【正文】 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 題 目：設(shè)計年產(chǎn) 136 萬噸的4100mm 寬厚板車間 學(xué)生姓名： 董振華 學(xué) 號： 1076806536 專 業(yè)：材料成型及控制工程 班 級： 10 級成型 5 班 指導(dǎo)教師： 曹建剛 （教授） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 2 設(shè)計年產(chǎn)量 136 萬噸的寬厚板廠 摘 要 關(guān)鍵詞： 寬 厚板；生產(chǎn)工藝；車間設(shè)計；軋制 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 3 Design of heavy plate plant with 136million ton annual output Abstract Key words: 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 4 第一章 總論 寬厚板主要用于造船、橋梁、建筑、汽車制造、容器制造、機械制造等行業(yè)，并且隨著國民經(jīng)濟的增長，需求量也大為增加，品種范圍也十分廣泛。 國內(nèi)外寬厚板生產(chǎn)發(fā)展概況 國內(nèi)寬厚板生產(chǎn)發(fā)展概況 新中國成立之后，蘇聯(lián)的援助建設(shè)下，我國的寬厚板軋機有了很大的發(fā)展，在質(zhì)量和性能上都有了明顯提高。我國先后又在武 鋼 建成 3800mm 寬厚板軋機、濟鋼 3500mm寬厚板軋機等 13 套三輥勞特式軋機，為我國以后的板材發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。 70 年代以后，由于國外市場的限制對我國出口先進設(shè)備技術(shù)，我國開始了自行研制板材的生產(chǎn)，并逐步向?qū)挵宸较虬l(fā)展研制。在 1978 年舞陽鋼廠自行研制設(shè)計制造了第一套 4200mm 寬厚板軋機；首鋼從國外引進國外已淘汰不用的二手設(shè)備 3300mm 寬厚板軋機，但這倆套軋機設(shè)備也滿足那個時候我國國防建設(shè)的需要 [1]。 改革開放后，我國的 寬 厚板軋機大多在原有的基礎(chǔ)之上再稍加改進和引進國外先進設(shè)備進行改裝，能解決基本上的軋機的尺寸偏小、長度偏短、 寬度偏窄、板型質(zhì)量差、偏差大以及在經(jīng)濟效益上有了很大的提高。最后，我國通過十幾年的改進、發(fā)展和引進國外較先進技術(shù)，不斷的提高了軋機的產(chǎn)能、生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，并且我國的軋機也具備較先進電控設(shè)備、熱處理工藝和控制軋制控制冷卻的裝備技術(shù)水平。 進入 21 世紀以后，我國的經(jīng)濟水平達到前所未有的提高，國內(nèi) GDP 也迅速提高。我國的鋼鐵企業(yè)開始了雨后春筍大量從國外引進新的 寬 厚板軋機生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)，使得生產(chǎn)的品種范圍擴寬，生產(chǎn)的領(lǐng)域范圍也更大。十一五期間，酒鋼引進了一套具有高強度的 3800mm 寬厚板軋機，并且實現(xiàn)了厚度 自動控制和過程自動化生產(chǎn)。寶鋼 5000mm 軋機投產(chǎn)，鞍鋼、濟鋼、武鋼進行寬厚板軋機的改造和自主技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用。最近些年，我國首鋼、寶鋼、鞍鋼通過自主研發(fā)和引進國外先進的技術(shù)設(shè)備相結(jié)合，建成了一批 4000mm 以上的大型寬厚板軋機，繼承了世界上國外先進企業(yè)寬厚板軋制技術(shù)和設(shè)備，同時結(jié)合我國自主研發(fā)的關(guān)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 5 鍵技術(shù)和控制相結(jié)合，使得我國寬厚板工藝、技術(shù)和產(chǎn)品達到國際技術(shù)水平的行列。 