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1、1年產(chǎn)350萬噸熱軋帶鋼廠工藝設計班級：金加092姓名：指導教師： 遼寧科技大學?？粕C合實訓板形控制實訓 第 39 頁摘要板帶鋼是鋼鐵產(chǎn)品的主要品種之一，廣泛應用于工業(yè)，農(nóng)業(yè)，交通運輸和建筑業(yè)。寬帶鋼在我國國民經(jīng)濟中的發(fā)展中需求量很大。世界各國近年來都在注重研制和使用連鑄連軋等新技術和新設備來生產(chǎn)板帶鋼。本設計是年產(chǎn)350萬噸的熱軋板帶鋼車間工藝設計。產(chǎn)品規(guī)格為：1400*1.2mm。所用鋼種為：普碳鋼、合金結(jié)構鋼、不銹鋼。論文主要內(nèi)容包括：原料的選擇、生產(chǎn)工藝的制定、典型產(chǎn)品工藝計算、主要設備和輔助設備的選擇，并且對主要設備（軋輥和電機）的能力進行了校核，對車間主要經(jīng)濟指標、生產(chǎn)車間布置和

2、環(huán)境保護，進行了設計和規(guī)劃 目錄摘要I目錄II1.綜述11.1 熱軋板帶鋼生產(chǎn)狀況11.1.1熱軋帶鋼生產(chǎn)狀況11.1.2我國年產(chǎn)300萬噸以上熱連軋板帶生產(chǎn)狀況31.2 熱軋帶鋼市場前景和需求概況31.3 今后熱軋板帶鋼的發(fā)展趨勢41.4 本設計的目的和意義41.5 熱傳送設備工藝52.產(chǎn)品方案62.1產(chǎn)品方案62.2典型產(chǎn)品63.金屬平衡表83.1 確定計算產(chǎn)品的成品率83.2 編制金屬平衡表94.生產(chǎn)工藝過程簡述95.設備選擇115.1 粗軋前立軋機（E1、E2）115.2 四輥粗軋機（兩架）（R1、R2）125.3 精軋前立軋機（FE）125.4 精軋機組（F1F7）136.軋制制度的

3、制定136.1加熱制度146.2壓下制度146.2.1粗軋壓下規(guī)程156.2.2精軋機組壓下規(guī)程176.3速度制度176.3.1粗軋速度制度176.3.2精軋機速度制度196.4 溫度制度226.4.1粗軋溫度226.4.2精軋溫度236.5厚度制度247.軋制力和軋制力矩計算257.1軋制力計算257.1.1計算公式257.1.2軋制力計算結(jié)果267.2軋制力矩的計算277.2.1軋制力矩計算公式277.2.2軋制力矩計算結(jié)果278.設備能力參數(shù)校核288.1軋制力能參數(shù)288.2軋輥強度校核288.2.1參數(shù)計算288.2.2 R1軋輥強度校核308.3咬入角校核338.4加熱爐能力校核3

4、48.5 電機功率校核349軋鋼機產(chǎn)量計算369.1 典型產(chǎn)品的工作圖表369.2 典型產(chǎn)品小時產(chǎn)量計算379.2.1 軋機實際工作小時數(shù)379.2.2 年計劃實際工作小時數(shù)379.2.3 軋機負荷率389.4軋機平均小時產(chǎn)量3810.結(jié)論39致謝391.綜述1.1 熱軋板帶鋼生產(chǎn)狀況熱軋帶鋼是重要的鋼材品種，對整個鋼鐵工業(yè)的技術進步和經(jīng)濟效益有著重要影響。發(fā)達國家熱軋帶鋼產(chǎn)量約占熱軋鋼材的50%以上，并在國際市場競爭中居于領先地位。我國鋼鐵工業(yè)近年來產(chǎn)量增長較快，但高附加值產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量較低。我國一般熱軋帶鋼產(chǎn)品厚度下限是1.8mm，但實際上只生產(chǎn)很少厚度小于2.0mm的熱軋帶鋼，即使窄帶

5、鋼，產(chǎn)品厚度一般也大于2.5mm。因此，相當一部分希望使用厚度小于2mm帶鋼作原料的用戶，只得使用冷軋帶鋼。如果能開發(fā)薄規(guī)格的熱軋帶鋼，則可代替相當一部分的冷軋帶鋼使用，使生產(chǎn)成本大為降低。1.1.1熱軋帶鋼生產(chǎn)狀況國外熱軋寬帶鋼生產(chǎn)的技術進步表現(xiàn)在以下幾方面:熱帶鋼無頭軋制技術。無頭軋制技術能穩(wěn)定生產(chǎn)寬薄帶鋼及超薄熱軋帶鋼，其寬厚比可由傳統(tǒng)熱連軋的8001提高到1 0001，并能應用潤滑軋制及強制冷卻技術生產(chǎn)具有新材料性能的高新技術產(chǎn)品。薄板坯連鑄連軋技術。它主要有緊湊式熱帶鋼生產(chǎn)工藝CSP (Compact Strip Process)、在線熱帶鋼生產(chǎn)工藝ISP (In-Line Stri

6、p Production)、靈活式薄板坯軋制工藝FTSR (Flexible Thin Slab Rolling)和連鑄直接軋制工藝CONROLL等10余種類型。德國SMS公司開發(fā)的CSP工藝已成功地軋制出厚度為0.8mm的薄帶鋼產(chǎn)品，并已經(jīng)廣泛應用在家用電器、建筑工業(yè)等領域；奧鋼聯(lián)(VAI)開發(fā)的CONROLL工藝也成功地生產(chǎn)出厚度0.9mm1.0mm、表面質(zhì)量極好的熱軋薄帶鋼，可用作汽車的外露部件；美國至今已經(jīng)投產(chǎn)的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線達百余條，生產(chǎn)能力5107t/年。鐵素體區(qū)軋制生產(chǎn)工藝。它又稱相變控制軋制，是由比利時冶金研究中心于1994年開發(fā)的一項軋制新技術，當初主要目的就是用薄規(guī)格

