年产量380万吨热轧板带车间设计综述

1综 述1.1热轧板带钢发展史板带钢是板材和带材的总称。板材通常是剪切成定尺长度的产品，成卷生产供应的则称为带钢或板卷。板带钢的产量多、用途广、规模大、品种全的生产特点，在国民经济中占据着异常重要的地位，对促进生产的发展起着重要作用。其中热轧板带钢轧机的发展已有80多年历史，从提高生产率和产品尺寸精度、节能技术、提高成材率和板形质量、节约建设投资、减少轧制线长度实现紧凑化轧机布置到热连轧机和连铸机的直接连接布置，热轧板带钢生产技术经历了不同的发展时期。1.1.1国外热轧板带的发展1960年以前建设的热带钢轧机称第一代热带钢轧机。这一时期热带钢轧机最重要的技术进步是将厚度自动控制（AGC）技术应用于精轧机，从根本上改善了供给冷轧机的原料板带钢的厚度差。世纪六、七十年代是热轧板带钢轧机发展的重要时期。同时连铸技术发展成熟，促使热连轧机从最初使用钢锭到使用连铸坯。60年代后新建的热带钢轧机很快采用了轧制过程计算机控制，这一时期新建的轧机称为第二代热带钢轧机。1969年至1974年在日本和欧洲新建的轧机称为第三代热带钢轧机。20世纪80年代，板带钢生产更加注重产品质量，同时对于低凸度带材需求量不断增长，这使板带钢板形控制技术成为热轧板带钢轧制技术重要课题之一。90年代，热轧板带钢在工艺方面有重大突破， 1996年日本川崎钢铁公司成功开发无头连续轧制板带钢技术，解决了在常规热连轧机上生产厚度 0.8～1.2mm超薄带钢一系列技术难题。1.1.2国内热轧板带钢的发展我国第一套热轧宽带钢轧机始建于 1957年，即鞍钢的半连续轧机，全套设备从当时苏联引进，为一套2800mm/1700mm半连续式板带轧机，既生产中厚钢板，又生产钢卷，该轧机的轧制中厚板部分于 1958年7月先投产，1959年精轧机组投产，开辟了我国宽带钢卷生产历程。就我国热带钢轧机半个世纪的发展历程来看，我国热轧宽带钢轧机主要经历了由设备简单、控制落后的半连续式轧机型；代表当时先进水平，自动化水平较3高的 4连续式布置；再到具有紧凑型可逆式粗轧机， 大能力定宽设备，全自动控制系统的半连续式布置轧机或代表世界先进水平的薄板坯连铸连轧带钢生产线等三个阶段。1.2热轧板带钢产品概述1.2.1热轧板带钢的种类、规格及用途热轧带钢品种有：低碳钢、中碳钢、高碳钢;船用结构钢、管线钢、锅炉用钢、焊瓶钢、IF深冲钢、无取向硅钢、包晶钢、高强双相钢等。热轧带钢是用热轧方法生产出来的成卷交货的钢，产品尺寸及规格要求见表1.1。表1.1 热轧带钢的尺寸规格钢带公称厚度 1.2,1.4,1.5,1.8,2.0,2.5,2.8,3.0,3.2,3.5,3.8,4.0,4.5,5.0,5.5,6.0,6.5,7./mm 0,8.0,10.0,11.0,13.0,14.0,15.0,16.0,18.0,19.0,20.0,22.0,25.0钢带公称宽度 600,650,700,800,850,900,1000,1050,1100,1150,1200,1250,1300,/mm 1350,1400,1450,1500,1550,1600,1700,1800,1900我国热轧钢卷的规格：表1.2热轧钢卷规格厚度宽度钢卷钢卷钢卷单位宽度内径：外径质量质量1.2~25.4600~7622150最大最大mm1900mmmmmm43.6t23kg/mm热轧带钢用途：主要用作冷轧带钢的原料，其次是作焊管坯、轻型型钢及剪切板材的原料。或以厚规格钢卷为原料生产厚壁大直径螺旋焊管。1.2.2板带产品的使用特点、生产特点及技术要求板带产品的使用特点：1)可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接、制成各种制品构件，使用灵活方便；2)可弯曲、焊接成各类复杂断面的型钢、钢管、大型工字钢、槽钢等结构件；3)表面积大，故包容覆盖能力强。4)表面质量要求高。板带材的生产特点：平辊轧出2)形状简单3)轧制压力大技术要求：1)尺寸要求精确 2)板形要求良好 3)表面要求光洁 4)性能要求较高1.3热轧带钢生产工艺概述1.3.11700ASP 工艺流程及其先进技术(1)1700工艺流程连铸坯→步进式加热炉→高压水除鳞→ R1(E1)粗轧机（带立辊）→R2(E2)粗轧机(带立辊)→热卷箱→飞剪→高压水除鳞→精轧机组→层流冷却→卷取机→检查→成品(2)1700ASP采用的先进技术1)国内第一套中薄板坯连铸机，采用当代最先进的奥钢联中薄板坯连铸工艺，板坯厚度范围100mm-135mm；2)采用短流程直接热装工艺；3)采用计算机控制的步进梁式加热炉；4)采用先进的热卷箱技术，极大提高了带钢表面质量，均衡了带坯头尾温差，改善了带钢机械性能同卷差；5)采用先进的滚筒飞剪，以实现带坯的头、尾自动剪切；6)采用先进的液压 AGC控制，辅之以电动AGC控制以实现对带钢的自动厚度控制；并使用液压调辊缝偏差。7)采用先进的正弯控制及窜辊控制，以实现对带钢的板形控制；8)采用可实现卷取温度自动控制带钢层流式冷却装置；9)采用全液压具有自动跳步控制技术的地下卷取机；10)采用基础自动化(DDC)、过程控制级(SCC)、生产控制级(PCC)、生产管理级（ERP）四级计算机控制系统。1.3.21780 工艺流程及其先进技术(1)1780工艺流程连铸坯→步进式加热炉→高压水除鳞→ SP定宽压力机→R1(E1)粗轧机（带立辊）→R2(E2)粗轧机(带立辊)→保温罩→飞剪→高压水除鳞→ F1E连轧前立辊→精轧机组→层流冷却→卷取机→检查→入库(2)1780采用的先进技术1)采用连铸坯热装工艺，可节约能源，缩短交货周期。2)采用步进梁式加热炉，提高板坯加热质量。3)采用板坯定宽侧压机，一次侧压量最大可达 350mm，以适应板坯热装和直接热装工艺，有利于连铸与热轧轧制计划的协调，减少板坯规格和库存量。4)粗轧机采用电动压下、液压微调及宽度自动控制（ RAWC），提高带坯的厚度和宽度精调。5)设置中间辊道保温罩，以减少温降，使带钢纵向、横向温度均匀。6)设置F1E立辊轧机，进一步改善带钢边部质量，提高成材率。7)精轧机全部采用长行程液压压下和液压 AGC，并在F2-F4采用PC轧机，以保证成品带钢厚度精度和板形质量。8)采用在线磨辊装置（ORG）和液压弯辊装置，可实现“自由轧制” ，扩大单位轧制量，减少换辊次数，提高作业率。9)精轧机采用快速换辊装置。10)采用高效层流冷却装置。11)采用带自动踏步控制（AJC）的全液压卷取机。12)主传动电动机采用交流调速新技术； 主传动采用由大功率元件 GTO组成的电源交换器。13)采用基础自动化级（DDC）、过程控制级（SCC）、生产控制级（PCC）、生产管理级（ERP）四级计算机控制系统。1.4热轧工艺装备关键技术1.4.1无头轧制无头轧制技术是随着日益剧烈的市场竞争和高质量的产品要求而产生的，所谓无头轧制就是将加热到开轧温度的钢坯， 在加热炉及粗轧机之间用移动式焊机将钢坯头尾焊接起来，实现钢坯在轧机中的连续轧制。 无头轧制的采用是为了满足生产各种热轧薄板的需要。与常规的分批次轧制工艺相比， 无头轧制是一种具有成本效益的工艺。(1)无头轧制的特点无头轧制是钢铁加工流程的第三次飞跃,无论对传统长、带材热连轧,还是薄板坯连铸连轧都是很有发展前途,代表了当今世界热轧带钢技术的最高水平,与传统轧制方法相比具有如下优点:1)钢材全长以恒定速度进行轧制,减少了甩尾和迭轧,提高了带钢运行的稳定性,生产率有较大提高,可大量稳定地生产全长终轧温度和卷取温度、力学性能更均匀的产品,极大地降低了生产成本;2)对钢材全长施加恒定张力 , 使钢材断面形状波动减少 , 钢材质量改善;3)由于成品长度不受限制 , 根据交货状态要求剪切 , 成品率显著提高;4)提高了润滑轧制的效果 , 通过润滑轧制和强制冷却轧制新品种 ;5)钢品咬入次数减少 , 减少对轧辊冲击, 解决穿带问题, 有利于提高轧辊寿命。