冷轧车间设计预案

PAGELIX/NUMPAGES601综述1.1冷轧薄板简介金属在再结晶温度以下进行轧制变形叫做冷轧，一般指薄板不经加热而在室温直接进行轧制加工。冷轧后的带钢可能烫手，但依旧叫冷轧[1]。钢的冷轧是在19世纪中叶始于德国，当时只能生产宽度20~25mm的冷轧薄板。美国1859年建立了25mm冷轧机，1887年生产出宽度为l50mm的低碳钢板。1880年以后冷轧钢板生产在美国、德国进展专门快，产品宽度不断扩大，并逐步建立了附属设备，如剪切、矫直，平坦和热处理设备等，产品质量也有了提高。宽的冷轧薄板(韧带)是在热轧成卷带钢的基础上进展起来的。首先是美国早在1920年第一次成功地轧制出宽带钢，并专门快由单机不可逆轧制而跨入单机可逆式轧制。1926年阿姆柯公司巴持勒工厂建成四机架冷连轧机。我国冷轧宽带钢的生产开始于1960年，首先建立了1700mm单机可逆式冷轧机，以后陆续投产了1200mm单机可道式冷轧机，Mxw1400mm偏八辊轧机、1150mm二十辊冷轧机和1250mmHC单机可逆式冷轧机等，70年代投产了我国第一套1700mm连续式五机架冷轧机，1988年建成了2030mm五机架全连续冷轧机。近年来我国冷轧薄板生产能力增加了20多倍，生产装备技术水平已由只能生产低碳薄板而进展到能生产高碳钢、合金钢、高合金钢、不锈耐热冷轧薄板、镀锌板、涂层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。但随着四化建设的进展，不管在数量和品种质量上都远远满足不了四化建设进展的需要，为此我们必须增建新轮机，改造现有冷轧机，大力进展冷轧生产。冷轧生产可提供大量高精确度和性能优良的钢板和带材，其最要紧的特点是加工温度低，同热轧生产相比，它有以下优点：1.冷轧带钢产品尺寸精确，厚度均匀，带钢厚度差一般不超过0.01~0.03mm或更小，完全能够符合高精度公差的要求。2.可获得热轧无法生产的极薄带材(最薄可达0.001mm以下)。3.冷轧产品表面质量优越，不存在热轧带钢常常出现的麻点、压入氧化铁皮等缺陷，同时可依照用户的要求，生产出不同表面粗糙度的带钢(光泽面或麻糙面等)，以利于下道工序的加工。4.冷轧带钢具有专门好的力学性能和工艺性能(如较高的强度、较低的屈服极限、良好的深冲性能等)。5.可实现高速轧制和全连续轧制，具有专门高的生产率。1.2冷轧薄钢板生产工艺特点冷轧的生产方法较好的解决了钢板在热轧过程中温度和温度降不均匀，性能不一致的问题，保证良好的板型及表面光洁度。冷轧带钢的轧制工艺特点有以下3点[2]：1.在轧制过程中产生不同程度的加工硬化。加工硬化超过一定程度后，带钢因过分硬脆而不适于接着轧制。因此带钢经冷轧一定的道次(即完成一定的冷轧总压下量)之后，往往要经软化热处理(再结晶退火等)，使轧件恢复塑性，降低变形抗力，以便接着轧薄。在冷轧生产过程中，每次软化退火之前完成的冷轧工作称为一个“轧程”。在一定轧制条件下，钢质愈硬、成品愈薄，所需的轧程愈多。2.过程必须采纳工艺冷却和润滑。冷轧带钢的变形功约有84％~88％转变为热能，使带钢与轧辊的温度升高，故须采纳冷却措施。辊面温度过高会引起工作辊淬火层硬度下降，阻碍带钢的表面质量和轧辊寿命。辊温的升高和辊温分布不均匀会破坏正常的辊形，直接阻碍带钢的板形和尺寸精度。同时，辊温过高也会使冷轧工艺润滑剂失效(油膜破裂)，使冷轧不能顺利进行。为了保证冷轧的正常生产，对轧辊和带钢应采取有效的冷却与调节辊温的措施。水是比较理想的冷却剂，油的冷却能力则比水差得多。因此大多数生产轧机都用以水为要紧成分的冷却剂。冷轧采纳工艺润滑的要紧作用是减小金属的变形抗力，如此在已有的轧机能力条件下实现更大的压下，还可使轧机生产出更薄的产品。工艺润滑对降低轧辊的温升也起到良好的作用；采纳工艺润滑还可起到防止金属粘辊的作用。常用的工艺润滑剂有乳化液、各种黏度的矿物油(机油等)和动、植物油(牛油、菜油、棕榈油等)。3.采纳张力轧制。张力轧制确实是带钢在轧辊中轧制变形是在一定前张力和后张力作用下进行的。1.3冷轧钢板的分类表1-1冷轧产品要紧牌号、标准、规格及用途品名牌号供货标准或技术条件规格厚×宽（mm）要紧用途普碳钢（CQ）Q195-235A.B/FGB112530.3~3.5×800~1550一般成形加工用钢。如：自行车配件、水箱外壳、制桶等St12Q/ASB312SPCCQ/ASB311优结钢（DQ）A08Q/ASB800.3~3.5×800~1550冲压成形加工用钢。如：汽车门、窗、档泥板、农机配件等08Al10#-50#Q/ASB80GB13237St13Q/ASB312SPCDQ/ASB311深冲钢（DDQ）SC1GB52130.3~3.5×800~1550深冲压成形加工用钢。