毕业设计（论文）年产350万吨热轧带钢厂工艺设计

1年产350万吨热轧带钢厂工艺设计班级：金加092姓名：指导教师： 辽宁科技大学专科生综合实训板形控制实训 第 39 页摘要板带钢是钢铁产品的主要品种之一，广泛应用于工业，农业，交通运输和建筑业。宽带钢在我国国民经济中的发展中需求量很大。世界各国近年来都在注重研制和使用连铸连轧等新技术和新设备来生产板带钢。本设计是年产350万吨的热轧板带钢车间工艺设计。产品规格为：1400*1.2mm。所用钢种为：普碳钢、合金结构钢、不锈钢。论文主要内容包括：原料的选择、生产工艺的制定、典型产品工艺计算、主要设备和辅助设备的选择，并且对主要设备（轧辊和电机）的能力进行了校核，对车间主要经济指标、生产车间布置和环境保护，进行了设计和规划 目录摘要I目录II1.综述11.1 热轧板带钢生产状况11.1.1热轧带钢生产状况11.1.2我国年产300万吨以上热连轧板带生产状况31.2 热轧带钢市场前景和需求概况31.3 今后热轧板带钢的发展趋势41.4 本设计的目的和意义41.5 热传送设备工艺52.产品方案62.1产品方案62.2典型产品63.金属平衡表83.1 确定计算产品的成品率83.2 编制金属平衡表94.生产工艺过程简述95.设备选择115.1 粗轧前立轧机（E1、E2）115.2 四辊粗轧机（两架）（R1、R2）125.3 精轧前立轧机（FE）125.4 精轧机组（F1F7）136.轧制制度的制定136.1加热制度146.2压下制度146.2.1粗轧压下规程156.2.2精轧机组压下规程176.3速度制度176.3.1粗轧速度制度176.3.2精轧机速度制度196.4 温度制度226.4.1粗轧温度226.4.2精轧温度236.5厚度制度247.轧制力和轧制力矩计算257.1轧制力计算257.1.1计算公式257.1.2轧制力计算结果267.2轧制力矩的计算277.2.1轧制力矩计算公式277.2.2轧制力矩计算结果278.设备能力参数校核288.1轧制力能参数288.2轧辊强度校核288.2.1参数计算288.2.2 R1轧辊强度校核308.3咬入角校核338.4加热炉能力校核348.5 电机功率校核349轧钢机产量计算369.1 典型产品的工作图表369.2 典型产品小时产量计算379.2.1 轧机实际工作小时数379.2.2 年计划实际工作小时数379.2.3 轧机负荷率389.4轧机平均小时产量3810.结论39致谢391.综述1.1 热轧板带钢生产状况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。发达国家热轧带钢产量约占热轧钢材的50%以上，并在国际市场竞争中居于领先地位。我国钢铁工业近年来产量增长较快，但高附加值产品的数量和质量较低。我国一般热轧带钢产品厚度下限是1.8mm，但实际上只生产很少厚度小于2.0mm的热轧带钢，即使窄带钢，产品厚度一般也大于2.5mm。因此，相当一部分希望使用厚度小于2mm带钢作原料的用户，只得使用冷轧带钢。如果能开发薄规格的热轧带钢，则可代替相当一部分的冷轧带钢使用，使生产成本大为降低。1.1.1热轧带钢生产状况国外热轧宽带钢生产的技术进步表现在以下几方面:热带钢无头轧制技术。无头轧制技术能稳定生产宽薄带钢及超薄热轧带钢，其宽厚比可由传统热连轧的8001提高到1 0001，并能应用润滑轧制及强制冷却技术生产具有新材料性能的高新技术产品。薄板坯连铸连轧技术。它主要有紧凑式热带钢生产工艺CSP (Compact Strip Process)、在线热带钢生产工艺ISP (In-Line Strip Production)、灵活式薄板坯轧制工艺FTSR (Flexible Thin Slab Rolling)和连铸直接轧制工艺CONROLL等10余种类型。德国SMS公司开发的CSP工艺已成功地轧制出厚度为0.8mm的薄带钢产品，并已经广泛应用在家用电器、建筑工业等领域；奥钢联(VAI)开发的CONROLL工艺也成功地生产出厚度0.9mm1.0mm、表面质量极好的热轧薄带钢，可用作汽车的外露部件；美国至今已经投产的薄板坯连铸连轧生产线达百余条，生产能力5107t/年。铁素体区轧制生产工艺。它又称相变控制轧制，是由比利时冶金研究中心于1994年开发的一项轧制新技术，当初主要目的就是用薄规格的热轧带钢取代1.0mm2.0mm厚度范围的冷轧产品。铁素体区轧制生产工艺的发展目标是生产薄(超薄)规格优质深冲板。LTV公司的印地安那哈伯厂40%的超低碳钢产品采用铁素体区轧制生产， Arvedi公司采用铁素体区轧制生产的超薄热轧带钢已占其产量的25%。铸轧薄带钢的CASTRIP工艺。这种工艺由美国纽柯钢铁公司、澳大利亚BHP公司和日本IHI公司联合开发， 2003为纽柯公司成功建设了世界上第一套全商业化的双辊铸轧薄带钢生产线，用来生产碳钢和不锈钢。