【正文】 89 89 89 90 90 91 92 92 93 94 94 95 9711車間平面布置和立面尺寸 98 98 98 98 99 100 101 101 102 102 102 10312勞動(dòng)組織與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 104 104 104 104 106 106 106 107 107 107 108 108 108 108第十三章 環(huán)境保護(hù)與綜合利用 110 110 110 110 111 111 111 112 112 112 112 112參考文獻(xiàn) 113致謝 1141文獻(xiàn)綜述板帶鋼按厚度可一般分為厚板、薄板和極薄帶材（箔材）三大類[1]。產(chǎn)品規(guī)格為：（～） (850～1500)mm，所用鋼種為：低碳鋼，低合金鋼。西安建筑科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目年產(chǎn)240萬噸1580mm熱連軋帶鋼車間工藝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名柳旭輝 學(xué) 號(hào)130802034院（系）冶金工程學(xué)院專 業(yè)材料成型及控制工程指導(dǎo)教師陳小林時(shí) 間2017年6月10日設(shè)計(jì)總說明板帶鋼是鋼鐵產(chǎn)品的主要品種之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè)，農(nóng)業(yè)，交通運(yùn)輸和建筑業(yè)。論文主要內(nèi)容包括：典型產(chǎn)品的選擇和原料的選擇，主要設(shè)備和輔助設(shè)備的選擇，生產(chǎn)工藝的制定，典型產(chǎn)品的計(jì)算，并對(duì)主要設(shè)備（軋輥和電機(jī)）的能力進(jìn)行了校核，對(duì)車間主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，生產(chǎn)車間布置和環(huán)境保護(hù)等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和規(guī)劃。我國將厚度60mm以上的鋼板稱為特厚板（初軋板坯除外）20～60mm的鋼板為厚板，～20mm的鋼板為中板,～4mm的冷軋和熱軋板帶，單片的稱薄板，成卷的稱帶鋼。板帶鋼按用途可分為造船板、鍋爐板、橋梁板、壓力容器版、焊管坯等熱軋板，以及汽車板、鍍錫板、電工鋼板、屋面板、酸洗板等，有關(guān)品種可參考國家標(biāo)準(zhǔn)[1]。熱軋帶鋼產(chǎn)品包括鋼帶（卷）及由其剪切而成的鋼板[2]。熱軋板帶鋼廣泛用于汽車、電機(jī)、化工、造船等工業(yè)部門，同時(shí)作為冷軋、焊管、冷彎型鋼等生產(chǎn)原料，其產(chǎn)量在鋼材總量所占比重最大，在軋鋼生產(chǎn)中占統(tǒng)治地位。經(jīng)過改革開放以來的持續(xù)發(fā)展，中國已經(jīng)建設(shè)了一大批具有國際先進(jìn)水平的軋鋼生產(chǎn)線以及全面地掌握了國際上最先進(jìn)的軋制技術(shù), 具備了軋鋼先進(jìn)設(shè)備的開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造能力，一大批國民經(jīng)濟(jì)急需、具有國際先進(jìn)水平的鋼材產(chǎn)品源源不斷地供應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，為中國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展、人民幸福安康提供了重要的基礎(chǔ)原材料。作為一個(gè)發(fā)展中的國家，必須盡快掌握世界上的最先進(jìn)的軋鋼技術(shù)，引進(jìn)、消化、吸收是必須的。