年产量80万吨的中厚板车间设计

西安建筑科技大学本科毕业设计〔论文〕题目年产80万吨热轧中厚板车间工艺设计学生姓名学号院〔系〕冶金工程系专业材料成型及控制工程指导教师时间2023年3月10日设计说明本设计为年产量80万吨的中厚板车间，通过对中厚板市场的调研，介绍了中厚板的开展状况，分析了中厚板的市场需求，并针对目前的技术状况，制定出了合理的产品大纲和金属平衡表。以典型产品Q235,Q345,Q235GJ〔10mm×3000mm×6000mm、20mm×3000mm×9000mm、50mm×3250mm×6000mm〕钢板为根底，通过确定典型产品的工艺流程，确定了轧机的布置形式和车间各设备的选用，并制定出典型产品合理的压下规程，计算出轧制力能参数，如：轧制力的计算、变形抗力的计算和传动力矩的计算等。校核轧辊强度并计算电机的容量，以选用适宜的轧辊和电机。确定车间工作制度和年工作时间，计算了轧机的年产量，根据典型产品的工艺和轧件的尺寸等，确定车间平面布置，如合理的设备间距、仓库面积等，并画出车间平面布置图。分析车间的综合经济指标。并采取有效的环境保护措施，如车间的绿化、废气和废渣的再回收等。关键词：中厚板车间，产品大纲，金属平衡表，轧制力，传动力矩DesignNotesThedesignfortheannualproductionof80milliontonsofplateplant,platemarketresearch,thedevelopmentoftheplate,theplatemarketdemand,andthecurrentstateoftechnology,todevelopaareasonableoutlineoftheproductsandmetalbalancesheet.TypicalproductQ235,Q345,Q235GJ(10mm×3000mm×6000mm,20mm×3000mm×9000mm,50mm×3250mm×6000mm)steel-based,todeterminethetypicalproductsoftheprocess,todeterminethethemillarrangementofworkshopequipmentselection,andtodeveloptypicalproductsandreasonablereductionprocedurestocalculatetherollingforceparameters,suchas:rollingforcecalculation,thecalculationofthedeformationresistanceandtransmissiontorquecalculation.Thecheckrollsintensityandcalculatethecapacityofthemotortotheappropriatechoiceofrollsandmotor.Todetermineworkshopworksystemsandworkinghours,calculatedtheannualproductionofthemill,accordingtothetypicalproductoftheprocessandthesizeoftherollingdetermineworkshoplayout,suchasdevicespacing,warehousearea,anddrawtheworkshopfloorplan.Analysisoftheeconomicindicatorsoftheworkshop.Andtotakeeffectiveenvironmentalprotectionmeasures,suchasthegreeningoftheworkshop,wastegasandwasterecyclingandsoon.Keywords:plateworkshop,outline,metalbalancesheets,rollingforce,deformationresistance,drivetorque目录1综述11.1中厚板定义及分类11.2国内外中厚板开展现状1我国中厚板开展现状1国外中厚板开展状况21.3国内外中厚板生产水平差距21.4我国中厚板轧机开展历史21.5现代中厚板生产中的新技术31.6中厚板车间现状及开展趋势5主轧机的型式5加热炉5快冷装置6热矫直机6冷床61.7中厚板行业存在的主要问题与对策61.7.1存在的主要问题71.7.2解决方案71.8建设中厚板厂的可行性和必要性分析7市场的需求情况7韩城简介8资源状况81.8.4交通状况8总结91.9设计的目的及意义92产品大纲及金属平衡表编制92.1生产规模92.2产品大纲的制定9制定产品方案的主要原那么9产品大纲其主要内容102.3产品方案10生产品种10典型产品112.4技术要求12尺寸及允许偏差12典型产品的化学成分及力学性能132.5坯料及金属平衡表的编制15坯料尺寸15成材率概念163生产工艺流程173.1生产工艺流程的制定依据173.2生产工艺流程图183.3中厚板的工艺流程简述18坯料的选择18坯料的检查与清理18坯料的加热18除鳞19轧制19二次氧化铁皮的去除19轧后冷却19热矫直20钢板冷却20剪切20定尺后钢板的外表检查和修磨21成品钢板的入库、存放和发运214生产设备选择214.1主设备的选择21中厚板轧机型式21轧机的布置22中厚板轧机参数确定224.2轧辊尺寸及材质23轧辊的参数计算235轧制规程的制定245.1中厚板工艺计算245.2制定压下规程25压下制度25压下量分配原那么25确定轧制方法25分配压下量265.3确定速度制度26速度制度26加速时间计算27等速时间计算28减速时间计算28轧制时间计算28空转加速时间计算29空转减速时间计算295.4各道次轧制温度确实定29开轧温度29各道次轧制温降计算295.5各道次计算30各道次平均变形速率30确定各道次变形抗力31各道次应力状态影响系数32各道次平均单位压力的计算33计算各道次总压力345.6传动力矩计算34轧制力矩的计算35附加摩擦力矩的计算36空转力矩的计算38动力距的计算38各道次传动总力矩的计算395.7典型产品1405.8典型产品2435.9典型产品3456轧辊强度及电机能力校核476.1咬入条件的校核476.2轧辊强度校核47工作辊强度校核48支承辊强度校核49工作辊与支撑辊的接触应力校核506.3电机能力校核517轧钢机产量计算527.1轧机小时产量计算52典型产品Q235碳素结构钢小时产量计算53典型产品Q345低合金高强度钢小时产量计算53典型产品Q235GJ建筑用钢板小时产量计算537.2轧钢机平均小时产量的计算537.3年方案工作小时数547.4轧钢机年产量548轧钢车间辅助设备的选择548.1加热炉的选择558.2高压水除鳞机的选取558.3剪切机的选择568.4矫直设备的选择578.5冷却设备的选择588.6起重运输设备的选取598.7无损检测设备的选择599车间平面布置599.1车间平面布置原那么609.2生产设备的布置609.3金属流程线确实定609.4设备间距确实定60加热炉及前后设备间距61轧机后设备间距61其他设备间距619.5仓库面积确实定61确定原料仓库面积61确定成品仓库面积629.6车间其它设施面积确实定62操纵台的布置62主电室的布置63轧辊堆放场地63运输通道639.7轧钢车间厂房组成及立面尺寸确实定63厂房跨度布置64厂房跨度大小64柱距尺寸64吊车轨面高度6410车间技术经济指标6510.1各类材料消耗指标65金属消耗65燃料消耗65电能消耗66轧辊消耗66水的消耗66压缩空气消耗66润滑油消耗67蒸汽消耗67氧气消耗67耐火材料消耗6710.2综合经济技术指标67日历作业率67成材率67合格率68劳动生产率6811轧钢厂的环境保护与综合利用6811.1环境保护6811.2轧钢厂的节能与综合利用69节能69综合利用70参考文献71致谢721综述中厚板主要用于船舰、桥梁、锅炉、容器、石油、化工、工程机械及国防建设等方面，其品种繁多，使用温度区域较广(-200～600℃)，使用环境复杂(耐侯性、耐蚀性等)，使用要求高(强韧性、焊接性等)，因此，中厚钢板是国民经济开展不可缺少的钢材品种。由于国民经济的高速开展，拉动了中厚板市场的需求并促进了中厚板行业的快速开展。