(2)无头轧制的目的无头轧制的目的在于解决间断轧制问题的同时超越间断轧制的限制。其中主要有:通过无头尾轧制解决穿带问题;通过无非稳定轧制提高质量稳定性和成材率;通过提高连接部位穿带速度并使间隙时间为零提高生产效率;可生产超越过去极限轧制尺寸的超薄带钢或宽幅薄板,以及通过润滑轧制和强制冷却轧制新品种。(3)无头轧制的原理和工艺无头轧制工艺由薄带坯供给工序、焊接后处理工序、精轧工序和卷取工序组成。由炼钢厂提供的板坯经粗轧后作为薄带坯。为了将薄带坯无滞后地供给焊接装置,在粗轧机出口侧设置了三位置薄带坯卷取机。三位置薄带坯卷取机可同时卷取和开卷,以缩短开卷的周期时间,同时可吸收粗轧和精轧时间的波动。前一块钢轧制过程中后续薄带坯到来时,便进入焊接工序。焊接工序在先行材和后行材同步运动的焊接装置内进行。精轧工序设备与传统设备几乎无异,为了在轧制中变更板厚,各机架压下控制和张力控制、冷却液等的温度控制都需要更佳的响应性。最后是卷取工序,在前带坯卷取几乎结束时剪切其尾端并高速卷入,然后急减速、停车,卸出带卷。接着,在切断后一带坯的头部后高速进入另一台卷取机。两台卷取机交替动作。(4)无头轧制的效果无头轧制的效果,可从板厚精度、温度精度和成材率等方面来考察。在厚度命中率方面,无头轧制无论是1.2mm还是1.0mm都超过了99%。这是因为常规轧制中由于穿带造成的板厚波动在无头轧制中大幅度降低;在成材率方面,无头轧制提高约1%;在精轧出口温度和卷取温度命中率方面,无头轧制两者的精度都上升了2%~3%以上。这是因为板带的形状稳定、温度容易降低的原头部以1000m/min以上的高速穿带。1.4.2ASR技术无取向硅钢热轧板形控制的 ASR技术可用来满足冷轧硅钢片日趋严苛的板形质量要求，ASR非对称自补偿工作辊偏摆控制功能开发与窜辊策略的实现是大型工业生产应用ASR技术的重要条件。在分析提出ASR板形控制技术应用要求基础上，在1700热连轧机过程控制系统MAC 机新增了一系列寄存器和编制、修改梯形图程序，开发了记忆功能，实现了ASR偏摆控制功能和特定窜辊策略，可适应多种宽度无取向硅钢连续编排的大工业生产方式。ASR技术的基本原理是根据轧制过程中轧辊的磨损规律 ，设定特殊窜辊方式，使得工作的磨损由 “U”形变为 “4”形，即打开凹槽型磨损的槽箱的一个边 ，使轧件始终处于辊形较为平坦的区域内 ，打破 “由宽至窄” 的Coffin轧制规程约束 ，并结合工作辊强力弯辊保证承载辊缝形状的正常可控。显然，ASR技术是利用辊形和窜辊的非对称性来改变工作辊的磨损 ，改善辊缝的非对称性。因此 ，ASR技术在解决因凹槽型“U”磨损带来的凸度偏大的同时，对于有条件地实现 SFR自由规程轧制、 低凸度超平材轧制或扩大轧制单位具有重要意义。1.4.3CVC技术在轧机机型确定的情况下，辊形是板形控制最直接、最活跃的因素。自20世纪80年代开始，我国引进的多套热连轧、冷连轧机采用国外提供的轴向移位变凸度工作辊辊形，如三次连续变凸度进行板形控制。事实证明，对辊形的特性进行分析研究并结合实际生产情况进行改进，对提高板形控制水平尤为重要。CVC轧机的类型CVC轧机即连续可变凸度轧机，这种轧机的主要特征是工作辊设计成 S形，上下工作辊外形是一样的，彼此呈 1800反向配置，均可以横向移动。当上下工作辊横移时，可得到中性凸度、正凸度和负凸度的轧辊凸度， 而且使辊缝断面形状可在较大范围内无级连续调节。CVC轧机只需一套辊型就可以满足轧制不同宽度带钢对板形调节的要求，如果它与工作辊弯辊装置相配合，更能扩大板形调节范围。当CVC辊轴向移动距离为 100^150mm时，再加上弯辊作用，辊缝调节量可达60μm左右，这是一般轧机达不到的。 CVC轧机的类型：图1.1：CVC轧机类型图(a)CVC二辊轧机；(b)工作辊传动的CVC四辊轧机；(c)支承辊传动的CVC四辊轧机；(d)工作辊为S形曲线轧辊，由工作辊传动的CVC六辊轧机；(e)工作辊为S形曲线轧辊，由支撑辊传动的CVC六辊轧机；(f)中间辊为S形曲线轧辊，由支撑辊传动的CVC六辊轧机；(2)CVC轧机的特点CVC轧机的关键之处是轧辊具有连续变化凸度的功能， 能准确有效地是工作辊间空隙曲线与轧件板形曲线相匹配， 增大了轧机的适用范围，可获得良好的板形。其主要特点如下：1)通过一组S形曲线轧辊可代替多组原始辊型不同的轧辊，减少了轧辊备品量。2)可以进行无级辊缝调整来适应不同产品规格的变化，以获得良好的板带平直度和表面质量。3)辊缝调节范围大，与弯辊装置配合使用时，如 1700mm板带轧机的辊缝调整量可达600um。4)板形控制能力强。(3)CVC的基本原理CVC的基本原理为上下轧辊 (S）轴向窜动，以便形成所需要的辊缝断面形状，两轧辊向相反的方向轴向窜动以形成连续可变凸度的辊缝； 左侧为正凸度控制，中间为中性凸度控制，右侧为负凸度控制；可见通过这种轧辊轴向窜动的控制方法可以使辊缝轮廓有极大的变化范围。1.4.4在线制造连铸板坯宽度、热轧带钢宽度及平直度的在线测量非常重要。目前，板带轧制中的在线制造已经广泛应用于热轧主传动在线监测、 热轧带钢表面在线检测和热轧钢板厚度在线测量以及板带轧制在线控制等环节。1.4.5现代建模方法热轧带钢产品质量受多方面因素影响，不同因素对板带质量的影响也不尽相同。对此，可以通过适当的建模方法对不同影响因素进行分析预测， 进而控制轧制过程的不同环节，从而达到我们想要板带规格。 通过合理的建模，我们可以对板带微观组织结构进行分析和预测。 通过热轧中带钢温度的预测模型， 可对生产速度和喷水压力等环节进行精确控制， 并且对于加强预测轧制力模型的精确度有至关重要的作用。1.5热轧宽带钢的发展趋势热轧板宽带钢以深冲钢板、耐腐蚀高强度热轧钢板、成型性优异的高强及超高强钢板、超宽幅汽车钢板、热镀锌钢板、超细晶高强度钢板为发展目标。由于将采用无头轧制技术、薄板坯连铸连轧工艺、控制冷却技术等轧制工艺生产热轧薄带钢，因此可以较好地控制热轧带钢的组织和性能。在冷却技术方面，以温度预测模型为基础，采用细分的冷却箱和缓慢冷却装置，开发高精度的冷却系统，对钢材的组织和性能进行控制。从超薄热轧带钢的市场需求和生产现状可看出“以热代冷”的钢铁市场走向决定了超薄热轧带钢生产总体趋势是供不应求，同时也表明了超薄热轧带钢将成为热轧宽带钢的另一个发展方向。可以预见，采用无头轧制和低温轧制工艺将是薄板坯连铸直接轧制生产超薄带钢的主要发展方向。产品方案2.1产品方案的编制2.1.1 产品方案简介产品方案是进行车间设计、制定产品生产工艺过程、确定轧机组成或选择各项设备的主要依据，包括车间拟生产的产品名称、品种、规格几年产量计划。实际生产中为了满足用户客观上的使用要求， 每个品种都必须满足形状、尺寸规格和内部性能的要求。(1)产品方案的内容：1)车间生产的钢种和生产规模；2)各类产品的品种和规格；3)各类产品的数量和在总产量中所占的比例。(2)产品技术条件：规格标准、性能标准、试验标准、交货标准2.1.2 编制产品方案的原则及方法国民经济发展对产品的要求，既考虑当前的急需又要考虑将来发展的需要。产品的平衡，考虑全国各地的布局和配套加以平衡。建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等可能性。考虑轧机生产能力的充分发挥，提高轧机的生产技术水平。2.1.3 选择计算产品车间拟生产的产品品种、规格及状态组合起来可能有几种、 数百种以上。但是，在设计中对每一种合金的每一种品种、 规格及状态进行详细的工艺计算。 为了减少设计工作量，加快进度，同时，又不影响整个设计质量，从中选择典型产品作为计算产品。选择计算产品应遵循以下原则：(1)有代表性从拟生产的所有品种中选出几种合金、品种、规格、状态、产量和工艺特点等方面有代表性的产品作为计算产品。(2)通过所有工序所选的所有计算产品要通过各工序，但不是说第一种计算产品都通过各工序，而是所有计算产品综合起来看的。