進(jìn)入21世紀(jì)以來,軋鋼戰(zhàn)線的廣大科技工作者遵循“自主創(chuàng)新，重點(diǎn)跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來”的科技發(fā)展方針，以節(jié)省資源和能源、工藝和產(chǎn)品的綠色化、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，在工藝、裝備、產(chǎn)品等方面開展技術(shù)創(chuàng)新，逐步解決制約軋鋼技術(shù)發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)問題，自主建設(shè)并高效運(yùn)行了一大批軋鋼生產(chǎn)線，推動(dòng)了軋鋼工業(yè)的跨越式發(fā)展。我國的板帶鋼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，產(chǎn)品質(zhì)量能夠達(dá)到國際先進(jìn)水平的不到總產(chǎn)量的1/3。該技術(shù)要求煉鋼和連鑄機(jī)穩(wěn)定生產(chǎn)無缺陷板坯；熱軋車間最好和連鑄機(jī)直接連接，以縮短傳送時(shí)間；在輸送輥道上加設(shè)保溫罩及在板坯庫中設(shè)保溫坑；板坯庫要具有相應(yīng)的熱防護(hù)措施，以保證板坯溫度。采用連鑄、煉鋼、軋鋼生產(chǎn)計(jì)劃的計(jì)算機(jī)一體化管理系統(tǒng)，以保證物流匹配。采用重型立輥、定寬壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)大側(cè)壓重型立輥每道次寬度壓下量一般為150mm，定寬壓力機(jī)每道次寬度壓下量可達(dá)350mm以上，可連續(xù)進(jìn)行板坯側(cè)壓，運(yùn)行時(shí)間短，效率高，板坯溫降小，側(cè)壓后板坯頭尾性狀好，狗骨斷面小，板坯減寬側(cè)壓有效率達(dá) 90％以上。這樣軋出的板坯再經(jīng)水平輥軋制后,頭尾部失寬量少。20世紀(jì)90年代投產(chǎn)的熱軋機(jī)精軋機(jī)組取消了電動(dòng)壓下裝置，而采用液壓缸行程為110～120mm的全液壓壓下裝置和AGC系統(tǒng)。我國現(xiàn)有及改造的熱帶軋機(jī)采用的板形控制方式有三種：一種工作輥彎輥和軸向移動(dòng)（串輥）裝置；二是連續(xù)可變凸度控制（CVC－ConnualVariable Crown）；三是成對(duì)交叉輥軋機(jī)（PC－PairCrossed）。粗軋機(jī)出口帶坯長(zhǎng)度可達(dá)80～90m，進(jìn)精軋機(jī)軋制過程中為減少頭尾溫差，設(shè)置保溫罩是簡(jiǎn)單易行的有效技術(shù)。隨著帶鋼生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，用戶對(duì)帶鋼表面質(zhì)量和精度的要求也越加嚴(yán)格。⑼控制軋制和控制冷卻。目前國內(nèi)所有現(xiàn)代化的熱連軋機(jī)和經(jīng)改造的老軋機(jī)，帶鋼層流冷卻系統(tǒng)均已達(dá)到先進(jìn)水平。20世紀(jì)90年代以后，隨著交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展及矢量控制技術(shù)的應(yīng)用，由交流變頻調(diào)速裝置供電或由交直交電壓型脈沖寬度調(diào)制型（PWM）電源交換器供電的交流主傳動(dòng)電機(jī)和采用數(shù)字式的矢量控制，完全取代了以往的由晶閘管（可控硅）整流器供電和直流主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)。熱連軋帶鋼生產(chǎn)由基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)（L1）、過程控制級(jí)（L2）、生產(chǎn)控制級(jí)（L3）、生產(chǎn)管理級(jí)（L4）構(gòu)成多級(jí)控制系統(tǒng)。一般是針對(duì)軋制薄規(guī)格產(chǎn)品和硅鋼、不銹鋼、高碳鋼特殊品種設(shè)置的。主電機(jī)功率增大至8500～12500kW，并在F7后設(shè)置了分機(jī)，用風(fēng)力將帶鋼壓在輥道上，防止帶鋼運(yùn)行中產(chǎn)生飛飄。 熱帶鋼無頭軋制的關(guān)鍵技術(shù)有:軋件運(yùn)行中的焊接技術(shù)、焊縫周圍去毛刺技術(shù)、確保各環(huán)節(jié)最小等待時(shí)間的高精度軋制節(jié)奏控制技術(shù)、動(dòng)態(tài)變規(guī)格軋制技術(shù)、高速剪切、高速卷取技術(shù)等。