年产量110万吨中厚板车间设计-毕业设计

1、湖南冶金职业技术学院湖南冶金职业技术学院年产量年产量110万吨中风板车间设计湖南冶金职业技术学院湖南冶金职业技术学院年产量年产量110万吨中风板车间设计毕业论文课 题：年产量110万吨中厚板车间设计系 部： 材料与冶金工程系专 业：金属材料与热处理技术班 级：材料0724班专业金属材料与热处理技术班级材料0724班学号07222448姓名蓝慕仁题目年产量110万吨中厚板车间设计指 导 教 师 评 语评定等级指导教师：年 月 日毕业设计任务书设计题目：年产110万吨热中厚板车间工艺设计学 号：07222448 学生姓名： 蓝慕仁 专 业：金属材料及热处理指导教师姓名：杜民献系主任： 王生朝一、主

2、要内容及基本要求主要内容：1、确定产品方案的编制和金属平衡表，及有关技术条件。2、确定产品的生产工艺流程和车间平面布置。3、典型产品的工艺设计方案（原料选取、压下规程、温度制 度、速度制度等）。4、选择主要设备与辅助设备，并确定其参数。5、轧制力能参数的计算与强度校核（各道次力能参数、咬入条 件、轧棍强度、和电机发热校核等。 6,轧制图表和生产能力的计算。 7、绘制主要零件图、车间平面布置图。 基本要求：1、要求设计方案合理、可行。 2、设计过程中要求独立思考，不得相互抄袭。 3、设计期间要求学生严守学校纪律，不得做与设计无关的事情。 4、设计图纸要求整洁、规范、线条流畅、布局合理以及数据齐全

3、。 5、要求按设计指导老师规定的设计进度完成整个设计。 6、设计说明书字数在30000以上，要求用A4纸打印。 7、论文摘要字数必须达到350 450字.二、重点研究的问题1、生产工艺及技术参数确定。2、设备选择及参数确定。3、轧制规程的确定。4、有关参数校核。5、车间平面布置设计。三、进度安排月号各阶段完成的内容完成时间1布置设计任务，收集资料第1周2制订设计方案第2周3选择生产设备第34周4生产工艺设计和轧制规程设计第56周5主要力能参数计算第78周6绘制孔型图、零件图、平面布置图第910周7打印设计说明书第1112周8答辩第13周四、应收集的资料及主要参考文献1、应收集的资料：同类车间主

4、要设备结构及参数，生产工艺参数；车间平面布宽，主要设 备图。2、参考文献：1于贤朝，杨晓明，黄庆学.热轧带钢生产状况分析及发展趋势预测.机 械工程与自动化，2005, Vol. 25, No. 2: 12-142李世俊.我国钢铁工业产品结构调整的现状及展望.冶金管理，2004,Vol. 25, No. 2: 14-193中国金属学会热轧板带学术委员会编著的中国宽带钢轧机及生产技术一 书.冶金工艺出版社.目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1概述-8- HYPERLINK l bookmark6 o Current

5、Document 中厚板钢板生产的发展概况-10-.1.1世界厚板中生产技术的发展-10-.2我国中厚钢板生产的发展-11- HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 2产品方案与坯料的选择-16 - HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 产品方案的主要内容-16- HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 金属平衡表-18- HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 坯料的技术条件-19-中厚板坯料选用及技术要求-19- H

6、YPERLINK l bookmark16 o Current Document 中厚板产品技术条件-19- HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 3生产工艺流程与车间平面布置-20 - HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 中厚板生产方案选择及生产工艺流程图-20- HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 加热工艺与设备参数-21-321加热工艺-22-3.2.2加热炉主要技术性能-28 - HYPERLINK l bookmark24 o Current

7、Document 粗轧工艺与设备参数-30-四辑可逆式轧机的设备技术性能及设备参数-31 - HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 精轧工艺与设备参数-35-精轧工艺-35-四辐轧机设备主要参数-41- HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 冷却与矫直工艺及附属设备-47-冷去 |-47-矫直-49-其他辅助设备-51- HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 厂房尺寸、原料仓库和成品仓库面积计算-58-厂房尺寸计算-58- HYPERLINK l bookm

8、ark34 o Current Document 4典型产品工艺设计-59- HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 典型产品坯料规格选取及坯重的计算-59-原料尺寸-59- HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 轧制规程的设计-60-压下规程的制定-60 -422轧制速度的制定-63-温度制度的确定-68-Z一一辐射时间，即上一道的纯轧时间与轧后间隙时间之和，s-69-424变形制度的确定-70- HYPERLINK l bookmark95 o Current Document 5轧制力能参数计算与强

9、度校核-73- HYPERLINK l bookmark97 o Current Document 计算各道次轧制压力-73-变形抗力计算-73 -变形区长度计算-74-平均单位压力的计算-74- HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 计算各道次的轧制力矩-76 - HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 轧制咬人校核-78- HYPERLINK l bookmark112 o Current Document 轧辐强度校核-79- HYPERLINK l bookmark116 o Current

10、Document 可逆式轧机传动负荷图-82 - HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 电机发热过载校核-83- HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 6轧制图表发热与生产能力计算-85 - HYPERLINK l bookmark130 o Current Document 典型产品轧制图表-85- HYPERLINK l bookmark132 o Current Document 典型产品小时产量-85- HYPERLINK l bookmark134 o Current Document 车