(3)所选的计算产品要与实际产品接近。(4)计算产品要留一定的调整余量，也就是说所选的计算产品要品种灵活，容易生产多种规格的产品。2.2 坯料2.2.1钢种采用的钢种有:低碳钢、 碳素结构钢、 低合金结构钢、 合金结构钢、 管线钢、 耐候钢、 低硅无硅电工钢等。2.2.2坯料规格热连轧带钢所用的原料主要是连铸板坯和初轧板坯。 由于连铸坯的诸多优点，加之比初轧坯物理化学性能均匀， 且便于增大坯重，故对热带连轧更为合适，其所占比重日益增大。热带连轧机所用板坯厚度一般 150～300mm，多数为200～250mm，最厚达350mm。近代连轧机完全取消了展宽工序，以便加大板坯长度，采用全纵轧制，故板坯宽度要比成品宽度大， 由立辊轧机控制带钢宽度， 而其长度则主要取决于加热炉的宽度和所需坯重。 板坯重量的增大可以提高产量和成材率，但也受到设备条件，轧件终轧温度和头尾允许温差， 以及卷取机所允许的板卷最大外径等的限制。目前板卷单位宽度的重量不断提高，达到 15～30kg∕mm。综上本次设计选择的原料规格如下表 2.1：表2.1原料规格种类板坯厚度板坯宽度板坯长度最大板坯重量连铸板坯210~230800～9000～11000mm(定尺坯)30.8tmm1650mm或4000～5300mm(短尺坯);2.3产品特点2.3.1产品质量标准本车间产品生产执行 GB-709-88标准，尺寸偏差见表 2.2和表2.4。通常产品按产品标准供货，也可以根据用户要求供货。产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等方面的内容。产品标准有国家标准、国际标准、部颁标准或企业标准。轧钢工作者的任务是按产品标准组织生产，并不断提高生产技术水平以满足用户对产品质量的更高要求。对不同用途的板带钢，产品的技术要求各不相同， 但依其相似的外形特点及其使用条件，产品的技术要求可归纳为:尺寸精确板形好，表面光洁性能高。具体表现在如下四个方面：(1)尺寸精度。板带钢的尺寸精度主要是厚度精度，板带钢由于 B/H很大，厚度的微小变化势必引起其使用性能和金属消耗的极大波动，故在板带钢生产中一般应力争高精度轧制和按负公差轧制。板型。要求板带平直，每米长度上的浪形、瓢曲、侧弯均不得超过产品标准中所允许的数值。表面质量。板带钢的表面质量直接影响到钢材的使用性能、寿命及其美观，并且板带材又是单位体积的表面积最大的一种钢材，故必须保证板带材的表面质量。无论是厚板或薄板，其表面都不得有气泡、结疤、拉裂、刮伤、折叠、裂缝、夹杂和压入氧化铁皮等表面缺陷，因为这些缺陷不仅损害板制件的外观，而且往往破坏性能或成为产生破裂和锈蚀的主要原因，成为应力集中的薄弱环节。表2.2钢板长度允许偏差(mm)公差厚度钢板长度长度允许偏差≤1500+10≤4＞1500+15≤2000+10＞4~16＞2000~6000+25＞6000+30≤2000+15＞16~60＞2000~6000+30＞6000+40>60所有长度+50剪切后平整的热轧钢板，其长度偏差允许增加 20mm。表2.3纵切带钢的宽度允许偏差（ mm）公称宽度 允许偏差厚度≤4.0＞4.0~6.0＞6.0~8.0＞8.0≤160±0.5±0.8±1.0±1.2＞160-250±0.5±1.0±1.2±1.4＞250-600±1.0±1.0±1.2±1.42.3.2产品性能板带钢的性能要求主要包括力学性能、工艺性能和某些钢板的特殊物理或化学性能。一般结构钢板只要求具备较好的工艺性能，如冷弯和焊接性能等，而对力学性能的要求不很严格。对甲类钢钢板，则要求保证一定的强度和塑性。重要的结构钢板，要求有较好的综合性能，既要有良好的工艺性能又要保证有一定的强度和塑性，同时还要保证一定的化学成分及良好的焊接性能和常温或低温冲击韧性或一定的冲压性能、一定的品粒组织及各方向组织均匀性等。2.3.3产品规格表2.4产品规格厚度宽度钢卷内径钢卷外径最大卷重产量1.2～900～Φ759mmΦ1200～30t年产380万10.0mm1650mmΦ2025mm吨2.3.4产品目标值以(1.5～21)mm×(900～1650)mm成品带钢为例,其产品目标值如表2.6:表2.5产品目标值厚度公差宽度公差凸度精度平直度±40m,占99%0～8mm,占95%±20m,占90%40I,占90%2.4产品方案和金属平衡2.4.1产品方案本车间生产普通碳素钢、碳素结构钢、低合金结构钢、管线钢、不锈钢及优质碳素结构钢。按钢种分配产品方案见表 2.6。表2.6产品方案表产宽度100011001200130014001500合总产百品~~~~~~计量分牌种厚度110012001300140015001630（万（万比号类t）t）管7.9------------------2237X42线8.7------------------8551815.X52钢9.5------------------------105156079X6010.0------------------------------2020%X702.511111------509C3.0110.810.3------4uTiR3.50.50.40.60.80.7------3e耐4.00.40.50.40.70.60.43AN候4.5------0.70.80.90.70.944010.H45钢5.0------------0.60.80.70.935306.0------------11215%Q557.0------------------23160NQ8.0------------------2327R1船8.0------------------3429A、B板8.5------------------234810.D9.0------------------22374053AH39.5------------------1427%2AH10.0------------------342936低2.032122------10Q34合2.521213------95金3.5121121813.SM4结3.80.40.612116501690A构4.51111127%SM4钢5.5111111690V8.0------------------2114A6.0------231221015Cr锅7.0------------2123810.Mo2炉8.0------------------3238405330Cr钢9.0------------------1247%Mo10.0------------------2237桥6.0------212229Q34梁7.0------------2323109.5qD钢8.0------------------333935209.0------------------2237%5.01221221020R容6.0------121229器7.0------------------3238板8.0------------------12369.0------------------2147工4.00.40.611115程5.0------123118机6.0------10.60.4114械7.0------------------2226用钢8.0------------------31372.511111------5花3.011211------63.51211117纹4.00.40.6111155.00.40.60.70.30.50.53板6.00.40.60.20.71147.0------------------23168.0------------------2327刃4.01121218具5.01111116钢6.01.40.60.80.71.516合------------------------------------------------计