因?yàn)闊彳埍∫?guī)格能夠替代部分冷軋產(chǎn)品，具有較高的附加值。在傳統(tǒng)熱連軋中，可軋制的最薄規(guī)格不是由軋機(jī)能力來決定，而是由帶鋼經(jīng)精軋后進(jìn)入卷取機(jī)時(shí)的穩(wěn)定性來控制的。另外，在生產(chǎn)薄規(guī)格帶鋼時(shí),還常會(huì)發(fā)生甩尾和疊軋等事故，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)，降低金屬收得率和作業(yè)率。[5]研究發(fā)現(xiàn)，在不添加過多的合金元素的前提下，通過控制冷卻過程就可以獲取良好的細(xì)小晶粒組織及相變組織形態(tài)，同時(shí)也能改善板材的力學(xué)性能和控制板形。這樣，單位時(shí)間內(nèi)超快冷卻方式就能有更多的新水跟熱軋件接觸，進(jìn)而帶走更多軋件的熱量，實(shí)現(xiàn)快速冷卻。表12UFC各位置優(yōu)點(diǎn)序號(hào)優(yōu)點(diǎn)aUFC裝置位于粗軋和保溫輥道之間，能快速降低中間坯的精軋入口溫度，提高生產(chǎn)節(jié)奏。全連續(xù)式帶鋼熱連軋機(jī)的主要特點(diǎn)是軋機(jī)均為不可逆式軋機(jī)。因此所以近期建設(shè)的粗軋機(jī)已不再采用全連續(xù)式。如表13所示，2012年到2015年我國熱軋寬帶鋼進(jìn)口量逐年大幅遞減，％[3]。根據(jù)近幾年熱軋寬帶鋼生產(chǎn)和進(jìn)出口數(shù)量變化進(jìn)行分析（如圖14所示），我國熱軋寬帶鋼產(chǎn)品消費(fèi)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：圖14 近年我國熱軋寬帶剛消費(fèi)狀況對(duì)近年來國內(nèi)熱軋薄板、中厚寬鋼帶、熱軋薄寬鋼帶3類產(chǎn)品進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)，可以看出，我國熱軋寬帶鋼表觀消費(fèi)量呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，同比增長(zhǎng)幅度較大。近幾年投產(chǎn)的熱軋寬帶鋼軋機(jī),生產(chǎn)了大量中厚寬鋼帶，是國內(nèi)商品板卷中產(chǎn)量最大、增長(zhǎng)速度最快的產(chǎn)品。⑶是盲目追求高起點(diǎn)，對(duì)實(shí)際需求沒有清醒認(rèn)識(shí)，如很多企業(yè)都把汽車用寬板、表面板作為生產(chǎn)目標(biāo)，而這類鋼板的需求量很有限。熱軋大綱產(chǎn)品大綱普遍涵蓋了建材，汽車，家電，機(jī)械，化工和管道運(yùn)輸?shù)扔猛?，包括低合金，薄?guī)格，深沖板，板形和厚度尺寸公差及表面質(zhì)量好的高端產(chǎn)品。根據(jù)熱連軋帶鋼市場(chǎng)需求分析可知，熱軋寬帶鋼雖然產(chǎn)能過剩，但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，高質(zhì)量產(chǎn)品不多，并且所生產(chǎn)的熱軋寬帶剛厚度多在20mm以上，中厚寬鋼帶近年來發(fā)展快，厚度一般在4～20mm，由于國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、房地產(chǎn)和制造業(yè)的快速發(fā)展，其市場(chǎng)需求很大，本次設(shè)計(jì)可選擇生產(chǎn)中厚寬以及厚度較薄的產(chǎn)品。采用連軋方法（即在連軋機(jī)上）熱軋帶鋼具有生產(chǎn)效率高、金屬耗費(fèi)少、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)過程連續(xù)自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，熱連軋技術(shù)是現(xiàn)有帶鋼生產(chǎn)方法中最先進(jìn)應(yīng)用最廣泛的方法。寶鋼和武鋼聯(lián)合重組，對(duì)當(dāng)前我國鋼鐵行業(yè)“去產(chǎn)能、調(diào)結(jié)構(gòu)”具有標(biāo)志意義，是我國鋼鐵行業(yè)聯(lián)合重組里程碑式的事件。