如：汽车油箱、前车灯、门窗、顶盖等。St14Q/ASB312SPCEQ/ASB311含磷钢06－08AlPQ/ASB890.6~3.0×800~1300高强度冲压成形加工用钢。如：汽车顶盖、挡泥板等10AlPQ/ASB264耐候钢05CuPCrNi鞍铁冷2000－11.5~3.0×800~1550铁道车辆车箱板09CuPCrNi鞍铁冷2000－110CrNiCu(A)鞍电协89－11.2~1.5×950~1050锅炉空气预热器1.4冷轧薄板钢生产的进展薄板的生产技术是钢铁工业进展水平的一个重要标志。薄钢板除了供汽车、农机、化工、食品罐头、建筑、电器等工业使用外，还与日常生活有直接关系，如家用电冰箱、洗衣机、电视机等都需要薄钢板。因而在一些工业发达的国家中，薄钢板占钢材的比例逐年增加，在薄板、带钢中，冷轧产品占专门大部分。近年来，冷轧带钢生产技术的进展要紧有以下几个方面：1.增加钢卷质(重)量。增加钢卷质量是提高设备生产能力的有效方法，因为冷轧板带钢是以钢卷方式生产的，每一个钢卷在送到机组内轧制或处理前，都必须通过拆捆、开卷、穿带，然后加速到正常速度工作，在每一卷终了时又需要有减速、剪切、卷取及卸卷的过程，占用较多的生产时刻。钢卷质量增大后，可相应地增加作业的时刻，而且由于每卷板带钢长度的增加，钢板在稳定速度下轧制的时刻也相应增加，机组的速度才能真正得到提高，带钢的质量也才能得以改善。然而，钢卷质量也不可无限制地增加，它受到开卷机、卷取机等机械设备的结构与强度的限制，也受到电动机调速范围的限制，而且卷重太大还会给车间内钢卷的运输和存放带来困难。目前，冷轧带卷的质量已达40t，个不的达到60t，以带钢单位宽度计算的卷重达到30~36kg/mm。2.提高机组和轧机的速度。以五机架轧机为例，20世纪50年代大都在20m/s左右，60年代以来已逐步提高到30m/s左右，最高轧制速度达37.5m/s。六机架冷连轧机的最高轧制速度已超过了40m/s。然而，轧制速度的进一步提高会受到工艺润滑材料与方式的限制。其他作业线(如单机架平坦机组、双机架平坦机组、各剪切机组、连续热镀锌机组、酸洗机组、电镀锡机组等)的机组速度也都相应提高。3.提高产品厚度精度。为提高冷轧板带钢的厚度精度，在冷轧机上采纳了全液压压下装置，以便增加轧机压下装置的反应速度，并采纳了厚度自动操纵装置。关于高速、高产量的带钢冷连轧机，实现了计算机操纵。4.改善板形。在板带钢冷连轧机上，广泛采纳液压弯辊装置来改善板形。5.提高自动化程度。在生产操作自动化方面，普遍采纳各种形式的极限开关、光电管等，对每个动作实行自动程序操纵，实现了钢卷对板带钢边缘纠偏、机组中板带钢速度的自动调整、剪切钢板的自动分选等自动化操作和操纵。6.改进轧机结构。1971年以来，出现了全连续式冷连轧机。这种轧机只要一次引料穿带后，就可实现连续轧制。现在，后续带卷的头部通过焊接机与前一带卷尾部焊接在一起。为了保证带钢能够连续轧制，在连轧机入口端设置了活套装置。在冷连轧机组出口端没置了分卷用的飞剪机，并设置了两台卷取机，以便交替地卷取带钢。全连续式冷连轧饥即使在换辊时，带钢依旧停留在轧机内。换辊一结束，轧机可立即进行轧制。采纳全连续式冷连轧机，能够提高生产率30%~50%，产品质量和收得率也都得到提高。7.改进生产工艺。不断采纳新工艺、新设备，例如深冲钢板连续退火作业线和浅槽盐酸酸洗、HC轧机、和异步轧制等，以简化冷轧工艺过程，提高冷轧带钢的精度和节约能量。2产品方案确定2.1产品方案1.产品方案的定义：产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名、品种、规格、状态以及年打算产量。产品方案一般在设计任务书中加以规定，产品方案是进行车间设计的要紧依据，依照产品方案能够确定生产方案（工艺）及选择设备。2.制定产品方案的依据编制产品方案时要紧从以下各点进行考虑的：(1)满足国民经济进展对产品的需求，特不是要解决某些短线产品的供应和优先保证最重要的国民经济部门对产品的需求；(2)考虑产品的平衡，即要考虑各种产品在全国范围内的平衡和各地区内的平衡问题，以及可能出口的问题；(3)考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区纳的合理分工；(4)专虑建厂地区资源及钢材的供应条件，物资和钢材等的运输条件；(5)依照当前技术上的可能性，逐步解决产品品种规格的更新问题，力争做到产品结构和产品标准的现代化；本车间产品方案如表2-1表2-1产品方案产品名称产品规格产量/万吨所占比例/%厚/mm宽/mm长/mmQ235B0.3-2.01000-19801200-30001005008Al0.3-2.01000-19801200-30005025200.3-2.01000-19801200-300050252.2生产方案生产方案确实是生产方法。