毕业设计(6)年产420万吨热轧带钢车间设计

年产420万吨热轧带钢车间设计摘要本设计说明书是参照鞍钢1780热轧带钢生产线设计的年产量为420万吨的热轧带钢厂。典型产品为16MnR,产品厚度为2.5mm,宽度为1520mm。整个设计说明书包括绪论、正文和专题三部分。第一部分为绪论，介绍了热轧带钢的发展状况以及整个设计所应完成的内容。第二部分为正文(从第2章到第9章)正文说明整个设计的总体方案，主要包括产品方案和生产方案的制定，金属平衡和工艺流程的制定、生产设备的选择、工艺参数计算、轧制力能参数校核。设计的第三部分为专题部分，简单介绍了关于高铁重轨的性能特点和性能要求，热处理的作用，热处理方法的分类、各种方法的优缺点，存在什么问题，以及重轨热处理技术的发展方向。另外，绘制了一张车间平面布置图。整个设计理论联系实际，设计了技术先进，经济效益大的热轧带钢生产线。关键词：热轧带钢；工艺设计；高铁重轨；热处理 第Ⅱ页tandtopic.ThefirstpartThebodyofthewholedesignoftheoverallprogramproductionplanformulation,metalbalanceandprocess,produparametercalculation,rollinginducestheheattreatment,heattreatmentmethodsoffunctionofclassification,theadvantages,disadvantagesofvariousmethods,theexistingprobl辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第Ⅲ页Ⅲ1文献综述 1 1 21.2.1热轧普通带钢 2 4 5 5 6 7 7 7 8 92产品方案与金属平衡 2.1产品方案的确定 2.1.2产品品种规格及代表尺寸 2.1.3年计划产量及所占比例 2.3原料的选择 2.3.1原料种类及规格 2.3.2板坯技术条件 2.3.3年需坯数量 3轧制工艺过程及轧制制度的制定 3.1生产工艺流程 3.2轧制制度的制定 3.2.1加热制 3.2.2压下制 3.2.3速度制 3.2.4温度制 3.2.5辊型制 3.2.6厚度制 3.2.7轧机工作图 4设备参数的选择 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第IV页4.1加热区设备的选择 4.2.1板坯高压水除鳞装置 4.2.2粗轧机组 4.2.3粗轧机小立辊 4.2.4保温罩 4.3.1飞剪 4.3.2精轧除鳞箱 4.3.3精轧机组 4.3.4精轧区其他设备 4.4冷却装置 5轧制力与轧制力矩计算 5.1.1计算公式 5.2轧制力矩的计算 5.2.1轧制力矩计算公式 5.2.2轧制力矩计算结果 6设备能力参数校核 6.2.1参数计算 6.2.2R1轧辊强度校核 7轧机生产能力校核 8车间技术经济指标 9节能与环境保护 9.1绿化布置 9.2污染物处理 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第V页V9.2.1水处理 9.2.2废气处理 9.3噪声处理 高铁重轨热处理技术的发展 2.3高铁重轨热处理存在的问题 4小结 11文献综述热轧带钢是在带钢热轧机上生产厚度为1.2～8mm成卷带钢的工艺。带钢宽度600mm以下称为窄带钢；超过600mm的称为宽带钢。第一台带钢热连轧机于1905年在美国投产，生产宽200mm的带钢。由于带钢热轧机的技术经济指标优越，所以发展很快。在工业发达的国家，1950年以前热轧宽带钢的产量约占钢材总产量的25%,70年代已达50%左右热轧带钢的原料是连铸板坯或初轧板坯，厚度为130～300mm。板坯在普通碳钢、低合金钢、不锈钢和硅钢等。其主要用带钢热轧机由粗轧机和精轧机组成。粗轧机组分半连续式、3/4连续式和全连续式三种：①半连续式有一台破鳞(去掉氧化铁皮)机架和1台带有立辊的可逆式机架；②3/4连续式则除上述机架外，还有2台串列连续布置机架；③全连续式由6～7台机架组成。精轧机组均由5~7台连续布置的机架和卷取机组成。带钢热轧机按轧辊辊身长度命名，辊身长度在914mm以上的称为宽带钢轧机。精轧机工作辊辊身长度为1700mm的，称为1700mm带钢热轧机，这种轧机能生产1550mm宽的带钢卷[2]。带钢热轧按产品宽度和生产工艺有四种方式：宽带钢热连轧、宽带钢可逆式热轧、第一代宽带钢热连轧机最早的宽带钢热连轧机是1926年在美国投产的。采用四辊式轧机以提高刚性，生产宽而薄的产品。精轧机组的主电机为直流电机，用电电机组供电。这代轧机所用板坯厚150～200mm,宽1200～1550mm,长2.5～5m。从粗轧机出来的轧件厚度一般为20～30mm,精轧机最高速度为每秒钟8～10米。最大卷重小于10吨，单位宽度卷重约8kg/mm。年生产能力约60～200万吨，1959年中国鞍山钢铁公司投产的1700mm半连续式轧机就属于这一类型。第二代宽带钢热连轧机1961年在美国投产，其特点是在轧机上采用增速轧制工艺。 2度提高到每秒钟15～20m,单位宽度卷重达18～20kg/mm,卷重达30吨，年生产能力达400万吨。在这类轧机上采用了自动厚度控制，测厚和测宽仪表，完善的除铁鳞和带钢冷却控制系统，良好的速度控制系统和微张力活套装置。同时加大了轧机刚性和主电机功率，增设了快速换辊装置，并开始采用计算机控制系统，提高了表面质量和厚度的精度。第三代宽带钢热连轧机随着第二代轧机技术的成熟和应用，结合连铸机和步进式加热炉的发展，1970～1978年发展出第三代轧机。配合这类轧机的加热炉能加热重达45吨，长达15m的板坯。并可减少加热时产生的黑印，减少板坯表面划伤，每座炉子的加热能力达300吨。单位宽度卷重达36kg/mm,最高轧制速度达每秒钟28.5m。年生产能力达600万吨。第三代轧机有下列特点：①减少粗轧机组的长度，节省设备和厂房投资，多数采用3/4连续式轧机。精轧机列由7个机架组成，进入精轧机列的轧件厚度为30~50mm。②轧制成品尺寸范围为0.8～25mm,但其经济合理性尚需从全局考虑。③用液压弯辊装置控制板形并用带钢层流冷却以提高钢板质量。并试安装板形检测仪闭环控制板形。④采用计算机管理和控制全车间(从板坯库到成品库)的生产过程。⑤在降低能耗、厚度公差达到0.05mm,废品率降到0.02%,氧化铁鳞损失降为0.7%,切头量为0.05~速换辊装置，使总换辊时间由总操作时间的10～15%减少到4%,有些车间的轧机作业率提高到90%[3]。1.2热轧带钢的种类及用途1、热轧普通碳素结构带钢(GB3524-83)热轧普碳带钢采用普通碳素结构钢作材质，经热轧制成厚度1.80-6.00mm,宽度(1)主要用途主要用作冷轧坯料、冷弯型钢的坯料、焊接钢管坯和自行车、小五金制品的制造。 3(2)材质的牌号与化学成分、力学性能符合GB700-79(88)的规定。(1)主要用途用于制造低压力容器。(2)材质的牌号与化学成分、力学性能符合GB700-79(88)的规定。