節(jié)能減排和調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的需求日益增加有必要對(duì)以往傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化這既是熱軋帶鋼產(chǎn)品連續(xù)不斷發(fā)展提高生命力的需求，又能夠滿足市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)高附加值低成本低能耗熱軋帶鋼產(chǎn)品的需求。鐵路、水路網(wǎng)絡(luò)可構(gòu)成投資節(jié)省、運(yùn)輸便捷、成本最低的綜合交通運(yùn)輸體系。 武鋼主要生產(chǎn)熱軋寬帶鋼多為厚規(guī)格，年產(chǎn)350萬噸到450萬噸，可滿足對(duì)國內(nèi)寬帶鋼的需求，本廠可專注于生產(chǎn)薄規(guī)格熱軋寬帶鋼作為汽車用鋼，建筑用鋼銷售，可減少與武鋼的競(jìng)爭(zhēng)，所以銷售240萬噸熱連軋帶鋼不成問題，除此之外，部分產(chǎn)品還可通過武漢港向便利的上海運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)出口。為此，設(shè)計(jì)者必須進(jìn)行產(chǎn)品的社會(huì)調(diào)查。車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品品種、規(guī)格及狀態(tài)組合起來可能有數(shù)十種、上百種以上。將擬生產(chǎn)的所有合金產(chǎn)品中找出幾種產(chǎn)量較大，產(chǎn)品品種，規(guī)格，狀態(tài)，和工藝特點(diǎn)等方面有代表性的產(chǎn)品作為計(jì)算產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)綜合考慮以上各點(diǎn)制定產(chǎn)品大綱表21所示。本車間依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，經(jīng)過對(duì)同類廠的調(diào)查和分析，選取具有代表性的品種或規(guī)格作為典型產(chǎn)品。⑵產(chǎn)品的平衡。實(shí)際生產(chǎn)中為了滿足客戶客觀上的使用要求，每個(gè)品種都必須滿足形狀，尺寸規(guī)格和內(nèi)部性能的要求。表23Q215技術(shù)條件牌號(hào)等級(jí)化學(xué)成分%CSiMnSPCuQ215A～～牌號(hào)等級(jí)厚度偏差屈服點(diǎn)σs(N/mm)抗拉強(qiáng)度σb(N/mm)延伸率δs(%)Q215A在寬度1000～1500，厚度～ 時(shí)為177。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(diǎn)、劃傷、小拉痕、壓痕以及氧化鐵皮脫落所造成的表面粗糙等局部缺陷。≥345470～630≥17人們把對(duì)產(chǎn)品的牌號(hào)，規(guī)格，表面質(zhì)量以及組織性能等方面的要求統(tǒng)稱為產(chǎn)品的技術(shù)要求。板帶材板形要平坦，無浪形瓢曲。要求主要包括力學(xué)性能（強(qiáng)度，塑性，韌性，硬度等）、工藝性能（軋，擠，拉，壓，彎，扭，沖，焊等）及一些特殊物理化學(xué)性能（磁性，耐酸，耐堿，耐腐蝕性能）；還有要求較好的綜合性能，即除了要有良好的工藝性能，甚至除了一定的強(qiáng)度塑性，屈服比以外，還要保證良好的焊接性能，常溫或低溫的沖擊韌性，組織的晶粒度和均勻性等；也還有特殊用途的材料要求特殊的高溫性能，超低溫性能等。軋鋼生產(chǎn)用坯主要有三種：扁錠、初軋板坯（簡(jiǎn)稱初軋坯）、連鑄板坯（簡(jiǎn)稱連鑄坯）。連鑄工藝相比模鑄工藝具有極大優(yōu)勢(shì)，本工藝選用連鑄坯。因此必須用變形、再結(jié)晶的過程使得鋼的組織均勻、偏析擴(kuò)散晶粒大小適中。20世紀(jì)70～80年代采用了帶孔型的強(qiáng)力立輥，其寬度標(biāo)準(zhǔn)范圍一般為100～150mm，自軋制線上采用了定寬壓力機(jī)后一次最大側(cè)壓量可達(dá)350mm，可軋寬度標(biāo)準(zhǔn)范圍一般為200mm，最大300mm。但最大寬度的產(chǎn)品在產(chǎn)品方案中所占的比例很小。