1、 河北联合大学轻工学院 QINGGONG COLLEGE， HEBEI UNITED UNIVERSITY 毕业设计说明书 设计（论文）题目： 设计年产 350 万吨 1700 热带连轧车间 （ 240mm厚坯） 学生姓名： 学 号： 专业班级： 学 部：材料化工部 指导教师： 2012 年 05 月 21 日 摘 要 I 摘 要 本设计为年产 350 万吨的 1700 多品种板带生产车间设计。本着多品种，多规格的原则制定了产品大纲，其中包括汽车大梁钢、船板钢、管线钢，汽车板用钢等，并以其为出发点，尽量从工艺上 使产品做到 高质量、高附加值。根据产品规格和设计要求，确定轧机各主要部件的尺寸以及
2、一些必要的工艺参数。 本次设计结合本钢 1700mm、宝钢 2150mm、鞍钢 1780mm 热轧生产线 ， 设计了 350 万吨的 1700mm常规热连轧生产线。在此设计中详细地介绍了加热、粗轧、热卷取、精轧、冷却、卷取等一系列过程。 其中 精轧机选用 七 架大断面牌坊和高吨位轧制力轧机 ， 采用 CVC 轧机、工作辊正弯辊（ WRB）技术和厚度自动控制（ AGC）等技术来控制板型和厚度。另外，为提高轧件温度，减少头尾温差，在精轧前采用无芯轴隔热屏热卷箱 。 对典型 产品压下规程的设计包括压下量的分配、速度制度的确定、温度制度的确定，以及力能参数的计算等等各方面参数的选定。本设计还对车间内的
3、各种消耗和厚度控制等做了简要介绍。 关键词 :双可逆粗轧 ； 热卷箱； CVC 板形控制；厚 板坯 ABSTRACT II ABSTRACT This paper design for the work place which yearly produces 3.5million tons various straps production. To the principle of more varieties and more specifications we develop a product program including automobile big joist steel， s
4、hip plate steel pipe line steel ， car plate steel and so on and taking it as the starting point make the products high grade and the high attachment value as far as possibl. According to product specifications and design requirements we identify the major components of the mill size and the necessar
5、y parameters. this design combine Ben steel 1700， Bao steel 1580 and An steel 1780 hot rolling production line to design 3.5 million ton traditional hot continuous rolling workshop. In this paper it is detailly introduced the heat furnace， the rough rolling， the hot curl，the finish rolling， the lami
6、nar cooling， the curl and so on. Among them， The finishing mill still selected the big cross section memorial arch and the high tonnage rolling stand， and choosed HC mill， CVCmill， work roll bend technique and automatic gauge control to control strip shape and thickness. Moreover， in order to raise
7、the temperature of rolling metal and reduce the difference temperature between tail and head of rolling metal， I establish a hot curl box between the rough rolling and the finishing rolling. The Drafting Schedule Design of the typical product is also includes reduction distribution， the speed system
8、， the system of determining the temperature， calculating of the power parameters and parameters selected. Checking roll and choice electrical are the key problems to normal production. this design also made the brief introduction to each kind of consumption in workshop and thickness control. Keyword
9、s:double reversible rough rolling; the hot curl box; CVC plate shape control; heavy slab 目 录 III 目 录 摘 要 .I ABSTRACT . II 引 言 . 1 第 1章 综 述 . 2 1.1 热轧板 带钢生产的发展史 . 2 1.2 带钢生产技术的进步 . 2 1.3 近代热轧板带钢生产技术发展的主要趋向 . 4 1.4 我国热带轧机的发 展趋势 . 4 1.5 本车间设计情况概述 . 5 第 2章 建厂依据及产品大纲 . 6 2.1 建厂依据 . 6 2.2 产品大纲 . 6 2.2.1 原
10、料规格选择 . 7 2.2.2 产品规格 . 7 2.2.3 钢种分类及比例 . 7 2.2.4 规格详细分类表 . 7 2.2.5 常用合金元素对钢材的影响 . 8 第 3章 车间布置及主要设备选择 . 11 3.1 车间布置及设备选用的原则 . 11 3.2 轧钢机数量的选择 . 11 3.2.1 轧制道次选择 . 12 3.2.2 板坯宽度侧压设备 . 12 3.3 粗轧机 . 16 3.3.1.粗轧机布置形式及 数量的选择 . 16 3.3.2.粗轧机的各种参数 . 18 3.4 热卷箱的选择 . 20 3.5 精轧机机组的选择 . 22 第 4章 典型产品的压下规程设计和辊型设计 .