7、的熱軋帶鋼取代1.0mm2.0mm厚度范圍的冷軋產(chǎn)品。鐵素體區(qū)軋制生產(chǎn)工藝的發(fā)展目標是生產(chǎn)薄(超薄)規(guī)格優(yōu)質(zhì)深沖板。LTV公司的印地安那哈伯廠40%的超低碳鋼產(chǎn)品采用鐵素體區(qū)軋制生產(chǎn)， Arvedi公司采用鐵素體區(qū)軋制生產(chǎn)的超薄熱軋帶鋼已占其產(chǎn)量的25%。鑄軋薄帶鋼的CASTRIP工藝。這種工藝由美國紐柯鋼鐵公司、澳大利亞BHP公司和日本IHI公司聯(lián)合開發(fā)， 2003為紐柯公司成功建設了世界上第一套全商業(yè)化的雙輥鑄軋薄帶鋼生產(chǎn)線，用來生產(chǎn)碳鋼和不銹鋼。與常規(guī)連鑄和軋鋼技術相比，這種工藝具有投資省、運行費用低、節(jié)能環(huán)保、廢氣排放少等優(yōu)點。目前，這套全商業(yè)化的薄帶鋼雙輥鑄軋機可年產(chǎn)2.0mm以下薄

8、規(guī)格帶鋼50萬t。該鑄軋機采用的鋼包容量為110t，鑄軋機雙輥直徑為500mm，最高連鑄速度為150m/min，常用連鑄速度為80m/min，出口帶鋼厚度為0.7mm2.0mm，寬度為1 000mm2 000mm。國內(nèi)熱軋寬帶鋼生產(chǎn)概況如下:傳統(tǒng)的熱帶軋機。以寶鋼2050mm熱軋帶鋼軋機為例，寶鋼2050mm熱軋廠于1989年8月3日投產(chǎn)，熱軋機組設計年產(chǎn)量為400萬t。到2000年底已累計生產(chǎn)4446萬t熱軋帶鋼。1999年產(chǎn)量達到510萬t，超過設計產(chǎn)量25%， 2000年達到520萬t。主要產(chǎn)品有普碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低合金鋼、深沖用鋼、造船用鋼、螺旋焊管用鋼等鋼卷和鋼板。2050mm熱軋

9、機組為3/4連續(xù)式軋機。全廠的主要設備有: 4架粗軋機、7架精軋機， 3臺全液壓卷取機，及5條精整作業(yè)線。設備總重60915t。設備由德國西馬克德馬格財團總承包，12年來，設備運行穩(wěn)定。在產(chǎn)量大幅度上升的同時，機組的生產(chǎn)綜合指標與產(chǎn)品精度也在不斷提高，高強度、高難度極限規(guī)格產(chǎn)品不斷增加，薄規(guī)格產(chǎn)品比例成倍提高。尤其最近，2.00mm以下薄規(guī)格產(chǎn)品占產(chǎn)量的17%，比1992年5月達產(chǎn)時的4.98%和設計規(guī)定的6%高3倍。把薄規(guī)格產(chǎn)品作為主要生產(chǎn)目標，采用最佳卷取溫度，對加熱溫度、軋制負荷分配、軋制速度進行優(yōu)化，對各精軋機架目標凸度進行合理分配，軋出符合標準的厚度為1.6mm的集裝箱用耐大氣腐蝕板

10、，解決了集裝箱鋼板長期依賴進口的局面，2002年又試軋成功厚1.2mm的熱軋薄帶鋼。薄板坯連鑄連軋。自1992年蘭州鋼廠與鋼鐵研究總院合作建立了我國第一套CSP薄板坯連鑄機以來，國內(nèi)各大鋼鐵公司紛紛花費巨資新建或改造熱連軋廠，不斷擴大品種范圍，提高產(chǎn)品質(zhì)量。寶鋼的2050和1580熱軋線是國內(nèi)工藝裝備及自動化控制水平較高的兩條生產(chǎn)線，能穩(wěn)定生產(chǎn)厚度1.5mm的熱軋板卷，也能生產(chǎn)少量厚1.0mm1.2mm的超薄熱軋帶鋼。1999年珠鋼引進第一條CSP薄板坯連鑄連軋線(1 450mm)，之后相繼建成投產(chǎn)邯鋼1450mm、包鋼1700mm、攀鋼、唐鋼1800mmFTSR機組馬鋼1800mmCSP機組

11、、華菱1800mmCSP一期工程和上鋼一廠的1780熱連軋機組， 本鋼1880mmCSP連鑄連軋熱軋生產(chǎn)線設計產(chǎn)能280萬噸，萊鋼1450熱連軋機組設計產(chǎn)能200萬噸，沙鋼1700mm熱連軋生產(chǎn)線設計產(chǎn)能450萬噸。鞍鋼2150mmCSP機組設計產(chǎn)能450萬噸。據(jù)統(tǒng)計，2007年國內(nèi)預計將有12條熱軋生產(chǎn)線投產(chǎn)，設計總產(chǎn)能為3700萬噸，其中設計產(chǎn)能在300萬噸以上的大型熱軋生產(chǎn)線有5條，分別是安鋼1780機組380萬噸，馬鋼2250機組500萬噸，寶鋼1880機組370萬噸，天鐵1780機組380萬噸，北臺1780機組400萬噸；其余7條熱軋產(chǎn)線設計產(chǎn)能均在200萬以上，它們是日照鋼廠158

12、0機組200萬噸，唐山國豐1480機組200萬噸，遷安軋一廠1250機組200萬噸，武鋼1580機組280萬噸，山西海鑫1500機組220萬噸，寧波建龍1780機組250萬噸。預計到2007年底我國熱軋總產(chǎn)能將達到1.4億噸。鐵素體區(qū)軋制生產(chǎn)工藝。珠鋼CSP薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線投產(chǎn)后，計劃采用該工藝生產(chǎn)2.0mm以下超薄熱軋帶鋼，目前國內(nèi)唐鋼、本鋼等多條CSP薄板坯生產(chǎn)線均已具備鐵素體區(qū)軋制能力。1.1.2我國年產(chǎn)300萬噸以上熱連軋板帶生產(chǎn)狀況據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國300萬噸以上熱連軋板帶機組主要有于1989年8月3日投產(chǎn)寶鋼2050mm熱軋廠，熱軋機組設計年產(chǎn)量為400萬t，本鋼1700機

