1、 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 I 页 资料 年产量 155 万吨冷轧带钢的车间设计 摘 要 本设计是参考鞍山钢铁公司 1700mm冷轧车间设计的，年产量为 155 万吨，典型产品为 Q215 冷轧薄板带钢，产品规格 0.6 1350mm。该车间设计主要包括：连续酸洗 冷轧联合机组、罩式退火机组、热镀锌机组、 平整机组 、剪切机组、重卷机组等 。设计产品有冷轧带钢卷 、冷轧板、热镀锌板、热镀锌钢卷、电工硅钢板。 产品具有使用规格范围宽 、厚度精确、尺寸偏差小、表面光洁、板形好、性能稳定等特点。 据此制定了典型产 品金属平衡表和轧制规程，对轧机 、电机能力进行了校核。计算了车间的各项经
2、济技术指标，绘制了车间平面图，并以一种冷轧带钢吹吸式粉尘治理新技术为专题进行了综述。 关键词： 冷轧带钢；轧制工艺；酸洗 冷轧联合机组；轧制制度 Design of a cold strip plant with annual capacity of 1.55 millions tons 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 II 页 ABSTRACT This design refers to the 1700 cold-rolling department of Anshan Steel Corporation, whose annual output is 1.55 million t
3、ons, and the typical product is the Q215 0.61350 .This work shop design mainly includes: Pickling-cold-rolled joint unit, cover-type annealing furnace unit, entire continuous annealing unit, hot galvanizes unit, electrical steel annealed coating unit, single stand 4-high skin-pass unit, crosscut and
4、 slitting shearing unit, recoiling unit and so on. The designed products, including volumes of cold-rolled strip, cold-rolled plate, hot dip galvanized sheet and volumes. Products with distinguishing features such as wide size,accurate thickness, small deviation in dimension, smooth surface, well fl
5、ateness, stable property, etc. According to it, Rolling schedule was made for typical product and the ability to mills and other equipments were checked. And layout drawing for the design plant was completed. A special subject about a new blowing and sucking technology of collecting dust on cold str
6、ip surface Key words:cold rolled strip, rolling system, picklingcold-rolled joint unit, rolling system.辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 I 页 目 录 1 综述 . 1 1.1 我国冷轧板带生产现状 . 1 1.1.1 冷轧设备的发展概况 . 2 1.1.2 冷轧生产技术的发展过程 . 2 1.1.2 冷轧生产技术的发展 . 3 1.1.3 冷轧技术的发展 . 4 1.1.4 冷轧板带生产的新技 术及发展趋势 . 5 1.1.5 结论 . 7 1.2 板型控制的方法 . 7 1.3 带
7、钢产生厚度不均的原因和解决方法 . 9 1.4 冷轧带钢 表面质量自动检测系统的在线应用研究 . 13 1.4.1 系统设计 . 13 1.4.2 系统的功能模块和使用情况 . 15 2 产品方案和金属平衡 . 18 2.1 产品方案的制定 . 18 2.1.1 产品方案 . 18 2.1.1 生产方案 . 18 2.2 坯料的确定 . 19 2.2.1 坯料的选择 . 19 2.3 金属平衡表的制定 . 20 2.3.1 金属平衡 . 20 3 轧制工艺流程 . 22 3.1 冷轧板带钢 生产的工艺流程 . 22 3.2 酸洗设备 . 23 3.2.1 酸洗设备原理 . 23 3.2.2 酸
