年产100万吨1700冷轧车间工艺设计

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1、 学 号：201114660214毕业设计说明书GRADUATE DESIGN设计题目：年产100万吨1700冷轧车间工艺设计学生姓名：*专业班级：11成型2班学 院：冶金与能源学院指导教师：* 副教授2015年06月03日 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。本文结合武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100万吨1700冷轧车间。设计内容包括选择轧机形式、确定布置形式、根据典型品种（厚度为2mm）进行压下规程设计和有关计算（力能参数计

2、算、轧辊强度验算和电机能力验算等）。选择辅助设备（包括镀锌、彩涂线等）。主设备采用了酸轧联合机组，退火炉选择罩式退火炉，轧机为板形调控灵敏CVC形式。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 1700冷轧薄板；酸轧联合机组；冷轧工艺与设备；压下规程 AbstractAs cold rolling

3、 sheet has high dimensional accuracy, surface quality and excellent overall performance,so it has been more widely used in all areas of production and constrcution,especially in the household appliances and motor vehicle plates.This article combines with the information of Wusteel Cold Mill Plant.At

4、 the same time ,it refer to other modern cold mill plant.So I design an 1700 Cold Rolling Mill Plant with an annual output of 1.0 million tons.The component of design includes the choice of rolling mill forms,the arrangement of mills,according to the typical varieties(thickness of 2mm)to design the

5、reduction of order and calculation(the parameters of force and energy,the strength of roll and the capacity of electrical motor),the choice of auxiliary equipment(including galvanized line,color coating line).The main equipment uses the continuous picking line coupled to tandom mill.The annealing fu

6、rnace chooses bell-type annealing furnace.The mills choose CVC rolls to control the shape of sheet.Because of cold rolled sheet has the size precision is high, the surface quality and excellent comprehensive properties, so it has been used more and more widely, as must the areas of the building mate

7、rials production in the national economy, especially the application at home plate and a plate of automobile.This article tries to design the Cold Mill Plant capables of producing high-grade household appliances and motor vehicle sheet.Meanwhile,the equipment compared with reference to relevant info

8、rmation and then choose the best equipment to ensure production quality and prodution proceed smoothly,thus achieving the target of excellent qualilty, low cost ,high productivity and environment protection.Keywords 1700cold-rolling，continuous pickling line coupled to tandom mill，cold rolling techno

9、logy and equipment，reduction of order 目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论11.1 引言11.2 冷轧薄钢板生产的发展史21.3 国内外冷轧薄板的发展现状31.4 冷轧设备种类和特点31.4.1 轧机31.4.2 退火设备41.5 冷轧生产的发展方向4第2章 建厂依据和产品大纲62.1 建厂依据62.2 制定产品大纲62.2.1 产量及钢种72.2.2 规格72.2.3 产品规格详细72.2.4 产品执行标准7第3章 酸洗段设备与工艺83.1 酸洗机组的设备83.1.1 半连续式酸洗机组83.1.2 连续塔式酸洗机组83.1.3 连续卧式酸洗机组

10、93.1.4 酸洗机组的选型93.2 酸洗机组的工艺103.2.1 入口段103.2.2 工艺（酸洗）段113.2.3 酸洗机组的基本数据参数12第4章 轧钢机类型和布置形式比较选择134.1 连轧机形式选择144.2 轧机的选择144.2.1 CVC轧机154.2.2 HC轧机154.2.3 VC轧机164.2.4 轧机选择17第5章 压下规程设计195.1 确定压下规程205.1.1 原料尺寸205.1.2 各轧机压下量分配205.1.3 五机架连轧各架轧机的压下量分配215.2 确定轧机速度制度235.2.1 轧制速度的确定235.2.2 轧辊转速的确定235.2.3 加速度的选择24第

11、6章 力能参数的计算及空载辊缝的设定256.1 轧制力266.1.1 轧制力的计算266.2 计算空载辊缝306.2.1 咬入能力校核326.3 轧制力矩的确定326.3.1 轧制力矩的确定336.3.2 摩擦力矩的确定336.3.3 空转力矩的确定35第7章 电机能力验算36第8章 轧辊强度校核408.1 轧辊强度的校核418.1.1 支撑辊强度校核418.1.2 工作辊强度校核428.1.3 工作辊与支撑辊间的接触应力43第9章 年产量的计算469.1 轧钢机工作图表479.1.1 研究轧制工作图表的意义479.1.2 轧制图表的基本形式及其特征479.2 轧机年产量计算489.2.1 轧

12、钢机小时产量489.2.2 轧机平均小时产量519.2.3 轧钢车间年产量计算519.2.4 提高轧钢机产量的途径52第10章 金属及其它消耗5210.1 金属消耗5310.2 燃料消耗5310.3 电能消耗5410.4 轧辊消耗5410.5 水的消耗5410.6 蒸汽消耗5510.7 氧气消耗5511.8 压缩空气消耗5510.9 润滑油消耗55第11章 辅助设备的选择5511.1 开卷机5611.2卷取机5611.3 单机架平整机5711.4 飞剪5811.5 剪切机5911.6 张力矫正机6011.7 运输机6111.8退火炉62第12章 车间平面布置6412.1 轧钢车间平面布置641

13、2.2 金属流程线的确定6412.3 设备间距的确定6512.4 仓库面积的确定6512.4.1 原料仓库面积计算6512.4.2 成品仓库面积确定66总 结67参考文献68谢 辞70附 录71 第1章 绪论 1.1 引言冷轧是在常温下，对合适的热轧退火带卷进行带张力的轧制压下过程。钢的冷轧于19世纪中叶始于德国，当时只能生产宽2025mm的冷轧带钢。必要性：当薄板、带材厚度小至一定厚度时，由于难以保证温度均匀，钢材热轧很难实现。钢材热轧过程中的温降和温度分布不均匀不能轧出头尾尺寸一致的带卷，并且随着钢板厚度比的增大，在无张力的热轧条件下，要保证良好的板形也非常困难。特别是在轧制厚度小而长度大

