技术，近年，日本 JFE 公司开发了在线可进行回火热处理的新技术，HOP（在线热处理工艺：heat treatment at online process） 。2004 年世界首次福山厚板厂应用。HOP 是将大容量感应加热装置和直接淬火装置直接连接，可以进行在线淬火回火处理，实现高级钢的完全在线生产。因而，解除了

27、传统热处理炉能力限制，高级钢的生产能力得到了大幅度提高，交货期也大大缩短。采用了细晶化高强度厚板生产技术，生产厚规格的细晶中厚板是中厚板生产的一个难度很大的问题，生产该产品采用控制轧制工艺，其特点是高温奥氏体温度区间大变形，通过再结晶，细化奥氏体晶粒，即实行再结晶控轧（RCR） ；低温奥氏体温度区间，奥氏体晶粒累积形变（或称硬化未再结晶奥氏体） ，储存形变能，即采用传统控轧工艺（CCR） 。控制冷却工艺的特点为轧后快速冷却，提高过冷度，提高相变驱动能，增加铁素体形核率。采用低碳当量成分设计，新一代中厚板冷却技术，在常规的轧制温度范围内完成轧制后，使钢材由终轧温度急速快冷，迅速通过奥氏体区，达到

28、快速冷却条件下的动态相变点，并同时停止超快速冷却。利用复合技术生产厚板，主要有不锈钢复合钢板制造技术和连铸坯复合生产超厚钢板技术。用轧制法生产复合钢板的制造工艺为：首先，利用轧制方法得到需要厚度的热轧母材和不锈钢包覆材料用以组装复合板坯。其次，对轧制后的坯料进行表面处理包括修磨和酸洗。然后按需要将坯料叠台，在真空室内将四周焊接，制成组装板坯。然后以低速太压下热轧组装板坯，使母材和包覆不锈钢粘合，得到复合钢板。采用了中厚板轧制过程基于灰色关联度的厚度修正方法，由于中厚板轧制过程传统道次修正方法稳定性较差，提出了基于灰色关联度的道次修正算法。通过灰色关联度模型计算出最近生产的 n 块钢板所有道次以

29、及当前正在轧制的钢板前 m 道次与当前轧制道次轧制力自学习系数的关联度，根据关联度的高低来确定当前道次和后续道次的自学习系数，并通过道次修正对后续辊缝进行二次调整，以获取精确的目标出口厚度。实际应用结果表明，产品目标出口厚度的命中率提高了 2.5%3.0%，具有很高的现场应用价值。采用了中厚板厂制造执行系统的设计，中厚板厂 MES 系统以业务处理模型为核心，连接基础自动化、过程自动化、质检、ERP 等系统，建立了由数据库、通信服务器和客户端组成的 3 层体系结构，满足了系统高效、稳定和可扩展等需求。上线以后，解决了工序间协调运作、生产信息及时传递、生产过程优化等问题，将生产管理模式由人工粗放式

30、管理转变为系统精细化管理，提高了生产管理水平和生产效率。这些新技术的采用，使得现代中厚板轧机越来越趋于大型化，精密化，自第 4 页动化。以满足钢板控制轧制技术的要求，能够生产高强度的合金钢板。电子计算机的应用使轧机提高了自动化控制程度。中厚板轧机普遍采用了液压AGC（钢板厚度自动控制系统）。中厚板的精度和生产效率也大幅度提高。1.6 中厚板车间现状及发展趋势1.6.1 主轧机的型式从机架的结构有二辊可逆式、三辊劳特式、四辊可逆式、万能式和复合式，现代建设的轧机大部分是四辊可逆式和万能式，二辊可逆式和三辊劳特式在现代已经很少。新建设的中厚板轧机宽度尺寸在三米以上，四辊轧机的结构趋于稳定和成熟。二

31、辊可逆式轧机于 1850 年前后最早用于生产中厚板。1864 年美国创建了第一台生产中厚板的三辊劳特式轧机。1891 年美国钢铁公司霍姆斯特德厂，为了提高钢板厚度的精度，投产了世界上第一套四辊可逆式厚板轧机。近年来中厚板的质量和生产技术都大大提高了，旧式二辊可逆式和三辊劳特式轧机由于辊系刚性不够大，轧制精度不高，已被淘汰。四辊可逆式轧机是现代应用最广泛的中厚板轧机，适于轧制各种尺寸和规格中厚板，尤其是宽度较大，精度和板形要求较严的中厚板。这种轧机兼备二辊和三辊轧机的特点，支承辊与工作辊分工合作，即降低了轧制压力，又大大增强了轧机刚性。万能式轧机是在板带一侧或两侧带有一对或两对立辊的可逆式轧机。