13、組原設計產(chǎn)能155萬噸，2005年達產(chǎn)356萬噸，武鋼1700機組設計產(chǎn)能301萬噸，2005年達產(chǎn)350萬噸，鞍鋼1780機組設計產(chǎn)能350萬噸，2005年達產(chǎn)350萬噸，武鋼2250機組設計產(chǎn)能400萬噸。沙鋼1700mm熱連軋生產(chǎn)線設計產(chǎn)能450萬噸。1.2 熱軋帶鋼市場前景和需求概況對30多家國外鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品調(diào)查表明:作為最終產(chǎn)品使用的厚度大于2mm的熱軋帶鋼的需求量正在下降，1995年為48%，2005年將下降至42%，而厚度小于2mm的熱軋薄帶需求量日益增加，從正在進行和準備進行的深加工線和冷軋機組方面的投資也可看出這種趨勢。2005年，厚0.8mm1.2mm熱軋薄帶需求量增加將

14、大于1%，厚1.2mm2.0mm熱軋薄帶需求量增加將大于7%。到2007年，預測全世界超薄熱軋帶鋼的市場需求將超過1.9107t。就國內(nèi)市場而言， 1998年全國共消耗熱軋薄板2.9107t，為填補國內(nèi)板帶材的供需缺口，1998年進口熱軋薄板約7.8106t，占當年鋼材進口總量的64.1%。可見，國內(nèi)熱軋薄板的市場空間巨大，特別是對2.0mm以下超薄熱軋帶鋼的需求尤其旺盛。1.3 今后熱軋板帶鋼的發(fā)展趨勢熱軋板寬帶鋼以深沖鋼板、耐腐蝕高強度熱軋鋼板、成型性優(yōu)異的高強及超高強鋼板、超寬幅汽車鋼板、熱鍍鋅鋼板、超細晶高強度鋼板為發(fā)展目標。由于將采用無頭軋制技術、薄板坯連鑄連軋工藝、控制冷卻技術等軋

15、制工藝生產(chǎn)熱軋薄帶鋼，因此可以較好地控制熱軋帶鋼的組織和性能。在冷卻技術方面，以溫度預測模型為基礎，采用細分的冷卻箱和緩慢冷卻裝置，開發(fā)高精度的冷卻系統(tǒng)，對鋼材的組織和性能進行控制。從超薄熱軋帶鋼的市場需求和生產(chǎn)現(xiàn)狀可看出“以熱代冷”的鋼鐵市場走向決定了超薄熱軋帶鋼生產(chǎn)總體趨勢是供不應求，同時也表明了超薄熱軋帶鋼將成為熱軋寬帶鋼的另一個發(fā)展方向?？梢灶A見，采用無頭軋制和低溫軋制工藝將是薄板坯連鑄直接軋制生產(chǎn)超薄帶鋼的主要發(fā)展方向。1.4 本設計的目的和意義本設計是年產(chǎn)350萬噸的熱軋板帶鋼車間工藝設計。產(chǎn)品規(guī)格為：1400 x1.2mm。帶鋼是有一個比較特殊的鋼鐵產(chǎn)品，其直供比例非常高，40%

16、以上直接進入廠家，目前帶鋼有時也作為冷彎型鋼的坯料，廣泛用于制造小五金、自行車車架、輪圈、彈簧片、鋸條等。通過對近五年的統(tǒng)計，可看出帶鋼消費正以一個較快的速度發(fā)展。在國內(nèi)外帶鋼生產(chǎn)逐漸減少的情況下，我國作為一個發(fā)展中國家，對帶鋼的需求不斷增加，雖然受汽車等產(chǎn)業(yè)規(guī)模的限制，但五金產(chǎn)品國內(nèi)外需求量都較大。同時我國現(xiàn)在基礎建設規(guī)模很大，對焊管、型材的需求也相應增加，帶鋼的需求仍保持較高水平。本設計課題是年產(chǎn)350萬噸的板帶鋼生產(chǎn)車間。這是一個大型的軋鋼車間，其投資大，消耗大，生產(chǎn)量大。板帶鋼是我國鋼鐵生產(chǎn)的主打產(chǎn)品，需求量很大。目前我國帶鋼產(chǎn)能在5500萬噸左右，但今后幾年市場需求仍然會有較大增長。

17、另外帶鋼的延伸產(chǎn)品還有一定市場空間，如裝潢用的五金材料，發(fā)展十分快，不少五金產(chǎn)品出口到東南亞、歐美等國際市場，拉動了國內(nèi)的帶鋼生產(chǎn)。由于市場對板帶鋼的需求仍然很大，而且在近幾年不會下降，因此該大型生產(chǎn)車間的建立是可行的。帶鋼生產(chǎn)技術發(fā)展至今已有80多年的歷史，現(xiàn)在已經(jīng)是第四代軋機，板形控制技術目前也已經(jīng)發(fā)展得較為成熟。在相關技術比較完善的情況下，建立大型軋鋼廠可以節(jié)約很多在技術改進上的投資，可以在建成時就采用目前最先進的技術，還可以借鑒其他車間的生產(chǎn)經(jīng)驗，少走一些彎路，一步到位。西部地大物博，礦產(chǎn)資源很豐富，很多還處于待開發(fā)狀態(tài)。我國現(xiàn)在進行西部大開發(fā)，對西部地區(qū)在財力，物力上大力扶持，大力進

