资源描述
设计说明本设计为年产量180万吨的中厚板车间，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Q23510mm1700mm6000mm、25mm1000mm6000mm、4010mm1450mm4000mm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Design NotesThe design for the annual production of 180 million tons of plate plant, plate market research, the development of the plate, the plate market demand, and the current state of technology, to develop aa reasonable outline of the products and metal balance sheet. Typical product Q235 (10mm 1700mm 6000mm, 25mm 1000mm 6000mm, 4010mm 1450mm 4000mm) steel-based, to determine the typical products of the process, to determine the the mill arrangement of workshop equipment selection, and to develop typical products and reasonable reduction procedures to calculate the rolling force parameters, such as: rolling force calculation, the calculation of the deformation resistance and transmission torque calculation. The check rolls intensity and calculate the capacity of the motor to the appropriate choice of rolls and motor. To determine workshop work systems and working hours, calculated the annual production of the mill, according to the typical product of the process and the size of the rolling determine workshop layout, such as device spacing, warehouse area, and draw the workshop floor plan . Analysis of the economic indicators of the workshop. And to take effective environmental protection measures, such as the greening of the workshop, waste gas and waste recycling and so on.Keywords: plate workshop, outline, metal balance sheets, rolling force, deformation resistance, drive torque目录设计说明.11 前言.8我国中厚板生产技术现状8中厚板轧钢生产线的工艺装备8中厚板的生产技术是产品的核心9中厚板轧机生产工艺的开展趋势9中厚板轧机生产工艺方案9产品质量及交货状态10我国中厚板轧机的开展方向12国内中厚板轧机的改造13围绕提高轧机的目能力水平进行改造13围绕提高装备水平进行改造14板坯连铸比15轧机15新技术和新工艺152 中厚板产品方案.16编制产品大纲16编制金属平衡表16成材率概念16金属平衡分析17钢板的化学成分18钢板尺寸偏差193 中厚板的生产工艺和轧制区的设备.213.1 中厚板生产工艺流程213.2 典型产品的工艺流程213.3 轧制区设备选择253.3.1 中厚板轧机型式253.3.2 中厚板轧机的布置253.3.3 轧机主机列26工作机座的结构263.3.5 换辊装置293.3.6 