本设计要紧参考鞍山钢铁股份有限公司1700mm冷轧厂的工艺设计。典型产品为0.80mm×1550mm薄钢板。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。依照设计的规模、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。生产方案选择的依据：生产方案的选择与设备的选择紧密相关，二者应同时加以考虑，确定生产方案时要紧考虑以下四点[3]：1.金属与合金的品种、规格、状态及质量要求：品种和规格不同，所采纳的生产方案就不同，那么设计的车间就有专门大的差不，若产品质量要求不同确实是同一种合金品种与规格也能够采纳不同的生产方案。2.年产量的大小：产量不仅决定工艺过程的特点，同时也对设备的选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的阻碍。3.投资、建设速度、机械化与自动化程度、劳动条件、工人与治理人员的数量以及今后的进展。4.考虑经济效果，采纳那种方案合理，适合建厂原则，在设计时可比照一个工艺比较成熟的厂。依照以上所述的原则，参照现有的生产方法，选择的生产方案是五机架全连续轧制冷轧带钢生产方法。同时生产实践和国外技术进展表明:盐酸酸洗效率高，质量好，不浸蚀带钢基体，废酸能够再生。因此酸洗机组均采纳盐酸酸洗而不再用硫酸酸洗。2.3产品性质为了更好的对产品进行轧制和热处理我们对产品的性质进行了分析，见表2-2。表2-2典型产品钢牌号的化学成分，质量百分数wt.%牌号碳C硅Si锰Mn硫S磷P其他Q235B0.12～0.20≤0.300.30～0.70≤0.045≤0.045-08Al≤0.08≤0.03≤0.65≤0.030≤0.035Al≤0.02~0.07200.17~0.230.17~0.370.35~0.65≤0.035≤0.035Cr、Ni、Cu≤0.253冷轧薄板轧制工艺过程3.1轧制工艺过程工艺制度是生产的核心，它贯穿于整个生产过程。工艺制度的合理程度直接阻碍着工厂的生产效率和产品质量。冷轧板带钢的产品品种专门多，生产工艺流程亦各有持点。原料（热轧板卷）原料（热轧板卷）酸洗淬火，碱、酸洗检查清理淬火，碱、酸洗冷轧电解清洗冷轧平坦连续镀锌脱碳退火退火退火剪切平坦成品退火平坦横剪横剪涂层机组拉伸热平检查重卷纵剪横剪连续镀锡矫直不锈钢板抛光入库包装镀锡板一般深冲板电工硅钢板镀锌板涂层板图3.1冷轧工艺流程一般薄钢板一般采纳厚度为1.5~6mm的热轧带钢作为冷轧坯料。冷轧的生产工艺流程是：热轧板卷(原料)—酸洗—冷轧—脱脂—退火—平坦—剪切—成品交货。冷轧工艺流程[4]如图3.13.2各工艺流程环节简介1.酸-轧联合机组：2.立式退火机组：3.平坦机组：4.重卷机组： 5.剪切机组(1)横切机组： (2)纵切机组：3.2.1酸洗热轧厂运送来的热轧钢卷，是在高温下进行轧制和卷取的，带钢表面在该条件下生成的氧化铁皮，能够专门牢固地覆盖在带钢的表面上，并掩盖着带钢表面的缺陷。若将这些带着氧化铁皮的带钢直接送到冷轧机去轧制，则其一，在大压下量的条件下进行轧制，会将氧化铁皮压入带钢的基体，阻碍冷轧板的表面质量及加工性能，甚至造成废品；其二，氧化铁皮破裂后进入冷却润滑轧辊的乳化液系统，损坏了循环设备，缩短了乳化液的使用寿命；其三，损坏了表面粗糙度专门低、价格昂贵的冷轧辊，因此，带钢在冷轧之前，必须清除其表面氧化铁皮，除掉有缺陷的带钢。清除板带钢表面氧化铁皮及切掉有缺陷部分的板带钢，这一工序通常由连续酸洗机组来完成。3.2.2冷轧冷轧是冷轧板带钢生产中一个最重要的工序。热轧板带钢通过一定程度的冷轧变形获得了厚度专门薄、尺寸精确、表面光洁和板形平直的冷硬状态钢板，再通过以后热处理和精整就能使带钢具有良好的力学性能和加工性能或优良的电磁性能。另外，镀涂层处理还可使得钢板具有良好的抗腐蚀性能，从而使冷轧钢板在汽车、仪表、家用电器，食品罐头，轻工和建筑等行业中得到了极为广泛的应用。由此，冷轧工序的工艺设备条件也就决定了该冷轧薄板厂的规模和技术质量水平。冷轧机是冷轧生产的主体设备。为了满足冷轧薄板生产的品种、规格、质量及不同生产规模的要求，冷轧薄板生产工艺经历了从单张到成卷生产的变革。由可逆式连轧到全连续以及联合机组的进展中，形成了各种形式和不同特色的冷轧机。现代冷轧机的装备水平也有了专门大提高，并趋向高效率、高质量、连续化和自动化。