与常规连铸和轧钢技术相比，这种工艺具有投资省、运行费用低、节能环保、废气排放少等优点。目前，这套全商业化的薄带钢双辊铸轧机可年产2.0mm以下薄规格带钢50万t。该铸轧机采用的钢包容量为110t，铸轧机双辊直径为500mm，最高连铸速度为150m/min，常用连铸速度为80m/min，出口带钢厚度为0.7mm2.0mm，宽度为1 000mm2 000mm。国内热轧宽带钢生产概况如下:传统的热带轧机。以宝钢2050mm热轧带钢轧机为例，宝钢2050mm热轧厂于1989年8月3日投产，热轧机组设计年产量为400万t。到2000年底已累计生产4446万t热轧带钢。1999年产量达到510万t，超过设计产量25%， 2000年达到520万t。主要产品有普碳钢、优质碳素钢、低合金钢、深冲用钢、造船用钢、螺旋焊管用钢等钢卷和钢板。2050mm热轧机组为3/4连续式轧机。全厂的主要设备有: 4架粗轧机、7架精轧机， 3台全液压卷取机，及5条精整作业线。设备总重60915t。设备由德国西马克德马格财团总承包，12年来，设备运行稳定。在产量大幅度上升的同时，机组的生产综合指标与产品精度也在不断提高，高强度、高难度极限规格产品不断增加，薄规格产品比例成倍提高。尤其最近，2.00mm以下薄规格产品占产量的17%，比1992年5月达产时的4.98%和设计规定的6%高3倍。把薄规格产品作为主要生产目标，采用最佳卷取温度，对加热温度、轧制负荷分配、轧制速度进行优化，对各精轧机架目标凸度进行合理分配，轧出符合标准的厚度为1.6mm的集装箱用耐大气腐蚀板，解决了集装箱钢板长期依赖进口的局面，2002年又试轧成功厚1.2mm的热轧薄带钢。薄板坯连铸连轧。自1992年兰州钢厂与钢铁研究总院合作建立了我国第一套CSP薄板坯连铸机以来，国内各大钢铁公司纷纷花费巨资新建或改造热连轧厂，不断扩大品种范围，提高产品质量。宝钢的2050和1580热轧线是国内工艺装备及自动化控制水平较高的两条生产线，能稳定生产厚度1.5mm的热轧板卷，也能生产少量厚1.0mm1.2mm的超薄热轧带钢。1999年珠钢引进第一条CSP薄板坯连铸连轧线(1 450mm)，之后相继建成投产邯钢1450mm、包钢1700mm、攀钢、唐钢1800mmFTSR机组马钢1800mmCSP机组、华菱1800mmCSP一期工程和上钢一厂的1780热连轧机组， 本钢1880mmCSP连铸连轧热轧生产线设计产能280万吨，莱钢1450热连轧机组设计产能200万吨，沙钢1700mm热连轧生产线设计产能450万吨。鞍钢2150mmCSP机组设计产能450万吨。据统计，2007年国内预计将有12条热轧生产线投产，设计总产能为3700万吨，其中设计产能在300万吨以上的大型热轧生产线有5条，分别是安钢1780机组380万吨，马钢2250机组500万吨，宝钢1880机组370万吨，天铁1780机组380万吨，北台1780机组400万吨；其余7条热轧产线设计产能均在200万以上，它们是日照钢厂1580机组200万吨，唐山国丰1480机组200万吨，迁安轧一厂1250机组200万吨，武钢1580机组280万吨，山西海鑫1500机组220万吨，宁波建龙1780机组250万吨。预计到2007年底我国热轧总产能将达到1.4亿吨。铁素体区轧制生产工艺。珠钢CSP薄板坯连铸连轧生产线投产后，计划采用该工艺生产2.0mm以下超薄热轧带钢，目前国内唐钢、本钢等多条CSP薄板坯生产线均已具备铁素体区轧制能力。1.1.2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t，本钢1700机组原设计产能155万吨，2005年达产356万吨，武钢1700机组设计产能301万吨，2005年达产350万吨，鞍钢1780机组设计产能350万吨，2005年达产350万吨，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。1.2 热轧带钢市场前景和需求概况对30多家国外钢铁企业的产品调查表明: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，1995年为48%，2005年将下降至42%，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。2005年，厚0.8mm1.2mm热轧薄带需求量增加将大于1%，厚1.2mm2.0mm热轧薄带需求量增加将大于7%。到2007年，预测全世界超薄热轧带钢的市场需求将超过1.9107t。就国内市场而言， 1998年全国共消耗热轧薄板2.9107t，为填补国内板带材的供需缺口，1998年进口热轧薄板约7.8106t，占当年钢材进口总量的64.1%。可见，国内热轧薄板的市场空间巨大，特别是对2.0mm以下超薄热轧带钢的需求尤其旺盛。1.3 今后热轧板带钢的发展趋势热轧板宽带钢以深冲钢板、耐腐蚀高强度热轧钢板、成型性优异的高强及超高强钢板、超宽幅汽车钢板、热镀锌钢板、超细晶高强度钢板为发展目标。