32、由于立辊的存在，可以生产齐边钢板，不再剪边，降低了金属的消耗，提高了成材率。1.6.2 加热炉加热炉按物料在炉内运动的方式可分为推送式加热炉、步进式炉、辊底式炉、转底式炉、链式炉等。推送式连续加热炉仍是应用最广泛的形式。根据炉温制度又可分为两段式加热炉、三段式加热炉、多点供热式加热炉。挡坯料厚度不大时（一般小于200mm） ，可采用两段式炉。但当坯料断面较厚时，两段式连续加热炉就不能适应要求。三段式连续加热炉采取预热期、加热期、均热期的三段温度制度。断面尺寸较大物料的加热多采取三段连续加热炉。由于轧机产量的不断增加，要求炉子产量相应增加，出现了多点供热的连续加热炉。这种炉子的炉温制度扔属于三段

33、式温度制度的特点，可根据材料品种不同灵活调整各段的供热分配。步进式加热炉被公认为当代最先进的炉型，也是各种机械化炉底炉中使用最广、发展最快的炉型。和推送式连续加热炉相比，步进炉具有以下优点：第 5 页（1）可以加热各种形状的料坯，特别适合推送式炉不便加热的大板坯和异型坯。（2）生产能力大，炉底强度可以达到 8001000kg/(mh)，与推送式炉相比，加热等量的料坯，炉子长度可以缩短 10%15%。（3）炉子长度不受推送比的限制，不会产生拱料、粘连现象。（4）炉子的灵活性大，在炉长不变得情况下，通过改变坯料之间的距离，就可以改变炉内料块的数目，适应产量变化的需要。（5）单面加热的步进式炉没有水

34、管黑印，不需要均热床。两面加热的情况比较复杂，对黑印的影响要看水管绝热良好与否而定。（6）由于坯料不在炉底滑道上滑动，料坯的下面不会有划痕。（7）轧机故障或停轧时，能踏步或将物料退出炉膛，以免料坯长期停留炉内造成氧化和脱碳。（8）可以准确计算和控制加热时间，便于实现过程的自动化。步进式炉存在的缺点是，和同样生产能炉的推送式炉相比，造价高 15%20%；其次，步进式炉（两面加热的）炉底支撑水管较多，水耗量和热耗量超过同样生产能炉的推送式炉。经验数据表明，在同样小时产量下，步进式炉的热耗量逼推送式炉高 160kj（以每 1kg 钢计） 。1.6.3 快冷装置在生产高等级、高技术含量、高附加值产品时

35、，一般都采用控制轧制技术工艺。此技术的应用必须有良好的冷却系统相配合，新建和在建的生产线大多都装备了先进的快冷系统。装置一般都采用 DQ+U 形管层流的冷却型式，一些老生产线近几年也对冷却系统进行了改造。1.6.4 热矫直机2005 年以前大都采用辊式矫直机，此型式由于受辊径和辊距的配合限制，所以矫直板厚有一定范围，一般最后与最薄之比为 4，新生产线中大都采用有张力机能的新型矫直机。其矫直最后与最薄之比可以达到 25，而且矫直力也可以增加一倍。1.6.5 冷床由于以前大多数生产线采用拉钢冷床，非但容易划伤钢板，也容易造成钢板冷却不均匀。新建生产线的冷床大都采用步进格板式或盘辊式，也有足够的面积

36、放置钢板，不需要在冷床前进行热剪分段，对提高成材率有利。1.7 中厚板行业存在的主要问题与对策第 6 页有关调查显示截止 2014 年 5 月，国内钢铁企业拥有中厚板产线 77 条，设计产能合计 9242 万吨/年；其中并不包括项目搁浅以及暂未完工的产线。值得注意的是，目前国内有 5 家钢厂 7 条中厚板生产线设计产能合计 472 万吨/年处于停产状态，其中 5 条产线设计产能合计 372 万吨/年停产时间已经超过 1年。换句话说，当前国内中厚板有效生产线为 70 条，设计产能为 8770 万吨/年。中厚板市场的疲弱表现是许多生产企业停产、减产的主要原因，在 2013年里，国内钢厂中厚板生产线