冷轧机成为现代钢铁工业中高效率生产设备之一，是钢铁工业技术进展和装备水平提高的一个重要标志。3.2.3热处理冷轧薄板热处理生产是冷轧薄板生产工序中的一个要紧组成部分。热处理技术的进展是伴随着冷轧机技术的进展而逐渐进展起来的。在冷轧薄板的生产过程中，退火是一个重要的工序。在冷变形过程中，金属晶粒将沿着变形的方向被拉长。冷变形会引起晶粒取向的转动，从而在多晶体内形成一定类型的织构。另外，晶体内的结构缺陷还会增加，如位错密度、空位、及间隙原子密度明显升高；亚晶界、层错和孪晶界大量出现，以及形成胞状结构。由于冷变形的变化造成金属许多结构敏感性质的改变，如出现加工硬化(硬度、强度升高，塑性、韧性下降)以及力学和物理性能的各向异性现象等[5]。这些缺陷和变化都需要通过轧后的再结晶退火过程予以消除。因此，再结晶退火是冷轧后的重要的物理冶金过程之一，也是工业上操纵和改变金属材料组织、织构和性能的重要手段。冷轧薄板在退火过程中经历的回复、再结晶和晶粒长大三个过程都阻碍成品板材的性能，冷轧退火的目的是降低冷加工硬化、恢复变形金属的塑性[6,7]，研究冷轧薄板再结晶温度以及压下率对再结晶温度的阻碍，对冷轧薄板生产具有重要的实际意义，能够为冷轧薄板生产时退火工艺制度的制定提供理论依据[8,9]。1退火炉工艺流程(1)预热段带钢进炉子入口密封装置后，经4个垂直道次，由预热后的爱护气体（氮氢混合气体）预热到220～260℃后进入加热段。该段爱护气体由加热段和保温段辐射管中的废气通过2台换热器加热到430℃（最高），再由循环风机抽取预热后的爱护气体通过4个带圆形喷嘴的气体喷射箱强制喷射到带钢上。一个张力测量辊，一台工业电视监视在炉内带钢运行情况。(2)加热段带钢通过预热段与加热段之间的炉喉进入加热段，加热段共22个道次。该段采纳辐射管加热分多个温度操纵区，出口辐射高温计测量带钢温度反馈操纵各温度操纵区温度。燃烧系统由主烧嘴（带有助燃空气换热器）、点火烧嘴（点火装置-点火电极和火焰检测器）、点火助燃风机、助燃风机、W型辐射管（306套）和热交换器等组成。烧嘴采纳“抽-鼓”式烧嘴，燃烧操纵精确，燃烧效率好。为减小辐射管对炉辊的直接热辐射，减小带钢的热瓢曲，在该段安装遮热挡板，使薄板与炉辊温度一致。一套辊凸度操纵装置安装在该段5套炉顶辊的炉辊室内。由于在加热段入口带钢温度较低，而炉内温度较高，为了保证炉辊辊凸度，对加热段入口5个炉顶辊边部喷射氮氢爱护气体，减少带钢跑偏和热瓢曲倾向。加热段设二套双辊纠偏装置，一个张力测量辊，2台工业电视。(3)保温段（均热段）保温段的设计和加热段相同，带钢被W型辐射管烧嘴（39套）加热并保持在保温温度。保温段共9个道次，分2个温度操纵区。一台出口辐射高温计测量带钢温度反馈操纵各温度区温度。燃烧系统与加热段相同，与加热段共用废气排放风机，与缓冷段共用一套双纠偏辊，设一个张力测量辊，一台工业电视。(4)缓冷段缓冷段共5个道次。该段采纳气体喷射冷却，循环风机把通过冷却器冷却的爱护气体由4个冷却气体喷箱通过扁平喷嘴喷射到薄板上。缓冷段设4个温度操纵区，从靠近出口的第四冷却操纵区开始逐区开始冷却。出口辐射高温计测量薄板温度反馈操纵各温度区温度。电加热器用于预热（开炉时）和冷速过快时进行辅助加热以保证缓冷段出口薄板温度。为了尽量减小带钢通过炉顶辊时薄板变形，缓冷段在上炉辊室设辊凸度操纵系统和炉辊遮热板保证炉辊辊形，减少带钢瓢曲倾向。(5)快冷段快冷的目的确实是将高温下溶解在铁素体晶格中的高浓度的碳，保持到较低的温度(250℃左右)，使铁素体晶格产生严峻的晶格畸变，从而有利于Fe3C在铁素体晶粒内部形核，Fe3C形核之后的长大要紧取决于热扩散过程，显然温度越高扩散系数越大，过时效时刻就可缩短，因此快冷到250℃左右之后，又要加热到400℃左右的过时效温度，以利于过饱和固溶体中的碳尽快析出[16]。(6)倾斜过时效段过时效温度也不能固定在400℃，因为随着时效过程的进行，在400℃温度条件下，铁素体内碳的过饱和度越来越小，最后接近其平衡浓度，即Fe-Fe3C相图PQ线。假如缓慢降低过时效温度,即倾斜过时效的话，碳的平衡浓度将随着温度的降低沿PQ线而降低，这就相当于增加了倾斜过时效过程碳的过饱和度，故有利于固溶碳的进一步析出，使最后残余的固溶碳含量降低。这一方面能够降低固溶硬化，更要紧的是减小了固溶碳对可动位错的封锁或者钉扎，使材料的抗时效性能、冲压性能显著提高。在炉子过时效段，通过电加热方式使带钢在一定的过时效温度下，保持所需要的过时效时刻。(7)终冷段薄板在终冷段通过带圆孔形喷嘴的喷气冷却系统后冷却到150℃左右。冷却系统由带有圆形喷嘴的2套冷却喷箱（14个喷箱）、8台冷却气体循环风机和8台循环气体冷却器等组成。