1、 内蒙古科技大学 专科生毕业设计说明书 题 目： 设计年产量为 220 万吨 CSP 薄板厂 专 业：材料成型及控制工程 班 级：成型 11 级 1 班 姓 名：冯智慧 成 绩： 设计年产量为 220万吨 CSP薄板厂 摘要： 本设计以生产产品规 格为 8.0mm 1600mmQ235 为例，设计一个年产量为 220 万吨的 CSP 薄板厂。设计内容主要包括兴建该厂的可行性分析、产品大纲的编制、产品平衡计算、主辅设备选择、以及生产工艺流程设计、轧制规程的计算、辊形设计和轧辊强度的校核、电机功率的校核、车间生产能力的计算、轧机工作图标的确定以及车间平面布置等内容。参考其他已建厂的参数经验，指定产
2、品大纲、确定压下规程，选择主要轧制设备，进行计算。 关键词： CSP；连铸连轧；轧制工艺；强度校核 Design of Annual Capacity of 2.2 Million Tons of the Hot Rolling Sheet Plant Factory Abstract： The design specifications for production of product is 8.0mm 1600mm Q235 as an example. Design a production capacity of 2.2 million tons production of CSP.
3、 Design features include the construction of the plant feasibility analysis, the preparation of the outline of the products, metal balance calculation,rolling determining the csale, products blance calculation,the mainequipments choice, the choice of auxiliary equipments. Economical and technical in
4、dicators of development an production process design, system temperaure, the speed of the system,cone unit rate calculation the calculation of rollling a point of order, roll strength checking, checking the electrical power, workshop production,the mill work chart to determine yhe plant layout an so
5、 on.Reterence other plant parameters of experience,the design products outline,selcet apoint of other to determine major reduction rolling equpments,calculation. Keywords: CSP ;Continuous casting and rolling; Rolling progress; Strength check 目录 摘要 . II ABSTRACT. II 第一章 包头建设 CSP 薄板厂可行性与必要性分析 . 1 1.1
6、CSP 生产线历史简介 . 1 1.2 国内 CSP 生产线发展概况概况 . 1 1.3 在包头建设 CSP钢厂的必要性和可行性研究 . 1 1.3.1 建设投资低 . 1 1.3.2 生产成本低 . 2 1.3.3 产品销售市场好 . 2 1.3.4 包头资源好 . 2 1.3.5 交通运输条件好 . 2 第二章 产品方案的编制 . 3 2.1 产品方案 . 3 2.1.1 产品大纲的制定原则 . 3 2.1.2 产品大纲 . 3 第三章 金属平衡表的编制 . 5 第四章 生产工艺流程的确定 . 6 4.1 生产工艺过程制订的依据 . 6 4.2 车间布置形式 . 6 4.3 CSP 生产工
7、艺流程 . 6 4.3.1 CSP 生产工艺流程图 . 6 第五章 轧机参数确定 . 8 5.1 机架数目的确定 . 8 5.1.1 轧机技术性能参数 . 8 5.2 轧辊尺寸的确定 . 8 第六章 压下规程的确定 . 10 6.1 压下规程的制定依据 . 10 6.1.1 轧制制度确定的原则及要求 . 10 6.1.2 变形制度的确定 . 10 6.1.3 速度制度的确定 . 10 6.1.4 温度制度的确定 . 10 6.1.5 各道次压下量的分配 . 11 6.2 各机架轧制速度的确定 . 11 6.2.1各机架轧制速度的计算 . 11 6.3 各机架轧制温度的计算 . 11 6.4 轧
8、机咬入能力校核 . 12 第七章 力能参数 . 15 7.1 各道次的平均变形速度的计算 . 15 7.1.1 各道次的平均变形速度的计算 . 15 7.1.2 求各道次的变形抗力 . 15 图 7-2变形抗力曲线 . 15 7.1.3 轧制压力的计算 . 16 7.2 电动机传动轧辊所需力矩的确定 . 17 7.2.1 传动力矩的组成 . 17 7.2.2 轧制力矩的确定 . 17 7.2.3 附加摩擦力矩的确定 . 18 7.2.4 空转力矩的确定 . 19 7.2.5 电机轴上总的传动力矩 . 19 7.3 轧制规程表的确定 . 21 第八章 轧制过程主要参数校核 . 22 8.1 电机
9、能力的校核 . 22 8.1.1 等效力矩的确定 . 22 8.1.2 电动机功率的确定 . 23 8.2 轧机的强度校核 . 23 8.2.1 板带轧辊的强度特点 . 23 8.2.2 轧辊的强度校核 . 23 第九章 车间生产能力的确定 . 27 9.1 轧机小时产量的确定 . 27 9.1.1 轧机小时产量计算 . 27 9.1.2 轧钢机平均小时产量 . 27 9.2 轧钢车间年产量计算 . 28 9.3 轧钢机的工作图表 . 28 9.3.1 轧钢机的工作图表的意义 . 28 9.3.2 连续式轧机轧制图表的特征 . 28 第十章 辅助设备选择 . 30 10.1 加热设备的选择 .