11、 26 4.1 压下规程设计 . 26 4.1.1 坯料尺寸 . 26 4.1.2 粗精轧机组压下量分配 . 27 4.1.3 综合分析 . 27 4.1.4 咬入能力校核 . 28 4.1.5 确定速度制度 . 29 4.1.6 各道次处轧机的转速 . 31 4.1.7 轧制温度的确定 . 32 4.1.8 层流冷却对温度的控制及大致的冷却速率的确定 . 33 4.1.9 轧制压力的计算 . 34 河北联合大学轻工学院 IV 4.1.10 计算传动力矩 . 35 4.2 轧辊辊型和辊缝设计 . 38 4.2.1 轧辊辊缝的确定 . 38 4.2.1 凸度计算 . 40 第 5章 轧制图表与年
12、产量计算 . 45 5.1 轧制图表 . 45 5.1.1 研究轧制图表的意义 . 45 5.1.2 轧制图 表的基本形式及其特征 . 45 5.2 轧钢机的产量计算 . 47 5.2.1 轧钢机小时产量 . 47 5.2.2 轧机平均小时产量 . 48 5.2.3 轧钢车间年产量计算 . 48 第 6章 轧辊强度的校核与电机能力验算 . 50 6.1 轧辊的强度校核 . 50 6.1.1 支撑辊弯曲强度 . 50 6.1.2 工作辊的扭转强度校核 . 52 6.1.3 工作辊与支撑辊的接触应力校核 . 54 6.2 电机的校核 . 56 6.2.1 电机负荷图 . 56 6.2.2 主电机的
13、功率计算 . 58 第 7章 辅助设备的选择 . 60 7.1 加热炉的选择 . 60 7.1.1 步进式加热炉的发展 . 61 7.1.2 技术装备 . 62 7.2 除鳞设备的选择 . 64 7.3 剪切设备的选择 . 65 7.4 冷却设备的选择 . 66 7.5 卷取机的选择 . 67 7.6 活套支撑器 . 68 第 8章 轧钢车间平面布置及经济技术指标 . 72 8.1 轧钢车间平面布置 . 72 8.1.1 轧钢车间平面布置的原则 . 72 8.1.2 金属流程线的确定 . 72 8.2 车间技术经济指标 . 73 8.2.1 各类材料消耗指标 . 73 8.2.2 综合技术经济
14、指标 . 76 结 论 . 79 参考文献 . 80 谢 辞 . 82 引 言 1 引 言 板带产品外形扁平，宽厚比大，单位体积的表 面积也很大，这种外形特点带来其使用上的特点：表面积大，故包容覆盖能力强，在化工、容器、建筑、金属制品、金属结构等方面都得到广泛应用；可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接、制成各种制品构件，使用灵活方便，在汽车、航空、造船及拖拉机制造等部门占有极其重要的地位；可弯曲、焊接成各类复杂断面的型钢、钢管、大型工字钢、槽钢等结构件，故称为 “万能钢材 ”。 板带材的生产具有以下特点：板带材是用平辊轧出，故改变产品规格较简单容易，调整操作方便，易于实现全面计算机控制和进行自动化生产
15、；带钢的形状简单，可成卷生产，且在国民经济中用量最 大，故必须而且能够实现高速度的连轧生产；由于宽厚比和表面积都很大，故生产中轧制压力很大，可达数百万至数千万牛顿，因为此轧机设备复杂庞大，而且对产品厚、宽尺寸精度和板型以及表面质量的控制也变得十分困难和复杂。 从我国目前板带市场需求情况和生产能力来看，热轧板的生产能力大大高于冷轧能力。采用常规板坯连铸、热送热装和直接轧制工艺 ， 可稳定生产以汽车面板为代表的高档板材品种 ， 除生产工艺成熟、效率高、产品质量高外 ， 还可缩短工艺流程 ， 降低生产成本。选择这种工艺方案 ， 热轧板品种质量定位很高 ， 品种齐全 ， 尤其是生产超深冲钢、高 强度钢
