新建年产万吨热轧板带钢车间工艺设计

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1、最新 精品 Word 欢迎下载 可修改新建年产330万吨热轧板带钢车间工艺设计摘要我国现处于工业化时期，国民经济保持较快的发展速度，这为我国钢铁发展提供了广阔的市场空间。板带钢是钢铁产品的主要品种之一，被广泛应用于工业、农业、交通运输和建筑业。我国热连轧带钢生产技术在建国以后得到了较快发展，但一些高要求、高性能的板材仍需进口。因此，新建一个现代化热轧板带车间是很有必要的。本设计是年产330万吨的热轧板带钢车间工艺设计，产品规格为1.015.0 mm7501600 mm，所用钢种为普碳钢、优质钢和低合金钢。论文主要包括的内容有：产品大纲及金属平衡表、坯料的选择、轧机的选择及辅助设备的选择、生产工

2、艺的制定、车间工作制度、典型产品工艺计算、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。本设计采用半连续轧制，粗轧机是一架二辊可逆轧机和一架四辊可逆轧机，精轧机组由七机架PC轧机组成，还采用液压AGC厚度控制系统，以及边部加热器、在线磨辊 (ORG) 装置、张力活套控制，并采用层流冷却系统等。全厂采用四级计算机控制系统。关键词: 热轧带钢；车间设计；PC轧机；半连续轧制Design of Hot Rolled Strip Plant with Annual Output of 3.3 Million TonsAbstractChi

3、na is in the period of industrialization, and the national economy keeps a rapid pace of development, which provides a broad market space for the development of the steel industry. As a main steel product, plate strip is widely used in industry, agriculture, transportation and construction. Hot stri

4、p production technology has been in rapid development after the foundation of our country. However,some plates with high performance still need to be imported. Based on the above analysis, it is necessary to design a hot rolled strip plant.The plant to be designed is a hot rolled strip one with annu

5、al output of 3.3 million tons. Product specification is 1.0-15.0 mm in thickness and 750-1600 mm in width. The steel of the products includes the plain carbon steel, high quality steel and low alloy steel. The main contents include product outline and metal balance, raw material selection, equipment

6、 selection, the development of production technology, technology calculation of typical products, equipment selection and capability check of main equipments (roll and motor). At the same time, major economic indicators, plant layout and environment protection are considered. A semi-continuous rolli

7、ng, a two high reversing mill and a four-high reversing mill are chosen in rough rolling and seven groups of PC roll in finishing rolling. In this paper, hydraulic AGC thickness controlling system, the edge heater, on-line roll grinding (ORG) device, tension controlling loop and coil-box are also ad

8、opted to improve the product quality in this workshop. Further more, a four-level computer control system is applied.Key Words: hot rolled strip; design of plant; PC mill; semi-continuous rolling目 录1 概 述11.1我国钢铁工业的发展11.2我国热轧带钢发展、新技术和存在的问题2近二十年的技术2我国热轧带钢生产中存在的问题31.4设计要求及技术水平42产品大纲及金属平衡52.1产品大纲52.2 产品

9、特点5产品品种及规格5产品质量标准62.3板坯62.3.1板坯的选择6板坯的规格6板坯技术要求72.4 金属平衡表73设计方案83.1 工艺方案的选择83.2 主机型式的选择83.3 轧机数量和轧制道次9粗轧机组设备选择9精轧机组设备选择123.4加热炉的选择173.5计算机控制系统174生产工艺流程194.1 生产工艺流程图194.2 生产工艺流程19常见的连铸与轧制衔接五种类型模式及适用范围19本车间采用的模式204.2 工艺制度21坯料管理制度21加热制度22轧制制度23张力制度23换辊制度23冷却制度24卷取制度245车间工作制度和年工作小时265.1车间工作制度265.2年工作小时2

10、66轧机组成和型式及其生产能力276.1粗轧机组27设备组成27粗轧机R127粗轧机R2296.2精轧机组30设备组成30精轧机参数316.3轧制工艺规程设计33轧制制度确定原则33粗轧机组压下规程设计35精轧机的压下规程设计376.4轧制程序表396.5轧机生产能力39轧机小时产量39轧机平均小时产量397轧制工艺参数设计407.1轧制压力计算407.2轧制力矩计算417.3电机及轧辊强度校核41电机能力校核41轧辊强度校核438主要辅助设备及其生产能力计算488.1辅助设备选择的一般原则488.2主要辅助设备的选择48加热炉的选择48定宽压力机51切头飞剪51卷取机538.3其他辅助设备5

11、3除鳞箱53废钢推出机54边部加热器54层流冷却系统549车间的平面布置和起重运输559.1车间平面布置原则559.2金属流线型式559.3仓库面积的确定55确定仓库面积的原则55原料仓库面积55成品仓库面积56车间平面设计5610车间主要技术经济指标5711环境保护5811.1环境保护对车间设计的要求5811.2环保的内容58绿化59各类有害物质的控制与防治59噪音的防治60大气污染的防治6012 典型产品计算6212.1轧件各道次尺寸确定6212.2轧件各道次时间确定62粗轧机纯轧时间62精轧纯轧时间6312.3轧件各道次温度确定6312.4轧制力及轧制力矩6412.5等效力矩65致谢67

12、参 考 文 献68附录A 压下规程程序69附录B 计算程序 (C+)70附表931 概 述1.1我国钢铁工业的发展经过六十年的发展中国钢铁工业取得了举世瞩目的成就，逐步步入了成熟的发展阶段。1949年，中国的钢铁产量只有15.8万吨，居世界第26位，不到世界钢铁总产量的0.1%。2022年，中国钢铁产量为4892.08万吨，产量居世界第一，超过第三到第八的总和，占全球总量的36.4%1。钢铁产品基本满足国内需要，部分关键品种达到国际先进水平。钢铁产业有力支撑和带动了相关产业的发展，促进了社会就业，对保障国民经济又好又快发展做出了重要贡献。目前，我国仍处在工业化的时期，国民经济仍将保持较快的发展

