年产140万吨薄板坯连铸连轧的工艺设计

专业课程设计题目：年产140万吨薄板坯连铸连轧CSP车间的工艺设计〔典型产品：×1300×LmmQ235板材〕班级：******学号：********姓名：******学院：*************专业名称：*************指导教师：***************年*月**日本科生专业课程设计题目:年产140万吨薄板坯连铸连轧CSP车间的工艺设计典型产品：Q235板材，×1300×Lmm学院:*************专业:*************班级:******学生:******学号:********导教师:***********成绩：项目评分权重平时成绩说明书及图纸辩论评分综合成绩前言摘要文献综述 -1-1.产品方案的拟定与原料选择 -10-产品方案的编制 -10-产品的技术要求 -11-坯料的选择 -13-2.生产工艺流程 -13-工艺流程图 -13-2.2各工序的介绍： -13-3.连铸工艺设计 -16-连铸机机型的选择 -16-连铸设备主要技术特点： -16-3.3连铸车间的工艺设计 -16-连铸车间其它设备选择与技术参数 -17-4.连轧工艺设计 -20-轧机的选择 -20-典型产品的工艺制度 -21-5.车间产量计算 -24-铸机产量计算： -24-轧钢机产量计算： -26-6.力能参数计算 -29-轧制压力计算： -29-轧制力矩的计算： -30-7.轧辊和电机的校核 -31-轧辊的校核： -31-电机校核： -32-8.辅助设备的选择 -35-电炉： -35-炉外精炼： -36-直通辊底隧道式加热炉 -36-飞剪 -36-带钢层流冷却 -36-卷取机 -37-9.车间组成和车间工艺平面布置图 -38-车间组成布置： -38-设备间距确实定： -38-跨度和柱距的选择： -38-9.4成品库面积的计算： -39-10.车间主要经济技术指标 -40-金属消耗系数 -40-成品率 -40-日历作业率 -40-有效作业率： -40-合格率： -40-废品率： -40-资源消耗： -40-参考文献 -41-

前言薄板坯是一种重要的经济钢材。通过连铸连轧设备轧制出的薄板坯厚度可到达1.0mm，因此广泛应用于国民经济各局部如汽车工业、航天工业、建筑业、以及运输业等关系到国计民生的工业。如何提高连铸连轧的热连轧板带生产的装备水平、技术水平，在现有根底上大力开发新质量和新品种是国内外薄板坯连铸连轧界共同关注的主要课题。我国薄板坯连铸连轧起步较早，80年代薄板坯连铸连轧处于实验生产阶段。90年代开始正式生产。我国相继在包钢、邯钢和珠钢建成了薄板坯连铸连轧生产线。在连铸连轧生产工艺中，我国采用的是德国西马克(SMS)公司的CSP工艺，采用CSP工艺生产大大降低产品原料，缩短生产时间，减少厂房面积，金属消耗和加热能耗等。本次设计的目的是：设计采用CSP工艺的年产量为140万吨的薄板坯连铸连轧车间，产品主要是普通碳素结构钢和低合金结构钢。由于本人水平有限，设计过程中难免出现误差和考虑不周之处。敬请诸位提出批评和意见。同时在设计过程中，得到了***********老师的悉心指导和帮助，特此表示衷心的谢意。设计者：**********年*月于***********

摘要本论文的题目是：设计年产量为140万吨的薄板坯连铸连轧CSP车间。其典型产品为长度为1050～1300mm，厚度为3.5mm的Q235板材。在设计过程中，查阅了大量的资料，较为仔细的阐述了产品方案确实定，制定相应的工艺流程，然后确定连铸机和轧机的组成，进行典型产品的力能参数的计算，轧辊强度和主电机的校核计算以及主要设备的生产能力参数的计算，选择了相应的辅助设备，并计算了其生产能力，最后进行车间平面布置的设计。关键词：CSP、连铸连轧、板带