14、的薄板带产品时，冷却上的差异引起的轧件首尾温差会使产品尺寸超出公差范围，性能出现显著差异。而且，热轧工艺技术水平尚不能保证钢带表面在热轧过程中不被氧化。氧化铁皮造成的热轧表面质量不光洁，不能达到生产表面光洁程度要求较高的板带钢产品的技术要求。钢材在热轧过程中的温降和温度分布不均给生产带来了难题，随着钢板宽厚比的增大，在无张力的条件下，要保证良好的板形也非常困难，而冷却上的差异引起的轧件首尾温差往往使产品尺寸超出公差范围，性能出现显著差异。当厚度小于一定限度时，轧件在轧制过程中温降剧烈，以致根本不可能在轧制周期之内保持热轧所需的温度。冷轧薄板可以通过调节轧制和退火工艺，获得具有更多样的力学性能。

15、即可生产高强度冷轧板，也可生产软、冲压性能很高的汽车面板，其具有性能好、品种多、用途广诸多优点，可以在比较广的范围内满足用户的要求。在对表面质量、板型、厚度公差要求较高的产品，热轧产品无法满足要求。目前热轧工艺技术水平尚不能使钢带表面在热轧过程中不被氧化，也不能完全避免由氧化铁皮造成的表面质量不量热轧不适于生产表面光洁程度要求较高的板带钢产品。另外，由于热轧生产先天性的缺陷，热轧板板型、厚度公差无法与冷轧板相媲美。高级的汽车用钢、家电用钢，只能使用冷轧薄板。优势：冷轧产品具有表面光洁、尺寸精度高、生产过程没有降温，保证温度均匀的要求、容易实现轧制润滑等优点，因而在薄板带生产中广泛使用冷轧工艺。

16、冷轧带钢产品的尺寸精度、板形、表面质量和性能都达到很高的要求。工艺：开卷酸洗切边轧制拆卷退火镀锌（锡、铝）来料要求：来料凸度、厚度、抗力符合要求。特点：冷轧过程没有再结晶软化，凸度严格按照比例凸度轧制，来料凸度不控制必然会产生残余应力出现瓢曲，轧制变形量7580%。常选五机架连轧或三机架可逆，单机架可逆产量过低。本文借鉴了武钢冷轧薄板生产厂的生产工艺，产品规格为0.33mm冷轧带钢，典型产品为2mm冷轧薄板，设计了年产100万吨1700冷轧薄板车间。由于本人水平有限，时间仓促，设计中肯定有很多不足之处，望老师给予批评指导。1.2 冷轧薄钢板生产的发展史钢的冷轧于19世纪中叶始于德国，最初只能生

17、产宽20-25mm的冷轧带钢1。美国与1859年制造建成了25mm冷轧机，1887年生产出宽150mm的低碳钢,宽的冷轧薄板是在热轧成卷带钢的基础上发展起来的2。美国早在1920年第一次成功的轧制出宽带钢，并很快由单机不可逆轧制跨入单机可逆式轧制。1926年阿姆柯公司巴特勒工厂建成四机架冷连轧机。日本1938年在东洋钢板松下工厂安装了第一台可逆式冷轧机。1940年在新日铁建立了第一套四机架1420冷连轧机。1951年苏联建设了一套2030全连续五机架冷连轧机，年产250万吨3。我国发展较晚，开始于1960年，首先建立了1700mm单机可逆式冷轧机，以后陆续投产了1200mm单机可逆式冷轧机，M

18、KWl400mm偏八辊轧机、1150mm二十辊冷轧机和1250mmHC单机可逆式冷轧机等。1978年以前,我国冷轧板带生产技术比较薄弱,仅鞍钢和太钢有几台单机架可逆轧机可以生产宽带钢,轧机不仅效率低,装备水平也差,产量无法满足国民经济发展的需求,质量也无法与世界先进水平相抗衡4。1978年初,从原西德等国成套引进的1700mm冷轧设备(同时引进了一些专利技术)在武钢成功投产5。该机组可年产75万吨冷轧薄板、15万吨镀锌板卷、10万吨镀锡板卷。这套适用于冷轧工艺全过程的先进设备,无论从机械制造、电气传动、自动控制系统以及计算机、仪表、检测元件等都汇集了当时世界上的先进技术。从此,我国冷轧生产技术

19、跨入了一个历史性飞跃发展的新时代。1988年建成了2030mm五机架全连续冷轧机。新建和筹建的百万吨级冷轧厂很多，生产设备技木水平已由只能生产低碳薄板而发展到能生产高碳钢、合金钢、高合金钢、不锈耐热冷轧薄板、镀锌板、涂层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。冷轧薄板发展如此迅速的的主要原因是：1) 钢材热轧过程中的温降和温度分布不均匀给生产带来了难题。特别是在轧制厚度小而长度大的薄板带产品时，冷却上的差异引起的轧件首尾温差往往带使产品尺寸超出公差范围，性能出现显著差异。当厚度小到一定时，轧件在轧制过程中温降剧烈，以致根本不可能在轧制周期之内保持热轧所需的温度。2) 在对表面质量、板型、厚度公差要求较高

