年产366万吨热轧板带钢车间设计

年产366万吨热轧板带钢车间工艺设计摘要随着我国经济的开展，各行业对钢材需求量日趋增加。我国目前钢铁行业开展虽快，但还远远低于兴旺国家水平。一些高性能的汽车用板，高强度钢板仍有很大一局部需进口。故设计此热轧带钢车间。根据设计任务书要求，本车间设计年产量热轧钢卷366万吨；钢种有普碳钢，优质钢和低合金钢；产品规格为1.5~21㎜×900~1750㎜。本车间采用常规半连轧工艺。板坯全部采用连铸坯。为减少坯料规格，简化轧制程序，采用定宽压力机。为提高产品质量，精轧机各架全采用CVC轧机。设计内容主要包括：产品方案，工艺流程，设备选择及生产能力计算，车间平面布置，环境保护等。为提高设计效率和质量；采用VB语言编制了压下规程程序；采用CAD绘制车间平面布置图。关键词：车间设计，热轧带钢，CVC轧机Annualoutputof3.66milliontonsofhotrolledflatsteelplantprocessdesignAbstractWiththedevelopmentofournationaleconomy,variousindustriesofsteeldemandisincreasingdaybyday.Ourcountryatpresentthesteelindustrydevelopmentisfast,butarestillfarlowerthanthoseofdevelopedcountries.Somehigh-performancecarswithboard,highstrengthsteelplateisstillabigpartoftheneedtoimport.Thereasondesignstripworkshop.Accordingtothedesignplandescriptionsoftherequirement,theannualproductionworkshopdesignaboutgradesofhotrolledsteelcoilsof3.66milliontons;Akindofcarbon-steel,high-qualitysteelandlowalloysteel;Theproductspecificationfor1.5~21㎜x900~1750㎜.Thisworkshophalftheconventionalrollingprocess.Alltheslabcontinuouscastingslab.Toreducestockspecifications,simplifytherollingprocess,USESthefixedwidthpress.Inordertoimprovetheproductquality,theframebyfinishingallCVCrollingmill.Designcontentmainlyincludes:products,process,equipmentselectionandproductioncapacitycalculation,workshoplayout,environmentprotection,etc.Inordertoimprovethedesignefficiencyandquality.TheVBlanguageunderthepressureofrulesprogram;UsingCADdrawingworkshopfloorplan.Keywords:workshopdesign,strip,CVCrollingmill目录1概述11.1热轧板带钢开展史1国外热轧板带的开展1热连轧技术开展现状3我国年产300万吨以上热连轧板带生产状况31.2板带钢生产技术开展趋势4热轧宽带钢开展方向及市场4热轧窄带钢开展方向及市场51.3热轧板带生产工艺装备的开展6除磷技术的开展6板型、板厚控制技术的开展61.4本设计的目的和意义61.5本设计的相关问题72车间产品大纲和金属平衡82.1车间产品大纲82.2板坯及产品规格8板坯82.3产品特点92.3.1产品质量标准9产品性能102.4金属平衡表113设计方案123.1工艺方案的选择123.2主机型式的选择143.3轧机数量及相关设备的选择15粗轧机组设备选择15侧压设备的选择16保温装置的选择16精轧机组设备选择173.4加热炉的选择224生产工艺流程244.1生产工艺流程框图244.2生产工艺流程254.3工艺制度264.3.1坯料管理制度26加热制度27轧制制度28冷却制度30卷取制度304.4车间自动化325车间工作制度及年工作小时345.1车间工作制度345.2年工作小时346轧机组成和型式及其生产能力356.1粗轧机组35粗轧机组的组成35精轧机组的组成356.2粗轧机主要参数确定35粗轧机R1参数确定35粗轧机R2参数确定386.3精轧机组主要参数确定40精轧机F1～F3的参数确定40精轧机F4～F7的参数确定426.3.3轧辊材质的选择457轧制工艺参数设计467.1制定轧制制度的原那么和要求46在保证设备能力允许的条件下尽量提高产量46在保证操作稳便的条件下提高质量477.2粗轧压下规程48粗轧温度制度48粗轧速度制度49粗轧压下制度517.3精轧压下规程52精轧压下量的分配52精轧速度制度53精轧轧制时间和周期确实定53精轧温度制度567.4力能参数计算56轧制压力计算56轧制力矩的计算577.5电机及轧辊强度校核57粗轧机组电机校核57精轧机组电机校核59粗轧R1、R2轧辊强度校核597.5.4精轧机组轧辊强度校核617.6轧机生产能力计算638主要辅助设备及其生产能力648.1加热炉的生产能力648.2切头飞剪678.3卷取机688.4板坯边部加热器698.5定宽压力机698.6除鳞设备708.7热卷箱708.8层流冷却系统709车间平面布置、仓库面积及起重运输729.1车间平面布置原那么729.2金属流线型式729.3仓库面积确实定72确定仓库面积的原那么72原料仓库面积确实定72成品仓库面积确实定739.4车间平面设计及起重运输设备7310车间主要经济技术指标7511环境保护7611.1环境保护概述7611.2环境保护的内容与对策76绿化76水质处理76噪音防治77大气污染的防治77有害废弃物的处理77车间的综合利用77致谢78主要参考文献79附录A各计算产品的轧制程序表81附录B压下规程程序框图86程序87热轧带钢是重要的钢材品种，对整个钢铁工业的技术进步和经济效益有着重要影响。热轧板带钢轧机的开展已有80多年历史，汽车工业、建筑工业、交通运输业等的开展，使得热轧及冷轧薄钢板的需求量不断增加，从而促使热轧板带钢轧机的建设获得了迅速和稳定的开展。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开展时期。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技术开展比拟缓慢,其中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[21]。20世纪六、七十年代是热轧板带钢轧机开展的重要时期。同时连铸技术开展成熟，促使热连轧机从最初使用钢锭到使用连铸坯，从而大幅度提高产量并能够为冷轧机提供更大的钢卷。热轧板带钢轧机的生产工艺过程是钢铁工业生产中自动化控制技术最兴旺的工序。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，将热轧板带钢轧机的开展推向一个新的开展阶段，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。