压力容器用热轧带钢一般带钢厚度4mm,宽度为80mm的倍尺，长度不小于70m(卷)。(1)主要用途作为冷轧带钢的坯料，也可用于制造自行车、缝纫机零件及五金制造。(2)材质的牌号与化学性能符合GB699(优质碳素结构钢技术条件)的规定。(3)带钢规格尺寸热轧高电阻电热合金带俗称镍铬合金带。(1)主要用途用于制造电炉、民用电器的发热元件和电阻件。(2)材质的牌号与化学成分热轧高电阻电热合金带钢所采用材质牌号为CR20Ni80、Cr15Ni60、1Cr13Al14、0Cr25Al5、1Cr25Al9和9Cr18等，其化学成分符合GB1234-85的规定。(3)合金带的规格尺寸与生产单位 4连铸板坯的应用可以提高带钢的纯净度、性能和表面质量。为了再加热时节能的需要，通常将板坯直接热装入推钢式加热炉，热板坯(约600℃)被加热至轧制温度(1200～1250℃)。加热时间应充足，以使整个轧件温度场分布均匀。加热后用高压水除鳞(除去加热期间在板坯表面形成的氧化铁皮)。轧制前可用压力定宽机控制板坯宽度以提高生产灵活性。在半连续热轧都由往复式万能轧机来完成。经第二架粗轧机轧制后，板坯被轧制成厚度约为40mm的带坯。用切头剪剪断端部后，带坯经7机架精轧机组轧制，厚度减小到1至3.5mm。最后，带钢被水冷至卷取温度。为达到质量要求并获得热轧带钢的按照要求，热轧带钢可以按以下形式交货：轧制状态(表面由一薄层氧化铁皮),酸洗涂油状态(无氧化铁皮),平整状态(对轧后的整卷带钢给以轻微压下量的轧制过程),热轧卷，纵切成窄带钢，切成定尺的钢板，切边热卷等。 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第5页5除鳞除鳞定宽机切割冷却卷取宽度测量精轧图1热轧带钢生产工艺图粗轧机出口带坯长度可达80～90m,进精轧机轧制过程中，为了减少输送辊道上的温度降，以节约能耗，近年来很多工厂还采用在输送辊道上安置绝热保温罩或补偿加热炉(器)。保温罩内表面附一层吸热温升快、热反射率高的特殊合金层，有效地提高了进入精轧的中间坯温度，从而可降低加热炉出坯温度，提高成材率，节约燃耗。还可提高板带末端温度、减少带钢头尾温差，使板带温度更加均匀，可轧出更宽、更薄、重量更大及精度性能质量更高的板卷5]。带坯在轧制过程中，边部由于散热较快，其温降大于中部温降，温差大约为100℃。边部温差大，在带钢横截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。因此，在精轧机组前对带坯边部进行加热，将温度补偿到与中部温度一致[6]。一般采用电磁感应加热器，可使带坯边部温度提高30～50℃, 6使带钢横向温度更加均匀，从而减少带钢边部裂纹，以适应轧制薄规格产品和硅钢、不锈钢、高碳钢等特殊品种的钢。1.4.2组织性能控制与铁素体区轧制新技术热轧板带钢的内在质量除了受材料本身化学成分的影响之外，很大程度上取决于轧制过程中的变形制度和冷却制度。通过控制变形量的分配、终轧温度、卷取温度、冷却速度，可以控制产品的晶粒度、析出、相变、微结构形态等组织结构特征和屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、韧性等力学性能参数。热轧带钢中最有效的组织性能控制手段是通过控制轧件在层流冷却区的冷却过程来控制卷取温度7]。铁素体区轧制工艺，又称为温轧(WarmRolling),最初开始于20世纪80年代后期。其初始的设计思想是简化工艺、节约能源为主要目的，力图以传统的连铸坯为原料，通过铁素体区轧制，生产一种可直接使用或供随后冷轧生产的价格便宜、质软、非失效的热轧板。由于IF钢的γ→α转变温度较高，很难保证IF钢在奥氏体区终轧，相反容易实现铁素体区轧制，所以铁素体区轧制工艺随着IF钢的发展应运而生。IF钢铁素体区轧制工艺与传统的IF钢生产工艺区别，在于传统的IF钢热轧生产中粗轧和精轧温度均在Ar3以上，即在奥氏体区轧制，而铁素体区轧制时精轧在Ar3以下，即在铁素体区轧制。铁素体区轧制是在Ar3温度以下轧制，由于温度低，可降低加热温度，这样不仅可以节约燃料，开发加热炉的潜在生产力，从而提高效益，还可以大幅度降低由此产生的氧化铁皮损耗，且氧化铁皮量大大减少，不仅提高了成材率和带钢的表面质量，还使冷轧前酸洗效率提高。由于采用较低的轧制温度，首先表现为轧件表面质量的提高，其次，铁素体区带钢的内部应力较低，可有效地提高带钢的平直度。因此，铁素体区热轧对产品质量是有利的。通过降低精轧机机组的轧制温度，能有效地减少轧辊磨损、增加有效工作时间，提高生产率。采用铁素体区热轧工艺，通过铁素体区热轧生成的{111}织构能够遗传到冷轧过艺在较大压下率情况下得到的相或更强的{111}织构，保证冷轧板的深冲性能。IF钢在铁素体区热轧时，若能采取合理的控制轧制、控制冷却制度和较好的润滑条件，产品经退火或高温卷取酸洗后可作为成品直接使用，并使IF钢的r值达到接近3 7的超级深冲钢，从而免去了冷轧工艺，使产品成本大大降低8]。1.4.3自由程序轧制技术轧制程序是决定板坯轧制顺序的基准，它对产品的质量、轧制能耗、成本和成材率都有直接影响。传统的轧制程序不仅不适应于连铸——热装、连铸——直接轧制等技术，限制了生产计划安排和轧机能力提高，而且也不利于板带表面质量和尺寸精度的提高。在传统的热轧带钢生产中，每次换辊后轧辊为冷态，没有热凸度，为了维持正常生产所需要的凸度，必须按一定的规程组织轧钢生产，产品的宽度轧制顺序应首先安排宽度较窄的“烫辊材”,使轧辊生成较为稳定的热凸度，然后按照一定的步长，逐渐增加宽度，达到最大可轧宽度，在稳定生产一段时间后，轧辊开始在最大宽度上的磨损增加，又需逐渐地减小宽度，直到轧到最小宽度后，轧辊报废。除了宽度方面的限制之外，轧件的厚度和硬度(指不同钢种变形抗力的差别)的跳跃也不能太大。这种安排轧制计划的方式与钢材买方市场的现实相矛盾，目前在世界范围内钢材生产能力已过剩，轧钢厂只能按照用户的需求安排轧制计划，而不能拘泥于已有形式。另一方面，以大幅度节能为目标开发出的连铸连轧直接轧制技术，也需要突破传统轧制计划的限制，开发应用自由程序轧制技术(ScheduleFreeRolling)迫在眉睫。随着轧制技术的不断发展，特别是热轧工艺润滑、在线辊型检测、在线磨辊、高精度板形控制(工作辊横移、交叉等)、定宽压力机和高精度宽度控制以及耐磨性能优良的新材质轧辊等技术的相继开发与应用，保证了轧辊磨损、板厚、板形控制等技术问题，使得有可能突破传统轧制计划的限制，实现自由程序轧制技术。但在具体应用方面，还不够完善，其经验还不够成熟，有待于人们进一步研究，相信在不久的将来真正意义的虽然我国热轧带钢生产的产量和技术已有极大发展，但在发展中也存在一定问题。热轧润滑技术可明显减少辊耗，减小轧制力制力矩，提高作业率，并显著改善热轧 8带钢表面质量及后续冷轧带钢表面质量，经济效益非常明显。因此，近年来，热轧润滑随着钢铁工业的发展和市场竞争的加剧，热连轧厂生产任务不断扩大，薄规格钢种比例也越来越大为满足市场的需求，提高产品质量，确保生产任务的完成，经过市场调研和技术储备，热连轧厂决定采用工艺润滑技术，以实现增加不锈钢，硅钢及普通钢单位轧制量以及不锈钢普通钢规格薄化的目的。