18、行基礎項目的建設，如能源，交通等。因此，在西部建立一個大型軋鋼廠不僅可以滿足西部地區(qū)對板帶鋼的大量需求，而且由于西部人口密度較東部小，不會占用太多人口居住地，這在地理上是一個很大的優(yōu)勢。西部目前的交通狀況比以前改進了很多，而且作為國家重點建設這一狀況仍在完善，因此原材料的運輸不再是一個主要的問題。綜上所述，本設計的選題是有意義且可以實現(xiàn)的。1.5 熱傳送設備工藝本設計重點研究的問題是熱軋廠熱裝熱送問題。連鑄坯熱送熱裝指的是把無缺陷的鑄坯在熱狀態(tài)下送到軋鋼加熱爐加熱，然后再送到軋機進行軋制。連鑄與熱軋之間的連接方式有四種：(1)冷裝工藝(CHR)。(2)連鑄坯熱裝工藝(HCR)。(3)連鑄坯直接

19、熱裝工藝(DHCR)。(4)連鑄坯直接軋制工藝(DR)。該技術是一項集冶煉、連鑄、判定、入庫、轉(zhuǎn)運、組批裝爐、軋制成材等諸多技術和管理于一身的系統(tǒng)工程，連鑄坯熱送熱裝技術的實施，必須解決好如下幾個主要問題：1）煉鋼、軋鋼工序廠址地理位置要鄰近，工藝設備要適合熱送熱裝要求。2）煉鋼、連鑄及軋鋼工序的綜合生產(chǎn)狀況正常穩(wěn)定，工序能力大致匹配。3）為保證冶煉、連鑄和軋機的連續(xù)性生產(chǎn)，必須提高生產(chǎn)過程的可靠性。4）由于連鑄坯缺陷難以在線清理，煉鋼、連鑄工序必須具備無缺陷連鑄坯的生產(chǎn)技術。5）為保證連鑄坯的熱裝溫度，提高熱裝效果，連鑄工序必須具有高溫出坯能力和鑄坯輸送過程中的保溫技術以及連鑄坯的熱裝爐技術

20、。根據(jù)連鑄坯熱送熱裝的特點，設計中擬采用以下解決思路：1）連鑄坯流轉(zhuǎn)方式，連鑄坯熱送均采用輥道輸送到熱軋車間加熱爐，輥道上采取了一定的隔熱保溫措施。熱裝溫度一般達600700，有的高達800以上。2）連鑄坯裝爐及加熱控制，當連鑄坯熱送到熱軋生產(chǎn)線時，經(jīng)驗收及組批后，用長行程裝鋼機或輥道將熱坯送入加熱爐，由計算機在線控制加熱爐的加熱溫度。3）組織無缺陷連鑄坯生產(chǎn)，加強各類事故的管理。例如：鑄坯表面縱裂是在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生，并在二冷段進一步擴展形成的。為了減少表面縱裂的發(fā)生率，在生產(chǎn)中應改進結(jié)晶器冷卻和二次冷卻工藝。4）在板坯庫和加熱爐之間設有保溫坑，以滿足熱裝熱送工藝需要。2.產(chǎn)品方案2.1產(chǎn)品方案

21、表2.1 產(chǎn)品大綱鋼種牌號規(guī)格狀態(tài)年產(chǎn)量（萬噸）比例（%）普碳鋼Q195，Q215Q235，Q255Q275(1.010.0)(14001600)熱軋14040合金結(jié)構鋼12Mn2A，16MnR30Cr，40Cr45Cr，45Mn(2.55.0)(14001600)14040不銹鋼1Cr13，0Cr18Ni91Cr18Ni91Cr18Ni9Ti(2.06.0)(10001600)70202.2典型產(chǎn)品表2.2 典型產(chǎn)品牌號規(guī)格（mm）狀態(tài)年產(chǎn)量（萬噸）比例（%）技術條件16MnR1400*1.2熱軋14040見表2.230Gr1400*4熱軋14040見表2.31Cr18Ni91000*2熱軋

22、7020見表2.4表2.2 16MnR技術條件牌號等級化學成分脫氧方法CSiMnSP16MnRA0.090.150.200.551.201.600.200.030F、B、Z牌號等級厚度偏差屈服點s（N/mm）抗拉強度b（N/mm）延伸率s（%）16MnRA0.2421533545031表2.3 30Gr技術條件牌號等級化學成分CMnVNiSiTSP30GrA0.2000.5000.8000.5000.8000.0150.0600.5500.0200.2000.0450.045牌號等級厚度偏差屈服點s（N/mm）抗拉強度b（N/mm）延伸率s（%）30GrA0.1634547063011表2.4

23、 1Cr18Ni9技術條件牌號化學成分厚度偏差（mm）寬度偏差(mm)CCrNiSiPS1Cr18Ni90.15017.0019.008.0010.001.000.0350.030厚度6.08.0，寬度1000時為0.60厚度6.0，寬度6301000時為10牌號類型固溶處理（）屈服點s（N/mm）抗拉強度b（N/mm）硬度試驗HRBHV1Cr18Ni9奧氏體型0.1634547063090200注：表面質(zhì)量：鋼板和鋼帶的表面不允許有裂紋、結(jié)疤、折疊、氣泡和夾雜。鋼板和鋼帶不得有分層。鋼板和鋼帶的表面允許有深度和高度不大于厚度公差之半的折印、麻點、劃傷、小拉痕、壓痕以及氧化鐵皮脫落所造成的表面

24、粗糙等局部缺陷。對表面的薄層氧化鐵皮、輕微鐵銹和殘余涂料、活痕等不影響表面質(zhì)量的局部缺陷亦允許存在。鋼板和鋼帶表面的局部缺陷，允許用修磨方法清除，但清除深度不得大于鋼板和鋼帶厚度公差之半。鋼帶允許帶缺陷交貨，但缺陷部分不得超過每卷長度的8。3.金屬平衡表3.1 確定計算產(chǎn)品的成品率成品率是指成品重量與投料量相比的百分數(shù)。其計算公式為 (4-1)其中成品率，； 投料量（原料重量），t； 金屬的損失重量，t。成品率是一項重要的技術經(jīng)濟指標，成品率的高低反映了生產(chǎn)組織管理及生產(chǎn)技術水平的高低。影響成品率的因素是各工序的各種損失。金屬損失主要有以下幾種：（1）燒損：金屬在高溫狀態(tài)下的氧化損失稱為燒損。