20、的产品，热轧产品无法满足要求。目前热轧工艺技术水平尚不能使钢带表面在热轧过程中不被氧化，也不能完全避免由氧化铁皮造成的表面质量不量热轧不适于生产表面光洁程度要求较高的板带钢产品。另外，由于热轧生产先天性的缺陷，热轧板板型、厚度公差无法与冷轧板相媲美。高级的汽车用钢、家电用钢，只能使用冷轧薄板。3) 冷轧薄板可以通过调节轧制和退火工艺，获得具有更多样的力学性能。即可生产高强度冷轧板，也可生产软、冲压性能很高的汽车面板，其具有性能好、品种多、用途广诸多优点，可以在比较广的范围内满足用户的要求。1.3 国内外冷轧薄板的发展现状武钢武钢股份投资83.7亿元建的2130mm冷轧机组，年产量215万吨，产

21、品厚度0.2-0.5mm，最大宽度2080mm，最大强度800MPa，其产品用于以轿车板和家电板为代表的覆盖面极广的高档冷轧产品。鞍钢继1780mm冷轧机组投产后，鞍钢为配合新建的2150mm的热连轧机组，新建1500 mm冷连轧和2130 mm冷连轧。首钢首钢股份总投资54.2亿元的冷轧薄板生产项目年产量可达150万吨，主要目标是汽车薄板。唐钢唐钢冷连轧生产线用于与现存的酸洗线联机。酸洗线与一套5机架冷连轧生产线联机能够生产出下游生产线所要求的产品（镀锌线以及其他的生产线）。在5架冷连轧机中，1-4 架轧机为4辊预留Smartcrown轧机，第5架轧机为6辊Smartcrown轧机。生产钢种

22、：CQ:50%；DQ:40%；HSLA:10%。生产宽度为820-1650mm厚为0.3-2.0mm的产品。1.4 冷轧设备种类和特点1.4.1 轧机冷轧机包括CVC轧机，HC轧机，PC轧机，VC轧机等。CVC轧机是在HCW轧机的基础上研制成功的，CVC辊和弯辊装置配合使用可调辊缝达600微米。CVC精轧机组的配置一般是，前几个机架采用CVC辊主要控制凸度，后几个机架采用CVC辊主要控制平直度。CVC轧机板凸度控制能力强，轧机结构简单，易改造，能实现自由轧制，操作方便，投资较少。HC轧机的主要特点：具有大的刚度稳定性和很好的控制性同时可以显著提高带钢的平直度，可以减少板、带钢边部变薄及裂边部分

23、的宽度，减少切边损失。1.4.2 退火设备退火方式主要有罩式退火和连续退火。罩式退火加热时间长，适用于深冲钢。但各部位的加热和冷却过程不同，带卷内部的组织性能有可能产生差异。它采用全氢成分，改进循环系统和水冷措施以及换热方式后，极大地提高了导热系数，缩短了加热时间，减少了带卷内外温差，节约了能源，也提高了产品的质量。但生产高强度钢，表面质量高的品种受到限制。连续退火工艺克服了分批退火生产周期长、占地大、人力多的不足，以其产量大、效率高、生产稳定得到了飞速发展。连续退火机组可以将表面清洗、退火、平整、分卷剪切等工序集于一身。产品沿纵向长度的力学性能更加一致、更加均匀。质量好，板形平直，金属收得率

24、高;使生产周期从一周缩短至1-2天。尤其是与炼钢技术的结合，可以经济地生产出不同强度级别和深冲等级、表面质量要求的带钢，几乎能满足各行业的要求。1.5 冷轧生产的发展方向我国作为发展中国家，冷轧板带的生产必须加快发展，才能满足经济建设的需要。冷轧生产技术正向大型化、集成化、高速化方向发展，而且在进一步地提高自动化和连续化水平。产量和生产率都有显著的提高，产品质量更趋完美。主要向如下几个方向发展和完善：1) 热轧生产技术的完善，使得某些薄规格热轧产品正在替代同规格的冷轧产品。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

25、板才能轧出优质的冷轧产品。2) 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，是现代化大型酸洗机组的成熟实例。3) 酸洗-轧机联合机组将取代其他机型，成为冷轧机中的主力军。对于特殊钢、高强钢和极薄带，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将扮演不可替代的角色。4) 全氢罩式退火和连续退火机组将优势互补，平分秋色。5) 涂镀层产品更注重专业化生产，注重清洁和环保，注重降低能耗，注重开发综合性能优良的新品种。6) 全数字化的交流变频传动技术将取代其他形式，使得控制过程更快速、更准确。新型激光测速仪和各种厚度、板形及平整度测量仪的

26、应用，可使轧制成品的厚度精度达到1%以下，平整度小于1%。7) 要鼓励合资，合作引进资金、技术和管理，缩小和国外先进产品的差距。要坚持专业化生产，培养和创造自己的独特产品。要注重发展速度和产品结构、质量、效益的统一，不能犹豫徘徊，也不能盲目冒进，一定要注重资源、环境、市场、技术、人才的有机统一。近年来，随着社会的发展和科学技术的进步，用户对冷轧高质量，高附加值，高技术难度的带钢产品的需求量显著增加，对钢铁产品质量、品种、性能的要求越来越高。钢铁领域的竞争，已从过去的价格为主转向以产品品质、服务为主，企业的技术水平、产品品种质量和延伸服务将成为竞争力强弱的决定因素。同时随着市场竞争的加剧，各冷轧

27、带钢厂为了在市场竞争中居于有利地位，也迫切需要提高生产技术水平，减少原材料和能量消耗，改善经营管理，增强竞争能力。钢铁产品结构调整的一个主要方向是大力提高冷轧薄板的生产能力。在统一规划指导下，建设冷轧宽带钢机组。改造和新建的冷轧机组，轧制性能好、品种多、用途广的高质量板材，特别生产汽车板、镀锌板、彩涂板。在今后的几年里，国内轻工，机械、建筑、造船、交通等各钢材使用较多的行业对钢材的价格、性能、质量，服务等提出了更高的要求，产品必须多品种，多规格，全系列提高产品附加值，降低运输优势在竞争中所占的比重，开拓市场，迎接市场的挑战。 第2章 建厂依据和产品大纲2.1 建厂依据现代经济快速发展对钢材的需