16M4053nR15MnVRHQ46030 7.8 HQ590%DB6.5 Q19525 8 ~Q2355.2 60M20 6 n.75Cr1380 10 ------0%2.4.2金属平衡金属平衡是反映在某一定时期， 制品金属材料的收支情况。它是编制厂或车间生产预算与制定计划的重要数据。 同时对于设计工厂或车间的内部运输与外部运输，以及平面布置都是极为重要的依据。 因此，必须在确定成品率及金属损失率的基础上，编制出各种计算产品的金属平衡表。成品率是一项重要的技术经济指标，成品率的高低反映了生产组织管理及生产技术水平的高低。影响成品率的因素是各工序的各种损失。 金属损失主要有以下几种：(1)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。(2)溶损：溶损是指在酸、碱洗或化学处理等过程中的溶解损失。本车间无此类消耗。(3)几何损失：分为切损和残屑。切损是指切头、切尾、切边等大块残料损失。钢材切损主要与钢种、坯料尺寸以及原料状况等有关。 残屑指钢锭表面缺陷以及加工后产品表面缺陷清理所造成的损失。本车间产品切损为 3%-4%。(4)工艺损失：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。它与车间的技术装备、生产管理及操作水平有关。年产380万吨生产线，综合成材率93.8%。在轧制生产中烧损、切损、轧废及原料质量都是影响成材率的因素。详见表2.7。表2.7金属平衡表产品钢种产量烧损切损轧废金属消成材率(万t)(%)(%)(%)耗系数(%)管线钢600.50.20.41.01698.9耐候钢400.20.20.31.01699.3船板400.40.30.41.01698.9低合金结构钢500.10.10.11.01499.7锅炉钢400.10.20.31.01499.4桥梁钢350.20.10.31.01799.4容器板400.10.20.21.01699.5工程机械用钢300.10.10.21.01499.6花纹板250.20.10.31.01799.4刃具钢200.30.10.21.01699.4合计380------------------------93.8生产工艺过程和设备的选择本次车间设计为年产量 380万吨的板带车间，生产形式为热轧，所以本次生产线设计参照鞍钢 1780热轧带钢生产线进行设计。3.11780生产工艺流程及其概述1780的生产线如下：连铸坯→步进式加热炉→高压水除磷→ SP定宽压力机→R1(E1)粗轧机（带立辊）→R2(E2)粗轧机(带立辊)→保温罩→飞剪→高压水除鳞→ F1E连轧前立辊→精轧机组→层流冷却→卷取机→检查→入库加热好的板坯，经高压水除鳞、定宽压力机测压，一次进入 E1R1、E2R2两架粗轧机进行多道次可逆轧制， 轧制成中间坯经辊道输送， 保温罩保温，送到飞剪进行最佳化切头尾，再经高压水除鳞，进入7架精轧机轧制出所需要成品厚度的带钢。带钢经层流冷却，冷却到规定的卷取温度，由地下卷取机卷成钢卷，经打捆、称重、喷字、检查后，由钢卷运输系统运到钢卷库堆冷、包装、外运。3.2生产方案的选择生产方案：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。生产方案的选择与设备的选择密切相关。确定生产方案时应考虑以下几点：年产量的大小。产量不仅决定工艺过程的特点，同时也对设备选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的影响。投资、建设速度、机械化和自动化程度、劳动条件、工人与管理售货员的数量以及将来的发展。根据以上分析，再结合实际，本设计采用常规热轧工艺。主要原因如下：生产规模：本设计钢板带材年产量为380万吨，目前薄板坯连铸连轧生产量还难达到。产品定位：考虑到本设计车间的将来发展，以后需要生产的产品可能为轿车用板、高韧性管线钢、造船和桥梁用高强度钢等。产品品种较多，像轿车用板等表面质量要求较高。目前薄板坯连铸连轧工艺在表面质量和品种上难以满足，高质量产品生产尚处于开发实验阶段。(3)产品性能：常规热连轧所用板坯厚度常为200~300mm,而薄板坯连铸连轧的厚度一般为50~100mm。轧制同样规格产品时，常规热连轧生产具有较高的压缩比，这对产品性能的提高有利。鉴于以上原因，本设计采用常规热连轧工艺，参照鞍钢 1780热轧板带钢车间进行设计。3.3工艺布置特点和设备的选择3.3.1 机组配置机组采用半连续式布置，即 1架四辊可逆粗轧机(含E1、E2立辊装置，预留一台粗轧机)+7架精轧连轧机组(预留一台精轧机)。3.3.2 加热炉的选择加热炉采用步进式加热炉，步进式加热炉的基本特征是料坯在炉底上的移动靠炉底可动的步进梁作矩形轨迹的往复运动， 把放置在固定梁上的料坯一步一步地由进料端送到出料端。步进式加热炉的结构：从炉子的结构看，步进式加热炉分为上加热步进式炉、下加热步进式炉、双步进梁步进式炉。每座加热炉最大生产能力为 350t/h。炉子有效长度为 40.02m，炉子宽度为12.644m，炉子内宽度为 11.716m，采用高炉、焦炉、转炉混合煤气加热。加热炉采用高架式机械-液压装钢机，装钢机最大行程4.36米，装炉板坯最大重量32吨。加热炉采用机械-液压出钢机，出钢机最大水平行程4.925米，出炉板坯最大重量 32吨。加热炉分为8个炉温自动控制段对板坯实行有效灵活的加热，以适应板坯装炉温度的变化。炉底纵水梁采用错开布置形式以减少和消除板坯的黑印， 获得好的板坯表面，加热炉底喷水粱和立柱采用汽化冷却方式和双重绝热包扎技术， 以减少热损失，降低能耗。加热炉主要技术参数见表 3.1。表3.1步进梁式加热炉主要技术参数技术参数规格，mm10200×48700产量，t/h350板坯出炉温度，C1150~12503.3.3侧压设备的选择本车间的侧压设备选择定宽压力机。定宽压力机为水平对称型,是将从加热炉抽出的板坯全长连续地对其板宽进行强制压下,以得到宽度一致的板坯。定宽压力机(SP)是现代热轧带钢厂采用的新技术之一。通过对加热后的板坯进行全长方向的大幅度宽度侧压来减小板坯宽度，使轧出的板坯宽度均匀，提高生产率和产量。其轧制原理是靠横快步进动作在板坯侧面施加压力，以达到板坯的减宽目的。定宽压力机的主要技术特点：1)宽度调整能力大。一道次最大的侧压量可达 350mm，平均侧压量为 200mm。2)减少了连铸坯的宽度规格。对于2250mm，轧机仅需6种宽度的板坯，因而可提高连铸机产量的25%。3)节省加热炉能源，节省能源达 29%。4)控制板坯表面温度下降。5)成材率提高。侧压后的板坯形状非常规整，切损少，比采用大立辊切损约减少一半。表3.2定宽压力机主要参数压力机负荷

