冷轧带钢车间毕业设计

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1、V辽宁科技大学本科生毕业设计年产量240万吨冷轧带钢车间设计摘 要由于冷轧薄板具有很高的尺寸精度，表面质量和优良的综合性能，因此得到了越来越广泛的应用，成为国民经济中各生产建设领域所必须的材料，尤其是在家电板和汽车板的应用。本文结合鞍钢冷轧薄板厂的相关资料，同时参考了多家现代冷轧厂的资料，设计了年产240万吨1700冷轧车间。设计内容包括选择轧钢机形式、确定布置形式、根据典型品种（厚度为0.8mm）进行压下规程设计和有关计算（轧制力参数计算、轧辊强度校核和电机生产能力校核等）。主设备采用了酸轧联合机组，退火炉选择连续退火炉。本设计力图设计出能生产高档家电板和汽车板的冷轧薄板厂，所采用的设备都是

2、经参考相关资料对比后选取的最佳设备，以保证产品的质量和生产的顺利进行，从而实现优质、高产、低消耗、环保的目标。关键词: 冷轧薄板；酸轧联合机组；冷轧工艺与设备；压下规程Annual production of 2.4 million tons cold-rolled strip steel plant designABSTRACT As Cold-rolled sheet with high dimensional accuracy, surface quality and excellent overall performance, so it has been more widely us

3、ed, as the national economy of the production field of construction materials necessary, especially in the home plate and car plates application. In this paper, Anshan Iron and Steel Cold Rolling Mill of the relevant information, while making reference to a number of modern cold rolling mill data, d

4、esigned annual production capacity of 2.4 million tons 1700 cold rolling workshop. Design elements include select mill forms, determine the form layout, according to the typical varieties (thickness 0.8mm) for rolling schedule design and related calculations (calculation of parameters of the rolling

5、 force, roll strength check and motor production capacity check, etc.). The master device uses a rolling acid combined unit, select a continuous annealing furnace. The design seeks to design a board capable of producing high-end appliances and car plate Cold-rolled sheet plant, equipment used with r

6、eference to relevant information are selected after comparing the best equipment to ensure product quality and smooth production, in order to achieve high quality, low consumption, environmental protection goals. Keywords: Cold-rolled sheet; Acid rolled joint unit;Cold rolling process and equipment；

7、Rolling schedule61目 录1 综述11.1我国冷轧带钢生产特点及发展历史11.1.1冷轧带钢的生产特点11.1.2冷轧带钢的发展状况21.1.3冷轧带钢生产中不断更新生产的技术21.2冷轧的主要产品种类31.2.1汽车板31.2.2电工硅钢板31.2.3镀锡、镀锌板41.2.4其它产品51.3冷轧带钢的生产工艺现状51.3.1冷轧带钢的轧制工艺特点51.3.2冷轧带钢的生产工艺61.4现代冷轧机的发展现状及趋势71.4.1现代冷轧机的类型特点82 产品方案的制定及金属平衡表92.1产品方案的制定92.2原料的选择102.2.1原料要求102.2.2热轧带钢卷的技术要求102.3

8、金属平衡表的制定112.3.1金属平衡112.3.2金属平衡表的制定113 轧制工艺流程及轧制工艺制度123.1规格123.2冷轧薄板生产及工艺流程123.3轧制规程制定143.3.1压下规程的制定143.3.2张力制度153.3.3轧辊转速的确定153.4计算轧制力164 生产设备的选择224.1主要生产设备224.1.1主轧机224.2辅助生产设备234.2.1酸洗设备234.2.2退火设备244.2.3精整设备264.3彩色涂层机组294.4连续热镀锌机组305 设备校核315.1轧辊各部分尺寸确定315.2咬入能力校核325.3支承辊强度校核335.4工作辊强度校核345.5支撑辊与工

9、作辊接触应力校核365.6电机能力校核376 轧机生产能力校核396.1轧制节奏的确定：396.2轧机小时产量计算406.3轧机平均小时产量计算416.4车间年产量计算417 各项技术经济指标437.2轧钢厂的环保457.2.1绿化457.2.2各类有害物质的控制及防治457.2.3水质的处理478 节能与环境保护488.1绿化布置488.2污染物处理488.2.1水处理488.2.2废气处理488.2.3热轧润滑油处理498.3噪声处理498.4废弃物处理498.5现场节能技术与措施509 车间平面图519.1仓库面积计算519.1.1原料仓库面积519.1.2中间仓库面积529.1.4其它

10、面积539.2设备间距确定539.2.1轧机机列间的距离539.2.2轧机到切断设备的距离539.3车间跨距组成53专题：冷轧带钢退火技术的发展和应用55致 谢61参考文献62第 61 页辽宁科技大学本科生毕业设计1 综述钢板和带钢是国民经济各部门中应用最广泛的钢材，它作为多种工业部门的原料使用。近几年随着国内热轧板带建设的高潮, 冷轧带钢在国内发展亦很迅速, 因为根据国外发达国家板带市场发展的历史经验, 为了保证板带市场的平稳均衡发展, 热轧板带向冷轧产品的转化率约为40%, 冷轧产品向涂镀层产品的转化率约为60%。冷轧的一些新技术在新建冷轧机组中得到了广泛应用, 促进了我国冷轧带钢生产技术