13、速度，为我国钢铁发展提供了广阔的市场空间。一方面，钢铁工业的快速发展，有力地支撑了我国工业化进程和城市化进程，为国民经济创造的附加值和纳税额大幅增长，为GDP连续高速增长提供了动力。另一方面，工业化和城市化进程的加快，加大了钢材的消费需求。进入城镇的新居民住房、公用设施等方面都需要消耗大量钢材，人均粗钢消费量增加。在三峡工程、奥运场馆、青藏铁路等诸多重大基础设施建设中，国产钢材也发挥了极为重要的作用。由于我国国民经济的快速增长主要依靠固定资产投资和进出口的快速增长，我国钢铁工业的快速发展满足了国民经济各行业用钢基本需要，同时也为下游行业提供优质价廉的钢材，大大降低了相关行业的制造成本，为我国机

14、械、运输、家电产品大量出口创造了良好条件。但是钢铁产业综合竞争力与世界钢铁工业发达国家相比还有较大差距，发展过程中仍存在产能扩张过快，高附加值产品供给不足，中低档钢材品种生产过剩，资源消耗高等问题。在我国钢铁工业发展及产量上升的大背景下，出口的钢铁量也在升高，钢铁的出口主要是初级产品，一些技术含量高、加工程度深的产品如不锈钢、电工钢、涂层或镀层板材，缺乏出口竞争能力，在相当程度上还需要依赖进口满足国内市场需求。前几年，我国钢铁产品出口时间和国别较为集中，增速过快，对部分出口国市场形成了一定冲击，由此导致了贸易摩擦问题。与此同时，近年以来，国际资本进入中国产业的速度不断加快，钢铁业为首选目标。跨

15、国公司并购的步伐加快，对我国钢铁产业安全造成威胁。2022年，随着由美国次贷危机引发的金融危机蔓延，我国实体受到了较大的冲击，钢铁产业也受到了较大影响，需求量下降，出口量下降。国家随之出台了十大产业振兴规划，其中钢铁产业调整和振兴规划对钢铁产业的发展起到了一定的促进作用。随着我国粗钢产量的迅猛提高，产能过剩现象将越来越明显，钢铁企业要在日趋激烈的竞争中，占领市场，获得利润，必须要淘汰落后的生产技术，发展先进的生产技术，生产出低成本、高质量的钢材。当今世界，板材比已成为钢铁工业发展的重要标志之一，一些工业发达国家如美国、德国的板材比已经达到了65%72%。随着汽车工业的迅猛发展，板带比还将迅速增

16、长。近年来，我国板带材的生产技术取得了很大进步，板带比已达到42%。为满足市场需要，现已建设了许多热轧带钢厂，其装机水平和生产能力可以说整体达到了国际平均水平，有的则代表着当代国际最高水平。但这只限于宝钢等大型国有企业的宽带钢生产，大量中小型企业、民营企业的技术水平却远远落后。1.2我国热轧带钢发展、新技术和存在的问题1978年武钢1700 mm热连轧机组建成投产，使我国热连轧宽带钢轧机的生产工艺技术、装备技术很快提高到国际水平，向前迈进了一大步，是我国热连轧带钢生产的主要工艺技术指标超过了第二代热带轧机。我国钢铁工业开始拥有由计算机控制的完全自动化操作的现代热轧带钢轧机，热轧带钢的产品质量、

17、产品品种，包括取向和无取向硅钢的轧制，也跨进国际先进行列。近二十年的技术热轧板带钢生产一直是轧制行业中高新技术应用最为集中、人们最为关注的领域。新世纪到来之际，回顾过去，展望未来，将有利于我们把握方向，追踪国际上的进展， 不断提高我国热轧板带钢生产的技术水平，努力促使热轧板带生产成为我国从钢铁产量大国向钢铁技术强国迈进的排头兵。伴随着近 20 年来相关技术领域的技术进步，热轧带钢生产和研究领域新技术层出不穷， 推进了工艺、 设备、 技术飞跃式的发展。表1-1列出了轧制过程中主要参数控制的技术进步情况2。(1) 高精度轧制技术提高热轧带钢产品的精度， 一直是轧钢技术人员不懈追求的目标， 也是推动

18、轧制技术进步的动力。提高热轧带钢尺寸精度主要可从以下两方面入手： 提高轧制参数的预设定精度； 开发高性能的在线自动控制系统， 如 AGC、AFC等。提高轧制参数的预设定精度是一项根本性的措施， 这里包括轧制力的设定、 轧件温度的设定、 辊缝的设定、 弯辊力的设定等等。数学模型是预设定计算的核心，模型表 1-1 近 20年热轧带钢生产技术的进步时间厚度控制宽度控制板形控制其它20世纪80年代前测厚仪AGC；监控AGC立辊宽度控制基于负荷分配的板形控制。热装轧制计算机设定参数检测。20世纪80年代液压压下绝对值AGCAWC (R机组) 立辊短行程控制各种板形控制轧机 (CVC、PC、HCW)。自由