轧制区其它设备293.4 辅助设备的选择293.4.1 加热炉选择293.4.2 剪切机选择31热矫直机选择333.4.4 冷床设备选择34钢板修磨台架选择354 轧机力能参数确实定.374.1 轧制力计算374.1.1 确定变形制度374.1.2 计算轧制力384.2 传动力矩计算机及电机校核464.2.1 各道传动力据计算474.2.2 轧机主电机校核52轧辊强度校核634.3.1 粗轧机轧辊强度校核634.3.2 精轧机轧辊强度校核664.4 四辊轧机轧辊接触应力的校核675 轧钢机产量计算.705.1 轧钢机工作图表705.1.1 研究轧钢机工作图表的意义705.1.2 轧机工作图表70轧钢机产量计算72轧机小时产量计算72轧钢机平均小时产量73轧钢机年产量746 车间平面布置.75车间平面布置原那么75车间工艺平面布置75设备间距确实定76加热炉间距离76加热炉到粗轧机距离766.3.3 粗轧机到精轧机距离76其它设备间距离确实定76仓库面积确实定77原料仓库面积确实定77成品仓库面积确定78车间其它设施面积确实定78厂方跨度布置78厂房跨度大小79柱距尺寸79吊车轨面标高797 车间技术经济指标.817.1 各类材料消耗指标81金属消耗81燃料消耗82电能消耗82轧辊消耗82水的消耗827.2 综合技术经济指标838 轧钢厂的环境保护与综合利用.858.1 轧钢厂的环境保护858.1.1 绿化858.1.2 各类有害物质的控制与防治858.1.3 噪音的防治858.1.4 水质的处理868.2 轧钢厂的节能与综合利用868.2.1 轧钢厂的节能868.2.2 轧钢厂的综合利用86参考文献.88致 谢.891 前言近年来，我国中厚板轧机在品种开发、轧机改造、研究新工艺和新技术以及使用连铸坯等方面取得了较大的成绩，但据有关专家预测，2021年需中厚板约7000万t；目前我国现有的中厚板轧机的总生产能力为5300万t左右。而且现有的轧机中现代化的大规格轧机少，装备水平较低的小规格轧机多；中板轧机多，宽厚板轧机少；低性能轧机多，高性能轧机少。所以目前我国中厚板的产量、品种和质量水平仍与开展需求差距较大。增加我国中厚板的产量和品种，提高钢板质量仍是一项艰巨的任务。中厚板轧钢生产线的工艺装备中厚板轧钢生产线的工艺装备是在钢坯质量一定的前提下保证最终产品质量的重要环节。以往的轧钢厂是以轧机为中心，其余的装备往往是因陋就简，尤其是在以普材为主的生产厂更是如此。中厚板的生产尽管在加热和精整工序上考虑了一些如不产生划伤和剪切质量等因素，但是随着产品质量、品种规格、产品档次和用途等市场因素的变化，各生产厂已开始逐步重视并对整个工艺线进行分析、升级和改造。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30 mm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3 500 mm轧机、鞍钢的4 300 mm轧机和宝钢的5 000 mm轧机等陆续投产；首秦公司的4 300 mm轧机，天津、唐钢和福建三明的3 500mm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中厚板的生产技术是产品的核心随着国内中厚板产能增加、工艺不断升级改造和引进新的工艺装备，产品档次的提升和质量的提高应源于工艺技术的开发和应用。钢铁产品的现代技术主要有4个方面，即钢质洁净技术、微合金化技术、晶粒细化技术和尺寸、外表精准化技术。这4方面的技术集成最终表达在钢材性能最正确和生产本钱最低。钢质洁净技术是冶炼专业的工作，但后3个方面的技术将与轧制工艺技术紧密相关。微合金化的设计与轧制工艺紧密配合，形成细晶强化。实践证明：细晶强化改变了以往碳当量的强化机理；微合金元素V、NV、Nb和Ti等合金元素的不同组合，在一定的轧制工艺条件下，以析出强化、固溶强化的方式提高钢材的综合性能。首钢在近几年的品种钢开发中，运用V、NV、Nb和Ti等合金化元素，与轧钢工艺结合，较好地开发了高强板、z向板、管线用钢和桥梁板等控轧控冷产品。工艺升级改造后，强化了加热能力、轧制能力、快速冷却能力和AGC系统等，已上升为以生产中、高档产品为主的中厚板厂，即产品强度提高了，专用板以高强船板、桥梁、容器、高层建筑和管线(X65以下)为主，取消了普碳板和一般低合金板产品。目前，国内新建中厚板厂和主要骨干企业均采用了一批新技术，开发了一批新产品，如舞阳厚板厂、鞍钢厚板厂和济钢中厚板厂等开发出了XT0管线、550D超低碳贝氏体高强结构钢等一大批技术含量高、质量等级高的产品。