热连轧生产线的产品规格最薄达0.8mm，但实际生产中并不追求轧制最薄规格，因为薄规格生产的故障率高,辊耗大,酸洗本钱高等。待技术开展到故障率等降低后,才能经济地批量生产。国内热轧板带钢的开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局部于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。该轧机根本上是手动操作，人工设定的操作方式，轧机的主要生产工艺技术指标相当于第一代热带轧机的装备水平，该轧机已于2000年8月停产[1]。就我国热带钢轧机半个世纪的开展历程来看，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，自动化水平较高的连续式布置；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)热轧带钢轧机建设进一步开展。近年我国热连轧带钢生产开展极其迅速，邯钢、南钢、安钢、武钢、等也正在规划建设热带轧机。如果所有轧机全部建成,产能得到发挥，那么带钢产量将很可观，我国钢材板带比低、薄板长期供不应求的状况将根本改变。(2)轧机的国产化率逐步提高。进入21世纪以后,除热连轧带钢产量大幅度提高、轧机建设快速开展以外,轧机国产化问题也有了长足进步。目前由国外总承包的工程国产化率普遍到达70%以上，有的到达90%。而且一些工程已做到全部国产化,如鞍钢1700、2150mm轧机、济钢1700mm轧机、莱钢1500mm轧机、太钢1549mm轧机等，由国内总承包，装备全部国内设计制造，少量关键件在国外自主采购。国内装备虽然在整体技术水平上与外国先进水平有一定差距，但已到达较高水平，以鞍钢1700mm轧机为例，其质量水平与其1780mm轧机相差不大。国产装备的另一优势是价格优势。如引进国外的薄板坯连铸连轧生产线一般需投资20～23亿人民币，但采用国产中等厚度薄板坯仅需15～17亿人民币，其产量与国外生产线根本相同。(3)世界最新技术不断被采用。目前国内已建和在建热轧生产线中采用了许多最新技术，如半无头轧制技术，其在国外刚开发不久，国内已有多条生产线采用或预留(唐钢、马钢、涟钢、本钢、通钢等)；如高性能控制器，西门子刚推出新一代闭环工艺与传动控制器TDC，国内已有太钢1549mm轧机、武钢2250mm轧机采用，北京科技大学国家轧制中心承当的莱钢1500mm轧机自动化控制系统也采用了该控制器，使我国紧跟国外最先进的技术开展。事实说明，在采用最新技术方面热连轧领域已处于国际前沿水平。近年我国宽带钢热连轧技术和装备能力取得巨大开展，其特点：一是投资规模前所未有，实现的投资延伸到从铁水预处理、钢水精炼到连铸，从钢铁冶金、压力加工到精整和配送的投入；二是技术和规模水平，不仅引进了多套当代国际最先进的机组，而且建设了多条自主集成技术、自行设计和制造的轧制线；三是热轧宽带钢产品大纲普遍涵盖了建材、汽车、家电、机械、化工和管道输送等用途，包括低合金、高强度、薄规格、深冲板，板形和厚度尺寸公差及外表质量俱佳的高端产品。我国现有的和正在建设的带钢热连轧机组，可分为四种类型:一是总体引进国外先进技术建设的常规热带钢轧机；二是引进技术建设的薄板坯连铸连轧生产线；三是引进国外二手设备或国产机组，经过国外承包商采用现代化技术改造的常规热带钢轧机；四是总体采用国内先进成熟技术，国内企业总承包建设的中薄板坯连铸连轧和常规热连轧机组。我国目前宽带钢热连轧机的装机水平和生产能力可以说整体到达了国际平均水平，有的那么代表着当代国际最新水平。国外轧钢界专业人士说世界上最先进的热连轧机在中国。尤其是宽带钢热连轧技术和生产线的蓬勃开展是明显受到国民经济建设和相关行业开展的拉动，开展的速度和规模从数量上适应了需求。未来开展重点，或者说热连轧企业间的竞争的焦点，将集中在提高产品质量和档次，扩大品种规格，降低本钱和消耗，提升产品的附加值和生产线的综合竞争能力。在提高钢铁冶金、工程设计、工艺和装备、信息化和计算机应用，管理水平方面不间断地开展切实的技术进步，跟上经济全球化的步伐，我国在热轧宽带钢领域能够到达和保持国际先进水平。最近十几年,热连轧技术有了很大的进步，轧机都进行了现代化技术改造，根本上做到产量翻番，产品质量有了根本改善，技术改造的主要内容有：〔1〕更换主电机和供电设备，以及影响正常生产的设备，如地下卷取机等。〔2〕减少原粗轧机组机架数量，增加强有力的粗轧机架，既能使粗轧机组产钢量和精轧机组相适应，又减少机架数量，节约设备维修量、劳动定员和电力消耗。〔3〕精轧机组装设液压压下厚度控制、弯辊装置、凸度控制，太钢1549毫米轧机和梅山1420毫米轧机还在原精轧机组前增1架四辊不可逆式精轧机F0。〔4〕在精轧机组前输送辊道上安设保温罩、移位更新粗轧机组及精轧机组前除鳞装置，将精轧机间活套改为液压活套。〔5〕更新带钢层流冷却系统。如新钢的1580mm热连轧。〔6〕采用多级计算机控制系统。1.1.4我国年产300万吨以上热连轧板带生产状况据不完全统计，目前我国300万吨以上热连轧板带机组主要有于1989年8月3日投产宝钢2050mm热轧厂，热轧机组设计年产量为400万吨；马钢2250机组设计产能550万吨；武钢2250机组设计产能400万吨；沙钢1700mm热连轧生产线设计产能450万吨。另外我国准备建设的热轧宽带钢轧机数量较多，预计2023年投产的有马钢1580生产线，设计年产量300万吨；防城港2050和1580生产线，设计年产量分别为460万吨和327万吨；攀西基地1780生产线，设计年产量400万吨；湛江1780和2250生产线，年产量分别为热轧板带材短流程、高效率化。这方面的技术开展主要可分两个层次：①常规生产工艺的革新。为了大幅度简化工艺过程，缩短生产流程，充分利用冶金热能，节约能源与金属等各项消耗，提高经济效益，不仅充分利用连铸板坯为原料，而且不断开发和推广应用连铸板坯直接热装与直接轧制技术。②薄板坯和薄带坯的连铸连轧和连续铸轧技术是近十年来兴起的冶金技术的大革命，随着这一技术的逐步完善，必将成为今后建设热轧板带材生产线的主要方式。(2)生产过程连续化。近代热轧生产过程实现了连续铸造板坯、连续轧制和连铸与轧制直接衔接连续化生产，使生产的连续化水平大大提高。(3)采用自动控制不断提高产品精度和板形质量。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两项重要指标。由于液压压下厚度自动控制和计算机控制技术的采用，板带纵向厚度精度已得到了显著提高。但板带横向厚度(截面)和平直度(板形)的控制技术往往尚感缺乏，还急待开发研究。为此而出现了各种高效控制板形的轧机、装备和方法。这是近代板带轧制技术研究开发最活泼的一个领域。(4).开展合金钢种及控制轧制、控制冷却与热处理技术，以提高优质钢及特殊钢带的组织性能和质量。利用锰、硅、钒、钛、铌等微合金元素生产低合金钢种，配合连铸连轧、控轧控冷或形变热处理工艺，可以显著提高钢材性能。近年来，由于工业开展的需要，对不锈钢板、电工钢板(硅钢片)、造船钢板、深冲钢板等生产技术的提高特别注意。各种控制钢板组织性能的技术，包括对组织性能预报控制技术得到了开发研究和重视。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开展目标。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，以温度预测模型为根底，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，同时也说明了超薄热轧带钢将成为热轧宽带钢的另一个开展方向。