虽然近几年我国的中厚板轧机开展较快,产品和工艺装备的升级也如雨后春笋。但要真正生产高档次的钢板,仍有一些差距。目前,国内外石油、天然气系统需求的高强、高压、耐候、耐蚀和抗裂等特殊要求的管线、石油储罐和石油平台用钢等，仍不能满足需求。所以我国的中厚板生产也同我国的钢铁工业一样,需要有一个从量到质、从大到强的转变。1.1中厚板定义及分类中厚板是工程中常用的一类厚度远小于平面尺寸的板件。中厚板按尺寸规格可分为中板、厚板、特厚板等。其中，4-20mm者为中板；20-60mm者为厚板；60mm以上者为特厚板。按用途可分为结构、包容及特殊等三大类。其中，结构类包括船舰、建筑、工程机械、桥梁及采油平台等；包容类包括锅炉、容器、管线及罐等；特殊用途类包括坦克、防弹板、复合板、不锈板及工具模具板等。1.2国内外中厚板开展现状1.2.1我国中厚板开展现状随着近年来改造或新建中厚板轧制生产线的相继投产,目前国内中厚板轧线数量众多,轧机规模和产能很大,且企业技术水平层次不一,导致国内普通中厚板产品,尤其是低档次普通中厚板产品已趋向饱和,甚至过剩。而国民经济开展和建设所需的很大一局部高强度高等级中厚板产品,如高强度舰船用板、压力容器板、工程机械用板、管线用板等专用板、品种板却供给缺乏,局部产品如储罐用压力容器板等高性能中厚板产品仍主要依靠进口。改变国内当前中厚板产品的低档次竞争,解决中厚板生产在数量、质量及品种上的供需矛盾,开展重点必须由提高产量转向改变产品结构,提高质量和扩大高性能、高附加值产品的生产,从而更好地满足国民经济和社会开展需求,提高产品参与国际竞争的实力。当前,国内中厚板企业在冶炼和轧制装备及技术日益提高,与钢铁技术兴旺国家根本无差距的背景下,中厚板轧后辅助工序及技术,尤其是提高钢板强度和性能等级的轧后热处理技术,已成为国内中厚板生产厂家提高产品档次和竞争力的必然选择。1.2.2国外中厚板开展状况目前，国外中厚板生产和轧机建设已进入一个稳定时期，新建轧机寥寥可数，产量那么有减无增，但品种增多，产量提高、本钱下降，自动化程度越来越高。世界上中厚板贸易比拟活泼，产量和消费量均约为8000万吨。近几年日本产量约为900万吨，约占钢材产量的10％，占板材产量的20％。世界上生产中厚板的大国已经完成了中厚板轧机的调整工作，使中厚板轧机的整体性能明显提高。国外宽厚板生产技术的开展与国内相比，还采用了以下先进技术:采用板坯去毛刺机，保证了板坯质量；采用去磁机，保证了低温用钢板性能；采用在线磨辊，减少了换辊次数；除鳞设备能力提高，提高了铁皮去除能力；轧制产品种类增多，增添了锥形、梯形、圆形、差厚、差宽、防挠及带肋等异形板生产；整个车间的检测手段齐全，为实现自动化生产奠定了根底。1.3国内外中厚板生产水平差距由于历史原因，我国目前大局部中厚板轧机生产线的总体装备水平与国外先进水平存在一定的差距。主要表达在：1)规模小，装备水平低；2)加热炉大局部为推钢式，加热能力和质量保证能力差；3)后部精整能力缺乏，因陋就简，如矫直机(几乎没有冷矫)，纵剪能力到达30mm以上的不多，且剪切质量差。在线无损探伤线、热处理和喷丸等工艺大局部工厂没有配备；4)核心技术不精、不专，主要表达在控温、辊型设计、水冷和控制轧制等，尤其是独特的、具有自主知识产权的工艺、产品不多。与国外先进企业比拟，国内中厚板轧钢厂尽管在装备上存在着一定的差距，但近几年一些大钢厂正在逐步引进、消化和改造一批中厚板生产设备和工艺，如首钢和济钢的3500mm轧机、鞍钢的4300mm轧机和宝钢的5000mm轧机等陆续投产；首秦公司的4300mm轧机，天津、唐钢和福建三明的3500mm轧机等一大批即将投产的中厚板轧机，将逐渐参与中厚板的市场竞争，这对我国的中厚板生产企业提升整体装备水平、提升产品档次和质量将会起到极大的促进作用。1.4我国中厚板轧机开展历史我国的第一套中厚板轧机于1936年在鞍钢建成，属于三辊劳特式轧机。新中国成立后，我国的中厚板生产装备和工艺技术水平有了很大提高和开展。先后建成了重钢2440mm中厚板轧机、武钢2800mm中厚板轧机等13套三辊劳特式轧机，为我国板材生产奠定了坚实的根底。七十年代后，我国的中厚板轧机开始向宽板面方向开展，1978年在舞阳钢厂建成了我国自行设计制造的第一套4200mm厚板轧机，首钢引进了国外3300mm二手宽板轧机设备。这两套轧机主要用于生产特殊钢板，满足了当时核动力设备、舰船、潜艇、大型工程机械和民用钢制造船舶生产的需要。近年来，据初步统计，新建或改建3500mm轧机有10套。除宝钢5000mm轧机已开工建设以外，还有两地拟新建5m以上轧机(宁波建龙和江苏沙钢)，舞阳钢厂也筹划4800mm轧机建设工作。宝钢的5米级宽厚板轧，一期建成一精轧机架，能力为140万t，二期建成后为180万t。此外正在建设两个宽炉卷轧机(南钢3500mm和安钢3500mm，能力分别为120万t和110万t)。改造之后，我国轧机的结构将发生重大变化，形成以4m以上的宽厚板轧机领衔中厚板行业的格局。在工艺技术和装备水平开展方面。二十世纪八十年代，国内中厚板生产企业屡次对原先建设的三辊劳特式中板轧机进行了不同方式的改造，改造后的轧机根本已以三辊加四辊或双四辊轧机为主，根本解决了三辊劳特式轧机尺寸偏小，钢板宽度窄，长度短，尺寸偏差大、板形差以及原材料和能源消耗本钱高、经济效益差等问题。从我国中厚板轧机的开展历程可以看出，我国中厚板轧机经历了从三辊劳特式轧机为主到以四辊轧机为主的开展历程。1.5现代中厚板生产中的新技术尽管金融危机影响到中厚板，但是现今中厚板仍在向前开展，在中厚板的生产中，国内外采用了一些新技术，根据资料查询，中厚板采用的新技术举例如下。采用了高水平的控制轧制和控制冷却工艺。如在置于精轧机后的加速冷却装置上采用喷射冷却和层流冷却组合形式，使其可实现直接淬火〔DQ〕，具有冷却速率调节范围广和高冷却速率等特点。采用了多功能厚度控制技术。如高精度多点式设定模型、厚度液压自动控制〔AGC〕〔包括高响应液压AGC、监控AGC、绝对AGC技术等〕、近距离布置的射线测厚仪，可以生产变厚度〔LP〕钢板。采用MAS轧制法与近距离布置的立辊相结合，立辊采用宽度自动控制(AWC)短行程〔SSC〕技术，进行平面形状控制，可大幅度提高成材率和钢板宽度控制精度。采用了连续可变凸度〔CVC〕和垂直面双轴承座丁作辊弯辊系统(WRB)配合的板形控制技术，可实现板凸度和板平直度的综合控制，有利于提高钢板的成材率和厚度的均匀性。采用了在线回炽热处理新技术，近年，日本JFE公司开发了在线可进行回炽热处理的新技术，HOP〔在线热处理工艺：heattreatmentatonlineprocess〕。2004年世界首次福山厚板厂应用。HOP是将大容量感应加热装置和直接淬火装置直接连接，可以进行在线淬火—回火处理，实现高级钢的完全在线生产。因而，解除了传统热处理炉能力限制，高级钢的生产能力得到了大幅度提高，交货期也大大缩短。采用了细晶化高强度厚板生产技术，生产厚规格的细晶中厚板是中厚板生产的一个难度很大的问题，生产该产品采用控制轧制工艺，其特点是高温奥氏体温度区间大变形，通过再结晶，细化奥氏体晶粒，即实行再结晶控轧〔RCR〕；低温奥氏体温度区间，奥氏体晶粒累积形变〔或称硬化未再结晶奥氏体〕，储存形变能，即采用传统控轧工艺〔CCR〕。控制冷却工艺的特点为轧后快速冷却，提高过冷度，提高相变驱动能，增加铁素体形核率。采用低碳当量成分设计，新一代中厚板冷却技术，在常规的轧制温度范围内完成轧制后，使钢材由终轧温度急速快冷，迅速通过奥氏体区，到达快速冷却条件下的动态相变点，并同时停止超快速冷却。利用复合技术生产厚板，主要有不锈钢复合钢板制造技术和连铸坯复合生产超厚钢板技术。用轧制法生产复合钢板的制造工艺为：首先，利用轧制方法得到需要厚度的热轧母材和不锈钢包覆材料．用以组装复合板坯。其次，对轧制后的坯料进行外表处理．包括修磨和酸洗。然后按需要将坯料叠台，在真空室内将四周焊接，制成组装板坯。然后以低速太压下热轧组装板坯，使母材和包覆不锈钢粘合，得到复合钢板。采用了中厚板轧制过程基于灰色关联度的厚度修正方法，由于中厚板轧制过程传统道次修正方法稳定性较差，提出了基于灰色关联度的道次修正算法。通过灰色关联度模型计算出最近生产的n块钢板所有道次以及当前正在轧制的钢板前m道次与当前轧制道次轧制力自学习系数的关联度，根据关联度的上下来确定当前道次和后续道次的自学习系数，并通过道次修正对后续辊缝进行二次调整，以获取精确的目标出口厚度。