AbstractThesubjectofthispaperistodesignacontinuouscastingandcontiuousrollingstripCSPmill.whichwillproduct140,000tonsperyear.ThetypicalproductionisQ235whichitslengthenis1050～1300mmanditsthicknessis.Throughawiderangeinvestigationandcomparison.Firstly,Ideterminedtheproduction-schemeandcraftprocess.Then,Idecidedontnetypeoftherollpadsystemandcalculatedthemechanicalparameterofthetypicalproduction,checkedstrengthenoftherollandpowerofthegenerrator.Afterthese,Ialsoselectedthesubsidiaryequipmentsfortheworkshopandcalculatedtheproductivity.Theworkshopplanelay-outwasinthefinalofthedesign.Keywords:CSP、continuouscastingandcontinuousrolling、strip文献综述薄板坯连铸连轧工艺很多，各种工艺所采用的设备也有所不同，其优缺点也各不相同。1.CSP工艺生产薄板坯CSP是CompactStripProduction的缩写，也就是紧凑式板带生产。CSP工艺生产的钢种范围非常大，包括：可焊接普碳钢、中碳钢、低碳钢和冷轧高强度微合金钢以及含磷钢等。CSP技术是薄板坯连铸连轧这项技术的先驱。以下将介绍CSP工艺的设计原那么和它取得经济上成功的因素。1.1CSP生产设计的原那么：原那么一：尽量简化生产环节从液态钢水到完成最后热带卷取，生产只包括必需的物理过程，诸如：——用CSP主机生产薄板坯。——通过辊底炉或均获得均匀的板坯温度分布。——轧制出理想的板型尺寸。——通过辊道冷却获得良好的冶金性能。——卷取出合格的便于运输的板卷产品。每个过程为独立的生产单元，只需很少的操作人员以及维修人员，因此降低了生产本钱，投资量最少且能够得到很好的回报。原那么二：能量消耗尽可能少，由于整个生产流程的简化，产品生产过程所需热量完全由原始钢水的热量提供，而不需要对材料进行再加热。除了对辊底炉入炉侧存在的20℃温度差异进行补偿外。没有必要进行其他任何形式的温度补偿。辊底炉能耗为25KWH/T，使用低本钱的天然气，高炉煤气或Corex煤气。原那么三：保证薄板坯绝对恒定的温度。薄板坯在均热炉中停留15～20分钟，以确保板坯在宽度、长度、厚度方向上均匀恒定的温度分布。随后的轧制和冷却过程就能维持一定的恒速。没有必要采用如边部加热、快速加热和机架中间冷却等方式进行温度补偿。这种生产方式生产出的产品具有性能相当均匀的微观组织，厚度和侧面的几何尺寸误差能控制到最小，传统的工艺那么达不到。一种生产工艺的经济技术指标要得以实现，就必须以产品质量满足所有标准为前提。必须证明用新工艺生产的产品完全满足用传统工艺生产出来的产品机械性能和外表质量要求。从实际生产和扩大试验中已经获得了一些结果，包括传统热轧厂生产的大局部钢种，下面举例阐述每一种钢种的质量特征：表1CSP产品钢种、钢号、标准和用途序号钢种代表钢号采用的标准应用范围第1组建筑用可焊接非合金钢C≤0.22%，Mn≤1.5%Q195～Q235,SS310～SS400,SPHC,SPHD,Fe360,A283MGB/T700,GB/T699,JISG3101,JISG31065DIN10025ASTM主要用于焊管、水煤气管、农用车、结构件等第2组中碳钢C≥0.22%，Mn≤1.0%Q295～Q390,A～D级，SPFC590,PH355,Fe510GB/T1591,JISG3135,JISG3474,DIN17155.DIN10025用于机械设备结构件等第3组冷加工及冷轧用低碳钢C≤0.10%，Mn≤%08,08Al10,SPCE,St14JISG3131,GB710用于汽车、家电钢板、冲压件、油桶板等第4组冷加工和冷轧用高强度低合金钢C≤0.10%，Mn≤1.4%，Nb/V/TiQ295A,St12，St13GB/T1591,JISG3134,DIN16231用于汽车、机械工业中的冲压件等第5组高强度含磷合金钢C≤0.10%，Mn≤0.70%，P≤0.12%SAPH310～SAPH440JISG3113主要用于汽车部件第6组改善后的耐大气腐蚀的低合金高强度钢C≤0.22%，Mn≤1.25%，Nb/V/Ti09CuPTiRE,09CuP,SPAH,SPAD,CortenB/CGB/T4171,JISG3125,Corten主要用于集装箱、铁路车辆以及高速公路护栏等第7组微合金化高强度低合金钢C≤0.22%，Mn≤1.8%，Nb/V/TiQ340～Q460,SM4990,St502,St503GB/T1591,DIN10025,JISG3105用于桥梁建筑等第8组电气用的硅钢C≥0.02%，Si≥1.2%50W540,50W600H,30Q133,JDR540～50～2002,GB/T2521～1996,JISC2554电机、发电机、变压器电工钢等第9组热处理用的合金钢C≥0.25%，Cr≥0.50%30Cr～40CrGB/T3307,JISG4104用于机械构件用钢等第10组铬不锈钢C≤0.10%，Cr≥13%6Cr17第11组铬镍不锈钢C≤0.10%，Cr≥17%，Ni≥8%5NiCr8第12组高碳钢C≥0.60%，Mn≥0.45%90Mn4第一组是建筑用可焊接非合金钢。这类钢具有好的屈服强度和抗拉强度比，断裂后有较好的伸长率，缺口能有一定的冲击韧性。第二组是中碳钢。这类钢中的碳当量与伸长率呈直线关系。随着碳当量的增加，伸长率明显下降。轧制后产品呈细小带状的珠光体组织。第三组是冷加工和冷轧用低碳钢。用CSP生产出的热轧带卷经冷轧后制成的冷轧钢板，具有良好的深冲性能和拉伸性能。CSP工艺生产的热轧带钢冷轧后，各项性能指标均与传统连铸工艺的产品相当。第四组是冷加工和冷轧用高强度低合金钢。这类钢种是用于汽车和机器制造工业中的冲压部件，要求具备高的屈服强度和抗拉强度、良好的成形能力及纵向与横向均匀的力学性能。这类CSP工厂生产的产品上述性能均是良好的，从金相组织来看，晶粒直径平均等与或小于5μm，晶粒度细小。第五组是高强度含磷合金钢，也称“焙烧硬化钢〞。这类钢主要用于汽车工业中，特点是具有极佳的冷轧带钢的深冲性能，在把成品工件加热到170℃时的焙烧硬化过程中，强度可提高70MPa。用这种方法加工，元件的受载能力不需要投入额外费用即可得到提高。第六组是改善后的耐大气腐蚀的低合金高强度钢，也称为“Corten〞。这类钢既耐大气腐蚀，又可焊接，并且具有较高的强度。其成分中含磷量达0.09%，铜0.3%～0.5%，铬0.5%～0.8%。在大气腐蚀的工作条件下，这些元素能形成保护层，延缓腐蚀过程。同时，铜、铬和磷元素均能增加钢的强度，而磷的脆性有害影响可通过钒的参加而得到消除。第七组是微合金化高强度低合金钢，这类钢具有高的抗拉强度和屈服强度、良好的低温缺口冲击韧性和细致的晶粒组织。薄板坯在轧制前一般不会冷却，微合金元素可保持溶解状态，只有在轧制过程中才会沉积，所以一般均可获得理想的显微组织和力学性能。第八组是电气用硅合金钢。众所周知，在传统热轧机上很难轧制含硅量高达3%的钢，板坯冷却后引起的沉积物只能通过加热至1300℃后来溶解，造成板坯显微晶粒粗大，只是轧制产品对裂纹敏感。而CSP热连轧过程中，薄板坯温度始终比较高，在热轧过程中可有效防止沉积物的形成，很少出现边部及横向裂纹。第九组是热处理用合金钢。钢中合金元素含量高，尤其是高碳和高铬极易导致成分偏析，而CSP工艺薄板坯能快速凝固，有效防止偏析形成，产品在厚度方向上显微组织均匀。第十组是铬不锈钢。CSP工艺产生出的铬不锈钢具有以下优点：(1)在传统的板坯连铸机上火焰切割或加铁丝的方法切割不锈钢很困难，但在CSP工厂用常规剪即可切断；(2)铁素体不锈钢易脆性断裂，生产此类产品需要全过程保持热状态，CSP工艺中铸坯就一直处于热状态。(3)薄板坯的快速凝固可保证铁素体不锈钢中偏析在厚度方向上无大区别，生产出的带钢不致在拉拔过程中发生扭曲，显微组织均匀。第十一组是铬镍不锈钢。通常奥氏体不锈钢在连铸是容易产生纵裂，至今薄板坯连铸仍不能保证生产出无缺陷的奥氏体不锈钢。第十二组是高碳钢。这类钢至今仍没有CSP工艺批量生产，只在传统的热轧机上做过少量实验。而这类钢在CSP生产线上的可浇铸性已经得到证明。高碳钢具有严重的偏析倾向，可望通过CSP工艺具有的薄板坯高冷却率的工艺特性来改善。CSP工艺对于以上十二组钢种的生产比传统工艺生产的钢种在性能上有较大提高，而且生产的薄板带在以前只有通过冷轧才能够到达。CSP工艺及设备的进一步改良和开发连铸新技术：(1)结晶器技术：结晶器是薄板坯连铸技术的核心，CSP工艺采用上宽下窄的漏斗型结晶器，结晶器上部容积大，最大开口度170mm，水口与结晶器之间由足够的距离，使保护渣易均匀分布，钢液外表稳定，无端流，也不会在水口与模壁之间搭桥。(2)浸入式水口：在薄板坯连铸连轧采用异形结晶器时，使用与常规板坯连铸相近的较大尺寸的水口；CSP技术使用水口的平均寿命到达每周期10～12次，最高达18～19次，为了使结晶器内钢液流动状态更加优化，CSP已经开展了4代水口。衔接区技术：辊底式隧道炉技术：德国SMS公司的薄板坯连铸连轧CSP技术最先采用直通式辊底隧道炉作为衔接区设备，该炉将连接连铸机和连轧机的输送辊道和加热炉合为一体，炉体为直通隧道，内装耐热辊道，铸坯出连铸机后一面以铸机拉速前进一面加热，到达轧制温度后，加速运行到炉尾，以轧机的咬入速度出炉，直接进入轧机。炉长约200m，内有150～160个耐热辊道辊，辊内通水冷却，辊上安装有耐热材料做的辊环，相邻辊上的辊环交错布置，以免不同辊子的辊环总是与铸坯的同一位置接触，造成铸坯局部温度过低，产生水印。炉子分为加热段、均热段、缓冲段和出料段，加热段长40m，缓冲段长100m，该炉保证将外表温度在950℃以上的铸坯加热到1100℃～1150℃的开轧温度。轧钢新技术：大压下轧制技术：由于薄板坯连铸连轧技术的坯料与传统生产方法的坯料有较大的不同，因此压下规程的安排也与传统的生产方式有一定的区别。西马克公司的CSP技术采用50mm厚的薄板坯，通过6机架轧制成2.0mm厚的薄板。每一架轧机的压下量和负荷都大于传统的热连轧机。大压下和高刚度轧制是现代薄板坯连铸连轧的工艺特点之一。2．典型CSP生产线介绍珠钢是国内拥有第1条采用短流程工艺生产热轧薄板生产线的企业。总的生产规模为160～180万t/a热带材。分两期建设，第一期设计能力约为80万t/a。该生产线于1999年8月下旬正式投产，一期配备了公称容量为150t的电弧炉和LF炉；一台薄板坯连铸机；一条直通式辊底炉；一条热连轧线。该厂的电炉CSP流程生产线具有显著特点,其工艺技术能特别经济地生产热轧带钢,经济效益高,投资费用比采用普通工艺的设备低得多。EAF～LF～CSP生产线的生产周期短,从投料冶炼开始到最终成品,整个周期时间只需2.5h,这是传统生产工艺无法比较的。珠钢CSP生产线自动化水平高,6机架精轧机组具有高精度的自动化控制系统,板形好、厚差小、适宜生产优质热轧板。珠钢CSP产品品种mm；宽度1000～1350mm；单位宽度卷重最大18kg/mmt(钢卷外径Φ1100～1950mmt/a(生产能力可达180万t/a)，产品钢种为普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金钢。