11、的快速发展。现代冷轧生产技术基本上以连续化、高速化、专业化为特征的。由于冷轧带钢的产品品种很多, 其生产技术亦各有特点。下面就冷轧带钢生产中酸洗轧机新技术、退火新技术和涂镀层新技术三大方面的内容分别进行论述和探讨。1.1我国冷轧带钢生产特点及发展历史 1.1.1冷轧带钢的生产特点所谓冷轧带钢，是指在再结晶温度以下轧制的带钢。一般冷轧带钢的轧制不需要预热，但对于塑性较低的材料有时需要预热，其预热温度不能超过再结晶温度。在冷轧过程中，由变形功和摩擦功转化的热量，使被轧制的带钢温度升高，虽然可进行工艺冷却，但有时带钢的温度仍可达200以上，甚至更高，不过这一温度仍低于再结晶温度。由于冷轧过程在再结晶

12、温度以下进行，轧件必然要产生加工硬化。加工硬化是金属的变形抗力增加，塑性降低，产生轧制力增大和轧件脆裂的倾向。当加工硬化超过一定的限度后就不能继续轧制了。因此，经过一定轧制道次后，往往需要再结晶退火软化金属，之后再继续轧制。也正因为如此，冷轧带钢生产工艺方法能生产薄带钢。与热轧方法生产带钢相比，冷轧方法生产带钢有以下优点：（1） 可生产厚度更薄的带钢（2） 带钢的板厚和版形精度高（3） 带钢的表面质量好（4） 带钢的力学性能好 冷轧带钢的生产成本比热轧带钢高10%左右，投资费用比热轧带钢高20%-25%。但是冷轧带钢的质量好，在相同用途的情况下可节约金属30%左右。冷轧带钢比热轧带钢的用途更广

13、泛，因此也就获得迅速的发展。1.1.2冷轧带钢的发展状况1、冷轧带钢产品质量提出了更严格的要求由于汽车制造、制罐业、精密仪器和精密焊造行业的发展，对冷轧带材产品的尺寸精度、板形、表面质量和性能都提出了更高要求。（1）在尺寸精度方面：冷轧带钢的尺寸要求是纵向还是横向厚度精度的偏差均小于10um，并有向小于厚度1%发展的趋势。（2）在板形精度方面：如汽车板的板形要求达到小于10I，镀锡板的要求更高，达到小于5I。这就要求带钢冷轧机不仅具有板形控制功能强的HC、CVC和ZR系列新型轧机；而且要求都配有倾辊装置、液压弯辊、轧辊分段冷却等快速调节辊型手段；同时还要求设置板形自动监测系统，实现对板形的自动

14、控制。（3）在表面质量方面：不仅要求冷轧带钢表面光洁，还要求具有一定的物理和化学性能。比如汽车覆盖件所需要的烘烤硬化高强度钢板；为防止金属杯腐蚀、延长冷轧带钢制品的使用寿命而产生的镀层和涂层钢板。（4）在带钢性能方面：对冷轧带钢性能的要求越来越高。冷轧带钢需要量最大的汽车制造业，既需要冲压性能特别高的超深冲钢“无间隙原子钢”钢板作为覆盖件，又需要含磷高强度冷轧板制作车身。冷轧钢板的性能要求促使轧后退火工序的技术发展。冷轧生产还有双金属或多层金属。2、在生产规模和生产能力上向着大型化、连续化、高速发展 冷轧带钢生产规模近年来不断扩大，其产量从几万吨、几十万吨，发展到上百万吨，甚至达到年产量200

15、万t以上。而且产品品种包括冷轧带卷、冷轧板、镀锡板、镀锌板、涂层板、压型板等多种规格，使冷轧带钢的生产规模异常庞大。1.1.3冷轧带钢生产中不断更新生产的技术近年来，冷轧带钢的生产把当代许多高新技术引入到生产过程中，从设备和工艺上不断地更新技术。如生产过程中的带钢对接采用了激光焊机；酸洗过程中的盐酸紊流酸洗、废液回收及环境保护；高精度的厚度检测及厚度自动控制系统；双卷筒卡罗塞尔卷取机；交流同步电机以及交流调速系统；全氢罩式炉退火和深冲带钢的连续退火；电镀锌中不溶性阳极；带钢表面缺陷光学检测仪；先进的连续停剪技术等。1.2冷轧的主要产品种类经过几十年的发展，我国的冷轧事业不断地成长壮大，从只能生

16、产建筑用材的产品发展成为能够生产高级汽车外板、高级家电板、高级包装材料和电工钢产品，无论产量，还是产品的规格品种多样化和质量，都有大幅提高。1.2.1汽车板 国内冷轧汽车钢板研发迅速。宝钢、鞍钢等单位对4个关键工艺技术,即超低碳、氮、氧的冶炼控制、钢板的性能稳定化控制、板形控制和表面无缺陷控制进行长期研究，开发出IF钢、高强IF钢(HSSIF)、烘烤硬化钢(BH)、各向同性钢(IS)、高强度低合金钢(HSLA)、双相钢(DP)和相变诱发塑性钢(TRIP)等7大类钢种,并率先以成形技术、焊接技术和涂装技术作为重点开展了汽车板使用技术研究。在全工序上形成了钢板高表面质量的控制技术。特别是2009年