28、求大大增加，全球钢铁产量大幅提高，产量超过了10亿吨。2014年我国的钢产量超过的8.2亿吨，我国成为世界上最大的产钢国，但是仍然有很多钢材需要进口，尤其是薄规格冷、热轧板和热轧酸洗板占进口量的绝大部分。随着与钢铁工业相关的其他工业如汽车、家电等行业的迅猛发展，将会进一步加大对钢材的需求，尤其是高品质的板材的需求更是巨大。可见，建一座年产量高质量好的冷轧厂是有市场基础的。本设计是年产100万吨的冷轧薄板厂，设计生产家电，汽车板，来满足国内的需求。厂址选在唐山，这里有丰富的电力资源，矿产资源丰富：唐山附近地区有丰富的铁矿资源，同时唐山靠近京唐港为进口铁矿石提供了便利。唐山本地的开滦煤矿，为其提供

29、充足的煤燃料。临近有许多大型水库为其提供大量的工业用水。唐山地区地理位置优，自然气候条件适宜，经济比较发达，有很多与钢铁相配套的产业，重工业发达。所以在唐山建厂是一个比较合理的选择。2.2 制定产品大纲本设计任务是年产100万吨1700冷轧薄板厂，以多规格，多品种，高性能的产品特点来适应变化的市场需求。冷轧产品分为冷轧板卷，热镀锌板卷，彩涂板卷三大类产品。设计之前首先制定产品大纲。产品大纲是设计任务书中的主要内容之一，是进行车间设计时制订产品生产工艺过程、确定轧机组成和选择各项设备的主要依据。产品大纲的编制原则：1) 满足国民经济特别需要，根据市场信息解决某些短缺产品的供应和优先保证国民经济重

30、要部门对钢材的需要。2) 考虑各类产品的平衡，尤其是地区之间产品的平衡。要正确处理长远与当前、局部与整体的关系。做到供求适应、品种平衡、产销对路、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。3) 考虑建厂地区资源的供应条件，物资和材料运输的情况。4) 要适应当前对外开放、对内搞活的经济形势，力争做到产品结构和产品标准的现代化。2.2.1 产量及钢种100万吨/年,其中超CQ占10，DQ占80%，HSLA占10%。2.2.2 规格原料（热带卷）规格：带钢厚度： 2.0mm6.0mm；带钢宽度： 8201600；钢卷内径： 610mm；钢卷外径： 最大2150mm；钢卷重量： 25t左右；

31、单位质量： 23kg/mm；抗张强度： 2842kg/mm2；含碳量： 0%0.12%；年用量： 100万t。2.2.3 产品规格详细表2-1 产品规格年产量详细分类 年产量厚 度/mm宽 度 (mm)总计产量/ 万t 比例 %5506506507507508508509509501150115012501250135013500.30.71.01.02.01.01.0660.71.21.04.04.03.03.02.04.021211.21.61.01.02.02.01.01.0881.62.11.02.07.06.014.04.02.04.040402.12.51.03.03.02.02.

32、01.03.015152.53.01.03.02.02.02.01010比例/%15171925139111002.2.4 产品执行标准产品质量标准执行GB, DIN, JIS, API等。 第3章 酸洗段设备与工艺3.1 酸洗机组的设备从热轧工序来的带钢，由于在高温下生产，表面具有一层致密的氧化铁皮，若不将其清除干净，则势必影响冷轧带钢的生产。因此，在冷轧开始之前，必须将其表面的氧化铁皮完全清除干净。冷轧生产中，清除氧化铁皮的方式主要有硫酸酸洗和盐酸酸洗，通过酸液与氧化铁皮的反应来将其清除。在20世纪60年代以前，带钢酸洗主要采用硫酸酸洗方式。1959年奥地利的鲁兹纳公司发明了钢带塔式盐酸酸

33、洗机组，并且解决了盐酸废液的再生回收问题，从此盐酸酸洗机组风靡世界。目前冷轧生产线主要采用的连续式酸洗设备主要有半连续式酸洗机组、连续塔式酸洗机组和连续卧式酸洗机组三种。3.1.1 半连续式酸洗机组半连续式酸洗机组也称推拉式酸洗机组。它的工艺操作过程是:钢卷经过开卷后，随之进入矫直机矫直带钢，以保证带钢顺利通过机组，被矫直的带钢经酸洗除去表面的氧化铁皮，随后进入清洗槽，去除残酸，再经热风烘干装置将其表面烘干，最后经过切边、切头尾后卷取成卷。同连续式酸洗机组相比，半连续式酸洗机组由于没有头部的剪切机、拉矫机、焊机、活套车等设备，输送辊道和拉料辊的数目也比连续式酸洗机组少得多，机组设备最少，并且由

34、于设备少而大大缩短了生产线的长度，减少了占地面积，因此造价最低。由于具有这些特点，推拉式酸洗机组目前还具有一定的生命力，在工厂设计生产能力不大时，可以考虑采用这种工艺技术。3.1.2 连续塔式酸洗机组连续塔式酸洗机组，就是带钢连续在立式的塔中进行时，将热盐酸溶液喷射到带钢表面，以除去带钢表面氧化铁皮的酸洗方法。带钢在塔内由下而上，然后再由上而下运行一个来回，或几个来回，形成所谓的单套或多套连续塔式酸洗。塔式酸洗机组的头部设备和尾部设备的组成和参数，一般与卧式酸洗机组没有什么区别。在机组中部有酸洗段，清洗段和干燥段。酸洗段有单套塔，双套塔和多套塔等形式。塔式连续酸洗机组也有一系列的缺点，其一是中