由于将采用无头轧制技术、薄板坯连铸连轧工艺、控制冷却技术等轧制工艺生产热轧薄带钢，因此可以较好地控制热轧带钢的组织和性能。在冷却技术方面，以温度预测模型为基础，采用细分的冷却箱和缓慢冷却装置，开发高精度的冷却系统，对钢材的组织和性能进行控制。从超薄热轧带钢的市场需求和生产现状可看出“以热代冷”的钢铁市场走向决定了超薄热轧带钢生产总体趋势是供不应求，同时也表明了超薄热轧带钢将成为热轧宽带钢的另一个发展方向。可以预见，采用无头轧制和低温轧制工艺将是薄板坯连铸直接轧制生产超薄带钢的主要发展方向。1.4 本设计的目的和意义本设计是年产350万吨的热轧板带钢车间工艺设计。产品规格为：1400x1.2mm。带钢是有一个比较特殊的钢铁产品，其直供比例非常高，40%以上直接进入厂家，目前带钢有时也作为冷弯型钢的坯料，广泛用于制造小五金、自行车车架、轮圈、弹簧片、锯条等。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发展。在国内外带钢生产逐渐减少的情况下，我国作为一个发展中国家，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。同时我国现在基础建设规模很大，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。本设计课题是年产350万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。目前我国带钢产能在5500万吨左右，但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，发展十分快，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。带钢生产技术发展至今已有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发展得较为成熟。在相关技术比较完善的情况下，建立大型轧钢厂可以节约很多在技术改进上的投资，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。西部地大物博，矿产资源很丰富，很多还处于待开发状态。我国现在进行西部大开发，对西部地区在财力，物力上大力扶持，大力进行基础项目的建设，如能源，交通等。因此，在西部建立一个大型轧钢厂不仅可以满足西部地区对板带钢的大量需求，而且由于西部人口密度较东部小，不会占用太多人口居住地，这在地理上是一个很大的优势。西部目前的交通状况比以前改进了很多，而且作为国家重点建设这一状况仍在完善，因此原材料的运输不再是一个主要的问题。综上所述，本设计的选题是有意义且可以实现的。1.5 热传送设备工艺本设计重点研究的问题是热轧厂热装热送问题。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四种：(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600700，有的高达800以上。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：铸坯表面纵裂是在结晶器内产生，并在二冷段进一步扩展形成的。为了减少表面纵裂的发生率，在生产中应改进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。2.产品方案2.1产品方案表2.1 产品大纲钢种牌号规格状态年产量（万吨）比例（%）普碳钢Q195，Q215Q235，Q255Q275(1.010.0)(14001600)热轧14040合金结构钢12Mn2A，16MnR30Cr，40Cr45Cr，45Mn(2.55.0)(14001600)14040不锈钢1Cr13，0Cr18Ni91Cr18Ni91Cr18Ni9Ti(2.06.0)(10001600)70202.2典型产品表2.2 典型产品牌号规格（mm）状态年产量（万吨）比例（%）技术条件16MnR1400*1.2热轧14040见表2.230Gr1400*4热轧14040见表2.31Cr18Ni91000*2热轧7020见表2.4表2.2 16MnR技术条件牌号等级化学成分脱氧方法CSiMnSP16MnRA0.090.150.200.551.201.600.200.030F、B、Z牌号等级厚度偏差屈服点s（N/mm）抗拉强度b（N/mm）延伸率s（%）16MnRA0.2421533545031表2.3 30Gr技术条件牌号等级化学成分CMnVNiSiTSP30GrA0.2000.5000.8000.5000.8000.0150.0600.5500.0200.2000.0450.045牌号等级厚度偏差屈服点s（N/mm）抗拉强度b（N/mm）延伸率s（%）30GrA0.1634547063011表2.4 1Cr18Ni9技术条件牌号化学成分厚度偏差（mm）宽度偏差(mm)CCrNiSiPS1Cr18Ni90.15017.0019.008.0010.001.000.0350.030厚度6.08.0，宽度1000时为0.60厚度6.0，宽度6301000时为10牌号类型固溶处理（）屈服点s（N/mm）抗拉强度b（N/mm）硬度试验HRBHV1Cr18Ni9奥氏体型0.1634547063090200注：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。