年产120万吨冷轧带钢厂工艺设计毕业设计

鞍山科技大学本科生毕业设计第PAGEI页PAGE毕业设计年产120万吨冷轧带钢厂工艺设计摘要本设计是参考鞍山钢冷轧厂1780机组而进行的冷轧带钢工艺设计，典型产品为Q215，0.5×1000mm的冷轧带钢，本设计的目的是设计一个年产120万吨的冷轧带钢车间。主体设备有连续酸洗机组、五机架全连续冷轧机组、罩式退火炉、单机架四辊式平整机组、横切、纵切及重卷机组、连续热镀锌机组等。设计产品的品种主要有电工硅钢板、热镀锌板带等。产品具有使用规格范围宽、厚度精确、尺寸偏差小、表面光洁、板形好、性能稳定等特点。据此制定了轧制制度、并对轧辊强度进行了校核。另外，还校核了轧机年产量，计算了经济技术指标，并以连铸薄带夹杂物的品种与特性为专题进行了论述。【关健词】：冷轧带钢，轧制制度，全连续轧制，轧机，连铸薄带夹杂物Designofacoldstripplantwithannualcapacityof1.1millionstonsAbstractThedesignofacoldstripplanthasbeenintroducedandanalyzedinthispaper,accordingtoANSC′sColdstripplant2#line.ItstypicalproductisQ2151.8×1700mm.Itsmainequipmentsincludeshallow-tankpickingtrain,5-stand-fully-continuouscoldrollingtrain,hood-typeannealingfurnace,singlestand4-highskin-passtrain，6-zonepull-throughtypecontinuousannealingline，cross-cuttingandslittingtrainandcoilingtrain,ect.Theproductsmainlyincludecoldsheetandstrip,hot-dipgalvanizedsheetandstrip,hot-diptinnedsheetandstrip.Accordingtoit,weestablishedtherollingsystem,speedscheduleandcheckedtherollers’strength.Moreover,wecheckedtherollingmill’sproductivecapacity,cut-upunit’sproductivecapacityandcalculatedtheeconomicandtechnologyindex.Aspecialtopicaboutperformanceandproductivecharacteristicofautomobileleaf-springilluminateexistingstateofautomobileleaf-springandmomentumofdevelopmentofmanufacturingtechnique.Atlast,thisdesigncloseaplantplanmadewithAutoCADsoftware,aliteratureinEnglishandChineseaboutdynamicrecrystallizationunderwarmdeformationofa304typeausteniticstainlesssteel,programabouttherollingsystem,checkedtherollers’strengthandtherollingmill’sproductivecapacitywithMicrosoftVisualC++.【Keywords】sheetandstrip,rollingsystem,fully-continuouscoldrolling,rollingmillDesignofacoldstripplantwithannualcapacityof1.20millionstonsABSTRACTThedesignofacoldstripplanthasbeenintroducedandanalyzedinthispaper,accordingtoA.S.C′s1780mmColdStripMillPlant.ItstypicalproductisQ215，0.5×1000mm.Thepurposeistodesigna1.2millionColdStripMillPlant.Itsmainequipmentsincludecontinuouspickingtrain,5-stand-fully-continuousColdrollingtrain,cover-typeannealingfurnace,singlestand4-highskin-passtrain,cross-cuttingandslittingtrain,coilingtrain,etc.Theproductsmainlyincludeelectriciansiliconsteelplate,hot-dipgalvanizedsheetandstrip.Productswithdistinguishingfeaturessuchaswidesize,accuratethickness,smalldeviationindimension,smoothsurface,wellflateness,stableproperty,etc..Accordingtoit,weestablishedtherollingsystemandcheckedtherollers’productionability.Moreover,wecheckedtherollingmill’sproductivecapacity,calculatedtheeconomicandtechnologyindex.Aspecialtopicaboutthespeciesandcharacteristicsofthemixtureincontinuouscastingthinbeltisexplicated.【Keywords】:coldsheetandstrip,rollingsystem,fully-continuouscoldrolling,rollingmill,themixtureofcontinuouscastingthinbelt