10、 30 10.2 剪切设备（事故剪）的选择 . 31 10.3 高压水除鳞箱的选择 . 31 10.4 活套支撑器的选择 . 31 10.4.1 热连轧带钢轧机精轧机组的生产特点 . 31 10.4.2 活套支撑器的作用 . 32 10.4.3 活套支撑器的类型 . 32 10.4.4 活套支撑器的工作特征 . 32 10.4.5 所选活套支撑器的参数 . 32 10.5 冷却设备的选择 . 32 10.6 卷取设备的选择 . 33 10.6.1 带钢生产工艺对卷取的要求 . 33 10.6.2 带钢卷取机的结构特点 . 33 10.6.3 带钢卷取机区的主要技术参数 . 34 第十一章 厂房
11、平面布置 . 36 11.1 平面布置的原则 . 36 11.2 金属流程线的确定 . 36 11.3 设备间距的确定 . 36 11.4 仓库面积的确定 . 37 11.5 其它设施面积的确定 . 37 11.5.1 操作台位置选择 . 37 11.5.2 主电室 . 38 11.5.3 运输通道的确定 . 38 11.6 轧辊堆放场地的确定 . 38 第十二章 技术经济指标 . 39 12.1 车间各项技术经济指标分析及制定 . 39 12.2.综合经济技术指标 . 41 第十三章 环境保护 . 42 13.1 绿化布置 . 42 13.2 污染物处理 . 42 13.2.1 水处理 .
12、42 13.2.2 废气处理 . 42 13.2.3 热轧润滑油处理 . 43 13.3 噪声处理 . 43 13.4 现场节能技术与措施 . 43 参 考 文 献 . 44 致 谢 . 45 内蒙古科技大学设计说明书 1 第一章 包头建设 CSP 薄板厂可行性与必要性分析 1.1 CSP 生产线历史简介 自 1989 年世界上第一台工业化的薄板坯连铸连轧生产线投产以来，过去的 11年中已有 36条生产线相继运作， 2000 年可形成年产 4825 万吨的生产能力。薄板坯连铸连轧工艺技术装置日趋完善，市场竞争更具实力，原因在于它的工艺优势：投资低、能耗低、生产成本低、维 护费用低、成材率高。两
13、流薄板坯连铸机与一套热连轧机相配可产160250 万 t/a 热轧带卷，可以分别与电炉或高炉 转炉流程相联接。薄板坯连铸连轧技术越来越显示出它的生命力 1。 1.2 我国现有 CSP热轧机组生产及工艺流程简析 目前，我国热连轧板卷行业有 3套 CSP 热轧机组投入生产（唐钢 CSP 机组于 03年 1季度投产），且均进入了达产水平。于 2002 年三套机组的热轧产量达到了 300 万吨的水平，分别占国内热轧产量和商品量的 10%和 16%左右。 与传统热轧机组相比， CSP 轧机的主要优点在于开发薄规格的产品。目前，薄 规格热轧板卷是我国市场紧缺的品种之一，如集装箱用板（ 1.6mm、 2.0
14、mm）一直依靠进口。虽然我国热轧机组的产品设计最薄规格大多为 1.2mm。但对于传统热轧机组而言，产品越薄则轧制速度越快。为确保穿带顺利，穿带速度一般不能超过 12m/s，另外穿带速度越快，卷取就越困难。因此通常情况下， 1.2mm 的产品在传统轧机上很难生产。在传统轧机上生产厚度 2.0mm 的产品比例超过 10%是很不经济的。而 CSP 轧机由于轧线短，来料温度高（一般在 1100以上，传统为 1000-1050）、头尾温差小（一般在 10以内， 传统为 35左右）。因此 CSP 轧机产量最薄可达 0.8mm 且产品宽度方向性能均匀，厚度精度也较高。 2001 年以来投产的生产线的达产速度