19、程序轧制、直接轧制、冷却控制。20世纪90年代前馈AGC；流量AGC；机架间测厚、测速AWC (F机组) 高精度张力控制板形板厚解耦控制。薄板坯连铸连轧、热轧无头轧制、热轧超薄规格在线磨辊、 高速钢轧辊。2000年后智能厚控系统轧件头尾曲线优化控制板形、 板 凸度、 断面轮廓综合控制。智能轧制技术；信息处理技术；薄带钢铸轧。结构和系数对设定计算都有重要的影响。(2) 热带无头轧制及薄规格轧制技术年日本川崎制铁公司千叶厂 号机组在世界上首次实现热带钢无头轧制， 在国际上引起轰动， 被认为是近年来热带生产中最为引人注目的技术进步。无头轧制的通常做法是在精轧机之前把前后两块中间坯头尾焊接在一起， 使

20、精轧过程能够无头尾地连续进行。热带钢无头轧制的关键技术有： 轧件运行中的焊接技术、 焊缝周围去毛刺术、确保各环节最小等待时间的高精度轧制节奏控制技术、 动态变规格轧制技术、 高速剪切、 高速卷取技术等。 5我国热轧带钢生产中存在的问题我国热轧宽带钢生产存在着已有产能生产结构需要调整的问题。2022年热轧宽带钢产量中52.2%是中厚板卷，只有15.1%是小于3 mm热轧薄板卷。当然，热连轧机组实际生产中，抓住市场有利可图时机，降低固定成本超设计能力发挥，是必需的。而在危机发生后，如继续牺牲原设计理念，存在着缩小了市场容量，挤压了先进产能的发挥，打破了市场稳定等问题，结果是先进产能反而难以发挥，低

21、水平产能难以淘汰，实际谁的效益都不好。企业应生产质量更优、技术含量更高、竞争力水平更强的满足下游用户产业升级和产品升级换代所需的更高的热轧宽带钢产品。目前，我国有低水平或落后的窄带钢、中宽带、热轧硅钢、叠轧薄板等产能估计约7000万吨，其中部分低水平产能经过改进，可以在专业化、特色化、精品差异化等方面做出特色，还能继续在市场竞争中生存下去，而大部分产能是满足市场数量需求快速增长而建立起来，并不符合科学发展的总体要求。若能在较短时间内淘汰或用先进产能替代，既实现科学发展，又保证了先进产能的市场和能力发挥。危机中蕴含着机遇，钢铁企业要抓住危机的有利时机，加快调整结构，提高热轧宽带钢产品质量，丰富品

22、种规格，满足下游行业产业升级和产品升级换代提出的新要求，加强与下游用户的战略合作，在支持下游产业调整和振兴规划目标实现的同时，通过与下游用户的合作来促进钢铁产业结构升级，开拓热轧宽带钢市场3。1.4设计要求及技术水平设计要求是设计一年产330万t的热轧板车间，钢种为普碳钢、优质钢、低合金钢、产品规格为1.015.0 mm7501600 mm。根据设计的要求，参考国内现有的先进热轧带钢的生产线如马钢2250，宝钢2050，宝钢1580等的技术，本设计主要采用连铸坯热装 (HCR) 和直接热装 (DHCR)、板坯定宽压力机、保温罩、边部加热器、精轧机PC技术、层流冷却技术以及四级计算机自动控制系统

23、等。2产品大纲及金属平衡2.1产品大纲本设计车间年产热轧钢卷330万t，产品规格为1.015.0 mm7501600 mm，钢种包括普碳钢、优质钢和低合金钢。根据类似车间及相关标准其产品大纲见表2-1、2-2。表2-1 按钢种分配方案序号钢种代表钢号产品标准产量/万ta-1比例/%1普碳钢Q235GB/T912JISG310116550GB/T31742优质钢08AlGB/T710JISG31319930GB/T7113低合金钢Q345GB/T1591JISG31356620GB/T3274合 计330100表 2-2 产 品 大 纲宽度厚度/mm宽度/mm 厚度/mm750850(800)8

24、50950(900 )9501100(1000)11001250(1200)12501400(1300)14001600(1500)合计产量/104t比例/%1.01.8(1.4)18.0035.0036.257.007.005.65108.9033.001.83.5(2.5)14.0035.0028.257.007.007.7599.0030.003.56.0(5)7.4514.0012.565.855.854.4550.1615.206.010.0(8.0)10.6510.6514.005.855.855.8052.8016.0010.015.0(12.5)0.7014.000.703.4

25、95.857.0019.145.80合计产量/104t50.8096.0591.7629.1931.5530.65330.00-占比例/%15.3929.1127.81 8.849.569.29-1002.2 产品特点 产品品种及规格表2-3板坯产品品种及规格项 目参 数项 目参 数产品品种普碳钢、优质钢、低合金钢钢卷外径/ mm10002150带钢厚度/ mm1.015.0最大钢卷重量/ t30.8带钢宽度/ mm7501600单位宽度最大卷重/ kgmm-119.3钢卷内径/ mm762- 产品质量标准本设计产品生产执行GB-709-88标准，尺寸偏差见表2-4及表2-5，通常产品按产品标

26、准供货，也可根据用户要求供货。表2-4 钢板长度允许偏差公差厚度/mm钢板长度/mm长度允许偏差/mm41500+101500+152000+1041620006000+256000+30200015166020006000+306000+40称表2-5钢板厚度允许偏差公称宽度/mm厚 度/mm4.04.06.06.08.08.01600.50.81.01.21602500.51.01.21.42506001.01.01.21.42.3板坯板坯的选择热轧板坯分为初轧板坯和连铸板坯，连铸板坯相对于初轧板坯有如下优点25：(1) 总的金属消耗少，成材率可提高612%；(2) 不用铸锭，不用初轧，不