目录摘要 IABSTRACT II1综述 51.1发展历史 51.2产品品种规格 51.3生产方法 51.4主要工序 61.5冷轧的技术进步 71.6本设计的目的和意义 82产品方案设计及金属平衡表 92.1原料的技术要求 92.2产品方案 92.3产品技术要求 102.4金属平衡表 113设备参数选择 113.1连续酸洗机组 113.2五机架全连续轧机 133.3罩式退火机组 143.4平整机组 153.5横切机组 163.6纵切机组 173.7重卷机组 173.8热镀锌机组 173.9电镀锌机组 193.10连续退火机组 204轧制工艺过程及轧制制度的确定 234.1轧制生产工艺流程图 234.2各个工艺流程环节简介 234.3轧制制度 254.3.1原料的选择 254.3.2压下规程制定 255轧辊强度校核 285.1轧辊各部分尺寸 285.2轧机强度校核 295.2.1支撑辊强度计算 305.2.2工作辊强度计算 305.2.3支撑辊与工作辊接触应力计算 315.3轧机生产能力校核 325.3.1轧机年生产能力校核 325.3.2轧机小时产量计算 335.3.3轧机平均小时产量 335.3.4车间年产量计算 335.4电机功率校核 345.4.1.轧制力矩 345.4.2.摩擦力矩 345.4.3.电机传动力矩 355.5车间年产量计算 355.5.1工作制度的确定 355.5.2横切线生产能力 365.5.3平整线生产能力计算 365.5.4纵切线生产能力计算 366各项经济技术指标 386.1概述： 386.2各项经济技术指标 387专题：连铸薄带夹杂物的品种与特性 407.1夹杂物的分类及来源 407.2铸坯中显微夹杂物分析 417.2.1显微夹杂物的类型特点 417.2.2铸坯中显微夹杂物的数量 457.2.3铸坯中大型夹杂物分析 457.3.连铸薄带的电镜观察 48致谢 55参考文献 56附录A：编程 571压下规程编程 572编制轧辊校核程序 583年生产能力校核程序 624电机校核程序 641综述1.1发展历史薄板、带材当其厚度小至一定限度（例如小于1mm）时,由于保温和均热的困难,很难实现热轧,并且随着厚宽比的增大,在无张力的热轧条件下,要保证良好的板型也非常困难。采用冷轧方法可以很好地解决这些问题,冷轧是指金属在再结晶温度以下进行轧制变形。首先,它不存在温降和温度不均的毛病,因而可以生产很薄,尺寸公差很严和长度很大的板卷。其次,冷轧板带材表面光洁度很高,还可以根据要求赋予各种特殊表面。我国冷轧宽带钢的生产始于1960年,首先建立了1700mm单机可逆式轧机,以后陆续投产了1200mm单机可逆式轧机,MKW1400mm偏八辊轧机,1150mm二十辊冷轧机和1250mmHC单机可逆式轧机等。70年代投产了我国第一套1700连续式五机架冷轧机,1988年建成了2030mm五机架全连续式轧机。现在我国投入生产的宽带钢轧机有18套,窄带钢轧机有418套。主要生产的产品有低碳薄板、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、塑料复合钢板和硅钢板等[1]。1.2产品品种规格冷轧板带钢的产品品种很多,生产工艺流程亦各有其特点。具有代表性的冷轧板带钢产品是金属镀层薄板（包括镀锡板、镀锌板等）、深冲板（以汽车板为最多）、电工硅钢板、不锈钢板和涂层（或复合）钢板。成品供应状态有板或卷或纵剪带形式,这要取决于用户的要求。其品种和规格国家标准做了相应的规定,见表1.1及表1.2：1.3生产方法冷轧板带钢生产方法分为单片轧制和成卷轧制：单片轧制最早采用二辊式轧机,目前多采用四辊式冷轧机；成卷轧制采用二辊轧机、四辊轧机、偏八辊轧机、十二辊轧机、二十辊轧机等不可逆式和可逆式冷轧机。其生产工艺流程基本相似,主要是：坯料酸洗→冷轧带钢的轧制→热处理→精整→产品性能检验→剪切→包装[2]。表1.1冷轧钢板的品种和规格冷轧钢板品种厚度范围/mm宽度范围/mm普通薄钢板0.2~4.0500~1500合金结构钢板0.2~4.0500~1500深冲钢板0.8~3.0约2000弹簧钢板0.7~4.0500~1500不绣钢板0.5~4.0500~1500电工硅钢板0.1~1.0600~1000纯铁薄板0.2~4.0500~1500酸洗钢板0.25~2.0400~1000镀锌钢板0.35~1.5400~1000镀锡钢板0.15~0.55550~1100镀铅钢板0.5~0.8600~1000表1.2冷轧钢带的品种和规格冷轧钢带品种厚度范围/mm宽度范围/mm普通冷轧钢带0.05~3.05~200冷轧焊管坯0.5~4.050~500冷轧冲压钢带0.05~3.64~300碳素结构钢带0.1~3.04~200弹簧、工具钢带0.1~3.04~200不锈钢带0.05~2.520~400热镀锡钢带0.08~0.5290~3001.4主要工序下面就其工艺流程中的主要工序做介绍：1)酸洗：清除带钢表面氧化铁皮及切掉有缺陷部分的带钢,这一工序通常由连续酸洗机组来完成。