國外寬厚板生產(chǎn)發(fā)展概況 在西方經(jīng)歷了倆次工業(yè)革命后，在十九世紀末期，歐洲的英國、德國和法國等工業(yè)化初期的國家，先后出現(xiàn)了生產(chǎn) 寬 厚 板的小型作坊工廠。美國在 1850 年生產(chǎn)初用二輥可逆式軋機軋制出中板，到了 1864 年美國設(shè)計世界上第一套三輥勞特式軋機，軋材不需要旺夫反轉(zhuǎn)，通過升降臺上下移動進行軋制；再到 1891年，為適應(yīng)軍隊艦船、商船的發(fā)展，提高板材的設(shè)置精度，美國設(shè)計出第一套四輥可逆式中板軋機； 1907 年，為進一度提高鋼材的精度和質(zhì)量，美國又設(shè)計出世界第一套萬能厚板軋機，在當時是最先進的生產(chǎn)設(shè)備 [2]。 二戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭催生出的兵器，需要更好質(zhì)量的板材為坦克、艦船、汽車等作原料，在日內(nèi)瓦建成了一套 3350mm 半連續(xù)式中板軋機，年產(chǎn)能達 到 188萬噸 ,成為當時世界上生產(chǎn)中板最多的軋機；到 1910 年，捷克設(shè)計投產(chǎn)一 4500mm二輥厚板軋機；再到 1940 年，原蘇聯(lián)設(shè)計投產(chǎn)了 5300mm四輥厚板軋機。在此期間，歐洲大陸陸續(xù)投產(chǎn) 40004500mm一大批寬厚板軋機，并促進了當時寬厚板生產(chǎn)技術(shù)的革新。 二戰(zhàn)結(jié)束后，全球經(jīng)濟開始復(fù)蘇，人民生活的提高。機械制造、造船、橋梁、建筑、壓力容器罐和大口徑輸油管、輸送管等部門的發(fā)展，能源開發(fā)和焊接技術(shù)的進步，以及遠洋運輸?shù)哪芰?，?寬 厚板的需求量、質(zhì)量性能上以及種類上，都有很大的要求。 新建車間的可行性及必 要性分析 設(shè)計說明：設(shè)計年產(chǎn) 136 萬噸的寬厚板廠（典型產(chǎn)品為 Q235 鋼，規(guī)格為18mm、 32mm， 18mm 占年產(chǎn)量 %），以包頭地區(qū)選址為依據(jù)，進行建廠并參考設(shè)計與分析。 工業(yè)用地情況 包頭位于渤海經(jīng)濟區(qū)與黃河上游資源富集的地域區(qū)交匯處，位于內(nèi)蒙古中西部，南臨黃河，蒙古高原南部，河套平原接壤，南與土默川平原相接。總面積27 691 平方公里，其中山地占 14. 49%，丘陵草原占 %，平原占 10%。已開發(fā)和利用的土地中，市區(qū)面積 140 余平方公里 [3]。大面積草原、平原地域利于大內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 6 面積 、大規(guī)模、整體性建設(shè)廠房區(qū)。包頭是連接華北地區(qū)和西北地區(qū)重要的交通樞紐帶，使得這里有著重要的戰(zhàn)略要地。 包頭在歷史上是西北重要的貿(mào)易地區(qū)。新中國成立后，包頭得到更快的發(fā)展。在經(jīng)歷 50 多年的建設(shè)，建成了以冶金、機械制造、化工等為主包括生產(chǎn)出鋼鐵、大型機械、鋼管、有色金屬、磁性材料、電子、稀土、釀造、紡織品、服裝、皮革、造紙、制糖、化肥、陶瓷、印刷以及民族用品、藝術(shù)工藝、生活用品等比較齊全的新興大都市工業(yè)基地。 物料供應(yīng)情況 包頭境內(nèi)的大青山、烏拉山以及白云鄂博高地，在數(shù)百萬年間，經(jīng)歷了多次的強烈地質(zhì) 作用，地下形成了大量礦產(chǎn)豐富的資源。礦產(chǎn)資源品種多、儲量大、品位高、分布集中，利于開發(fā)。在探明的礦產(chǎn)種類有 72 種，礦產(chǎn)類型 14 個，產(chǎn)地達 400 多處。主要礦產(chǎn)資源有煤、油頁巖、鐵礦、稀土、鈦、鈮、錳、黃金、銅、云母、石灰石、大理石、高嶺石、脈石、螢石、石墨、石膏、石棉、方解石、珍珠巖、鉀長石等礦種。