实际应用结果说明，产品目标出口厚度的命中率提高了2.5%~3.0%，具有很高的现场应用价值。采用了中厚板厂制造执行系统的设计，中厚板厂MES系统以业务处理模型为核心，连接根底自动化、过程自动化、质检、ERP等系统，建立了由数据库、通信效劳器和客户端组成的3层体系结构，满足了系统高效、稳定和可扩展等需求。上线以后，解决了工序间协调运作、生产信息及时传递、生产过程优化等问题，将生产管理模式由人工粗放式管理转变为系统精细化管理，提高了生产管理水平和生产效率。这些新技术的采用，使得现代中厚板轧机越来越趋于大型化，精密化，自动化。以满足钢板控制轧制技术的要求，能够生产高强度的合金钢板。电子计算机的应用使轧机提高了自动化控制程度。中厚板轧机普遍采用了液压AGC〔钢板厚度自动控制系统〕。中厚板的精度和生产效率也大幅度提高。1.6中厚板车间现状及开展趋势1.6.1主轧机的型式从机架的结构有二辊可逆式、三辊劳特式、四辊可逆式、万能式和复合式，现代建设的轧机大局部是四辊可逆式和万能式，二辊可逆式和三辊劳特式在现代已经很少。新建设的中厚板轧机宽度尺寸在三米以上，四辊轧机的结构趋于稳定和成熟。二辊可逆式轧机于1850年前后最早用于生产中厚板。1864年美国创立了第一台生产中厚板的三辊劳特式轧机。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辊可逆式厚板轧机。近年来中厚板的质量和生产技术都大大提高了，旧式二辊可逆式和三辊劳特式轧机由于辊系刚性不够大，轧制精度不高，已被淘汰。四辊可逆式轧机是现代应用最广泛的中厚板轧机，适于轧制各种尺寸和规格中厚板，尤其是宽度较大，精度和板形要求较严的中厚板。这种轧机兼备二辊和三辊轧机的特点，支承辊与工作辊分工合作，即降低了轧制压力，又大大增强了轧机刚性。万能式轧机是在板带一侧或两侧带有一对或两对立辊的可逆式轧机。由于立辊的存在，可以生产齐边钢板，不再剪边，降低了金属的消耗，提高了成材率。1.6.2加热炉加热炉按物料在炉内运动的方式可分为推送式加热炉、步进式炉、辊底式炉、转底式炉、链式炉等。推送式连续加热炉仍是应用最广泛的形式。根据炉温制度又可分为两段式加热炉、三段式加热炉、多点供热式加热炉。挡坯料厚度不大时〔一般小于200mm〕，可采用两段式炉。但当坯料断面较厚时，两段式连续加热炉就不能适应要求。三段式连续加热炉采取预热期、加热期、均热期的三段温度制度。断面尺寸较大物料的加热多采取三段连续加热炉。由于轧机产量的不断增加，要求炉子产量相应增加，出现了多点供热的连续加热炉。这种炉子的炉温制度扔属于三段式温度制度的特点，可根据材料品种不同灵活调整各段的供热分配。步进式加热炉被公认为当代最先进的炉型，也是各种机械化炉底炉中使用最广、开展最快的炉型。和推送式连续加热炉相比，步进炉具有以下优点：可以加热各种形状的料坯，特别适合推送式炉不便加热的大板坯和异型坯。生产能力大，炉底强度可以到达800~1000kg/(m²·h)，与推送式炉相比，加热等量的料坯，炉子长度可以缩短10%~15%。炉子长度不受推送比的限制，不会产生拱料、粘连现象。炉子的灵活性大，在炉长不变得情况下，通过改变坯料之间的距离，就可以改变炉内料块的数目，适应产量变化的需要。单面加热的步进式炉没有水管黑印，不需要均热床。两面加热的情况比拟复杂，对黑印的影响要看水管绝热良好与否而定。由于坯料不在炉底滑道上滑动，料坯的下面不会有划痕。轧机故障或停轧时，能踏步或将物料退出炉膛，以免料坯长期停留炉内造成氧化和脱碳。可以准确计算和控制加热时间，便于实现过程的自动化。步进式炉存在的缺点是，和同样生产能炉的推送式炉相比，造价高15%~20%；其次，步进式炉〔两面加热的〕炉底支撑水管较多，水耗量和热耗量超过同样生产能炉的推送式炉。经验数据说明，在同样小时产量下，步进式炉的热耗量逼推送式炉高160kj〔以每1kg钢计〕。1.6.3快冷装置在生产高等级、高技术含量、高附加值产品时，一般都采用控制轧制技术工艺。此技术的应用必须有良好的冷却系统相配合，新建和在建的生产线大多都装备了先进的快冷系统。装置一般都采用DQ+U形管层流的冷却型式，一些老生产线近几年也对冷却系统进行了改造。1.6.4热矫直机2005年以前大都采用辊式矫直机，此型式由于受辊径和辊距的配合限制，所以矫直板厚有一定范围，一般最后与最薄之比为4，新生产线中大都采用有张力机能的新型矫直机。其矫直最后与最薄之比可以到达25，而且矫直力也可以增加一倍。1.6.5冷床由于以前大多数生产线采用拉钢冷床，非但容易划伤钢板，也容易造成钢板冷却不均匀。新建生产线的冷床大都采用步进格板式或盘辊式，也有足够的面积放置钢板，不需要在冷床前进行热剪分段，对提高成材率有利。1.7中厚板行业存在的主要问题与对策有关调查显示截止2023年5月，国内钢铁企业拥有中厚板产线77条，设计产能合计9242万吨/年；其中并不包括工程搁浅以及暂未完工的产线。值得注意的是，目前国内有5家钢厂7条中厚板生产线设计产能合计472万吨/年处于停产状态，其中5条产线设计产能合计372万吨/年停产时间已经超过1年。换句话说，当前国内中厚板有效生产线为70条，设计产能为8770万吨/年。中厚板市场的疲弱表现是许多生产企业停产、减产的主要原因，在2023年里，国内钢厂中厚板生产线根本常年处于亏损状态，许多企业不得不增加减产力度。1.7.1存在的主要问题品种规格多而到达国际先进水平的产品少。我国可以说是世界板带材生产大国，但是中低档产品过多，实物质量到达国际先进水平的产品很少，品种结构有待进一步优化。工艺技术装备水平低。除了几家大中型骨干企业装备较新，大多数小企业还是沿用50、60年代陈旧落后设备。不但能耗高、环保治理差、原辅材料消耗高、劳动生产率低，产品质量也很难到达标准要求，某些技术含量高的产品更是无法生产。重复引进的工艺技术装备多，而消化吸收创新的少。企业中技术素质低的职工多，劳动生产率低。我国中厚板生产企业的职工中，文化程度不一，某些小企业，工程技术人员过少，只能生产老旧产品。1.7.2解决方案调整品种结构，开发新产品目前我国中厚板产品品种结构不尽合理，中低档品种产量过剩；高附加值、高技术含量的品种又缺乏。应大力开发高附加值、高技术含量的产品，才可以在市场上占有一席之地。以人为本，锐意创新经济的竞争，科技的竞争，归根结底是人才的竞争。解决好员工队伍的培训，解决好人才的引进、培养、使用，要调整和完善人才结构，逐步形成一个素质高、懂管理、善经营的人才群体，这样一个企业才能长远的开展下去。强强联合，实现企业集团大型化企业集团大型化的优势：第一是资金重组，资源可以重新配置，有利于统一规划，产品合理分工，防止重复建设；第二是专业人才可以合理使用，能够形成产、学、研一体化科技开发队伍，企业自主开发能力增强，有利于企业开展精品名牌战略；第三是企业大型化后，筹措资金渠道多，能进行较大规模技术改造，可以调整产品结构，进一步提高产品质量，降低生产本钱，有利于参与国内外市场竞争等。1.8建设中厚板厂的可行性和必要性分析1.8.1市场的需求情况近些年国内市场对中厚板的需求一直保持增长态势,尤其是从2000年开始,这一需求攀升速度急剧加快,最主要的拉动因素是根底设施建设用钢结构、造船工业、桥梁建设、油气开发及输送等行业的蓬勃开展。中厚板的市场需求主要表现在以下几个方面:(1)加强事关国家经济平安的根底设施建设工程如能源工业建设的需要。(2)建筑钢结构行业的需要。(3)中国造船工业异军突起,已成为世界第三大造船国,对中厚板需求大量增加。(4)传统行业开展的需要。(5)桥梁建设的需要。鉴于我国中厚板生产的现状及需求，新建一套生产80万吨具有世界先进水平的中厚板厂是非常必要的。1.8.2韩城简介韩城是我的家乡，古称“龙门〞。陕西省所辖的副地级市。位于陕西省东部黄河西岸，关中盆地东北隅，是一座重要的能源工业城市。现在是陕西省方案单列市，总面积1621平方公里，人口40万。1.8.3资源状况韩城能源工业开展迅猛，循环经济占据主导地位，形成了煤炭、焦化、钢铁、电力等四大支柱产业，年生产能力分别到达700万吨、500万吨、600万吨，电力装机容量270万千瓦，中国500强企业、陕西第一、生产能力300万吨的龙门钢铁集团；境内有年产原煤400万吨的陕西韩城煤业公司、总装机240总装机容量240万千瓦的韩城二电厂、中国500强企业、陕西第一、生产能力300万吨的龙门钢铁集团。