目前的酸洗设备主要有半连续酸洗机组、连续卧式酸洗机组和连续塔式酸洗机组。酸洗是用化学方法除去金属表面氧化铁皮的过程。有酸法、碱酸法、氢化物法、电解法等,但在连续酸洗机组上绝大多数是使用硫酸或盐酸的酸洗方法[3]。2)冷轧：冷轧是带钢生产中的一个重要的工序。热轧带钢经过一定程度的冷轧变形获得了厚度很薄、尺寸精确、表面光洁和板形平直的冷硬状态带钢,再经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带钢具有良好的抗腐蚀性能,从而使冷轧带钢在汽车、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带钢厂的规模和技术质量水平。冷轧机按轧辊辊系结构分类有二辊式、四辊式和多辊式冷轧机,按机架布置形式分有单机架可逆式和多机架串列式冷轧机,为适应特殊品种和高质量冷轧带钢生产又有特殊形式的冷轧机。冷轧设备由入口侧钢卷接受及运送装置、开卷机、轧机、卷取机和钢卷输出设备等机械设备以及各个设备的驱动、控制、检测仪表和润滑等装置所组成。3)热处理：再结晶退火是将经冷塑性变形的金属加热到再结晶温度以上,以下,经保温冷却的热处理工艺。因钢种不同退火分初退火、中间退火和成品退火。初退火主要用于45号碳钢以上和合金钢、高合金钢的热轧板卷。中间退火目的是为了消除第一次冷轧的加工硬化,消除内应力、降低硬度、恢复塑性,以便于继续进行冷轧。成品退火用于消除冷轧造成的内应力和加工硬化,使钢板具有标准所要求的力学性能及显微组织结构。4)精整：精整生产是使冷轧带钢成为交货状态产品的生产过程,它由带钢平整、横剪、纵剪或重卷、分选和包装等工序组成。平整工序的主要作用是把带钢加工成具有用户所需要的尺寸和单位重量的板、带、卷材,而分选、包装则是对质量分级材料进行捆扎包装,使之成为最终交货的产品.5)平整:平整是冷轧生产的重要工序,其作用是：（1）消除退火带钢的屈服平台,调制好带钢的力学性能。（2）改善带钢的平直度。（3）使带钢表面具有一定的粗糙度。平整工艺的首要目的是通过工艺参数管理和操作管理确保带钢的性能和质量达到用户的要求,其主要内容和控制项目包括：（1）平整度、延伸率（2）带钢表面粗糙度、工作辊表面粗糙度、工作辊凸度、平整量（3）带钢平直度、工作辊及支持辊原始凸度、弯辊力、张力、平整温度（4）表面质量、换辊、轧辊研磨、平整液浓度。1.5冷轧的技术进步在板带材生产中,产品的厚度精度和平直度是反映产品质量的重要指标[2]。60年代至70年代中期液压AGC（厚度自动控制）的不断改进,使板带纵向厚度精度得到了基本解决。为了控制板形,70年代以来相继开发了各种新轧机与技术：VC轧机、HC轧机、CVC轧机、UPC轧机、PC轧机等。冷轧产品退火的技术进步主要有全氢罩式退火、连续退火[4]。1.6本设计的目的和意义本设计选择年产120万吨冷轧厂做为设计题目，专题是对连铸薄带夹杂物的品种与特性的分析，本设计的目的是结合实际生产,系统地运用所学基础和专业知识分析问题，提高解决问题的能力。相信通过本次设计的学习，我们将有能力设计出高质量、高效率、低消耗、低污染的冷轧厂。

2产品方案设计及金属平衡表2.1原料的技术要求冷轧板带钢的原料来源于热轧车间生产的产品,要求：1）钢卷不允许有破边和边裂。2）来料不允许有扁卷,内圈松≤3圈、外圈松1圈,层与层间缝隙≤10mm。3）头尾不规则长度:如下表2.1所示表2.1带钢原料规格项目标准1780料厚度,mm头尾不规则长度,mm≤4.0≤700>4.0≤5001700料≤7004）带钢侧边的镰刀弯在2m内不应大于3mm。5）带钢边缘个别处不应有扭边、揉皱和大于90。的折角。6）在检查厚度和镰刀弯时,头尾两端不考核的总长度不大于20m。7）带钢表面不应有凸棱、汽泡、结疤、折叠、裂纹、夹杂、压入铁皮等对使用有害的缺陷,侧面不应有分层。8）带钢表面不应有超过厚度公差之半的麻点、凹面、划痕等局部缺陷。9）对于热轧没有机会切除的缺陷,允许带有若干缺陷部分,但有缺陷部分不得超过每卷带钢总长度的6％[1]。2.2产品方案根据轧机1780生产能力及产量要求(年产量120万吨),现制定以下产品方案,如表2.2：表2.2产品方案钢种产品名称规格尺寸/mm产量/万t标准号比例厚度宽度长度K08Al08Al06AlP深冲钢板0.8-1.01000-15001500350015GB708-8812.5%1.0-1.22016.7%DW470DQ520电工硅钢板0.5-0.8500-15001500400030GB/T521225.0%0.8-1.0108.33%Q195Q215A(B)Q215A(B)FQ235A(B)碳素结构钢0.7-0.91250-15001500400010GB708-888.33%0.9-1.1108.33%Q215A(B)FQ215A(B)Q235A(B)FQ235A(B)镀锌板1.0-1.3800-10001500350015GB/T251812.5%1.3-1.5108.33%—总计———120——2.3产品技术要求对于产品技术要求,根据GB708-88的规定,钢板的厚度允许偏差:A级精度条件下:厚度h为0.50~0.65,宽度b为0.05;厚度h为0.65~0.90,宽度b为0.06;厚度h为0.90~1.10,宽度b为0.07;厚度h为1.10~1.20,宽度b为0.09;厚度h为1.20~1.40,宽度b为0.10;厚度h为1.40~1.50,宽度b为0.11;B级精度条件下:厚度h为0.5~0.65,宽度b为0.06;厚度h为0.65~0.90,宽度b为0.07;厚度h为0.90~1.10,宽度b为0.09;厚度h为1.10~1.20,宽度b为0.10;厚度h为1.20~1.40,宽度b为0.11;厚度h为1.40~1.50,宽度b为0.12;1）深冲钢板:要求宽度大,钢板表面要求平滑洁净,对钢板厚度公差及板形要求要十分严格,在冷状态下,钢板应具有较好的加工和焊接性能.2）电工硅钢板:含硅量0.5～5%。