27、仅简化了生产工序，节约投资，劳动力，并改善了劳动条件；(3) 可节约能耗，吨钢大致可节约热能14万kcal，降低成本可达10%；因此，本车间设计使用连铸板坯。板坯的规格板坯规格见表2-5。表2-5 板坯规格项 目参 数项 目参 数板坯连铸坯最大重量/t31.57厚度/mm230长度/mm45005300 (短坯)、9000 1100 (长坯)宽度/mm7501600 板坯技术要求 连铸坯表面质量应全为无缺陷的合格板坯，外形和尺寸公差必须符合表2-6。表2-6 外形和尺寸公差项 目公差/mm项 目公差/mm厚 度 5镰刀弯长坯40宽 度15短坯20长 度30上下弯(平面弯) 长坯40-短坯20其

28、中碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金结构钢的连铸坯化学成分应符GB/T700-2022碳素结构钢、GB/T699-1999优质碳素结构钢技术要求和GB/T1591-2022低合金结构钢的规定。2.4 金属平衡表根据产品大纲并查阅相关资料确定出损耗率，从而编制出金属平衡表如表2-7：表2-7 金属平衡表序号产品规格/mm连铸坯成品烧损切损及废品成材率/%量/万t率/%量/万t率/%量/万t率/%量/万t率/%1(1.01.8)(7501600)111.6933.12108.9033.01.11691.01.67541.5097.502(1.83.5)(7501600)101.3330.0599.

29、0030.01.01331.01.31731.3097.703(3.56.0)(7501600)51.1815.1850.1615.20.51181.00.51181.0098.004(6.010.0)(7501600)53.6015.9052.8016.00.53601.00.26800.5098.505(10.015.0)(7501600)19.395.7519.405.80.19391.00.03830.2098.70合 计337.19100.00330.00100.03.37191.03.81081.1397.873设计方案3.1 工艺方案的选择本设计是设计一年产量为330万吨的热轧带

30、钢车间，品规格1.015.0mm 7501600mm。结合目前国际国内热轧宽带钢生产线 (如韩国浦项光祖3号2130、中国宝钢2050、宝钢1580、武钢2250等) 的情况，选择常规热连轧工艺。薄板坯连铸连轧工艺取消了加热炉区和粗轧区，由薄板坯连铸机直接浇铸板坯，通过隧道炉进入精轧机，精轧机的后续布置类似于传统的热连轧。CSP技术使带钢热连轧的初始投资及生产成本大大降低，与常规热连轧工艺相比具有工艺流程短、设备简化、单位产品建设投资低等优点，但该设计没有采用薄板坯连铸连轧工艺的原因主要有3：(1) 生产安全性： 薄板坯连铸拉漏率高于常规连铸。 连铸连轧工艺将所有设备和工序布置在一条线上，连铸

31、及连轧任一方的故障将造成全线停产，因而对管理要求高、对设备的可靠性要求高、对维修水平及人员素质要求高。而常规热连轧的炼钢、连铸和轧钢可以相互独立，生产灵活性高。(2) 产品的品种：热轧带钢产品涵盖了建材、汽车、家电和管道输送等用途，低合金、高强度、薄规格、深冲板等高端产品，产品品种多，像伸出深冲板等表面质量要求较高。但目前的薄板坯连铸连轧工艺在产品表面质量和品种上很难满足。(3) 生产规模：所设计的热轧带钢生产线年产量达330万吨，而现有的薄板坯连铸连轧生产线合理的生产规模为200250万吨。因此，年产量在300万吨以上及带钢宽度超过1600 mm的项目需选用常规热连轧工艺。(4) 产品定位：

32、主流产品是轿车用板 (如超深冲用钢板08Al、IF钢板等) ，高韧性管线钢 (如APIX60，APIX70)，造船和桥梁用钢，目前薄板坯连铸连轧工艺生产的品种只能覆盖板带产品的75%左右，还有相当一部分产品，特别是高质量的产品尚处于开发阶段。并且目前薄板坯连铸连轧生产线尚没有宽度在1800 mm以上的产品4。因此，鉴于以上原因并结合目前国际国内带钢生产线的情况，本设计采用常规热连轧工艺。3.2 主机型式的选择热带钢连轧机的类型是以轧机结构、布置来区分的。粗轧机常规热连轧工艺根据粗轧机的布置形式可分为全连续式、半连续式和四分之三连续式三种形式。本设计采用半连续式双机架粗轧机布置方案，主要原因如下

33、5：(1) 全连续式。所谓全连续式就是指轧件在粗轧阶段自始至终无逆向轧制的道次。全连轧工艺的粗轧机组由56个机架组成，轧件沿一个方向连续轧制，每架只轧一道。这种轧机产量可高达300600万吨/年，适合大批量少品种的生产，但是粗轧机架数多，各机架间需要的距离约等于坯料长度的空间。因而，轧制线很长，厂房长度增加，同时，轧制时间往往要比精轧机组的轧制时间少得多，亦即粗轧机的利用率不高。从目前国内仅有的一条全连续布置的热轧带钢生产线梅山1422 mm的实际生产情况看，国内技术尚不成熟。(2) 四分之三连续式。在粗轧机组内设置12架可逆式轧机，把粗轧机有6架缩减到4架，并且为缩短机架间的距离，把最后两架

34、粗轧机采用近距离布置，构成连轧关系的不可逆轧机，其中一架用交流电动机传动，另一架用直流电动机传动，以调解轧制速度，满足连轧要求，两架间的中心距离为10米。这种热带钢连轧机比全连续式热带连轧机的机架数少，厂房短，投资少，而且两者产量相近，可达450万吨/年。(3) 半连续式与四分之三连续式一样，不仅可以充分利用粗轧机，减少设备和厂房面积，降低投资，而且也可以满足年产量330万吨的生产要求。半连续轧机有两种形式： 粗轧机组由两一架不可逆式二辊破磷机和一架可逆式四辊轧机组成，主要用于生产成成卷带钢； 粗轧机组有两架可逆式轧机组成，即可生产板卷，又可生产中厚板。这种半连续布置使粗轧阶段道次可灵活调整，