35、部有一个高高的酸洗塔，桥式吊车无法通过，使中部的一些设备和塔本身维修不太方便，这样就增加了停车检修的时间；其二，塔内带钢的对中比较复杂，尤其是有镰刀弯的带钢，而且塔越高对镰刀弯的要求也越高；其三，带钢在塔内断带时，重新穿带比较困难；其四，带钢在较高的塔内运行时，往往会产生较大的摆动，有时还会打坏喷酸的喷嘴。3.1.3 连续卧式酸洗机组目前在实际生产应用中，连续卧式酸洗机组应用的最为广泛。连续卧式盐酸酸洗机组随着冷轧技术的发展，其工艺技术也在不断的提高。至目前，其工艺技术的发展可分为三代:第一代为深槽式，第二代为浅槽式，第三代为紊流式。紊流式酸洗工艺，由于酸洗槽结构的改进，增加酸液循环次数，分槽

36、浓度控制，所以酸洗温度稳定，酸液与带钢表面氧化铁皮间的化学反应速度快且稳定，从而提高了酸洗速度，缩短了酸洗时间(比常规浅槽酸洗缩短25% ，酸耗降低60% ) ，提高了酸洗质量。浅槽紊流酸洗工艺和设备主要有如下特点:1) 能严格保证槽中的酸液浓度差。酸洗槽是串列布置，但酸液在酸洗槽之间不能溢流通过，而是严格地分开，这种结构上的差异，能严格保证槽中的酸液浓度差，提高酸洗质量。2) 配置有再循环罐，提高了机组效率。由于每个酸洗槽都备有一个再循环罐，浅槽酸洗机组在停机期间，酸液浓度与温度也均不会发生变化，它给处理事故带来极大的方便，减少了辅助时间、避免钢带的过酸洗、保证了机组的高效率，提高了机组的产

37、量。3) 浅槽的酸洗方式提高了酸洗速度。由于酸槽的深度浅，带钢在槽内基本上是沿着槽向前运行，取消了深槽内那种带垂直度调节控制的装置。当带钢高速由前往后运行时，因酸槽浅，酸液剧烈的搅动产生了紊流效应，使酸液与带钢之间能得到充分的热交换，缩短了酸洗时间，提高了酸洗带钢速度。4) 采用过程计算机，进行最优化控制。酸洗机组计算机可从酸液浓度和酸液温度两个方面对生产的全过程进行控制，从而保证了机组的高效率和高质量。当生产规格、品种发生变化时，计算机系统能够在较短的时间内能改变工艺段的浓度和温度，以适应生产的需要，达到最佳的酸洗效果，生产出合格的酸洗产品。3.1.4 酸洗机组的选型酸洗机组形式的选择，要根

38、据具体的条件来确定。当机组生产的带钢品种较多，而生产能力不太大时，建议选择推拉式酸洗较好，因为推拉式酸洗机组设备费用较低，造价便宜，占地面积小，操作简化，在热轧带钢卷重量为15-20吨时，年产可望达到50-60万吨。当要求机组年产达到100-200万吨时，那么最佳选择是连续卧式酸洗机组。本设计选择的是连续式盐酸浅槽紊流酸洗机组。3.2 酸洗机组的工艺概括地说，本设计为3段式连续酸洗生产线，具有备用漂洗槽和5段式漂洗，装备有1台激光焊机、1台破鳞机、1台转塔式切边剪、1台整机、1台涂油机、和3个用于连续操作的活套。出口段活套设计成可以配置1台卷取机的活套能力，并预留出增上连轧机组而增大出口活套储

39、存能力的空间。中间活套设计成具有更换平整机工作辊而酸洗段不需停车、仅降速；在将来，当切边剪转动时，不需酸洗段停车的储存能力。这种配置，在卷取机卸卷时，带钢不会停在平整机内，因此会避免因平整机停车而在带钢上造成压痕。在这种概念下，可在低的操作和维修费的同时取得优化的公差。通过安装一套自动快速换辊系统可大幅度地减少平整机停车时间，从而提高效率。除上述的以外，该生产线的发展有一个优化的方案，通过增设一组在线的连轧机组工厂可得到进一步的提高，该生产线安装有激光焊机，其焊接焊缝具有轧制性。中间活套已经具有增上连轧机组的正确尺寸，出口活套也有增加储量的空间。3.2.1 入口段从步进梁开始包括开卷机、激光焊

40、机、入口活套等一直到破鳞机前（不包括破鳞机）为入口段。钢卷在生产线入口侧装载到步进梁上。入口操作人员验证输入的钢卷。步进梁的最后一个位置为一个鞍架辊，在这个位置上操作人员去除钢卷的捆扎带。在鞍架辊后有两个测量站，测量钢卷的宽度和外径是为了自动地将钢卷装到开卷机上，并在开卷机上和鞍架辊上对中钢卷。入口段配置有2台开卷机。与传统的具有处理器的方案相比，这个方案具有下列的优点：1) 钢卷头部准备和尾部超厚的部分切除根据预示进行。这种方法入口循环时间短、活套长度减少、所需空间减少、投资费用（与生产线长度有关的）降低。替代为要求有处理钢卷头部的准备站的处理器方案，就表示焊接前的尾部剪切必须在线进行，其结