韩城拥有足够的能源而且韩城钢厂主营钢铁、铁矿，可以很好的提供原料，且韩城临近黄河，水资源丰富。韩城土地资源丰富，更方便建厂，可以用同样的资金建设更大的厂房。1.8.4交通状况韩城108国道纵贯南北，市乡公路根本普及，各干线四通八达。新建成的国家乙级韩城客运站日发车240辆，直达西安、太原、郑州等省会城市。西安至侯马铁路与108国道并行，在韩城域内设有站台5个，运输专线40余里，年可向外运输货物800万吨，韩城至北京的始发列车是全国首家县〔市〕发往北京的唯一客运列车。由国家投资40多亿元的阎禹高速公路全线贯穿，这一切带动韩城社会经济的迅速开展。截止2023年底，韩城建成过境高速公路全长37公里、国道67.8公里、省道34.4公里，境内县道全长129.833公里，乡道216.786公里，村道1776.579公里，专用车道69.068公里。而且韩城飞机厂正在筹备过程中，未来将会拥有便利的出行方式。而且作为多年前韩城以煤炭为主开展了大量线路，可以是货物方便的运输。1.8.5总结韩城拥有充足的原料，便利的交通，广阔的土地，充足的劳动力和低廉的物价，特别是有强力的能源，可以使产品本钱降低，更方便的进行生产。综上条件，在韩城建设中厚板厂是可行的。1.9设计的目的及意义本设计的目的是培养结合实际生产，系统地运用所学根底和专业知识分析问题，解决问题的能力。并对大学所学知识进行整理和检验，把大学四年学习的知识运用到实际中。通过本次设计可以更好地掌握所学知识，并且熟悉设计过程。相信在以后的工作中会带来很大的帮助。2产品大纲及金属平衡表编制2.1生产规模本次车间设计的目的是设计一个年产80万吨的热轧中厚板车间。2.2产品大纲的制定产品大纲是设计任务书的主要内容之一，是进行车间设计时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。中厚板品种主要有以下几种：碳素结构钢，低合金高强度钢，建筑用板，造船板，桥梁板等。2.2.1制定产品方案的主要原那么制定产品方案的主要原那么如下：1)满足国民经济开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给和优先保证国民经济重要部门对于钢材的需要。2)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。做到供给适当，品种平衡，产销对路，布局合格，要防止不过轧机特点，不顾车间具体工艺设备条件一哄而上，一哄而下的倾向。3)考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区的合理分工。有条件的要争取轧机的专业化和产品系列化的开展，以利于提高轧机生产技术水平。4)考虑建厂地区资源及环境条件，物资和材料等到运输的情况，逐步完善和配套起我国自己独立的轧钢生产体系。5〕要逐步解决产品品种和规格老化问题，要适应当前对外开放，对内搞活的新的经济形势的需要，要根据车间工艺设备的情况，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的一些出口产品，走向国际市场。2.2.2产品大纲其主要内容产品大纲的主要内容包括如下：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在总产量中所占得比例。2.3产品方案2.3.1生产品种本车间生产的钢种有：碳素钢、低合金高强度钢、建筑板、船用板和桥梁板。其产品分配见表2-1。表2-1按钢种分配的产品方案表序号产品名称钢号尺寸(厚×宽×长/mm)国标产量万吨/t比例%1碳素结构钢Q195-Q275〔4.5-50〕×〔1600-3250〕×〔4000-18000〕GB70024302低合金高强度钢Q345系列，Q390，Q420等〔4.5-50〕×〔1600-3250〕×〔4000-1800〕GB/T1591-9416203专用钢板建筑用钢板Q235GJ,SN490B〔4.5-50〕×〔1600-3250〕×〔4000-18000〕ASTM,JIS,G313312154造船用板AH32，DH32，AH36，DH36〔4.5-50〕×〔1600-3250〕×〔4000-18000〕GB71216205桥梁板Q345qC〔4.5-50〕×〔1600-3250〕×〔4000-18000YB168及YB(T)10GB/T714ASTM1215合计80100注：本车间所有产品均以热轧态交货。2.3.2典型产品本车间拟生产的产品品种、状态、规格组合起来有很多种，在设计中并不能针对每一种产品进行详细计算。所以将各类产品进行分类，从中选择典型的产品〔在合金、品种、规格、状态、产量、和工艺特点方面有代表〕作为计算产品。选择计算产品应遵循以下原那么：有代表性；通过所有工序；所计算的产品要与实际接近；计算产品要留一定的调整余量。故本次设计选择的典型产品如下：表2-2典型产品表钢种钢号尺寸〔厚×宽×长〕mm执行标准产量〔万吨〕比例〔％〕碳素结构钢Q23510×3000×6000GB7002430低合金高强度钢Q34520×3000×9000GB/T1591-941620建筑用钢板Q235GJ50×3250×6000ASTM,JIS,G31334050合计80100注：本车间生产所有产品均以热轧态交货。2.4技术要求产品的技术要求就是为了满足使用上的需要而对产品提出的在规格和技术性能，如外形、尺寸，外表状态、力学性能、工艺性能、物理化学性能、金属内部组织和化学成分等方面的要求。产品标准一般包括有品种标准、技术条件、试验标准等方面的内容2.4.1尺寸及允许偏差钢板的厚度允许偏差如下表。订货时需方应明确厚度偏差的控制类型。假设没有规定时，一般按国家标准订货的钢板按本标准表2-3的规定。表2-3厚度偏差〔mm〕钢板厚度负偏差以下宽度的厚度允许正偏差≤1500＞1500～2000＞2000～2500＞2500～3000＞3000～3500＞3500＞5～80.600.200.200.400.500.600.80＞8～100.700.200.300.400.400.600.80＞10～160.750.250.250.350.450.550.85＞16～250.800.200.300.400.500.700.90＞25～400.900.200.300.400.700.801.00＞40～801.000.300.400.600.700.901.00＞801.500.300.500.700.901.001.00表2-4宽度及长度偏差〔mm〕宽度允许偏差切割状态长度允许偏差钢板长度﹢15剪切±20≤600000﹢25火焰切割﹢30＞6000002.4.2典型产品的化学成分及力学性能〔1〕碳素结构钢Q235钢的牌号和化学成分〔熔炼分析〕应符合表2-5规定表2-5钢的牌号和化学成分〔熔炼分析〕牌号等级化学成分，%脱氧方法CMnSiSP不大于Q235A0.14～0.220.30～0.6510.300.0500.045F、b、ZB0.12～0.200.30～0.7010.045C≤0.80.35～0.800.0400.040ZD≤0.170.0350.035TZ注：Q235A、B级沸腾钢锰含量上限为0.60%。成品钢材、商品钢坯的化学成分允许偏差应符合表2-6规定。表2-6钢材的拉伸和冲击试验牌号等级拉伸试验冲击试验屈服点б，N/mm²抗拉强度бbN/mm²伸长率б，s%温度V型冲击功〔纵向〕J钢材厚度〔直径〕，mm钢材厚度〔直径〕，㏕≤16＞16～40＞40～60＞60～100＞100～150＞150≤1616～40＞＞40～60＞60～100＞100～150＞150不小于不小于不小于Q235A235225215205195185375～500262524232221B2027C0D-20〔2〕低合金高强度钢Q345Q345〔16Mn〕是一种钢材的材质。它是低合金钢，广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器等。Q代表的是这种材质的屈服，后面的345，就是指这种材质的屈服值，在345左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。