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开展方向。对于30多家国外钢铁企业的产品调查说明：作为最终产品使用的厚度大于2mm的热轧带钢的需求量正在下降，而厚度小于2mm的热轧薄带需求量日益增加，从正在进行和准备进行的深加工线和冷轧机组方面的投资也可看出这种趋势。带钢是有一个比拟特殊的钢铁产品，其直供比例非常高，40%以上直接进入厂家。通过对近五年的统计，可看出带钢消费正以一个较快的速度开展。在国内外带钢生产逐渐减少的情况下，我国作为一个开展中国家，对带钢的需求不断增加，虽然受汽车等产业规模的限制，但五金产品国内外需求量都较大。同时我国现在根底建设规模很大，对焊管、型材的需求也相应增加，带钢的需求仍保持较高水平。增大带钢产品的优质比，调整产品结构，开拓热轧窄带钢产品应用新领域。目前热轧窄带钢生产厂在提高质量、降低消耗、降低本钱、扩大品种的前提下，将小家电、小五金、家具、自行车零件等深加工企业所需多层次优质碳素结构钢、优质低合金钢、高锰钢、不锈钢等高质量带钢作为主导产品，彻底改变只以焊管为主要供货方向的局面，建设新热轧窄带钢生产线，所轧产品规格处于宽带轧机产品的下限之外，从而可以代替局部冷轧产品。如用厚度小于1.5mm的热轧窄带钢替代冷轧带钢，可以减少冷轧轧程，大幅度降低生产本钱，提高轧机的效率。国内外热轧窄带钢市场需求大体相同，厚度大于25mm的产品根本饱和，厚度小于20mm的热带却供不应求。我国宽带轧机虽然已经具有一定规模，但是我国的轻工、建筑行业等需要大量的薄规格窄带钢，主要用于生产薄壁焊接钢管、轻钢龙骨等，此外热轧窄带钢还要给冷轧窄带钢轧机及特殊用途的钢带轧机等提供原料，因而目前我国热轧窄带钢仍然不会为宽带钢所替代。据资料统计，我国煤气管年产量已经超过3×106t，这也是窄带钢的一个大市场。热轧带钢在轧制过程中除鳞效果的好坏,直接影响到带卷产品的质量。传统热轧带钢生产，均采用高压水除鳞系统，水压达15～18MPa,采用屡次除鳞，即粗轧前、精轧前及机架间进行除鳞。随着薄板坯连铸连轧工艺的出现，给除鳞技术带来了一个新课题，薄板坯的氧化铁皮在板坯外表很薄且很粘，氧化铁皮很难去除，因此高压水除鳞系统水压高到达35MPa，在奥钢联的实验机组上水压曾高达55MPa。提高水压对除鳞有一定作用，但带来一些问题，如高压系统的维修保养工作量增加，事故率增加。进一步优化除鳞机喷嘴到板坯外表的距离和角度，以到达更高的除鳞效果；开发新型高压水流量喷嘴,使水流压力高，且冲击到板坯外表的水量小，从而减少板坯外表温降，这是高压水除鳞设备的开展方向。板型控制是带钢轧机的关键技术，各轧机制造商在此方面都下大力气开发，呈现出多种板形控制技术。这些技术可大致分为工艺方法和设备方法。从设备方法来讲,主要有原始凸度法、液压弯辊法，调整轧辊凸度法，轧辊变形自补偿法，阶梯形支承辊法，抽动轧辊法，在线磨辊法，轧辊交叉法等。其中抽动轧辊法中的CVC、HC结合弯辊技术得到广泛应用，交叉辊法的PC轧机，其板形控制能力较强，综合性能优良，是目前开展较快的板形控制法，但交叉轧辊带来的较大的轴向力给设备设计带来不便，且交叉机构较为复杂，是其得到广泛应用的巨大障碍。板厚自动控制技术方面，液压AGC已得到普遍的认可，采用短行程压下缸，以减少油柱高度提高响应速度,已成为业界的共识。本设计是年产366万吨的热轧板带钢车间工艺设计。产品规格为：〔1.5～21〕mm×〔900～1750〕mm。所用钢种为：普碳钢、低合金钢、优质钢。本设计课题是年产366万吨的板带钢生产车间。这是一个大型的轧钢车间，其投资大，消耗大，生产量大。板带钢是我国钢铁生产的主打产品，需求量很大。今后几年市场需求仍然会有较大增长。另外带钢的延伸产品还有一定市场空间，如装潢用的五金材料，开展十分快，不少五金产品出口到东南亚、欧美等国际市场，拉动了国内的带钢生产。由于市场对板带钢的需求仍然很大，而且在近几年不会下降，因此该大型生产车间的建立是可行的。带钢生产技术开展至今已有80多年的历史，现在已经是第四代轧机，板形控制技术目前也已经开展得较为成熟。在相关技术比拟完善的情况下，建立大型轧钢厂可以节约很多在技术改良上的投资，可以在建成时就采用目前最先进的技术，还可以借鉴其他车间的生产经验，少走一些弯路，一步到位。综上所述，本设计的选题是有意义且可以实现的。本设计的相关问题有热轧板坯热装热送问题。连铸坯热送热装指的是把无缺陷的铸坯在热状态下送到轧钢加热炉加热，然后再送到轧机进行轧制。连铸与热轧之间的连接方式有：(1)冷装工艺(CHR)。(2)连铸坯热装工艺(HCR)。(3)连铸坯直接热装工艺(DHCR)。(4)连铸坯直接轧制工艺(DR)。该技术是一项集冶炼、连铸、判定、入库、转运、组批装炉、轧制成材等诸多技术和管理于一身的系统工程，连铸坯热送热装技术的实施，必须解决好如下几个主要问题：〔1〕炼钢、轧钢工序厂址地理位置要邻近，工艺设备要适合热送热装要求。〔2〕炼钢、连铸及轧钢工序的综合生产状况正常稳定，工序能力大致匹配。〔3〕为保证冶炼、连铸和轧机的连续性生产，必须提高生产过程的可靠性。〔4〕由于连铸坯缺陷难以在线清理，炼钢、连铸工序必须具备无缺陷连铸坯的生产技术。〔5〕为保证连铸坯的热装温度，提高热装效果，连铸工序必须具有高温出坯能力和铸坯输送过程中的保温技术以及连铸坯的热装炉技术。根据连铸坯热送热装的特点，设计中拟采用以下解决思路：〔1〕连铸坯流转方式，连铸坯热送均采用辊道输送到热轧车间加热炉，辊道上采取了一定的隔热保温措施。热装温度一般达600～700℃，有的高达800〔2〕连铸坯装炉及加热控制，当连铸坯热送到热轧生产线时，经验收及组批后，用长行程装钢机或辊道将热坯送入加热炉，由计算机在线控制加热炉的加热温度。〔3〕组织无缺陷连铸坯生产，加强各类事故的管理。例如：铸坯外表纵裂是在结晶器内产生，并在二冷段进一步扩展形成的。为了减少外表纵裂的发生率，在生产中应改良结晶器冷却和二次冷却工艺。〔4〕在板坯库和加热炉之间设有保温坑，以满足热装热送工艺需要。本设计车间年产量热轧钢卷366万吨，车间生产方案如表2-1所示。表2-1车间生产方案表厚度〔㎜〕宽度〔㎜〕合计900~1000〔950〕1000~1100〔1050〕1100~1200〔1150〕1200~1300〔1250〕1300~1450〔1400〕1450~1650〔1600〕1650~1750〔1700〕产量〔104〕占比例〔％〕1.5~2.0〔1.8〕221314191191210027.322.0~4.5〔3.0〕18910101811149024.604.5~6.0〔5.5〕97861011156618.036.0~13〔10.0〕971059795615.3013~21〔20.0)987106865414.75合计产量〔104t)67444950544656366∕占比例(％)18.3112.0213.3913.6614.7512.5715.30∕100板坯板坯﹑产品品种和规格见下表2-2。板坯全部为连铸坯，使用连铸坯的优点[3]：简化生产及设备使成材率高金属节约6%~12%以上大幅降低能耗和本钱。比初轧坯形状好，短尺少，成分均匀，节约投资和劳动力，易于自动化。可节约能耗，吨钢大致可节约热能14万大卡，降低本钱可达10％。(4)与铸锭相比，组织致密，成分偏析较小。表2-2板坯和产品品种及规格工程参数板坯连铸坯厚度∕㎜280宽度∕㎜1150~1800长度∕㎜10500最大重量∕t35产品品种低碳钢、优质钢、低合金钢带钢厚度∕㎜1.5~21带钢宽度／㎜900~1750钢卷内径∕㎜765钢卷外径∕㎜1968~2641单位宽度最大卷重∕㎏㎜-120本车间产品生产执行GB-709-88标准，尺寸偏差见表2-3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[24]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。产品标准有川家标准、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m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，外表光洁性能高。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，它不仅影响使用性能.而且厚度偏差对节约金属影响很大，是生产中控制难度最大的方面。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。