热连轧工艺润滑经过两年的工业试验及大量的生产试验，已取得成功，现已交付生产，投入正常使用。工艺润滑的投入使用，标志着热连轧生产技术水平又迈上一个新台1.5.2热轧过程中产生氧化铁皮的问题由于钢材的热轧制过程是在800～1200℃的高温中进行，所以在加热或轧制过程中表面会产生氧化铁皮。表面附着氧化铁皮就进行轧制是钢材表面受损伤的主要原因。热轧时轧辊与轧件间存在氧化铁皮，给热传导和表面形状带来很大影响，特别是由于氧化铁皮的变形和破坏的形态，产生各种各样的表面损伤。一般带钢在热轧过程中形成的氧化铁皮可以分为三种形态：在加热炉内形成的初生(一次)氧化铁皮，在精轧前形成的二次氧化铁皮，以及精轧及其后续冷却过程中形成的三次氧化铁皮。初生(一次)氧化铁皮由设置在粗轧机前的1#除鳞箱经高压水除鳞去除，二次氧化铁皮由布置在粗轧机组内的高压除鳞水和精轧机组前的2#除鳞箱去除，三次氧化铁皮通过精轧区带钢表面温度控制、工作辊辊面状态控制等来控制其厚度以及与带钢基体的结合状态，最后通过冷轧前的酸洗去除。质检人员在开卷判定时，一般是按氧化铁皮酸洗后影响深度进行分级，共5种：好、粗糙、轻微、中等、严重。严重表示酸洗后会留有黑点；中等表示已酸洗干净但会留有手感明显的麻坑；轻微表示已酸洗干净但会留有手感不明显麻坑或目视可见的小白条。现在，根据影响氧化铁皮产生的原因，可以分为除鳞系、板道系、温度系、轧辊系、粘铁11]。 9热轧带钢品种多、成本低，我国板带钢市场仍有较大的缺口，而且板带钢消费比例逐年上升，市场潜力大，因此板带钢的发展前景是美好的[12]。但是，目前我国板带生产与利用在资源配置方面还有许多不甚合理之处，与国外先进技术相比还有一定的差距。在这种情况下，应充分发挥窄带钢小而全、成本低、品种多的特点，通过技术改造，合理调整产品结构，提高产品质量，开拓热轧带钢产品应用新领域。2产品方案与金属平衡2.1产品方案的确定 (3)建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等可能性。(4)考虑轧机生产能力本次热轧带钢车间设计参照鞍钢1780热轧生产先进行。根据现场的生产实际和要产品钢号标准：2.热轧钢卷Q215、Q235(中国标准)(3)机械结构用碳素钢：08AL(中国标准);(7)一般耐热性能热轧带钢：(JISG3125)SPHA、(中国标准)09CuPTiRe。辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第11页2.1.2产品品种规格及代表尺寸1.产品规格，见表2.1规格热轧商品卷供冷轧钢卷横切钢板分卷钢卷厚度(mm)宽度(mm)内径(mm)-外径(mm)最大卷重(t)最大单位宽度板坯200mm厚2.产品极限尺寸，见表2.2钢种代表钢号极限尺寸(厚×宽)低碳钢碳素结构钢低合金结构钢管线钢3.产品的代表尺寸见表2.3和2.4宽度代表尺寸厚度代表尺寸2.1.3年计划产量及所占比例要求生产的产品量为420万吨/年。按产品流向分配的年产量如下表2.5。产品种类产品规格计划产量(t/a)所占比厚度宽度内径外径最大卷重(t)热轧商品卷板冷轧用热轧板卷经横切的商品板经分卷的商品卷管线钢用热轧卷合计-按产品规格分配的年产量如下表2.6厚度宽度合计%4.1~5.08.1~11.5%辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第13页金属平衡是反应在某一定时期内(通常是1年),制品金属材料的收支情况。它是编制车间生产预算与制定计划的重要数据，同时对于设计车间的内部运输与外部运输，以及车间的平面布置都是极为重要的数据。本厂设计年产能力420万吨，需要连铸坯量4288486吨，金属平衡图如2.1所示。根据生产实际经验及产品方案，制订金属平衡表2.7。表2.7金属平衡表序机组及产品名板坯量金属消耗轧制线精整线切损及废品12轧机热轧钢卷(板)4288486小计4288486热轧商品卷小计4228447-------2.3原料的选择原料选为为连铸坯，年需要量4288486t,板坯由鞍钢炼钢厂连铸车间供给。这些板坯经表面清理、检查合格、打印标记后送到本车间。板坯规格见表2.8。表2.8板坯规格厚度(mm)长度(m)宽度(mm)重量(t)230(标准坯)2.3.2板坯技术条件产品的质量控制精度见表2.9。质量控制项目保证偏差测量长度百分数厚度精度宽度精度凸度精度平直度终轧温度断面轮廓楔形卷曲温度表面质量：钢板和钢带的表面不允许有裂纹、结疤、折叠、气泡和夹杂。钢板和钢钢板和钢带的表面允许有深度和高度不大于厚度公差之半的折印、麻点、划伤、小拉痕、压痕以及氧化铁皮脱落所造成的表面粗糙等局部缺陷。对表面的薄层氧化铁皮、轻微铁锈和残余涂料、活痕等不影响表面质量的局部缺陷亦允许存在。钢板和钢带表面的局部缺陷，允许用修磨方法清除，但清除深度不得大于钢板和钢带厚度公差之半。钢带允许带缺陷交货，但缺陷部分不得超过每卷长度的8%。2.3.3年需坯数量根据产品方案和金属平衡确定车间年需坯数量，见表2.10。辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第16页厚度宽度合计%4.1~5.08.1~11.5合计t/a%辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第17页3轧制工艺过程及轧制制度的制定3.1生产工艺流程3.1.1典型产品生产工艺流程示意图本热轧带钢生产车间的年产量为420wt/a,典型产品为16MnR,其尺寸规格为卷取，分卷，横切成品检查轧机(带前后立辊)却卷取机图3.1生产工艺流程图 板坯以及表面质量和内部质量合格的热连铸板坯，由辊道送到本厂板坯库。热连铸坯分别存放在四个板坯跨内，当连铸机和热轧机的生产计划相匹配时，热坯也可以从来料辊道经中间辊道直接磅到加热炉后的装料辊进行装炉。根据生产计划的要求计算机对选用的板坯进行最优化处理，使板坯库以最小的工作量进行装炉操作。板坯由吊车吊到上料辊道后进行称重，核对号码，确认无误后，按装料顺序由辊道DHCR直接热装坯约占10%,t≥700℃。HCR保温后装炉坯约占50%,t≥550℃;CCR冷装坯约占40%,t≥室温。差太大，可由计算机进行计算，合使冷热坯间保持一个必要的间距。板坯在加热炉内一般加热到1200~1250℃出炉。加热出炉后的板坯，首先经过高压水除鳞清除氧化铁皮，而后进入粗轧机组，R1粗轧机为四辊可逆式轧机，与可逆式立辊轧机E1靠近布置，板坯在E1R1上轧制3道后，经辊道送至E2R2四辊可逆式轧机轧制3道次，轧成30～60mm的中间带坯。带坯粗轧机组产生废带坯，由设在中间辊道传动侧的废品推出机推至废品台架上，切割组轧制成厚度为1.2～19.0mm的成品带钢。为确保轧制精度和控制板型，在F1～F7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。该控制系统代替过成品带钢经精轧机组后的输出辊道上的层流冷却系统后，使温度降到规定的卷曲温度，由液压助卷卷曲机卷成钢卷。