17、宝钢投产的高强钢生产线,为中国高强钢的生产闯出了一条新路。目前宝钢汽车板的国内市场占有率已经达到70 % ，有力地推动了汽车工业的发展。目前国内正在研发的、最具发展前景的是TWIP钢、Q&P钢和热冲压成型钢3种新一代先进高强汽车用钢。TWIP钢有极高的塑性指标和高的强度,或者通过成分调整达到高的强度及较高的延伸率,并且对冲击能量的吸收程度是现有高强钢的两倍,特别适用于新一代汽车使用。Q&P (淬火配分)钢是一种新型的高强度、高塑(韧)性的马氏体钢,属于第三代高强钢。近年来,国外采用热冲压成型工艺对含硼钢进行了研究, 并获得了超高强零件。其他钢种如高强度的DP1000、TRIP1000、超细晶粒

18、高强钢等,国内的一些企业和研究院所也有相应的研究。1.2.2电工硅钢板冷轧电工钢的开发进展迅速。一方面是由过去只有武钢一家企业能生产冷轧硅钢到2002年以后又有太钢、宝钢、鞍钢能够批量生产冷轧无取向硅钢。硅钢后工序的武钢二硅钢工程,立足于自主开发的低温取向硅钢品种,技术集成了包括高温环形退火炉和双层连续退火炉在内的23条作业线,实现了取向硅钢生产与技术装备的整体跨越。宝钢历经10余年的艰苦开发,突破了国外的技术封锁,建立了全套硅钢冶炼、热轧、冷轧、热处理装备,掌握了热轧高温加热、板坯边部加热、中间带坯加热、低凸度热轧料生产等热轧生产技术和常化退火、脱碳退火、热拉伸平整机组、激光刻痕、涂层等冷轧

19、和热处理技术,已开发了分段式控制退火、退火炉露点高精度控制等先进冷轧技术,成功稳定生产5个顶尖牌号的高磁感取向电工钢,其磁感、铁损等电磁性能和涂层、叠片、磁致伸缩、涂层附着性等工艺性能均可与国际顶尖产品相比美,表明中国高磁感取向硅钢达到了世界先进水平。此外，鞍钢取向硅钢生产线已经建成。太钢不仅能批量生产无取向硅钢，而且已经在实验室条件下开发出取向硅钢生产技术。首钢迁钢公司建设的电工钢生产线，年生产能力为100万t无取向硅钢和20万t取向硅钢。马钢等薄板坯连铸连轧生产线已生产或正在研究开发紧凑式流程生产无取向硅钢技术。1.2.3镀锡、镀锌板镀锡板是镀层钢板中厚度最小的品种。电镀锡板的锡层厚度较小

20、而且外表美观。镀锌板厚度大于镀锡产品，其抗大气腐蚀性能相当好。连续镀锌工艺适于处理成卷带钢，表面美观，铁锌合金过渡层很薄，故加工性能很好。镀锌板经辊压成瓦垄形后作为屋面瓦使用；其它用途还有用来制造日用器皿，汽油桶，车辆用品以及农机具等。在生产过程中不断开发和拓展现有规格品种,在原有的T-2.5CAT-5CA的基础上,开发了材质性能均匀,抗时效性能极佳,成形性能优良的T-1CA，T-1. 5CA及T-2CA等品种,实现了连续退火生产软质材的突破。为满足用户皇冠盖用途需求,开发了介于T-3CA和T-4CA硬度之间的T-3.5CA品种；另外在原25#镀锡板的基础上开发了10#低锡板,主要用于生产饮料

21、罐的需求。还开发了许多镀锡板专用材,包括蘑菇罐用途的低铬铁、高档酒罐包装用的S2高粗度表面材、制罐专用材、花边板等。宝钢还开发出了高表面质量的电镀锌、热镀锌GI和GA 汽车外板。电镀锌整车外板供货的已有上海大众的帕萨特(PASSAT)、一汽大众的奥迪(Audi)系列、上海通用别克(BUICK)和卡迪拉克(Cadillac)、长安福特(Ford)等。宝钢对镀层相结构进行改进,抗粉化和成形性能有了明显的提高。宝钢既可以以纯锌GI也可以以合金化GA供货。目前已批量向德国宝马、德国大众PASSAT、德国Ford、意大利Fiat、美国通用、美州克莱斯勒、韩国通用大宇、印度塔塔等公司提供热镀锌、电镀锌冷轧

22、板外板产品。电镀锌日前已经通过德国奔驰的认证,宝钢具备了向奥迪(Audi A6) 、帕萨特(PASSAT)等代表我国轿车水平的车型整车供货能力。1.2.4其它产品鞍钢与上海大学等单位合作,以磷或磷+钒代硅研发成功低碳、低硅、无铝(低铝) 相变诱发塑性钢,解决了传统高铝相变诱发塑性钢生产困难、高硅相变诱发塑性钢可镀性差、焊接性差的问题,批量生产590 、780 等不同级别的相变诱发塑性钢,并应用于一些国产车型,在高强钢的开发和应用方面闯出一条新路。此外，在开发产品新品种方面进步迅速，在生产家电板、彩涂家电板、荫罩带钢、耐指纹板等方面技术已十分成熟。1.3冷轧带钢的生产工艺现状冷轧带钢是由热轧带钢