近几年，珠钢通过产学研合作,在产品开发和薄规格产品的轧制方面进展较快。它充分利用电炉钢原料优势和CSP工艺技术先后开发了集装箱板、气瓶板、低碳高强度热轧板、管线钢、通用及焊接结构钢和花纹板等,逐步实现了产品品种规格的系列化和批量的薄规格产品的生产,尤其是批量的薄规格集装箱板和普碳钢板的轧制,满足了市场的需求并获得了较高的社会和经济效益。主要设备配置及特点

1.冶炼设备配置了一台从德国FUCHS公司引进的第二代150t交流高阻抗带指形托料架的单壳竖炉。电弧炉的主要技术参数：竖井尺寸7000mm×2600mm×8000mm；留钢量30t；变压器容量为120+12%MVA；石墨电极直径Φ612mm；维修时更换炉壳离线维修；出钢方式是园形炉底出钢(RBT)；冶炼周期为57～62min/炉；出钢量为150t。

2.炉外精炼设备一期配置一台LF炉(预留VOD)，除具有上、下吹氩搅拌装置外，还设有喂丝机及合金配料系统。钢包炉的主要技术参数：公称容量为150t；最小处理量110t；变压器容量为20/24MVA；极圆直径Φ700mm；电极直径Φ406mm；升温速度4℃/min；钢包自由空间1200mm(为VOD需要)。

3.薄板坯连铸机一期配一台单机单流CSP连铸机。它是我国引进的第一台薄板坯连铸机。在薄板坯连铸连轧生产线中，连铸机是承上(电炉)启下(轧机)的关键环节。连铸机工作状态的好坏，直接影响钢厂的产量及质量，对其经济效益起着决定性的作用。所以对连铸机机型选择是至关重要的。因为就电炉和热轧机而言都是成熟、可靠的技术和设备，而薄板坯连铸工艺及设备却是在80年代末期才开发成功的新技术和新设备。