11、间年产量计算-86- HYPERLINK l bookmark136 o Current Document 致谢-87- HYPERLINK l bookmark138 o Current Document 参考文献-88-1概述在钢铁产品当中，钢板是钢材的重要品种，在发达国家，钢板产量占钢材生产总量 50%以上。中厚板（厚度大于4.0mm）广泛用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、 桥梁、锅炉制造等，是极其重要的刚才品类之一。随着我国工业的发展，对中厚板产品, 无论从数量上还是从品种质量上都是提出了更高的要求。近代由于船舶制造、桥梁建筑、 石油化工、汽车制造等工业迅速发展，以及钢板焊接构件

12、、焊接钢管及型钢的广泛应用， 使国内对中厚板的市场需求一直保持增长态势，因而中厚板生产得到了很快的发展，中 厚板在国民经济中的地位口趋重要。钢板是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材，分类方法如下：按厚度分类：1）薄板；2）中板；3）厚板：4）特厚板。我国的分类标准中，称厚度在4.0mm以上的为中，厚板（其中420mm为中板， 2060mm为厚板，60mm以上的为特厚板），0.20.4mm为薄板，0.2mm以下称为极薄 板带钢或箔材。钢板的这种分类虽然也是基于各类产品相似的技术要求和产品工艺与设备特点，但 实际上各国习惯并不一样。从钢板的规格来看，世界上生产钢板的厚度范围最薄已达到 0.001m

13、m,最厚达到500mm,宽度范围最宽达5350mm,最重250t。按生产方法分类：1）热轧钢板：冷轧钢板C按表面特征分类：1）镀锌板（热镀锌板、电镀锌板）；2）镀锡板：3）复合钢板； 4）彩色涂层钢板。按用途分类：1）桥梁钢板：2）锅炉钢板：3）造船钢板：4）装甲钢板；5）汽车 钢板；6）屋面钢板；7）结构钢板；8）电工钢板（硅钢片）；9）弹簧钢板；10）其他 用途钢板。一个钢种的钢板可以有不同的规格、不同的用途，同样一个用途的钢板也可采用不 同的钢种来生产，因此，标志一个钢板品种通常是用钢板的钢种、规格、用途等来表示。板带钢的用途非常广泛，对板带材的技术要求具体体现为产品的标准，板带材的产

14、品标准一般包括有品种（规格）标准、技术条件、试验标准及交货标准。根据板带材的 用途不同，对其提出的技术要求也各不一样，但对板带刚产品的基本要求仍可以归纳为 “尺寸精确板形好，表面光洁性能高”。对板带钢产品的基本要求包括化学成分、儿何 尺寸、板形、表面、性能等几个方面。钢板的化学成分要符合选定品种的钢的化学成分（通常是知熔炼成分），这是保证 产品性能的基本条件。钢板的外形尺寸包括厚度、宽度、长度以及他们的公差应满足产品标注的要求。例 如公称厚度为0.2,05mm的冷轧板带钢，其厚度允许偏差A级精度为0.04mm, B级 精度为0.05mm,公称宽度不大于1000mm的冷轧板带钢宽度允许偏差为+6

15、mm,公称 长度不大于2000mm的冷轧板钢的长度允许偏差为+10mm。对钢板而言，钢板的厚度精 度要求是钢板生产和使用时特别关注的尺寸。钢板的厚度控制是一条钢板生产线技术装 备水平的重要标志之一。钢板常常最为包覆材料和冲压等进一步深加工的原材料的使用，使用上要求板形平 坦。在钢板的技术条件中对钢板的不平度提出的要求，以钢板自由放在平台上，不施加 任何外力的情况下，钢板的浪形和瓢曲程度的大小来度量。不同品种的钢板不平度的要 求不同，例如公称厚度大于4-10mm的热轧钢板、钢带在测量长度1000mm条件下，不 平度要不大于10mm；公称厚度不大于0.70-1.50mm、公称宽度大于1000-15

16、00mm的冷 轧钢板、带钢，不平度要不大于8mm。使用钢板做原料生产的零部件，原钢板的表面一般是工作面或外表面，从使用的要 求出发对钢板表面有较高的要求，生产中从设备和11艺上要保障能生产出满足表面质量 要求的产品。技术条件中通常要求钢板和钢带表面不得有气泡、裂纹、结疤、拉裂和夹 杂，钢板和钢带不得有分层：钢板表面上的局部缺陷可用修磨的方法清楚，清楚部位的 钢板厚度不得小于钢板最小允许厚度。根据钢板用途的不同，对钢板和钢带的性能要求不同，对性能的要求包括4个方面: 力学性能、工艺性能、物理性能、化学性能。对力学性能的要求包括对强度、塑性、硬 度、韧性的要求，对绝大多数的钢板、钢带产品而言力学性

17、能是最基本的要求;工艺性能 包括冷弯、焊接、深冲等性能；材料使用过程中对物理性能有要求时在技术条件中提出, 如电机和变压器用钢对磁感强度、铁磁损失等物理性能提出要求：材料使用过程中对化 学性能有要求时在技术条件提出，如不锈钢板、钢带对防腐、防锈、耐酸、耐热等化学 提出要求。中厚板钢板生产的发展概况世界厚板中生产技术的发展18世纪初，西欧国家在二辐周期式薄板轧机上生产小块中板。美国在1850年左右，用二辑可逆式轧机生产中板。轧机前后设置传动短道，用机 械化操作实现来回轧制，而且轧轻轻身长度已增至2m以上，不过，轧轻是靠蒸汽机传 动的。1864年美国创建了世界上第一套三轻劳特式轧机，它不需要轧转正