它是制造电机、电器和变压器铁芯的材料,以要求电磁性能为主(导磁率高和铁损失低),也要求板形好,尺寸公差小(得到较高的填充系数)及表面带有优良的绝缘薄膜。3）镀锌板:镀锌板抗大气腐蚀性好,表面美观,加工性能也较好,大多用于建筑工业、汽车工业及容器等日用品工业。2.4金属平衡表表2.3金属平衡表产品名称年产量/万t成品率/%消耗原料重量/万t溶损几何损失工艺损失/万t/%/万t/%/万t/%深冲钢板3596.440.5851.60.5421.50.1810.536.29电工硅钢板4096.570.5681.40.5971.450.2490.641.42碳素结构钢2596.670.3551.40.3861.50.1290.525.86镀锌板2096.430.3051.50.3301.60.1040.520.74合计12096.541.8131.471.8551.50.6630.525124.313设备参数选择3.1连续酸洗机组1.简介本生产线采用一套高效浅槽盐酸酸洗机组本机组。具有如下特点：1)酸槽为串列式布置,采用刮酸辊和小收集槽间隔,使每一个酸洗槽的浓度保持一定的比例,保证了酸洗的效果[4]。2)酸洗段采用卧式浅槽酸洗结构,槽深1000mm,液面高300～500mm,带钢基本上沿槽底滑行。因此,可取消带钢垂直控制装置和带钢提升装置,克服了带钢在深槽内高速运行时摆动以及垂直方向难以控制的问题。3)酸洗槽配有一个再循环储罐与酸洗槽联合工作。当停车时间超过规定时间时,酸洗槽内的酸液可迅速排至储酸罐；同时在储酸罐内可进行小循环,以保持酸液的浓度不降低；当停车处理完毕,酸液就立即被注入槽内进行生产,即减少了机组停车时间又提高了机组工作效率。其中,所有热轧卷的开卷温度均≤40℃；拉伸矫直率不得超过板厚的3%；酸洗速度最大为360m/min；另外,不涂油或进行钝化；对切边的主要要求是：边部应光滑无毛刺,无边裂,无耳子和边丝附在边部上等缺陷,对于不切边的酸洗带钢,边裂不得大于10mm,边部有对称边裂时,边裂长度之和不大于10mm。2.机组主要技术参数技术参数：1)最高年产量能力：236.5mat2)机组最大小时产量：500t3)原料和成品规格：入口出口带钢宽度/mm：730～1600730～1600带钢厚度/mm：1.3～5.01.3～5.0带卷内径/mm：φ610φ610带卷外径/mm：φ1100～2100φ1100～2100带卷重量/kg：30,00030,0004)机组速度：穿带速度：30～60m/min入口段速度（max)：700m/min工艺段速度(max)：330m/min出口段速度(max)：450m/min5)活套储量：入口段：700m出口段：440m3.酸洗段参数1)酸洗介质：盐酸2)酸洗槽内酸液的浓度、温度及槽的规格如表3.1所示：表3.1酸槽参数表酸浓度序号铁含量/g/l酸含量/g/l酸槽温度/g/l槽规格(长×宽×高)1＃≤120≥4070～9030×2.5×1.02＃≤80≥9070～9030×2.5×1.03＃≤30≥14070～9030×2.5×1.03.2五机架全连续轧机1.简介轧制是冷轧带钢生产中、最重要的工序,对它的基本要求是使轧件较好的通过轧机,对轧辊的损伤尽量小,并能够生产出厚度在公差范围之内,具有良好板形和表面质量的产品。所有的这些与坯料状况、设备类型及其特性、轧制方式、工艺制度等一系列因素有关[5]。2.原料和成品规格入口出口带钢宽度/mm：730～1600700～1600带钢厚度/mm：1.3～5.00.3～3.5带卷内径/mm：φ610φ610带卷外径mm：φ1100～2100φ1100～2100带卷重量/kg：30,00030,0003.轧机数据机组形式：全连续五机架串列式四辊冷轧机工作辊规格：φ615×550×1700mm支持辊规格：φ1550×1425×1700mm工作辊轴承：圆锥滚动轴承支持辊轴承：油膜轴承入口活套储量：700m第五架出口速度：400r/min4.主传动功率1＃开卷机：2×1200kW2＃开卷机：2×1200kW1＃机架：4×2000kW2＃机架：4×2000kW3＃机架：4×2000kW4＃机架：4×2000kW5＃机架：4×2000kW1＃卷取机：3×1200kW2＃卷取机：3×1200kW3.3罩式退火机组本机组用于对冷轧后的低碳带钢卷进行退火处理,并对少量热镀锌带钢卷进行回火处理。1.规格罩式退火炉有HUGF2500-4900mm和HUGF5050-4900mm两种规格,其加热罩、内罩、冷却罩和炉台数量见表3.2：表3.2退火炉参数加热罩内罩冷却罩炉台HUGF2500-490046764576HUGF5050-490032602760合计78136721362.原料规格和技术参数1)原料规格：带钢宽度/mm：700～1600带钢厚度mm：0.3～3.5带卷内径/mm：φ610带卷外径/mm：φ1100～2100带卷重量/kg：30,0002)技术参数：退火方式：单垛式退火最高退火温度：750℃最大装炉量：155t和99t燃料：混合煤气,发热值为1800cal/m单位燃料消耗量：(0.18～0.22)×105kcal/t机组燃料最大负荷：24500m2n/h=184.4GJ/h3.4平整机组本机组用于对罩式退火后的冷轧带钢卷进行适量平整,以改善带钢平直度,提高机械性能,并获得所需的带钢表面。