该段有6个道次，一个张力测量辊和一套密封辊装置。经终冷段冷却后，薄板经气体密封装置后进入水淬槽。水淬槽循环水被一台板式换热器冷却，由循环泵进行循环以减少脱盐水的消耗。在水淬槽之后，大部分水将被挤干辊挤干，剩余的水分由一台热风干燥器喷嘴喷射出的热空气吹干。在干燥器的出口，带钢温度在120-150℃。退火炉数据见表3-1。表3-1退火炉数据段不道次要紧设备温度操纵区预热段(PHS)4气体喷射设备2加热段(HS)22辐射管8保温段(SS)9辐射管2缓冷段(SCS)5气体喷射设备4快冷段(RCS)1气体喷射设备6辊过时效段(OAS)35电加热2终冷段(FCS)6气体喷射设备26.工艺制定(1)加热制度的确定正确选择加热工艺，不仅要考虑金属的加热温度是否达到了出炉的要求，还应考虑断面上的温度差，即温度的均匀性。金属的加热制度和金属种类、钢锭或钢坯的尺寸大小、温度状态及炉子结构有关。钢材的加热制度，按炉内温度的变化，能够分为一段式加热制度、二段式加热制度、三段式加热制度和多段式加热制度。本车间退火线采纳二段式加热制度[17]。二段式加热制度是使金属先后在两个不同的温度区域内加热，由预热期和加热期组成。该制度的特点是金属加热速度较慢，中心与表面的温差小，断面温度均匀性好，适合断面小的板带材。(2)加热时刻的确定工件加热时刻取决于工件的重量与炉子的热容量。计算加热时刻是依照工件的有效厚度（或直径）乘以加热系数，τ=αH式中：τ——加热时刻，min；α——加热系数，min/mm；H——有效厚度或直径，mm。查得碳素结构钢在空气炉中加热，温度700~900℃时的加热系数为1.0min/mm[18]。(3)加热速度的确定钢的加热速度要紧决定于钢的导热系数的大小。钢质不同，导热系数也不同，因此确定加热速度时，钢质是考虑的要紧依据。钢中碳含量和合金含量对热传导阻碍较大。如它们的含量高，则导热系数小，加热速度就要适当慢一些，幸免内外温度差过大而造成组织和性能的不均。预热段加热速度一般是不加限制的，其缘故是依照再结晶过程的原理，带钢从室温加热到220~260℃，薄板内部组织无显著变化，轧制过程中被拉长的晶粒刚刚获得恢复，尚未形成再结晶，在那个温度区间加热速度快慢对性能和表面阻碍不大；钢卷通过加热段达到保温温度，正是再结晶形成时期，加热速度对薄板的性能和表面质量都有相当大的阻碍，因而在那个温度区间加热速度必须予以操纵。(4)保温温度和保温时刻的确定钢的再结晶温度不是固定的某一温度。再结晶温度与带钢内部组织状态有关，如加工变形量越大，晶格歪扭和晶粒被拉长轧碎的现象严峻，薄板内能也就越大，越易形成再结晶，即在较低的温度就能进行再结晶。如低碳钢再结晶有时在450℃就开始。实际生产中使用的再结晶温度是在570~720℃范围内依照产品选择的。保温温度及保温时刻要紧依据产品标准、技术条件及钢种和薄板的厚度来确定。保温时刻、保温温度还与薄板厚度有关，卷重大、钢板厚，则保温温度高，保温时刻也要长。(5)冷却速度和出炉温度的确定出炉温度的确定，是以薄板出炉后与空气接触不发生氧化为依据的；考虑到炉子利用率和确保表面质量，出炉温度应当以120~150℃为宜。产品工艺如表3-2。表3-2冷轧带钢立式退火工艺制度[19-20]密度ρ/t·m-3熔点/℃Ac1温度/℃保温温度/℃保温时刻/min运行速度/m/min炉内运行时刻/minQ235B7.8614687447203.31057.808Al7.8914907327604909.3207.80143073570031206.8Q235B钢板的含碳量在0.12~0.20范围内，其临界相变温度约744℃。该钢种碳含量操纵并不严格，含有合金元素较多，选择720℃退火，即稍低于Ac1温度的再结晶退火。使钢板退火后，有良好的性能。综合以上各部分制度考量，制定Q235B连续退火工艺如下：薄板由室温进入炉内介质由H2和N2组成的非氧化性气氛中经25s连续加热至240℃，经125s加热到保温温度720℃；保温50s；经35s缓冷至660℃；后快速水冷却至240℃左右；再加热至400℃进入200s的倾斜过时效段；最后气冷至120-150℃出炉空冷至室温。通过此连续退火的钢板具有较高强度及延伸率，提高了产品质量。Q235B钢板的退火曲线如图3-13：图3-13Q235B退火曲线08Al钢带的含碳量为0.08左右，其临界相变温度约732℃。08Al钢板需要有良好的深冲性，因此退火时刻适当延长，退火后晶粒组织均匀，以获得良好的深冲性能。选择760℃退火，此加热的薄板处于临界的高温下退火，不仅渗碳体颗粒全部溶解，而且在铁素体晶界处存在着加热时产生的相变奥氏体在快冷过程中转变的岛状碳化物。