15、快于国外同类生产线邯钢薄板坯连铸连轧生产线 1999 年 12 月投产， 2000 年达到设计生产能力，是所有已投产的 CSP 生产线中达产最快的。包钢的薄板坯连铸连轧生产线是我国第一套双流 CSP 生产线， 2002 年 8月投产，2003 年超过了设计生产量，比邯钢更快，是国际上达产速度最快的。 发挥薄板坯连铸连轧技术潜力的关键之一在于发挥连浇的优势。抓连浇炉数的增加就必须解决铸机漏钢和提高整个作 业线作业率的问题，从而提高生产线的效率。 连铸连轧工艺的独特优势薄板坯连铸连轧工艺是由薄板坯连铸机与常规宽热带连轧机的精轧机组集成而来的。连轧机组的能力与常规热带连轧机相当，而薄板坯铸机能力低于
16、连轧机组。常规热连轧机生产薄规格产品的不利点是单位时间内产量大幅度下降，而这正是薄板坯连铸连轧生产线的固有特性。生产薄规格热轧板是薄板坯连铸连轧技术的独特优势。近几年我国进口热轧板中大都属于薄规格产品，特别是厚度 2mm 的薄板。发挥薄板坯连铸连轧技术的独特优势将大大促进我国钢铁产品结构的调整。 1.3 在包头建设 CSP钢厂的必要性和可行性研究 1.3.1建设投资低 薄板坯连铸连轧生产线单位建设投资低的原因有下述几点。 （ 1）由于拉速高（ 5.5m/min，为一般板坯连铸机拉速 1.8 2.0m/min 的 3倍），坯厚薄（ 50mm，为一般板坯连铸机坯厚 220mm 的 22.7%），因
17、而铸机产量相似时（如每流为 100 120 万 t/a），薄板坯连铸机冶金长度短（ 6m左右，为一般连铸机的 1/4 1/5），结构轻，设备重量仅为后者的一半。 （ 2）薄板坯连铸连轧生产线要求无缺陷铸坯，铸坯由连铸机出来后直接进人均热炉，没有一般连铸机设置的板坯 冷却、检查、表面清理等设备、，而设备重量大为减轻。 （ 3）没有堆存连铸坯的中间仓库。 （ 4）取消了热连轧机前的板坯加热炉，但设有板坯均热炉以及板坯边部加热装置。 内蒙古科技大学设计说明书 2 （ 5）不再设置粗轧机架。 但因为精轧机能力较大，如仅设有一台薄板坯连铸机和均热炉线时（产量规模 100万 /t 左右 )，则由于精轧机负
18、荷不满，上述降低建设投资因素被抵消；当产量规模增加到 200 万 /t 时，薄板坯连铸连轧生产线的单位投资将远低于传统工艺。现美国纽柯公司第三条薄板坯连铸连轧生产线（柏克利厂）单线设计规模为 150 万 /t，考虑将来双线时，生产线规模 为年产钢带 300 万 t,单位建设投资将进一步降低。 1.3.2生产成本低 据美国咨询公司的实际调查资料，在美国，薄板坯连铸连轧工艺生产钢带成本（从钢水到热带）较传统工艺约低 50 美元 /t。 （ 1）人工费用 吨钢耗费人力约 0.3h，较传统工艺少 0.42h，相当于 11.8 美元。 （ 2）金属收得率 从钢水到热轧带卷新工艺为 97%，较传统工艺（
19、93%）高 4%，扣除废钢收人后约相差 6.5 美元。 （ 3）吨钢热耗和电耗 新工艺均热炉吨钢热耗为 0.527kJ，较传统工艺少 1.25kJ，约折合 3 美元 /t；电耗为 70kWh/t，较 传统工艺少 55kWh/t 约折合 1.7 美元 /t。 （ 4）吨钢销售及管理费用 采用薄板坯连铸连轧工艺的纽柯公司克劳福兹维尔厂吨钢销售及管理费用较传统工艺少 25 美元 /t。 结合我国情况来看，上述四个因素中，人工费用差距将缩小，在美国按每工时 28美元计算，我国如按每工时 3美元考虑，由此钢带成本将降为 1.3 美元；我国电费将达到 0.068 美元 /t（美国按 0.027 美元 /t