18、反转而利用升降 台进行来回轧制，当初盛行一时，推广于世界。到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 上第一套四辑可逆式厚板轧机。1981年卢行斯钢铁公司科茨维尔厂为了满足军舰用板的需要，建成了一套5230mm 四轻式轧机，这是世界上第一套5m以上的特宽的厚板轧机。1907年美国钢铁公司南厂为了轧边，首次创建了万能式厚板轧机，这套轧机立辑能 力很小，板边压下量很有限，虽然效果不明显，但在当时还是十分新奇的。南厂在1931年还建成了世界上第一套连续式中厚板轧机，在精轧机组后设精整作 业线，用于大量生产厚度为10mm左右的中板，满足了市场上对这类尺寸钢板的需要。欧洲

19、国家中厚板生产也是比较早的。1910年，捷克斯洛法克投产了一套4500mm二 辐式厚板轧机。1940年德国建成了一套5000mm四轻式厚板轧机。1940年，意大利投 产了一套4600m二辐式厚板轧机。1913年，西班牙建成了一套二辐式厚板轧机。这些 轧机都是用于生产机器和兵器用的钢板，多数是为了二次世界大战备战的需要。1941年H本制钢公司室兰厂投产了一套5280mm四轻式厚板轧机，采用蒸汽机传 动，主要是满足海军用钢板的需要。第二次世界大战期间，美、苏、英、法、德、意、日、加等八国为了制造军舰和坦 克等武器，先后都投产了一批厚板轧机。第二次世界大战后，机器制造、造船，建筑、桥梁、压力容器罐及

20、大直径输送管线 等部门的发展，特别是海上运输，能源开发与焊接技术的进步，对中厚钢板的需要量和 品种质量方面提出了更高的要求。20世纪50年代工业发达国家除完成大量技术改造之外，还新建成一批4064mm (160in)一下的低刚度轧机。20世纪60年代发展以4700mm为主大刚度的双机架轧机, 实现了控制轧制操作的要求，使中厚板的质量有了大幅度的提高，并且掌握了中厚板生 产的计算机控制。20世纪70年代轧机乂升了一级，发展以5500mm为主的特宽型的单机架轧机，以 满足天然气和石油等长距离输送所需要大直径线用板。20世纪80年代，由于中厚板使用部门的萧条，许多主要产钢国家的中厚板产量都 有所下降

21、，西欧国家、口本和每个关闭了一批中厚板轧机（宽度一般在3、4m 一下）。 德国帝森公司拥有4套中厚板轧机，现只剩杜依堡3700mm最好的1套，其他三套都以 二手设备出售。IT本原有15套宽厚板这儿，现在只留有8套比较好的，其余7套都淘汰了。美国 原有18套宽厚板轧机，现在还有一半在生产，其他都被迫停产。世界上曾有中厚板轧 机200多套，其中宽厚板轧机约120套，目前只剩下中厚板轧机约150套，其中宽厚板 轧机约70套。20世纪80年代开始，国外除了大的厚板轧机以外，其他大型的轧机已很少再建。中厚板轧机是轧钢设备中的主力轧机之一，代表一个国家钢铁工业发展的水平，世 界上每个工业先进的国家都拥有若

22、干套。各国的中厚板轧机和生产技术都各有其特色， 钢板质量和各项经济指标也达到了较高的水平。总的说，目前日本的厚板轧机性能和生 产技术在世界上居于领先地位。当代新型中厚板车间的特点是：轧钢机的大型化、强固化、轧机的产量高、质量好、 消耗低、向连续化、自动化方向发展，不断进取。我国中厚钢板生产的发展我国第一套中厚板轧机是1936年在鞍山钢铁公司第一中厚板厂建成的2300mm三 轻劳特式轧机0 1958年鞍钢建成了 2800/1700半连续钢板轧机，1966年武钢建成了 2800 中厚板轧机和1966年太钢建成了 2300/1700炉卷轧机，这3套轧机生产中厚板的机座 都是二辐加四辑双机架的形式，均

23、从前苏联引进。1958年开始，为发展地方刚特企业，仿鞍钢中厚板厂，先后在全国大多数省市建造 了 13套2300mm级三辑劳特式轧机。1978年舞钢建造了一套4200mm宽厚板轧机。由于三辐劳特式轧机固有缺点，自 1970年开始，对三辑劳特式轧机进行改造，或者加一台四辑轧机，或者换成四辐轧机及 其他形式。截至2007年底全国有46个企业70余套中厚板轧机，设计年产能力4530万t。在 建中厚板轧机规模2630万3 2010年全国中厚板轧机年产能力达到7160万t。在建规 模最大的地区是华东。在建中厚板轧机多为大于或等于3800mm宽厚板轧机，这些新建 的生产线中，绝大多数是大轧制力、大功率、高刚

24、度的最新一代中厚板孔机，他们都为 国际先进水平的宽厚板轧机，为实现控轧控冷工艺、生产出性能优良板产品创造了装备 上的有利条件。在全球至今投入匚业生产的16家50005500mm级宽厚板厂中，法国1套，中国、 美国和德国各两套，俄罗斯4套，日本5套，见表1-1。国内投产及在建的5m以上轧 机生产线装备情况，见表1-2。国内大型中厚板轧机(4000-5000mm)主要设备和技术 状况，见表1-3。中国已建3500mm级以上宽厚板线厂家见表1-4.其设备基本参数和引 进技术情况。表1-1世界5m宽厚板轧机有关参数国 别工厂名 称开始 生产 年代轧机规格产能 /万 t /a5m轧机参数掘身长 /mm轧