41、果为入口循环时间加长。2) 配置2台开卷机确保了生产线的高效率，实际上当一条开卷线上的设备出现故障时，使用另一条开卷线即使速度降慢也能继续生产。替代为配置处理器的方案，如果入口段出现故障，生产线必须停下来，只有在故障排除后才能再开始生产。3) 在一条生产线上配置2台开卷机进行开卷，头部穿带至剪，根据预示切除超厚的部分：在这些操作期间如果出现故障，操作人员有时间修理它，而不用生产线停车，或者降低酸洗段的速度。处理器的配置方案就不这么灵活，在穿带和剪切阶段出现任何故障就表示入口循环时间的增加。4) 处理器的配置方案入口段所需的设备数量比2台卷取机方案所需的要少。但是第一种方案的机械复杂，因此两个方

42、案的投资费用相当。生产线运行期间的优势明显地处在2台卷取机方案的一边。当前一钢卷由第一台开卷机打开和处理时，下一个钢卷就被装到了第二台的开卷机上。带钢穿过矫平机到达剪处进行头部准备。带钢向上穿至转向夹送辊，在这里两条开卷线汇合到一起。当前一卷完了时，在剪处切掉超厚的带钢，开始焊接连接钢卷。焊接循环期间在剪处切除刚刚完了的钢卷的尾部。3.2.2 工艺（酸洗）段从破鳞机开始包括酸洗、漂洗、中间活套等一直到平整机前（不包括平整机）为工艺段。酸洗段：用于去除热轧钢材的氧化铁皮。利用了高速Turboflo酸洗技术，主要原因是该技术中只有带钢的速度才能影响酸液的动力能（紊流度）。每个酸洗槽都分成几个紊流单

43、元，利用带钢的速度带起紊流并确保从酸槽入口到出口的酸洗均匀性。高的带钢速度会产生高的紊流程度达到最大的酸洗反应。低的带钢速度将自动地降低酸液紊流程度和酸洗反应。高速Turboflo酸洗系统具有下列优点： Turboflo能够以高达400m/min的速度酸洗薄规格的带钢，无需维修。因为这个系统为浅槽，酸洗线从头至尾笔直。其它系统，带钢将在酸液上方运行；Turboflo提供了最短的酸洗系统，满足用户酸洗线的建设要求；因为酸洗槽内酸液量少，在任何状态下整个酸槽能快速排空；由于没有悬垂度控制张力的要求，整个酸洗段可采用高张力，从而获得较好的带钢运行轨迹，减少总的电力要求；Turboflo具有很好的热力

44、效果可保持新鲜热酸液始终与带钢表面接触；Turboflo配置了从酸槽到酸槽的隔离设施；独一无二的槽盖设计消除了由于高速度造成奔向酸槽出口的酸液涌浪；特殊的槽盖设计可以捕获由于高的带钢速度造成的酸液涌浪，再循环这些酸液增强紊流度。这使得采用高的带钢酸洗速度和形成高的酸液紊流度成为了可能；Turboflo消除了由于高速度操作而产生的酸液大涌浪。其结果是挤干辊处没有了高的液体压力，从而挤干辊的密封可大大简化，维修量可大幅度地减少。酸洗效果可通过自动化和顺从每个酸洗槽出、入口所提供的酸液动力而进行适宜的预定进行控制。同时酸液温度可提高或降低，例如由于酸液产生的动力能过高或者状态欠佳降低温度可以起到补偿

45、作用。漂洗段：该漂洗段由下列部分组成：最后一个酸洗槽和漂洗段间的一个预漂洗单元和5段式梯流漂洗槽。具有漂洗效率高，水消耗最少，操作环境良好的优点。漂洗在漂洗水梯流流量达到700升/小时的状态下可生产出带钢表面盐酸离子浓度小于1.5mg/m2的产品。4个梯流漂洗段设计为高压漂洗，以保证带钢上固体附着物，例如铁颗粒、碳、碳化物等少于50mg/m2。另外，我们在漂洗段的上游设计了喷射梁，将每小时2500升的水喷射到带钢上，以便减少进入漂洗段的FeCL2的量。出口段从平整机开始包括出口活套、月牙剪、切边剪、一直到轧机入口处为出口段。在中间活套后和平整机前布置一台张力辊，将带钢张力提高到平整张力。一台平

46、整机来适当地改善带钢表面状况、平直度和机械性能。在出口张力辊后，带钢通过一个水平式检查台，在这里目测带钢的表面，检查缺陷。3.2.3 酸洗机组的基本数据参数1） 基本技术数据：入口段最大速度600m/min；酸洗段最大速度306m/min；酸洗段最小速度20m/min；出口段最大速度500m/min；穿带速度60m/min；加速度1m/s2；减速度-正常停车1.5 m/s2；减速度-快速停车2.0 m/s2；入口活套工作能力632m；入口活套最大能力646m；入口活套层数4；中间活套工作能力308m；中间活套最大能力330m；中间活套层数4；出口活套工作能力250m；出口活套最大能力270m；

47、出口活套层数4；入口段最大停车时间120s；出口段最大停车时间100s。2） 酸洗段：酸洗槽3个；酸洗槽长度34m。3） 在酸槽酸中最大停留时间：无缓蚀剂约2min；有缓蚀剂约8min；酸槽排空酸液时间约3min（注：带钢约2分钟后脱离酸液）；酸槽再充酸时间约3min；酸槽内的最大加热能力500t/h（注：带钢的最小入口温度为5时）。4） 酸洗时间：卷取温度为580的钢卷18s；卷取温度为610的钢卷20s；卷取温度为650的钢卷23s；No1酸槽总的酸浓度约200g/L；No1酸槽Fe浓度约120130g/L；No1酸槽自由酸的浓度约4530g/L；No1酸槽酸的温度约7590；No2酸槽总