这些产品的开发和更高级产品的开发研制，标志着中国的中厚板行业已经从规模效益型向品种质量效益型转变，标志着随着工艺装备的提高，工艺技术以微合金化和控轧控冷为主的结合日趋成熟，标志着随着冶炼、连铸、轧制技术的提高逐步可以满足高档产品的国产化。中厚板轧机生产工艺的开展趋势中厚板轧机生产工艺方案一种是传统的常规中厚板生产线，如三辊式劳特轧机、单机架四辊轧机、双机架两辊粗轧+四辊精轧、双机架四辊粗轧+四辊精轧机组。另外一种是20世纪80年代逐步开展起来的，即可单张钢板轧制，又可采用卷轧方式生产中厚板。各自特点比拟如表1-1。从上表对两类轧机的工艺特点比照可以看出，宽炉卷轧机产品定位于中低档，适合单一品种、大批量、高效率，单机架宽炉卷轧机年生产规模110万吨，投资较高。韶钢一期新建单机架 3500mm 轧机，生产规模80万吨，预留二期上热卷箱及卷取机的位置，总投资14亿元外汇4200万美元；安阳钢厂新建中厚板炉卷车间，生产能力110万吨，总投资约18亿元。常规中厚板轧机产品定位于中高档，具有投资省、见效快、备品备件国产化率高等优点，如北台、济钢双机架3500 mm中厚板轧机，年生产能力140万吨生产普碳钢时，投资约1214亿元。表1-1常规中厚板轧机与宽炉卷轧机工艺特点比拟项 目常规中厚板轧机宽炉卷轧机产品形式单张板单张板和板卷工艺布置单张板生产线单张板和板卷两条精整生产线轧制方式纵、横轧全纵轧而不能横轧连铸坯料150300 mm厚度100150 mm产品品种生产海洋平台用Z向钢不能生产海洋平台用Z向钢产品规格5100 mm4550 mm成材率92%左右98%投资12亿人民币18亿人民币产品质量及交货状态.高压水除鳞板坯在出炉后，未进入轧机前，要通过高压水除鳞，这是提高产品外表质量的关键措施。目前我国中厚板的产品外表质量与国外比拟有差距，是差在高压水除鳞上，国产高压泵压力难以在15Pma左右稳定运行，国外一般都在18Pma以上稳定运行。由于压力不够，除鳞时间长了会降低坯料温度，除鳞时间短了，氧化铁皮鳞片又影响了产品质量。所以，多采取在轧机前后再加高压喷嘴，对轧制过程中二次氧化铁皮鳞片进行处理。.产品交贷状态横轧制状态交贷：用短坯料长宽比等于一，可采用横向轧制方式生产中厚板，采取这种方法生产出来的钢板，叫做Z向钢板，它具有双向性能，如深海钻井平台、潜艇用板等。控制控冷状态交贷：所谓控制控泠，是指通过控制热轧钢材后泠却条件来控制奥氏体组织状态、相变条件、碳化物的析出行为以及相变后钢板的组织和性能等，从这些内容来看，控制轧制就是控制热轧后3个不冷却阶段的工艺条件或工艺参数，这三个冷却阶段一般称做一次冷却、二次冷却、三次冷却。3个冷却阶段的目的和要求是不同的，有未再结晶型控制轧制、有再结晶型控制轧制。为了解决好在控轧控冷中待温造成的产量损失，国内外厂家目前都采用多块轧件交叉轧制的手段，这就需要轧制线在空间上能满足交叉轧轧制的需要，一般采用增加旁侧待温辊道或加长机前后工作辊道作为待温辊道的方式，使其能够交叉作业，减少待温仃机时间。所以一般劳特式轧机的工艺布置长度都会超过200米以上。热处理交贷状态：中厚板由于用途不一，对中厚板的热处理要求也不一样，与之配套的热处理工艺有：固熔处理、正火处理、调质处理和淬火处理，因此各类工艺所需的炉子必须齐全钢质洁净，有害元素成分低，S25ppm，P40ppm，H15ppm，020ppm，N10ppm，总量100ppm。压缩比减小，一般大于25-3性能可合格，当为400MPa时，坯厚为250mm可轧制成厚100mm板。内在无夹杂、分层、内裂及白点等缺陷，且不得有25mm缺陷存在。外表无缺陷，切割端不留毛刺，加热前均需清理干净。钢板尺寸偏差：厚度005mm，宽度+48mm，长度10mm，不平直度15mmm，镰刀弯 94，成品率99，修磨率1，再矫直率3。碳当量038-0.4，焊接裂纹敏感指数02。.中厚板生产技术开展将与下游产业紧密结合中厚板产品用途广、规格多，重点工程用量大，而且随着下游产业的开展，必将对中厚板产品和技术提出更高的要求。目前的造船业、油气输送管线、石油平台、石油储罐、桥梁、高层建筑和工程机械等都已提出了高强度、高韧性等高综合性能要求，为此，中厚板生产企业要更多地关注下游产业的开展，从而不断地满足市场需求。造船业的规律是1O年1个周期，顶峰期最长持续35年。目前，造船业的开展以亚洲的韩国、日本和中国为首带动了船板市场，据中国船级社的专家介绍，多数船厂已将订单排到了2021-2021年。