钢板和钢带不得有分层。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。3.金属平衡表3.1 确定计算产品的成品率成品率是指成品重量与投料量相比的百分数。其计算公式为 (4-1)其中成品率，； 投料量（原料重量），t； 金属的损失重量，t。成品率是一项重要的技术经济指标，成品率的高低反映了生产组织管理及生产技术水平的高低。影响成品率的因素是各工序的各种损失。金属损失主要有以下几种：（1）烧损：金属在高温状态下的氧化损失称为烧损。金属加热过程中的烧损与加热温度和时间有关系，加热温度越高，时间越长，烧损量就越大。本车间三种计算产品的烧损均为1。（2）溶损：溶损是指在酸、碱洗或化学处理等过程中的溶解损失。本车间无此类消耗。（3）几何损失：分为切损和残屑。切损是指切头、切尾、切边等大块残料损失。钢材切损主要与钢种、坯料尺寸以及原料状况等有关。本车间产品切损均为2。残屑指钢锭表面缺陷以及加工后产品表面缺陷清理所造成的损失。本车间三种计算产品的表面损失均为1。（4）工艺损失：各工序生产中由于设备和工具、操作技术以及表面介质问题所造成的不符合质量要求的产品。它与车间的技术装备、生产管理及操作水平有关。本车间轧废为1。3.2 编制金属平衡表金属平衡是反映在某一定时期，制品金属材料的收支情况。它是编制厂或车间生产预算与制定计划的重要数据。同时对于设计工厂或车间的内部运输与外部运输，以及平面布置都是极为重要的依据。因此，必须在确定成品率及金属损失率的基础上，编制出各种计算产品的金属平衡表。3.2金属平衡表金属消耗指标 K=W/Q 成品率 A=(Q-W)/Q钢种(#)产量（万吨）料重（万吨）烧损（%）切损（%）轧废（%）金属消耗系数成材率（%）16MnR140146.070.15311.04395.8530Gr140144.930.12.50.81.03596.601Cr18Ni97071.860.0820.51.02697.424.生产工艺过程简述热轧车间和连铸车间毗邻布置，在连铸车间经冷却、火焰处理、标记后的合格连铸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，按装料顺序由辊道将板坯送到的加热炉。为使轧机充分发挥能力，上述不同温度的板坯可以进行组合装炉，如果冷热坯间温差太大，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12001250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2040mm的中间带坯。带坯经中间辊道送至切头习剪剪去带坯头、尾，然后经精轧机前除鳞设备除去带坯表面的氧化铁皮，送入精轧机组轧制。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，切割后用载重小车运走。为了减少带坯在中间辊道上的温降和带坯头尾温差，在中间辊道上设有保温罩。为减少切损，切头飞剪设有最佳化剪切系统。带坯经七机架四辊式连轧机组轧制成厚度为2.010.0的成品带钢。为确保轧制精度和控制板型，在F1F7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。该控制系统代替过去常规采用的电动活陶器和微张力控制两套系统。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查。钢卷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。连铸坯板坯库除鳞粗轧切头除鳞横切厚板横切中板横切薄板热钢卷运输称重喷印表面检查打捆卷取层流冷却精轧纵切带钢送冷轧平整、分卷称重加热热钢卷库图4.1 本车间生产工艺流程图5.设备选择5.1 粗轧前立轧机（E1、E2）该设备安装在粗轧机的进口侧，当粗轧机处于正向轧制时，该立轧机参与对板坯边部的轧制工作，此时两台轧机形成“串联”式轧制。