卷曲完后，由卸卷小车将钢卷托出卷曲机，经卧式自动打捆机打捆后，再由卧式翻卷机将钢卷翻卷成立卷放在链式运输机中心位置上，由链式运输机和步进梁运送钢卷，必要时将钢卷送到检查机组打开钢卷头部进行检经称重打印后根据下一工序决定钢卷的流向。去精整线的钢卷先翻成卧卷再由运输机送到本车间热钢卷库分别进行加工；去冷轧厂的钢卷由运输机运到钢卷转运站，再由钢卷运输小车送至冷轧厂。3.2轧制制度的制定板带钢轧制工艺制度主要包括：(1)压下制度它是板带轧制工工艺制度中最基本的核心内容，直接关系到产量、质量和操作的稳定性。其主要内容是确定所采用的轧制方法、轧制道次和道次压下量。(2)温度制度包括加热温度制度，轧制温度制度(开轧、终轧温度和道次温度的确定)和冷却温度制度(包括卷曲温度和缓冷制度等)。温度制度取决于对产品的性能要求和变形制度、但对变形制度本身又有所影响。(3)速度制度多数板带轧机与不可逆式的型钢轧机不同，采用可调速的可逆轧机或连轧机。速度制度的合理与否同样影响轧机的产量和轧钢过程的顺利进行。所谓合理的工艺制度，是相对而论的。因为某一制度都是针对某一特定的设备条件、车间布置、原料供应等具体情况而制定。另一方面，优质、高产、低消耗是工艺制度所追求的目标，但这三者在客观上是有一定矛盾的，而质量的多项指标之间也存在一定的矛盾，因而工艺制度只能根据具体要求求得总体上的合理性。3.2.1加热制度在热轧带钢的生产中，为使钢材便于轧制，就必须根据钢本身特性的不同而采取不同的加热制度。加热质量的好坏与带钢轧制工艺及质量有着密切的联系。1.加热目的在轧钢之前，要将原料进行加热，其目的在于提高钢的塑性，降低变形抗力及改善金属内部组织性能，以便于轧制加工。2.加热要求钢坯在轧制前加热的好坏直接影响轧机产量、产品质量和能量消耗、设备安全及其他技术经济指标。对此，必须满足以下加热要求：1)加热温度要准确、不产生过热和过烧；辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第20页2)加热时板坯内外温度要均匀，尽量将温差限制级在允许范围内，否则产生热应3)尽量减少板坯加热时氧化损失，以降低成本，提高表面质量；4)防止含碳量高的板坯在加热时脱碳；5)不同的钢种制定不同的合理的加热制度。钢的加热温度主要应根据各种钢的特性和压力加工工艺要求，从保证钢材质量和产量出发进行确定。1)加热温度的上限和下限对低合金钢和碳钢，可根据Fe-C平衡相图确定加热温度的上限和下限，理论上应当是固相线AE,实际上加热温度上限一般低于100~150℃。其下限理论上高于Ar₃(高30~50℃),这个温度通常是1150~1250℃。此外还要考虑到出炉到轧制终了时的全部温2)加热温度必须考虑轧钢工艺的要求、设备布置特点等。3)合金钢的加热温度，尤其高合金钢中合金元素的种类、含量不同，故具体考虑。板坯的加热时间可按下面的经验公式计算：1)冷装加热时间：式中：T——加热时间，小时；B——钢坯厚度，厘米；C——系数；见表3.12)热装加热时间：钢坯热装时加热时间取决于其入炉温度，温度越高，加热时间越短。故热装加热时间可按下面公式确定：式中：T—装炉时金属温度，℃。辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第21页表3.1系数C的选择钢种C碳素钢合金结构钢高合金结构钢高合金工具钢则加热时间t₁=0.15×23-0.0016×(550-230)=2.938h。1.粗轧压下规程间坯。牌号C(2)根据成品板宽确定精轧目标宽度C热膨胀率，1.45×10s;(3)确定出FIE的目标宽度BFIE辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第22页(4)粗轧各道次压下量分配各道次压下率分配范围如表3.3。轧制道次123456轧5道的ε%轧6道的ε%本设计取30mm,粗轧总压下量为200mm。粗轧各道次压下分配见表3.4。轧制道次1234568轧前H(mm)(5)粗轧各道次宽展量计算K;——各轧机宽展系数，取K=0.30。C₂——热膨胀系数，取1.015;(7)各道次宽度计算各道次宽度等于轧前宽度减去侧压量再加上宽展量，各道次宽度计算结果见表3.5。道次123456轧前宽度侧压量宽展量轧后宽度2.精轧机组压下规程精轧机组的主要任务是把从粗轧机架输送来的中间坯通过七机架连轧，把带坯轧成符合用户要求的合格产品。精轧机组压下量分配原则：第一架可以预留适当的余量，即是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压下量；第二、三架要充分利用设备能力，给予尽可能大的压下量；以后各架逐渐减小，到最末一架一般在10~15%左右，以保证板型，厚度精度及性能质量。连轧机组各机架压下率一般分配范围如表3.6所示。本设计精轧机组压下规程见表3.7。机架号1234567机架号1234567轧前H7795313.2.3速度制度制度速度制度就是确定各道次的速度图，并计算各道次的纯轧时间及间隙时间。1.粗轧速度制度根据体积不变原理：BHL=bhl可以粗略得出各轧机道次连铸坯的长度，表3.8。(由于长度方向有切头尾，而厚度方向变化很小，所以厚度和长度方向不考虑热膨胀。)参数0123456本设计粗轧机共轧6道次。根据经验资料取平均加速度a=40rpm/s,平均减速度为b=60rpm/s。采用梯形速度图，如图3.2各道次的纯轧时间采用下面的公式：n——梯形速度图的恒定转速，转/分；n,——轧件的咬入速度，转/分；D——工作辊的直径m,取D=1.20m。粗轧机的速度制度见表3.9道次123456ny(转/分)nh(转/分)np(转/分)8轧件出粗轧机的速度可由公式求出：所以：粗轧完后的带坯长度为58.3m,速度为2.51m/s,粗轧机到精轧机组的距离共120m,因此，尾部轧完后，带坯从2.5m/s的速度逐渐降到精轧第一架的咬入速度0.5m/s,减速段运行距离共120-58.3=61.7m,此段运行时间取为36s。2.精轧机速度制度(1)确定最末架轧机F₇的出后(出口)速度V₇末架出口速度的上限受电机能力带钢轧厚的冷却能力限制，并且厚度小于2mm的薄带钢在速度太高时，还会在辊道上产生漂浮跳动现象，但速度太低又会降低产量且影响轧制速度，故应尽可能采取较高的速度。末架穿带速度一般以成品厚度为依据，可以查表3.10确定。本设计典型产品厚度为3.5mm,故取穿带速度为10m/s。末架轧机最高轧制速度取为20m/s。成品厚度mm成品厚度mm4.0以下(2)带钢热连轧机组的速度曲线图到计数器设定值点后(0~50mm)开始第一级加速，加速度为0.05~0.15m/s²;C点：带钢头部咬入卷取机后开始第二级加速，加速度为0.05-0.25m/s²;D点：带钢以工艺制度设置的最高速度轧制，取15m/s;E点带钢尾部离开第三架时，机组开始减速，减到13m/s;F点：带钢尾部离开第六架，以13m/s速度等待抛出；G点：带钢尾部离开精轧机组，开始第二次降速；H点轧机以穿带速度等待下一条带钢。