同时，船厂对船板的要求也发生了很大的变化，主要要求为：增加高强度和超宽的产品，大线能量焊接指标在100 kJcm以上，标识要详细列出炉号、顺序号和外表无缺陷(允许001 mm的缺陷存在)等，因此要求中厚板企业能够稳定高强板生产工艺、保证外表质量的工艺配套，增加现代化的管理手段，并配备完备的精整工序，增加切割、热处理、喷丸甚至粗加工的加工配送手段，来满足船厂的细化要求。桥梁、油气输送、建筑和工程机械等都在自身产品提升的同时，对中厚板这一初级产品提出了不同的新要求，故下一步中厚板生产技术的开展必须与下游产业紧密结合，才能够稳定开展。我国中厚板轧机的开展方向1为改变这种落后状况，应适当考虑和世界水平看齐的5 000mm大型轧机，以生产高强度、强韧性和良好焊接性的低合金、微合金专用板，以替代每年需进口大量专用板。同时应考虑与5 000mm轧机组相配套切分剪切设备和热处理设备。2)应通过市场规律和国家政策干预等手段，淘汰一局部落后的中板轧机，使现有中厚板厂减少68家。为降低社会总本钱，标准巾厚板生产，应形成优化品种结构、台理划分地域生产的良好格局。在华北重点开展鞍钢、首钢、邯钢三太集团，且首钢应以建树为主，鞍钢以中板、卷板为主邯钢以热卷板为主；在华东重点开展浦钢、济钢、马钢三大集团，浦钢、济锕以中厚板材为主，马钢那么以H型钢、轮箍、中型、高线为主；在华南重点开展武钢、柳钢、重钢三大集团，应以工程机械、锅炉和压力容器、桥梁板为主；在西jt重点开展酒钢、舞钢、太钢三大集团，酒钢、舞钢应以核电站、军工用板、高台金结构板、耐候板为主，太钢那么以不锈钢板为主。这样才会形成具有中国特色的、合理的板材生产结构，防止因普碳板过剩，品种板结构、地域性生产结构不合理而造成在低层次上的价格竞争。3)对于现有3 000mm以上的中厚板轧机，应在充分利用现有设备的条件下，采用改造更新牌坊或增大主电机功率等方法，尽量提高现有轧机的轧制力，以提高品种板的比例。对于现有3 000mm以下的中厚板轧机，应在现有设备条件下，重点抓好降本钱工作，集中精力搞好普碳板生产。同时，建议今后不再上3 0()om硼以下的中厚板轧机；国内淘汰的三辊劳特式轧机不允许在异地安装生产。4)中厚板的上道工序应尽快完善精炼手段。国家应在条件较好的企业中有针对性地选择几个企业，给予优惠政策，尽快上120t以上真空精练炉，落实TMcP等精炼措施，努力提高冶炼水平，严格控制钢卷取郝分一轧机出口采用一台回转盘式卷取机。可旋转的回转韫r有二个卷筒，一个处于工作位置时，另一个处于卸卷准备位置。卷取机前设一台滚筒式飞剪(vmax=20“s)，用于分卷。轧制局部的土要指标：坯料厚度：70mm，带钢厚度：1 02 5un，带钢宽度：750J 560mm，卷重：213I年产量130万t(其宽度为1 200mm时)。5)中厚板产品的开展趋势是高强化、制品化、特殊专用板、洁净钢、可焊接性能(大线能量焊接指标要求在100 kJcm 以上)、抗裂、耐蚀、耐高温和耐高压等综合性能；6)国内中厚板生产企业的增加，已经在中低档板材上显现了供大于求的局面。随着市场的开展变化，中厚板企业生产水平必将在35年内有一个较大的提升，预计到2021年将有二十余家中厚板轧钢厂具备生产高档次中厚板的能力，我国可以做到根本自给或局部出口。暂时的供大于求和过剩的生产能力最终将由市场经济的开展得以标准；7)中厚板生产技术的开展趋势必将随着下游产业的开展而开展，最重要的是将以满足产业的特殊需要为重点，形成相对固定的有序的产销关系。生产技术上以TMCP为核心，不断提升微合金的优化、变形速率与温度的组合、在线快冷和热处理等工艺技术，以合理的本钱生产满足用户个性化需求的产品。国内中厚板轧机的改造围绕提高轧机的目能力水平进行改造据初步统计，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。围绕提高装备水平进行改造.加热炉我国中厚板生产用加热炉，现有2座步进式加热炉、2座无氧化热处理辊底式炉，其余大局部是推钢式加热炉和蓄热式加热炉。推钢式加热炉板坯加热不均，烧损大，并影响钢板的物理性能。随着对节能降耗的要求提高和高附加值专用板生产的要求，有许多生产厂家开始对加热炉进行改造，蓄热式加热炉已经在许多厂家使用并取得较好效果(如济钢中板厂、济钢中厚板厂等)。如果条件允许，可改造为步进式加热炉，使钢坯加热均匀，以提高加热速度，提高钢板质量。.精整设备矫直机：目前除鞍钢、舞钢、上海浦东钢铁、首钢4家中厚板厂使用四重式9辊矫直机外，大局部采用二重1 1辊矫直机。这种矫直机对矫较厚或较薄的钢板不理想。冷床：目前我国中厚板厂中只有柳钢有1座步进式冷床，其它多数厂家使用的是辊盘式、轮盘式、链条式冷床，效果比拟理想，有效的改善了钢板下外表划伤的现象，确保钢板的质量。