37、基本常年处于亏损状态，许多企业不得不增加减产力度。1.7.1 存在的主要问题（1）品种规格多而达到国际先进水平的产品少。我国可以说是世界板带材生产大国，但是中低档产品过多，实物质量达到国际先进水平的产品很少，品种结构有待进一步优化。（2）工艺技术装备水平低。除了几家大中型骨干企业装备较新，大多数小企业还是沿用 50、60 年代陈旧落后设备。不但能耗高、环保治理差、原辅材料消耗高、劳动生产率低，产品质量也很难达到标准要求，某些技术含量高的产品更是无法生产。（3）重复引进的工艺技术装备多，而消化吸收创新的少。（4）企业中技术素质低的职工多，劳动生产率低。我国中厚板生产企业的职工中，文化程度不一，某

38、些小企业，工程技术人员过少，只能生产老旧产品。1.7.2 解决方案（1）调整品种结构，开发新产品目前我国中厚板产品品种结构不尽合理，中低档品种产量过剩；高附加值、高技术含量的品种又缺乏。应大力开发高附加值、高技术含量的产品，才可以在市场上占有一席之地。（2）以人为本，锐意创新经济的竞争，科技的竞争，归根结底是人才的竞争。解决好员工队伍的培训，解决好人才的引进、培养、使用，要调整和完善人才结构，逐步形成一个素质高、懂管理、善经营的人才群体，这样一个企业才能长远的发展下去。（3）强强联合，实现企业集团大型化企业集团大型化的优势：第一是资金重组，资源可以重新配置，有利于统一规划，产品合理分工，避免重

39、复建设；第二是专业人才可以合理使用，能够形成产、学、研一体化科技开发队伍，企业自主开发能力增强，有利于企业发展精品名牌战略；第三是企业大型化后，筹措资金渠道多，能进行较大规模技术改造，可以调整产品结构，进一步提高产品质量，降低生产成本，有利于参第 7 页与国内外市场竞争等。1.8 建设中厚板厂的可行性和必要性分析1.8.1 市场的需求情况近些年国内市场对中厚板的需求一直保持增长态势, 尤其是从 2000 年开始, 这一需求攀升速度急剧加快, 最主要的拉动因素是基础设施建设用钢结构、造船工业、桥梁建设、油气开发及输送等行业的蓬勃发展。中厚板的市场需求主要表现在以下几个方面: (1) 加强事关国家

40、经济安全的基础设施建设项目如能源工业建设的需要。 (2)建筑钢结构行业的需要。 (3)中国造船工业异军突起,已成为世界第三大造船国,对中厚板需求大量增加。(4)传统行业发展的需要。 (5)桥梁建设的需要。鉴于我国中厚板生产的现状及需求，新建一套生产 80 万吨具有世界先进水平的中厚板厂是非常必要的。 1.8.2 韩城简介韩城是我的家乡，古称“龙门” 。陕西省所辖的副地级市。位于陕西省东部黄河西岸，关中盆地东北隅，是一座重要的能源工业城市。现在是陕西省计划单列市，总面积 1621 平方公里，人口 40 万。1.8.3 资源状况韩城能源工业发展迅猛，循环经济占据主导地位，形成了煤炭、焦化、钢铁、电

41、力等四大支柱产业，年生产能力分别达到 700 万吨、500 万吨、600 万吨，电力装机容量 270 万千瓦，中国 500 强企业、陕西第一、生产能力 300 万吨的龙门钢铁集团；境内有年产原煤 400 万吨的陕西韩城煤业公司、总装机240 总装机容量 240 万千瓦的韩城二电厂、中国 500 强企业、陕西第一、生产能力 300 万吨的龙门钢铁集团。韩城拥有足够的能源而且韩城钢厂主营钢铁、铁矿，可以很好的提供原料，且韩城临近黄河，水资源丰富。韩城土地资源丰富，更方便建厂，可以用同样的资金建设更大的厂房。1.8.4 交通状况 韩城 108 国道纵贯南北，市乡公路基本普及，各干线四通八达。新建成的