I点；第二条带钢开始穿(3)轧制时间的计算1)AB段：取SAB=50m,tAB=SB/VA=50/10=5s2)BC段：精轧机组末架轧机至卷曲机的距离为125m,tʙc=(Vc-VB)/a₁=(11.07-10)/3)CD段：取加速度a₂=0.25m/s²辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第27页式中L,L₂——带钢尾部出第三架，六架轧机时，这时还能轧出的带钢长度；h,——第i架轧机轧出厚度；S₀——精轧机各架间距；此段加速度为：a₃=(v²-v²)/(2S)=(15²-13²)/(2×39.28)=0.71m/s²,tEF=(V€-Vp)/a₃=(15-13)/06)DE段：成品带钢长度：L=(230×1500×10)/(3.5×1475.97)=667.84m,取L=667m;则：DE段所轧带钢长度为：SDE=L-SAB-SBc-Scp-SEF-SFG=667-50-75-204.91-39.28-16.47)GHI段：取减速度为0.5m/s²,间隙时间15s。综上：精轧机组的纯轧时间为：=5.00+7.13+15.72+78.2+2.81+1.26(4)其它各机架速度制度的确定由秒流量相等的原则，即h₁V₁(1+S₁)=h₂V₂(1+S₂)=….=h,V₇(1+S₇)。其中s,为第；架的轧出厚度。由于热轧过程中前滑很小，可以忽略不计，故上式可转化为h₁V=h₂V₂=…=h₇V,。从而得出其它各架的速度，见表3.11。机架1234567稳定轧速穿带速度 3.2.4温度制度板坯的加热温度，由Fe-C相图，定为1200℃,考虑到钢坯从加热炉到粗轧机组有温降，第一道次开轧温度定为1150℃。由于轧件头部和尾部温度降不同，为设备安全着想，确定各道次温降时应以尾部温度为准。对于粗轧来说各道次的温降可采用下面的公式：式中：△t——道次温降，℃;t₀——前一道次温度，℃。Z该道次间隙时间和纯轧时间；h——该道次轧前厚度，mm;则第一道次轧后尾部温度为：第二道次轧后尾部温度：接着进入第四架粗轧机，第四架的轧前头部温度为：辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第29页第五道次轧前头部温度：第五道次轧后尾部温度：第六道次轧后尾部温度：123456温度(℃)1148.812.精轧温度根据现场经验，带坯在辊道上运行时的温降为1~2℃/s,设定辊道降温为10℃,精轧在除鳞箱的温降为30℃,由于精轧前立辊与精轧机组距离较近，忽略此处温降，那么带坯头部进入精轧机的温度为1078.92-10-30=1038.92℃。精轧末架的出口温度为880℃。考虑到轧制过程中塑性变形热和摩擦热，以冷却水降温，辐射散热等多重因素的影响，结合现场实际，采用温降公式：其中t。,h₀——精轧前轧件的温度℃和厚度mm;t,h,——轧件终轧温度℃及厚度mm。根据上公式考虑到现场轧制生产中，精轧机组间采用冷却水控制温度，根据生产需要，调节精轧各机架轧件温度见表3.13。机架1234567温度(℃)CVC带表“连续可变凸度”,其技术的基本原理是将上下工作辊的辊型设计成花瓶的S型，然后相对180°布置，组成相互对称的辊缝形状，通过工作辊沿轴向移动，达到改变工作辊所组成辊缝形状，以控制带钢的横截面形状及延伸情况，从而得到所要求的板型。CVC技术在不断减少对轧辊支持作用的情况下，实现了轧辊凸度的连续变化，从而起到板型控制作用。该装置即满足了对控制辊缝的要求，又节省了大量的配置辊型的轧辊，也就是既提高了板型质量，又降低了生产成本。 中性正辊负辊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(平滚),当轴线有交叉角度时将形成一个相当于有辊型的辊缝形状(相当于轧辊具有正凸度)。因此PC辊为了得到整凸度辊缝形状就必须采用带有负凸度的轧辊。轧辊交叉调节出口断面形状的能力相对比较大，但是由于轧辊交叉将产生较大的轴向力，因此，交叉角度不能太大，否则将影响轴承寿命。目前一般小于1°。PC辊在应用中的另一问题是轧辊的磨损，为此，目前PC轧机都带有在线磨损装置以保持辊缝形状的稳定。PC轧辊的优点是调节凸度的能力较大，但是存在很大的轴向力而限制了其调节能力。PC辊的缺点是机构复杂以及轴向力(达到轧制力的8%~10%)将使轴承寿命缩短，使维护工作量增大，并增加了轧制力测量的滞后性，采用PC辊时弯辊力一般不能超过80t。PC轧辊一般用于凸度预定，不用于在线(轧制时)调节。装置，对工作辊的偏磨损及表面粗糙，通过段差磨削及表面磨削来消除，可进行不受同宽度轧制，宽度逆转轧制的自由轧制，同时，可以延长换辊周期。F1～F7采用横移台车快速换工作辊，减少停轧时间。热轧带钢厚度精度一直是提高产品质量的主要目标。板带钢轧制厚度波动主要来源于轧制力的波动，影响厚度波动的因素有以下几个方面： (1)由带钢本身工艺参数波动造成，这包括来料头尾温度不均、水印、来料厚度不均以及化学成分偏析等。(2)由轧机参数变动造成，这包括支承辊偏心、轧辊热膨胀、轧辊磨损以及油膜轴承油膜厚度变化等。轧机参数变动将使辊缝发生周期变动(偏心)及零位偏移(热膨胀等)。这将在辊缝不调整情况下，使轧件厚度发生周期波动火缓慢变化。自动厚度控制系统是用来克服带钢工艺参数波动对厚差的影响，并对轧机参数的波动给予补偿。轧钢机工作图表是研究和分析轧制过程的工具，它表示和反映了轧制道次和时间的关系。其中T为轧制节奏时间，Tz为总延续时间，△t上块轧完到下块开始轧制的间隙粗轧机的工作图表见图3.6。T由表3.10可知：T=4.94+6.46+9.60+13.66+19.43+23.41+12×2.精轧机的工作图表精轧机的工作图表见图3.7,辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第33页T图3.7精轧机的工作图表4设备参数的选择1.为了完成每年420wt板坯任务，车间设置三座步进梁式加热炉。2.炉子形式，步进梁式板坯加热炉。3.加热能力：最大产量：350t/h,加热230×1500×100000mm的板坯从20℃到1200℃,装料间隔4.炉子主要尺寸：名称装料辊道、出料辊道中心线距离两炉中心线距离炉子全长炉子有效长度装料前室长度预热段长度加热1段长度加热2段长度均热段长度炉子宽度炉膛内宽度5.加热炉炉型图及尺寸5.加热炉炉型图及尺寸加热1段加热2段均热段700-4.2粗轧区设备选择指标型式集管数，个压力，MPa水量，m³/h喷嘴型式喷嘴型号数量，个高压水喷射式上/下各2扁平喷射型相当于DNH152566(合计)4.2.2粗轧机组车间设有两架粗轧机(R1,R2),与力辊一起构成万能轧机对板坯进行压下，然后供给精轧机轧制，粗轧机入口处设有导板，使轧件对中，轧辊轴承座下部设有换辊滑板。粗轧机型式最大轧制力t工作辊mm支持辊mm主电动机轧制速度m/s四辊可逆式4.2.3粗轧机小立辊粗轧机小立辊(E1E2)附在每架粗轧机前面，与粗轧机一起构成万能轧机，对粗轧机中的板坯在宽度上进行强有力的压缩，并保持带钢宽度一致，同时也起着对准轧制中心线的作用。