(2)板型。板型是板带钢的重要质最指标之一[22]。无论是直接使用还是为了便于后道工序的生产，都要求有良好的板型，即要求板带平直，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。板型不良[25]是由于沿宽度上不均匀变形引起的，当轧制薄带钢时，其不均匀变形的敏感性更大，故要求在生产技术上保证其板形良好。生产中要采取措施以减小轧制压力及其波动的影响，在轧制中要特别注意板型和辊型的控制。板带越薄，那么对不均匀变形的敏感性越大，要保持板带良好的板型的困难也就越大。因此，板型的好坏与厚度精确度(尤其是横向厚度精确度)也有着直接的关系。

(3)外表质量。板带钢的外表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外表积最大的一种钢材，故必须保证板带材的外表质量。无论是厚板或薄板，其外表都不得有气泡、结疤、拉裂、刮伤、折叠、裂缝、夹杂和压入氧化铁皮等外表缺陷，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。例如.硅钢片外表的氧化铁皮和外表光洁度就直接破坏磁性;深冲钢板的外表氧化铁皮会使冲压件外表祖糙甚至开裂，并使冲压工模具迅速磨拟；至于不锈钢板等特殊用途的板带材，还需对它们提出特殊的外表技术要求。表2-3钢板长度允许偏差(mm)公差厚度钢板长度长度允许偏差≤4≤1500+10＞1500+15≤2000+10＞4~16＞2000~6000+25＞6000+30≤2000+15＞16~60＞2000~6000+30＞6000+40表2-4纵切带钢的宽度允许偏差〔㎜〕公称宽度厚度≤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±1.4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，那么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。诸如造船板、桥梁板、锅炉板、高压容器板、汽车板、低合金结构钢板以及优质碳素钢板等都属于这一类，它们的综合性能要求较严格。各种特殊用途的钢板(如高温合金板、不锈钢板、硅钢片、复合板等)，那么要求特殊的高温性能、低温性能、耐酸耐碱耐腐蚀性能，或要求一定的物理性能(如电磁性能等)及其他特殊性能。金属平衡表如表2-5所示。表2-5金属平衡表序号厚度范围〔㎜〕成品切头及废品烧损、再氧化坯料量〔104t〕产量104t成材率〔％〕104t损耗率〔％〕104t损耗率〔％〕11.5~2.010097.31.3981.70.8221.0102.77522.0~4.59097.51.0771.50.7181.092.30834.5~6.06697.70.8781.30.6761.067.55446.0~135698.10.6970.90.7751.057.085513~215498.30.5270.70.7531.054.9346合计36697.84.6561.23.7441.0374.656本设计是设计一年产量为366万吨的热轧带钢车间，成品规格〔1.5~21〕㎜×900~1750㎜，结合国际国内热轧宽带钢生产线的情况，选择常规热连轧工艺[20]。薄板坯连铸连轧与常规热连轧带钢比拟：(1)常规热轧其流程一般为：板坯先进步进式加热炉，然后经过定宽机，开始粗轧，粗轧一般为两个轧机可以其中一个可逆，也可以两个都可逆。然后通过飞剪，除鳞后进行精轧，精轧一般为七机架，其后安装三台卷取机。(2)薄板坯连铸连轧工艺下面以CSP为例：先进行连铸，然后进入辊底式加热炉，除鳞之后可以进入精轧机，精轧机一般为六架，层流冷却之后就可以卷曲了。短流程和常规热轧最大的不同就是热历史的不同，前者从钢水冶炼到板卷成品仅为2.5h左右，而后者时间要长得多。在传统工艺中，钢坯经历冷却加热两次相变〔γ到α和α到γ〕，原始的奥氏体组织有柱状晶转化为等轴的、细的、均匀的晶粒。但短流程没有这一过程，而是采用结晶器快冷而后经过二冷区缓冷，从而获得比拟细小的晶粒。在加热方式上也有不同，常规热轧一般采用步进梁式加热炉，而短流程由于铸坯温度很高，头尾温度相差太大〔轧制要求头尾相差正负十度〕所以采用均热炉，主要是为了保持温度均匀，而不是为了加热。其次常规热轧通过再结晶来细化奥氏体晶粒，但再加热前的冷却使局部合金元素随碳化物氮化物析出，再次加热只有有限的局部能溶解，损失了一局部可强化细晶的奥氏体晶粒。短流程由于采用快冷是的合金元素固溶在其中进行强化。(1〕薄板坯连铸连轧的优点①工艺简化、设备减少、生产线短，从而大幅度降低了根本建设投资，使得吨钢投资下降19%～34%。②生产周期短。从冶炼钢水至钢卷送到运输链，仅需约2h，从而减少了大量流动资金。③成材率提高约2%～3%，能耗降低约20%，从而降低了生产本钱，使吨钢本钱降低。〔2〕薄板坯连铸连轧的缺乏[2]①短流程(薄板坯连铸连轧)的产品范围比常规的窄。CSP原料的厚度不超过100mm,通常产品厚度最好在10mm以下。而常规轧制厚度可由1.2mm至25.4mm，远远超过了短流程。②CSP生产的大局部是低附加值产品。常规轧制的连铸速度比CSP低，提高了钢水的质量，可以生产出高附加值、高尖端的产品来。③短流程的产量低于常规轧制。由于连铸速度的影响，短流程的产量一般远低于常规轧制。④短流程本钱低。工艺流程紧凑、简化、投资本钱低、能源消耗低。⑤常规热连轧带钢生产工艺，通常采用200~28⑥板坯厚度200mm以上，长度一般为4.5~9m〔亦有到达12.5m〕，具有一定容量的板坯库，有加热炉区〔一台或多台步进式加热炉〕，具有粗轧区，后接精轧机组及地下卷取机〔一台到多台〕的生产线。⑦连铸能力与连轧能力匹配上还不可能与常规工艺生产规模相比；在所生产的钢种上和产品质量上，还是常规略胜一筹；薄板坯连铸连轧可以覆盖大多数热轧带钢的品种范围，但是一些高性能要求和高附加值的品种还不能生产，目前的薄板坯技术可以生产约70%的传统热带可生产的钢种。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：〔1〕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。〔2〕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开展。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：(1)生产规模：本设计钢板带材年产量为366万吨，目前薄板坯连铸连轧生产量还难到达。(2)产品定位：考虑到本设计车间的将来开展，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，像轿车用板等外表质量要求较高。