鐵礦資源已探明儲量為 億噸，產(chǎn)出有多處，目前利用的鐵礦處有白云鄂博礦區(qū)、黑腦包礦區(qū)、公益民礦區(qū)三處。為包鋼提供了原材料基地，白云鄂博礦區(qū)是個大型礦區(qū)，其中稀土不僅是礦產(chǎn)資源，還是我國的戰(zhàn)略資源優(yōu)勢。煤炭主要 來自于固陽和大青山盆地分布的資源，已探明儲量為10 億多噸，為煉鐵、化工、生活能源提供了保障 [3]。 水資源供應(yīng)情況 包頭的發(fā)展有著充足的水資源做后盾?？商峁┌^市區(qū)用水的資源有地下水資源、水庫水還有黃河水。黃河流經(jīng)包頭境內(nèi) 214 公里，水深 到 米，水面寬從 130 米到 458 米。平均流速為 ，到了汛期最大流量達每秒 6400立方米，年平均徑流量為 260 億立方米，為包頭的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人民的生活提供了足夠的水資源。此外，還有哈德門溝、困都淪河、五當溝、水澗溝、美岱溝、艾不蓋河等河流，水流量 可觀，也是重要可以利用的水資源 [3]。 交通運輸情況 包頭是內(nèi)蒙古交通運輸最發(fā)達的地區(qū)之一，呼包銀經(jīng)濟帶、呼包鄂城市群的中心城市之一，全市公路總里程達到 6739 公里，人均公路長度居全國之首 [4]。交通四通發(fā)達，給運輸帶來方便。其中，包頭作為連接西北、華北的重要樞紐。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 7 這里是鐵路及郵電并存的信息樞紐，包頭火車站開通了京包、包蘭、包新、包神、包西、包環(huán)線。北可到重要的鐵礦去白云鄂博，西去新疆、青海等地，南到蘭州、西安、太原，東去北京、天津。同時還開通去往四川成都，上海的鐵路航線。新中國成立之初新建的機場 ，經(jīng)過幾十年的改造擴建，像大型客機波音 737 這樣的飛機也能滿足起降的需要。同時，物流貿(mào)易也在這城市迅速發(fā)展，給城市也帶來了活力，注入了新的服務(wù)。 寬 厚板的銷售現(xiàn)狀 21 世紀以后，國內(nèi)的經(jīng)濟得到快速發(fā)展，人民的物質(zhì)生活提高。人們對能源的需求，不僅刺激著汽車、建筑、造船、大型機械、輸送管等行業(yè)的發(fā)展。這些行業(yè)也大量需要原材料的供應(yīng)、質(zhì)量、性能的要求。雖然，近年來寬厚板功大于需求，寬厚板的銷售狀況低迷，但總體銷售前景大為樂觀。如根據(jù)上海生產(chǎn)資源交易市場一些鋼貿(mào)公司的開盤價如下：二線資源（ 1420mm)普板價格為每噸3480 元 ,營口產(chǎn)普板價格每噸為 3510 元；一線資源，如馬鋼產(chǎn)的 1420mm普板價格為每噸 3560 元，低合金寬厚板主流價格為每噸 3680 元， 40mm 普板價格為每噸 3560 元，低合金寬厚板為每噸 3740 元 [5]。 目前價格略漲，但總體寬厚板市場供大于求，需求不足，建筑、造船行業(yè)的需求量下降，不足以帶動寬厚板大的供應(yīng)量，增速放緩。供需依然是大的差距，不能滿足市場的要求。而特別是一些高附加值的寬厚板產(chǎn)品依然有很大的發(fā)展空間，價格也是可觀，在國際市場依然是最大的需求量。 第二章 產(chǎn)品大綱的確定與金屬平衡表的 編制 產(chǎn)品方案的編制 產(chǎn)品方案 產(chǎn)品方案的含義為是指所設(shè)計的車間擬生產(chǎn)產(chǎn)品的名稱、鋼種、規(guī)格、交貨狀態(tài)、執(zhí)行標準、年計劃產(chǎn)量及各鋼種在總產(chǎn)量的比例。 