珠钢连铸设备从钢包回转台至铸坯定尺剪的在线设备均从SMS公司成套引进，线外设备及局部更换件，采取了合作设计和合作制造的方式。

CSP连铸机的最大特点是铸坯厚度小(40～50mm)，拉速高(可达6～7m/min)，生产连续性很强。为了确保产品质量及产量，作业线上配备了较完善的自动检测及监控设备。CSP连铸机是带有漏斗型结晶器的立弯式连铸机。这是它区别于其它薄板坯连铸机的主要标志。—漏斗型结晶器，是SMS公司开发CSP带钢生产线成功的关键技术，它为浸入式水口的插入提供了较大的空间，水口的壁厚可达18mm，水口外壁距铜板间距约30mm。这不仅可提高水口寿命(在美国纽柯公司平均寿命已达600min)，而且防止了钢水在凝固过程中“搭桥〞。同时由于上部钢水容量较大，为保护渣的熔化创造了较好的条件，使得保护渣的熔化速度能够满足高拉坯速度的生产要求。该结晶器除具有常规连铸板式结晶器可在线调宽外，还具有满足装引锭杆及便于处理溢、漏钢的功能。即活动侧宽面液压缸驱动向外侧移动—结晶器振动装置。为了适应高拉速、高质量的要求，采用了短杆结构的液压振动装置。可在线改变振频、振幅及振动特性曲线。其振动频率为45～450次/min，最大振幅为12mm(一般使用1.5～2—垂直导向段(也即二次冷却区)。共分为三个段。第1段由格栅及8对分节辊组成，第2、3段结构相同，可互换安装使用，由10对分节辊组成。且予留在此区实现液芯压下浇注的可能性。二次冷却采用全水喷雾冷却。—拉坯弯曲装置。该装置由两对拉坯辊和一个顶弯辊组成。顶弯辊只有当开浇后，引锭杆头向下越过该辊时，才由自动跟踪系统，启动该辊的液压缸将其铸坯顶弯至半径为3m的弧线上，同时起到脱引锭头的作用。在3m的弧线上还设有两个自由辊和一个支托架。在最下面的辊子上装有位置传感器，用以检测正常生产中，铸坯是否沿—拉坯矫直机。由四对辊(其中3对传动)、4对液压缸、机架及其传动装置组成。每个传动辊的功率为15KW(拉坯辊也与此相同)，拉坯速度2.8～7m/min—振动式机械定尺剪的特点。此剪的特点是电动机械摆动剪、电液压缸实现与铸坯的同步剪切。它不仅是定尺剪，也是处理事故时必需的手段。它的最低剪切温度为600℃，剪子最大剪切力为5000KN，电机功率300KW，—刚性引锭杆及其存放装置。引锭杆全长(包括头)为刚性结构，垂直存放于机下，便于收集及使用。

从以上连铸机的结构特征可知，CSP连铸机处理事故(溢、漏钢)很方便。操作人员只需用火焰切割枪在拉坯辊上方将铸坯切割断，上部所有设备可整体吊出，离线检修，下部铸坯拉出，由剪机碎断便可处理完毕。从上部再装入组装好的更换件，便可重新开浇，故可到达很高的作业率。CSP连铸机的另一最大特点是设备重量轻(在线设备仅800t左右)，生产率高。与常规板坯连铸机比较，产量(单流)到达80万t/a的常规连铸机，其重量会高出约2倍余。4.均(加)热炉

在连铸连轧生产线中，均热炉除了常规生产流程中所具有的均(加)热功能外，还有更重要的功能是：它紧随连铸机之后和轧机之前，起着调节缓冲生产节奏的作用。当它的下游设备—轧机，出现故障时，铸坯便由均(加)热炉来储存，储存时间取决于炉子长度，该炉子是从德国LOI公司引进的。(1)炉型结构及特点。此炉子为直通式辊底炉，为了适应第二期建设时，第二台连铸机的板坯向同一轧机输送的要求，特设有回转摆动炉段。炉子总长m；共有161个单独传动的炉辊；80个炉底渣门；92套低氧化氮烧咀；共有26个测温段；上、下供热。全炉共分4个供热段。各供热段的作用和功能：均(加)热段最长50m，主要是完成入炉高温铸坯的均热或加热，该炉段的长度是根据连铸机不同拉速下铸坯的入炉温度条件，经计算机计算而自动变化的；运输及缓冲炉段，长度最短为m，起铸坯保温、缓冲或快速运输作用，它的长度是随均(加)热段的长度而呈反比例变化的；回转摆动炉段，长度为m，可装一块最长m的铸坯，主要用于接运两台连铸机生产的铸坯向热轧机输送，同时也可起保温缓冲作用，在回转摆动过程中仍可继续加热；存储保温炉段，长度为m(3)主要技术参数：铸坯入炉温度1040～1100℃(最低900℃)；铸坯出坯温度1100℃(最高炉温1200℃)；最大加热能力163t/ｈ；铸坯输送速度2.8～5.热连轧机生产线主要设备组成及其特点主要设备性能及参数：(1)事故剪，液压传动，剪切温度≥600℃。剪切力为5000KN，剪切周期30ｓ，剪切最大长度600(2)高压除鳞箱。进出夹辊距离2800mm，喷射宽度约1400mm；辊径Φ3600mm；最大速度1m/ｓ；水压15～40MPa。

(3)热轧机。由6架精轧机组成(四辊CVC轧机)；工作辊尺寸：F1～F3为Φ720～800mm，F4～F6为Φ450～600mm；辊身长均为1700mm。支承辊直径Φ125～1350mm，辊身长1500mm。马达功率分别为：F1是4430(7000)KW；F2是5500(7000)KW；F3～F6均是7000KW。最大轧制力为35000KN。最大轧制速度m/ｓ。