23、采用冷轧方式生产出的具有较高性能和优良品质的板带产品。不仅表面质量和尺寸精度高，而且可以获得很好的组织和性能。通过冷轧变形和热处理的恰当配合，不仅可以比较容易地满足用户对各种产品规格和综合性能的要求，还特别有利于生产某些需要有特殊结晶织构和性能的重要产品，例如硅钢板、深冲板等。伴随着汽车、家电、轻工制造等行业的快速发展, 对冷轧带钢的质量和品种要求日趋严格, 给冷轧工艺发展带来了前所未有的机遇及挑战。1.3.1冷轧带钢的轧制工艺特点冷轧与热轧的区别在于变形前材料没有加热,因而,变形温度远低于再结晶温度。带钢轧制的主要特点是需要很大的机械能,主要用于变形和克服轧辊和带钢表面间的摩擦。对于成品的外

24、观特性和性能来说,冷轧时表面的变化过程与内部的变化同样重要。较之热轧，冷轧带钢的轧制工艺特点主要有以下三个方面：1.加工温度低，在轧制中将产生不同程度的加工硬化。冷轧在金属的再结晶温度以下进行,晶粒被破碎,产生了很高的位错密度,且不能在加工过程中产生回复再结晶,故板带在冷轧过程中必然产生很大的加工硬化,并随着变形程度的增加而加剧,从而使变形抗力及轧制压力增大,降低塑性。当加工硬化超过一定程度后,板料将因过分硬脆而不适合于继续轧制,或者不能满足用户对性能的要求,因此钢材经一定的轧制道次以后,往往要经软化热处理(再结晶退火、固溶处理等) ,使轧件恢复塑性,降低变形抗力,以便继续轧薄。所以在冷轧时,

25、要制定压下规程,决定轧制变形量,并了解金属的加工硬化程度。2.冷轧中要采用工艺冷却和润滑。冷轧过程中产生的剧烈变形热和摩擦热使轧件和轧辊温度升高，故必须采用有效的人工冷却。轧制速度愈高，压下量愈大，冷却问题愈显得重要，所以必须加强冷轧过程中的冷却，才能保证过程的顺利进行。水是比较理想的冷却剂，因其比热大，吸热率高且成本低廉。油的冷却能力则比水差得多。冷轧采用工艺润滑的主要作用是减小金属的变形阻力，这不但有助于保证在已有的设备能力条件下实现更大的压下，而且还可使轧机能够经济可行地生产厚度更小的产品。此外，采用有效的工艺润滑也直接对冷轧过程的发热率以及轧辊的温升起到良好影响。在轧制某些品种时，采用

26、工艺润滑还可以起到防止金属粘辊的作用。冷轧中采用工艺润滑还可以明显延长轧辊使用寿命。就润滑效果而言，天然油（植物油与动物油）最优，矿物油次之，水最差。在天然油中，棕榈油最好，其次为棉籽油、豆油、菜籽油、动物油等。3.冷轧中的张力轧制。“张力轧制”就是轧件的轧制变形是在一定的前张力和后张力作用下实现的。轧制时所需的张力由位于轧机前后的张力卷筒提供,连续式冷轧机各架之间的张力则依靠控制速度来产生。张力的作用主要有：防止带材在轧制过程中跑偏；使所轧带材保持平直和良好的板形；降低金属变形阻力，便于轧制更薄的产品；可以起适当调整冷轧机主电机负荷的作用。1.3.2冷轧带钢的生产工艺普通薄钢板一般采用厚度为

27、1.56mm的热轧带钢作为冷轧坯料。主要工序有酸洗、冷轧、脱脂、退火、平整、剪切(横切、纵切) ,如果生产镀层板,还有电镀锡、热涂锡、热涂锌等镀层或涂层工序。冷轧的生产工艺流程是：热轧板卷(原料)酸洗冷轧脱脂退火平整剪切成品交货。原料。要得到均匀的交货性能,必须要对原材料的化学成分进行全检,并根据碳含量进行选材。薄带钢连铸的产业化将会为冷轧原料提供新的来源。高品质的冷轧成品尤其要注重前工序的生产,要有纯净度高、品质优良、性能均匀的原板才能轧出优质的冷轧产品。酸洗。冷轧坯料在轧制前必须经过连续酸洗机组清除氧化铁皮,以保证带钢表面光洁,顺利地实现冷轧及其后的表面处理。为获得更佳的酸洗质量,需提高酸

28、液温度并降低酸洗速度。在酸洗技术方面,采用浅槽紊流或喷流酸洗工艺。与旧的深槽式及单一浅槽式酸洗工艺相比,浅槽紊流及喷流酸洗工艺均大大降低了酸洗时间并提高了酸洗质量。新型高效的全自动焊机、大张力拉伸矫直机、故障率低的活套、带快速回转刀头的圆盘剪、先进的自动补酸系统,都是现代化大型酸洗机组的成熟实例。酸洗-轧机联合机组发展迅速，对于特殊钢、高强钢和极薄带钢,可逆轧机(尤其是双机架可逆轧机) 辅以现代化的控制手段仍不可替代。轧制。酸洗之后即可轧制,为确保冷轧板形，需提供适当的辊型,配合弯辊、窜辊系统轧制。满足了用户对板形质量精度日趋严格的要求。全数字化的交流变频传动技术使得控制过程更快速、更准确。新