42、国家乙级韩城客运站日发车 240 辆，直达西安、太原、郑州等省会城市。西安第 8 页至侯马铁路与 108 国道并行，在韩城域内设有站台 5 个，运输专线 40 余里，年可向外运输货物 800 万吨，韩城至北京的始发列车是全国首家县（市）发往北京的唯一客运列车。由国家投资 40 多亿元的阎禹高速公路全线贯通，这一切带动韩城社会经济的迅速发展。截止 2010 年底，韩城建成过境高速公路全长 37 公里、国道 67.8 公里、省道 34.4 公里，境内县道全长 129.833 公里，乡道 216.786 公里，村道 1776.579 公里，专用车道 69.068 公里。而且韩城飞机厂正在筹备过程中，

43、未来将会拥有便利的出行方式。而且作为多年前韩城以煤炭为主发展了大量线路，可以是货物方便的运输。1.8.5 总结 韩城拥有充足的原料，便利的交通，广阔的土地，充足的劳动力和低廉的物价，特别是有强力的能源，可以使产品成本降低，更方便的进行生产。综上条件，在韩城建设中厚板厂是可行的。1.9 设计的目的及意义 本设计的目的是培养结合实际生产，系统地运用所学基础和专业知识分析问题，解决问题的能力。并对大学所学知识进行整理和检验，把大学四年学习的知识运用到实际中。通过本次设计可以更好地掌握所学知识，并且熟悉设计过程。相信在以后的工作中会带来很大的帮助。第 9 页2 产品大纲及金属平衡表编制2.1 生产规模

44、 本次车间设计的目的是设计一个年产 80 万吨的热轧中厚板车间。2.2 产品大纲的制定 产品大纲是设计任务书的主要内容之一，是进行车间设计时制定产品生产工艺过程，确定轧机组成和选择各项设备的主要依据。中厚板品种主要有以下几种：碳素结构钢，低合金高强度钢，建筑用板，造船板，桥梁板等。 2.2.1 制定产品方案的主要原则 制定产品方案的主要原则如下：1)满足国民经济发展对轧制产品的需要，特别是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于钢材的需要。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，局部和整体的关系。做到供应适当，品种平衡，产销对路，布局合格

45、，要防止不过轧机特点，不顾车间具体工艺设备条件一哄而上，一哄而下的倾向。3)考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区的合理分工。有条件的要争取轧机的专业化和产品系列化的发展，以利于提高轧机生产技术水平。4)考虑建厂地区资源及环境条件，物资和材料等到运输的情况，逐步完善和配套起我国自己独立的轧钢生产体系。5）要逐步解决产品品种和规格老化问题，要适应当前对外开放，对内搞活的新的经济形势的需要，要根据车间工艺设备的情况，力争做到产品结构和产品标准的现代化，有条件的要考虑生产的一些出口产品，走向国际市场。2.2.2 产品大纲其主要内容第 10 页 产品大纲的主要内容包括如下：1）车间生产的钢种和生产的规模

46、。2）各类产品的品种和规格。3）各类产品的数量和其在总产量中所占得比例。2.3 产品方案2.3.1 生产品种 本车间生产的钢种有：碳素钢 、低合金高强度钢、建筑板、船用板和桥梁板。其产品分配见表 2-1。第 11 页表 2-1 按钢种分配的产品方案表产量序号产品名称钢号尺寸(厚宽长/mm)国标万吨/t比例%1碳素结构钢 Q195-Q275（4.5-50）（1600-3250）（4000-18000）GB70024302低合金高强度钢Q345 系列，Q390，Q420 等（4.5-50）（1600-3250）（4000-1800）GB/T1591-9416203建筑用钢板Q235GJ, SN49

47、0B（4.5-50）（1600-3250）（4000-18000）ASTM,JIS, G313312154 专 用 钢 板造船用板AH32，DH32，AH36，DH36（4.5-50）（1600-3250）（4000-18000）GB7121620第 12 页注：本车间所有产品均以热轧态交货。2.3.2 典型产品本车间拟生产的产品品种、状态、规格组合起来有很多种，在设计中并不能针对每一种产品进行详细计算。所以将各类产品进行分类，从中选择典型的产品（在合金、品种、规格、状态、产量、和工艺特点方面有代表）作为计算产品。选择计算产品应遵循以下原则：（1）有代表性；（2）通过所有工序；（3）所计算的产