8、洗设备选择 . 24 3.2.3 酸 洗设备参数 . 25 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 II 页 4 主要设备选择 . 26 4.1 设备组成 . 26 4.2 酸轧联合机组 . 26 4.3 罩式退火机组 . 30 4.4 平整机组 . 31 4.5 横剪机组 . 32 4.6 纵剪机组 . 34 4.7 重卷机组 . 35 4.8 热镀锌机组 . 35 5 轧制制度的制定 . 37 5.1 压下制度（规程）概述 . 37 5.2 压下量的分配 . 37 5.3 速度制度 . 37 5.4 张力制度的制定 . 38 5.5 轧辊辊型制度 . 39 5.6 轧制压力的计算 . 39
9、 5.7 压下规程的制定 . 43 6 轧机能力校核 . 45 6.1 轧辊能力校核 . 45 6.1.1 轧辊各部分尺寸的确定 . 45 6.1.2 咬入能力的校核 . 46 6.1.3 轧辊强度校核 . 48 6.2 轧机生产能力校核 . 52 6.2.1 轧机工作图表 . 52 6.2.2 轧制节奏确定 . 52 6.2.3 轧机小时产量的计算 . 53 6.2.4 轧机平均小时产量 . 54 6.2.5 车间年产量计算 . 54 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 III 页 6.3 电机 能力 校核 . 55 6.3.1 轧制力矩计算 . 55 6.3.2 摩擦力矩计算 . 55
10、 6.3.3 电机传动力矩计算 . 56 6.3.4 电机空转力矩计算 . 56 7 各项技术经济指标 . 57 7.1 技术经济指标 . 57 7.2 轧钢厂的环保 . 59 7.2.1 绿化 . 59 7.2.2 各类有害物质的控制及防治 . 59 7.2.3 水质的处理 . 61 8 车间平面布置 . 62 8.1 仓库面积计算 . 62 8.1.1 原料仓库面积 . 62 8.1.2 中间仓库面积 . 63 8.1.3 成品仓库面积 . 64 8.1.4 其它面积 . 64 8.2 设备间距确定 . 65 8.2.1 轧机机列间的距离 . 65 8.2.2 轧机到切断设备的距离 . 6
11、5 8.3 车间跨距组成 . 65 专题：一种冷轧带钢吹吸式粉尘治理新技术 . 66 1 概念 . 66 2 污染现状和传统治理方法 . 66 2.1 冷轧带钢生产中粉尘污染现状 . 66 2.2 传统的粉尘治理方法 . 67 3 新技术 . 67 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 IV 页 3.1 吹吸式尘源控制新技术原理 . 67 3.2 吹吸式尘源控制新技术喷吹效果数值模拟 . 68 4 总结 . 70 致 谢 . 71 参考文献 . 72 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 1 页 1 综述 1.1 我国冷轧板带生产现状 近十年来，我国冷轧板带生产需求一直呈现非常旺盛的局面，
12、产能扩张十分迅猛，至 2010 年初步统计，已经和在建的冷轧板带产能达到 9000 万吨左右，其中建有宽带钢冷连轧轧机超过 40 余套，而单机可逆式宽带钢轧机 100 余套，冷轧宽带钢生产产能超过 70%以上为冷连机生产。 近五年来我国钢材及冷轧带的生产增长情况见表 1.1。可以看出，我国钢材产量在 2005 年到 2009 年的得到快速增长，同时冷轧板带材产量逐年快速增长。由于冷轧板占钢材总量的比例较低，虽然也逐年缓慢增长，至今仍不足 20%，其增长的速度显然远远滞后于 市场需求，表 1.2 为发 达国家钢材生产的情况，可以看出冷轧带钢占钢材总量的比例均 超过 30%1。 表 1.1 近年我
13、国冷轧板带钢和占钢材总产量的比例 项目名称 2005 年 2006 年 2007 年 2008 年 2009 年 钢材总产量 /万吨 37530 46000 56450 58190 69240 冷轧带钢总产量 /万吨 3520 3620 6420 6560 7470 占钢材总产量的比例 /万吨 9.38 7.87 11.37 11.27 10.79 表 1.2 2003 年欧、美、日、韩钢材产量统 计 国家 欧盟 美国 日本 韩国 钢材总产量 /万吨 14040 8220 7440 4140 冷轧带钢总产量 /万吨 4540 3360 2570 1450 占钢材总产量的比例 /万吨 32.34
14、 40.88 34.64 34.02 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 2 页 比较表 l.1 与表 1.2，可以看出我国钢材生产状况，冷轧板带比例明显偏低。随着我国工业化进程和城镇化发展，汽车消费的普及，钢材的生产与消耗比例将会向发达国家靠近。近年来我国钢材生产的实际情况也证明了这点。因此，从长远和发展的观点来看出，冷轧板带材需求与发展的前景是 广阔的，发展的空间也是非常巨大的。如果按照钢材总产能 7 亿吨计算，每年冷轧板带材产能增加 1%，到 2015 年达到 16%，则需增加产能 3500 万吨，还不到发达国家所占比例的一半。 1.1.1 冷轧设备的发展概况 纵观我国的冷轧技术应用
15、及发展，大体可以划分为三个阶段，第一阶段 1978年以前，是缓慢发展阶段。冷轧是属于技术和经济密集型行业，受国家当时各方面条件的限制，难以发展和建设先进的大型化冷轧工程。在 50 年代，鞍钢进口了当时苏联的 1700mm 连轧机，是我国当时最具规模的冷轧装备。 70 年代进口了 1200mm 单机架可逆冷轧机。另外，还有一些比较落后的低产能、高能耗窄带钢生产设备，第二阶段 1978 年到 1998 年，这个时期是稳步发展阶段。随着改革开放及经济建设的需要，引进一批冷轧设备和技术，比较有代表的如 1978 年武钢进口的 1700 冷连轧机， 1989 年宝钢进口的 2030mm 冷连轧机等。第三