29、型激光测速仪和各种厚度、板形及平整度测量仪的应用,可提高轧制成品的厚度精度和平整度。清洗，退火。由于冷轧的工艺特点,轧到一定厚度必须进行退火使钢软化。但是轧制过程中,带钢表面有润滑油,而油脂在退火炉中会挥发,挥发物残留在带钢表面上形成的黑斑又很难除去。因此,在退火之前,应洗刷干净带钢表面的油脂,即脱脂工序。脱脂之后的带钢,在保护气体中进行退火，为保证退火性能,应选择低温长时间退火的工艺制度。退火后的带钢表面光亮,进一步轧制或平整时,就不必酸洗。平整。退火之后的带钢必须进行平整,以获得平整光洁的表面,均匀的厚度,并使性能得到调整。为减轻或消除边缘“凸条”,需采用凸度辊进行平整。平整之后,可根据定

30、货要求对带钢进行剪切。1.4现代冷轧机的发展现状及趋势日益增大的市场需求给冷轧带钢生产能力的发展和新冷轧机的建设带来了良性刺激。冷轧机作为生产质量要求很高的最终成品设备，投资巨大，工艺技术复杂，控制精度高。对冷轧机组的选型、定位应遵循高起点、高质量、产品具有高竞争力的原则。应综合考虑市场容量、品种质量、投资规模等因素才能充分发挥低耗、高产、高质的优势，以最低的投入获得最好的效益。1.4.1现代冷轧机的类型特点带钢冷轧机按机架排列方式可分为连续式冷轧机和往复可逆式冷轧机。连续式冷轧机生产效率与轧制速度都很高，在工业发达国家中，它承担着薄板、带材的主要生产任务。相对来说，当产品品种较为单一或者变动

31、不大时，连轧机最能发挥其优越性。冷连轧机组逐渐淘汰单卷连轧，由无头轧制向全连续冷轧机组、酸洗冷轧联合机组方向发展，使冷轧带钢生产的产量、质量、成材率和劳动生产率大幅提高，生产周期和成本降低。可逆式冷轧机适用于多品种、小批量或合金钢产品比例大的情况，不锈钢、硅钢及其它特殊钢生产的发展，都宜采用可逆式冷轧机，且多数采用多辊轧机。由于运用了冷连轧机发展起来的各项先进技术(厚度自动控制、板形控制、大卷重、高轧速等)，可逆式冷轧机在产品质量和产量上都有很大提高，有的产品质量性能指标接近或超过了冷连轧机。虽其生产能力较低，但投资小、建厂快、生产灵活性大，适宜于中小型企业。20世纪90年代以来，全球新建单(

32、双)机架可逆式带钢冷轧机的台数首次大大超过新建的连续式带钢冷轧机，如欧美一些发达国家装备了一些轧制特殊钢种和规格的可逆式轧机，有CVC-6-HS六辊可逆式轧机、HC (UC)六辊轧机、二十辊轧机、十二辊轧机和Z型(十八辊)轧机等。带钢冷轧机的发展趋势一方面向大型化、品种专业化生产的方向发展，另一方面向品种生产灵活、投资小、适应性强的紧凑式往复可逆冷轧机方向发展。2 产品方案的制定及金属平衡表2.1产品方案的制定1.产品方案的定义：产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名、品种、规格、状态以及年计划产量。产品方案一般在设计任务书中加以规定，产品方案是进行车间设计的主要依据，根据产品方案可以确

33、定生产方案（工艺）及选择设备。2.制定产品方案的依据编制产品方案时主要从以下各点进行考虑的：(1)满足国民经济发展对产品的需求，特别是要解决某些短线产品的供应和优先保证最重要的国民经济部门对产品的需求；(2)考虑产品的平衡，即是说，要考虑各种产品在全国范围内的平衡和各地区内的平衡问题，以及可能出口的问题；(3)考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区纳的合理分工；(4)专虑建厂地区资源及钢的供应条件，物资和钢材等的运输条件；(5)根据当前技术上的可能性，逐步解决产品品种规格的更新问题，力争做到产品结构和产品标准的现代化表 2.1产品方案 产品名称产品规格产量万吨所占比例%厚mm宽mm长mm冷轧带钢

34、卷0.2-3.07501600-8033.3 冷轧板0.2-3.07501600100060007029.2 热镀锌板0.5-2.07001600100060004518.8 镀锡板0.3-1.57001600100060004518.8合计2401002.2原料的选择2.2.1原料要求根据金属平衡，年产240万吨的冷轧产品，年需要热轧钢卷 253.93万吨。确定冷轧厂所需的热轧原料规格为：带钢宽度：8001630mm带钢厚度：1.56.0mm钢卷内径：760762mm钢卷外径：11002150mm钢卷重量：最大30吨2.2.2热轧带钢卷的技术要求1.原料的技术要求应符合Q/ASB 77的规定