48、品要与实际接近；（4）计算产品要留一定的调整余量。 故本次设计选择的典型产品如下：表 2-2 典型产品表钢种钢号尺寸（厚宽长）mm执行标准产量（万吨）比例（）碳素结构钢Q2351030006000GB7002430低合金高强度钢Q3452030009000GB/T1591-941620建筑用钢板Q235GJ5032506000 ASTM,JIS, G313340505桥梁板Q345qC（4.5-50）（1600-3250）（4000-18000YB168及YB(T)10GB/T714ASTM1215 合计80100第 13 页合计80100注：本车间生产所有产品均以热轧态交货。2.4 技术要求

49、 产品的技术要求就是为了满足使用上的需要而对产品提出的在规格和技术性能，如外形、尺寸，表面状态、力学性能、工艺性能、物理化学性能、金属内部组织和化学成分等方面的要求。产品标准一般包括有品种标准、技术条件、试验标准等方面的内容2.4.1 尺寸及允许偏差 钢板的厚度允许偏差如下表。订货时需方应明确厚度偏差的控制类型。若没有规定时，一般按国家标准订货的钢板按本标准表 2-3 的规定。表 2-3 厚度偏差（mm）以下宽度的厚度允许正偏差钢板厚度负偏差1500150020002000250025003000300035003500580.600.200.200.400.500.600.808100.70

50、0.200.300.400.400.600.8010160.750.250.250.350.450.550.8516250.800.200.300.400.500.700.9025400.900.200.300.400.700.801.0040801.000.300.400.600.700.901.00801.500.300.500.700.901.001.00表 2-4 宽度及长度偏差（mm）宽度允许偏差切割状态长度允许偏差钢板长度15剪切206000第 14 页0025300火焰切割060002.4.2 典型产品的化学成分及力学性能（1）碳素结构钢 Q235钢的牌号和化学成分（熔炼分析）应

51、符合表 2-5 规定表 2-5 钢的牌号和化学成分（熔炼分析） 化学成分，% Si S P 牌号 等级 C Mn 不大于 脱氧 方法A0.140.220.300.6510.050B0.120.200.300.7010.0450.045F、b、ZC 0.80.0400.040Z Q235D0.170.350.80 0.300.0350.035TZ注：Q235A、B 级沸腾钢锰含量上限为 0.60%。成品钢材、商品钢坯的化学成分允许偏差应符合表 2-6 规定。 表 2-6 钢材的拉伸和冲击试验 拉伸试验冲击试验屈服点 ，N/mm伸长率 ，s%钢材厚度（直径） ，mm钢材厚度（直径） ，牌号等级16

52、164040606010100150抗拉强度bN/mm161640406060100150温度V 型冲击功（纵向）J第 15 页0150100150不小于不小于不小于AB20C0Q235D235225215205195185375500262524232221-20 27 （2）低合金高强度钢 Q345Q345（16Mn）是一种钢材的材质。它是低合金钢，广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器等。Q 代表的是这种材质的屈服，后面的 345，就是指这种材质的屈服值，在 345 左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。参考标准：GB/T1591-2008 低合金高强度结构钢 注：Q345

53、 最新标准 GB/T1591-2008 相对于老标准，最明显的一个变化就是Mn 元素含量的变化，从原来的 1.0-1.60 更正为1.70，取消了最小值的限定。随着现代工业的发现，科技的不断进步，各种微量元素在钢板中的应用也更加广泛，Mn 含量不再是影响钢材强度和机械性能的唯一因素。所以中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会联合发布实施的低合金高强度结构钢标准，取消 Mn 含量区间的限定，只规定最大值。对于 Q345 钢材的检测，一方面是钢材的元素含量是否达到国标要求，最重要的一方面是通过专业机构检测钢材的机械性能（屈服强度、拉伸试验）是否达到标准。 化学成分Q345

54、A：C0.20，Mn 1.70，Si0.50，P0.035，S0.035；Q345B：C0.20，Mn 1.70，Si0.50，P0.035，S0.035；Q345C：C0.20，Mn 1.70，Si0.50，P0.030，S0.030，Al0.015； Q345D：C0.18，Mn 1.70，Si0.50，P0.030，S0.025，Al0.015； Q345E：C0.18，Mn 1.70，Si0.50，P0.025，S0.020，Al0.015； Q345A、B、C、D、E 均含Nb0.07，V0.15，Ti0.20，Cr0.30，Ni0.012， Mo0.10。第 16 页 类同命名 Q