35、设备投资少，故适用于产量要求不高，品种范围广的生产情况。由于粗轧机控制水平的提高和轧机结构的改进，轧机牌坊强度增大，轧制速度也相应提高，粗轧机单机架生产能力增大，在这样的前提下，采用半连续式双机架粗轧机布置形式比四分之三连续式布置更经济节能，更有利于降低设备投资和产品成本，减少设备的维护量，并且，德国蒂森韩国浦项等国外类似热轧厂以及国内宝钢1580、武钢 2250 等有成功范例。因此，本设计采用半连续式双机架粗轧机布置方案。3.3 轧机数量和轧制道次 粗轧机组设备选择本设计采用半连续式工艺，粗轧机组的水平轧机为双机架布置，由一架二辊可逆粗轧机和一架四辊可逆式粗轧机组成，如图3-1所示。粗轧机组

36、的水平轧机是用来把热板坯轧至适合精轧机轧制的中间带坯。板坯在粗轧机的前几道次的轧制，由于带坯温度高，有利于实现大压下量。这就需要轧辊具有较大的咬入角，后几道次的轧制需要为精轧机输送厚薄均匀的中间带坯。二辊式粗轧机与四辊式粗轧机相比，二辊式粗轧机的工作辊直径较大，因此具有较大的咬入角，可以实现图3-1 半连续式粗轧机布置图大压下量的要求。四辊式粗轧机工作辊径较小，所以，粗轧机布置中，二辊式粗轧机布置在机组的前面部分，四辊式粗轧机布置在机组的后面部分。(1) 侧压压力机及除鳞设备的选择为了便于除鳞，亦为了用同一坯料尺寸生产出不同宽度的产品，一般在粗轧机前设有大立辊 (VSB) 装置。但由于立辊轧机

37、具有板厚比 (D/H) 和板宽比 (B/H) 极小的特征，因此易产生“狗骨”、“鱼尾”等形状，使成材率降低；并且由于本设计热轧线坯料全部选用连铸坯，而要求的产品宽度规格较多，因此，本设计采用双曲柄连续定宽压力机。除鳞采用小水量高压旋转式除鳞装置，即提高了除鳞效果，又减少了水量从而减少了带钢温降。定宽压力机用于热带轧机的优点如下67： 提高板坯调宽能力，有效减少了连铸板坯的宽度规格。设置定宽压力机可使连铸板坯规格减少到6种，提高了连铸机产量。并使连铸坯质量的稳定，有利于有效地提高热装轧制比率和实现自由轧制，节省能源。 改善了带坯的头尾形状。同传统大侧压轧机相比，减宽过程中，狗骨头形状小，改善了带

38、坯的头尾形状，减少切头切尾的长度，提高了金属成品率。 有利于提高金属组织性能。板坯在侧压机上的变形性能大大优于传统立辊轧机，即板坯经过大侧压后，金属较好地流向板坯中部，板坯边部的球状加厚不严重，材料变形相对均匀，可提高材料的屈服强度。因此，本设计在粗轧机组中配置一架定宽压力机。(2) 立辊数量的选择 立辊轧机作用：1) 大立辊能起疏松板坯表面炉生氧化铁皮的作用，实验表明：当大立辊的侧压下量在50 mm左右时，可使距板坯边缘300 mm处的氧化铁皮疏松，接着用高压水冲去，可得到较好的除鳞效果；2) 轧制板坯侧边，可以防止轧件边部产生鼓形或裂边等缺陷；3) 能调节钢板或带钢的宽度规格；4) 万能轧

39、机的立辊还起到对准轧制线的作用。因此，对于立辊轧机的设计，需要考虑以下问题：1) 立辊轧机的最大轧制速度不小于水平辊轧机最大轧制速度的90%2) 当板坯厚度为230 mm时，立辊轧机的减宽量要达到100 mm。根据上述分析，考虑了三种粗轧机结构方案 (见图3-2)。在这三种方案中，相同的主要轧线设备如下：(1) SP定宽压力机一台；(2) R1二辊可逆粗轧机一架；(3) R2四辊可逆粗轧机一架。可以仅在R1和R2之间配置重型立辊轧机，也可以在R1前配有中型立辊轧机并在R2前重型立辊轧机或者在R1和R2前分别配有一个中型立辊。根据有关研究表明，一台重型立辊轧机能够完成100 mm的减宽量，不仅中

40、间坯头尾温差小 (8 )，能耗低，产量高，而且机械设备投资和电气设备投资都是最小的。因此，选择仅在R1和R2之间配置重型立辊轧机。方案1方案2方案3重型E2重型E2中型E2中型E1中型E1图3-2 供选择的三种粗轧机组结构(3) 保温装置的选择常用的保温装置有保温罩和热卷箱，保温装置位于粗、精轧之间，用于改善中间带坯温度均匀性和减小带坯头尾温差。保温罩是安装在中间辊道上的一种防止辐射散热的保温装置。热轧带钢具有表面积与体积比值大的特点，其散热方式主要是辐射，中间坯在辊道上输送过程中，辐射热损失达90%，对流损失达9%，与辊道接触的传导损失不到1%。保温罩主要作用是以中间坯的辐射热作为热源，采用