(4)轧机输出辊道74m，辊距280～320mm，最大输送速度15m/ｓ。

(5)层流冷却系统。水量4300m3/hMPa(喷射段1MPa)；层流冷却区长约43m，分为一个喷射段、30个标准段，8个微调段。

珠钢与国内同时引进的另两条CSP生产线比较，其浇注的铸坯最薄，宽度最小，由电炉供给钢水(邯钢、包钢都是转炉供钢水)，这些也是珠钢的特点之一。3、总结近两年，我国已建成的薄板坯连铸连轧生产线的有关创新优化工作，围绕着全流程的生产工艺稳定、产品质量稳定、新产品开发、冷轧基板性能控制和充分发挥流程潜能、实现高效化生产等方面深入展开；同时，陆续建成投产的生产线也实现迅速达产、努力增效，我国薄板坯连铸连轧领域不断创造新的世界纪录。到2006年上半年，我国已有珠钢、邯钢、包钢、鞍钢、马钢、唐钢、涟钢、本钢、通钢、济钢、酒钢、唐山国丰12家钢铁企业的13条薄板坯(包括中薄板坯)连铸连轧生产线相继投产，产能约为3500万吨／年。这13条薄板坯连铸连轧生产线的连轧机组的配置均采用了目前最先进的机型配置，CSP线连轧机组全部采用CVC轧机，FTSR线连轧机组采用PC轧机在后两架采用在线磨辊系统ORG，ASP线连轧机组的后四架那么采用WRS轧机，先进的轧机配置和控制系统为热轧板带的板厚和板形高精度控制提供了有力的保证。CSP生产工艺在实践中证明了自己是成功的，这应归功于其简单的技术思想及其所带来的经济效益，下一步的开发研制工作集中在对其独立的生产单元进一步优化，以期待进一步提高产品质量和经济效益。

1.产品方案的拟定与原料选择产品方案是有设计者深入调查统计提出的方案。产品方案是进行车间设计的主要依据。根据产品方案，可以选择设备和确定生产工艺。根据产品的规格与种类，可选取适宜的原料。1.1产品方案的编制确定产品方案的原那么1、根据市场情况，同时考虑国民经济各部门对产品数量、质量和品种方面的需求情况，也要考虑见来开展的需要。2、考虑各类产品的平衡，特别重视地区间产品平衡，有预见的防止盲目生产，适应供求，产销对路，方案合理。3、考虑国内外设备能力，确定产品规格的有效范围。4、全面考虑建厂地区的条件，生产资源，自然条件，投资等的可能性，三者缺一不可。5、产品所需的坯料供给情况和可能性。6、根据车间的设备情况，尽量实现产品规格与质量的标准化，即实行标准化生产。产品方案的制定根据大量的市场调查，了解各部门及个人对产品数量、质量和品种方面的要求实际，特别制定如下产品大纲(如表1-1所示)，钢种为普碳钢和低合金钢，年产量140万吨。表1-1产品大纲产品规格厚度(mm)宽度(mm)年产量(万吨)所占比例(%)热轧成品140100Q195～1050151300151Q235～10503013003008～105010130010Q295A～105010130010中碳钢～13005热处理合金钢～13005产品的规格、外表质量、组织性能、交货状态等方面的要求统称为产品的技术要求。由于各种产品的使用条件不同，因而产品的技术要求不同。因此，根据产品使用上的要求及可能到达的技术水平而制定了产品标准，一般包括以下内容：1)规格标准；2)性能标准；3)验算标准；4)交货标准。本次设计的车间生产的典型产品是Q235.外表质量：与带钢外表不得有气泡、结疤、拉裂、裂纹、折叠、夹杂和压下的氧化铁皮，钢板和钢带不得有分层。钢板和带钢外表允许有不阻碍检查外表质量和薄层氧化铁皮、铁锈，由于压下氧化铁皮脱落引起的不显著的粗糙、划痕，轧辊造成的网纹和其他局部缺陷，但是凸凹度不得有锯齿型凸凹，但允许有深部不大于2mm，长度不大于25mm的个别裂纹。成卷带钢允许带缺陷交货，因轧制而产生的边裂及其他缺陷，其横向深度不得超过钢板和带钢宽度偏差的一半，但不得使钢板小于公称宽度。板形：要求板形平直，每米长度上的浪形、瓢曲、侧弯不得超过允许的值，对优质的中厚板，每米长度上的瓢曲度不得大于10mm，普通薄板不大于20mm。机械性能：钢的机械性能决定于钢的化学成分、组织以及加工条件等因素，直接影响钢的使用性能和寿命。用户对钢的机械要求极为严格，它是钢材质量好坏的主要表达(见表1-2所示)。化学成分：钢的化学成分决定钢的组织性能(见表1-3)。尺寸精度、形状精度及外表质量要求见表1-4所示。表1-2Q235力学性能牌号抗拉实验180°冷弯实验拉力强度MPa屈服点MPa伸长率(%)试样方向B=2a弯心直径dQ235375～50023526横向纵向0注：B—试样宽度，a—钢材厚度表1-3Q235钢的化学成分牌号等级化学成分(质量分数)(%)CMnSiSP≤Q235A～～B～～C≤～D≤表1-4尺寸外形允许偏差(单位：mm)公称厚度宽度宽度允许偏差1050+101300+101050+101300+10公称厚度宽度厚度允许偏差～1050,1300±～1050,1300±～1050,1300±～1050,1300±～1050,1300±～1050,1300±～1050,1300+0.30,～～1050,1300+0.25,～金属平衡表：(见图1-1所示〕连铸坯155万吨连铸坯155万吨热连轧机141万吨万吨Q19530万吨Q23560万吨0820万吨Q295A20万吨中碳钢5万吨热处理合金钢5万吨图1-1金属平衡表坯料的选择～6.0mm，宽度为1050～1300mm。产品钢种为普通碳素结构钢和低合金钢。2.生产工艺流程正确制定工艺流程是轧钢车间工艺设计的重要内容。制定生产工艺过程的首要目的是为了获得质量符合要求的产品，其次是在保证质量的根底上追求轧机的高产量，并能做到降低各种原材料的消耗，降低生产本钱。因此，正确制定产品工艺过程对于工艺过程合理化，充分发挥轧机作用具有重要意义。优质、高产、低耗能是制定产品工艺过程的总要求。工艺流程图本次设计采用CSP连铸连轧生产工艺，CSP工艺具有流程短、生产简便且稳定、产品质量好、本钱低、市场竞争力强等一系列突出特点。CSP工艺流程一般为：电炉电炉热连轧机钢包加热炉薄板连铸机均热保温热卷运输横切薄板纵切带钢平整分卷钢卷横切中板层流冷却地下卷曲打捆称重喷漆2.2各工序的介绍：整个轧制车间由精炼、连铸、坯料加热、坯料轧制、轧后冷却、卷取及精整组成。炼钢选用电炉炼钢，具有去除S、P能力强，H、C含量高，C复原期熔池处于静止状态，没有脱气条件，外来溶质高，冶炼周期长等特点。本车间包括装料、熔化、氧化精炼期、扒渣、复原精炼期和出钢等过程。精炼设备在薄板坯连铸作业线上，精炼炉的功能是保证产品质量、缓冲过程的物质流、增加连浇炉数，促进作业线产量的提高。因此，与电炉匹配的主要是LF，甚至配置LF/VD，这是合理有效的，因为电炉的出钢时间一般为55～65min，而LF到位～离位时间一般为34～38min，明显小于此值，可以满足精炼炉的上述三功能，电炉与LF匹配时合理的选择。连铸连铸的重要部件包括：钢包旋转塔、中间罐、漏斗型结晶器、铸坯导辊、拉坯弯曲矫直机以及剪切机。盛钢水的钢包旋转塔从炼钢车间送到浇铸设备上，钢水通过中间罐进入结晶器，再结晶器出来的铸坯凝固成一个薄的外壳，而中心高温钢水，形成了一个很长液相穴，为了继续凝固，从结晶器出口到最后一对夹持辊的长度内，设置一个喷水冷却区叫二冷水，此外并没有设立拉矫装置，根本上是由两个扇形组成，进行板坯轧制和矫直后进行剪切。坯料的加热：CSP生产线50mm以下的铸坯，经剪切后长为47m，送到隧道式加热炉，该炉长185m，可放四块铸坯，这样有利于铸坯贮存，一旦轧机出现故障，整个生产线有缓冲时间。坯料的轧制：坯料加热后经辊道送至高压水除磷装置，带坯上的再生氧化皮去除，F1～F6精轧采用CRC及液压AGC技术，以提高产品质量，F1、F2之间采用微张力控制技术，F2～F6之间采用活套连轧，在F1之后设有上下各一高压水除磷，以去除氧化铁皮，由于机组的速度提高，为了提高轧制带钢温度，在F2～F6之间每机架后都设置了冷却带钢的冷却水系统。轧后冷却带钢终轧温度约为850～900℃之间，而卷曲温度约为650℃一下，因此，在输出辊道上必须进行强制冷却，采用层流冷却技术，该系统分为常规冷段和微冷却段两种。根据轧制方案的安排，有温度监测系统自动控制从而保证卷取温度。2卷取：经层流冷却后的带钢送到卷取机卷取成卷，卷曲温度约为550℃～780℃。精整：卷取后的钢卷经卧式打捆机打捆，再由翻卷机呈立式送至运输链，经高速运输链将带钢送到各钢卷存放区，一局部冷却后可以直接交货，另一局部送到精整线进行再加工，供冷轧用的钢送到运输链和钢卷运输送至冷轧厂的酸洗钢卷库。精整线流程：横切：开卷机——切边机——飞剪——钢卷矫直——钢板堆垛——打捆入库——仓库——入库平整：开卷机——平整机——张力卷取机——打捆入库