16、、奥氏体不锈钢、高钢级管线钢等时适宜采用厚板坯常规热连轧工艺。 轧件变形和轧机变形是在轧制过程中同时存在的。我们的目的是要使轧件易于变形和轧机难于变形，亦即发展轧件的变形而控制和利用轧机的变形。由于带钢轧制的特点是轧制压力极大，轧件变形难，而轧机变形及其影响又大，因而使这个问题就成为左右带钢轧制技术发展的主要矛盾。 要使带钢在轧制时易于变形，主要有两个途径：一是努力降低带钢本身的变形抗力（可简称内阻），其最有效的措施是加热并在轧制过程中抢温保温，使轧件具有较高而均匀的轧制温度；二是设法改变轧件变形时的 应力状态，努力减小应力状态影响系数，减少外摩擦等对金属变形的阻力（可简称外阻）。至于控制和利
17、用轧机的变形，则包括了增强和控制机架的刚性和辊系的刚性、控制和利用轧辊的变形以及采用液压弯辊与厚度和板型自动控制等各种实用技术措施。河北联合大学轻工学院 2 第 1章 综 述 1.1 热轧板带钢生产的发展史 热轧板带钢轧机的发展已有 70 多年历史，汽车工业、建筑工业、交通运输业等的发展，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发展。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发展时期1。 1960 年以前建设的热带钢轧机称
18、第一代热带钢轧机。这一时期热带钢轧机技术发展比较缓慢 ， 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。 20 世纪六、七十年代是热轧板带钢轧机发展的重要时期。 这一时期， 连铸技术发展成熟，促使热连轧机从最初使用钢锭到使用连铸坯，从而大幅度 降低成本， 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发达的工序。 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发展推向一个新的发展阶段，这一时期新建的轧机称为第二代热带钢轧机。 1969 年至 1974 年
19、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 ， 吨钢酸洗成本高等。待技术发展到故障率等降低后 ， 才能经济地批量生产 2。 1.2 带钢生产技术的进步 最
20、近十几年 ， 热连轧技术有了很大的进步 ， 在热轧带钢轧机布置形式的发展方面 ， 总结起来 ， 主要有六种形式： 1） 典型的传统热带钢连轧机组 ， 从 3/4 向 2+7 发展。 2+7 是 2 架粗轧机 ， 7第 1 章 综述 3 架精轧机 ， 24 台地下卷取机 ， 年总产量 350 550 万 t， 生产线的总长度 400500m， 有一些新建的机组装备了定宽压力机 (SP)。这类轧机采用的铸坯厚度通常为 200 250mm， 特点是产量高 ， 自动化程度高 ， 轧制速度高 (20m/s 以上 )， 产品性能好 ， 可以生产 18.4mm厚 管线钢 ，也可生产各种 厚度 的优质 合金
21、板 。 2） 紧凑型的热连轧机 ， 通常机组的组成为 1 架粗轧机 ， 1 台中间热卷箱 ， 57 架精轧机 ， 23 台地下卷取机 ， 生产线长度约 300m， 年产量 200 300 万 t。采用的铸坯厚度 150180mm 左右 ， 投资比较少 ， 生产比较灵活 ， 由于使用热卷箱温度条件较好 ， 可以不用升速轧制 (轧制速度 14m/s 左右 )。 品种远远少于厚坯。 3） 进入二十一世纪，国内热带生产有两项新技术有待推广，一是粗轧可逆轧机全部加装凸度控制装置，实现比例凸度轧制。二是精轧实现无活套轧制。 4） 热轧带钢的另一生产形式是薄板坯连铸连轧 ， 按结晶器的形式不同 ， 分别有多