25、金屬加熱過程中的燒損與加熱溫度和時間有關系，加熱溫度越高，時間越長，燒損量就越大。本車間三種計算產(chǎn)品的燒損均為1。（2）溶損：溶損是指在酸、堿洗或化學處理等過程中的溶解損失。本車間無此類消耗。（3）幾何損失：分為切損和殘屑。切損是指切頭、切尾、切邊等大塊殘料損失。鋼材切損主要與鋼種、坯料尺寸以及原料狀況等有關。本車間產(chǎn)品切損均為2。殘屑指鋼錠表面缺陷以及加工后產(chǎn)品表面缺陷清理所造成的損失。本車間三種計算產(chǎn)品的表面損失均為1。（4）工藝損失：各工序生產(chǎn)中由于設備和工具、操作技術以及表面介質(zhì)問題所造成的不符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。它與車間的技術裝備、生產(chǎn)管理及操作水平有關。本車間軋廢為1。3.2 編制金

26、屬平衡表金屬平衡是反映在某一定時期，制品金屬材料的收支情況。它是編制廠或車間生產(chǎn)預算與制定計劃的重要數(shù)據(jù)。同時對于設計工廠或車間的內(nèi)部運輸與外部運輸，以及平面布置都是極為重要的依據(jù)。因此，必須在確定成品率及金屬損失率的基礎上，編制出各種計算產(chǎn)品的金屬平衡表。3.2金屬平衡表金屬消耗指標 K=W/Q 成品率 A=(Q-W)/Q鋼種(#)產(chǎn)量（萬噸）料重（萬噸）燒損（%）切損（%）軋廢（%）金屬消耗系數(shù)成材率（%）16MnR140146.070.15311.04395.8530Gr140144.930.12.50.81.03596.601Cr18Ni97071.860.0820.51.02697.

27、424.生產(chǎn)工藝過程簡述熱軋車間和連鑄車間毗鄰布置，在連鑄車間經(jīng)冷卻、火焰處理、標記后的合格連鑄板坯以及表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量合格的熱連鑄板坯，由輥道送到本廠板坯庫。熱連鑄坯分別存放在四個板坯跨內(nèi)，當連鑄機和熱軋機的生產(chǎn)計劃相匹配時，熱坯也可以從來料輥道經(jīng)中間輥道直接磅到加熱爐后的裝料輥進行裝爐。根據(jù)生產(chǎn)計劃的要求計算機對選用的板坯進行最優(yōu)化處理，使板坯庫以最小的工作量進行裝爐操作。板坯由吊車吊到上料輥道后進行稱重，核對號碼，確認無誤后，按裝料順序由輥道將板坯送到的加熱爐。為使軋機充分發(fā)揮能力，上述不同溫度的板坯可以進行組合裝爐，如果冷熱坯間溫差太大，可由計算機進行計算，合使冷熱坯間保持一個必要的

28、間距。板坯在加熱爐內(nèi)一般加熱到12001250出爐。加熱出爐后的板坯，首先經(jīng)過高壓水除鱗清除氧化鐵皮，而后進入粗軋機組，R1粗軋機為四輥可逆式軋機，與可逆式立輥軋機E1靠近布置，板坯在E1R1上軋制3道后，經(jīng)輥道送至E2R2四輥可逆式軋機軋制3道次，軋成2040mm的中間帶坯。帶坯經(jīng)中間輥道送至切頭習剪剪去帶坯頭、尾，然后經(jīng)精軋機前除鱗設備除去帶坯表面的氧化鐵皮，送入精軋機組軋制。粗軋機組產(chǎn)生廢帶坯，由設在中間輥道傳動側(cè)的廢品推出機推至廢品臺架上，切割后用載重小車運走。為了減少帶坯在中間輥道上的溫降和帶坯頭尾溫差，在中間輥道上設有保溫罩。為減少切損，切頭飛剪設有最佳化剪切系統(tǒng)。帶坯經(jīng)七機架四輥

29、式連軋機組軋制成厚度為2.010.0的成品帶鋼。為確保軋制精度和控制板型，在F1F7精軋機上設有動作靈敏、控制精度高的液壓AGC厚度自動控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)代替過去常規(guī)采用的電動活陶器和微張力控制兩套系統(tǒng)。成品帶鋼經(jīng)精軋機組后的輸出輥道上的層流冷卻系統(tǒng)后，使溫度降到規(guī)定的卷曲溫度，由液壓助卷卷曲機卷成鋼卷。卷曲完后，由卸卷小車將鋼卷托出卷曲機，經(jīng)臥式自動打捆機打捆后，再由臥式翻卷機將鋼卷翻卷成立卷放在鏈式運輸機中心位置上，由鏈式運輸機和步進梁運送鋼卷，必要時將鋼卷送到檢查機組打開鋼卷頭部進行檢查。鋼卷經(jīng)稱重打印后根據(jù)下一工序決定鋼卷的流向。去精整線的鋼卷先翻成臥卷再由運輸機送到本車間熱鋼卷庫分

30、別進行加工；去冷軋廠的鋼卷由運輸機運到鋼卷轉(zhuǎn)運站，再由鋼卷運輸小車送至冷軋廠。連鑄坯板坯庫除鱗粗軋切頭除鱗橫切厚板橫切中板橫切薄板熱鋼卷運輸稱重噴印表面檢查打捆卷取層流冷卻精軋縱切帶鋼送冷軋平整、分卷稱重加熱熱鋼卷庫圖4.1 本車間生產(chǎn)工藝流程圖5.設備選擇5.1 粗軋前立軋機（E1、E2）該設備安裝在粗軋機的進口側(cè)，當粗軋機處于正向軋制時，該立軋機參與對板坯邊部的軋制工作，此時兩臺軋機形成“串聯(lián)”式軋制。其主要技術參數(shù)：軋制力：最大為400t；有效減寬能力：當粗軋機在以五道次軋制200mm，厚低碳鋼板坯時，立軋機的總有效減寬量為60mm；輥子尺寸：輥身直徑12001100mm，輥身長度440