其主要技术参数：轧制力：最大为400t；有效减宽能力：当粗轧机在以五道次轧制200mm，厚低碳钢板坯时，立轧机的总有效减宽量为60mm；辊子尺寸：辊身直径12001100mm，辊身长度440mm；立辊间开口度：7201780mm；最大轧制速度：175/350m/min；主传动马达：2台AC1200kw320/640rpm。5.2 四辊粗轧机（两架）（R1、R2）四辊粗轧机主要参数：轧制压力：max4200t；工作辊尺寸：辊径12001100 mm，辊面长1780 mm；支承辊尺寸：辊径15501400 mm，辊面长1760 mm；工作辊最大开口度：270mm；辊子平衡：采用液压平衡缸；主传动马达：2台7500kw，转速为40/80转/分的直流马达。5.3 精轧前立轧机（FE）该设备安装在精轧F1的进口侧，在该立轧机中二个侧立辊的侧压压下采用的具有高性能伺服阀控制的长行程液压缸，运用了自动宽度控制系统。该技术的运用将有效地提高带材的宽度、精度。主要技术参数：辊子直径：max630mm，min570mm；辊身长度：350mm；辊子开口度：max1760mm，min720mm；马达参数：2370kw 870rpm；减速机：两台蜗轮减速机，速比i=11.75，低速轴输出轴转速n2=74rpm；轧制速度：max146m。5.4 精轧机组（F1F7）七台四辊精轧机机座之间以6000mm的间距串联布置形成了一条七机架连轧精轧机组。每个机座的上下工作辊用一台直流马达通过马达接手、齿轮减速（或齿轮座）以及轧机的主传动轴驱动。精轧机组主要技术参数：工作辊：F1F4辊径辊身长825/735mm1780mm；F5F7辊径辊身长680/600mm1780mm；支承辊：F1F7辊径辊身长1550/1400mm1760mm；轧制力：F1F4max4200t； F5F7max3500t；马达参数：F1F7 7800kw190/510rpm。6.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。6.1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） 冷装加热时间：=CB (3.1)式中: 加热时间，小时； B钢坯厚度，厘米； C系数；见表6.12） 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：t1=CB-0.0016(T-200)式中： T装炉时金属温度，。表6.1 系数C的选择钢种C碳素钢0.10.15低合金结构钢0.150.20高合金结构钢0.200.30高合金工具钢0.300.40本设计采用热装加热，依据典型产品取C=0.15，则加热时间t1=0.1523-0.0016（550-230）=2.938h。6.2压下制度板带钢轧制压下规程是半袋轧制制度最基本的核心内容，直接关系着轧机的产量和产品的质量。其内容包括确定采用的轧制方法，轧制道次及每道次的压下量等。热轧带钢的压下规程包括粗轧和精轧两部分。本次设计的典型产品是：低合金结构钢(16MnR)，1.21400mm。6.2.1粗轧压下规程粗轧机的作用是将加热后的板坯，经本机组的粗轧机轧制成规定的厚度和宽度的中间坯。（1） 根据产品选择原料选择连铸坯的规格为：230142010000mm，其化学成分见表2.2。（2）根据成品板宽确定精轧目标宽度由公式： BF=BC（1+C1TF7）+ (3.2)式中BC成品板宽，mm；BF精轧目标宽度，mm；C1热膨胀率，1.4510-5；TF7精轧末架出口温度，取880；宽展边余量，一般为68mm。则：BF=BC（1+C1TF7）+=1400（1+1.4510-5880）+6=1423.864mm。（3）确定出F1E的目标宽度BF1E由公式: BF1E=BF-BF (3.3)式中：BF精轧机组的总宽展量。由于精轧机组的宽展量较小，为方便计算可以忽略不计，故BF=0，则：BF1E=BF=1423.864mm。 （4）粗轧各道次压下量分配各道次压下率分配范围如表6.2。表6.2 各道次压下率分配范围轧制道次123456轧5道的%2030354035503050-轧6道的%152322302035274030501535本设计粗轧时由两架粗轧机轧6道次，根据实际经验，中间坯厚度范围在3060mm，本设计取30mm，粗轧总压下量为200mm。粗轧各道次压下分配见表6.3。表6.3 粗轧各道次压下分配轧制道次123456%15253229.630.416.7h（mm）35504839208轧前H (mm)230195145976848轧后h（mm）19514597684840（5）粗轧各道次宽展量计算 由公式: Bi=Kihi (3.4)式中：Bi第i道次的宽展量，mm； hi第i道次的压下量，mm； Ki各轧机宽展系数，取K=0.30。