宽度压下量

板坯行走量

板坯速度

主电动机最大

2200吨

最大

350mm

400mm

20mpm

1-3400kw3.3.4粗轧机组的选择粗轧机组的作用是将不同尺寸的板坯轧成 25～70mm的连铸坯，同时供精轧机组的连铸坯的温度必须保持在规定范围内。粗轧机组的设备组成：根据其粗轧机组的布置形式分为全连续式、半连续式和四分之三连续式。其轧机类型为二辊可逆式和四辊万能式轧机。粗轧机的头两道次由于轧制力小，咬入条件往往是限制压下量的主要因素。为改善咬入条件，前架采用二辊可逆式机座，后架必须考虑板形和保证带钢侧边质量，一般采用四辊可逆式轧机，如图 .3.1所示。图

3.1

四辊可逆轧机简图表3.3粗轧机的各种性能参数类型

四辊可逆轧机工作辊尺寸

φ1200/φ1100×80mm17支承辊尺寸

φ1550/φ1400×80mm17轧制压力

40000KN（max）由负荷传感器测量轧制速度

2.82/5.34m/s轧制开口度

270mm（最大辊颈）辊缝调节

电动+液压

AGC压下缸压力

最大

4000t主电机功率

AC6600KW电机转速

108/190r/min3.3.5 立辊轧机的选择为了进行宽度控制，传统热连轧机组都配有独立的立辊轧机或在粗轧机上装设附属立辊，有的精轧机前也设立了立辊。 立辊轧机有两大类：普通立辊轧机和带有自动宽度控制(AWC)功能的重型立辊轧机。目前大部分板坯通过立辊轧机减宽。立辊轧机进行的测压过程总是与水平辊组合完成， 根据调宽量的大小，板坯可以进行多道次或一道次立轧。本车间采用R1(E1)粗轧机（带立辊）和R2(E2)粗轧机(带立辊)装置，在R1机架前采用了E1加强型大立辊，实现大测压来解决连铸坯受调宽技术的限制，宽度规格较少的问题， E1立辊一个道次最大的测压量为 120mm，三个道次最大有效侧压量为150mm，沿长度方向允许的宽度公差为 0~+20mm。E1/R1最多为三个道次，E2/R2最多为七个道次。表3.4E1立辊轧机技术数据最大轧制力， t最大轧制力矩， t m最大轧制速度， m/s轧辊直径， mm轧辊开口度， mm主传动功率， Kw

350630~1.95~2.91000~900770~17802 700表3.5 R1轧机主要参数最大轧制力， t最大轧制力矩， t m最大轧制速度， m/s工作辊规格， mm轧辊开度， mm主传动功率， Kw低/高速压下， mm/s直流主电机转速，r/min表3.6最大轧制力， t最大轧制速度， m/s轧辊直径， mm轧辊开口度， mm最大压下量， mm主传动功率， Kw

30002 3050~1.95~2.91350/ 1230~17802702 380020/4040/100E2立辊轧机技术数据4000~1.95~2.91180~1080770~1780802 1450表3.7R2轧机主要参数最大轧制力，t3000最大轧制速度，m/s0~1.95~2.9工作辊规格，mm1200/1100~1780支撑辊规格，mm1550/1400~1780轧辊开度，mm270主传动功率，Kw27000高速压下，mm/s19.4/38.8低速压下，mm/s0.48/0.96直流主电机转速，r/min108/1903.3.6保温装置的选择保温装置位于粗轧与精轧之间，用于改善中间带坯温度均匀性和减小带坯头尾温差。采用保温装置，不仅可以改善进精轧机的中间带坯温度，使轧机负荷稳定，有利于改善产品质量，扩大轧制品种规格，减少轧废，提高轧机成材率，还可以降低加热板坏的出炉温度，有利于节约能源。在此采用保温装置主要为保温罩，其特点是不用燃料，保持中间带坯温度，以减少中间板坯的热量损失，减少头尾温差和保证轧件进人精轧机时的温度，以获得较高精度的成品尺寸和均匀的机械性能。保温罩由1个喇叭口形入口罩和12个内壁固有保温材料的罩子、支架、底座以及回转升降装置等组成。布置在粗轧与精轧机之间的中间辊道上，一般总长度有50～60m，由多个罩子组成，每个罩子均有升降盖板，可根据生产要求进行开闭。罩子上装有隔热材料，罩子所在辊道是密封的。中间带坯通过保温罩，可大大减少温降。粗轧机出口设置热板卷箱是减少带坯温降的一个有效方法，并且还具有以下优点：使带坯全长温度较为均匀，进一步消除水印；有利于二次氧化铁皮的消除，提高产品表面质量。1.原由：(1)粗轧机出口中间坯长度可达 100m，为减少头尾温差，设保温罩。为了轧制薄规格的产品和特殊钢种而设置加热器。热卷箱布置在粗轧机之后，飞剪机之前。2.采用热卷箱的作用有：(1)保温：当坯厚为25mm时一般温降速率可达100℃/min，而采用热卷箱时则只有3.6℃/min。均温：带坯头尾交换，使尾部处于板卷中心，可保持几乎恒定的温度分布。精轧机不用升温轧制，电力消耗降低约10％。(3)提高成材率：可使处理事故时间增长到 8～9min，热卷箱起到了中间坯料的贮存于缓冲作用，并可增大卷重。(4)改善产品质量，扩大可轧品种范围。可缩短车间长度，节省输送辊道，减少投资等。(6)无头轧制或半无头轧制，提高成材率约 0.5~1.5％，生产率提高20％。3.采用热卷箱的效果：降低开轧温度，精轧机组不用升速轧制，降低电能约10%，降低精轧机组功率约15%，大大减少了设备投资。3.3.7 飞剪机的选择飞剪专门用于横向剪切运行中的轧件。飞剪系统由一套特别设计的机械系统及电气控制系统构成。1.飞剪主要特点1)剪切过程中，剪刃与被剪轧件保持等速或稍大于的平面平移运动，在运动中完成剪切；2)被剪轧件的长度可以通过定尺机构调节。2.飞剪类型、位置、作用(1)飞剪的类型很多，常见的有：1)圆盘式飞剪；2)双滚筒式飞剪；3)曲柄连杆式飞剪(2)飞剪位置：进精轧机前；(3)飞剪作用：切中间坯头尾；切头的目的：除去温度过低或形状不整齐的头部，以免损伤辊面，防止舌头，鱼尾形头部卡在精轧机架间侧导板、卫板、辊道、卷取机缝隙中。切尾目的：防止舌头、鱼尾形的后端给卷取及后部精整工序带来困难。3.飞剪切头与切尾差异飞剪剪刃：装置两组剪刃，一组为弧形剪刃便于切头， 一组为直剪刃剪切尾部“切头”剪刃与“切尾”剪刃之差异即刀刃形状上的差异：切头的一付剪刃在其纵向呈“圆弧”形的啮合状态；由这种形状的一对剪刃剪出之带头将具有向前微突的带形，而用于切尾的一对上下剪刃却是一对平刀刃，因此带坯被切去尾部后此带坯呈平直的尾部。切头飞剪，可高速切断40mm以下中间板坯，保证轧件头部质量并利于精轧机组咬人，所以本车间采用切头飞剪。切头飞剪主要技术性能见表 3.8。表3.8切头飞剪主要技术性能技术参照剪切带坯料厚度，mm26~40剪切带坯宽度，mm600~1840剪切温度，0C>9003.3.8高压水除鳞设备的选择工作原理高压水除鳞系统采用变频控制，实现除鳞泵高低压自动转换直接供水系统，即：除鳞泵直接吸水，通过预设定程序调整电机转速实现供给除鳞箱高压水压力可调，满足不同钢种所需除鳞压力。坯料开始除鳞时，循环阀关闭，泵排出的水全部供给除鳞箱，由于喷嘴节流作用，系统压力升高至预设定压力，高压水经喷嘴高速喷出进行坯料除鳞；当停止除鳞时，循环阀打开，泵排出的水经循环阀回浊环系统，泵空载运行。在整个系统中，设置了三个保护点，当压力超过24.5MPa时，循环阀打开，系统卸压；当系统压力超过25.0MPa时，泵自动关闭，当前两个电气自动保护系统都失灵的情况，压力超过26.0MPa时，安全阀起跳，系统卸压，这样设置还可保护安全阀的频繁起跳而造成安全阀关闭不严。2.除鳞参数的确定系统除鳞的压力高低主要由钢坯的材质及除鳞速度决定，速度越大，除鳞压力越高，钢材质越好。除鳞速度为0.5～1.5m/s，除鳞压力最大为25.0MPa，并且在0.1～25.0MPa可调。3.3.7精轧机组的选择精轧机组为 5～7架四辊轧机组成,布置在粗轧机组中间辊道或热卷箱的后面。精轧机组设有切头飞剪，一组切头，一组切尾。由于精轧架数增多，头几架的轧制力矩较大，为保证工作辊扭转强度，要求增大工作辊、支承辊直径，有利于轧辊的冷却和减少轧辊的磨损， 提高轧机刚度和液体摩擦轴承的承载能力。 但增大精轧工作辊径，轧制力矩增大，能耗大，因此，精轧机组采用两种工作辊径。后几架则采用较小直径的工作辊。1780精轧机组是日本三菱重工设计，设备由三菱重工与中国一重合作制造或从日本引进。主要包括：测量辊 、切头剪、精轧机除鳞机、 F1E立辊轧机、7架精轧机及其附属设备组成。F1，F5～F7为常规轧机；F2～F4为PC轧机，F4～F7带有ORG装置。F1E立辊有AWC(宽度自动控制)功能。(1)精轧机类型选择目前世界上高精度轧机以PC轧机、HC轧机和CVC轧机应用最多。本设计采用PC轧机。PC辊为PairCross的缩写，即上下工作辊（包括支撑辊）轴线有一个交叉角度，上下轧辊（平辊），当轴线有交叉角度时将形成一个相当于有辊形的辊缝形状（相当于轧辊具有正凸度）。其工作原理如图3.2。a) 支承辊轴线交叉 b) 工作辊轴线交叉 c) 成对轧辊轴线交叉图3.2PC轧机原理图PC轧机的主要优点是：凸度控制范围大，精度高；辊形曲线简单，轧辊管理简化；辊颈强度不受限制，轧制能力得到提高（减少轧制道次）；PC轧机和在线磨辊装置配合使用，具有控制板凸度能力和局部高点，延长辊子使用周期。其缺点是：结构复杂，维修量大；存在轴向力和无法避免轧辊磨损造成的局部高点。PC轧机具有很好的技术性能1)可获得很宽的板型和凸度控制范围，调整辊缝时不会产生工作辊的强制挠度也不会在工作辊和支持辊间由于边部挠度产生过量的接触应力，与其他轧机相比，PC轧机具有最大的凸度控制范围和控制能力。2)不需要工作辊磨出原始辊形工作曲线。3)配合液压弯辊可进行大压下量轧制，不受板形限制。(2)精轧机布置为提高轧机生产能力，提高卷重，增大精轧机速度，满足最大卷重的需要，精轧机组采用7机架布置。7个机架均配有弯辊装置，均为全液压压下AGC。精轧机采用全液压压下装置 AGC系统, 液压缸行程为120mm,增加了压下的快速性，提高板厚的精度