表 21 產(chǎn)品方案表 序號 產(chǎn)品名稱 代表鋼號 原料規(guī)格 （厚寬長）mm 產(chǎn)品規(guī)格 （厚寬）mm 產(chǎn)量 （萬占總比例 % 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 8 噸） 1 碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235A 25020212200 15~253800 42 15 2 Q235B 25020212200 30~453400 38 14 3 建筑結(jié)構(gòu)鋼 SN490B 16015002600 10~203 800 30 11 4 管線鋼 X80 21018002800 30~453200 30 11 5 造船板 A36 25022002100 30~453000 30 11 6 鍋爐板 15CrMo 25022002100 25~353400 25 9 7 容器板 15MnVR 18014002600 10~253600 25 9 8 結(jié)構(gòu)鋼板 Q295 10015002600 10~253800 20 7 9 低合金 高強度鋼 Q345A 10015002600 10~253200 20 7 10 耐蝕鋼板 12MnSiCu 25020212200 25~353200 10 3 11 橋梁鋼板 50W 21012002600 20~303600 10 3 合計 280 100 產(chǎn)品方案的制定原則及編制依據(jù) 產(chǎn)品方案的制定原則是在適應(yīng)市場需要的前提下，應(yīng)根據(jù)原料、輔助設(shè)施、總圖、環(huán)保、能源、投資等來確定軋鋼車間的設(shè)計規(guī)模。 產(chǎn)品方案的編制一般應(yīng)遵循下列原則： 一、 產(chǎn)品方案的編制根據(jù)國內(nèi)外市 場短期和長期對產(chǎn)品數(shù)量、品種、質(zhì)量和性能等方面的需要進行調(diào)查，同時，兼顧國民經(jīng)濟各部門情況，即考慮當前的需要，又考慮將來發(fā)展建設(shè)的需要。 二、 產(chǎn)品方案的編制應(yīng)考慮國內(nèi)外鋼廠生產(chǎn)的布局和配套設(shè)施以及出口的問題。 三、 建廠的地區(qū)條件、自然條件、生產(chǎn)資源、運輸條件、投資等的可能性進行分析確定。 產(chǎn)品大綱的確定 產(chǎn)品大綱主要包括 :車間生產(chǎn)的鋼種和生產(chǎn)規(guī)模；各類產(chǎn)品的品種和規(guī)格；各類產(chǎn)品的數(shù)量和在總產(chǎn)量中所占的比例，以及產(chǎn)品的材料成分比例。本次設(shè)計內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 9 的品種為：碳素結(jié)構(gòu)鋼、建筑結(jié)構(gòu)鋼、管線鋼、造船板、鍋爐板、容器板、結(jié)構(gòu)鋼 板、低合金高強度鋼、耐蝕鋼板、橋梁鋼板進行設(shè)計的需求。 根據(jù)產(chǎn)品方案和設(shè)計任務(wù)書的要求，其內(nèi)容包括產(chǎn)品方案中每種產(chǎn)品的所需要的原料用量，燒損，幾何損失（切損為主、殘屑），軋廢比例，成材率，金屬消耗系數(shù)，成品量。合理制定以上所需要的內(nèi)容是正確設(shè)計工藝流程的重要依據(jù)基礎(chǔ)。 確定計算產(chǎn)品的成品率 成品率指合格 成 品質(zhì)量與投料量之間的比例百分數(shù)。也就是說一噸坯料能夠所生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品重量的百分數(shù)。其計算公式 [6]為： 100%QWb Q ??? （ 21） 式中 b成材率， %； Q原料重量， t； W金屬的損失重量， t。 金屬平衡表的分析 金屬消耗系數(shù)是軋鋼生產(chǎn)中最主要的消耗，通常占產(chǎn)品成本的一半以上，因此，降低金屬消耗對節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本有重要的意義。金屬的消耗通常以金屬消耗系數(shù)表示，其計算公式為： wkQ? （ 22） K— 金屬消耗系數(shù)； W— 投入的坯料重量； Q— 合格產(chǎn)品的重量。 金屬消耗系數(shù)一般由以下金屬消耗組成： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 10 (1) 燒損：指金屬在高溫下的氧化損失，約 %。它主要包括坯