本設(shè)計(jì)典型產(chǎn)品選擇的坯料如表26所示.表26 典型產(chǎn)品選擇的坯料合金牌號(hào)產(chǎn)品規(guī)格選擇坯料規(guī)格mm重量/tQ2151400mm,18014501400020＃1400mm,15014501200016Mn5mm1200mm200125011000原料表面存在的缺陷除較輕微的缺陷因其在加熱過程中被氧化燒掉不會(huì)影響鋼板的質(zhì)量，超過一定限度的缺陷都需用某種方法將其除去以免影響鋼板的質(zhì)量或造成廢品。板坯表面狀況檢查，傳統(tǒng)上都是由人工在切割前后，用肉眼進(jìn)行直觀檢查，然而為了提高檢查精度，開發(fā)了熱表面缺陷檢測(cè)裝置。其計(jì)算公式為(21)式中:A—成材率，％；Q—投料量（原料重量），t；W—金屬的損失重量，t。金屬加熱過程中的燒損與加熱溫度和時(shí)間有關(guān)系，加熱溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，燒損量就越大。⑶幾何損失：分為切損和殘屑。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。本車間軋廢為1％。因此，必須在確定成品率及金屬損失率的基礎(chǔ)上，編制出各種計(jì)算產(chǎn)品的金屬平衡表。因此正確制定產(chǎn)品工藝過程對(duì)于工藝過程合理化和充分發(fā)揮軋機(jī)能力有重大意義。由于產(chǎn)品的產(chǎn)量，品種，規(guī)格及質(zhì)量的不同，所采用的生產(chǎn)方案就不同，那么主要工序就有很大的差別，因此，生產(chǎn)方案是編制生產(chǎn)工藝流程的依據(jù)。由于車間的生產(chǎn)規(guī)模不同，所要求的工藝過程復(fù)雜程度也不同，因此，設(shè)計(jì)生產(chǎn)率要求是設(shè)計(jì)工藝過程的出發(fā)點(diǎn)。冷坯裝爐用吊車將坯料吊至上料垛板臺(tái)上，經(jīng)上料推鋼機(jī)將板坯依次推至稱量輥道上，稱重后運(yùn)至入爐輥道由裝鋼機(jī)推入加熱爐爐內(nèi)。加熱好的坯料由出鋼機(jī)托出到出爐輥道上,經(jīng)粗軋高壓水除鱗清除氧化鐵皮，而后進(jìn)入粗軋機(jī)組后由輥道送往E1，R1組成的可逆粗軋機(jī)組軋制3道次經(jīng)輥道送至R2四輥可逆式軋機(jī)軋制3道次，軋成32mm厚的中間帶坯。粗軋機(jī)組產(chǎn)生的廢帶坯由設(shè)在中間輥道傳動(dòng)側(cè)的廢品堆在廢品臺(tái)架上，切割后用載重小車運(yùn)走。～15mm的成品帶鋼。鋼成卷后經(jīng)卸卷小車卸卷并放置在打捆站上打捆，然后鋼卷由運(yùn)卷小車運(yùn)至鋼卷提升機(jī)上提升，并由步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)將鋼卷取走，稱重完成、并進(jìn)行標(biāo)記后，鋼卷采用專用吊具吊運(yùn)至成品庫堆放、待發(fā)，分別進(jìn)行再加工。采用2座步進(jìn)式加熱爐，配置高效換熱器、最佳化燃燒控制模型，以配合熱裝，更有效的節(jié)省能源,并預(yù)留1座加熱爐用于將來的產(chǎn)品進(jìn)一步開發(fā)。精軋機(jī)機(jī)組采用排煙除塵凈化系統(tǒng)，提高環(huán)保效果。軋機(jī)是完成金屬軋制變形的主要設(shè)備，代表著車間的技術(shù)水平，是區(qū)別其他車間類型的關(guān)鍵。⑶能獲得質(zhì)量良好的產(chǎn)品，同時(shí)還要盡可能軋制出多種產(chǎn)品。一套帶鋼熱連軋機(jī)是由粗軋機(jī)組和精軋機(jī)組組成。各種布置的缺點(diǎn)如下：⑴全連續(xù)布置粗軋機(jī)通常由4～6架不可逆式軋機(jī)組成，前幾架為二輥式，后幾架為四輥式。②由1架二輥可逆式軋機(jī)和1架四輥可逆式軋機(jī)組成；③由兩架四輥可逆式軋機(jī)組成。它主要適合于多品種生產(chǎn)，規(guī)模大的熱軋帶鋼車間可以采用。軋輥材質(zhì)：鉻鎳耐磨鑄鐵；具體數(shù)據(jù)見表41,42：（兩架）（RR2）鋼板軋機(jī)軋輥輥身長(zhǎng)度L按軋制鋼板最大寬度b決定，（41）式中:a根據(jù)鋼板寬度不同選取的余量，對(duì)于帶鋼，當(dāng)b=400～1200mm時(shí)，a=100mm,對(duì)于較