25、，昆直径/mm形式主电机 功率 /kw最大 轧制 力八牌坊 立柱 断面 /cm2牌 坊 单 重 /t美 国卢肯 斯公司 科茨维 尔厂19183560/52301270/865三辑/ 四辑302x4000 HP4850181美国钢 铁公司 格里厂196240646335196的25四程1202x4400 本新口铁 室兰厂194053001600/1 100四里3630000 HP新日铁大分厂197655002400/1200四辑1902x80001000011000365住友鹿 岛厂1971533的 7242000/1 010四程1922x450090001000 0260JFE仓 契厂1976

26、55002400/1200四辑1002x80008000380JFE京 滨厂197655002400/1 230四程1802x64008000中国宝钢20054950/53002300/12101404802X100001000011900388沙钢20074900/5 0502300/1 2101504802x1000 01000 0536表12国内大型宽厚板轧机（5000-5500mm）主要设备和技术状况序 号工厂X称轧机规格（宽度 mmx辑数）热矫直 机形式切边剪 形式定尺 剪形 式产 能/ 万t /a投产 时间 /改 造时 间附注1宝钢 厚板 厂5100 x4+5300 x4（ 立辑十

27、四辑）四重式9辑滚切式滚切 式180200y 2008SMS供货,川崎 为其生产技术和 质量担保，西门 子电气，弯轻 +CVC技术，二期180 万 t/a2沙岗 厚板 厂5100 x4 （四轴+ 立粗）四重式9馄矫 直机滚切式 双边剪 +滚切 式剖分 剪滚切式1402006 年11 月引进奥钢联技术3鞍钢 厚板 r5500 x4 （立辑+ 四轮）+5000 x4 （四辑）四重式9辑诉 直机滚切式滚切 式1502006引进德国SMS技 术，设备合作制 造4辽宁 营口 厚板 r5000 x4 （立辑+ 四轮）+5000 x4 （四辑）四重式9辑挤 直机滚切式 双边剪 +滚切 式剖分 剪滚切式150

28、2008引进德国SMS技 术，设备合作制 造5江苏 沙岗 厚板 二厂5100 x4 （四轻）四重式9辑挤 直机滚切式 双边剪滚切 式1402009引进奥钢联技术 设备合作制造注：宝钢和沙钢1号线5m轧机己投产。表15国内大型中厚板轧机（4000-5000mm）主要设备和技术状态序 号工厂名 称轧机规 格（宽 度mmx 辑数）热矫直 机形式切边剪 形式定尺 剪形 式产能 /万 t-/a投产时 间/改造 时间附注1鞍钢厚 板厂4300 x4四重式9 转滚切式滚切 式100199 利 00 3引进旧设备， 引进技术改 造2舞钢厚 板厂 （-）4200 x4四重式 11辑滚切式斜刃 剪1201979/

29、1998全部国产，1998年引进双边剪技术 改造3舞钢厚 板厂（新 D4100 x4（粗轧 在建）四重式9 根滚切式滚切式1132008引进德国SMS技术4宝钢- 新疆八 钢厚板 r4200 x4+3500X4四重式 11轻滚切式摆动剪1431991720013500轧机、矫直机国产， 引进旧4200 轧机。浦钢厚 板厂待搬迁 改造到新疆 八钢使用，2008年投产5秦皇岛 厚板厂 （二）4300 x4四重式11辘矫 直机滚切式滚切 式1202006 年10月引进德国 SMS技术，设 备合作制造6宝钢- 浦钢罗 台厚板厂4300 x4 +4300X 4（四 辑+立 辑）四重式11程矫 直机滚切式

30、滚切 式1602008 年4月引进德国SMS技术,设 备合作制造7莱芜厚 板厂4300 x4四重式9 辑矫直 机滚切式滚切 式180约 2008 年引进德国 SMS技术，设 备合作制造8武钢- 湖北鄂 钢厚板 厂4300 x4 +4300X 4（四 粮+立 辑）四重式11辑矫 直机滚切式滚切 式120约 2008 年引进奥钢联 技术，设备合 作制造表14中国已建3500mm皴以上宽、中厚板生产线厂家公 司轧机规格/类型产品规格/mmxmmxmm年产 量/万 t/a投产时 间/改造 时间主要设 备湘 钢3800+3800/4h+4 h(6-120)x(1500-3650)x(6000-18000

31、)1802005/德国SMS新 余3800+3800ah+4 h(8-100)x(1500-3600)x(6000-18000)1502007德国SMS济 钢3200+35004h+4 h(6-50)x(1500-3200)x(6000-12000)2101998/20 01荷兰霍 哥文二 手永兴3500/4h+4h(6-40)x(15003200)x(6000-12000)120200V国产天 钢3500/4h+4h(6-40)x(1500-3200)x(6000-12000)1202006/国产首 秦3500/4h+(炉卷)(650)x(15003200)x 约 12000 板/卷6019