薄板在760℃退火后，有专门好的抗拉强度，延伸率，屈强比等[21]。综合以上各部分制度考量，制定08Al连续退火工艺如下：带钢由室温进入炉内介质由H2和N2组成的非氧化性气氛中经30s连续加热至220℃~240℃，经150s加热到保温温度760℃；保温60s；经40s缓冷至660℃；后快速水冷却至240℃左右；再加热至400℃进入240s的倾斜过时效段；最后气冷至120~150℃出炉空冷至室温。通过此连续退火工艺的钢板具有较高强度及延伸率，提高了产品质量。08Al钢板的退火曲线如图3-14：图3-1408Al退火曲线20#钢板的含碳量为0.17~0.23，其临界相变温度约735℃。该钢种合金元素的含量操纵不严格，且含量较少，因此退火温度确定为700℃；号钢需要较高的抗拉强度，延伸率以及屈强比，因此退火时钢板运行速度应适当加快。综合以上各部分制度考量，制定20#钢板连续退火工艺如下：带钢由室温进入炉内介质由H2和N2组成的非氧化性气氛中经20s连续加热至220℃~240℃，经110s加热到保温温度700℃；保温45s；经30s缓冷至650℃~680℃；后快速水冷却至240℃左右；再加热至400℃进入175s的倾斜过时效段；最后气冷至120-150℃出炉空冷至室温。通过连续退火的钢板具有较高强度及延伸率，提高了产品质量。02#钢板的退火曲线如图3-15：图3-1520#退火曲线3.3金属平衡表的制定金属平衡表是指生产车间在一定时期内生产产品的收支情况，即投入与产出情况。编制金属平衡表目的是确定出为完成年打算产量所需的投料量。要紧工作是计算产品的成材率、然后编制金属平衡表。3.3.1金属平衡金属平衡定义：金属平衡是指投入的金属、产出的金属与损失的金属之间的平衡.3.3.2金属平衡表的制定成材率：合格产品重量与所用原料重量之比称为成材率。式中b－成材率（）Q－原料重量（吨）W－各种原料造成的金属损失（吨）金属平衡如表3-3表3-3金属平衡表品种各项损失年产量万吨成材率%需坯量万吨溶损几何损失工艺损失万吨%万吨%万吨%08Al0.100.480.864.050.321.505093.9753.3Q235b0.100.470.974.550.321.4710093.51106.9200.080.490.764.700.241.475093.3453.54机组与参数选择4.1机组参数酸轧联合机组1条连续退火机组2条单机架四辊平坦机组1条重卷分卷机组1条纵切机组及横切机组3条4.2酸洗—冷轧机组1.机组要紧工艺参数如下：机组形式：三段紊流盐酸酸洗+全连续无头轧制。最大轧制速度：1350m/min最大轧制力：25MN年轧制量：213.7万t钢卷规格：入口出口带钢厚度1.8~6.5mm0.3~3.5mm带钢宽度750~1800mm800~1800mm钢卷内径φ762mmφ610mm钢卷外径∮1100~2150mm∮1100~2000mm钢卷质量最大30t最大30t 2.酸轧联合机组要紧单体设备性能参数如表4-1表4-1冷轧厂联合机组要紧单体设备性能设备名称要紧性能备注开卷机卷筒规格/mm×mmφ760×2025胀径范围/mmφ660~800横向移动量/mm约2500卷筒及减速机轴承耐磨轴承润滑集中稀油润滑传动交流电机4000kW，n=620/1750r/min七辊矫直机防皱辊/套1工作辊规格/mm×mmφ114×1900支撑辊规格/mm×mmφ200×1900夹送辊传动1台交流电机矫直辊数量及规格/只，mm7,φ400×1900矫直机传动1台交流电机最大速度/m·min-160/120（进料/出料最大）焊机形式激光焊机制造厂德国Miebach公司入口活套活套入口速度/mm·min-1≤200活套出口速度/mm·min-1≤230带钢储存量/m584活套车数量/台2轴承耐磨轴承传动钢绳传动酸洗槽槽数/个3长×宽×深/mm×mm×mm100000×2500×1000加热形式石墨加热器冲洗槽槽数/个5长×宽×深/mm×mm×mm20000×2500×1600出口1号活套活套入口速度/mm·min-1≤230活套出口速度/mm·min-1≤250带钢储存量/mm≤26800活套车数量/台1活套车移动距离/mm≤138105活套车速度/m·min-1≤115出口2号活套活套入口速度/mm·min-1≤250活套出口速度/mm·min-1≤260带钢储存量/mm≤30000活套车数量/台1活套车移动距离/mm≤154625活套车速度/m·min-1≤140轧机主电机参数1号机架转速/r·min-10~200/600交流5500kW2号机架转速/r·min-10~200/600交流5500kW3号机架转速/r·min-10~200/600交流5500kW