剪切机：目前我国已有8家钢铁厂使用了先进的滚切式双边剪，其它厂家还在使用圆盘剪和斜刃剪，建议有条件的厂家改造成滚切式双边剪。张晶波等浅析我国中厚板的生产现状及技改方向2004年增刊监测装置：中厚板的监测装置包括：测压、测温、测厚、测宽、测长、测板形、外表质量检查及测平直度等。目前我国大多数中厚板厂的监测系统不完善，绝大局部厂采用了远红外测温仪，效果较好；测厚，除了局部厂引进测厚仪外，许多厂在线测量仍采用人工卡量的方法；在线探伤是检测钢板内在缺陷的重要手段，尤其是由于随着市场需求的变化，对专用板质量要求越来越高，因此必须探伤，目前我国中厚板生产用超声波探伤装置较多，柳钢采用多通道在线超声波自动探伤装置，应用效果很好。因此，建议尽早有方案地建设多通道在线超声波探伤线。钢板收集装置。建议新建和有条件的厂家采用电磁盘吊车上、下料和垛板。板坯连铸比我国中厚板生产用连铸坯的比例在逐年增加，从9年前的40。50提高到现在的70，但是与国际先进水平差距仍然较大，国外大多数厂家除个别品种外，大都采用连铸坯生产，成材率比我国高。所以，要进一步提高连铸比，同时提高连铸坯的质量，保证提供无缺陷的连铸坯，进而提高钢板成材率和质量。轧机从轧机规格上看，现在国际的开展趋势是向大规格方向开展，尽量加大轧机尺寸，以适应市场需求。提高轧机的刚度和轧制力，从而增加轧机的压下量和轧制速度，提高高附加值的品种板生产能力，使轧制品种多元化，以适应下游企业的使用要求。在轧机的配套设施方面，需要提高整体的装备水平，对现有的中板轧机进一步加强和完善，不断提高其自动化水平。新技术和新工艺随着钢铁行业近几年的高速开展，新技术和新工艺应用也已经成为各企业提高产量和质量的重要手段，但目前国内中厚板生产线与国外钢铁行业相比，差距仍然很大，所以国内钢铁行业仍需加大对新技术和新工艺的采用，特别是轧机系统的自动化系统和控轧控冷系统，可以采用引进、消化和仿制结合的方针，从而提高工艺水平，提高自己的竞争能力。目前，我国中厚板轧机大局部都在进行技术改造，有一局部是新建，预计改造完成后，我国的中厚板轧机规格将有所加大。随着我国轧机结构改造完成和新技术、新工艺的推广使用，我国中厚板格局将发生重大变化，根本形成4m以上的宽厚板轧机领衔的新格局。除数量的增加外，中厚板轧制要实现控轧和控冷，要采用高刚度轧机与大驱动电机。改造之后，我国单位辊身的轧制力和主电机功率将到达国际同类先进水平。2 中厚板产品方案制定产品方案的主要原那么: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。产品大纲其主要内容包括：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。 本车间的产品大纲如下表2-1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： 21 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; G 合格产品重量，t; K 金属消耗系数。影响成材率的主要因素是生产过程中的各种金属损失。因此，提高成材率的途径就是减少这种损失。金属平衡分析表2-1 产品大纲序号产品名称代 表 钢 号数 量t年%11碳素结构钢板Q235、Q255、Q2757200004021优质碳素结构钢板15、20Mn32低合金钢板Q295、Q34542耐蚀钢板09MnCuPTi、12MnSiCu、3240001852锅炉板12Mng、14MnNb90000562桥梁板12MnV、16Mn、15MnVN72000472压力容器板18Nb、12MnSiCu、15MnTi90000582工程机械板15MnV、16MnNb、18Nb90000592建筑结构板14MnNb、16Mn540003102管线钢18Nb、12MnSiCu18000010112船板10MnPNbRE、15MnTi、14MnViRE、18000010合 计1800000100金属消耗是轧钢车间生产中最重要的消耗，通常它占产品本钱的一半以上，降低金属消耗对节约金属，降低产品本钱有重要意义。金属消耗指标通常以金属消耗系数表示，它的含义是生产一吨合格钢材需要的坯料量，其计算公式如下 22中厚板生产过程中金属损失有两种类型：一是物理损失，包括：切头、切尾、切边、过程废品、取样损失、改尺损失、成品放尺损失等。二是化学损耗，包括：倍尺连铸坯在高温时切割时的割渣、钢坯在加热过程中外表氧化产生一次氧化铁皮、高温轧件在空气中产生的二次氧化铁皮等。烧损与加热时间、加热温度、炉气气氛、钢的化学成分等有关，实践证明，加热温度越高，在高温下停留时间越长久，炉内氧化气氛越强，技术的烧损就越多。