32、93西班牙 二手首 钢3500/4h(6-50)x(1500-3200)x 约 12000801989/20 03美国二 手唐钢3500/4h+4h(6-50)x(1500r3200)x 约 1200080200国产安 钢3500/4h(炉卷)(5-50)x(1500-3200)x 约 12000 板/卷802005/意大利 达涅利南 钢3500/lh(炉卷)(3-50) x(15003200)x 约 12000 板 /卷75200V西门子奥钢联韶 钢3500/4h(炉卷)(6-40) x(1500-3200) x 约 12000 板/卷80200V意大利达涅利北 台3500/4h(6-40)

33、 x(1500-3200)x(6000-9000)802005/国产文 丰3500h+4h(6-40)x(1500-3200)x(6000-9000)802007国产湖南冶金职业技术学院湖南冶金职业技术学院年产量年产量110万岫中厚板车间设计湖南冶金职业技术学院湖南冶金职业技术学院年产量年产量110万吨中风板车间设计2产品方案与坯料的选择产品方案的主要内容产品方案是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。* 2-1中厚板产品方案序 号产品品种代表钢号产品规格/mmxmmxmm年产 量/ 万t/a比 例 /%1造船及海 洋平台用 板ABDEAH32AH40,DH32-DH 4

34、0,EH32“FH40.ZCE36Z35,E39 0(5-100)x(1500-4100)x 约 2800010202桥梁板16q,16Mnq,15MnVq,15MnVN ql4MnNbq(5-100)x(1500-4100)x 约 120001012.53高强度低 合金板Q345E,Q390A “E,Q420A “E,Q 460A 无 Q390V,Q390D,Q390E(5-100)x(1500-4100) x 约 120001012.54优质板40040 号 50 号, 20Mn70Mn(5-100)x(1500-4100)x 约 1200020105高层建筑 用板Z15,Z25,Z35

35、等(5-100)x(1500-4100)x 约 1200010106普碳钢板Q235AQ35BQ235GQ235D(5-100 ) x (1500-4100) x 约 1200020107管线用钢 板X42-X100(5-40) x (1500-4100)X160001078锅炉板16Mng20&22g,15MnVg45CrMoVgJBMniCrMoNbg(5-100)x(1500-4100)x 约 120001059机械工程 用钢KQ450,HJ58(5-100)x(1500-4100)x 约 1200053.510压力容器 板16MnR5MnVR,20RJ5MnVNR48MnMoMbR45

36、CrMoR(5-100)x(1500-4100)x 约 1200052.5合计110100制定产品方案的主要原则：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。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。做到供应适合，品种平衡，产销对路，布局合理，要防止不顾轧机特点, 不顾车间具体工艺设备条件一哄而上，一哄而下的倾向。考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区的合理分工。有利的要争取轧机的专业化 和产品系列化的发展，以利于提高轧机的生产技术水平。考虑建厂地区资源及环境条件，物资和材料等

37、运输的情况，要逐步完善和配套起我 国自己的独立的轧钢生产体系。要逐步解决产品品种和规格的老化问题，要适应当前对外开放，对内搞活的新经济 形式的需要。要根据车间工业设备的情况，力争做到产品结构和产品标准的现代化，有 条件的要考虑生产一些出口产品，走向国际市场。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他在总产量所占的比例。参考同类厂家，考虑国家或地区及用户对中厚板产品的需求为依托，在低成本、低 能耗、高产出的指导思想下，制定产品方案格式如表2-1所示： 2-2典型产品规格典型产品（一）厚度/mm14宽度/mm2500长度/mm7

38、800典型产品（二）厚度/mm20宽度/mm1600长度/mm5600典型产品（三）厚度/mm8宽度/mm2100长度/mm5000注：本章以后的计算列举“典型产品（一）”则当个成品钢板的质量为：M=7.85x0.04x3.8x6.4=7.636 （t）计划成材率指的是在设计原料尺寸是的成材率，成品与毛板的情况如图2-T,它可 以采用公式2-1进行计算。计划成材率=twl计划成材率=(t + At)(w+ Aw)(l +1 /Q + s)式中t 一成品板厚度： w成品板的宽度： 1一成品板长度； t+ 一轧制平均宽度； w+ W一轧制平均宽度;Irp式样长度：s一烧损：t厚度余量：I 一长度余

39、量； W宽度余量。则典型产品（一）的成材率：计划成材率=twi计划成材率=(t + At)(w+ Aw)0 + J 印)(1 + s)金属平衡表成材率的倒数即为金属的消耗系数。它表示轧制一吨成品所需要多少吨原料。所以 成品数量乘以金属消耗系数就是金属的需要量。即：原料需要量=金底消耗系数X成品数量为了分析轧钢生产中的金属损失，寻找降低损失的途径，需编制金属平衡表，表2.3 列数典型产品的金属平衡表。表25典型产品的金属平衡表钢材种类损失/%成品重量（单个）八成品率 /%原料需要重最 （单个）八烧损切损清理损失轧废造船板270.60.227.63690.188.37普碳钢板1.970.60.22

40、7.691.8.2桥梁板270.60.226.5936.8湖南冶金职业技术学院湖南冶金职业技术学院年产量年产量110万吨中风板车间设计湖南冶金职业技术学院湖南冶金职业技术学院年产量年产量110万吨中风板车间设计坯料的技术条件中厚板坯料选用及技术要求随着连铸技术的发展，连铸坯成为中厚板生产的主要原料，采用中厚板生产时，中 厚板轧机的产量较高，而且成材率较高。连铸坯常见的缺陷有：表面裂纹、内部裂纹、皮下气孔和夹杂、非夹杂、中心偏析 的中心疏松、重皮、划伤、凹坑等。原料表面的缺陷除了一些比较轻微的在加热过程中被氧化掉，不会影响钢板的质量 外，尺寸超过一点的限度的缺陷都需要采用某种清理方法，将其清楚掉