48、的酸浓度约200g/L；No2酸槽Fe浓度约90100g/L；No2酸槽自由酸的浓度约8570g/L；No2酸槽酸的温度约7590；No3酸槽总的酸浓度约200g/L；No3酸槽Fe浓度约3040g/L；No2酸槽自由酸的浓度约160150g/L；No2酸槽酸的温度约7590。5） 输往酸再生厂的废酸：最大流量（产量为500t/h时约14000L/h；平均流量（产量为200t/h时）约6500L/h；总的酸浓度约200g/L；Fe浓度约120130g/L；自由酸浓度约4530g/L；酸的温度约7590。6） 漂洗段：漂洗段5段；在预漂洗单元的HCL浓度约100120g/L；预漂洗单元的流出量约

49、700L/h；预漂洗单元的温度约60；No1漂洗段的HCL浓度约1215g/L；No1漂洗段的温度约50；No2漂洗段的HCL浓度约1.01.2g/L；No2漂洗段的温度约50；No3漂洗段的HCL浓度约0.090.11g/L；No3漂洗段的温度约5070；No4漂洗段的HCL浓度约0.0080.01g/L；No4漂洗段的温度约5070；No5漂洗段的HCL浓度约0.00080.001g/L；No5漂洗段的温度约5070。7） 平整机：最大张力140kN；最大延伸率3%；运行方式干式；轧制力最大1000t；工作辊弯辊正弯约45t/轴承座，负弯约45t/轴承座；驱动支撑辊驱动（2套）；工作辊直径

50、600550mm；工作辊辊身长度1800mm；工作辊粗糙度23m Ra；工作辊换辊时间约240s；支撑辊直径1000910mm；支撑辊辊身长度1720mm。8） 破鳞拉伸机：最大张力451.5kN；最大延伸率3%；延伸辊盒工作辊直径63.5mm；防横向弓起辊盒工作辊直径114mm。 第4章 轧钢机类型和布置形式比较选择轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，代表着车间的技术水平，是区别于其他车间类型的关键。对轧钢车间工艺设计而言,轧钢机选择的主要内容是：确定轧钢机的结构形式,确定其主要技术参数,选用轧机的架数以及布置方式。在选择轧钢机时一般要考虑下列各项原则6：1) 在满足产品方案的前提下,使轧机

51、布置合理,既要满足当前生产又要考虑未来的生产发展。2) 有较高的生产效率和设备利用系数。3) 能获得质量良好产品的同时还要尽可能多地轧制多品种。4) 有利于轧机机械化,自动化的实现,有助于改善劳动条件。5) 轧机结构型式先进合理，操作简单，维修方便。6) 有良好的综合技术经济指标。4.1 连轧机形式选择现在大批量的低碳与结构冷轧带钢和镀涂加工用钢都是由四滚式冷连轧机生产的，轧制厚度较大时采用四机架连轧轧制厚度较薄是采用五机架或六机架连轧机。常规连轧机的参数见表4-1。而其中五机架连轧机是典型的高效率冷轧机，其生产品种、规格的范围较宽，可扎厚度为0.18-3.5mm宽度可达2000mm的带钢。可

52、以包括四机架和六机架的生产产品。因此五机架连轧机是一种应用最为广泛的连轧机，在各中全连续冷轧生产获得了广泛的应用。而六机架连轧机是轧制小于0.1mm镀锡板的专业轧机。由于轧薄时速度难以提高和原版力学性能不如二次冷轧得好，因此这类轧机未能得到很好的发展。表4-1 常规连轧机的参数轧机形式规格mm产品厚度mm轧制速度m/s卷重t工作棍直径mm电动机容量kw四机座1700-25000.25-0.3020-2530-35500-60033600五机座1700-21850.18-3.225-3040-60585-66046700六机座1200-14500.08-1.030-4035-4061032500

53、4.2 轧机的选择4.2.1 CVC轧机图4.1CVC轧机原理图CVC轧机是SMS公司在HCW轧机的基础上于1982年研制成功的。近年来广为采用的CVC轧机是德国技术和其他国家专利的结合物，它被世界各国认为是一个能对辊型进行连续调整的理想设备。CVC辊和弯辊装置配合使用可调辊缝达600微米。CVC精轧机组的配置一般是，前几个机架采用CVC辊主要控制凸度，后几个机架采用CVC辊主要控制平直度7。CVC的基本原理是；将工作辊辊身沿轴线方向一半削成凸辊型，另一半削成凹辊型，整个辊身成S型或花瓶式轧辊，并将上下工作辊对称布置，通过轴向对称分别移动上下工作辊，以改变所组成的孔型，从而控制带钢的横断面形状

54、而达到所要求的板形（调节带钢凸度的原理图如下）。图4.2 CVC轧机凸度的调整CVC轧机有很多优点：板凸度控制能力强，轧机结构简单，易改造，能实现自由轧制，操作方便，投资较少。CVC轧机的缺点：轧辊形状复杂，特殊，磨削要求精度高，而且困难，必须配备专门的磨床；无边部减薄功能，带钢易出现蛇形现象。此外随着轧辊窜动，热辊型及磨损辊型亦将窜动。4.2.2 HC轧机HC轧机为高性能板形控制轧机的简称，是日立公司研究的一种新型六辊轧机，它是在普通四辊轧机的基础上增加两个可转向移动的中间辊其出发点是为了改善或消除四辊轧机中工作辊和支撑辊之间有害的接触部分。HC轧机利用轧辊轴向传动装置，就能适应带钢宽度变化

55、的要求，使辊身接触长度作相应的改变（HC轧机示意图见图4.3）。HC轧机的主要特点：具有大的刚度稳定性和很好的控制性同时可以显著提高带钢的平直度，可以减少板带钢边部变薄及裂边部分的宽度，减少切边损失。图4.3 HC轧机4.2.3 VC轧机VC轧机是一种新型的四辊轧机，它的支撑辊凸度可根据板形需要加以改变。图4为这种凸度可变的支撑辊（也称为VC轧辊）的结构。支撑辊由外套筒2和芯轴1组成。芯轴与外套筒之间有一液压腔3，外套筒2与芯轴l是热装在一起的。高压油（最高油压为50MPa）由液压站5通过高速旋转接头4和芯轴内油孔6进入液压腔3中。只要改变高压油的压力，就可改变轧辊凸度，使其能抵消由轧制压力引