参考标准：GB/T1591-2023

《低合金高强度结构钢》

注：Q345最新标准GB/T1591-2023

相对于老标准，最明显的一个变化就是Mn元素含量的变化，从原来的1.0-1.60更正为≤1.70，取消了最小值的限定。

随着现代工业的发现，科技的不断进步，各种微量元素在钢板中的应用也更加广泛，Mn含量不再是影响钢材强度和机械性能的唯一因素。所以中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会联合发布实施的低合金高强度结构钢标准，取消Mn含量区间的限定，只规定最大值。

对于Q345钢材的检测，一方面是钢材的元素含量是否到达国标要求，最重要的一方面是通过专业机构检测钢材的机械性能〔屈服强度、拉伸试验〕是否到达标准。化学成分

Q345A：C≤0.20，Mn

≤1.70，Si≤0.50，P≤0.035，S≤0.035；Q345B：C≤0.20，Mn

≤1.70，Si≤0.50，P≤0.035，S≤0.035；Q345C：C≤0.20，Mn

≤1.70，Si≤0.50，P≤0.030，S≤0.030，Al≥0.015；

Q345D：C≤0.18，Mn

≤1.70，Si≤0.50，P≤0.030，S≤0.025，Al≥0.015；

Q345E：C≤0.18，Mn

≤1.70，Si≤0.50，P≤0.025，S≤0.020，Al≥0.015；

Q345A、B、C、D、E均含Nb≤0.07，V≤0.15，Ti≤0.20，Cr≤0.30，Ni≤0.012，Mo≤0.10。

类同命名Q345A，Q345B，Q345C，Q345D，Q345E。这是等级的区分，所代表的，主要是冲击的温度有所不同而已！

Q345A级，是不做冲击;Q345B级，是20度常温冲击;Q345C级，是0度冲击;Q345D级，是－20度冲击;Q345E级，是－40度冲击。在不同的冲击温度，冲击的数值也有所不同。在板材里，属低合金系列。在低合金的材质里，此种材质为最普通的。Q345过去的一种叫法为：16Mn。