目前薄板坯连铸连轧工艺在外表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，如汽车面板、超深冲钢板和高外表要求的钢板、镀锡板的基板、高级别的高强韧管线钢、奥氏体不锈钢等。(3)产品性能：常规热连轧所用板坯常为200~300mm,而薄板坯连铸连轧一般为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。常规热连轧工艺根据粗轧机的布置形式，又可以分为全连轧工艺、3∕4连轧工艺、半连轧工艺几种。本设计采用半连续式、双机架粗轧机布置方案[1]。〔1〕全连续式轧机：指轧件自始至终没有逆向轧制道次。其粗轧机由5～6个机架组成，轧件沿一个方向连续轧制，每架轧制一道，采用交流电机传动。虽然全连续式布置操作简单，生产能力大，但是粗轧机架多，各机架间距离长，因而轧制线很长，厂房长度增加。同时轧制时间往往要比精轧机组的轧制时间少得多，亦即粗轧机的利用率不高。〔2〕半连续式轧机：指粗轧机组各机架主要或全部为可逆式。粗轧机组由两架轧机组成，既生产板卷，又生产中厚板。〔3〕3/4连续式：粗轧机组1～2架可逆式轧机，数量由六架缩减为四架。可逆式轧机可放在第二架，也可放在第一架。优点：兼有全连续式粗轧机的优点，克服了其缺点，与其相比有生产线短、占地少、设备少、投资省、对板坯厚度范围的适应性好等优点，且生产能力也不低，适应于多品种的热轧带钢的生产。缺点：可逆式机架的操作维修要复杂些，耗电量大。半连续式和3/4连续式一样，不仅可以充分利用粗轧机、减少设备和厂房面积，降低投资，而且可以满足年产量366万吨的生产要求。图3-1全连续式粗轧机的布置形式图3-23/4连续式粗轧机的布置形式半连续式粗轧机常见的几种布置形式如下：由一架四辊可逆式轧机组成；b)由一架二辊可逆式和一架四辊可逆式轧机组成；c)由二架四辊可逆式轧机组成。图3-3半连续式粗轧机的布置形式轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备[26]，是代表车间生产技术水平、区别于其它车间类型的关键。因此，轧钢车间选择的是否合理对车间生产具有非常重要的作用。轧钢机选择的主要依据是：车间生产的钢材的钢种，成品品种和规格，生产规模的大小以及由此而确定的产品生产工艺过程。对轧钢车间工艺设计而言，轧钢机选择的内容是：确定轧机的结构型式，确定其主要参数，选用轧机机架数即布置形式。在选择轧钢机时，一般要注意，考虑以下原那么：〔1〕在满足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑；〔2〕有较高的生产率和设备利用系数；〔3〕保证获得良好的产品，并考虑到生产新产品的可能；〔4〕有利于轧机的机械化，自动化的实现，有助于工人的劳动条件改善；〔5〕轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简单，维修方便；〔6〕备品备件更换容易，并利于实现备品备件的标准化；〔7〕有良好的综合经济技术指标。目前，由于机械制造业的开展，轧钢生产的日益进步，现在的主要轧机除去一些特殊用途外，根本上都已经趋于系列化，标准化了。为我们选用轧机进行生产提供了方便的条件。本设计采用半连续式工艺。粗轧机组的水平轧机为双机架，由两架四辊可逆式粗轧机组成。根据本车间生产情况及现场实际状况，粗轧阶段选用两台带立辊的四辊可逆式轧机。立辊轧机的作用是轧边，限制宽展，同时破碎轧件外表的氧化铁皮。四辊可逆式粗轧机既可满足板坯精度高的要求，又可保证足够的压下量及较好的板形。刚出加热炉的板坯在粗轧机组前几个道次的轧制，因温度较高，有利于实现大的压下量，这就需要轧辊具有较大的咬入角；后几个道次的轧制，需要为精轧机输送厚度均匀的中间坯。采用双四辊可逆式粗轧机组的原因：采用二辊式的工作辊直径大，具有大的咬入角，可实现大的压下量。其配置上由于多一个机架，故要求板坯出炉温度相对较高，装备占地面积大；四辊式的工作辊直径小，有利于带坯的厚度控制，又因该配置中有支撑辊，减少了工作辊挠度,可轧制较薄的、厚度均匀的中间坯传给精轧工序。两架四辊可逆式粗轧机组〔半连续式粗轧机组〕的优点：具有设备少,生产线短、占地面积小、投资省等特点与精轧机组的能力匹配较灵活，对多品种的生产也有利。立辊轧机与定宽压力机比拟：边部凸出量大〔俗称狗骨形〕，水平轧制时易产生较大的鱼尾；而侧压机边部凸出量较小，水平轧制后产生的鱼尾较小，甚至无，因此可减少切损，提高成材率。与立辊调宽相比，压力机调宽具有明显的优越性，即：①提高了热轧带钢轧机的成材率。调宽压力机有控制板坯头尾形状的功能，即使在很大的侧压下，板坯头尾变形仍然比拟均匀，故头尾形状得以优化，减轻了头尾部舌头和鱼尾，降低切损。与立辊轧制调宽相比，在相同的压下量条件下，调宽压力机的切头损失大幅度减小，从而提高了成材率。②调宽能力大。现代化的调宽压力机最大侧压量可达350mm，所以只需要几种连铸板坯规格即可满足用户需求，大大减轻了连铸变宽的负担，提高了连铸机的生产率和连铸坯质量，同时也提高了板坯的热装率和热装温度。③提高了调宽效率。压缩调宽时，板坯变形可深入到板坯中部，局部变形得到缓解，狗骨形因此得到减弱，所以板坯变形均匀性得到提高，从而减少了板坯在随后平轧时的回展，可以获得很好的调宽效率。④提高了宽度精度。由于调宽时板坯宽度由压力机锤头能够得到精确控制，所以可得到比立辊轧机更高的目标宽度精度。综合以上原因，此车间选用定宽压力机。保温装置的选择保温装置位于精轧和粗轧之间，用于改善中间坯温度均匀性和减少带坯头尾温差改善中间坯温度均匀性和减少头尾温差，使带坯全长温度较为均匀。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，提高产品外表质量。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。②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。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，而采用热卷箱时那么只有3.6℃②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。⑤可缩短车间长度，节省输送辊道，减少投资等。⑥热卷箱与中间坯切头剪断机、焊接机联合使用，可实现热带钢全连续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％。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。精轧机组布置在粗轧机组中间辊道或热卷箱的后面。它的设备主要包括切头飞剪前辊道、切头飞剪导板、切头飞剪测速装置、边部加热器、切头飞剪及切头收集装置、精轧除磷箱、精轧前立辊轧机、精轧机、活套装置、精轧机进出口导板、精轧机除尘装置、精轧机换辊装置等。〔1〕精轧机选型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。①PC轧机PC轧机目前已成为当前开展最快的板形控制技术，其工作原理是通过改变交叉角的大小改变轧辊的等效凸度来控制板形和凸度，它的主要优点是[5]：〔a)凸度控制范围大，精度高；〔b)辊形曲线简单，轧辊管理简化；〔c)辊颈强度不受限制，轧制能力得到提高〔减少轧制道次〕；〔d)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：〔a)结构复杂，维修量大；〔b)存在轴向力和无法防止轧辊磨损造成的局部高点。