.目前

AGC

系统厚度控制数学模型不断完善

, 控制精度不断提高。精轧机组

F1～F7采用热轧油工艺润滑技术

。F1～F7采用横移台车快速换工作辊，减少停轧时间其主要参数如表

3.9。(3)精轧机前立辊轧机F1E精轧机前立辊轧机附着在 F1精轧机前面，他的主要功能是进一步控制带钢宽度。该轧机具有一定的控宽能力。该轧机上配有 AWC的反馈功能，前馈功能。(4)精轧机在线磨辊 ORGORG设置在F4～F7轧机的入口侧，上下各一套。分别修磨上下工作辊的辊面。使用时为了保持磨头与辊面的接触要求，磨头可作摆角运动，对应于不同工作辊的辊径位置，每套ORG上设有2只磨头在辊径的圆柱面上作轴向往复修磨运行，在伸缩运行的磨头根据控制信号，执行进入工作状态或退出工作状态。使用该设备的特点：1)延长工作辊工作时间； 2).可实施窄到宽带板轧制； 3)可修磨掉微小的辊面缺陷。机架号型式立柱断面面积(mm2)允许最大轧制力(t)轧制速度(m/min)加速度(m/s2)

表3.9精轧机主要参数F1 F2 F3 F4 F5四辊可逆式72507520725040003400106~106~106~106~106~212212212212212Max60

F6 F7106~ 106~212 212主电功率800075006000传动(Kw)动机转速100~100~100~157~203~240~275~r/min200200200314406480550减速机减速比1~2.1~1.4——————————37349液压缸数目正弯工轴承座（个）4个正弯：4个正弯：4个；作负弯负弯：4个辊4个弯弯辊力轴承座（t）-1200~0~-120~辊~120120100120装正弯置最大压力(MPa)19.719.716.4正弯19.7；负弯负弯19.819.8液压缸内径(mm)140行程上辊200172.5下辊50——————503.3.10 层流冷却1.层流冷却工作原理带钢层流冷却装置基本工作原理是使带钢表面上覆盖层最佳厚度的水量 ,利用热交换原理使带钢冷却到卷取温度。 所采用的具体方式是使低压力、 大流量的冷却水平稳地流向带钢表面 ,冲破热带钢表面的蒸气膜 ,随后紧紧贴附在带钢表面而不飞溅。这些柱状水流接触带钢表面后有一定的方向性 ,当冷却水吸收一定热量而随钢板前进一段距离后 ,侧喷嘴喷出的压力使冷却水不断更新 ,从而带走了大量的热量。2.层流冷却的优缺点及其使用范围优点：此冷却效率较高；水流呈层流状态，可获得很强的冷却能力；钢板的上下表面和纵向冷却均匀。缺点：冷却区距离长；极管之间有一定的距离，达不到横向冷却均匀；对水质的要求较高，喷嘴容易堵塞；设备庞杂，维护量较大且难度高。适用范围：适用于强冷却时，如热轧板出口处。根据钢种与带钢厚度的不同，层流冷却方法主要分为：前段冷却、后段冷却、带钢头、尾部不喷水三种。层流冷却主要技术性能见表 3.10。表3.10层流冷却主要技术性能技术参数型式无惯性管式层流冷却上集管数，个56下集管数，个120层流冷却水量，m3/h12600带钢输入温度，0C850~950带钢输出温度，0C550~6503.3.11卷取机的选择1．卷取机简介卷取机位于精轧机输出辊道末端，由卷取机入口侧导板、夹送辊、助卷辊、卷筒等设备组成。它的功能是将精轧机组这种的带钢以良好的卷形， 紧紧地无擦伤的卷成钢卷。卷取机是在高速且有较大冲击力的非常恶劣的条件下进行运转的设备， 其结构复杂，故障率高。所以对卷取机的性能有特殊要求：卷取机刚度高，不易变形；耐反复冲击的高强度结构；保持高机械精度的结构；设备结构应利于检修和维护；5)发生故障率低的机械结构。为了保证轧件在输出辊道上能 “拉直”运行，轧机、辊道、卷取速度需匹配；带钢头部出精轧末架，未被卷取前，辊道速度超前 10%~20%于末架轧机轧制速度；卷取过程中卷取速度应与轧制速度同步； 带钢尾部离开末架轧机后， 辊道速度要滞后20%~40%于带钢速度。现代热连轧生产线上主要采用地下式卷取机。2.地下式卷取机的设备布置与卷取工艺1)地下式卷取机的配置这种类型的卷取机位于工作辊道的下面，所以称之为地下式的卷取机。特点：工作条件恶劣，处于连续交替作业，生产节奏快，具有生产效率高，便于卷取宽且厚的带钢，卷曲速度快而且钢卷密实，节省空间。2)卷取工艺过程：控制张力必须控制速度：当带钢头部离开轧机以后，辊道的速度必须大于轧制速度，目的是防止堆钢。而进入夹送辊以后，夹送辊的速度必须大于轧制速度，以建立张力。卷筒与轧机同步加速，卷取。卷取终了，必须使夹送辊速度小于卷筒速度，以维持张力。而且卷取速度应低，以保持稳定。3)卷取机设置带钢厚度不同，冷却所需要的输出辊道长度亦不同，因此出现几种不同非卷取机设置方案。在距末架精轧机190m处装置三台卷取机，满足高速和产量要求；对于厚度2.5～3mm以下的薄带钢，在60m近处再装设2～3台近距离卷取机；只在距精轧末架约120m处装设三台标准卷取机。此设计选用3架地下式卷取机去满足生产要求。卷取机主要技术性能见表3.11。表3.11卷取机主要技术性能技术参数卷取直径，mmΦ762卷取电机功率，kW900卷取电机转速，r/min0/300/900卷取速度，m/min150~841卷取能力，mm25×1840卷取重量（max），t30生产工艺流程图和典型产品的确定4.1生产工艺流程图连铸板坯板坯库步进式加热炉 粗轧高压水除鳞SP板坯定宽压力机R1、R2粗轧机保温罩边部加热器（预热）切头飞剪高压水除鳞箱FEI精轧前立辊轧机精轧机组 选择机架间冷却、除磷、 ORG在线磨辊装置或喷轧制油层流冷却卷取 打捆 检查线 称重 喷印供冷轧厂卷料 横切机组 1#、2#分卷机组 热轧商品卷入库 包装图4.1生产工艺流程图4.2确定轧制方法此车间采用粗轧机和精轧机两个阶段轧制，即采用综合轧制方法，由