41、，以免影响钢板 质量而造成废品。因此表面清理不仅能改善钢板的表面质量，而且能减少废品，对节约 金属和降低成本有一定意义。目前常用的表面清理方法有：火焰清理、风铲清理、砂轮清理、机械加工等。基于各种坯料的以上特点，一典型产品为例，选用低合金结构钢的连续铸钢板坯为 原料，牌号和化学成分符合GB/T1591低合金高强度结构钢的规定。其主要尺寸参 数见表2-4。表24连耕坯尺寸和允许偏差(mm)厚度允许偏差宽度允许偏差1504.02006.0160010中厚板产品技术条件牌号和化学成分，应符合GB/T700碳素结果钢，GB/T1591低合金高强度结构钢 的规定，GB/711-88优质碳素钢结构钢热轧厚

42、钢板。以典型产品Q345位例，所生产 的产品应符合合金强度结构钢标准GB/T1591-1994的技术要求。具体要求如表2-5：表2-5低合金钢Q345的性能标准等 级化学成分（质量百分数）%cMnSi psCr Ni 冲击吸收功Akv（纵向）/j厚度/mm+20or-20C-40 A345325295275470-63 021B2134C2234D2234E2227主要特性应用举例综合力学性能好，焊接性、冷、热加工性能 和耐腐蚀性均好，C、D、E级钢具有良好的 低温韧性船舶、锅炉、压力容器、石油储罐、桥梁、 电站设备、起重运输机械及其他较高载荷的 焊接结构件3生产工艺流程与车间平面布置中厚板生

43、产方案选择及生产工艺流程所谓生产方案是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、产品质量及技术经济指标的要求，考虑当时当地的具体条件，找出 合理的生产方案。中厚板的生产方式可分：单机架轧制：双机架轧制以及连轧。本设计 主要采用双机架轧制。双机架轧制是现代中厚板生产的主要型式，它把粗轧和精轧两个阶段的不同任务和 要求分到两个机架上完成。其主要优点：不仅轧机产量高，而且无论是表面质量、尺寸 精度或板形也都比较好；延长了轧轻使用寿命，缩减换短次数等。双机架轧机的粗轧机 和精轧机都采用四辑可逆式轧机。对中厚板生产来说，其工艺流程一般基本如图2TI*切I I 切边 次尺

44、切火蛆切会间尺寸形状检查力学性能达TI*切I I 切边 次尺切火蛆切会间尺寸形状检查力学性能达I1iwaI入京T发货一用热用板正火I-好直I一次!尺寸形状检充I力学性帧试验标记入座I一发货热处理制板 力学IttHlfc丸1I油w一-AM尺寸状检衣 I_ _ite入便：发债1 - 独丸底屋掰忸图2 一般中厚板生产流程加热工艺与设备参数原料加热的目的是使轧制原料在轧制时有好的塑性和低的变形抗力。对于某些高合 金钢钢坯，加热还可以是钢中的化学成分得到均匀扩散。在厚板生产中，加热是首要工 序，为了获得理想的轧制状态，必须根据钢材的本身性能，采用合理的加热制度，把板 坯加热到轧制所要求的温度。加热工艺加

45、热I：艺制度包括加热温度、加热速度、加热时间、炉温制度、炉内气氛。加热温度钢的加热温度是钢料在炉内加热完毕出炉时的表面温度。确定钢的加热温度不仅要 根据钢种的性质，而且还要考虑到加工的要求，以获得最佳的塑性，最小的变形抗力， 从而有利于提高轧制的产量、质量、降低能耗和设备磨损。实际生产中加热温度主要由 以下几个方面来确定。A加热温度的上限和下限碳钢和低合金钢加热温度的选择主要是借助铁碳合金状态图（图3-2）.当钢处于奥 氏体区其塑性最好，加热温度的理论上限应当是固相线AE （1400-1530）,实际上由 于钢中偏析及非金属夹杂物的存在，加热还不到固相线温度就可能在晶界出现熔化而后 氧化，晶粒

46、间失去塑性，形成过烧。所以钢的加热温度上限一般低于固相线温度 100150.碳钢的最高加热温度和理论过烧温度见表3-1 o加热温度的下限应高产AC3 线3050C.根据终轧温度再考虑到钢在出炉和加工过程中的热损失，便可确定钢的最低 加热温度。终轧温度对钢的组织和性能影响很大，终轧温度越高，晶粒集聚长大的倾向 越大，奥氏体的晶粒越粗大，钢的机械性能越低。所以终轧温度也不能太高，最好在850 左右，不要超过900C,也不要低于700。* 3-1碳钢的最高加热温度和理论过烧温度含碳量（质量百 分数）/%最高加热 温度/C理论过烧温度/C含碳量（质量百分 数）/%最高加热 温度/C理论过 烧温度 /C

47、0.1135014900.9112012200.2132014701.1108011800.5125013501.5105011400.711801280B加热温度与轧制工艺关系上面讨论的仅是确定加热温度的一般原则。实际生产中，钢的加热温度还需结合压 力加工工艺的要求。如轧制薄钢带时为了满足产品厚度的要求，比轧制厚度钢带时的加 热温度要高一些：坯料大加工道次多要求加热温度高些，反之小坯料加工道次少则要求 加热温度低些等。这些都是压力加工工艺特点决定的。高合金钢的加热温度则必须考虑合金元素及生成碳化物的影响，要参考相图，根据 塑性图、变形抗力曲线图和金相组织来确定。目前国内外有一种意见，认为应该