31、mm；立輥間開口度：7201780mm；最大軋制速度：175/350m/min；主傳動馬達：2臺AC1200kw320/640rpm。5.2 四輥粗軋機（兩架）（R1、R2）四輥粗軋機主要參數(shù)：軋制壓力：max4200t；工作輥尺寸：輥徑12001100 mm，輥面長1780 mm；支承輥尺寸：輥徑15501400 mm，輥面長1760 mm；工作輥最大開口度：270mm；輥子平衡：采用液壓平衡缸；主傳動馬達：2臺7500kw，轉(zhuǎn)速為40/80轉(zhuǎn)/分的直流馬達。5.3 精軋前立軋機（FE）該設備安裝在精軋F1的進口側(cè)，在該立軋機中二個側(cè)立輥的側(cè)壓壓下采用的具有高性能伺服閥控制的長行程液壓缸，運

32、用了自動寬度控制系統(tǒng)。該技術的運用將有效地提高帶材的寬度、精度。主要技術參數(shù)：輥子直徑：max630mm，min570mm；輥身長度：350mm；輥子開口度：max1760mm，min720mm；馬達參數(shù)：2370kw 870rpm；減速機：兩臺蝸輪減速機，速比i=11.75，低速軸輸出軸轉(zhuǎn)速n2=74rpm；軋制速度：max146m。5.4 精軋機組（F1F7）七臺四輥精軋機機座之間以6000mm的間距串聯(lián)布置形成了一條七機架連軋精軋機組。每個機座的上下工作輥用一臺直流馬達通過馬達接手、齒輪減速（或齒輪座）以及軋機的主傳動軸驅(qū)動。精軋機組主要技術參數(shù)：工作輥：F1F4輥徑輥身長825/735

33、mm1780mm；F5F7輥徑輥身長680/600mm1780mm；支承輥：F1F7輥徑輥身長1550/1400mm1760mm；軋制力：F1F4max4200t； F5F7max3500t；馬達參數(shù)：F1F7 7800kw190/510rpm。6.軋制制度的制定板帶鋼軋制工藝制度主要包括：1）壓下制度 它是板帶軋制工工藝制度中最基本的核心內(nèi)容，直接關系到產(chǎn)量、質(zhì)量和操作的穩(wěn)定性。其主要內(nèi)容是確定所采用的軋制方法、軋制道次和道次壓下量。2）溫度制度 包括加熱溫度制度，軋制溫度制度（開軋、終軋溫度和道次溫度的確定）和冷卻溫度制度（包括卷曲溫度和緩冷制度等）。溫度制度取決于對產(chǎn)品的性能要求和變形制

34、度、但對變形制度本身又有所影響。3）速度制度 多數(shù)板帶軋機與不可逆式的型鋼軋機不同，采用可調(diào)速的可逆軋機或連軋機。速度制度的合理與否同樣影響軋機的產(chǎn)量和軋鋼過程的順利進行。所謂合理的工藝制度，是相對而論的。因為某一制度都是針對某一特定的設備條件、車間布置、原料供應等具體情況而制定。另一方面，優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗是工藝制度所追求的目標，但這三者在客觀上是有一定矛盾的，而質(zhì)量的多項指標之間也存在一定的矛盾，因而工藝制度只能根據(jù)具體要求求得總體上的合理性。6.1加熱制度在熱軋帶鋼的生產(chǎn)中，為使鋼材便于軋制，就必須根據(jù)鋼本身特性的不同而采取不同的加熱制度。加熱質(zhì)量的好壞與帶鋼軋制工藝及質(zhì)量有著密切的聯(lián)系

35、。1） 冷裝加熱時間：=CB (3.1)式中: 加熱時間，小時； B鋼坯厚度，厘米； C系數(shù)；見表6.12） 熱裝加熱時間：鋼坯熱裝時加熱時間取決于其入爐溫度，溫度越高，加熱時間越短。故熱裝加熱時間可按下面公式確定：t1=CB-0.0016(T-200)式中： T裝爐時金屬溫度，。表6.1 系數(shù)C的選擇鋼種C碳素鋼0.10.15低合金結(jié)構鋼0.150.20高合金結(jié)構鋼0.200.30高合金工具鋼0.300.40本設計采用熱裝加熱，依據(jù)典型產(chǎn)品取C=0.15，則加熱時間t1=0.1523-0.0016（550-230）=2.938h。6.2壓下制度板帶鋼軋制壓下規(guī)程是半袋軋制制度最基本的核心內(nèi)容

36、，直接關系著軋機的產(chǎn)量和產(chǎn)品的質(zhì)量。其內(nèi)容包括確定采用的軋制方法，軋制道次及每道次的壓下量等。熱軋帶鋼的壓下規(guī)程包括粗軋和精軋兩部分。本次設計的典型產(chǎn)品是：低合金結(jié)構鋼(16MnR)，1.21400mm。6.2.1粗軋壓下規(guī)程粗軋機的作用是將加熱后的板坯，經(jīng)本機組的粗軋機軋制成規(guī)定的厚度和寬度的中間坯。（1） 根據(jù)產(chǎn)品選擇原料選擇連鑄坯的規(guī)格為：230142010000mm，其化學成分見表2.2。（2）根據(jù)成品板寬確定精軋目標寬度由公式： BF=BC（1+C1TF7）+ (3.2)式中BC成品板寬，mm；BF精軋目標寬度，mm；C1熱膨脹率，1.4510-5；TF7精軋末架出口溫度，取880；