2架粗轧机组和

7架四辊不可逆式轧机组成的连轧机组共同完成轧制过程。

先在粗轧阶段轧制六道次，达到产品所需要宽度后，再在精轧机中连续轧制七道次。4.3根据产品选择原料本设计的典型产品是：Q345-C，2.5×1400mm。故选择连铸坯的规格为： 230mm×1650mm×9000mm。表4.1坯料钢种的化学成分(WT%)CSiMnPSSiVTiAINb0.20≤0.551.00~0.030.030.550.300.02~0.0150.0151.60550.20~0.06压下规程设计压下规程是板带轧制制度最基本的内容， 直接关系着轧机产量和产品的质量，它的中心内容是要确定板坯轧成所要求的板带所需采用的轧制方法、 轧制道次及每道次压下量的大小。本次设计的压下规程包括粗轧和精轧两部分。5.1粗轧机压下规程的制定粗轧机组的形式：由2架粗轧机组。第一架为二辊可逆式轧机，板坯在此机架上轧制3道次，为控制宽展R1前设有立辊E1；第二架也为四辊可逆式轧机，板坯在此机架上轧制3道次，为控制宽展R2前设有立辊E2。粗轧机组设备主要有粗轧机辊道，侧导板，高压水除鳞装置，立辊轧机，中间辊道、废品推出机等组成。。生产线布置如图1.图5.1粗轧机生产线布置图粗轧机组合理的压下规程必须满足以下要求：1)为保证精轧机组的终轧温度，尽可能的提高粗轧机组轧出的带坯温度。因此，一方面尽可能的提高开轧温度，另一方面尽可能减少粗轧道次和提高粗轧速度，以缩短延续时间，减少轧件的温降；2)为简化精轧机组的调整，粗轧机组轧出的带坯，厚度范围应尽可能缩小，并且不同厚度的数目也应尽可能减小。对七机架精轧机组，约为 25～40mm。粗轧机组的作用:粗轧机组的作用是将不同尺寸的板坯轧成30~70mm的连轧坯，同时供精轧机组的连轧坯的温度必须保持在规定的范围内。5.1.1 粗轧机组各道次的压下量分配粗轧机组压下量分配一般规律：第一道次不要太大，中间道次采用大压下量，最后道次为控制厚度和板形，要适当减小压下量。表5.1：粗轧各道次压下率分配范围表（ ε%表示压下率）道次123456五道%203035～4040～5030～50六道%15～2322～3026～3527～4030～5033～35本次设计选择六道次粗轧。出R轧机后就进入精轧连轧机组的目标厚度一般可以根据成品厚度有规定表格查出。成品厚度，mm带坯厚度，mm

表5.2带坯规格表0~3.593.60~5.996.00~9.9910.00~12.732343638表5.3 根据经验确定各粗轧机轧制道次及粗轧目标厚度机架E1R12R2目标厚度E道次232332所以由上表可以得出带坯厚度选择32.00mm，即中间坯厚度为32.00mm。根据以上三个表可制定本次设计的粗轧各道次的压下分配为：表5.4粗轧各道次压下分配表轧制道次123456%16.122.326.734.533.333h（mm）374340382416轧前H，mm2301931501107248轧后h，mm1931501107248325.1.2根据成品板宽确定精轧坯宽度不考虑精轧机组宽展，即精轧机组宽展量为 0。粗轧后的精轧坯宽度BR4BC BR4BR4C1BR4BC14001C11417mm10.012式中B-----成品板宽度；CC1------收缩率，C1=1.2~1.5%。5.1.3计算粗轧机组轧制时的宽展量粗轧轧制6道次，粗轧总宽展量：BR BRij每道次宽展量：BRij

Ki

HRij式中：

BRij：第

Ri架轧机第

j道次宽展量；HRij

：第

Ri架轧机第

j道次压下量；Ki：第i架轧机宽展系数。表5.5各架轧机宽展系数机架R1R2道次数33宽展系数Ki0.250.30计算各道次宽展量及粗轧总宽展量：BR11=K1HR11=0.2537=9.3≈9mmBR12K1HR12=0.2543=10.8≈11mmBR13K1HR13=0.2540=10mmBR21=K2HR21=0.3038=11.4≈11mmBR22=K2HR22=0.3024=7.2≈7.0mmBR23=K2HR23=0.3016=4.8mm≈5.0mmBRBRij=9.3+10.8+10+11.4+7.2+4.8=53.5≈54mm''5.1.4计算坯料轧前的膨胀宽度B''B B C 1650 1.013 1672mm0 2C2：热膨胀系数，C2=1.103；B0：常温下坯宽 ，B0=1650mm，进粗轧机之前的定宽压力机表5.6定宽压力机主要参数压力机负荷