35、。2.带钢的厚度偏差应符合表的规定表 2.2带钢的厚度偏差项目钢带厚度在宽度范围的厚度允许偏差一级品二级品700-11001100-13001300700-11001100-13001300厚度偏差1.8-2.20.180.200.220.260.280.302.2-4.00.200.220.240.280.300.324.5-5.00.220.240.260.300.320.34横向厚度偏差1.8-2.20.120.140.160.200.220.242.2-4.00.120.140.160.220.240.264.5-5.00.140.160.180.240.260.28纵向厚度偏差1.8

36、-2.20.220.220.220.260.260.262.2-4.00.220.220.220.280.280.284.5-5.00.250.250.250.250.300.303.边缘破口不得超过钢带宽度允许偏差,边缘不得有扭边,端部揉邹和大于90的折角。4.钢带应卷紧,松卷圈数不得多于5圈,冷卷料不验收,合金钢/低合金钢40号以上优质钢松 卷圈数不得超过7圈。5.带钢表面不允许有气泡结疤折叠裂缝夹杂压入氧化铁皮侧面不允许有分层。6.带钢表面允许有深度不大于厚度负偏差之半的压痕裂纹麻点划伤及轧辊所造成的网纹。2.3金属平衡表的制定2.3.1金属平衡是指生产车间在一定的时间内（通常是一年）所

37、生产的产品的收支情况，即投入与产出的情况，编制金属平衡的作用是确定出为完成年计划产量所需要的投料量。考虑到生产过程中的溶损、几何损失、工艺损失，制定如下的金属平衡表。2.3.2金属平衡表的制定表2.3 金属平衡表产品名称各种损失年产量/万吨成材率/%年需坯料量/万吨溶损 万吨 % 几何损失 万吨 % 工艺损失万吨 % 冷轧带钢卷0.40 0.503.20 4.01.16 1.458094.0584.76 冷轧板0.35 0.502.94 4.21.05 1.507093.8074.34 热镀锌板0.23 0.501.85 4.10.65 1.454593.9547.73 镀锡板0.25 0.5

38、51.13 2.50.72 1.604595.3547.1合计240253.933 轧制工艺流程及轧制工艺制度3.1规格根据鞍钢冷轧一号线1700连轧机组进行设计。 1、采用四辊轧机五机架连轧 （1）工作辊直径：（520600）mm ，选600 mm ； （2）支承辊直径：（14001526）mm ,选1500 mm 。 2、成品尺寸： 0.81400 mm 3、原料规格： （1）选取钢种：； （2）根据经验资料，选取原料尺寸为3.01450mm的热轧板卷。3.2冷轧薄板生产及工艺流程 热轧带卷 酸洗 五机架轧机 热镀锌电解清洗罩式退火连续退火 退火平整平整 横切横切重卷纵切 退火横剪冷轧带钢

39、卷 冷轧板热镀锌板镀锡板图3.1 冷轧板带钢工艺流程3.3轧制规程制定3.3.1压下规程的制定 根据经验采用分配压下系数表3-1，令轧制中的总压下量为h，各道的压下量为： 式中：bi压下分配系数。表3.2 各种冷连轧机压下分配系数机架数压下分配系数 bi道次（机架）号1234520.70.330.50.30.240.40.30.20.150.30.250.250.150.05根据表3-1中的计算出各道次压下量为： h1=0.66 h2=0.55 h3=0.55 h4=0.33 h5=0.11在确定各架压下分配系数，亦确定各架压下量或轧后厚度的同时，还需根据经验分析选定各机架之间的单位张力。参考

40、经验数据，初步制定压下量及前、后张力如表3-3所示： 表3.3 产品压下量及前、后张力道次前张力/后张力/13.02.340.66903522.341.790.551009031.791.240.5510410041.240.910.331081045 0.910.80.1145108 3.3.2张力制度 张力在冷轧生产中不仅可以降低轧制压力，防止带钢跑偏，补偿沿宽度方向轧件的不均匀变形，并且还起着传递能量，传递影响，使各机架之间相互连接的作用。张力制度就是合理的选择轧制中各道次张力的数值。实际生产中若张力过大会把带钢拉断或产生拉伸变形，若张力过小则起不到应有作用。因此作用在带钢上的最大张应力

41、应满足： 其中： 作用在带钢单位截面积上的最大张应力； 带钢的屈服极限。冷连轧的特点之一是采用大张力轧制，所以一般单位张力q为（0.30.5），轧机不同、轧制道次不同、钢种不同、规格不同等影响，张力变化范围较宽。后张力与前张力相比对减少单位轧制压力效果明显，足够大的后张力能使单位轧制压力降低35%，而前张力只能降低20%左右。且单位张力后机架要比前机架大一些。冷轧带钢的分配原则见表3-3。 表3.4 冷轧带钢的分配原则带钢厚度，mm0.311224单位张应力,kg/mm20.50.80.20.50.10.2 3.3.3轧辊转速的确定根据经验值，轧件由末架轧机轧制完成后的出口速度一般为1822,

42、选取末架轧机轧件的出口速度为20，根据秒流量体积条件：求出轧件在各架轧机的出口速度。利用前滑值计算轧辊的转速：计算步骤如下：（1）先计算出咬入角：（2）利用咬入角计算出中性角：（3）通过中性角求出前滑值：（4）计算轧辊线速度：（5）计算轧辊转速：601000对各道次依次按上述步骤进行计算，计算结果如表3-4所示：表3.5 各机架计算结果机架号12.6880.0170.0376.846.60210.1922.4530.0160.0438.948.57272.9832.4530.0160.06212.9012.15386.8441.9000.0130.05617.5816.65530.1851.0