41、反射率大于吸收率的材料做反射板，将热量反射给中间坯，减少中间坯的热损失和头尾温差。保温罩布置在粗轧与精轧之间的辊道上，一般长度有5060 mm，由多个罩子成，每个罩子均有升降盖板，可根据生产需求进行关闭，罩子上装有隔热材料，罩子所在辊道 是封闭的，采用绝热、保温罩后可降低加热炉出坯温度75 ，从而提高成材率0.15%，节约燃耗14%，还可以提高板坯末端温度约100 。热卷箱布置在粗轧机之后，飞剪机之前。本设计采用保温罩作为中间带坯保温装置。 精轧机组设备选择由粗轧机组轧出的带坯，经百米多长的中间辊道输送到精轧机组进行精轧。精轧机组的设备组成包括切头飞剪辊道、切头飞剪侧导板、切头飞剪测速装置、边

42、部加热器、切头飞剪及切头收集装置、精轧除磷箱、精轧机前立辊轧机 (F1E)、活套装置、精轧机进出口导板、精轧机除尘装置、精轧机换辊装置等。精轧机为四辊或六辊轧机。对于四辊轧机，工作辊直径一般为650800 mm，也有生产厂家在前几座采用850mm的工作辊直径；支撑辊直径按工作辊选取，两直径之比为0.450.5，一般选支撑辊直径为12501570 mm，最大可达1700 mm。随着轧机能力的加大和轧件厚度公差的缩小，轧机牌坊尺寸也相应增大，立柱截面为65007000 cm2,最大可达8000 cm2。另外，为了保护设备和操作环境不受污染，在精轧机组中设置了除尘装置。(1) 精轧机选型对于热连轧机

43、，目前世界上高精度轧机PC轧机和CVC轧机应用最多。1) CVC轧机CVC轧机是一种轧辊凸度连续可变轧机，它的基本特征如下7： 轧辊 (工作辊) 的原始辊型为S形曲线，呈瓶状，上下轧辊互相错位180布置。 带S形曲线的轧辊具有轧辊轴向抽动装置。CVC轧机的主要类型：CVC轧机分为CVC二辊轧机，CVC四辊轧机和CVC六辊轧机三种。CVC四辊轧机的工作辊为S形曲线辊，而CVC六辊轧机的S形曲线辊可以是工作辊，也可以是中间辊。CVC四辊轧机可以是工作辊驱动，也可以是支撑辊驱动。CVC六辊轧机则可分为中间辊传动和支撑辊传动两种。CVC轧机的基本原理：CVC轧机是在HC轧机的基础上发展起来的一种轧机，

44、它虽然与HC轧机一样有轧辊轴向抽动装置，但其目的和板形控制的基本原理是不同的。HC轧机是为了消除辊间的有害接触部分来提高轧缝刚度，以实现板形调整的，是刚性辊缝型。CVC轧机则是通过轧辊轴向抽动装置来改变S形曲线形成的原始辊缝形状来实现板形控制的，是柔性辊缝型。CVC轧机的主要特点：CVC轧机的关键之处是轧辊具有连续变化凸度的功能，能准确有效地使工作辊间空隙曲线与轧件板形曲线相匹配，增大了轧机的使用范围，可获得良好的板形。其主要特点如下： 通过一组S形曲线轧辊可代替多组原始辊型不同的轧辊，减少了轧辊备用量。 可以进行无级辊缝调整来适应不同产品规格的变化，以获得良好的板带平直度和表面质量。 辊缝调

45、节范围大。 板形控制能力强。CVC轧机的缺点：CVC辊型要在特定的磨床上磨削，其辊型曲线易被破坏，滚间接触压力分布呈S型，使工作辊、支承辊磨损严重不均。 2) PC轧机轧辊交叉轧制原理如图 3-3所示, 上下轧辊相对转动H角, 带钢与上下轧辊接触处的上下距离,由中心向两侧逐渐增大, 可推导出实际的辊缝曲线10：式中，C为等效工作辊凸度，mm；B为轧制板材的宽度，mm；为轧辊交叉角; 为影响系数；D w 为工作辊直径，mm；图3-3 PC轧辊图由式 (1) 可以看出, 实际辊缝曲线近似二次曲线。根据轧制条件设置适当的交叉角 , 便可得到不同的带钢凸度值。可以看出, 越大, Cr越大即带钢凸度控制

46、范围越大。随着交叉角的增加，等效辊缝凸度增大。交叉角的变化范围在0 1.2之间，具有良好的凸度控制效果，且随板带宽度的增加控制效果也变好。优点11： 通过上下辊组间微小的交叉角调节，能在较大范围内很好的控制带钢凸度。 工作辊磨损与普通四辊轧机相似。 具有较大的带钢凸度控制能力，因此，需要一套轧辊辊型系统，减少轧辊库存，可灵活安排轧制计划，并在精轧机组前机架轧机上，在轧机强度允许的范围内实施大压下，而不必担心产生不均匀变形。缺点： 机械结构复杂，工作辊轴向力大。 交叉点与轧制宽度中心线重合难，轧件易跑偏。3) PC 轧机与CVC 等其它轧机的比较12 带钢凸度控制能力的比较 CVC 轧机由于上下

47、轧辊直径差引起了轧辊面压及速度差, 使带钢凸度控制能力受到了限制。PC 轧机在板幅下的凸度控制能力优于其它轧机。 凸度控制精度的比较 PC 轧机由于交叉角设定精度、 凸度的计算精度较高 (交叉角设定精度为0.01 ) , 因而凸度的控制精度, 可以达到20um。 CVC 轧机由于工作辊的磨损、 热凸度的变化, 使工作辊的凸度发生变化, 降低凸度的控制精度。 对边部减薄的影响 PC 轧机随着交叉角的增加, 板凸度随着减小, 同时带钢边部减薄问题得到了改善。而CVC没有相关的对应技术。 凸度与板厚精度影响的比较 PC 轧机进行凸度控制时, 交叉角发生变化,但中间板厚是常数, 不发生变化。CVC 进