3.连铸工艺设计连铸机机型的选择采用立弯式连铸机，这种连铸机以结晶器开始凝固刀完全凝固后进入弯曲段，然后从水平方向出坯，铸坯的运动轨迹呈直弯形。中间罐、结晶器、夹持辊、引锭杆存放装置都垂直线布置，拉矫机、切割机和出坯设备沿水平线布置。这种机型的高度主要取决于液相穴深度和弯曲段的弯曲半径。连铸设备主要技术特点：1.漏斗型结晶器：采用上宽下窄式漏斗型结晶器，上部最大开口度170mm，下部开口度为40mm，高40mm。漏斗型曲线在结晶器2/3高度处变为直线。由于结晶器上部容积大，水口与结晶器间有足够的距离，使得保护渣均匀分布，钢液外表稳定，湍流减缓，钢液在水口与模壁之间不易搭桥。2.浸入式水口：直接影响连铸坯的质量和连铸机的产量，采用第四代大十字出口的长水口，可增加流量稳定轧速。3.采用液压振动：液压振动频率高，振幅小，可根据铸坯拉速调节，采用频率为45～450次/min，振幅为±2～±5mm，根本振幅±3mm。4.预留液芯压下装置和电磁制动装置：预留液芯压下装置可提高产品内部质量，为减缓钢液扰动，大幅度提高铸坯质量，预留了电磁制动装置。5.在线调宽技术：结晶器窄面可在浇铸过程中或暂停时调整浇铸，暂停时调整速度每边10～40mm/min，浇铸中每边最小调整速度/min。连铸车间的工艺设计拉速的计算和选定板坯连铸机可能到达的最大拉速，主要结晶器出口处坯壳厚度的限制，因此，可按下式计算：式中：—连铸机设计最大拉速，mm/min；—结晶器内铸坯凝固系数，；—铸坯出结晶器的最小平安坯壳厚度，可取12～15mm；—结晶器有效长度。本次设计中：所以：对于浇铸同一种钢种、同一断面的同一台连铸机来说，有正常的拉速、最大拉速、最大设计拉速和最大设备设计拉速，他们之间存在如下近似关系：3.铸机长度的计算和选用：铸机的长度通常为冶金长度的1.11倍，先算出冶金长度就能确定铸机长度：式中：本次设计中：V最大取3.28m/min;D=40mm;K=26所以：连铸车间其它设备选择与技术参数钢包：一般为圆柱形，其高度依钢水容量大小而定，一般在900～1500mm之间，钢包内钢水直径与其比值为：D/H=钢包外壳由钢板焊接而成，容量为20～60t的钢包其钢板最小厚度为20mm。钢包允许最大浇筑时间受多种因素的影响，如：钢包容量、包衬彩纸、烘烤条件、覆盖保温及、钢包加盖等。其计算公式如下：式中：G—钢包容量，t；f—质量系数，主要取决于对浇注温度的控制要求，取10～12；所以：中间包：中间包主要技术参数：1.中间包容量：中间包容量的大小取决于钢包容量，一般为钢包容量的15%～40%，现取其容量为28t。2.其他：中间包高度取决于钢水在刚包内的深度和钢包注流的搅动深度，钢水深度一般不小于500～600mm，钢液面离上口的距离为200mm左右。长度取决于连铸机流数和流间距，应当以小而均匀的温降向各流分配优质钢水，水口中心离中间包壁约为200mm，宽度保证钢水由钢包注入时，注入点到中间包水口距离不小于500mm，并尽可能使注入点到每个水口的距离相等，但不要影响操作工视线。3.结晶器：1)结晶器断面长度应比冷铸坯的断面尺寸大2%～3%；2)结晶器长度一般采用700～900mm；3)结晶器倒锥度：板坯一般取0.5%～1.0%/m。连铸机主要技术参数如下表3-1所示:表3-1连铸机技术参数工程技术参数备注机型2流CSP连铸机钢水接收回转台中间罐容量28t出坯厚度40mm板坯长度7890板坯宽度1100×(1050～1300)结晶器类型CSP结晶器带电磁振动结晶器振动振幅±2～±5mm根本振幅为±3mm结晶器长度700mm弯曲半径3000mm引锭杆刚性矫直4辊连续矫直剪切机械摆动剪拉坯速度m/min3.28送锭杆速度m/min～铸机冶金长度194铸机长度2