该机组主要技术参数如下：1.原料和规格入口出口带钢宽度/mm：700～1600700～1600带钢厚度/mm：1.3～5.00.3～3.5带卷内径/mm：φ610φ610带卷外径/mm：φ1100～2100φ1100～2100带卷重量/kg：30,00030,0002.平整机技术数据形式：单机架四辊式工作辊规格：mm支持辊规格：mm工作辊轴承：四列圆锥滚动轴承支持辊轴承：静压油膜轴承轧制压力：最大20,000kN平整速度：最大1700m/min3.主传动功率开卷机：2×1200kW平整机：2×2000kW卷取机：2×1200kW4.开卷与卷取方向开卷：从上开卷卷取：从上卷取3.5横切机组四条横切机组中的1＃机组工艺速度高,用于剪切冷直带钢；2＃和3＃机组主要用于切冷轧带钢,并对部分镀层板进行加工；4＃专用于剪切镀层钢板。机组的主要参数见表3.3：表3.3横切机组参数机组名称1＃横切2＃横切3＃横切4＃横切剪切材料冷直带钢冷轧带钢冷轧带钢镀层板扩张强度/N/mm2412412412412带钢宽度/mm700～1500700～1500700～1500700～1500带钢厚度/mm0.3～3.50.3～3.50.3～3.50.3～3.5带卷最大重量/t30303030带卷内径/mmφ610φ610φ610φ610带卷外径/mmφ1100～2100φ1100～2100φ1100～2100φ1100～2100入口剪切速度/m/min200200120120矫直机速度/m/min24024140120矫直机后速度/m/min260260155155穿带速度/m/min24242424垛板时皮带最大速度/m/min9090155155剪切长度/mm900～2500900～2500900～2500900～2500垛板最大高度/mm600600600600垛板最大重量/kg10000100001000010000平均垛重kg4000400040004000每小时最大连续堆垛数202020203.6纵切机组两条纵切机组的两条纵切剪1＃线专用于纵切窄带钢,2＃线除纵切窄带钢外,也可用于切边、重卷和分类。主要技术参数见表3.4：表3.4纵切机组参数机组名称1＃纵切机组2＃纵切机组剪切材料冷轧带钢冷轧带钢抗张强度/N/mm2412412带钢宽度/mm入口700～1500700～1500出口100～1500100～1500带钢厚度/mm0.3～3.50.3～3.5带卷重量/t入口3030出口1515带卷内径/mmφ610φ610带卷外径/mm入口φ1100～φ2100φ1100～φ2100出口φ700～φ1500φ700～φ1500机组速度/m/min带厚〈1.75mm400带厚〉1.75mm200带厚〈1.75mm400带厚〉1.75mm200穿带速度/m/min2424纵切能力1.75mm以下15条1.75mm以上6条1.75mm以下9条1.75mm以上6条3.7重卷机组本机组专用于冷轧带钢的拉伸弯曲矫直、切边、检查、分卷和重卷。该机组采用S型曲柄飞剪。主要技术参数见表3.5：3.8热镀锌机组表3.5重卷机组参数带卷宽度(mm)700～1500带卷厚度(mm)0.3～3.5带卷最大重量(kg)入口30出口15带卷外径(mm)入口φ700～1500出口φ100～1500带卷内径(mm)φ610机组速度(m/min)带厚〈1.5mm400带厚〉1.5mm2001.简介本机组是一条采用大型立式炉的高速热镀锌机组。生产的热镀锌带钢主要用于建筑、运输业和容器、包装等行业[6]。2.原料和成品规格原料：冷轧低碳带钢和热酸洗带钢入口出口带钢宽度(mm)：700～1500700～1500带钢厚度(mm)：0.3～3.00.33～3.0带卷内径(mm)：φ610φ610带卷外径(mm)：φ1100～2100φ1100～2100带卷重量(mm)：30,00030,0003.产品等级和品种全硬占10%,退火占80%,常化占10%,(镀锌后经罩式炉低温回火)；双面镀层、厚差镀层、规则锌花、最小锌花、钝化。4.镀层重量60600g/m5.机组速度穿带速度：15～45m/min入口段速度：15～238m/min工艺段速度：15～183m/min出口段速度：15～238m/min6.开卷和卷取方向开卷：从上开卷卷取：从上卷取7.机组活套储量入口和出口的塔式活套储量各为457m。8.机组小时产量全硬：110.85t/h退火：79.75t/h常化：65.35t/h9.燃料焦炉煤气(列氧化预热段)热值：18.82MJ/m3n(4500cal/m3)混合煤气(辐射和管加热段)热值：7.53MJ/m3n(1800cal/m3)3.9电镀锌机组1.简介该机组是一条高速电镀锌生产线,可向汽车制造、电子电器、建筑和薄板加工等行业提供优质抗腐蚀材料。2.原料和成品规格原料：经过连续退火的冷轧带钢和经过酸洗平整的热轧带钢入口出口带钢宽度(mm)：700～1500700～1500带钢厚度(mm)：0.3～3.00.3～3.0带卷内径(mm)：φ610φ610带卷外径(mm)：φ1100～2100φ1100～2100带卷重量(kg)：30,00030,0003.产品品种双面镀层、单面镀层、差厚镀层、磷化、钝化、和涂油处理。4.涂层重量双面镀层/g/m2：03/03、10/10、20/20、30/30、40/40、50/50单面镀层/g/m2：0/10、0/20、0/30、0/40差厚镀层/g/m2：03/20、13/30、03/40、10/30、10/40、20/305.