影响切头、切尾、切边损失的因素有：钢材品种、坯料种类、及坯料尺寸的精确度等。在成品钢板中钢板要切边，其切损量大于型钢的切损，一般在10%15%。通常，在同样条件下，生产优质合金钢材的金属消耗比生产普通钢材的金属消耗要高，而且个轧钢厂的金属消耗系数，因其产品品种、生产工艺、技术操作、管理水平等不同而不同。经以上介绍，制定出本车间的金属平衡表2-2，如下：表2-2 金属平衡表原料量t/a成品 废品 t/a%烧损切损轧废合计t/a%t/a%t/a%t/a%1950500180000093.0240001100005.560001400007.0Q235钢板的化学成分典型产品Q235钢的化学成分如表2-3：表2-3 Q345钢的化学成分钢种 C/% Si/% Mn/% P/% S/% Cr/% Ni/% Cu/% Q235 -0.20 0-0.30 -0.70 0- 0-0.045 0-0.30 0-0.30 0-Q235钢板尺寸偏差中厚板产品的牌号和化学成分，应符合国家标准，即GB。根据典型产品的尺寸10mm1700mm6000mm和产品所执行的标准GB/T709,确定出其尺寸偏差，如表2-4。表2-4 Q235钢板的尺寸偏差钢种 厚度偏差(mm) 宽度偏差(mm) 长度偏差mmQ235 0.75 +15 +100碳素结构钢板： GB700优质碳素结构钢板： GB711不锈钢热轧钢板： GB4237-1992低合金钢板： GB/T1591-94锅炉钢板： GB713-1997桥梁钢板： GB/T714-2000造船用板： GB712 压力容器板： GB6654-1996管线钢板： API5L注：该产品大纲中的代表钢号仅供加热炉设计使用。2.产品尺寸公差钢板厚度允许偏差如表2-5。表2-5 钢板厚度允许偏差mm序 号产品尺寸厚度公差备 注同板厚度差10h2020h3030h50异板厚度差10h2020h3030h50注：钢板厚度凸度允许偏差：，钢板平直度要求：1/2ASTM3 中厚板的生产工艺和轧制区的设备3.1 中厚板生产工艺流程确定车间生产工艺流程是工艺设计中一项重要工作，合理的生产工艺流程应在保完成任务书中规定的产量和质量的前提下，具有最低的消耗，最少的设备，最小的车间面积，最低的产品本钱；并具有利于产品质量的提高和将来的开展。具有较高的劳动条件。制订生产工艺流程的主要依据有以下的几点：1根据生产方案的要求；2根据产品的质量要求；3根据车间生产率的要求。坯 料 上 料 坯 料 加 热 除 鳞 去 毛 刺 轧 制控 冷 矫 直 冷 却 切 头 切 试 样 表 面 修 磨切 边 切 定 尺 分 类 标 记 收 集 入 库图3.1 一般中厚板的生产流程流程生产中的抛丸底层涂料钢板是未经处理的，但船用和桥梁用钢板有的需要经正炽热处理后进行抛丸底层处理。在机械性能试验前，先施行热处理，然后再抛丸和油漆。3.2 典型产品的工艺流程典型产品Q235钢种的工艺流程为：连铸坯加热 除鳞 轧制 矫直 冷却 剪切 外表检查和修磨 标记 入库。生产工艺流程概述如下：1.板坯加热原料加热的目的是使坯料轧制时有好的塑性和低的变形抗力。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，本车间共配置三座加热炉。其中，一座为推钢式加热炉，两座为步进梁式加热炉。为节省工程初期的金投入，拟在达产期内建设第二座步进式加热炉。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。对于普碳板Q235，普通轧制时一般加热到11001250，假设采用控制轧制时，出于对缩短轧制过程中的待温时间和细化奥氏体晶粒的双重要求的考虑，一般采用低温加热温度，即1050左右。热坯料和冷坯料将尽可能分炉加热，力求实现低燃耗和均匀加热，并降低坯料在炉内的氧化烧损。加热完毕的板坯由出钢机托出放于出炉辊道上。出钢机由低位运行进入炉内，根据板坯位置定位，托起板坯出炉，并准确地将板坯放在出炉辊道上。2.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.轧制通常把双机座布置的第一台轧机称为粗轧机，第二台轧机称为精轧机。粗轧阶段的主要任务是将板坯展宽到所需的宽度并进行大压缩延伸。根据原料条件和产品要求，粗轧可以有多种轧制方法，本车间采用综合轧制法，即横轧纵轧法。综合轧制法分为三步：首先纵轧12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。因此，在粗轧机前后设置有回转辊道和推床；在精轧机前设置有回转辊道，前后设有推床。