Q345的外部执行标准为：GB709，内部执行标准为：GB/T1591-2023

由于执行标准的原因，此种钢板允许负公差交货。(3)建筑用钢板Q235GJQ235GJ是一种建筑结构用钢，钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T709的规定，负偏差限定为-0.3mm。化学成分钢的化学成分〔熔炼分析〕应符合表2-7的规定：表2-7钢的化学成分〔熔炼分析〕质量等级厚度/mmCSiMnPSB6～100≤0.20≤0.55≤1.60≤0.025≤0.015C6～100≤0.20≤0.55≤1.60≤0.025≤0.015D6～100≤0.18≤0.55≤1.60≤0.020≤0.015E6～100≤0.18≤0.55≤1.60≤0.020≤0.015力学性能屈服强度ReH/〔MPa〕厚度6-16≥345厚度＞16-35345-465厚度＞35-50335-455厚度＞50-100325-445抗拉强度Rm/(MPa):490-610伸长率A〔%〕：≥22碳当量碳当量〔CE)CE〔%〕=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15焊接裂纹敏感性指数(Pcm)Pcm〔%〕=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/60+Mo/15+V/10+5B钢板的碳当量〔CE)可用焊接裂纹敏感性指数(Pcm)替代交货状态规定厚度下的碳当量CE〔%〕规定厚度下的接裂纹敏感性指数(Pcm)≤50mm>50-100mm≤50mm>50-100mmAR、N、NR、N+T≤0.42≤0.44≤0.29≤0.29TMCP≤0.38≤0.44≤0.24≤0.26钢板的包装、标志、质量证明书应符合GB/T247的规定。2.5坯料及金属平衡表的编制2.5.1坯料尺寸表2-8坯料来源及规格工程名称厚度/mm宽度/mm长度/mm单重/t定尺坯定尺坯连铸板坯100～5001400～23002500～36002.81～19.91自开坯≥120≥1200≥1500≥1.66用连铸方法生产板坯，不仅缩短了冶金生产过程，更主要的是可以提高板坯的质量，因为连铸坯的物理化学均匀性比初轧坯好，这对于提高成品率和降低生产本钱也是很重要的。连铸板坯虽然受批量、材质等限制，但是具有单重大、成材率高、生产周期短、材质均匀、节能、节省人力等优点。本设计选用连铸坯作为原料。故本设计典型产品选择的坯料如下表2-9所示。表2-9典型产品选择的坯料序号钢种钢号规格〔mm〕坯料规格〔mm〕1碳素结构钢Q23510×3000×6000100×1500×27002低合金高强度钢Q34520×3000×9000150×1500×27003建筑用钢板Q235GJ50×3250×6000200×2000×27002.5.2成材率概念用一吨原料轧制出合格产品重量的百分数称为成材率。它反映了轧钢生产过程中金属的收得情况，其计算公式如下：〔2—1〕式中A—成材率，%；Q—原料重量，t；W—各种原因造成的原料损失量，t；成材率是一项重要的技术经济指标，成材率的上下反映了生产组织管理及生产技术水平的上下。影响成材率的因素是各工序的各种损失。金属损失主要有以下几种：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。烧损率一般在1%～5%。切损：切损是指切头、切尾、切边等大块残料损失。钢铁切损主要与钢种坯料尺寸以及原料状况等有关。本车间产品切损均为0.1﹪～6﹪.轧废：轧件各工序生产中由于设备和工具、操作技术以及外表介质问题所造成的不符合质量要求的产品。如轧漏，轧卡，超差，轧扭，性能不合格等。它与车间的技术装备、生产管理及操作水平有关。轧废率一般在1﹪～3﹪。表2-10金属平衡表编号钢种单根原料重量/kg成品重量/kg烧损／％切损／％轧废／％金属消耗系数／％成材率／％1碳素结构钢222320221.66.01.41.09991.02低合金高强度36.01.81.10090.93专用板建筑用86.11.01.09891.14造船46.21.71.10390.75桥梁95.81.51.10190.83生产工艺流程3.1生产工艺流程的制定依据制订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，其次要在保证质量的根底上追求轧机的高产量，并能够降低各种原料材料消耗，降低生产本钱。尽管由假设干工序组成的产品生产过程是比拟复杂的，但工序的取舍不是任意的。工艺设计的任务就是要掌握制订工艺过程的原那么，正确选择工序内容和确定各个根本工序的主要参数，以到达获得产量高、质量好、消耗低的目的。制订工艺过程的主要依据是：〔1〕产品的技术条件即产品的几何形状、尺寸精度、钢的内部组织与性能及外表质量等要到达的某种要求。〔2〕钢种的加工工艺性能钢的加工工艺性能包括了钢的变形抗力、塑性、导热性及形成缺陷的倾向性等内容。它反映了金属在加工过程中和难易程度，决定并影响了我们对金属采用何种加工方式和方法，决定并影响了我们选择工序内容和确定工艺参数。〔3〕生产规模的大小一般生产规模包括企业规模的大小和品种批量的多少。企业规模的大小决定了工艺过程中采用作业还是冷锭作业的问题，是一次成材还是二阶段生产的问题。批量的多少主要反映在选取设备的技术水平，产品本钱的上下上，而对产品的工艺过程无显著的影响。(4)产品本钱本钱是生产效果的综合反映，是各种因素影响的结果。一般钢的加工工艺性能愈差，产品的技术要求愈高，其生产工艺过程必然就愈复杂，生产中的各种消耗就愈高，产品本钱必然会相应提高。反之，本钱下降。(5)工人的劳动条件工艺过程中所采用的工序必须保证生产平安，不危及劳动者的身体健康，不造成环境污染。上述制定工艺过程的各项依据是相互联系，相互影响的，在确定工艺过程时必须综合考虑。3.2生产工艺流程图生产工艺流程图如下3-1：图3-1中厚板生产工艺流程3.3中厚板的工艺流程简述3.3.1坯料的选择本车间设计的坯料选择选用连铸坯。3.3.2坯料的检查与清理〔1〕铸坯常见缺陷连铸板坯常见的缺陷有:外表纵裂纹、外表横裂纹、星状裂纹、皮下气泡和夹杂、鼓肚、内部裂纹、中心偏析和中心疏松、非金属夹杂等。〔2〕坯料外表检查铸坯外表状况检查，传统上都是由人工在切割前后，用肉眼进行直观检查，然而为了提高检查精度，开发了热外表缺陷检测装置。铸坯坯的热外表缺陷检测装置有使用探头线圈的涡流探伤装置和利用自发广或照明光的光学探伤装置。本设计采用人工检查和超声波探伤检查。〔3〕坯料的外表清理铸坯外表存在的缺陷，除一些比拟轻的缺陷因其在加热过程中被氧化掉，不会影响钢板质量不需清理外，尺寸超过一定限度的缺陷都需要采用某种清理方法，将其去除掉，以免影响钢板质量或造成废品。常用的清理方法有火焰清理、风铲清理、砂轮磨研、机床加工、电弧清理等。本设计采用火焰清理的方法。3.3.3坯料的加热热轧钢材时，轧制前必须将原材料加热到一定的温度，其目的是提高钢的塑形，降低其变形抗力，改善金属内部组织与性能，以保证轧制工艺的顺利进行。因此坯料加热是热轧钢材生产中的重要工序。本车间接收的连铸坯均为根据生产方案安排的合格定尺坯或倍尺坯，合格的定尺或可直接入炉的倍尺热坯那么是通过连铸车间的板坯热送辊道将其逐块送到本车间的板坯入炉辊道上，经称重后由推钢机(或装钢机)推至加热炉内加热。对于热送热装的板坯，由于生产方案安排无法入炉加热或当轧线出现故障无法入炉加热时，热板坯应进入缓冷坑中保温。加热的工艺操作包括对加热温度、加热速度、加热时间等工艺参数的控制以及对炉温制度、炉内气氛和炉压等参数的控制。3.3.4除鳞除鳞是将在加热时生成的氧化铁皮〔初生氧化铁皮〕去处干净，以免压入钢板外表形成外表缺陷。初生氧化铁皮要在轧制开始阶段去处，因为这时氧化铁皮尚未压入钢中，易于去处，同时去除面积小。本车间采用高压水除鳞，加热合格的板坯由出炉辊道送至高压水除鳞箱。在通过除鳞箱时，由压力约21MPa的高压水喷除板坯上、下外表的氧化铁皮，然后经粗轧机前输入辊道输送至四辊粗轧机处进行粗轧轧制。3.3.5轧制本车间是单机架生产，先将板坯展宽到所需的宽度并进行大压缩延伸，再进行质量控制，包括厚度、板形、外表质量、性能控制。本车间采用综合轧制法，即横轧—纵轧法。首先纵轧1～2道次平整板坯，称为成形轧制；然后转90°进行纵轧成材，称为延伸轧制。3.3.6热矫直钢板一般在600～850℃进行热矫，较薄的钢板温度可能降低至500～550℃，较厚的钢板可接近800～900℃。矫直速度是根据钢板的矫直温度、厚度及强度性能等因素确定的，速度范围为0～2.5m/sec。