则： B1=Kh1=0.3035=10.5mm; B2=Kh2=0.3050=15mm; B3=Kh3=0.3048=14.4mm; B4=Kh4=0.3039=11.7mm; B5=Kh5=0.3020=6mm; B6=Kh6=0.308=2.4mm; Bi=60mm(6)宽向所需的总的侧压量由公式：B=(C2B坯-BF1E)+ Bi (3.5)式中：B宽向的总侧压量，mm； C2热膨胀系数，取1.015； B坯常温下的坯料宽度，mm；则B=(C2B坯-BF1E)+ Bi=(1.0151500-1545.40)+60=37.1mm（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10.5。 表6.4 各道次宽度计算 单位：mm道次123456F1E轧前宽度14201410.51425.51409.91401.61407.61400侧压量20.0-30.020.0-104.03宽展量10.51514.411.762.4-轧后宽度1410.51425.51409.91401.61407.614001395.976.2.2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1015%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6.5所示。本设计精轧机组压下规程见表6.6。表6.5 连轧机组各机架压下率一般分配范围机架号1234567%405035453040253515251015-%4050354530402540253520281015 表6.6 精轧机组压下规程 单位：mm机架号1234567轧前H4020114.42.641.81.4轧后h20116.62.641.81.41.2h2094.41.760.840.40.2%50.045.04040.031.822.214.36.3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。 6.3.1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6.7（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。）表6.7 粗轧各轧机道次连铸坯的长度参数0123456B(mm)14201410.51525.21409.61401.31407.61400H(mm)23019514597684840L(m)1011.915.723.633.848.358.3本设计粗轧机共轧6道次。根据经验资料取平均加速度a40rpm/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： (3.6)式中：该道轧后轧件长度，m；梯形速度图的恒定转速，转/分；轧件的咬入速度，转/分；轧件的抛出速度，转/分；工作辊的直径m，取D=1.20m。 粗轧机的速度制度见表6.8表6.8 粗轧各道次速度制度道次123456L（m）11.915.723.633.848.358.3ny（转/分）202020202020nh（转/分）404040404040np（转/分）202020202020tzh（s）4.946.469.6013.6619.4323.41tj（s）121281212-注：tj为道次间隙时间轧件出粗轧机的速度可由公式求出： （3.7）所以： =粗轧完后的带坯长度为58.3m，速度为2.51 m/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。 图6.1 粗轧速度图6.3.2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6.9确定。本设计典型产品厚度为1.2mm，故取穿带速度为10m/s。末架轧机最高轧制速度取为20m/s。表6.9 末架穿带速度成品厚度mm穿带速度m/s成品厚度mm穿带速度m/s成品厚度mm穿带速度m/s4.0以下10.05.55.997.08.009.995.54.014.599.56.006.496.510.0012.505.04.604.999.06.506.996.0-5.005.497.57.007.995.75-(2)带钢热连轧机组的速度曲线图图6.2 精轧速度图其中，A点：穿带开始时间,穿带速度为10m/s；B点：带钢头部出末架至其头部达到计数器设定值点后（050mm）开始第一级加速，加速度为0.050.15m/s2；C点：带钢头部咬入卷取机后开始第二级加速，加速度为0.05-0.25 m/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；第二条带钢开始穿带。 （3）轧制时间的计算1）AB段：取，2）BC段：精轧机组末架轧机至卷曲机的距离为125m，则：，取加速度则：； 3)CD段：取加速度则：1） EF段： 式中带钢尾部出第三架，六架轧机时，这时还能轧出的带钢长度； 第i架轧机轧出厚度； 精轧机各架间距；，此段加速度为：， ；5）FG段：，；6）DE段：成品带钢长度：，取L=667m；则：DE段所轧带钢长度为：；7）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：（4）其它各机架速度制度的确定由秒流量相等的原则，即。其中为第架的前滑值，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。从而得出其它各架的速度，见表6.10。表6.10 精轧机组各架轧制速度 单位：m/s机架1234567V0稳定轧速1.212.203.666.119.4113.08150.75穿带速度0.811.472.444.086.288.72100.5注：V0为进精轧机组的咬入速度6.4 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。6.4.1粗轧温度对于粗轧来说各道次的温降可采用下面的公式： （3.8）式中：道次温降，； 前一道次温度，。 该道次间隙时间和纯轧时间； 该道次轧前厚度，mm； 前一道次的绝对温度，K。则第一道次轧后尾部温度为：第二道次轧后尾部温度：第二道次轧前头部温度：第三道次轧后尾部温度:第三道次轧前头部温度：接着进入第四架粗轧机，第四架的轧前头部温度为：第四道次轧后尾部温度：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：表6.11 粗轧各道次温度变化道次123456温度（）1148.811143.711135.241124.891094.141064.526.4.2精轧温度根据现场经验，带坯在辊道上运行时的温降为12/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： （3.9） （3.10）其中，精轧前轧件的温度和厚度mm；，轧件终轧温度及厚度mm。根据上公式 取880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6.12。表6.12 精轧各架温度变化机架1234567温度()1052.731035.041011.45981.12937.80900.778806.5厚度制度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。7.轧制力和轧制力矩计算7.1轧制力计算7.1.1计算公式1. 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； （5.1）式中：m表示外摩擦时对P影响的系数，；当t800,Mn%1.0%时，K=10（14-0.01t）（1.4+C+Mn+0.3Cr）Mpa式中：t轧制温度，C、Mn为以%表示的碳、锰的含量；平均变形系数，；粘性系数，Mpa.s摩擦系数，对钢辊a=1，对铸铁辊a=0.8；决定于轧制速度的系数，根据表7.1经验选取。表7.1 与速度的关系轧制速度（m/s）661010151520系数10.80.650.60 各道轧制力计算公式为 7.1.2轧制力计算结果（1）粗轧机轧制力计算结果见表7.2表7.2 粗轧机轧制力计算结果道次123456T()1148.811143.711135.241124.891094.141064.52H(mm)230195146986948h(mm)19514698694840h(mm)35494839218R(mm)600600600600600600f0.4760.4780.4820.4880.5030.518m0.161 0.2130.301 0.439 0.566 0.535K(Mpa)55.6356.7658.6460.9367.7474.30C1111110.2510.2560.2650.2750.3060.335v（mm/s）2510251025102510251025102.854.215.827.668.036.59(Mpa)65.4170.1678.3290.74109.93117.42BH（mm）15001490.51505.21489.61481.31487.6bh（mm）1490.51505.21489.61481.31487.61480P(KN)141741801819902206181831712070（2）精轧机轧制力计算结果见下表7.3表7.3 精轧机轧制力计算结果道次1234567T()1052.731035.041011.45981.12937.80900.77880H(mm)4024151074.93.9h(mm)24151074.93.93.5h(mm)169532.110.4Ri(mm)400400400350350350350f0.5240.5320.5440.5590.5810.6000.610m0.7