精轧阶段的主要任务是质量控制，包括厚度、板形、外表质量、性能控制。一般在粗轧机的压下约占80，在精轧机上约占20。4.二次氧化铁皮的去除轧件在轧制过程中也易产生氧化铁皮，可采用机架上的高压水除鳞装置去除轧件上的再生氧化铁皮，一般第一道轧制均进行除鳞。此外，原那么上在展宽轧制完成，纵轧延伸轧制开始前，控制每个阶段待温后以及成品道次前后均进行除鳞操作。5.轧后冷却在精轧机与热矫直机之间设有一套钢板加速冷却系统。对于那些要求进一步提高强度或改善焊接性能和低温韧性的产品，以及那些要求抗氢致裂纹(HIC)或抗硫化物应力腐蚀(SSCC)的产品，在完成控制轧制后即进入ACC装置进行加速冷却。加速冷却钢板的厚度一般在1012mm以上。钢板在成品轧制的最后一个道次抛钢后，由辊道运送，按照给定的速度直接进入ACC装置。钢板通过ACC装置时，上、下两面同时喷水进行加速冷却，使钢板的温度由约700800(即奥氏体区或双相区)快速下降至约400650。钢板通过ACC装置的速度约0.52.5m/sec，在上、下两面喷冷的同时，还由侧面以约1.0MPa的中压水喷吹去除钢板外表的汽化层，保证冷却效果。对CR轧制及其它控轧钢板，以及那些含碳量或合金含量较高的结构钢、工具钢等轧后不宜喷水降温的钢板，在通过ACC装置时，不予喷水。6.热矫直钢板一般在600850进行热矫，较薄的钢板温度可能降低至500550，较厚的钢板可接近800900。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02.5m/sec。矫直机的压下量主要取决于钢板的矫直温度，一般在1.05.0mm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。7.钢板冷却热矫后的钢板一般在600900左右进入冷床。本车间配置一宽一窄二座步进式冷床和一座特厚板冷床。为节省本工程的最初资金投入，一期先建设1座宽冷床(No.2冷床)，并且拟在达产期内建设窄冷床(No.1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100300mm；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100150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400600。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。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。10.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。3.3 轧制区设备选择 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。本车间采用四辊可逆式轧机。1870年美国投产了世界上第一台四辊可逆轧机。它是由一对小直径工作辊和一对大直径支撑辊组成，由直流电动机驱开工作辊。轧制过程与二辊可逆式轧机相同。它具有二辊可逆轧机生产灵活的优点，又由于有支撑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。四辊可逆轧机用d/DL表示，或者简单用L表示。D为支撑辊长度mm,d为工作辊直径mm，L为辊身长度mm。四辊可逆轧机的尺寸范围：D=13002400，d=8001200，L=28005500。四辊可逆轧机是轧机中最大的，由于这类轧机生产出的钢板好，已成为生产中厚板的主流。由于本设计的最大宽度为1800，所以本设计选用2800mm轧机。 中厚板轧机的布置中厚板车间的布置形式有三种，既单机座布置、双机座布置和半连续式或连续式布置。因双机架布置的中厚板车间是把粗轧和精轧分到两个机架上去完成，它不仅产量高，而且产品外表质量、尺寸精度和板形都比拟好，还延长了轧辊寿命。所以本中厚板设计采用双机架布置，且粗轧机和精轧机均为四辊可逆式轧机。 轧机主机列轧钢机住传动装置根据轧机类型的不同，而又不同的部件组成。本车间的主传动装置包括以下几个部件：电动机、万向接轴和轧辊。四辊轧机上下工作辊分别采用各自的直流电机来驱动，两个工作轧辊由直流电机通过万向接轴单独驱动，轧辊的速度同步有电器设备来保证。这种主机列没有减速器和齿轮座，减少了传动系统的飞轮力矩和损耗，缩短了启动和轧制时间，因此能提高可逆式轧机的产量。从电机将力矩传递给轧辊的部件称为接轴。