22、种形式 ， 如 SMS 开发的 CSP、 DANIELY 开发的 H2FRL 等 ， 由薄板坯铸机、加热炉和轧机组成 ， 刚性连接 ， 铸坯厚 50 90mm， 产量 150 250 万 t， 轧机的布置形式有粗轧加精轧为 2+5 布置 ， 1+6 布置 ， 也有 7 架精轧机组成的生产线。薄板坯连铸连轧的特点是生产周期短、产品 强度高、 生产成本较低 ， 但是表面质量、 晶粒大小 控制方面比传统厚板坯的难度大 ，品种开发受到极大限制 。 5） 国外发展的无头 (半无头 )轧制技术 ， 日本是在传统的粗轧机后设立热卷箱 ，飞焊机 ， 把中间坯前一坯的尾部和下一坯的头部焊接在一起 ， 进入精轧机
23、组时形成无头的带钢进行轧制 ， 在卷取机前再由飞剪剪断 ， 该生产线可以 20m/s 的速度轧制生产。 0.8 1.3mm 厚的带钢。德国发展的是半无头轧制技术 ， 他们利用薄板坯连铸连轧的生产线 ， 铸造较长的铸坯 ， 如 200m， 进人精轧 ， 并且轧后进行剪切 ， 在精轧机组中形成有限的无头连轧。这种生产线的 特点是适合于稳定生产薄规格的带钢 ， 减少了薄规格带钢生产中的轧废和工具损失。欧洲还在开发基于薄板坯连铸连轧技术的无头轧制技术 ， 通过进一步提高铸坯的拉速 ， 使连轧机和连铸机的速度得到匹配 ， 实现真正的连铸连轧 3。 6） 正在开发的生产热带钢的技术是薄带直接连铸并轧制的
24、铸轧 技术 ， 钢水在 2 个辊中铸成 5 6mm的带钢 ， 经过 1 架或 2 架轧机进行小变形的轧制和平整 ，生产出热带钢卷。欧洲、日本和澳大利亚都进行过类似的试验 ， 2004 年美国NUCOR 建立了工业试验厂 ， 德国的 THYSSEN-KRUPP 也建立了相同的试验工厂 ， 据介绍年 产 50 万 t 的带钢厂已经试验成功 ， 但是关于生产的稳定性、成本、产品质量、产品范围和应用领域的进一步报道尚未见到。 河北联合大学轻工学院 4 1.3 近代热轧板带钢生产技术发展的主要趋向 1） 热轧板带材短流程、高效率化。这方面的技术发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
25、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） 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不足，还急待开发研究。
26、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跃的一个领域。 3） 发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、钦、银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，由于工业发展的需要，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 4。 1.4 我国热带轧机的发展趋势 1） 热轧带钢轧机建设进一步发展。近年我国热连轧带钢生产发展极其迅速，邯钢、南钢、安钢、武钢、宣钢、承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 ， 则带钢 产量将很可观 。 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、轧机建设快速发展以外 ， 轧机国产化问题也有了长足进步。目前由国外总承包的项目国产化率普遍达到 70%以上 ， 有的达到 90%。而且一些项目已做到全部国产化 ， 如鞍钢 1700、 2150mm 轧机、济钢 1700mm 轧机、莱钢 1500mm轧机、新丰 1700mm轧机、唐钢 1700mm