②HC轧机HC是英文HighControlMill的简称。该轧机辊系由上下对称的三对辊组成，即工作辊、中间辊和支撑辊，其中中间辊可轴向移动，并配置液压弯辊装置，因此具有很强的板形控制能力。目前这种新型轧机已广泛用于冷轧、热轧及平整机生产中。③CVC轧机CVC轧机是由西马克公司在日本HC轧机根底上于1983年研制成功的一种新型轧机，是一种连续可变的凸度轧机。其工作辊〔WR〕磨成S型，上下两根轧辊180o对称摆放，以便形成对称的辊缝，轧辊的相对窜动形成连续变化凸度〔CVC〕，它的优点是[5]：〔a)操作简便；〔b)机器结构简单，易改造；〔c)换辊方便，完成一次换辊操作只需几分钟；〔d)板凸度控制能力强，工作辊轴向移动±100mm，可调辊缝100～500μm，与弯辊装置配合那么有600μm；〔e)应用范围广，CVC技术无论对于热轧还是冷轧，也不管是轧制黑色或者有色极薄带都非常实用。实际上CVC轧机的轧辊调整机构可以称为辊缝万能调整机构。CVC轧机的缺点是：〔a)易蛇形；〔b)轧辊形状特殊，磨削困难。CVC轧机与PC轧机的比拟①调节范围：PC轧机轧辊交叉角为1°时，轧辊凸度可达1000μm；CVC轧机工作辊轴向移动±100mm，可调辊凸度100～500μm，与弯辊装置配合那么有600μm。②调节机构：PC轧机需要安装角度调整和侧推力支承两套机构，结构复杂；CVC轧机的轧辊机构相对简单许多[14]。③轴向力：PC轧机轴向力很大，这亦是限制交叉角进一步加大的主要因素。PC轧机的轴向力最大可达轧制力的10%，为2000KN，而CVC轧机一般仅为200KN左右[14]。④弯辊力：PC轧机轧辊交叉，限制了弯辊力的加大，一般最大为800～1000KN，而CVC轧机弯辊力可以加大到1500KN甚至2000KN。另外，PC轧机轧辊交叉点与轧制宽度中心线重合难，轧件亦跑偏。当然，CVC轧机亦有其缺点：譬如CVC轧辊曲线易被磨损破坏，辊间接触应力分布呈S形使支撑辊和工作辊磨损严重不均，降低了轧辊的寿命[15]。近几年用西马克—德马克公司技术建设的热连轧机都采用了CVCplus机型。CVCplus是在CVC技术上的改良，该技术与WRB技术相结合，可完成大范围的纠偏，有效地扩展了CVC系统对板形的调整能力，特别是半无头轧制中需动态改变辊型凸度时，该系统可提高板带凸度和实现最正确的轧件平直度。另外，CVCplus轧机可以实现带负荷窜辊，并通过轧辊横移策略提高轧辊寿命。根据以上比照分析并参照马钢2250热轧生产线，本设计中的精轧机组方案选用CVC轧机。图3-4CVC轧机图3-5HC轧机图3-6PC轧机〔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。〔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的反应功能，前馈功能。〔4〕边部加热器边部加热器的功能是将中间带坯的边部温度补偿到与中部温度一致。带坯在轧制过程中。边部温降大于中部温降，温差约100℃，边部温差大，在带钢横断面上晶粒组织不均匀，性能差异大，同时还将造成轧制中边部裂纹和对轧辊严重的不均匀磨损。其功能是：将边部温度加热补偿到与中部温度一致。边部25mm处可提高温升50边部加热器从其开展史上看,有U形和C形两种结构。C形加热器以其在大间隙时仍具有高的热效率和对中间坯板形的良好适应性而得到广泛应用，此处选用电磁感应加热型边部加热器。这种加热器的加热温度可以调节，适用于各种钢种。(5)切头飞剪切头飞剪位于粗轧机组出口侧，精轧除磷箱前。它的功能是将进入精轧机的中间带坯的低温尾端和形状不良的头尾端切掉，以便带坯顺利通过精轧机组和输出辊道，送到卷取机，防止穿带过程中卡钢和低温头尾在轧辊外表产生辊印。设置切头飞剪的原因：①头尾温度比中间低，在精轧机组轧制时长使工作辊产生压痕，使带钢卷外表产生辊印缺陷，影响质量。②轧件易产生跑偏，造成卡钢事故。③打滚困难，易造成散卷。定尺飞剪应该保证良好的剪切质量——定尺精确、切面整齐和较宽的定尺调节范围，同时还要有一定的剪切速度。为了满足上述要求，飞剪的结构和性能，在剪切过程中必须满足以下要求：剪刃的水平速度应该等于或稍大于轧件的运动速度；两个剪刃应具有最正确的剪刃间隙；剪切过程中，剪刃最好作平面平移运动，即剪刃垂直于轧件的外表；飞剪要按照一定的工作制度来工作，以保证定尺长度；飞剪的运动构件的加速度和质量应力求最小，以减小惯性力和动负荷。飞剪的类型很多，主要有圆盘式飞剪、双滚筒式飞剪、曲柄连杆式飞剪，滚筒式飞剪，曲柄回转杠杠式飞剪等。此处采用曲柄连杆式切头剪。(6)带钢冷却装置[19]出精轧后要将带钢从800～900℃迅速冷却到600℃压力喷射冷却优点：水冷为连续状，没有间断现象，呈紊流状态喷射到钢板外表；可喷射到需要冷却的部位；钢板上下外表冷却差异显著。缺点：比冷却特性很低；冷却效率不高；水消耗量大，水的飞溅严重，冷却不均匀；对水质的要求较高，喷嘴容易堵塞，水的利用率较低。适用范围：适用于一般冷却使用或因其穿透性好而适用于水气膜较厚的环境。层流冷却：从虹吸管吸取的无压或低压水经冷却管自由地落到带材外表,冲破带钢外表的蒸汽膜,随后紧贴带钢外表而不反溅，形成层流而带走大量热量的冷却。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；钢板的上下外表和纵向冷却均匀。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。超快冷却技术[23]：为了在轧制过程中实现短时、快速、准确控温，而常规的层流冷却、气雾式冷却等技术，由于冷却速度不高而难以满足这个要求，因此促使人们开发出一种新型的冷却系统—超快冷却系统。超快冷却系统具有以下特点：①冷却速度足够大，有超常规冷却能力；②冷却水与钢板的热交换更加充分有效；③冷却水喷洒形式能满足快速热交换要求；④有新型的冷却设备。水幕冷却：从条状缝隙喷嘴自由落下的呈连续稳定、透明平滑的帷幕状的水流冲破带材外表的冷却水层和蒸汽层与带材直接接触而带走大量热量的冷却方式——亦称水幕层流冷却。优点：此冷却特性最高；水流呈层流状态，冷却速度快、冷却区距离短、对水质的要求不高、易维护。缺点：钢板上下外表及整个冷却区冷却不均匀；可调节的冷却速度范围较小。适用范围：不仅可用于板带钢输出辊道上的冷却，也可用于连轧机机架间的冷却。虽然水幕冷却具有较强的冷却能力，但据克虏伯公司对三种冷却方式实验结果说明，水幕冷却均匀性不及层流冷却，所以目前许多厂家仍以层流冷却方式为主。本设计也拟采用层流冷却[6]。〔7〕卷取机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[7]：①卷取机刚度高，不易变形；②耐反复冲击的高强度结构；③保持高机械精度的结构；④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。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。地下式卷取机具有生产效率高，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。此设计选用3架地下式卷取机去满足生产要求。在轧制之前，要将板坯进行加热，其目的在于提高板坯的塑性，降低变形抗力及改善内部组织和性能，以便于轧制加工。加热炉主要型式有：推钢式连续加热炉，步进式连续加热炉，滑轨式加热炉。推钢式连续加热炉：靠推钢机完成炉内运料任务的连续加热炉。料坯在炉底或在用水冷管支撑的滑轨上滑动，在后一种情况下可对料坯实行上下两面加热。