4号机架转速/r·min-10~200/600交流5500kW5号机架转速/r·min-10~200/600交流5500kW轧机传动方式上下传动压下方式1～5机架压下伺服液压缸1、5号机架轧辊弯曲和平衡装置工作辊最大弯曲力/KN±500工作辊正负弯缸缸径/mmφ120工作辊正负弯缸行程/mm65支撑辊平衡缸缸径/mmφ180支撑辊平衡缸缸径/mm280中间辊最大弯曲力/KN+500中间辊正负弯缸行程/mmφ1202-4机架弯辊装置弯辊缸缸径/mmφ120弯辊栓塞缸杆径/mmφ70弯辊缸行程/mm上60，下70中间辊窜动装置窜动行程/mm490轧制时窜动速度/mm·s-12工作辊换辊时刻/min4.5工作辊同步换辊时刻/min5.5张力计型号PFBL161C生产厂家ABB位置1机架前后，4-5机架后测厚仪形式X射线，同位素镅241设置位置1#前、后，1、4出口生产厂家IMS测速仪形式激光测速个数/个4设置位置1#前、后，4、5出口板形辊供货商及型号接触式设置位置轧机出口出口飞剪形式滚筒式飞剪刀片材质专门合金工具钢卷取机型式卡鲁塞尔式卷取机台数/台1助卷器形式皮带助卷器轧制油种类Vulcan牌号Alpha-190乳化液系统能力/L·min-135000排雾能力/m3·h-13600001、5机架轧辊尺寸辊径×辊身长度/mm×mm工作辊φ（430~490）×1780中间辊φ（500~560）×1780支撑辊φ（1400~1525）×17801、5机架轧辊润滑方式工作辊油气润滑中间辊油气润滑支撑辊静动压润滑2～4机架轧辊尺寸辊径×辊身长度/mm×mm工作辊φ（520~600）×1780支撑辊φ（1400~1525）×17802～4机架轧辊润滑方式工作辊油气润滑支撑辊液压润滑4.3连续退火机组 1.机组要紧工艺参数如下：钢卷规格：入口出口带钢厚度0.45~2.0mm0.3~2.0mm（CQ）带钢宽度750~1700mm750~1700mm内径φ508/610mmφ508/610mm外径∮1100~2150mm∮1100~2150mm质量最大40t最大40t机组速度：入口段：最大700m/min 工艺段：最大450m/min 出口段：最大820m/min 2.机组要紧单体设备性能如表4.2所示。表4.2连续退火机组要紧单体设备性能设备名称要紧性能备注拆困带方式自动开卷机台数/台2开卷方式上开卷入口剪形式横切剪废料收集方式皮带运输焊机形式窄搭接焊机制造厂德国米巴赫公司焊缝清理方式辊亚有无月牙剪有清洗段1号碱洗槽形式立式碱洗介质NaOH温度/℃701号刷洗槽形式卧式刷洗介质NaOH刷辊材质尼龙2号碱洗槽形式立式碱洗介质NaOH温度/℃702号刷洗槽形式卧式刷洗介质NaOH刷辊材质尼龙电解清洗槽形式立式介质NaOH3号刷洗槽形式卧式刷洗介质脱盐水刷辊材质尼龙漂洗槽形式卧式介质脱盐水/冷暖水干燥设备风量/m•h2×45000温度/℃90入口活套形式立式最大活套量/m1016圆盘剪形式回转式炉子段炉子最大能力/t•h238爱护气体名称氮气、氢气预热段加热方式废气热转换道次/道4加热段加热方式辐射管加热道次/道22均热段加热方式辐射管加热道次/道9第一冷却段冷却方式气冷道次/道5第二冷却段冷却方式喷气，辊冷道次/道1过时效段加热方式电加热道次/道35第三冷却段冷却方式气冷道次/道6出口活套形式立式最大活套量/m1264涂油机形式静电涂油机出口剪形式曲柄式飞剪卷曲机台数/台2卷曲方式上卷取图4-1立式退火炉4.4单机架平坦机1.机组要紧工艺参数如下：机组形式：单机架四辊湿平坦机。钢卷规格：入口出口带钢厚度1.8~6.5mm0.3~3.5mm带钢宽度750~1800mm750~1800mm钢卷内径φ610mmφ610mm钢卷外径∮1100~2000mm∮1100~2000mm钢卷质量最大30t最大30t最大轧制速度：1200m/min2.机组要紧单体设备性能如表4.3所示。表4-3单机架平坦机机组要紧单体设备性能设备名称要紧性能备注入口段设备带钢搬入方式步进梁有无切头剪有开卷机开卷方式双锥头开卷机轧辊尺寸：辊径×辊身长度/mm×mm工作辊φ610~550×1780支撑辊φ1525/1400×1780轧辊轴承工作辊四列圆锥滚子轴承支撑辊摩根油膜轴承换辊方式工作辊，支撑辊自动压下方式液压压上弯辊方式弯辊方向正弯/负弯出口段设备卷取机卷取方向钳口顺时针有无称重设备有带钢打捆半自动带钢搬出方式钢卷小车及步进梁主电机总功率/kW开卷机650×2交流同步电机平坦机1500交流同步电机张力卷取机1900交流同步电机4.5重卷机组1.