56、起的弹性弯曲变形，获得较好的板形8。VC轧辊的主要优点是：VC轧机的凸度控制能力比液压弯辊的四辊轧机大;VC轧辊与液压弯辊配合使用时，不仅可以调整边浪和中间浪的不良板形，也可调整较复杂的复合浪的板形缺陷。图4.4 VC轧辊结构简图 (1芯轴；2外套筒；3液压腔；4旋转接头；5液压站，6油孔)以上介绍了一些典型的宽厚板轧机的机型和技术。目前生产中使用最多的是六辊式HC轧机和四辊式的CVC轧机。HC轧机与CVC轧机的比较见表3：轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，代表着车间的技术水平，为了实现压下量较大的控制轧制，现代冷轧带钢车间都选择轧制力大的轧钢机架和轧辊设备。冷连轧板带轧机主要是趋向于HC六

57、辊轧机与CVC四辊轧机这两种板型控制技术的联合布置9。轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，代表着车间的技术水平，为了实现压下量较大的控制轧制，现代冷轧带钢车间都选择轧制力大的轧钢机架和轧辊设备。冷连轧板带轧机主要是趋向于HC六辊轧机与CVC四辊轧机这两种板型控制技术的联合布置10。表4-2 HC轧机与CVC轧机的比较CVC轧机HC轧机原理结构工作辊轴向移动工作用S辊型形成压下差控制板长度和板形+工作辊液压弯辊；轧辊移动量小，应用于四辊轧机，改造工作量小。中间滚轴移动造成辊间压扁差控制板长度和板形+工作辊、中间辊液压弯辊；轧辊移动量大，应用于六辊轧机，改造工作量大。效果板凸度控制 好边部减薄 差

58、波浪控制：边波与中波 好复合波 差受热长度和磨损影响 大受轧制力波动影响 大 板凸度控制 好边部减薄 好波浪控制：边波与中波 好复合波 好受热长度和磨损影响 小受轧制力波动影响 无4.2.4 轧机选择选择的主要依据是：车间生产的钢材的钢种，产品品种和规格，生产规模的大小以及由此而确定的产品生产工艺过程。对轧钢车间工艺设计而言，轧钢机选择的主要内容是：确定轧钢机的结构形式，确定其主要技术参数，选择轧机的架数以及布置方式。本次设计经过综合对比和实际考虑并结合设计目的和产品大纲要求，主要从控制板型（板凸度，平直度等）方面考虑，选用以下设备。四辊轧机，驱动主要由调速电机、减速机、齿轮机座及轧机接轴构成

59、。电液伺服阀控制液压缸用于辊缝调整。四列圆锥辊子轴承安装在工作辊轴颈上，并安装在轴承座中，工作辊的平衡由液压缸控制。带静压的油膜轴承安装在支承辊轴颈上，用于低速轧制。轴承座夹紧装置安装在机架的操作侧，保证轧制时辊装配在机架上定位。上支承辊磨损的补偿量，由安装在上支承辊上部的垫片调整。进出口导辊的安装，用于板坯传送时输送平稳，轧机进出口上下安装了刮水板及导卫，工艺润滑油喷头安装在进出口上下刮水板上。上刮水板有气缸控制，以保证与工作辊的连续接触；下刮水板与导辊轴承座连接，靠液压力与下工作辊接触。其主要技术参数见表4-3、4-4表4-3 CVC轧机的技术参数类型CVC四辊轧机工作辊尺寸5251700

60、毫米支承辊尺寸14501500毫米每侧最大弯辊力80吨工作辊窜动行程100mm最大轧制压力2500吨轧制速度571/1200m/min辊缝调节液压AGC工作辊换辊时间(max)10分钟支承辊换辊液压)抽出式主电机功率4250kwAC电机转速750主电机额定力矩20.076MNm牌坊重量约420tHC轧机是一种高性能板型控制轧机，而其实际上是在四辊轧机的基础上在工作辊与支撑辊之间加入一个辊端带锥度的中间辊并作横向移动的六辊轧机。这种轧机据有大的刚度稳定性轧机工作是可以通过调节中间辊横向移动量来改变轧辊的接触长度，即改变其压力分布规律以此消除轧制力变化对横向厚度差的影响，使HC轧机具有较大的横向刚

61、性。中间辊一侧带有锥度，在横移时能消除带宽外侧滚面生有害的接触段。HC轧机设有液压弯辊装置，配合中间辊横向移动就扩大了板型调节能力。表4-4 HC轧机的技术参数类型HC六辊轧机工作辊尺寸4851700毫米中间辊尺寸5801500毫米支承辊尺寸14001500毫米每侧最大工作弯辊力80吨每侧最大中间弯辊力70吨工作辊窜动行程100mm中间作辊窜动行程215mm最大轧制压力2500吨轧制速度714/1500m/min辊缝调节液压AGC工作辊换辊时间(max)40分钟支承辊换辊液压)抽出式主电机功率4250kwAC电机转速750rpm主电机额定力矩20.076MNm牌坊重量约420t 第5章 压下规程设计5.1 确定压下规程压下规程是轧制制度(规程)最基本的核心内容，直接关系着轧机的产量和产品的质量。压下规程的主要内容包括：原料卷尺寸选择；各轧机压下量分配及速度制度选择；轧机机组压下量分配及速度制度确定；各道力能参数计算及设备能力校核。制定压下规程的方法很多，一般可概括为理论