48、行凸度控制时, 工作辊移动时, 中间板厚也随着变化。由于轧辊形状的变化较复杂, 轧辊发生磨损, 板厚变化难以预测, 恶化了板厚的控制精度。 生产能力方面的比较 a) 板幅度的制约PC 轧机由于ORG 的段差磨削, 轧辊端部光滑化, 能够消除同宽及反跳的制约。而CVC 窜动, 轧辊存在台阶形磨损, 反跳轧制不能 。b) 轧辊表面的制约ORG 投入研磨能得到良好的辊面, 消除了轧辊表面恶化对轧制的影响, 特别是能防止早期氧化铁皮的异常剥落。CVC 的轧辊表面不能在线修磨, 轧辊粗糙度制约每套轧辊的轧制量。c) 通板性PC 轧机由于轧辊交叉, 辊缝呈二次曲线分布, 带钢轧制过程中稍有跑偏, 就有继续

49、增大的趋势。CVC 轧机上下工作辊由于热凸度差异和磨损差异, 造成带钢出现锲形, 也易出现跑偏。综上所述，本设计精轧机组采用PC轧机。(2) 精轧机布置精轧机采用7机架布置，因为这样可提高轧机生产能力，提高卷重，增大精轧机速度，满足最大卷重的要求。7个机架均装配有轧辊交叉装置和弯辊装置，全为全液压压下AGC。其中，F1F4 机架轧机轧制压力达35 MN,带钢精轧的主要变形量在前3个机架完成，F5F7最大轧制压力为24 MN 。各机架均有X射线测厚仪，反馈控制带钢的厚度精度，实现厚度控制。(3) 精轧机前立辊轧机F1E1精轧机前立辊轧机附着在F1精轧机之前，距F1轧机中心线约2800 mm主要是

50、进一步控制带钢宽度。在该轧机上配置了AWC的反馈功能，前馈功能以及卷取产生缩颈的补偿功能。轧机结构为上传动。由两台卧式电机经减速机与十字型传动轴相连，传动轧辊、轧辊开口度由两台电机经减速机与螺丝螺母相连，通过丝杆调节轧辊开口度。在丝杆端部与立辊轴承箱之间设有AWC油缸，实现带钢的宽度自动控制。(4) 边部加热器本设计预留了直接轧制模式 (HDR)，为了将板坯的边部温度加热补偿到与中心温度一致，必须应用边部加热器。主要有电磁感应加热法，煤气火焰加热法和保温罩加热法等。本设计采用电磁感应加热型，这种边部加热器的加热温度可以调节，适于各种钢种。(5) 切头飞剪5切头飞剪位于粗轧机组出口侧，精轧除鳞箱

51、前。他的功能是将进入精轧机的中间带坯的低温头尾端和形状不良的头尾端剪切掉，以便带坯顺利通过精轧机组和输出辊道，送到卷取机，防止穿带过程中卡钢和低温头尾在轧辊表面产生银印。热轧带钢轧机的切头飞剪，一般采用转鼓式飞剪或曲柄式飞剪。转鼓式主要优点是结构简单，可同时安装两对不同形状的剪刀，分别进行切头切尾。曲柄式的优点是剪刀垂直剪切，剪切厚度范围大，最大可达80 mm，缺点是只能安装一对直刃剪13。因此，本设计为了提高剪切质量和剪切能力，避免因剪刀磨损，剪刃间隙增大而剪不断的事故，选用转鼓式异步剪切飞剪。(6) 带钢冷却系统热轧带钢的终轧温度一般为800900 ，卷取温度应在650 以下 (否则因晶粒

52、粗大而降低其力学性能)。从精轧机末机架到卷取机之间必须对带钢进行冷却，以便缩短这一段生产线，从终轧到卷取这个温度区间。过去带钢轧后冷却能力曾经是限制轧制速度提高的因素，目前以层流冷却的应用最为普通。常用的带钢冷却装置有层流冷却、水幕冷却，高压喷水冷却装置等。层流冷却是从虹吸管吸取的无压或低压水经冷却管自由的落到带材表面，不反溅，形成层流水而带走大量热量的冷却方式，其特点是设备多，控制复杂，但是冷却精度高，目前广泛使用。水幕冷却是从条状缝隙喷嘴自由落下的呈连续、稳定、透明、平滑的帷幕状的水流冲破带材表面冷却水层和蒸汽层，与带材直接接触而带走大量热量的冷却方式，其特点是水量大，控制简单，但是冷却精

53、度不高。高压喷水装置结构简单，但是冷却不均匀，水易飞溅。 因此，本设计采用层流冷却装置并采用计算机控制13。测温仪下集管测温仪上集管侧喷图3-4 层流冷却装置布置示意图 (7) 卷取机卷取机的功能是精轧机组轧制的带钢以良好的卷形紧紧地无擦伤的卷成钢卷，一般23台即能满足生产要求。卷取机按照抱紧辊数可分为二辊式、三辊式、四辊式等。二辊式适于卷取厚12 mm的板卷，对10 mm以上的带钢，质量差，卷不紧。三辊式对于厚带和宽带都适合，而结构和维修又比四辊式简易。故本设计选用三辊式卷取机13。输出辊道的速度必须考虑到带钢头部刚出末架精轧机架时，能将带钢拉直，故辊道速度应稍高于带钢终轧速度 (10%15