4.连轧工艺设计轧机的选择轧机选择的原那么：1.在满足产品的方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑。2.高生产效率和高轧机利用系数。3.保证获得质量良好的产品，并考虑到生产新产品的可能。4.有利于轧机机械化、自动化的实现，有助于人工劳动条件的改善。5.轧机结构形式先进合理。6.备品备件更换容易，并有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。轧机形式及布置：本车间采用全连续布置，具体选择为：精轧机6架，均为4辊轧机。轧辊尺寸：1.辊身尺寸：板带轧机工作辊长度L通常取钢板最大宽度b加150～200mm，即L=b+(150～200)其中：b=1300mm所以L=1500mm，选用辊身长度为1700mm。2.轧辊直径：四辊轧机工作辊L/D=K；式中：L—轧辊辊身长度(mm)；D—轧辊直径(mm)；K—系数，一般取～；支撑辊与工作辊直径之比为1.5～2.2.3.轧辊材质：本连轧车间内精轧机组第一架轧机考虑到强度和咬入条件采用锻钢，其余精轧机考虑到精度要求采用铸铁辊。轧辊的主要技术参数见表4-1表4-1轧机主要技术参数名称F1F2F3F4F5F6轧辊直径工作辊(mm)700700700500500500支撑辊(mm)130013001300120012001200主电机功率(Kw)2×30002×30002×30002×30002×30002×3000转速(RPM)0～3000～3000～3000～3000～3000～300速比1：121：61：11：1轧制速度(m/s)11典型产品的工艺制度速度制度令最后一架轧机的轧制速度为，由秒流量相等：得：轧制时间确实定精轧机组间隙时间为：由于采用CSP连铸连轧工艺故不采用加速轧制。所以纯轧时间：所以轧制周期为：温度制度轧件的温度降不仅与辐射、对流和传导所三十的热量有关，还与轧制是变形功所转化的热量有关，高温时辐射散热是主要因素，因此，轧件温度降可以按辐射散热计算，而认为对流和传导所散失的热量同变形功所转化的热量相抵消。对于精轧各道次：见冯光纯.板带钢生产工艺学.重庆大学出版社，1990：74见冯光纯.板带钢生产工艺学.重庆大学出版社，1990：74式中：Z：辐射散热时间，即该道次的间隙时间和纯轧时间；h：轧前轧件厚度。对于精轧机组，轧件任一局部通过各架的延缓时间Z与轧件厚度h的比值为一常数，即：带坯出均热炉的温度为1150℃，出炉温降取50℃，高压水除磷温降20℃，因此第一道开轧温度为1080℃。所以终轧温度为：每道次的轧制温度为：机架F1F2F3F4F5F6温度(℃)108010711062105310441035本车间详细压下规程见表4-2：表4-2CSP连铸连轧压下规程名称F1F2F3F4F5F6入口厚度H(mm)4025156出口厚度h(mm)25156压下量b(mm)1510相对压下率ε%403830宽度b(mm)130013001300130013001300长度(mm)47工作辊辊径(mm)700700700500500500轧制速度(m/s)11咬入速度(m/s)10抛出速度(m/s)1518