矫直机的压下量主要取决于钢板的矫直温度，一般在1.0～5.0mm的范围内选取。对温度较低的钢板取较小值，对温度较高的钢板取较大值。此外，确定压下量时还要考虑板厚的影响，厚度较薄的钢板压下量大，较厚者压下量小。钢板在矫直机上一般矫直1道，特殊情况下可采用3道。经过控制轧制和控制冷却的钢板，对其可能产生的不平直度，应消除到标准允许的范围以内。3.3.7钢板冷却热矫后的钢板一般在600～900℃左右进入冷床。钢板在冷床上逐块排放，并可根据长度以1至4排的形式排放。一般情况下，钢板在冷床上的横向间隔为100～300mm；钢板的横向间隔应随厚度或轧件单重的增加逐渐加大，将单位负荷控制在冷床允许的限度内。钢板在冷床上，在无相对摩擦、不受划伤的情况下通过，温度下降至100～150℃左右时离开冷床。对于某些特殊用途的钢种，如高等级管线钢等，需要进行缓冷。需要缓冷的钢板由吊车吊至缓冷区堆放，采用堆垛或堆垛后压盖方式缓冷，堆垛高度不大于1500mm，缓冷温度约400～600℃。3.3.8剪切冷却后的钢板由辊道输送，进入剪切线。为了标示试样号，以及在后续剪切或下线处理时便于识别，在钢板进入剪切区之前，将其在取样位置上和“子板〞上自动标记出钢板号和其它有关参数(在此设备建设之前，由人工完成)。小于50mm厚的钢板首先经过切头剪，切除头尾“舌形〞和“鱼尾〞局部，并视板长和板形情况进行分段处理，为后续的边部剪切做好准备。钢板在双边剪输入辊道上经激光射线示位，并以升降横移装置或推板对中后，准备进行剪切。双边剪中的移动剪根据设定的成品宽度预先调定位置，左右剪机根据板厚调整剪刃间隙，钢板由设于剪机左右前后的四对夹送辊，送入双边剪并以每分钟最大30次的剪切频率及每刀剪切长度max.1300mm的剪切步伐，剪切钢板的两边。钢板切边后，送至定尺剪前，由升降横移或摆动横移装置靠齐侧边，首先将钢板前端切齐(成直角)，藉助剪机前后的测长辊，按要求剪成定尺长度。试样在定尺剪上剪切，并由专用的输送装置送至试样剪切区。由剪切间内的试样剪(预留)切成毛样，再通过输送带送入检验中心。试样剪切过程中产生的废料那么通过输送带送至废料框或废料坑内收集。各台剪机切下的板边废料，均由其下方的输送带送至厂房外收集。大于50mm厚的钢板在线外用火焰切割机和人工剪切和取样。如不需进行热处理(二期)，那么可通过横移吊车返回到剪切线上，进行后续工序(外表检查和修磨、标记)；如需要热处理，那么通过预留的过跨平车送入热处理跨。3.3.9定尺后钢板的外表检查和修磨为了确保成品钢板的外观质量，在剪切线后设有钢板外表检查站，对剪切标记后的钢板进行最后的外观检查。钢板在输送过程中通过外表检查站时，在良好的照明条件下，人工对上下外表、边部、平直度和标记质量等进行目视检查，如发现质量不合的钢板，送至剪后横移修磨台架，根据缺陷类别，决定对钢板进行修磨、矫直或其它处理。在检查修磨台架上，钢板由人工直接进行外表检查。先进行上外表的检查和修磨，再经翻板机翻转180，检查下外表并修磨。0成品钢板的入库、存放和发运经剪切、检查、修磨、标志后的合格产品，根据入库方案，决定进入哪一个成品库。钢板通过辊道、横移台架、横移吊车输送至相应跨间后，由跨内吊车直接吊至指定堆存地点。4生产设备选择4.1主设备的选择4.1.1中厚板轧机型式用于中厚板生产的轧机有以下四种：二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机、四辊可逆式轧机和万能式轧机。本设计中用了四辊可逆式轧机。四辊可逆式轧机1870年美国投产了世界上第一台四辊可逆式轧机。它是由一对小直径工作辊和一对大直径支撑辊组成，由直流电机驱开工作辊。轧制过程与二辊可逆式轧机相同。它具有二辊可逆式轧机生产灵活的优点，又由于由支承辊使轧机辊系的刚度增大，产品精度提高。而且因为工作辊直径小，使得在相同轧制压力下能有更大的压下量，提高了产量。这种轧机的缺点是采用大功率直流电机，轧机设备复杂，和二辊可逆轧机相比方果轧机开口度相同，四辊可逆轧机将要求有更高的厂房，这些都增大了投资。四辊可逆式轧机用d/D×L表示，或简单用L表示。D为支承辊直径〔mm〕，d为工作辊直径〔mm〕，L为轧辊辊身长度〔mm〕。四辊可逆式轧机的尺寸范围：D=1300～2400mm，d=800～1200mm，L=2800～5500mm。四辊轧机是轧机中最大的，由于轧机生产出的钢板好，已成为生产中厚板的主流轧机。轧辊棍身长度L应大于所轧钢板的最大宽度bmax，即L=bmax+△式中△-棍身长度余量，由于本设计热轧故取上限。当bmax＞2500mm时，△=200-400mm那么L=bmax+△=3250+250=3500mm。故本车间选用3500mm四辊可逆轧机。4.1.2轧机的布置中厚板车间的布置形式有三种：即单机座布置、双机座布置和半连续式或连续式布置。我在本设计中用的是单机架轧机。一个机架既是粗轧机，又是精轧机，在一个机架上完成由原料到成品的轧制过程，称之为单机架轧机。单机座布置的轧机可以选用任何一种厚板轧机，由于粗精轧在一架上完成，产品质量较差，轧辊寿命短，但投资省、建厂快，适用于产量要求不高，对产品尺寸精度要求较宽的中型钢铁企业。综合各方面因素，本车间采用单机架布置。4.1.3中厚板轧机参数确定3500mm四辊可逆轧机参数选择四辊可逆轧机用于将加热后的板坯轧制到成品钢板要求的尺寸和性能。该轧机主要有以下主要特点：(1)用于板形控制和平直的CVCPlus(2)工作辊弯辊和串辊；(3)快速工作辊换辊装置；(4)快速机械压下系统；(5)液压AGC凋节；(6)入口和出口配有高压水枪除鳞；(7)工作辊，支承辊辊身冷却水系统：(8)轧机前后有水雾式烟尘抑制装置。其主要技术参数如下表4-1：表4-13500轧机参数选择工程参数工程参数轧机形式四辊可逆机械压下速度0～40mm/s辊缝轧制力81450KN机械压下电机AC2³325KW轧制速度Max5.39m/s压下螺丝S850³60mm工作辊尺寸Φ1030³3500mm牌坊重量～300t支承辊尺寸Φ2000³3500mm牌坊中心距5400mm液压压下精度±10μm排放立柱断面尺寸900³950mm轧机开口度～400mm排放高度～9120mm液压AGC缸尺寸Φ1450³1350mm牌坊颈缩量～2³18900KN/mm液压AGC行程80mm主电机2³4500KW液压AGC工作压260bar主电机速度0～±40/100rpm液压AGC响应时间～30ms额定力矩2³1180KNm液压压下精度±10μm最大过载力矩2³2385KNm机械压下提升行程～680mm切断力矩2³3283KNm4.2轧辊尺寸及材质4.2.1轧辊的参数计算轧辊的主要参数为辊身直径、辊身长度、辊颈尺寸和辊头尺寸。〔1〕辊身的直径。中厚板轧机的辊身直径应满足以下条件:Dg≥式中Dg：轧辊工作直径；△h为轧辊压下量；α最大允许咬入角；α=15~22°根据经验，四辊轧机的工作辊的棍身长L与棍身直径D之比一般为2.5-4.0，这里取L/D=4，棍身长度为3500mm，故：D=3500/4=900mm重车率一般为5%--10%本次取其重车率为9％，那么工作辊的最小直径D=0.9D=810mm，故工作辊直径D=810-900mm，取900mm。〔2〕轧辊的辊身长度由所轧钢板的宽度确定。辊身长度由公式L=b+a确定，其中b－钢板最大宽度，a－余量。〔3〕工作辊、支撑辊尺寸辊颈尺寸为辊颈直径d和辊颈长度l。由于采用滚动轴承，故：辊颈d=〔0.50～55〕D选d=0.5d=0.5×900=450mm，颈长度l与辊颈直径之比为0.83～1.0，取l/d=0.85，那么l=382.5mm工作辊辊辊头尺寸计算：由于采用万向接轴的扁平型辊头，故辊头直径D1=D-〔5～10〕=D-10=900-10=890mm支撑辊身辊尺寸计算:支承辊的棍身长L1=3500,L1/D1一般为1.30～2.50，取L1/D1=2.00，那么：D1=L1/2.00=1750mm取重车率为9%，故最小直径D1min=1575mm，故支撑辊直径D1=1575～1750mm，取1700mm。支撑辊辊颈尺寸计算：辊颈直径d1=0.55D1=489.5mm，l1=0.85d1=416mm本设计选择如表4-2.表4-2辊颈直径和辊颈长度选择轧机轧辊辊颈直径〔mm〕辊颈长度〔mm〕单机架粗精轧工作辊450382.5支承辊489.5416(4)辊头尺寸辊头尺寸根据连接轴的型式而定。本设计采用万向接轴的扁平型棍头。其尺寸计算如下：D1=890mms=〔0.25～0.28〕D1=0.25×890=225mma=〔0.50～0.60〕D1=0.55×890=490mmb=〔0.15～0.20〕D1=0.15×890=135mmc=〔0.5～1.0〕b=0.8×135=110mm(5)轧辊材质工作辊支材质的选择对硬度的要求是首位的。