43、970.0080.02720.0019.47620.203.4计算轧制力 各机架摩擦系数的选取：因第一道次要保证顺利咬入，不喷油.本设计采用M.D.Stone公式计算平均单位压力： 上式中：； 系数 考虑轧辊弹性压扁的变形区长度； 平面变形抗力，； 前后张力平均值，()计算步骤如下：(1)确定变形抗力由于在变形区内各断面处变形程度不等，因此，通常根据加工硬化曲线取本道次平均总压下率所对应的变形抗力值。平均总压下率按下式计算： = 式中：本道次轧前的预变形量； 本道次轧后的总变形量； 冷轧前轧件的厚度； 本道次轧前轧件的厚度； 本道次轧后轧件的厚度。 图3.6 Q215钢种加工硬化曲线1-纵向；

44、2-横向 根据Q215典型产品的含碳量，由加工硬化曲线查出对应于的值，然后计算平面变形抗力：。由求出平均单位张力，则可得到的值。(2)求的值的值根据轧辊压扁时平均单位压力图解（斯通图解法）得到。先根据具体轧制条件计算出参数和的值： 式中：摩擦系数； 接触弧长，工作辊半径。 式中： 泊松比，取0.25；E弹性模量，取E=210GPa，代入计算得：图3.7 确定f/之图表然后在斯通图解中尺和尺上分别找出对应其值的两点，连成一条直线，此直线与S形曲线的交点即为的值。根据值查表便可得的值。(3)求平均单位压力及总压力将的值和的值代入即可算出平均单位压力。 总压力为： 式中：由 计算得到； 轧件宽度，

45、B=1450mm对各道次依次按上述步骤进行计算，计算结果如表4-1所示。表3.8 各道次计算结果道次/%/%/%/mm/mm1022.0013.237062.536314.072.67222.0040.3332.995209550312.852.07340.3358.6751.3360010258812.851.51458.6769.6765.27710106710.59.951.08569.6773.3371.8775076.57865.760.86道次/mm/KN10.420.180.0740.481.2816.02464.6410793.1220.310.100.0830.381.221

46、3.11613.6611665.3730.430.180.150.511.3112.75770.2814240.5540.460.210.120.501.3010.8923.6514464.3650.330.110.310.571.348.171053.2412477.21表3.9 压下规程道次 轧速前张力后张力13.02.340.66226.849035446.4910793.1222.341.790.5523.58.9410090613.6611665.3731.791.240.5530.712.90104100770.2814240.5541.240.910.3326.617.58108

47、104923.8514464.3650.910.80.1112.120.00451081053.2412477.214 生产设备的选择4.1主要生产设备4.1.1主轧机设备选择的主要内容是确定出车间设备的种类、形式、结构、规格、数量及能力。设备选择一般考虑如下原则：（1） 要满足产品方案（主要指规格、质量、年产量等）的要求，保证获得高质量的产品；（2） 要满足生产方案及生产工艺流程的要求；（3） 要注意设备的先进性和经济上的合理性；（4） 要考虑设备之间的合理配置与平衡。 主轧机选择主要是针对主轧机的型式、吨位以及主电机的功率进行选择设计。在选择设备时要考虑满足产品方案、生产方案以及生产工艺的

48、要求，如何生产出质量优、产量高的产品。同时还要考虑选择的设备是否先进以及价格是否合理。本车间采用的是全连续式无头轧制，主要生产设备采用的是0#4#连续轧制机组，0#号轧机的型式是六辊轧机，而1#4#轧机的型式是四辊轧机。五机架连续轧制机组，无可逆道次。四辊轧机的优点多，主要应用于板带的轧制。主轧机采用的压下方式是液压压下方式5。主轧机的主要工艺参数如下： 表4.1 主轧机轧制的钢卷规格钢卷规格：钢卷外径/ mm 钢卷内径/ mm 带钢宽度/ mm 带钢厚度/ mm 钢卷质量/ t：max 钢卷重量/ kg：max 入口1200215076275016001.56.53030000 出口1200

49、200061075016000.23.03030000表4.2 主轧机的主要工艺参数名称参数0机架轧辊尺寸轧辊直径辊身直径/mmmm工作辊(430490)1700中间辊(500560)1700支撑辊(14101525)170014机架轧辊尺寸轧辊直径辊身直径/mmmm工作辊(520600)1676支撑辊(14001525)1676轧机主电机参数04机架转速/rmin0250/500最大轧制力/MN30最大轧制速度/m/min1350轧辊电机功率/ KW1333轧辊电机台数/台44.2辅助生产设备4.2.1酸洗设备酸洗的作用是除去金属表面的氧化铁皮。采用的工艺是浅槽式紊流酸洗工艺，这种酸洗工艺速