电镀能力9个槽,每个槽为11/11kA或22/0kA总的容量为198kA(11/11kA×9)6.机组速度穿带速度：15～30m/min入口段速度：30～120m/min工艺段速度：15～90m/min出口段速度：30～135m/min7.机组活套储量入口卧式活套：129m出口卧式活套：104m8.开卷和卷取方向开卷：从上开卷卷取：从上卷取3.10连续退火机组1.机组简介本机组是一条新型连续退火生产线,冷轧带钢在本机组可以完成脱脂、退火、平整、涂油和检查等多道工序处理,从而实现了连续化生产,简称CPAL.本机组有如下几个特点：1)机组利用加热室辐射管排除燃烧废气,经过集气室和燃烧排除风机送到预热室,对带钢进行预热可节约燃料12～15%；2)钢在室内加热后,用保护气体循环喷射冷却和过时处理,可得到特深冲级材料。此外,可以生产高强带钢；3)机组内设有平整机和拉伸矫直机用以提高带钢的机械性能和改善板形,平整机工作辊可快速更换,以保持工艺段不停车；4)炉内设有带钢防跑偏控制装置以及张力测量,模拟显示系统,并有断带检测器；5)出口段设有静电涂油机,可涂薄油膜,以减少油耗；6)机组由过程计算机进行退火温度控制,并对操作自动化控制。2.连续退火主要技术参数,主要技术参数见表3.61)产品品种和带钢尺寸表3.6连退机组参数产品品种厚度/mm宽度/mm类别钢种CQSPCC、SPCE、ST12、SPCCCK0.5～2.0700～1500DQSPCD、SECD0.5～1.6700～1500DDQ(含IF烧烤硬化钢等)SPCE、SECD、BIF、BPH3400.5～1.6700～1500强度钢和结构钢SPCC-1B(1D)SPCC-4B(4D)SPCC-8B(8D)ST37-2GST44-3B460NQT等0.5～1.5700～15002)钢卷尺寸入口侧：内径φ610,外径φ1100～2100出口侧：内径φ610,外径φ1100～21003)钢卷重量入口侧：最大30t出口侧：最大30t4)机组速度入口侧：30～320m/min炉部：30～320m/min出口侧：30～320m/min5)机组产量：年生产能力45mat

4轧制工艺过程及轧制制度的确定4.1轧制生产工艺流程图热轧钢卷酸洗五机架连轧连续退火平整罩式退火热镀锌重卷纵切横切电镀锌横切冷轧带冷轧窄冷轧电镀锌电镀锌热镀锌热镀锌钢卷带钢卷钢板钢卷钢板钢板钢卷4.2各个工艺流程环节简介1.酸洗本机组生产工艺流程为：开卷→焊接→拉矫→酸洗和钝化→剪边→卷取2.五机架连轧机工艺流程为：开卷→焊接→活套→冷轧→飞剪→卷取3.退火1)罩式退火工艺,其工艺示意图见图4.1：图4.1罩式退火工艺示意图完整的罩式退火工艺分加热、冷却和最终冷却三大部分。加热部分又分加热和均热两部分,是外罩使用部分(加热时间即外罩使用时间)；冷却部分在使用快速冷却系统时又分为辐射冷却及快速冷却两部分。加热和冷却两部分作业是在炉台上完成的。冷却部分在最终了的冷却平台上进行,通常所指的罩式炉工艺曲线是指炉台上处理部分[6]。2)连续退火工艺：此连续退火机组采用塔式炉。炉子分为退火炉和过时效炉。退火炉又分为预热室、加热室、均热室、一次冷却室；过时效炉分为过时效处理室和二次冷却室。带钢脱脂后,按顺序进入以上六室进行退火。工艺流程为：开卷→焊接→电解清洗→入口活套→连续退火→出口活套→平整和拉矫→卷取4.平整机组工艺流程：开卷→入口张力辊组→平整→出口张力辊组→卷取5.横切机组工艺流程：上料→开卷→切边→测厚→横切→矫直→表面检查→涂油→堆垛6.纵切机组此纵切机组的多刃圆盘剪配有转盘式机架整体更换装置,以实现快速更换剪刃。工艺流程：上料→开卷→打印→纵切→液压横剪→涂油→卷取7.重卷机组工艺流程：上料→开卷→切边→去毛刺→剪切→拉矫→打印→涂油→液压横剪→卷取→卸卷捆扎8.热镀锌机组工艺流程：原料→开卷→矫直→切头尾→焊接→预热脱脂→加热→快冷→镀锌→镀层控制→小锌花处理→带钢冷却→防弯折矫直→化学处理→光整→拉伸矫直→打印→检查→涂油→分卷剪→卷取→打捆9.电镀锌机组工艺流程：开卷→矫直→测厚→切头→焊接→剪边→活套→1＃刷洗→碱喷洗→电解喷洗→2＃刷洗→1＃水洗→酸洗→3＃刷洗→2＃水洗→预喷湿→电镀锌→喷水洗→4＃刷洗→3＃水洗→表面控制→磷化→4＃水洗→5＃水洗→封闭处理或铬化→烘干→冷却→活套→打印→检查→切分→涂油→卷取→称重→打捆4.3轧制制度4.3.1原料的选择本设计的典型产品为Q215,0.5×1000mm,以后的各种计算过程均以此产品的钢号与规格为依据。由经验数据及参照鞍钢1780mm冷轧生产线的实际情况,得原料规格为2.5×1100mm的热轧带钢。4.3.2压下规程制定1.下面利用M.D.Stone公式计算轧制力如下(以第一道为例)[1]:第一道的压下量△h=0.6mm,冷轧总压下率为24%,则平均总压下率:=0.6*24%=14%(4.1)根据Q215的加工硬化曲线得:对应于=14%的=360Mpa求平均单位张力：由前张力=120Mpa及后张力=90Mpa得=(+)/2=105Mpa(4.2)故=1.15*360-105=309Mpa(4.3)计算==12mm(4.4)计算==0.08*12/2.2=0.44(4.5)计算=0.44*0.44=0.19(4.6)由a=,(4.7)得a=0.0027,得公式2af()/=0.049(4.8)由斯通图解法图解得=0.46(4.9)所以由应力状态系数表查得(4.10)所以平均单位压力：=1.280*()=399.082Mpa(4.11)由=0.46,可得出=12.65mm,所以总压力：3772.085KN式中：—对应于冷轧平均总压下率的平均屈服应力,经一定程度冷轧以后,；—平均单位张力；—轧制时的摩擦系数； —该道次带钢在变形区的平均厚度；—考虑轧辊压扁后的变形区长度2.根据计算制定压下规程见表4.2表4.2压下规程道次Hi/mmhi/mm△h/mmε/%轧速/m/s前张力/N/mm2后张力/N/mm2/N/mm2总压力P/KN12.501.900.6247.7612090399.08377221.901.400.5269.77130120643.916578.131.400.900.53612.6170130986.271171940.900.600.33315.21801701392.31653950.600.500.11716.7501801578.213753