机组要紧工艺参数如下：钢卷规格：入口出口带钢厚度1.8~6.5mm0.3~3.5mm带钢宽度750~1800mm750~1800mm钢卷内径φ610mmφ610mm钢卷外径最大∮2100mm最大∮1600mm钢卷质量最大30t最大15t机组速度：传带速度24m/min工作速度400m/min年处理量：160t表4-4重卷机组要紧单体设备性能设备名称要紧性能备注拆捆带方式自动开卷机电机功率/kW355开卷方式上开卷切边剪形式圆盘剪废料处理方式废料卷取机表面缺陷检查方式检查台、检查镜涂油方式静电双面涂油机卷取机卷取方式上、下卷取电机功率/kW355有无皮带助卷器有打捆方式自动称重机自动5轧制制度的制定5.1下压规程的制定本设计采纳五机架连续轧制，制定压下规程如下：表5-1冷轧压下规程道次号H/mmh/mm△h/mme/(%)轧速/m.s-1前张力/kN后张力/kN-P/MPa总压力/MN13.52.4920.908265.3510090577.8914.0922.4921.620.872358.2311010069816.9431.621.0680.55234.0712.4812011086018.2841.0680.890.17816.6714.9814012083111.6150.890.80.091016.675014094112.095.2轧制力的计算各个道次的轧制压力的步骤讲明如下：第一道：由原料开始轧制，压下量为△h=0.908mm.冷轧总压下率为26%。则平均压下率为：∑ε=0.4ε0+0.6ε1=0.6×26%=15.6%依照产品的含碳量查找对应的加工硬化曲线可知：σ0.2=610MPa平均单位张力：=100+90/2=145MPa故1.15-=610-145=465MPal===13.97mm计算fl/=0.08×13.97/2.996=0.37(fl/)2=0.14计算a=8(1-μ2)/πE(μ=0.3E=230GPa)=0.003因此2af(1.15-)/(f=0.08)=2×0.003×0.08×465/2.996=0.074因此查图5-1得:x=fl′/h=0.42查表5-2得：ex-1/x=1.243故MPa由fl′/h=0.42→mmP总=Bl′=1550×15.73×577.89=14.09MN图5-1确定压下规程第二道次轧制压力的计算1）求平均压下率，查钢种的加工硬化曲线得到1.15s；H2=2.496mm，h2=1.62mm，Δh2=0.87mm，=2.058mm入口总压下率ε1=18%；出口总压下率ε2=；因此平均总压下率查加工硬化曲线得到∑=39.9%时的1.15s=690MPa2）求平均张力值MPa 3）计算接触弧长度mm则计算又因为，式中：——轧辊的弹性模量，E=200Gpa；——泊松比，=0.25；MPa则查图，得出因此mm当时，由表查出：4）求平均单位轧制力Mpa5）求第二道次总轧制压力PMN第三道次轧制压力的计算1）求平均压下率，查钢种的加工硬化曲线得到1.15s；H3=1.62mm，h3=1.068mm，Δh3=0.552mm，=1.344mm入口总压下率ε2=54.50%；出口总压下率ε3=；因此平均总压下率查加工硬化曲线得到∑=50.99%时的1.15s=790MPa2）求平均张力值MPa3）计算接触弧长度mm则计算又因为，式中：——轧辊的弹性模量，E=200GPa；——泊松比，=0.25；MPa则查图，得出：因此mm当时，由表查出：4）求平均单位轧制力MPa5）求第三道次总轧制压力PMN第四道次轧制压力的计算1）求平均压下率，查钢的加工硬化曲线得到1.15s；H4=1.068mm，h4=0.89mm，Δh4=0.178mm，=0.979mm入口总压下率ε3=63.8%；出口总压下率ε4=；因此平均总压下率查加工硬化曲线得到∑=67.52%时的11.5s=800MPa2）求平均张力值MPa3）计算接触弧长度mm则计算又因为，式中：——轧辊的弹性模量，E=200GPa；——泊松比，=0.25；MPa则查图，得出：因此mm当时，由表查出：4）求平均单位轧制力MPa5）求第四道次总轧制压力PMN第五道次轧制压力的计算1）求平均压下率，查钢的加工硬化曲线得到1.15sH5=0.89mm，h5=0.8mm，Δh5=0.09mm，=0.845mm入口总压下率ε4=67.52%；出口总压下率ε5=；因此平均总压下率查加工硬化曲线得到∑=73.5%时的1.15s=820MPa2）求平均张力值MPa3）计算接触弧长度mm则计算又因为，式中：E——轧辊的弹性模量，E=200GPa；μ——泊松比，μ=0.25；MPa则查图，得出：因此mm当时，由表查出：4）求平均单位轧制力MPa5）求第五道次总轧制压力PMN6生产组织和经济技术指标6.1车间年产量计算轧制工作图表