5.车间产量计算铸机产量计算：连铸浇铸周期的计算：连铸浇铸周期包括浇筑时间和准备时间：式中：—准备时间，指从上一连铸炉中间包浇完至下一炉开浇的时间间隔。取25～45分；n—平均连浇炉数；—单炉浇注时间，min；指从中间包开浇至浇完的时间。式中：G—平均每炉产钢水量，t；B—铸坯宽度，m；D—铸坯厚度，m；P—铸坯密度，t/m；V—工作拉速，m/s;n—流数。所以连铸坯作业率：其中，连铸机年非工作时间包括：年度大修时间300h定期小修时间450h更换结晶器时间250h等待时间250h内部故障时间300h外部故障时间300h所以：连铸机收得率：式中：G—钢水质量；一般两炉浇注约为97%，单炉浇注约为96%。生产能力的计算：1.连铸机理论小时产量：式中：B—铸坯宽度，m；D—铸坯厚度，m；N—工作流数；V—工作拉速，m/s；ρ—铸坯密度，.所以：Q=60×2××××7.8=159.6t.2.连铸机平均日产量：式中：G—每炉平均出钢量，t；n—平均连浇炉数；Y—连铸坯收得率；T—浇注周期，min。所以：3.连铸机年产量的计算：5.2轧钢机产量计算：轧钢机的产量是衡量轧钢机的技术经济指标，是车间设计中重要的工艺参数，设计的任务是要充分发挥轧钢机的生产能力，是车间建成后在预定的时间内到达和超过设计水平，因此轧钢机生产水平的上下和它实际能到达的能力是衡量设计质量的重要指标。轧制工作图表：轧钢机的工作图表或称轧制图表是研究与分析轧制过程的工具。在轧制图表中表示了轧制过程中道次和时间的关系，在其中所说明的纯轧时间、间隙时间、轧制节奏和总延续时间被分成四个特征时间，轧制图表在轧钢生产中作用为：1.分析轧钢机工作情况，找出工序间的薄弱环节，以利于改良，是轧制过程趋于合理。2.准确的计算轧制时间，各操作的重叠时间和轧制节奏时间，用以计算轧制产量。3.计算轧制过程中设备所承受的负荷情况。本车间典型产品的轧制工作图表见图5-1.轧钢机产量计算：1.轧机小时产量计算：式中：A—轧机小时产量，t/h；Q—原料重量，t；T—节奏时间，s；—轧钢机利用系数，对于成品轧机一般取0.80～0.85；b—成品率。计算本车间典型产品小时产量：轧机平均小时产量=按劳动量换算系数计算：这种计算方法是在产品方案中选取一种或数种产品作为标准产品，以其他产品的单位小时产量与标准产品小时产量之比，即得到劳动量换算系数。式中：X—劳动量换算系数；—标准产品小时产量，t/h；A—某种产品小时产量，t/h。这样，轧钢机平均小时产量的计算公式如下：式中：选用典型产品作为标准产品，那么其他产品的劳动量换算系数及在总产量中所占百分数如表5-1。表5-1各产品劳动量换算系数产品规格劳动量换算系数与总产量百分比(%)Q19508Q235A其他(中碳钢、热处理合金钢)1平均小时产量：2.轧钢机年产量的计算：车间年产量是指一年内轧钢机车间各种产品的综合产量，以综合小时产量为根底进行计算，其公式如下：式中：A—车间年产量，吨/年；—平均小时产量，吨/小时；—轧机一年内方案工作小时数；—轧机利用系数。其中：为全年小时数减去大修、定期检修、更换班、换辊时间及考虑到铸机配合，取其值为6910小时。

6.力能参数计算在轧机的压下规程、速度制度、温度制度确定以后，须计算出轧制力矩，才可进行轧机主电机等主要设备的校核。6.1轧制压力计算：变形抗力的计算：式中：由下式计算：系数为：其中，为熔点温度，℃；t为轧制温度，℃。轧制力的计算：采用西姆斯轧制压力公式：式中：P—轧制压力；B—轧制宽度；l—变形区长度；—应力状态系数；。6.2轧制力矩的计算：式中：—力臂系数，一般在0.3～0.5范围内，精轧取0.4；P—轧制压力；R—轧辊半径。以上计算结果参见表6-1.表6-1力能参数计算机架F1F2F3F4F5F6温度(℃)108010711062105310441035温度影响系数轧辊外表速度(m/s)1518屈服应力(Mpa)235235235235235235摩擦系数变形区长度(mm)变形区算术平均长宽比变形抗力(MPa)轧制压力(KN)轧制力矩(KN·m)53559轧辊的校核：由轧制力能参数表可知，第一架轧机轧制力最大，四辊轧机的破坏取决于各种应力数值，弯曲应力、扭转应力和接触应力，由于温度所引起热应力，轧制过程中产生的剩余应力。对于工作辊，由于张力轧制产生的弯曲应力，弯矩有支撑辊承受，因此对工作辊仅作扭转应力校核，对支撑辊仅作弯曲校核。支撑辊弯曲校核：从计算结果可以看出第一架轧机的轧制压力最大，故仅对第一架轧机进行校核。轧制过程中总轧制压力为13529.61KN，均匀分布那么坐在长度为1300mm的范围内，故轧辊中心截面上的弯矩为：轧辊的抗弯截面系数为：于是有：故第一架轧辊满足强度要求，因此推出另外五机架也满足强度要求。工作辊的扭转力矩校核扭转力矩计算公式：式中：—工作辊上最大传动力矩；—工作辊传动端扭转截面系数。轧辊强度足够。7.2电机校核：传动力矩的组成：式中：—传动力矩；—轧制力矩；—附加摩擦力矩，即当轧制时，由于轧制力作用在轧辊轴承、传动机构及其他传动件的摩擦力所产生的附加力矩；—动力矩，轧机运转速度不均匀时，各局部由于加减速所引起的惯性力所产生的力矩；—空转力矩；I—轧机和电机之间的传动比。：式中：—附加摩擦力矩；—轧辊轴承的摩擦力矩；—传动机构中的摩擦力矩；i—轧机和电机之间的传动比。其中：式中：f—轧辊轴承摩擦系数，采用液体摩擦故f取0.003；P—轧制压力；—支撑辊辊径直径—工作辊直径；—支撑辊直径—主电机到轧辊之间的传动效率，其中不包括空转力矩的损失，采用万向轴，一般取0.94～0。97I—传动比i2.由于采用恒速轧制故无动力矩。3.空转力矩：空转力矩一般为电机额定力矩的3～6%。计算结果见表7-1：表7-1机架F1F2F3F4F5F6轧制压力(KN)轧辊直径700700700500500500轧辊辊径直径(mm)525525525375375375轧制力矩(N·m)53559摩擦力矩MF1(N·m)摩擦力矩MF2(N·m)附加摩擦力矩MF(N·m)空转力矩Mk(N·m)121212121212传动力矩(N·m)电机过载校核：式中：K—电机允许过载系数，对本电机K=2.5；—最大轧制力矩；—电机额定力矩。所以：，电机平安。电机发热校核：等效力矩计算：式中：—每一道次轧制力矩；—每一道次轧制时间；T—轧制周期。所以：电机发热符合要求。

辅助设备的型式、参数、能力和台数的选择是根据生产工艺的要求而确定的。它的选择是否合理对产品质量和产量、节约投资和改善劳动条件有很大影响．故应遵循以下原那么；(1)必须满足产品生产工艺的要求；(2)必须保证判i机能获得最小的轧制节奏时间；(3)必须保证轧机失产能力的继续提高，辅助设备的负荷率要