轧机小立辊最大轧制力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mm4.2.4保温罩本设备是放在延迟辊道上，主要是防止带钢的温降，以保证精轧的开轧温度，同时也起到节能消耗的作用。指标型式液压缸工作压力，MPa开启角度，()数量，个液压倾动式序号名称技术数据1切头剪形式剪切材料剪切温度碳素钢异周速滚筒式低合金钢2剪切能力剪切负荷剪切规格切头长度剪切速度形式最大1175吨约60~150m/min二级齿轮减速机减速比润滑强制给油4电动机 指标除鳞箱型式上夹送辊型式上夹送辊压下装置上夹送辊数量，根辊道辊和下夹送辊型式下夹送辊数量，根辊道辊数量，根电动机，台×KW×r/min辊道速度，m/min除鳞上集管数量，根除鳞集下管数量，根除鳞喷咀型号每根除鳞集管喷咀数量，个除鳞压力，MPa水量，m³/h除鳞罩双夹送辊形高压水喷射式空心空转辊式气缸驱动式2单独驱动式2422液压缸驱动开闭式4.3.3精轧机组精轧机组为7架四辊不可逆式连轧精轧机(F),各机架间距6000mm,传动系数设有安全装置。轧机牌坊为闭口式，工作辊和支持F1E立辊有AWC(宽度自动控制)功能。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。精轧机组设备主要参数如表4.8。设备性能参数数量类型最大轧制力开口度(最大辊径)工作辊直径辊身长度材质支承辊尺寸材质和转速r/min7架四辊不可逆轧机4000t/每机架高速钢/高镍铬F₇AC6000×275/5504.3.4精轧区其他设备活套支持器用于张紧精轧机架间的带钢，使精轧机架间的带钢在恒定的微张力状态下保持一定的微套量，形成张力调节的缓冲环节。活套辊放下时，活套辊上表面高出理论轧线的高度。活套装置(见表4.9)。指标活套动作角度，(°)活套初始角度，(°)电动机，KW×r/min电动式60(轧钢时),90(换辊时)辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第39页3.精轧机引料辊表4.10精轧机引料辊指标辊身直径，mm电动机，台×KW×r/min辊子转速，m/min空心锻钢1厚壁钢管，表面喷焊2型式电动单侧交叉方式交叉角，(°)Max.1.5交叉速度(丝杆速度),mm/s电机，台×KW×r/min指标研磨范围研磨方式摆动速度，mm/s砂轮推压力，kg砂轮倾斜角度2磨头组合型定压推压方式(杯型)工作辊辊身全长磨削全面磨削、段差磨削和全面、段差并用磨削800～1000(2个机架),400～5004(个机架)随工作辊倾斜辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第40页4.4冷却装置F1～F7入口侧上、下工作辊各设置一根集管。F4～F7出口侧上、下工作辊各设置二根集管。除鳞集管：F1～F3机架间上下各设置1根除鳞集管。带钢冷却集管：F3～F7机架间上下各设置1根带钢冷却用集管、氧化物清除集管F1～F7出口轧制线两侧各设置1根侧喷集管，上部设置一根水切喷射集管。ORG的水切集管：F4～F7入口侧的侧导板的两侧各有一根表4.13冷却装置压力及水质压力，MPaF1~F7工作辊冷却F3～F7机架间冷却、F1~F7出口侧除尘喷射及吹扫喷水飞剪输入辊道冷却飞剪冷却直接水精轧除鳞箱辊道冷却F1~F7支持辊冷却F1~F7机架间活套辊冷却飞剪输入辊道内部冷却油冷却装置间接水表4.14层流冷却系统设备性能上部下部阀门数量型式126个空气操作蝶阀108个空气操作蝶阀组数1~12组每组集管数量，根613～15组每组集管数量，根每组流量，m³/h集管内压力，MPa冷却水温度，℃总水量，m³/h侧喷组数，组辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第41页4.5卷取区4.5.1主要设备性能表4.15卷取能力材料低合金钢卷取温度指标液压3助卷辊卷取机窗口直径，mm带钢厚度，mm带钢宽度，mm板卷重量，t最大30单位卷重，kg/mm传动电机转速，r/min卷取速度，rpm最大13001.S.Ekelund公式是用于热轧时计算平均单位压力的半经验公式，其公式为；式中：m——表示外摩擦时对P影响的系数，K=10×(14-0.01t)(1.4+C+式中：t——轧制温度，C、Mn为以%表E——平均变形系数，C——决定于轧制速度的系数，根据表5.1经验选取。轧制速度(m/s)系数C12.各道轧制力计算公式为5.1.2轧制力计算结果1.粗轧机轧制力计算结果见表5.2道次1234568fmC111111ηξ2.精轧机轧制力计算结果见下表5.3道次1234567779531fmC111ηξ5.2轧制力矩的计算5.2.1轧制力矩计算公式传动两个轧辊所需要的轧制力矩为：1——咬入区的长度。上式中的力臂系数x根据大量实验数据统计，其范围为热轧板带时0.3~0.6。一般的，轧制力臂系数随着轧制厚度的减小而减小。5.2.2轧制力矩计算结果1粗轧轧制力矩计算结果如下表5.4。道次123456x2.精轧轧制力矩计算结果见表5.5。道次1234567x6设备能力参数校核轧辊物理性质如下表6.1轧辊名称材质许用应力泊松比弹性模量(Gpa)工作辊F1~F3实心锻钢--工作辊F4~F7高镍铬--支持辊F1~F7高速钢R1工作辊合金锻钢R1支持辊合金锻钢-在本设计中，由于粗轧两架轧机相同，所以对于同一辊径的情况下，只需校核压下量最大的一道。对于R1校核第二道次，F1~F3校核第一道，F4~F7校核第四道。由于各机架均为四辊轧机，所以本设计以粗轧机为例进行校核。校核时，需要校核轧制力较大，轧辊尺寸较小的道次。对于四辊轧机，当采用工作辊驱动时，由于工作辊受弯矩小，主要由支承辊承担，量辊之间压靠会产生接触应力，因此在设计校核中，支撑辊校核辊身与辊径的弯曲应力，工作辊校核辊身弯曲应力，辊头的弯曲组合应用，以及两辊间的接触应力大小。由于校核时应考虑危险情况，故有关尺寸应按最危险情况取值，现将有关的轧辊参数列出如下：1.工作辊承，故根据经验公式，其尺寸如下：d=(0.5～0.55)D=600～660,取为650mm;1=(0.83~1.0)d=539.5~650,取为600mm;辊头采用滑块式万向接轴，其主要尺寸如下：辊头的直径D₁=D-(5~15)=1200-(5~15)=1195~1185mm,取1190mm。厚度s=(0.25～0.28)D₁=297.5~333.2mm,取320mm。b=(0.15～0.2)D₁=178.5～238mm,取200mm。b/s=0.625,根据表6.2选择抗扭断面系数η=0.208压下螺丝中心距a=L+l=1780+600=2380mm表6.2抗扭断面系数η12345n其它参数选择方法相同，结果列表如下表6.3。辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第47页辊径D×辊身长度L辊颈1辊头b辊头sR1R2粗轧机主要尺寸为：辊径D×辊身长度L:1550mm×1780mm辊颈：d=850mm,l=750mm压下螺丝中心距a=L+l=1780+750=2530mm辊径D×辊身长度L辊颈d辊颈16.2.2R1轧辊强度校核由于R1R2、F1~F7轧机均为四辊轧机，校核方法相同。