20、 计算 )，因而耗电费用差矩将升为 4.3 美元 /t。综合人工、金属收得率、热耗、电耗四方面因素，新工艺较传统工艺少 15.1 美元 /t。关于吨钢销售及管理费用方 面差距与是否采用紧凑式流程直接有关，需要进行综合研究。另按前述分析，薄板坯连铸连轧生产线吨材建设费用将不高于传统工艺，当规模适当时会低于传统工艺，因而折旧费用也将较低 2。 综上所述，薄板坯连铸连轧工艺吨材成本将低于传统工艺，其幅度将随国家和地区情况的条件不同而有所区别。 1.3.3产品销售市场好 近几年来，随着经济体制改革的不断深入和产业结构的调整，家电工业和汽车工业等行业发展较快，冷轧薄板的消费量大幅度增加，是冶金产品中短线
21、的短线。 1981 1987年七年期间全国平均年消费量为 304 万 t，平均年生产量 为 123 万 t平均年进口量为 181万 t 平均年自给率为 41.2%。 2011 年我国钢铁产量和消费量继续增长，全年钢材消费量约为 6.1 亿吨。冶金工业规划研究院预计， 2012 年我国钢材消费量将达到 6.46 亿吨。根据冶金工业规划研究院测算， 2011 年机械行业钢材消费量有望达到 1.18 亿吨。主要钢材消费子行业中，机械通用零部件行业钢材消费量 1550 万吨、重型机械行业 1500 万吨、通用机械行业 1500 万吨、工程机械行业 1900 万吨、电工电器行业 1950 万吨。钢材消费
22、品种结构没有发生较大变化，仍然以中厚板、薄板、优质棒材和型 材为主，中厚板中高强度机械板所占比重有所增长。另外，包头本地拥有北方重工汽车产业及宏昌天马汽车车斗配件企业还有军工企业每年都会需要大量板带材，还有包头特有的稀土钢深受用钢企业欢迎。可见，进行冷轧薄板的生产，具有较好的市场销售环境。 1.3.4包头资源好 包头市位于阴山 -天山纵向成矿带上，矿产资源丰富，蕴藏有稀土、铁、煤炭、铝、金、铌等 54 种金属、非金属和能源化工原料。其中最为著名的白云鄂博矿山，是举世罕见的金属共生矿山，铁的探明储量约为 10 亿多吨，铌的储量居全国之首，稀土储量居世界之最，稀土储量不仅巨 大而且品位高、生产成本
23、低，占到全国稀土储量的91.6%，占世界已探明储量的 54.2%， 1999 年包头稀土产量（以氧化稀土计）占世界总内蒙古科技大学设计说明书 3 产量的 60%，是名副其实的“稀土之乡”。丰富的矿产资源为 csp 产品所需要的其他元素提供了得天独厚的条件。 虽然是西部城市，但包头拥有充足的水资源，而这也是是包头经济赖以发展的重要条件。黄河流经包头境内 214 公里，水面宽 130 米到 458 米，水深 1.6 米到 9.3 米，平均流速为每秒 1.4 米，最大流量每秒 6400 立方米，年平均径流量为 260 亿立方米，是包头地区工农业生产和人民生活的主要 水源。此外，艾不盖河、哈德门沟、昆
24、都仑河、五当沟、水涧沟、美岱沟等河流，水流量可观，也是可以利用的重要水资源。包头可利用地表水总量为 0.9 亿立方米（不包括黄河过境水）。地下水补给量为 8.6 亿立方米。从 50 年代起，包头就开始了大规模的水资源开发，先后修建了黄河水源地多处，以及奥陶窑子、团结渠、民生渠、磴口扬水站、画匠营水源地等较大的黄河提水工程，先后构筑了昆都仑、刘宝窑、水涧沟等中小型水库，进行了大规模的水资源开发。由此看来，CSP 生产线的用水设施得到了一个很好的保障。 1.3.5交通运输条件好 包头是连接中 国华北、西北的重要交通枢纽和中国西部重要的邮电通讯中心，现已基本形成了铁路、公路、航空综合交通网络。其中贯