50、度快、质量好、能耗低、污染少；剪边机的形式是双塔双头式，其特点是剪切的精度高、自动化程度高；采用全自动激光焊接机，焊接的时间短而且焊接的质量更好；卷取机采用新型的回转式卷取机，利于卷取薄板。酸洗机组的主要工艺参数如下： 表4.3 酸洗机组轧制的钢卷规格钢卷规格入口出口带钢宽度/ mm75016007501600带钢厚度/ mm1.06.01.06.0钢卷外径/ mm1100200011002000钢卷内径/ mm700/762750/610钢卷质量/ t:max2525 表4.4 酸洗机组的机组速度 名称参数入口速度/ m/min :max350工艺段速度/ m/min :max180出口段速

51、度/m/min :max300穿带速度/m/min 60甩尾速度/ m/min120表4.5 酸洗机组的主要工艺参数名称参数酸洗温度/ 7085酸洗介质（HCL）/ g/L200漂洗介质冷凝水酸洗能力 /t/h :max2404.2.2退火设备 冷轧生产中还有一道重要的生产工序就是冷轧带钢的热处理生产，目前使用的退火炉的型式有两种：一种是间歇式退火炉，另一种是连续式退火炉。本车间采用的是间歇式退火炉（全氢罩式退火炉），以高炉煤气作燃料，通过保护罩对钢卷进行间接加热。那么为何采用全氢罩式退火炉呢？因为全氢罩式退火炉生产灵活，不受带钢宽度、厚度和品种的限制，应用范围广泛，开发早，炉型比较成熟，投资

52、少等。但是全氢罩式退火炉也有一些不足，如退火周期长，生产率不高，热耗高等。全氢罩式退火炉采用全氢作为保护气体。但是由于氢的渗透性强，又易爆，所以对炉台、炉台循环风机以及保护罩的要求非常严格。同时全氢罩式炉所属设备的几何尺寸及其精度的要求也很高。退火机组的主要工艺参数如下： 表4.6 退火机组的主要工艺参数名称参数燃料种类高炉和焦炉混合煤气高炉煤气体积：焦炉煤气体积7：3保护气体的成分100%氢气钢卷最大质量 / t21钢卷最小质量 / t10钢卷最大外径 / mm2000钢卷最小外径 / mm1200钢卷内径 / mm610带钢宽度 / mm7501600带钢厚度 / mm 0.23.0最大堆

53、垛高度 / mm5100最大装炉量 / t100平均装炉量 / t90最高退火温度 / 750加热炉小时能力 / t/h3.6炉台小时能力 / t/h1.84.2.3精整设备 精整工序就是使冷轧带钢成为交货状态产品的生产过程。精整主要平整、横切或纵切和包装等工序。(1).冷轧带钢的平整 冷轧带钢在经过了再结晶退火后，虽然消除了加工硬化组织，但是却使力学性能和加工性能被破坏，就导致了带钢的应力应变曲线产生了屈服台阶，所以平整的作用就是消除屈服台阶，提高力学性能和加工性能。本车间采用国内普遍应用的四辊式单机架平整机。表4.7单机架平整机机组的主要工艺参数名称入口出口钢卷规格带钢宽度 / mm700

54、16006001600带钢厚度 / mm0.23.00.23.0钢卷外径 / mm1100215011002000钢卷内径 / mm610610钢卷最大重量 / t45辊身长度 / mm1700最大轧制速度 / m/s20最大轧制力 / MN16最大平整压力 / KN 15000最大平整速度 / m/min1500轧辊直径工作辊 / mm660615支撑辊 / mm15251400年生产能力 / kt635(2).冷轧带钢的横剪横剪机组是把平整后的钢带剪切成定尺长度的钢板，经过矫直和涂油，堆垛成一定质量的钢板。横剪机组可以很好的保证剪切精度和钢板表面质量，但是要注意的是对机组的速度和剪切钢带规

55、格范围是要有一定的有要求的。本车间设计设有四条横剪机组。整体设备由开卷机、矫直机、下切剪、圆盘剪、地下卷曲机、飞剪等组成。表4.8 一号横切机组的主要工艺参数名称参数剪切材料冷轧钢带、热镀锌带钢卷规格带钢宽度 / mm7501600带钢厚度 / mm1.53.0钢卷外径 / mm:max1850钢卷内径 / mm610钢卷质量 / t:max25抗拉强度580表4.9 二号横切机组的主要工艺参数名称参数剪切材料冷轧钢带、热镀锌带原料宽度 / mm8001400原料厚度 / mm0.81.5钢卷外径 / mm9002150钢卷内径 / mm610钢卷质量 / t:max25带钢厚度 / mm0.

56、81.5成品板长度 / mm10004000成品板宽度 / mm8001400带钢最大抗拉强度 / 600表4.10 三号横切机组的主要参数名称参数剪切材料冷轧钢带、热镀锌带原料宽度 / mm7501250原料厚度 / mm1.12.0钢卷外径 / mm:max2000钢卷内径 / mm610钢卷质量 / t:max25带钢最大抗拉强度 /600带钢宽度 / mm7501250带钢厚度 / mm1.12.0成品定尺长度 / mm10006000表4.11 四号横切机组的主要参数名称参数剪切材料彩涂带钢带宽度 / mm9001550钢带厚度 / mm0.33.0钢卷外径 / mm7501850钢卷内径 / mm610钢卷质量 / t:max25成品钢板长度 / mm10004000带钢抗拉强度 / 412(3).冷轧带钢的纵剪冷