16、阶段是1998 年以后，属于高速发展期。在这期间，仅宝钢就建设了 5 套冷连轧工程 ,如2030mm， 1420mm， 1550mm， 1800mm， 1250mm 等冷连轧机，这些设备全部采用进口技术，不但是国内最先进的装备，也代表了国际上最先进 的技术。还有鞍钢的 1680mm， 170 mm 等 4 套冷轧机；本钢的 1676mm， 1970mm冷轧机；武钢的 1700mm， 2150mm冷轧机。 1.1.2 冷轧生产技术的发展过程 （ 1）冷轧技术特点 首先，和其他金属塑性变形相比，冷轧的宽厚比最大，导致了板形控制难度大，冷连轧最薄规格 0.15mm，最宽规格 2000mm，宽厚比大于
17、 10000。其次，冷态的金属变形抗力大，而厚度精度要求高，因此轧制力大，轧机弹性变形大，要求机架刚性大，同时，轧辊弹性变形大，要求辊系刚性大。轧制力大导致轧辊热膨胀和磨损大，要求冷却润滑 充分。再者，为了防止跑偏，改善应力状态，降辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 3 页 低轧制力，改菩板形，需要带张力轧制。还有产品厚度精度 1 5 m，板形精度小于 5I，表面精度不允许有任何瑕疵。这对设备的动态特性、变形环境及其检测和控制系统提出了高要求。 （ 2）冷轧生产技术的发展过程 从轧辊数量上讲，从最早的 2 辊轧机逐步发展到 4 辊、 6 辊轧机，随着工业发展的需求，包括变形抗力和变形量的提
18、高，又产生了 12 辊、 14 辊、 18 辊、20 辊、 36 辊等机型。从机架数讲，从最早期的单机架可逆到连轧，包括 3、 4、5、 6、 7 机架等，解决了大批量、高产能的问题。轧 制速度也提高到现在的3000m/min。可以看出总的发展趋势为大型化、高速化、连续化、自动化。 （ 3）冷轧带钢主要产品 a)汽车板，如 IF、 BH、 CQ、 DQ 等深冲板。我国作为目前世界上最大的汽车产销量国家，随着工业化和经济实力的提升，中国汽车市场已成为全世界注意的焦点。对汽车板的需求也达到了一个空前的高度，显然这也是目前冷轧发展的重点之一。 b)高强钢板，如双相钢，复相钢等。 c)电工用钢，如无取
19、向，取向，高牌号到中低牌号硅钢片。我国是电工钢生产和消费大国，机电行业的快速发展带动了电 工钢的消费快速增长，冷轧取向电工钢是钢材品种中自给率最低的，显然具备很大的发展潜力。另外，国家将加大淘汰热轧电工钢的落后技术，为能源产业的高效节能、低碳经济作出更大贡献。 d)建筑用钢板，如热镀锌板，电镀锌板，彩涂板等。随着我国工业化和城镇化建设的快速突进，工业建筑、民用建筑对冷轧建筑板材的需求前景是十分广阔的。 e)包装用钢板，如镀锡板，有机涂层板等。优质薄规格的包装带材仍然是我国冷轧行业的薄弱环节。目前已引起市场的注意。 f)不锈钢板，如耐腐蚀板，装饰板，厨房用板等。 g)家电用板，如洗衣机类，冰箱空
20、调类等 2。 1.1.2 冷轧生产技术的发展 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 4 页 （ 1）冷轧产品生产的发展 根据目前我国冷轧产品的需求情况，一方面是解决国内自己需求的快速增长。家电消费已进入每个中国家庭，车子、房子的霈求高峰已经到来。所以汽车板、建筑板等则是这类产品的典型代表。另外一方面是替代进口，解决市场占有率和自给率低的问题。据有关资料介绍，在我国 2010 年进口的钢材中，板带材进口量占总进口量的比例超过 80%，而其中进口量最大的品种依次为优质镀层板、高精度冷轧薄宽带钢、电工钢和不锈钢 板带，总量占板带材进口总量的比例超过 70%。 我国冷轧宽带钢生产的产品厚度大多为 0
21、.25mm 以上，可以轧制生产薄至0.18mm 产品的大型设备屈指可数，大部分是单机架六辊或二十辊可逆式轧机可以生产这样的薄规格产品，但是目前有许多高新产品需要轧制更薄的规格，导致了目前冷轧带钢生产中薄规格产品缺乏的状况，例如，典型的镀锡板厚度由0.18 0.32mm 向降至 0.1 0.18mm 发展，还有一些电子用低碳深冲钢带如 0.25 mm 厚的电阻帽冲压带， 0.1 0.2mm的电磁屏蔽材料， 0.15mm 的传统电视的荫罩材 料等。此外，电工钢的发展也需发展薄规格的高效电工钢，例如取向的 Hi-B电工钢原生产厚度为 0.27mm 和 0.23mm，现为了降低涡流损耗需将厚度减薄至0
22、. 15mm。生产高效电机用的无取向电工钢同样为降低涡流损耗，板厚由原来通用的 0.5mm 相 0.35mm 厚减薄至 0.1 0.3mm。同样，薄规格彩涂板也受到建筑业等领域的广泛欢迎，由典型的 0.35mm 和 0.5mm 降至 0.12mm、 0.16mm 和0.18mm，可节约金属消耗与成本。所以薄规格彩涂板的基板也一直供应紧张，而且也限制了薄规格彩涂板生产。据估计薄规格的需 求量（ 0.15mm 以下）每年超过 200 万吨。 所以，生产薄规格、多品种的带材变得十分的需要，在一些冷轧厂已有 CDCM冷连轧机组的基础上，增建一些高品质的单机架可逆式六辊轧机或多辊轧机，是尽快应对调整产品规格需求的重要措施 3。 1.1.3 冷轧技术的发展 (1)根据我国冷轧产品的发展趋势，冷连轧需要高水平的设备，以满足市场未来的需求。在这方面，除了要紧跟世界发展方向外，尤其要大力发展我国自己民