48、在低温下轧制，因为低温轧制所消耗的电能，比 提高加热温度所消耗的热能要少，在经济上更合理。加热速度钢的加热速度通常是指钢在加热时，单位时间内其表面温度升高的度数，单位为C /ho有时也用加热单位厚度钢坯所需要的时间（min/cm）,或单位时间内加热钢坯的厚 度（cm/min）来表示。钢的加热速度和加热温度同样重要。在操作中常常由于加热速度 控制不当，造成钢的内外温差过大，钢的内部产生较大的热应力，从而使钢出现裂纹或 断裂。加热速度愈大，炉子的单位生产率就愈高，钢坯的氧化、脱碳愈少，单位燃料消 耗量也愈低。所以快速加热是提高炉子各项指标的重要措施。但是，提高加热速度收到 一些因素的限制，对厚料来

49、说，不仅受炉子给热能力的限制，而且还收到工艺上钢坯本 身所允许的加热速度的限制，这种限制可归纳为在加热初期断面上温差的限制，在加热 末期断面上烧透程度的限制和因炉温过高造成加热缺陷的限制。下面分述它们对加热程 度的影响：（1）在加热初期，钢坯表面与中心产生温度差。表面的温度高，热膨胀较大，中 心的温度低，热膨胀较小。而表面与中心是一块不可分割的金属整体，所以膨胀较小的 中心部分将限制表面的膨张，使钢坯表面部分收到应力：同时，膨胀较大的表面部分将 强迫中心部分和它一起膨胀，是中心收到拉应力。这种应力称为“温度应力”或“热应 力二（2）在加热末期，钢坯断面同样具有温度差。加热速度愈大，则形成的内外

50、温度 差愈大，这种温度愈大，可能超过所要求的烧透程度，而造成压力加工上的困难。因此, 所要求的烧透程度往往限制了钢坯加热末期的加热速度。但是，实际和理论都说明，为了保证所要求的最终温度差而降低整个加热过程的加 热速度是不合算的。因此，往往是在比较快的速度加热以后，为了减少这一温度而降低 它的加热速度或执行均热，以求得内外温度均匀。这个过程称为“均热过程”。（3）钢坯表面的温度是和炉温想联系的。炉温过高给准确地控制钢坯表面温度带 来困难。特别是当发生待轧时，将因炉温过高而造成严重氧化、脱碳、粘钢、过烧等。 这在连续加热炉上常是限制加热的主要因素。以上的两个温度差（加热初期为避免裂纹和断裂所允许的

51、内外温差和加热末期因烧 透程度的要求内外温差）都对加热速度有所限制，以及准确地控制钢坯达到所要求的加 热温度所需要的加热时间，这三个要素构成了制定加热制度的主要基础。一般低碳钢大都可以进行快速加热而不会给产品质量带来什么影响。但是，加热高 碳钢和合金钢时，其加热速度就要受到一些限制，高碳钢和合金钢坯在500600以下 时易产生裂纹，所以加热速度的限制是很重要的。加热时间钢的加热时间是指钢坯在炉内加热至达到轧制所要求的温度时所必需的做少时间， 通常，总加热时间为钢坯预热、加热和均热三个阶段的总和。要精确地确定钢的加热时间是比较困难的。因为它受到很多因素影响，目前大都根 据现有炉子的实践大致估计，

52、也可根据推荐的经验公式计算。钢的加热时间采用理论计算很复杂，并且准确性也不大，所以在生产实践中，一般 连续式加热炉加热钢坯常采用经验公式：r = CS式中一加热时间，hS一钢料厚度，cmC一每厘米厚钢料加热所需的时间，h/cm.对低碳钢C=0.1-0.15对中碳钢和低中合金钢C=0.150.2对高碳钢和高合金钢C=0.2-0.3对高级工具钢C=0.3-0.4则有，典型产品（一）的坯料在加热炉中加热的时间为：CS=0.12X22= 2.64 （h）在实际生产中，钢坯的加热时间往往是变化的。这是因为加热炉必须很好地与轧机 配合。在生产某些产品的过程中，炉子生产率小于轧机的产量时，常常为了赶上轧机的

53、 产量而造成加热不均，内外温差很大，甚至有时为了提高出炉温度而将钢表面烧化，而 其中间温度尚很低，造成加热质量很差。若炉子生产率大于轧机的产量时，则钢在炉内 的停留时间大于所需要的加热时间，造成较大的氧化烧损量，这些情况均不符合加热要 湖南冶金职业技术学院湖南冶金职业技术学院年产量年产量110万吨中风板车间设计湖南冶金职业技术学院湖南冶金职业技术学院年产量年产量110万吨中风板车间设计湖南冶金职业技术学院湖南冶金职业技术学院年产量年产量110万岫中厚板车间设计求。如遇到上述情况，应对炉子结构及操作方式合理的改造或调整，使炉子产量和轧机 产量相适应。制度加热制度是指在保证实现加热条件的要求下所采