工作辊与支撑辊辊身中央处的弯矩可按下列公式计算：式中：M₁——工作辊辊身中央处的弯矩；M2p——支撑辊辊身中央处的弯矩；P——轧制力；L——辊身长度；a——压下螺丝中心距；b——所轧板带钢宽度。选轧制力大的第四道次进行校核，已知数据：电机功率P=7000kw,辊头宽度：(1)工作辊辊身的弯曲应力经支承辊传递，工作辊的压力(最大应力)位于工作辊辊身和辊径(辊颈)的交界处，则工作辊所受轧制载荷均匀分布，则上式可简化为：(2)工作辊辊头的扭转应力工作辊头为传动端，须校核扭转应力。根据上图的辊头结构图，其合力作用在扁头一个支叉的外侧的b/3处扭转力矩式中：M——接轴所传递的力矩；b₀——扁头的总宽度与扁头一个支叉的宽度。辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第49页所以扭转力矩等于：扭转应力(3)两辊的接触应力接触应力按赫兹公式计算式中q——加在接触表面单位长度上的负荷，q=P/L接触；、r₂——相互接触的工作辊与支撑辊的半径；K、K₂——与轧辊材质有关的系数，其中μ、H₂、E₁、E₂——两轧辊材料的泊松比和弹性模量。由于工作辊与支撑辊的材质相同，并且泊松比μ=0.3,所以上式可写为：(4)支撑辊的辊身中部弯曲应力 q.——工作辊对支撑辊在单位长度上的压力；a——支撑辊两个支反力间的距离。在计算弯曲强度时，认为a'等于压下螺丝中心距a,而且把工作辊对支撑辊的压力简化为均布载荷，则上式可简化为：(5)支撑辊辊颈处的弯曲应力危险断面位于支撑辊辊颈和辊身的连接处(此处支撑辊辊颈所受弯矩最大),则符合强度要求。同理，通过以上公式计算精轧机组第一架和第四架轧机符合要求。因此，可知其它四辊轧机符合条件。辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第51页在设计轧制板带时，必须保证其能稳定咬入。其咬入角主要取决于轧机的形式、轧制速度、轧辊材质、表面状态、钢板的温度、钢种特性及轧制润滑等因素的影响。热轧于咬入角，即tanβ≥tanα,并且一般的，轧制速度高时，咬入能力低。根据压下量与咬入角的关系：△h=D(1-cosa),tanβ=f,取辊径最小时计算。由此公式，α计算结果见下表6.5R1第二道F1~F3第一道F4~F7第四道考虑到速度因素，以上计算符合要求，咬入能力满足条件。加热炉小时产量计算：L——加热炉内有效长度，40.02mm;加热炉内装排数，取1;G——每个钢坯重量，30吨；t——加热时间，h:t=2.44hb加热钢料断面宽度，为1.63m。则：Q=40.02×1×30/(1.5×2.所以加热炉的年加热量为：辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第52页6.5电机功率校核M=Pdf, 则：M=Pdf=18018×0.6×0.003=323.空转力矩：空转力矩是指空载转动轧机主机列所需的力矩，通常由各转动零件自重产生的摩擦力计算之。按经验方法，空转力矩通常约为主电机额定力矩的3%~6%,取5%。M=0.05M。=0.05×1671.4.电机能力校核作用在主电机轴上的力矩为：Mx<M=4000×10×0.6=24000因此电机满足要求。7轧机生产能力校核常用的轧机产量有轧机小时产量和轧钢年产量两种。它们是轧钢车间设计极重要的工艺参数，是衡量轧机技术经济效果的主要指标。7.1.1工作制度与工作时间1780生产线实行三班连续工作制，节假日不休息，年工作时间见下表7.1。日历天检修时间(天)额定工作时间换辊时事故时年工作数间(h)间(h)时间(h)大中修小修小计天数小时数1.大修每四年一次，中修每年一次，有大修年份无中修。2.计划小修每10—15天一次，每次8—16小时。3.每天换工作辊8次，每次15分钟。4.计划小修时间换支撑辊。5.年工作时间包括各工序间干扰时间。6.机组利用系数：0.8,7.间隙时间：粗轧机板坯间间隙时间为15s,精轧机组带坯间隙时间为15s,粗轧机各道次间隙为12s。8.成材率：97.94%。7.1.2轧机生产能力校核1.轧机小时产量实际生产中，由于种种原因轧机小时产量为Q=pLBH式中：A₁——轧机小时产量；Q——原料重量(t);T——轧制节奏时间(s); Q=7.85×10³×10×1.5×0.23=27.08t,K=0.(2)按劳动量换算系数计算。取2mm的带钢作为标准产品，按厚度进行换算后，各规格小时产量见表7.2。厚度本设计的平均小时产量Ap用下式计算：3.车间年产量计算：车间年产量是指在一年内轧钢车间各种产品的综合产量，以综合小时产量为基础进行计算。计算公式如下：A=Ap·T·K₂A,——轧机的平均小时产量，吨/小时；T——轧机一年内最大可能工作时间，小时；K₂——时间利用系数，取0.86。由上面可知，Ap=665.69t/h,T=7362h,则年产量为：A=Ap·T·K₂=665.69×7362×0.86=421.47wt>420wt。所以，年产量能够满足生产需要。8车间技术经济指标车间技术经济指标主要是指轧制线的生产能力、作业率、成材率和轧辊、燃料、电力的单位消耗。它表示轧钢车间各项设备，原料，燃料，动力及劳动力，资金等利用程度的指标，反映了企业的生产技术水平和生产管理制度的执行情况，是评价现场生产效率高低的重要指标。1.各类材料消耗指标轧钢生产中主要的原料及动力消耗主要有：金属、燃料、电力、轧辊、水、油、压缩空气、氧气、蒸汽和耐火材料等。由于生产条件的不同，或者由于技术操作水平和生产管理水平的不同，不同差距上述消耗系数会有很大的差异，就是同一差距在不同时期，各种指标也可能因为某种原因而发生更变化。因此，要经常掌握和研究产品的各种消耗指标，才能了解和改进生产。(1)金属消耗金属消耗是轧钢生产中最主要的消耗，因此，降低金属消耗对节约金属，降低成本有主要意义。金属消耗指标通常以金属消耗系数来表示，它的含义是生产一吨合格钢材需要的钢锭或钢坯量，计算公式：K=W/Q,式中K是金属消耗系数；W是投入坯料重金属消耗一般由下列的金属消耗组成：烧损、切头尾与切边损失、清理表面的损失、轧废及其它缺陷等造成的损失。生产过程中除了以上所述损失之外，还有取样，检验，铣头，钻眼等造成的损失。一般说来，热轧钢板的金属消耗系数为1.05～1.18,本设计中为1.0211。(2)燃料消耗轧钢的燃料消耗主要用于坯料的加热，常用的燃料有煤、煤粉，煤气和重油等。其消耗量一般用每吨钢材加热消耗的燃料重量来表示。每吨钢材的燃料消耗决定与加热时间，加热速度，加热炉结构和产量，坯料的钢种和断面尺寸，入炉时的温度等因素。对连续式加热炉而言，炉子产量越高，相对的入炉消耗就少一些。因此提高轧机作业率，提高炉子生产率是减少单位燃料消耗的重要途径。另外，坯料断面越小，加热时间愈短，炉子热损失就越小，则燃料消耗系数就越小。对于热轧带钢生产，燃料的消耗大约是1505000卡/吨。(3)电能消耗轧钢车间的电能消耗主要驱动主电机和车间内各类辅助设备的电机，照明用电只占耗电总量的很少部分。每吨钢材的电能消耗与钢种，产品种类，轧制道次，轧制温度以及车间用电设备的多少有关。