5轧辊强度校核5.1轧辊各部分尺寸五机架连轧机工作直径为Dg=600mm,辊身长度为Ls=1780mm,支撑辊直径为DZh=1525mm[7]。轧辊材质选用合金锻钢,许用应力[σ]=19kg/mm2,许用接触应力[σ`]=240kg/mm2,[τ`]=73kg/mm2。工作辊辊颈直径d1=312mm,辊颈长度l1=280mm支撑辊辊颈直径d2=793mm,辊颈长度l2=714mm辊头采用滑块式万向接轴辊头,其主要尺寸如下：D1=Dg-（5～15）=600-10=590mms=（0.25～0.28）D1=0.28×590=165.2mma=（0.5～0.6）D1=0.5×590=296mmb/s=1.5b=247.8mmc=（0.5～1.0）b=130mmb。=566.4mmη=0.346=l=(0.415～0.5)D=296mmX1=0.5l=148mm轧件宽度：B=1000mm支撑辊压下螺丝间的中心距Lzh=2573mm工作辊压下螺丝间的中心距Lg=2092mm工作辊与支撑辊的其它各部分尺寸如下图5.1：图5.1工作辊与支撑辊各部分尺寸五机架连轧机各机架有关校核的具体数据如下：第一架：轧制压力P=377.2t转速n=247r/min电机功率N=5500kw前后总张力差T=12.9t第二架：轧制压力P=657.8t转速n=311r/min电机功率N=5500kw前后总张力差T=4.6t第三架：轧制压力P=1171.9t转速n=401r/min电机功率N=5500kw前后总张力差T=2.9t第四架：轧制压力P=1653.9t转速n=484r/min电机功率N=5500kw前后总张力差T=4.5t第五架：轧制压力P=1375.3t转速n=532r/min电机功率N=5500kw前后总张力差T=8.3t5.2轧机强度校核以第三架为例：5.2.1支撑辊强度计算受力情况如图5.2所示图5.2支撑辊受力情况辊身中央处承受最大弯矩：=P（/4－Ls/8）=1171.9×103×（2573/4－1780/8）=4.9×108kg·mm(5.1)辊身中央处产生的最大弯曲应力：=/（0.1×）=4.9×108/（0.1×15253）=3.21kg/mm2(5.2)<[σ]=19kg/mm2(5.3)故支撑辊辊身满足强度要求（1）辊颈危险断面在辊颈与辊身联结处,该处弯矩为：=P×L2/4=1171.9×103×714/4=2.09×108kg该危险断面的弯曲应力为：=/（0.1×d23）=2.09×108/(0.1×7933)=4.19kg/mm2<19kg/mm2(5.5)所以支撑辊辊颈满足强度要求。5.2.2工作辊强度计算（1）工作辊辊身中央承受的垂直弯矩为[8]：=P（Ls/8－B/8）=1171.9×(1780/8-1000/8)=1.14×108kg水平带张力差作用在辊身中央产生的水平弯矩为：=T（Lg/8－B/16）=2.9×103×(2092/8－1000/16)=5.77×105kg辊身中部的合成弯矩为：===1.14kg·mm(5.8)工作辊辊身中央最大弯曲应力为：=Mg/（0.1×Dg3）=1.14×108/(0.1×6003)=5.27kg/mm2(5.9)（2）工作辊辊头强度计算：Mn=9550N/n=9550×5500×103/(401×9.8)=13.37×106x=0.5（b0-b）+x1=0.5×（566.4-×247.8）×Sin2°+148(5.11)=175.9mm工作辊辊头接轴扁头(带切口)强度按梅耶洛维奇经验公式计算：=(5.12)=5.69kg/mm2<[]=19kg/mm2辊头接轴叉头的最大应力按下式计算： =27.5Mn(2.5k+0.6)/D3(5.13)=27.5×13.37×106×(2.5×1.2+0.6)/3003=7.6kg/mm2<[]=19kg/mm2其中：k=1+0.05α2/3=支撑辊与工作辊接触应力计算工作辊和支撑辊材料相同,所以μ=0.28,E=210GPa,[σ`]=240kg/mm2,[τ`]=73kg/mm2q=P/Ls=1171.9×103/1780=658.3kg/mm2(5.14)=0.418=0.418(5.15)=116.6<[`]=0.304=0.304116.6=35.5<[τ`](5.16)所以轧辊满足接触强度要求。5.3轧机生产能力校核5.3.1轧机年生产能力校核设在机架连轧机上,第n道次轧件端面面积和延伸系数分别为和,总的延伸系数为,平均延伸系数为,则[8]：原料平均卷重20t,以0.5×1000mm的典型产品为例,可算得：(5.17)在连轧机中各机架相等,则各道次纯轧时间之和为：(5.18)其中：—原料长度；—平均轧速；(5.19)所以