炉底水管通常用隔热材料包覆，以减少热损失。为减小水冷滑轨造成的料坯下部的“黑印〞，近年来采用了使料坯与水管之间具有隔热作用的“热滑轨〞。有的小型连续加热炉采用了由特殊陶质材料制成的无水冷滑轨，支撑在由耐火材料砌筑的基墙上，这种炉子叫“无水冷炉〞。步进式连续加热炉：靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把坯料一步一步地移送前进的连续加热炉。炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。优点：运料灵活，必要时可将炉料全部排出炉外；料坯在炉底或梁上有间隔地摆开，可较快地均匀加热；完全消除了推钢式炉的拱钢和粘钢故障，因而使炉的长度不受这些因素的限制。炉子生产能力大。可加热各种形状尺寸的钢坯。炉子长度不受推钢比的限制。外表不会有划痕，并且钢坯的黑印也少，加热质量好。可以准确计算和控制加热时间，便于实现自动化。缺点是：①结构复杂、设备重量大、投资大、施工安装要求严格。②当炉温过高时，炉内氧化铁皮会发生熔化并落在步进梁的缝隙处，容易造成堵塞，影响步进梁的工作。滑轨式加热炉：外表易擦伤，易于翻炉，板坯尺寸和炉子长度受到限制，炉子排空困难，劳动条件差。综合以上原因，此处选择步进式连续加热炉。生产工艺流程是把产品生产工序按次序排列起来，它直接关系到整个设计能否满足设计任务书的要求。根据产品的要求以及对生产工艺方案的分析，确定生产工艺流程，并绘制车间生产工艺流程图，如以下图4-1所示。图4-1工艺流程简图本设计采用传统轧制和直接轧制〔CC-DR〕〔ContinuousCasting-directRolling〕相结合的工艺。直接轧制〔CC-DR〕〔预留〕：当连铸和连轧机生产方案相匹配时，外表质量和内部质量合格的高温连铸坯经标记后，从连铸机输出辊道经边角加热器输入辊道送到边角加热器加热后，温度可达1100℃直接热装轧制〔DHCR〕：当连铸和连轧机生产方案相匹配时，外表质量和内部质量合格的连铸坯经标记后，从连铸机输送辊道送来，经加热炉输入辊道直接送到炉后的装料辊道进行装炉加热，装炉温度大于或等于850℃热装轧制〔HCR〕：经标记后的质量合格的热连铸坯，主要从边角加热器输入辊道，或从加热炉输入辊道送往第二、第三板坯库用电动夹钳起重机吊到保温坑内堆放。根据生产方案，热板坯从保温坑吊上过跨车，运到第一板坯跨升降机，再用上料起重机吊到加热炉输入辊道上送往加热炉加热，平均装炉温度为600℃冷装轧制〔CCR〕：经冷却、火焰清理、标记后的合格连铸坯，由过跨车和辊道送到本车间板坯库，用电动夹钳起重机堆放。按生产方案，冷装板坯可以通过三号过跨车将第二、第三板坯跨的板坯送到第一板坯跨，再用电动夹钳起重机吊到步进梁移送机上向前移送，然后用上料起重机吊到加热炉输入辊道上，或者由一号和二号过跨车送到第一板坯跨一号和二号升降机，由上料起重机吊到加热炉输入辊道上。板坯由加热炉输入辊道送往装炉辊道进行装炉。高温连铸坯被送到设有边部加热器的轧制线辊道上，此局部辊道的两侧设有电感应边部加热器对在前进过程中的连铸坯进行加热，使坯料的温度到达设定值。假设轧制速度比连铸速度慢，那么将送来的坯料存放到板坯跨内的保温坑内待轧。连铸坯一般加热到1200～1250℃，局部碳素钢和某些低合金钢采用低温出炉工艺，可略降50～100℃。热板坯首先经高压水除鳞,去除外表氧化铁皮，然后用定宽压力机对其定宽，以调节板坯宽度和提高除鳞效果。定宽压力机对板坯进行一道次宽度侧压，最大侧压量为350mm，一般为100～200mm。定宽后的板坯进入四辊可逆式轧机R1，其与立辊机架E1靠近布置。板坯在E1R1上轧制1～3道次后经辊道送至R2四辊可逆式粗轧机轧制1～3道次，轧成厚度40～带坯经过精轧机组F1～F7，轧制成1.5～21mm的成品带钢。为确保带钢的厚度精度，在精轧机上设有动作灵敏、控制精度高的液压AGC厚度自动控制系统，在F1～F7上还采用了CVC轧机。F1～F7精轧机为减少轧制功率，提高带钢外表质量，采用了轧制工艺润滑油[8]。在轧制过程中配以动态弯辊系统进行板形动态调整。实现了板形的闭环控制。为检测板形而设置板形仪、平直度仪以及厚度仪宽度仪、高温计等设置于F7精轧机的出口。成品带钢经精轧机组的输出辊道上的层流冷却装置，将带钢冷却到规定的卷取温度，由三台助卷式液压卷取机〔一台备用〕卷取成钢卷。卷取后的钢卷，由卸卷小车将钢卷从卷取机卸出，经升降机下降，由钢卷运输链接受钢卷，然后由钢卷运输链系统运输。经辊式打捆机打捆后，用钢卷小车送到钢卷升降机托住钢卷，钢卷升降机下降钢卷运输链接受然后由钢卷运输链系统运送。对需要检查的钢卷那么送到检查线，翻开钢卷进行检查。钢卷经称重、喷印后，根据下一步的工序决定钢卷的流向。供冷轧厂的热轧钢卷，在热轧钢卷库中由吊车卸下堆放、冷却。为防止塌卷，在热钢卷库先堆放一至两天后，再两层堆放，冷却后运走。作为热轧厂发货的钢卷需经成品卷取样装置抽样检查。(1)板坯验收按“连铸坯技术标准〞的规定执行。连铸坯技术标准如下[2]：〔a)外形和尺寸公差必须符合以下要求见下表4-1。〔b)外表质量应全部为无缺陷的合格板坯〔如热轧带钢中发现分层、夹杂、结疤缺陷，连铸厂应负100%的责任〕。表4-1板坯外形和尺寸公差工程厚度宽度长度镰刀弯上下弯公差㎜±15±15±30长坯≤40短坯≤20长坯≤40短坯≤20〔2〕板坯堆垛标准。板坯堆垛按以下板坯堆放标准见下表4-2。表4-2板坯堆垛标准工程垛高垛间距离每垛堆放块数参数Max2800㎜1350㎜Max10块(3)板坯直接轧制要求。CC-DR坯目标温度为1100℃，误差不得超过–50(4)板坯装炉规定：(a)把板坯实际的标号与计算机在称量核对点终端上显示的板坯号和轧制方案表上板坯号对照，三者必须一致。(b)对尺寸形状和外表质量目测异常的板坯要进行实测，检查其是否符合板坯技术条件中的有关规定。(c)板坯称量机的实测重量与输入连铸机侧计算机理论重量之间的误差不得超过±200kg，如超重警报，那么实测尺寸并进行计算，当偏差在允许范围内方可进入轧制线。(d)对于温度在1050℃以上的板坯，直接装入边部加热器，对于温度低于1050(e)异常板坯的判定与处理：检查工程不合规定者视为异常板坯，返送回连铸厂，作缺号处理。(5)板坯加热顺序：温度在1050℃以上的板坯直接装入边部加热器，由辊道直接送至轧制线进行轧制。温度低于1050加热制度选择的好坏对提高车间的生产能力和改善产品质量有极大的影响。加热制度包括加热温度、加热时间和加热速度[9]。(1)加热目的：〔a)提高金属的塑性；〔b)降低变形抗力；〔c)使钢锭的温度均匀，减少因温差所造成的应力。有利于加工的进行；〔d)改善钢材的内部结晶组织、消除轧制中所造成的内应力。以到达生产所需要的机械性能和物理性能。(2)加热要求：〔a)制定合理的加热工艺；〔b)对钢的加热温度严格控制在规定的范围内；〔c)加热终了钢坯的温度必须均匀；〔d)防止产生各种加热缺陷。(3)加热温度加热温度选择主要是确保在加工时金属有足够的塑性。根据合金相图、塑性图及再结晶图即所谓“三图〞定温的原那么确定加热温度。加热最高温度应低于固相线100～150℃，现场的加热温度也可根据实际情况来确定其加热温度。一般低碳钢温度范围较大，高碳钢和高合金钢加热范围较小。比方含碳量为0.1～0.4%的钢，加热温度范围通常为800～1200℃；而一些不锈耐热钢的温度范围为1000～1150℃；又如Ni合金的温度范围只在1025～1150℃之间。因此对高合金钢加热时一般要严格控制其加热温度范围。加热速度加热速度是指在单位时间内钢的温度变化。加热速度应根据某温度范围金属的塑性和导热性来确定。一般坯料加热可分为两个时期。