轧制时总延伸系数越大，或者轧制道次越多，电能消耗就越大。轧制合金比轧制普通碳素钢要高。对于热轧带钢生产，电能消耗为105kWh/t。(4)轧辊消耗轧辊是轧机的主要设备，其消耗量取决与轧辊每车削一次所能轧出的钢材数量和一对轧辊所能车削的次数。影响轧辊消耗量的因素很多，主要有：轧机型式及机架数目；轧辊材质；所轧钢材的钢种和产品形状的复杂程度；轧制过程中金属变形的均匀性；轧制时所采取的冷却方式和工作条件；操作工的操作水平以及轧辊的加工方法。对热轧带钢轧机，轧辊的消耗系数是1.0～1.4kg/t,本设计为1.0kg/t。(5)水的消耗轧辊车间用水按用途可以分为：生产用水，生活用水和劳动保护用水。其中，生产用水是轧钢厂水消耗的主要方面。生产用水主要用于各项设备和钢材的冷却，冲刷氧化铁皮。轧辊车间耗水量主要取决于车间规模的大小，用水设备的多少，各项设备的需水量以及用水项目的多少。对于热轧带钢轧机，它的用水量为1m³/t。(6)压缩空气的消耗轧钢车间的压缩空气主要用于动力，如加热炉炉门的升降，风铲清理，冷却设备等。轧钢车间单位产品压缩空气消耗量为13m³/t。(7)润滑油的消耗轧钢车间润滑油消耗包括工艺润滑的消耗，轧机油压平衡用油消耗，各类轴承消耗等。润滑油消耗与车间类型，设备类型等有关。对于中厚板轧钢车间，润滑油的消耗为(8)氧气消耗 轧钢车间氧气的消耗用于废品切割，坯料的表面清理以及检修各类设备等。在轧钢生产中，供应的氧气有两种方法：瓶装运输供应和氧气管道供应。采用管道集中供应，氧气消耗量每小时0.026Nm³。(9)耐火材料消耗耐火材料主要用于加热设备和热处理设备用。因此轧钢车间耐火材料消耗主要取决于加热炉种类，大小，数量和炉子操作技术水平以及检修计划等。生产一吨合格钢材所消耗的耐火材料称为单位产品耐火材料消耗，用来考核车间耐火材料消耗材料。对于中厚板轧钢车间，耐火材料的消耗为0.4kg/t。(1)日历作业率以轧钢机一年实际工作时间为分子，以日历时间减去计划大修时间为分母，所得的百分数叫做轧机的日历作业率。轧钢机的日历作业率越高，则轧钢机的年产量就越高。故本设计中的轧机日历作业率为：95.60%。(2)有效作业率因为各企业实行的工作制度不同，按日历作业率难以说明轧钢机的有效作业率。为了方便研究分析与对比考察轧钢机的生产率，一般用轧机有效作业率来考核。实际工作占计划工作的百分比称为轧机的有效作业率。本设计中的有效作业率为94.10%。(3)成材率一吨原料能够轧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支情况，提高成材率的途径是减少金属的损失。前面已计算过了为97.94%。(4)合格率轧制出的合格产品量占产品总量加轧出的废品的百分比叫合格率。(5)劳动生产率劳动生产者在一定的时间里平均每人生产合格产品的数量称为劳动生产率。劳动生产率的高低反映了劳动者在一定时间内生产产品的多少，换言之，它反映了劳动者向社会提供的物质财富的多少。现将本设计车间各项技术经济指标列表8.1。辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第60页序号指标名称单位指标数据备注一主要产品1年产量二-2轧机形式为半连续热轧带钢轧机轧机规格3tttt4三h5h轧机负荷率%6h分卷机组负荷率%四-7金属(连铸板坯)t8燃料(煤气)9辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第61页22捆带及封口从表中情况来看，现场的生产设备重量小，主电机容量较大，该种组合能够满足年产量要求。9节能与环境保护在厂区的空闲地全部设绿化带，空地和道路的两侧种植花草树木，保证土地不裸露，形成良好的绿化环境。本厂用水分为加热炉用水和降低润滑油温度的间接冷却水以及除鳞、轧辊冷却、辊道冷却用的直接冷却水。从节水和环保角度出发，水处理系统采用循环系统。这里的水处理主要是指污水与冷却水的处理。1.污水的处理为节约水资源，降低生产成本，在热轧厂的附近建设回水处理装置，由于在轧制过程中混入水中的铁皮等杂质和润滑油、油脂，为使向系统外排放的水达到标准，现场产生的污水，经地下管道汇集到污水处理池，经过沉淀、过滤、消毒后循环使用。不再可用的污水，达到污水排放标准后排出。对于含油的污水，设置含油排水处理设备，在密度差的作用下与水分离，通过宽带撇油器除去大部分浮油，再通过过滤器进一步过滤除去浮油，以适应不同生产设备排除水质的处理。2.冷却水的处理对于生产过程中的冷却水，经过处理后主要用于回收再利用和供给民用供暖。一部分水以补充水形式排入污水处理系统；水质稍好的，可以进入循环冷却系统加以利用；温度较高的冷却水可以供本地居民供暖所用。9.2.2废气处理热轧厂对大气的污染主要来自两个方面，一是来自热炉烟气排放中的硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳和烟尘；二是轧机在轧制过程中产生的有多种铁的氧化物及润滑油烟组成的红色尘雾，其中以精轧机组最为严重。为减少废气的排出，在本设计中的加热炉采用高焦转炉煤气，在燃烧时保证充分燃烧。此外，混合煤气经过除焦油、脱硫、吸氨处理，又在烟气出口处设置排烟脱硫装置，因此烟气中的SOx、NOx的浓度均很低，已不构成公害。在轧制过程中产生的粉尘主要来自于精轧区，因此在F₄、F₅、F₆、F₇处设置吸尘罩，在离心风机的作用下，粉尘经吸引收集后，进入除尘器进行处理，然后经烟囱排放，捕集到的粉尘则加以回收。此外，现场其他地方设置湿式除尘装置。9.2.3热轧润滑油处理为了提高热轧带钢的质量，热轧中也采用热轧油进行润滑。它可以降低摩擦系数，降低能耗，提高生产率。一般不以纯方式施加矿物油等润滑剂，因为这样易于燃烧，并且污染空气。目前多使用中高级脂肪酸的醇酯等与矿物油组成合成油。由生产时采用水冷，所以绝大多数的废润滑油进入了用毛毡吸附污油，然后进行化学处理，直到达标。热带厂生产过程的噪声，主要是由轧制过程中板带运行、带钢卷取，精整过程中钢带运行、切板、垛板和空气压缩机、鼓风饥、大型电动机运转以及高压喷水等作业过程个产生的，持续性噪声和精整横切垛板过程中的脉冲性噪声能对人耳造成伤害。为防止产生较大的噪音污染，特采取以下措施：1.轧钢车间、精整车间、空压机房均建设厂房外墙，噪声基本抑制在车间内。2.厂房外有大量的绿地和成排成块的树木，阻断噪声的传播。3.轧机设备采用自动化控制，使人在远距离的操作室内通过工业电视系统进行监控，从而使噪音传播到作业人员身边的能量减少。4.操作室采取吸声隔热的建筑结构，故很少有噪声传入。5.厂区远离居民区，不影响市民的生活。9.4废弃物处理对现场生产中的氧化铁皮、废钢等有用的物质回收，回炉重炼。确定无用的废弃物埋掉。1.采用连铸坯热装工艺，采用步进式加热炉，并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，节约能源；2.异周速转鼓式飞剪，采用不同的切头和切尾剪刃，利于轧制稳定；设置FIE立辊轧机，进一步改善带钢边部质量，提高成材率。 本文介绍了关于高铁重轨的性能特点和性能要求，热处理的作用，热处