55、345A，Q345B，Q345C，Q345D，Q345E。这是等级的区分，所代表的，主要是冲击的温度有所不同而已！ Q345A 级，是不做冲击;Q345B 级，是 20 度常温冲击;Q345C 级，是 0 度冲击;Q345D 级，是20 度冲击;Q345E 级，是40 度冲击。在不同的冲击温度，冲击的数值也有所不同。在板材里，属低合金系列。在低合金的材质里，此种材质为最普通的。Q345 过去的一种叫法为：16Mn。 Q345 的外部执行标准为：GB709，内部执行标准为：GB/T1591-2008 由于执行标准的原因，此种钢板允许负公差交货。(3)建筑用钢板 Q235GJ Q235GJ 是一种

56、建筑结构用钢，钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T709 的规定，负偏差限定为-0.3mm。 化学成分 钢的化学成分（熔炼分析）应符合表 2-7 的规定：表 2-7 钢的化学成分（熔炼分析）质量等级厚度/mmCSiMnPSB61000.200.551.600.0250.015C61000.200.551.600.0250.015D61000.180.551.600.0200.015E61000.180.551.600.0200.015力学性能屈服强度 ReH/（MPa）厚度 6-16345厚度16-35 345-465厚度35-50 335-455厚度50-100 325-445抗拉

57、强度 Rm/(MPa):490-610伸长率 A（%）：22碳当量碳当量（CE) CE（%）=C+ Mn/6 +(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15焊接裂纹敏感性指数(Pcm) Pcm（%）=C+ Si/30+ Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/60+Mo/15+V/10+5B 钢板的碳当量（CE) 可用焊接裂纹敏感性指数(Pcm) 替代交货状态 规定厚度下的碳当量 CE（%） 规定厚度下的接裂纹敏感性指数(Pcm) 50mm 50-100mm 50mm 50-100mmAR、N、NR、N+T0.420.440.290.29 TMCP0.380.440.240.26钢板的包装、

58、标志、质量证明书应符合 GB/T247 的规定。2.5 坯料及金属平衡表的编制第 17 页2.5.1 坯料尺寸表 2-8 坯料来源及规格长度/mm单重/t项目名称厚度/mm宽度/mm定尺坯定尺坯连铸板坯10050014002300250036002.8119.91自开坯120120015001.66 用连铸方法生产板坯，不仅缩短了冶金生产过程，更主要的是可以提高板坯的质量，因为连铸坯的物理化学均匀性比初轧坯好，这对于提高成品率和降低生产成本也是很重要的。连铸板坯虽然受批量、材质等限制，但是具有单重大、成材率高、生产周期短、材质均匀、节能、节省人力等优点。本设计选用连铸坯作为原料。 故本设计典型

59、产品选择的坯料如下表 2-9 所示。 表 2-9 典型产品选择的坯料序号 钢种 钢号 规格（mm）坯料规格（mm） 1 碳素结构钢 Q235103000600010015002700 2低合金高强度钢 Q345203000900015015002700 3 建筑用钢板Q235GJ5032506000200200027002.5.2 成材率概念 用一吨原料轧制出合格产品重量的百分数称为成材率。它反映了轧钢生产过程中金属的收得情况，其计算公式如下： （21） %100QWQA 式中 A成材率，%；Q原料重量，t；W各种原因造成的原料损失量，t；成材率是一项重要的技术经济指标，成材率的高低反映了生产

60、组织管理及生产技术水平的高低。影响成材率的因素是各工序的各种损失。金属损失主要有以下几种： 烧损：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第 18 页加热温度和时间有关系，加热温度越高，时间越长，烧损量就越大。烧损率一般在 1%5%。 切损：切损是指切头、切尾、切边等大块残料损失。钢铁切损主要与钢种坯料尺寸以及原料状况等有关。本车间产品切损均为 0.16.轧废：轧件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。如轧漏，轧卡，超差，轧扭，性能不合格等。它与车间的技术装备、生产管理及操作水平有关。轧废率一般在 13。表 2- 10 金属平衡表编