第一个时期是在低温带加热时期，这个时期由于金属塑性和导热性教差，容易造成金属的外层温差过大而导致热应力过大，很容易造成裂纹缺陷。特别是合金钢塑性和导热性更差，此时要慢速加热。另外有些钢种加热到相变温度时将产生很大的组织应力，因此在该温度中要进行一段保温；第二个时期是指高温带加热时期是指即指当金属加热到700～800℃以后，这时的金属导热性和塑性显著提高，可采取快速加热。对高温坯料要采取快速加热的方法。坯料由装炉到出炉所采取的加热速度根本分为两类：变速加热和不变速加热。〔5〕加热时间加热时间是指金属装炉后加热到加工要求温度所需要的时间。根据经验公式或者现场的实践经验可以确定加热的时间。本设计参考马钢2250设计，采用F・黑斯公式τ=KS/(1.24-S)〔4-1〕式中:τ—加热时间，小时；S——钢坯厚度，米；K——系数，一面加热取K=22.7，二面加热取K=13。坯料在加热炉内的加热的温度因钢种而异，视具体工艺实际而定。轧制制度是工艺设计的核心[27]。本设计精轧机选用CVC轧机[9]。轧制制度的设计的关键在于确定合理的工艺参数，主要包括：(1)压下制度具体内容详见后面工艺规程制定及参数计算。(2)速度制度对可逆式机座R1、R2采用梯形速度图。对咬入不成问题的采用全速咬入，全速轧制，否那么采用低速咬入，高速轧制，低速抛出。对于精轧机组采用一级加速的轧制方法。(3)温度制度坯料粗轧开轧温度通常在1050～1180℃，精轧温度通常为950～1000℃，精轧终轧温度通常为850～900℃，卷取温度通常为650℃(4)张力制度张力是连轧过程中最活泼的因素，轧制线线上能否进行高水平的完成带钢的轧制过程，在于对张力的控制。机架间的张力主要和带钢的硬度、厚度和宽度有关。对于硬、厚、宽的带钢采用较大的张力。反之，那么采用微张力轧制。机架间的张力是通过活套来自动调节的。(5)辊型制度a)精轧机组采用CVC辊型。b)轧辊外表的每次重车量为0.5～5mm,重磨量为0.01～0.5mm。c)换辊制度,本设计采用快速换辊技术,各机架轧辊换辊周期如表4-3所示。表4-3各机架轧辊换辊周期轧辊粗轧机R1粗轧机R2精轧机组工作辊支撑辊工作辊支撑辊换辊周期1次∕3周2次∕周1次∕周2-3次∕班F1-F3:1次∕2周F4-F7:1次∕周〔6〕轧制活套张力制度活套控制给所有的前一个主传动控制发出速度修正信号。当两个机架的秒流量不同时，他们之间的带钢长度也相应地变化，这样会导致活套高度和角度的变化。(a)轧机中没有带钢时的参考值换辊操作时活套必须抬起，位置参考值可到达最大值。一旦到达位置并且在一个可调的延时后伺服阀，那么必须通过关闭节止阀关断并使控制器无效，而且在这个位置活套能够通过锁桧锁住，活套能够通过手工操作调节。当下一块带钢进入轧制时，这种方式必须能够互锁。(b)进入轧机时的参考值带钢进入两相邻机架时，活套通过位置控制以一个恒定的速度向上运动以便接触到带钢。在带钢抛尾前，通过轧机物料跟踪产生一个信号，开始连续减少活套的角度参考值，活套立即降低到轧线下面，原因是大的活套量可能会引起带钢进入下一机架时产生折叠。此时前一机架慢慢减速，但带钢张力保持恒定。(c)机架无负载，活套控制就被关断，同时对位置控制器实际活套值必须设定为新的参考值，这样防止活套产生进一步的运行。(7)轧制润滑制度所有轧机入口处都安装有乳化液喷淋集管，用于辊缝润滑，用于减少轧辊磨损和轧辊弯曲程度并且提高带钢的外表质量。〔a〕辊缝润滑系统的优点辊缝润滑系统的主要优点是延长了工作辊的使用寿命，减少重车次数；生产薄带时减少了轧制力和轧制扭矩；减少了剪应力，改善了带钢的外表质量和深冲性能；降低了生产本钱；减少了能量消耗。〔b)辊缝润滑系统的工作原理在现在的轧制生产过程中，辊缝润滑系统已经被广泛采用。辊缝润滑设计成散状喷射系统安装在精轧机架F1～F6后。每个机架配备了独立的辊缝润滑系统。通过静态油管混合器产生对上下工作辊单独进行喷射的离散乳化液，在机架入口侧，离散乳化液通过喷嘴喷射到工作辊上。因为离散物不稳定，故没有倾存成分稳定的离散物，所以在润滑前应立即进行混合。不同宽度的带钢的乳化液流量对应一个不同的恒定值，宽度方向乳化液流量的理论值是40～50升/秒。如果偏差超过20%，在带钢轧制完成后，供油系统完全停止工作，相应油阀也关闭。(1)冷却形式：层流冷却。(2)控制卷取温度的冷却方式[10]：a)前段冷却：带钢上下部对称喷水，适用于厚度大于1.6mm的普碳钢带；b)后段冷却：其喷水方式仅是上部喷水，适用于厚度小于1.6mm的普碳钢带。带钢的头部尾部不喷水是指在带钢的头部尾部1000mm处不喷水。有头部不喷水、尾部不喷水和头尾部均不喷水的三种情况，具体冷却方式根据产品要求确定。(1)卷取工艺制度[11](a)对精轧来料的要求精轧操作要确保带钢头部的平直度，防止带钢头部浪形、轧破与甩尾现象。卷取操作时要看清来料的头部偏斜情况，及时与精轧进行联系。(b)精轧机输出辊道速度的设定根据带钢的厚度，采用不同的速度校正系数及超前率，确保带钢正常运行。为了防止带钢外表划伤，输出辊道不允许有不转的辊子，被转辊子不允许超过2个。(c)层流冷却的设定由精轧机输出的带钢在进入卷取机以前，由于对带钢组织和性能方面的要求，必须使其冷却到所要求的卷取温度。(d)夹送辊辊缝的设定和压紧。为了保证夹送辊和带钢直接接触，夹送辊的辊缝值应按带钢厚度设定，原那么上辊缝的大小应小于带钢厚度。(e)卷取张力的设定为使带材卷取时保持一定张力，必须使最小规格的坯料轧成的最厚规格的成品的长度大于精轧机出口和卷取机的距离，否那么，要对冷却辊道进行速度控制，利用前后转速差建立卷取张力。(2)卷取步骤：阶段一：卷取机准备卷取下一个带钢速度控制激活，速度参考值设定为最后一个机架的带钢速度加上一个超前值；阶段二：开始卷取，带钢头部开始进入1号助卷辊；阶段三：卷筒张力的建立，在卷取1～1.5圈后卷筒膨胀，在卷筒和带钢的外表将产生静态摩擦力。此时卷筒上建立张力，速度处于超前值。随着卷径的增长，电机的转矩将平稳地增加使带钢的张力到达一个恒定的值；阶段四：卷取，在卷取过程中为了保证带钢的张力恒定需要在线计算电机的转矩。当带钢尾部离开最后一个机架，夹送辊必需承当全部的张力；阶段五：带钢尾部位于层流冷却区并到达减速位，为了使带钢尾部停下来，卷取机与夹送辊减速。这个降低过程必须是一个缓慢的斜坡；阶段六：带钢尾部位于夹送辊时，卷筒的速度控制参考值以恒定的减速度下降，同时必须考虑助卷辊仍然压在钢卷上并产生一定的制动力矩；阶段七：卷筒停车时，当带尾定位与预定位时，卷筒停车；阶段八：卸卷，当卸卷车运送钢卷到传送线时，卷筒以低速反转。当小车到达终点时停止[15]。卷筒工作制度：卷筒由空心轴体和四个扇形块组成。扇形块呈放射状安置在轴体的周围。由轴体的柱塞推动扇形块使卷筒膨胀或收缩。为了保证卷取完毕的钢卷能够顺利的从卷筒上卸卷，卷筒在卷取前先预膨胀，在卷取1圈到1圈半时卷筒完全膨胀。此时张力将到达完全张力的90%，在接下来的卷取过程中这个张力仍将保持。当卷取完毕并停止，卸卷小车的提升辊道以适宜的压力接触到钢卷下外表，卷筒收缩确保卸卷顺利。助卷辊工作制度：三个助卷辊安装在卷筒的周围，助卷辊具有以下功能：〔1〕引导带钢的头部缠上卷筒并在卷筒完全膨胀建立起预期的张力之前使带钢紧紧缠绕在卷筒上；〔2〕当带钢尾部离开夹送辊时，通过助卷辊确保带卷的最后几卷不松散；〔3〕在带钢进入之前，助卷辊切换到速度控制，以卷筒的速度加一个超前值转动，卷筒建立张力后，助卷辊翻开，降速到卷筒的速度；〔4〕当带钢的尾部进入卷取机前的侧导位，助卷辊降速到带钢速度减去一个滞后值并压靠在钢卷上；〔5〕可以防止在卷取过程中带钢被损坏和划伤。助卷辊的自动操作模式如下：〔1〕当卷取机准备卷取下一卷带钢时，助卷辊将以带钢的速度加上一个超前