对工作辊主要要求有：良好的加工外表、抵抗局部变形的能力、高的扭转强度和弯曲强度以及高压高速下轧辊不致磨损而影响板厚和板型；在热轧中厚板中工作辊材质以铸铁为主，硬度可到达Hs70~80。支撑辊材质的选择:轧制中对支撑辊主要要求有：刚度要好，较高的疲屈服强度；好的应力状态和抗裂纹扩展能力；好的耐磨性。本设计采用合金钢作为支撑辊材质，其硬度可到达Hs50~55。5轧制规程的制定5.1中厚板工艺计算中厚板工艺计算包括压下制度、速度制度、温度制度。计算的中心内容是根据产品的技术、原料的条件、生产设备的能力，确定由一定的坯料轧制成所需钢板的变形制度，确定所需采用的轧制方法、轧制道次及道次的变形量等制度。再进行设备强度和电机校核。5.2制定压下规程5.2.1压下制度压下制度主要是确定轧制道次及每道次的压下量。压下规那么直接关系轧机的产量和产品质量，因此合理的压下制度既要充分发挥设备潜力，提高产量，又要保证质量，并且要操作方便，设备平安。在设备能力允许条件下提高产量的途径有提高压下量、缩减轧制道次、确定合理速度规程、缩短轧制周期、减少换辊时间、提高作业率及合理选择原料增加坯重等。主要是合理分配压下量。提高道次压下量，减少轧制道次。5.2.2压下量分配原那么金属塑性实践证明，道次压下率超过50%时，金属塑性就不是限制压下量的主要因素。咬入条件根据公式△hmax=D〔1-cosαmax〕，对于热轧板带时α=15°～22°，取α=20°。可得轧制时，需满足咬入条件：△h＜△hmax=D〔1-cos20°〕式中，△h为每道次压下量；△hmax为最大压下量；D为工作辊直径。所以，△h＜△hmax=54mm轧辊强度轧辊强度通常是限制压下量的主要因素，为满足轧辊强度要求，金属对轧辊总压力必须小于轧辊强度所决定的最大允许压力；在四辊轧机上由于支撑辊辊身强度最大，往往还需要考虑支撑辊辊颈的弯曲强度。5.2.3确定轧制方法由于采用单机架轧制，粗精轧在一个机架上完成。将板坯展宽到所需要的宽度并进行大压缩延伸，再往成品方向轧制。本设计典型产品的轧制选择综合轧制法。综合轧制法即横轧一纵轧法。所谓横轧即是钢板的延伸方向与原料的纵轴方向相垂直的轧制。综合轧制法，一般分为三步；首先纵轧1-3道次平整扳坯，称为成形轧制；使板坯的宽度延伸到所需的板宽，称为展宽轧制；接下来转90度进行纵轧成材，称为延伸轧制。综合轧制法是生产中厚板中最常用的方法。其优点是：板坯宽度不受钢板宽度的限制，可以根据原料情况任意选择。比拟灵活，由于轧件在横向有一定的延伸，改善了钢板的横向性能。通常连铸坯的规格尺寸比拟少，因此更适合采用综合轧制法。5.2.4分配压下量以Q235碳素结构钢为例：坯料尺寸：100×1500×2700产品尺寸：10×3000×6000成品率为90%根据体积不变原理得出：10×3000×6000=100×1500×L×0.9L=1333取2倍尺取L=2700mm坯料尺寸为:100×1500×2700mm四辊可逆式中厚板轧制中厚板时，由于不受咬入条件的限制，在采用连铸坯或初轧坯作为原料时，除鳞道次之后，可用大压下量轧制，然后随着钢坯温度降低，压下量逐渐减小，最后1～2道次为了保证板形和厚度精度也要采用较小压下量。轧制道次n：=8.7，单机架奇数道次，取n=9.按经验分配压下量如下表5-1。表5-1压下规程轧制道次轧制方法尺寸〔mm〕压下量△h〔mm〕压下率△h%厚宽长0除鳞10015002700——1横轧702700214330302横轧50270030002028.63纵轧363000375014284纵轧27.5300049098.523.65纵轧21300064286.523.56纵轧16.5300081814.521.47纵轧13.530009999318.18纵轧11.5300011738214.89纵轧103000134991.513.05.3确定速度制度5.3.1速度制度中厚板轧机有两种速度制度，三角形速度图和梯形速度图。本设计横轧采用三角形速度图，纵轧采用梯形速度图。根据经验，取平均加速度为a=40rpm/s，平均减速度为60rpm/s。由于咬入能力充裕，故采用高速稳定咬入，轧辊咬入和抛出转速一般在20～60rap和20～30rap范围内。最末一道抛出速度可选用最高抛出速度〔可等于最高速度〕。故1到2道次咬入速度n1=25rap，稳定轧制速度n2=40rap，抛出速度n3=25rap。3到8道次咬入速度n1=30rap，稳定轧制速度n2=50rap，抛出速度n3=30rap。第9道次咬入速度n1=30rap，稳定轧制速度n2=50rap，抛出速度n3=50rap。如下表5-2.表5-2速度表咬入速度n1〔rap〕稳定轧制速度n2〔rap〕抛出速度n3(rap)1到2道次2540253到8道次305030第9道次305050其中，加速度a=40rpm/s2,减速度b=60rpm/s²。公式：t1=(n2-n1)/at2=[60L/πd+n12/2a+n32/2b-(a+b)n22/2ab]/n2t3=(n2-n3)/bt4=n1/bt5=n3/b其中，L-轧件长度〔mm〕；d工作辊直径〔mm〕；t1-加速轧制时间；t2-等速轧制时间；t3-减速轧制时间；t4-空转加速；t5-空转减速。间隙时间取2到6s。5.3.2加速时间计算加速时间计算由公式：t1=(n2-n1)/a故：第一道次的加速时间为：t1=〔40-25〕/40=0.375s第二道次的加速时间为：t1=〔40-25〕/40=0.375s第三道次的加速时间为：t1=〔50-30〕/40=0.5s第四道次的加速时间为：t1=〔50-30〕/40=0.5s第五道次的加速时间为：t1=〔50-30〕/40=0.5s第六道次的加速时间为：t1=〔50-30〕/40=0.5s第七道次的加速时间为：t1=〔50-30〕/40=0.5s第八道次的加速时间为：t1=〔50-30〕/40=0.5s第九道次的加速时间为：t1=〔50-30〕/40=0.5s5.3.3等速时间计算等速时间计算由公式：t2=[60L/πd+n12/2a+n32/2b-(a+b)n22/2ab]/n2，其中工作辊直径d=900mm。故：第一道次的等速时间为：t2={〔60×2143〕/900π+252/〔2×40〕+252/〔2×60〕-[(40+60)×402]/〔2×40×60〕}/40=0.633s第二道次的等速时间为：t2={〔60×3000〕/900π+252/〔2×40〕+252/〔2×60〕-[(40+60)×402]/〔2×40×60〕}/40=1.085s第三道次的等速时间为：t2={〔60×3750〕/900π+302/〔2×40〕+302/〔2×60〕-[(40+60)×502]/〔2×40×60〕}/50=0.925s第四道次的等速时间为：t2={〔60×4909〕/900π+302/〔2×40〕+302/〔2×60〕-[(40+60)×502]/〔2×40×60〕}/50=1.42s第五道次的等速时间为：t2={〔60×6428〕/900π+302/〔2×40〕+302/〔2×60〕-[(40+60)×502]/〔2×40×60〕}/50=2.06s第六道次的等速时间为：t2={〔60×8181〕/900π+302/〔2×40〕+302/〔2×60〕-[(40+60)×502]/〔2×40×60〕}/50=2.81s第七道次的等速时间为：t2={〔60×9999〕/900π+302/〔2×40〕+302/〔2×60〕-[(40+60)×502]/〔2×40×60〕}/50=3.08s第八道次的等速时间为：t2={〔60×11738〕/900π+302/〔2×40〕+302/〔2×60〕-[(40+60)×502]/〔2×40×60〕}/50=4.32s第九道次的等速时间为：t2={〔60×13499〕/900π+302/〔2×40〕+502/〔2×60〕-[(40+60)×502]/〔2×40×60〕}/50=5.33s。5.3.4减速时间计算减速时间计算由公式：t3=(n2-n3)/b。故：第一道次的减速时间为：t3=(40-25)/60=0.25s第二道次的减速时间为：t3=(40-25)/60=0.25s第三道次的减速时间为：t3=(50-30)/60=0.34s第四道次的减速时间为：t3=(50-30)/60=0.34s第五道次的减速时间为：t3=(50-30)/60=0.34s第六道次的减速时间为：t3=(50-30)/60=0.34s第七道次的减速时间为：t3=(50-30)/60=0.34s第八道次的减速时间为：t3=(50-30)/60=0.34s第九道次的减速时间为：t3=(50-5