这种接轴的优点是：联轴节可以在任一方向上允许被连接的电动机轴与轧辊轴线成一定角度来传递力矩。四辊可逆轧机采用液压港式平衡装置。工作机座的结构四辊板带轧机的工作机座一般包括以下几个组成局部：1轧辊组件也称辊系：轧辊、轴承、轴承套等零部件组成；2机架局部：由左右机架、上下连接横梁、轨座等构件组成；3压下平衡装置；4轧辊的轴向调整或固定装置。1.轧辊尺寸1粗轧机轧辊尺寸工作辊辊身尺寸计算：4.0，这里取L/D=3，辊身长为2800mm,故： D=2800/3=933 31取其重车率为9.2，那么工作辊的最小直径=0.92D=858mm，故工作辊直径D=8581120mm。工作辊辊辊径尺寸计算：由于采用滚动轴承，故辊颈 55D 32选d=0.5 d=mm。辊颈长度6，取，那么=mm。工作辊辊辊头尺寸计算：由于采用单键槽辊头，故辊头直径=D-10=923mm; 33支撑辊身辊尺寸计算:支撑辊的辊身长=2800mm,2.50，取=1.85，那么：=/1.85=2740/1.85=1481mm。 34取其重车率为10，故最小直径1481mm;故支撑辊直径=14811800；支撑辊辊径尺寸计算：辊颈直径=mm,=mm。2精轧机轧辊尺寸工作辊辊身尺寸计算：4.0，这里取L/D=3，辊身长为2800mm,故：D=2800/3=933mm。取其重车率为9.2，那么工作辊的最小直径=858mm，故工作辊直径D=8581120mm；工作辊辊径尺寸计算：0.55D，选d=0.5 D=mm。辊颈长度1.0，去，那么=mm。工作辊辊头尺寸计算：采用单键槽辊头，辊头直径=D-10=923mm;支撑辊尺寸计算：为获得较理想的板型和横向厚差，并且方便轧辊的加工，精轧机支撑辊的尺寸与粗轧机支撑辊的尺寸相同。一般来说，工作辊对硬度的要求是首位的。为了获得良好的加工外表、抵抗局部变形的抗力以及高压、高速下轧辊不知剧烈磨损而影响带后和板形的能力、热轧板的工作辊多采用无限冷硬铸铁轧辊，四辊面硬度65。板带轧机的支撑辊对强韧性的要求较高，而对硬度的要求那么不如工作辊，应选四辊轧机支撑辊的材质为合金段钢60CrMnCo，其硬度HS=60。粗轧机和精轧机的轴承均采用四列圆锥辊子轴承，他有两个内圈、3个外圈、滚动体和保持架四局部组成。它有两个外调整缓和一个内调整环，使四列锥柱与外套间隙相等，以保持工作时受力相等。为了便于换滚，轴承内圈与轧辊辊颈采用动配合。轴承材料的选择，支撑辊轴承座常用ZG35，工作辊轴承为ZG45。上下工作辊轴承座都应有自动调位的性能，以免轴承倾斜的工作。1平衡装置平衡装置的用途是：保证上轧辊轴承座紧贴着压下螺丝，消除压下螺丝与周乘座的间隙，以免轧制时产生冲击载荷；保证消除压下螺丝与螺母间的有害间隙，也即将因螺丝自重产生的上间隙转化为托起螺丝时产生的下间隙；对四辊轧机来讲还应考虑消除上支撑辊轴承与轴承间的有害间隙，即将轴承座的上间隙转化为上间隙。本车间用五液压缸来平衡，上支撑辊轴承座、压下螺丝及平衡杠杆的重量用一个大液压缸平衡，上工作辊系和上支撑辊本身的重量用4个小液压缸平衡。 2压下装置采用电动机械压下，液压AGC调节。机架主要由左右牌坊、联接两块牌坊的连接梁、位于牌坊窗口内侧的滑板等部件构成。而牌坊是机架的主体部件，因闭式牌坊具有较高的强度和刚度，故本车间选用闭式牌坊。 换辊装置使用闭式牌坊的轧机换辊时，轧辊沿轴向从牌坊的窗口中进出。 轧制区其它设备采用横移平台式快速换辊装置。用于去除一次氧化铁皮的除鳞设备通常装在离加热炉出炉辊道较近的地方。去处二次氧化铁皮的高压水集管设置在轧机前后。Pa。3.旋转辊道、侧导板设置在轧机前后的辊道辊除了可与轧机轧辊协调一致地转动之外，在展宽轧制时还可以起到使板坯转向的作用。侧导板是用来将轧件准确地导向至轧机中心线上进行轧制而设置在轧机前后的一种装置。3.4 辅助设备的选择不同的辅助设备完成着不同的工作，在生产过程中起着互相不能代替的作用。根据辅助设备在轧钢生产过程中的不同用途，可以将辅助设备归纳为如下几类：加热设备；切断设备；升降设备；矫直设备；冷却设备；翻转设备；弯曲、卷曲设备；起重运输设备。 加热炉选择本车间共有3座加热炉，其中2座为步进式连续加热炉，1座为推钢式连续加热炉。1. 加热炉产量计算按炉子生产率可按下式计算： 35式中 有销炉底强度，查资料可知推钢式连续加热炉的炉底强度为600800，这里取=700，连续式加热炉的炉底强度为700900，这里取=800。 炉底布料面积，=，其中为加热料长，典型产品的料长=2220mm,
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