37、寬展邊余量，一般為68mm。則：BF=BC（1+C1TF7）+=1400（1+1.4510-5880）+6=1423.864mm。（3）確定出F1E的目標寬度BF1E由公式: BF1E=BF-BF (3.3)式中：BF精軋機組的總寬展量。由于精軋機組的寬展量較小，為方便計算可以忽略不計，故BF=0，則：BF1E=BF=1423.864mm。 （4）粗軋各道次壓下量分配各道次壓下率分配范圍如表6.2。表6.2 各道次壓下率分配范圍軋制道次123456軋5道的%2030354035503050-軋6道的%152322302035274030501535本設計粗軋時由兩架粗軋機軋6道次，根據(jù)實際經(jīng)驗

38、，中間坯厚度范圍在3060mm，本設計取30mm，粗軋總壓下量為200mm。粗軋各道次壓下分配見表6.3。表6.3 粗軋各道次壓下分配軋制道次123456%15253229.630.416.7h（mm）35504839208軋前H (mm)230195145976848軋后h（mm）19514597684840（5）粗軋各道次寬展量計算 由公式: Bi=Kihi (3.4)式中：Bi第i道次的寬展量，mm； hi第i道次的壓下量，mm； Ki各軋機寬展系數(shù)，取K=0.30。則： B1=Kh1=0.3035=10.5mm; B2=Kh2=0.3050=15mm; B3=Kh3=0.3048=14

39、.4mm; B4=Kh4=0.3039=11.7mm; B5=Kh5=0.3020=6mm; B6=Kh6=0.308=2.4mm; Bi=60mm(6)寬向所需的總的側(cè)壓量由公式：B=(C2B坯-BF1E)+ Bi (3.5)式中：B寬向的總側(cè)壓量，mm； C2熱膨脹系數(shù)，取1.015； B坯常溫下的坯料寬度，mm；則B=(C2B坯-BF1E)+ Bi=(1.0151500-1545.40)+60=37.1mm（7）各道次寬度計算各道次寬度等于軋前寬度減去側(cè)壓量再加上寬展量，各道次寬度計算結(jié)果見表10.5。 表6.4 各道次寬度計算 單位：mm道次123456F1E軋前寬度14201410.

40、51425.51409.91401.61407.61400側(cè)壓量20.0-30.020.0-104.03寬展量10.51514.411.762.4-軋后寬度1410.51425.51409.91401.61407.614001395.976.2.2精軋機組壓下規(guī)程 精軋機組的主要任務是把從粗軋機架輸送來的中間坯通過七機架連軋，把帶坯軋成符合用戶要求的合格產(chǎn)品。精軋機組壓下量分配原則：第一架可以預留適當?shù)挠嗔浚词强紤]到帶坯厚度的可能波動和可能產(chǎn)生咬入困難等，而使壓下量略小于設備允許的壓下量；第二、三架要充分利用設備能力，給予盡可能大的壓下量；以后各架逐漸減小，到最末一架一般在1015%左右，以

41、保證板型，厚度精度及性能質(zhì)量。連軋機組各機架壓下率一般分配范圍如表6.5所示。本設計精軋機組壓下規(guī)程見表6.6。表6.5 連軋機組各機架壓下率一般分配范圍機架號1234567%405035453040253515251015-%4050354530402540253520281015 表6.6 精軋機組壓下規(guī)程 單位：mm機架號1234567軋前H4020114.42.641.81.4軋后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確定各道次的速度圖，并計算各道次的純軋時

42、間及間隙時間。 6.3.1粗軋速度制度根據(jù)體積不變原理：BHL=bhl可以粗略得出各軋機道次連鑄坯的長度，表6.7（由于長度方向有切頭尾，而厚度方向變化很小，所以厚度和長度方向不考慮熱膨脹。）表6.7 粗軋各軋機道次連鑄坯的長度參數(shù)0123456B(mm)14201410.51525.21409.61401.31407.61400H(mm)23019514597684840L(m)1011.915.723.633.848.358.3本設計粗軋機共軋6道次。根據(jù)經(jīng)驗資料取平均加速度a40rpm/s,平均減速度為b=60rpm/s。采用梯形速度圖，如圖3.2各道次的純軋時間采用下面的公式： (3.

43、6)式中：該道軋后軋件長度，m；梯形速度圖的恒定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；軋件的咬入速度，轉(zhuǎn)/分；軋件的拋出速度，轉(zhuǎn)/分；工作輥的直徑m，取D=1.20m。 粗軋機的速度制度見表6.8表6.8 粗軋各道次速度制度道次123456L（m）11.915.723.633.848.358.3ny（轉(zhuǎn)/分）202020202020nh（轉(zhuǎn)/分）404040404040np（轉(zhuǎn)/分）202020202020tzh（s）4.946.469.6013.6619.4323.41tj（s）121281212-注：tj為道次間隙時間軋件出粗軋機的速度可由公式求出： （3.7）所以： =粗軋完后的帶坯長度為58.3m，速度為2.

44、51 m/s，粗軋機到精軋機組的距離共120m，因此，尾部軋完后，帶坯從2.5m/s的速度逐漸降到精軋第一架的咬入速度0.5m/s，減速段運行距離共120-58.3=61.7m，此段運行時間取為36s。 圖6.1 粗軋速度圖6.3.2精軋機速度制度（1）確定最末架軋機F7的出后（出口）速度V7末架出口速度的上限受電機能力帶鋼軋厚的冷卻能力限制，并且厚度小于2mm的薄帶鋼在速度太高時，還會在輥道上產(chǎn)生漂浮跳動現(xiàn)象，但速度太低又會降低產(chǎn)量且影響軋制速度，故應盡可能采取較高的速度。末架穿帶速度一般以成品厚度為依據(jù)，可以查表6.9確定。本設計典型產(chǎn)品厚度為1.2mm，故取穿帶速度為10m/s。末架軋機

45、最高軋制速度取為20m/s。表6.9 末架穿帶速度成品厚度mm穿帶速度m/s成品厚度mm穿帶速度m/s成品厚度mm穿帶速度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)帶鋼熱連軋機組的速度曲線圖圖6.2 精軋速度圖其中，A點：穿帶開始時間,穿帶速度為10m/s；B點：帶鋼頭部出末架至其頭部達到計數(shù)器設定值點后（050mm）開始第一級加速，加速度為0.050.15m/s2；C點：帶鋼頭部咬入卷取機后開始第二級