宽度压下量

板坯行走量

板坯速度

主电动机最大

2200吨

最大

350mm

400mm

20mpm

1-3400kw取定宽压力机的测压量为 200，则板坯通过定宽压力机的时候宽度变为1472mm。计算立辊总的宽度压缩量：立辊的奇数道次进行侧压，偶数道次不进行侧压BR=C2B0BR200BR=1672-200-1417+54=109mm4表5.7立辊压下量分配系数表（ij：立辊压下量分配系数）立辊道次E11E12E13E21E22E23侧压量分配系数ij0.2400.250.2500.265.1.5计算立辊各道次侧压量BE11=109 0.24=26.2≈26mmBE12=109 0=0mmBE13=109 0.25=27.3≈27mmBE21=109 0.25=27.3≈27mmBE22=109 0=0mmBE23=109 0.26=28.3≈28mm；表5.8立辊各道次侧压量立辊道次E11E12E13EE22E2321侧压量，mm2602727028综上，得粗轧机组各道次轧件宽度变化表表5.9粗轧机组各道次轧件宽度变化粗轧道次R11R12R13R21R22R23立辊轧前宽147214551466144914331440度，mm立辊轧前侧2602727028压量，mm平辊入口宽144614551439142214331412度，mm宽展量，mm911101175平辊出口宽145514661449143314401417度，mm5.2精轧机压下规程的制定制定精轧机组压下规程的原则是：(1)除了在设备能力允许的条件下，应尽可能的提高轧机的生产率外，还应考虑产品的质量，即终轧温度、终轧变形程度和产品尺寸精度等；(2)应尽可能简化精轧机组的调整。精轧机组的压下量占总压下量的 10~25%。精轧机组是保证成品组织性能和精度的重要工序，在考虑压下量分配时要以注重成品的质量为原则。5.2.1 精轧机组各道次的压下量分配在具体分配压下量时的原则：(1)第一架可以留有适当余量，即考虑到带坯厚度的可能波动和可能产生咬入困难等，而使压下量略小于设备允许的最大压下量；(2)第二、三架要充分利用设备能力，给予尽可能大的压下量；(3)以后各架逐渐减小压下量，到最末一架一般在 10%~15%左右，以保证板形、厚度精度及性能质量。精轧机组最末两架考虑质量因素采用减小压下量的方法，减少带钢厚度不均，消除波浪形瓢曲等缺陷。终轧变形程度对钢材的金相组织有重要的影响， 不同钢种的再结晶曲线是不同的， 为得到细晶粒组织，要根据不同钢种的终轧温度确定变形程度。精轧机组各架相对压下量一般分配如下：表5.10精轧压下率分配表（ε%表示压下率）道次12345676架%40～5035～4530～4025～3515～2510～157架%40～5035～4530～4025～4025～3520～2810～15根据上表可制定本次设计的精轧各道次的压下分配为表5.11：精轧各道次压下分配表道次1234567%45383628262312.6h，mm14.406.693.931.951.310.860.36轧前H，mm32.0017.6010.916.985.033.722.86轧后h，mm17.6010.916.985.033.722.862.50轧后的成品厚度为 2.5mm。校核咬入能力在校核各架轧机咬入能力时，取该机架最大压下量的那道次进行，精轧F1—F3取F1较核，F4—F7取F4校核。表6.1粗轧部分机架R1R2工作辊直径/mmΦ1350/1200Φ1200/1080轧制时工作辊直径/mm13501200表6.2精轧部分机架F1—F3F4—F7工作辊直径/mmΦ800/Φ720Φ750/Φ680轧制时工作辊直径/mm760700压下量与咬入角的关系h D1 cos ， cos 1 h/D式中：α—咬入角 ， h—压下量，D—工作辊径。粗轧计算第一、第二轧机：R1：cos R1=1-43/1350=0.973 则： R1=14.50°R2：cos R2=1-38/1200=0.968 则： R2=14.46°精轧计算第一、第四架轧机F1：cos F1=1-14.40/760=0.981 则：F4：cos F4=1-1.95/700=0.997 则：

F1F4

=11.17°=4.28°热轧带钢时，最大咬入角一般为 15°~20°，低速轧制时为20°，所以上述咬入角符合条件，咬入能力满足轧制时间制度7.1粗轧轧制时间计算由体积不变定理BHL bhl计算每道轧后钢板长度：L1=2301446 9000/1931455=10659mmL2=193145510659/1501466=13612mmL3=150 146613612/1101449=18780mmL4=1101449 18780/721433=29012mmL5=72 143329012/481440=43306mmL6=48 144043306/321417=66013mm同理算出其它机架出口长度。列表如下表7.1各机架出口长度道次L1L2L3L4L5L6长度/mm106591361218780290124330666013由于轧件较长，为操作方便，可采用梯形速度图。根据经验资料区平均加速度a=40rpm/s,平均减速度b=60rpm/s。由于咬入能力很富余，且咬入时速度高有利于轴承油膜的形成，故可采用稳定速度咬入。粗轧速度按照梯形速度图 :（a）不可逆；（b）可逆。（a） （b）根据所选梯形速度图,计算各道的纯轧时间和间隙时间粗轧机组的纯轧时间 tzh计算公式如下:nhnynhnp160Lnh2ny2nh2np2tzhbnhD2a2ba式中：nh——速度图的恒定转速，(rpm)；np——抛出速度，(rpm)；ny——咬入速度，(rpm)；a——加速度，(rpm/s)；——减速度，(rpm/s)；L——该道次轧后长度，(m)；D—工作辊直径，(m)。根据经验资料区平均加速度 a=40rpm/s,平均减速度b=60rpm/s。将表7.2的数据带入公式，计算各道纯轧时间，粗轧一，二，三道之间时间间隔4s，三~四道之间间隔6s，五~六之间间隔4s。所以：tzh1353535351(6010659/352352352202)=4.11s=60351350-40260402tzh2=353535351(6013612/352352352202)=5.31s1350-402604060352tzh3=404040401(6018780/1350-402402402252)=6.44s406040240260tzh4=404040401(6029012/1200-402402402252)=11.35s406040240260tzh5=606060601(6043306/1200-602602602302)=11.12s406060240260tzh6=606060601(6066013/1200-602602602302)=17.14s406060240260表7.2粗轧机轧制时间表道数ny(rpm)np(rpm)D（mm）L(mm)纯轧时间间隙时间nh(rpm)13535201350106594.11s4s23535201350136125.31s4s34040251350187806.44s6s440402512002901211.35s4s560603012004330611.12s4s660603012006601317.14s0粗轧轧制周期t粗=4.11+5.31+6.44+11.35+11.12+17.14+4+4+6+4+4=77.47s，7.2精轧轧制时间计算确定精轧机组各架速度时，应满足金属秒流量相等，即h1v1h2v2h3v3h4v4h5v5h6v6h7v7C式中：h1，h2h7——各架的出口厚度；v1，v2v7——各架的出口速度；C——连轧常数。穿带速度是指轧件头部从第一架入口到最后一架入口的速度，末架穿带速度以成品厚度为依据，可以查下表得出:表7.3末架穿带速度表末架穿带速度表成品≤4.014.605.005.506.006.507.008.0010.00~~~~~~~~~厚度，mm4.004.594.995.495.996.496.997.999.9912.50穿带109.597.576.565.755.55速度，m/s根据经验取最后一道次即第七道次的穿带速度 v7=10m/s,则根据秒流量体积相等算出前六道次的穿带速度h1v1h2v2h3v3h4v4h5v5h6v6h7v7C17.60v1=10.91v2=6.98v3=5.03v4=3.72v5=2.86v6=2.5v7=2.510=25表7.4各机架穿带速度机架v1v2v3v4v5v6v7穿带速度，1.422.293.584.976.728.7410m/s精轧机速度图速度1 2 3 4 5 6 7轧制时间间隙时间轧制周期时间

时间图7.1带钢热连轧机组末架轧机的速度曲线图1点：穿带开始时间，选用速度10m/s的穿带速度，即V1=10m/s；2点：带钢头部出末架轧机后开始第一级加速，V2=V1=10m/s，a=0.2~1.3m/s2；3点：带钢咬入卷取机后开始第二级加速，取V3=14m/s，a=0.3~1.6m/s2；4点：带钢以工艺制度设定的最高速度V4=vmax=20m/s轧制；5点：带钢尾部离开连轧机组中的第三架时，机组开始减速，速度降到穿带速度；6点：带钢尾部离开精轧机组开始以穿带速度等待下一条钢带V6=V1=10m/s7点：第二条开始穿带；（1）穿带时间：由于精轧机组用7个机架，精轧机组的穿带时间：111t0s0v1v2v6式中：s0——精轧机组各架间距，5.8m；v1，v2,,6---F1～F7的穿带速度vs0=5.8m,故精轧机组的穿带时间：t05.81111111.422.293.584.976.7210.938.74则t12t0=10.93s2）加速轧制时间：慢加速段轧制时间：带钢出精轧到卷取机建立张力，实行缓慢加速，加速度a=0.2~1.3m/s2，取a1=0.336m/s2，V3=14m/s,V2V1=10m/sV32 V22 2aS23S(V2V2)/2a2332t23V3V2/a1则得：S23=142.85m，t23=11.90s。因为带钢长度l1=S23=142.85m应该大于或者等于精轧机组末架至卷取机间距Sj与卷取机卷取5圈带钢的长度之和，即 S23 Sj DN式中：Sj——精轧机组末架至卷取机间距， 取Sj=130m；D——卷取机卷筒直径，D=0.8m；N——参数，N=3~5，取5；则l1=S23=142.85m>Sj DN=130+3.140.