25、通华北、西北地区的大动脉京包、包兰铁路、包神铁路在包交汇，东行可连北京，西行可连兰州，南行可连太原、西安、上海、宁波等地； 110、 210 国道穿越市区、呼包高速公路建成通车， 27 条公路干线通向全国各地，形成了以丹东 -北京 -包头 -银川 -拉萨为东西南北州县和北海 -西安 -包头 -白云为南北轴线，连接内蒙古自治区和 近省、市、自治区的公路网络，密度超过了全国平均水平；由此看来 ，包头的交通运输条件很好，能为产品的对外销售销售提供保障，更为保障资源优势转化为经济优势与外来资源的引进提供了基础条件。 3 综上所述，包头市资源区位优势突出，各项基础设施较为完善。在能源与原材料价格不断上涨
26、的宏观形势以及国内产业向西部转移移的大趋势下拥有较为广阔的发展前景。而包头市近年来也不断通过改革降低地区比较优势发挥的交易成本，同时通过招商引资与对外合作进一步释放了资源优势对于当地经济的拉动作用。作为市场经济中最重要的微观主体，企业对于包头的经济发展具有无可争议的重要意义。从各个方面来分析，在包头建 立一个 CSP 钢厂很有优势，更有发展前景。 内蒙古科技大学设计说明书 4 第二章 产品方案的编制 2.1 产品方案 2.1.1产品大纲的制定原则 产品方案是进行其它工艺设计的首要依据（轧制、选型、厂房），因此工艺设计首先从拟订车间产品方案开始。 1）服从国家或地区对产品的需求，在此条件下，根据
27、车间工艺、设备的特点和市场的要求进行产品开发。 2）具有经济观点，主要是生产能力大，消耗指标底，生产技术先进，产品质量高，成本低廉。 3）考虑各产 品的平衡，正确处理当前和长远发展的要求，注意地区之间的平衡。 4）考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区产品的合理分工，有条件的要争取轧机向专业化和产品系列化的方向发展，以提高轧机的生产技术水平。 5）注意建厂地区资源及钢坯的供应条件，物资和材料的运输情况，逐步建设和完善我国自己的独立的轧钢生产体系。 6）要逐步解决产品品种和规格的老化问题，要适应当前新的经济形势的变化。 4 2.1.2产品大纲 基于产品大纲编制原则、市场需求以及地区条件编制该产品大
28、纲 （ 1）钢坯规格： 厚度： 50 65 mm 宽度范围： 980 1560mm 长度范围： 6 48m （ 2）轧制品种： 碳素结构钢，冷成形用钢，焊接结构钢，汽车结构钢，管线钢，焊接气瓶刚，船舶结构用钢，低合金高强度钢，热轧花纹板。 （ 3）工艺条件： 炉内温度： 980 1180 炉外温度： 950 1150 终轧温度： 800 1000 轧制速度： 最后一架的速度范围 3 12m/s 内蒙古科技大学设计说明书 5 表 2.1产品编制表 序 产品名称 规格（ mm） 年产量 （万 t） 所占 比例 技术标准 代表钢种、钢级 1碳素结构钢 1.220.0 9801560 33.0 15%
29、JIS G 3101 DINI7100 Q235 2 冷成形用 钢 1.220.0 9801560 26.4 12%JIS G 3131-1996 SPHC 3焊接结构钢 2.520.0 9801560 17.6 8%JISG 3106SM400A; SM400B 4汽车结构钢 3.012.7 9801560 30.8 14%JIS G 3113 BG510L 5 管线钢 1550 12.0 22.0 10% GB/T 14164 X65 6 焊接 气瓶钢 2.56.0 9801560 19.8 9% GB/T 3277-1991 HP295 7 船舶结构用钢 812.0 9801560 26.412%YB/T4159-2007A;B;A32 8 低合金高强度钢 3.010.0 9801560 22.010% GB/T 3274 -2007 Q295B; Q345B; Q345C 9热轧花纹板 3.020.0 9801560 22.010%GB/T 3277-1991 HQ235B 合计 220 100%