因为连续轧制,所以各机架纯轧时间相等所以(5.20)考虑连续轧制,则间隙是，所以轧制节奏：(5.21)5.3.2轧机小时产量计算轧机利用系数取0.88,成品率取96.54%,则轧机小时产量为(5.22)同理,可计算其它产品的小时产量整理如下：表5.1产品小时产量产品名称带厚（mm）小时产量（t/h）年产量（mat）所占比例深冲钢板0.8-1.0376.831512.5%1.0-1.2460.572016.7%电工硅钢板0.5-0.8272.163025.0%0.8-1.0376.83108.33%碳素结构钢0.7-0.9334.96108.33%0.9-1.1418.701512.5%镀锌板1.0-1.3502.44108.33%1.3-1.5586.181008.33%总计————120100%5.3.3轧机平均小时产量本设计中轧机小时产量按轧制品种的百分比计算,采用这种方法时,考虑不同产品及不同规格在生产中的难易程度,计算结果如下：若,,……………,表示不同品种在总产量中的百分比值,,,……………,表示该品种的轧机小时产量,则轧机的平均小时产量为：(5.23)=373.69(t/h)5.3.4车间年产量计算车间年产量是指一年内轧钢车间各种产品产量的总和,计算公式如下：(5.24)

其中：—平均小时产量,t/h；—轧机一年内可能工作的最多小时数,h；—时间利用系数。(5.25)其中：—一年中计划大修及定期大、中修的天数,day；—一年中计划换辊时间,day；—每天规定的交替换班时间,h；24—每天的小时数。取：,,,则时间利用系数：所以车间年产量为：(5.26)=373.69×6798×0.85=215.93(mat)>120(mat)由此可见该五机架冷轧机的生产能力完全满足产品分配方案要求。5.4电机功率校核以第一架为例。5.4.1.轧制力矩(5.27)其中：—力臂系数,取0.3；—轧制压力；—接触弧长度。5.4.2.摩擦力矩(5.28)(5.29)其中：—轧辊辊颈直径；—轧辊轴承中摩擦系数；—粘性系数,取0.95；—传动比,其值为1.7856。(5.30)所以传动轧辊电动机轴上所需的力矩为：(5.31)5.4.3.电机传动力矩(5.32)其中：—电机功率,kW；—轧辊转速,r/min；因为,所以第一架电机功率满足要求[9]。同理可算得其它各机架电机功率满足电机功率要求。5.5车间年产量计算5.5.1工作制度的确定车间轧制设备和精轧线各设备（除平整分卷机组外）为三班连续工作制[10]。精整线的平整分卷机组为二班工作制。节假日不休息,年工作制度见下表：表5.21780mm车间年工作制度机组名称日历时间年修时间年公称作业时间设备作业时间作业率年计划工作时间轧线设备8760153672241224836000平整分卷线876045653845399048451号横切机组8760480828016568066242号横切机组8760480828016568066243号横切机组8760480828016568066241号纵切线8760480828037265545542号纵切线8760480828037265545545.5.2横切线生产能力由于典型产品的厚度为0.5mm,因此1号横切线,2,3号横切线计算方法同1号横切线,现以1号横切线为例计算如下：根据设备参数的选择,取飞剪速度为100m/min,穿带速度为30m/min切头切尾试样长度为1m纯剪切时间为=549.47/100=5.5min间隙时间：=4minT=+=5.5+4=9.5min则成品小时产量：A=(5.33)=9.43×90%=8.49t(5.34)所以所以横切线年产量所以横切线能力足够。5.5.3平整线生产能力计算平整线圆周速度为300m/min,穿带速度30m/min,切头尾各取1m平整时间为间隙时间为平整小时产量为则平整线年生产能力为：故平整线能力足够5.5.4纵切线生产能力计算纵切线由纵剪机提供,线速度为100m/min,穿带速度为30m/min,切头尾各1米。工作时间t1=l/v=549.47/100=5.5min(5.35)间隙时间t2=4min纵切小时产量：A==54.23t/h则：纵切线年生产能力为：B=54.234554=24.70wt>20wt故纵切线能力足够

6各项经济技术指标6.1概述：技术经济指标是指轧钢车间各项设备、原材料、燃料、动力及劳动力、资金等利用程度。它主要包括：综合技术经济指标、车间劳动定员及车间费用消耗等。这些指标反映了企业的生产技术水平和生产管理制度的执行情况,是鉴定车间设计和工艺工程制定质量好坏的重要标准,是评定车间各项工作优劣的主要依据。6.2各项经济技术指标表6.1各项经济技术指标序号指标名称单位数量备注1生产规模万t/年120—2产品种类钢种规格范围分品种产量深冲钢板电工硅钢板碳素结构钢镀锌板mm万t/年万t/年万t/年万t/年优质合金钢0.3～3.0900～150035402520—3全厂设备总重量万t7.06包括电气设备在内4主产房面积单位面积产量Mmt/m222.359.40—5装机容量kw16.38—6计算机台量台13—7轧机年工作小时h6862.5—8主要原材料需要量热轧钢板盐酸锌锭轧辊轧制油有机漆和塑料溶胶包装用木材包装用捆带包装用纸润滑油、液压油防锈油万t/年t/yt/yt/yt/yt/ym3/yt/yt/yt/y181.5400017000200020007505000025007001330浓度32-33%纯度约99.8%包括支撑辊和CAPL的平整辊9燃料动力消耗量焦炉煤气（平均）高炉煤气（平均）转炉煤气（平均）蒸气（平均）压缩空气（平均）氢气（平均）氮气（平均）工业水（补充新水）循环水m3/hm3/hm3/ht/hm3/minm3/hh3/hm3/hm3/h16700255321067087.87218280318281013500—10电力负荷视在功率有用功率年耗