46、加速，加速度為0.05-0.25 m/s2；D點：帶鋼以工藝制度設置的最高速度軋制，取15m/s；E點帶鋼尾部離開第三架時，機組開始減速，減到13m/s；F點：帶鋼尾部離開第六架，以13m/s速度等待拋出；G點：帶鋼尾部離開精軋機組，開始第二次降速；H點軋機以穿帶速度等待下一條帶鋼。I點；第二條帶鋼開始穿帶。 （3）軋制時間的計算1）AB段：取，2）BC段：精軋機組末架軋機至卷曲機的距離為125m，則：，取加速度則：； 3)CD段：取加速度則：1） EF段： 式中帶鋼尾部出第三架，六架軋機時，這時還能軋出的帶鋼長度； 第i架軋機軋出厚度； 精軋機各架間距；，此段加速度為：， ；5）FG段：，；

47、6）DE段：成品帶鋼長度：，取L=667m；則：DE段所軋帶鋼長度為：；7）GHI段：取減速度為0.5m/s2，間隙時間15s。綜上：精軋機組的純軋時間為：（4）其它各機架速度制度的確定由秒流量相等的原則，即。其中為第架的前滑值，為第架的軋出厚度。由于熱軋過程中前滑很小，可以忽略不計，故上式可轉(zhuǎn)化為。從而得出其它各架的速度，見表6.10。表6.10 精軋機組各架軋制速度 單位：m/s機架1234567V0穩(wěn)定軋速1.212.203.666.119.4113.08150.75穿帶速度0.811.472.444.086.288.72100.5注：V0為進精軋機組的咬入速度6.4 溫度制度板坯的加熱

48、溫度，由Fe-C相圖，定為1200，考慮到鋼坯從加熱爐到粗軋機組有溫降，第一道次開軋溫度定為1150。由于軋件頭部和尾部溫度降不同，為設備安全著想，確定各道次溫降時應以尾部溫度為準。6.4.1粗軋溫度對于粗軋來說各道次的溫降可采用下面的公式： （3.8）式中：道次溫降，； 前一道次溫度，。 該道次間隙時間和純軋時間； 該道次軋前厚度，mm； 前一道次的絕對溫度，K。則第一道次軋后尾部溫度為：第二道次軋后尾部溫度：第二道次軋前頭部溫度：第三道次軋后尾部溫度:第三道次軋前頭部溫度：接著進入第四架粗軋機，第四架的軋前頭部溫度為：第四道次軋后尾部溫度：第五道次軋前頭部溫度：第五道次軋后尾部溫度：第六道

49、次軋后尾部溫度：表6.11 粗軋各道次溫度變化道次123456溫度（）1148.811143.711135.241124.891094.141064.526.4.2精軋溫度根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，帶坯在輥道上運行時的溫降為12/s，設定輥道降溫為10，精軋在除鱗箱的溫降為30，由于精軋前立輥與精軋機組距離較近，忽略此處溫降，那么帶坯頭部進入精軋機的溫度為1078.92-10-30=1038.92。精軋末架的出口溫度為880?？紤]到軋制過程中塑性變形熱和摩擦熱，以冷卻水降溫，輻射散熱等多重因素的影響，結(jié)合現(xiàn)場實際，采用溫降公式： （3.9） （3.10）其中，精軋前軋件的溫度和厚度mm；，軋件終軋溫度及厚

50、度mm。根據(jù)上公式 取880考慮到現(xiàn)場軋制生產(chǎn)中，精軋機組間采用冷卻水控制溫度，根據(jù)生產(chǎn)需要，調(diào)節(jié)精軋各機架軋件溫度見表6.12。表6.12 精軋各架溫度變化機架1234567溫度()1052.731035.041011.45981.12937.80900.778806.5厚度制度熱軋帶鋼厚度精度一直是提高產(chǎn)品質(zhì)量的主要目標。板帶鋼軋制厚度波動主要來源于軋制力的波動，影響厚度波動的因素有以下幾個方面：1）由帶鋼本身工藝參數(shù)波動造成，這包括來料頭尾溫度不均、水印、來料厚度不均以及化學成分偏析等。2）由軋機參數(shù)變動造成，這包括支承輥偏心、軋輥熱膨脹、軋輥磨損以及油膜軸承油膜厚度變化等。軋機參數(shù)變動

51、將使輥縫發(fā)生周期變動（偏心）及零位偏移（熱膨脹等）。這將在輥縫不調(diào)整情況下，使軋件厚度發(fā)生周期波動火緩慢變化。自動厚度控制系統(tǒng)是用來克服帶鋼工藝參數(shù)波動對厚差的影響，并對軋機參數(shù)的波動給予補償。7.軋制力和軋制力矩計算7.1軋制力計算7.1.1計算公式1. S.Ekelund公式是用于熱軋時計算平均單位壓力的半經(jīng)驗公式，其公式為； （5.1）式中：m表示外摩擦時對P影響的系數(shù)，；當t800,Mn%1.0%時，K=10（14-0.01t）（1.4+C+Mn+0.3Cr）Mpa式中：t軋制溫度，C、Mn為以%表示的碳、錳的含量；平均變形系數(shù)，；粘性系數(shù)，Mpa.s摩擦系數(shù)，對鋼輥a=1，對鑄鐵輥a

52、=0.8；決定于軋制速度的系數(shù)，根據(jù)表7.1經(jīng)驗選取。表7.1 與速度的關系軋制速度（m/s）661010151520系數(shù)10.80.650.60 各道軋制力計算公式為 7.1.2軋制力計算結(jié)果（1）粗軋機軋制力計算結(jié)果見表7.2表7.2 粗軋機軋制力計算結(jié)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

53、.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）精軋機軋制力計算結(jié)果見下表7.3表7.3 精軋機軋制力計算結(jié)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