54、取的加热方法。具体地说，加热制 度包括温度制度和供热制度两个方面。对连续式加热炉来说，温度制度是指炉内各段的温度分布。供热制度对连续加热炉 是指炉内各段的供热分配。从加热工艺的角度来看，温度制度是基本的，供热制度是保证实现温度制度的条件, 一般加热炉操作规程上规定的都是温度制度。具体的温度制度不仅决定于钢种、钢坯的形状尺寸、装炉条件，而且依炉型而异。 加热炉的温度制度大体分为：一段式加热制度、两段式加热制度、三段式及多段式加热 制度。这里重点介绍三段式加热制度。三段式加热制度是把钢坯放在3个温度条件不同的区域内加热，依次是预热段、加 热段、均热段（或称应力期、快速加热期、均热期）。这种加热制度

55、是比较完善的加热制度，钢料首先在低温区域进行预热，这时加热速 度比较慢，温度应力小，不会造成危险。当钢温度超过500600以后，进入塑性范围, 这时就可以快速加热，直到表面温度迅速搞到出炉所要求的温度。加热期结束时，钢坯 断面上还有较大的温度差，需要进入均热期，此时钢的表面温度不再升高，而使中心温 度逐渐上升，缩小断面上的温度差。三段式加热制度既考虑了加热初期温度应力的危险，乂考虑了中期快速加热和最后 温度的均匀性，兼顾了产量和质量两个方面。在连续式加热炉上采用这种加热制度时， 由于有预热段，出炉废气温度较低，热能的利用较好，单位燃料消耗低。加热段可以强 化供热，快速加热减少了氧化和脱碳，并保

56、证炉子有较高的生产率，所以对许多钢坯的 加热来说，这种加热制度是比较完善和合理的。这种就爱热制度使用于大断面坯料、高合金钢、高碳钢和中碳钢冷坯加热。表3-2加热制度含碳量(质量百 分数)钢种出炉温度 /r各段温度/加热 速度 /m/min均热段一加热段二加热段0.25Q195F-Q235F Q235-255 15Mn-20Mn 15MnVgl6Mn q 15MnVNq 15MnVNR 16MnR 15g20g 09MnCuPTi 08-25 08F-20F1180-123 01200-125 01250-131 01170T2307-9/100.26-0.45Q275 30-40 43Mn=4

57、0Mn 25g 20CrMnSiA 25CrMnSi1180-121 01210 + 201270 301170 209-10/1 00.46-0.6545-60 50Mn=65Mn1170-119 01200 + 201260301160201112/ 10特钢按专用规程3.2.1.5坯料常见就加热缺陷及防止方法(1)钢的过热当钢的温度超过临界点Ac3以上时，钢的晶粒开始长大，晶粒粗化是过热的主要特 征。以过热的钢，可进行常化退火处理，以改善其力学性能，为了防止钢的过热，在坯 料的加热过程中应掌握好加热温度及其在高温段停留的时间，并应适当缩短加热时间， 当因轧机故障停机时间较长时，应减少燃料

58、用量，适当降低炉膛温度。常见的几种典型钢种的过热温度为:1250摄氏度11501250摄氏度1150摄氏度1150F200摄氏度1150摄氏度碳钢(0.50%C)铭钢(40Cr)铭锲钢(20CrNi3A)（2）钢的过烧当钢加热到比过热更高温度，时间乂长时，不仅钢的晶粒长大，而且晶粒之间边界 开始熔化，氧进入晶粒间隙，使金属发生氧化并促使熔化，导致晶粒结合力破坏而使钢 失去本身的强度和塑性，这就是过烧。过烧的钢无法挽救，必须报废重新冶炼。过烧同加热温度及炉内气氛有关，加热温度愈高，高温段时间停留愈长，炉气氧化 能力愈强，便愈容易发生钢的过烧，钢中含碳量愈高，产生过烧的温度愈低。为了防止钢的过烧，

59、应避免加热温度过高及其在高温段长时间的停留，轧机发生故 障时，应设法降低炉膛温度并减少进入炉内空气量。（3）钢的脱碳钢在加热过程中，其表层内含碳量减少称为脱碳。通常，仅在易脱碳的钢中予以考 虑对含碳量高的钢及碳素工具钢等容易脱碳的钢，不允许长时间在高温段保温过待轧， 避开易脱碳钢的脱碳峰值温度范围，对易脱碳的钢，通常应保持炉内的氧化气氛，是氧 化速度大于脱碳速度。（4）钢的氧化和麻点钢在高温炉内加热时，钢的表面层同炉气中氧气、二氧化碳、水等发生反应并生成 氧化铁皮，不仅造成钢的损耗，而且因其堆积在推钢式加热炉炉底上，影响炉体寿命。当炉内氧化气氛和坯料在高温段长时间的停留时，特别是发生轧制故障、

60、加热调整 不及时，将导致钢的氧化铁皮增厚，一般情况为15mm,严重时可达10mm,如不及时 清除干净，在轧制时氧化铁皮将压入板面，便形成麻点缺陷。轧机设备事故造成事故造 成长时间停轧，是钢在加热炉内保温时间过长，或炉膛温度和压力的变化，是停轧时的 均热温度低于正常的出钢温度，此时，时常会引起炉内均热段坯料表面氧化铁皮发粘、 不宜分离，轧制时易出现麻点。氧化铁皮在9001000C时有最大粘着力，在1200C时晶粒边缘之间有氧化物和硅 酸盐，易于除支热门货铁皮，而1350C时晶粒边缘开始氧化。为了最大限度地减少或避免氧化麻点的产生，对碳素和低合金钢应尽量提高钢坯的 加热温度和出炉温度：缩短加热时间