54、%)；当带钢卷入卷机23圈后，辊道应与轧机、卷取机同步升速，以防止划伤带钢表面；在带钢尾部离开轧机后，辊道速度应低于卷取速度 (10%15%)，以减少带钢尾部的跳动。同时，考虑到前一根带钢还未完全进入卷取机，而后一根带钢已轧出精轧机组的可能性，输出辊道的速度也应分段控制。卷取机的卷取速度应与精轧最终机座的轧制速度相配合，最大速度一般较最终机座的轧制速度高7%15%。卷取机咬入速度为810 m/s，咬入后与轧机同步加速。3.4加热炉的选择加热炉是用来把连铸板坯再加热到轧机所需的温度，板坯加热质量和产量满足轧制要求，而且能耗较低的热加工设备。在轧制前要将板坯进行加热，其目的在于提高板坯的塑性，降低

55、变形抗力及改善内部组织性能，以便进行轧制加工。目前，板带钢热连轧所采用的加热炉型有推钢式和步进式加热炉两种。推钢式加热炉的优点是建造费用较低；燃料及动力消耗少；机械设备简单，便于维护；其缺点是加热过程中板坯与滑道接触造成局部黑印和易于产生板坯底面划伤；板坯厚度相差不能太大；停炉检修时炉内板坯排空困难；炉子长度受板坯最小厚度的限制等。采用步进式加热炉时，由于板坯在炉内没有滑动，板坯间保持一定的间隙，步进机构动作动作可根据要求灵活变更，因而基本上消除了推钢式加热炉所在的缺点，同时扩大了炉子的生产能力。 因此，本设计采用步进梁式加热炉。3.5计算机控制系统本设计采用了多级计算机控制系统，对全厂从连铸

56、坯进入板坯库起至钢卷成品发货止，计算机进行全程物流跟踪。全部计算机控制系统分为四级： 基础自动化级 (BA)：即直接数字控制机 (DDC)，主要完成各设备的顺序控制，自动位置控制，厚度、速度控制和材料跟踪及人机对话，故障报警等实时控制，并且与上位机的通讯等。 过程控制级 (SCC)：主要进行板坯的物流跟踪，生产过程的控制参数设定，计算机数据收集和处理，人机对话和数据通讯等。 生产控制级 (PCC)：主要作全厂性的材料物流跟踪，板坯库钢卷库的管理，质量管理，轧辊参数记录和管理，编制轧制计划和下达生产命令，收集生产实际数据及通讯等。 区域管理级 (AMC)：主要完成联合生产计划的组织，生产计划的编

57、制，订货处理，生产计划的调整等。所谓全线自动化控制即把整个多级计算机系统组织成一个统一体。(1) 过程控制系统实现轧件跟踪和控制逻辑判断轧线必须根据控制的需要合理布置检测仪表，由过程控制系统根据基础自动化传递来的检测仪表信号和实际控制信号判断当前的轧线状况，实现轧件跟踪，准确的轧件跟踪是全自动轧钢控制实现的前提14。在轧件跟踪的基础上，可以进行全自动轧钢控制的逻辑判断，得到相应的控制信息(2) 基础自动化实现具体控制过程基础自动化负责全自动轧钢控制的具体执行过程，根据过程控制系统产生的控制信息，执行相应的功能操作，该控制过程应该实现全自动控制和手动控制的统一化即，在手动控制模式下，控制信号来源

58、于操作台，在全自动控制模式下，控制信号来源于过程控制系统，根据控制模式的选择，只是控制信号来源不同，具体控制模块内部的功能实现过程是统一的。4生产工艺流程 4.1 生产工艺流程图图4.1即为本设计车间的生产工艺流程简图。 送至冷轧厂钢卷冷却成品入库边部加热加热F1F7精轧二次除鳞层流冷却卷取打捆称重喷印表面检查钢卷运输R2粗轧机轧制R1粗轧机轧制切头尾冷板坯热板坯高温板坯边角加热除鳞定宽压力机保温罩立辊轧制注： 为预留工艺图4-1 工艺流程简图4.2 生产工艺流程常见的连铸与轧制衔接五种类型模式及适用范围(1) 连铸坯冷装炉轧制 (CCR)连铸坯与轧机距离远或不能匹配，不能热装热送。(2) 连

59、铸坯冷至A1线以下状态热装热送轧制 (HCR)，这种模式的热装温度一般在300-600，这种模式比较适合连铸车间与轧钢车间距离较远，且连铸能力与轧机能力不能很好匹配的情况。(3) 连铸坯冷至两相区 (+HCR)，这种模式的热装温度一般在600-1150，比较适合连铸车间与轧钢车间距离很近，且连铸机于轧机小时能力基本相匹配的情况。(4) 连铸坯直接热装轧制 (CCDHCR)，这种模式与 (3) 一样，热装温度一般在600-1150，比较适合连铸车间与轧钢车间距离很近，且连铸机于轧机小时能力基本相匹配的情况。(5) 连铸坯直接轧制(CCDR)，钢坯的温度在1150以上，连铸机生产的高温连铸坯切割后直接输送到轧机中进行直接轧制，一般情况下，在连铸和轧机间设有均热炉，一方面对输送过程中的连铸坯进行边角补热，另一方面作为缓冲以便轧机出现事故存储热钢坯。这种模式要求连铸与轧机的小时能力高度匹配，轧机能力应大于连铸机的能力(板带生产基本上属于这种模式)。 本车间采用的模式该生产线采用冷坯和热坯两种方式组织生产，坯料选择连铸坯，连铸车间生产的合格板坯经辊道运输送至