【正文】 —— 板 形控制實(shí)訓(xùn) 第 I 頁(yè) 摘要 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)。 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn) 350萬(wàn)噸的熱軋板帶鋼車間工藝設(shè)計(jì)。發(fā)達(dá)國(guó)家熱軋帶鋼產(chǎn)量約占熱軋鋼材的 50%以上，并在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中居于領(lǐng)先地位。如果能開(kāi)發(fā)薄規(guī)格的熱軋帶鋼，則可代替相當(dāng)一部分的冷軋帶鋼使用，使生產(chǎn)成本大為降低。它主要有緊湊式熱帶鋼生產(chǎn)工藝 CSP (Compact Strip Process)、在線熱帶鋼生產(chǎn)工藝 ISP (InLine Strip Production)、靈活式薄板坯軋制工藝 FTSR (Flexible Thin Slab Rolling)和連鑄直接軋制工藝 CONROLL 等 10 余種類型。鐵素體區(qū)軋制生產(chǎn)工藝的發(fā)展目標(biāo)是生產(chǎn)薄 (超薄 )規(guī)格優(yōu)質(zhì)深沖板。與常規(guī)連鑄和軋鋼技術(shù)相比，這種工藝具有投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、節(jié)能環(huán)保、廢氣排放少等優(yōu)點(diǎn)。以寶鋼 2050mm 熱軋帶鋼 軋機(jī)為例，寶鋼 2050mm 熱軋廠于 1989 年 8 月 3 日投產(chǎn)，熱軋機(jī)組設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為 400 萬(wàn) t。 2050mm 熱軋機(jī)組為 3/4 連續(xù)式軋機(jī)。在產(chǎn)量大幅度上升的同時(shí)，機(jī)組的生產(chǎn)綜合指標(biāo)與產(chǎn)品精度也在不斷提高，高強(qiáng)度、高難度極限規(guī)格產(chǎn)品不斷增加，薄規(guī)格產(chǎn)品比例成倍提高。自 1992 年蘭州鋼廠與鋼鐵研究總院合作建立了我國(guó)第一套 CSP 薄板坯連鑄機(jī)以來(lái)，國(guó)內(nèi)各大鋼鐵公司紛紛花費(fèi)巨資新建或改造熱連軋廠，不斷擴(kuò)大品種范圍，提高產(chǎn)品質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2021 年國(guó)內(nèi)預(yù)計(jì)將有 12 條熱軋生產(chǎn)線投產(chǎn)，設(shè)計(jì)總產(chǎn)能為 3700 萬(wàn)噸，其中設(shè)計(jì)產(chǎn)能在 300 萬(wàn)噸以上的大型熱軋生產(chǎn)線有 5 條，分別是安鋼 1780機(jī)組 380 萬(wàn)噸，馬鋼 2250 機(jī)組 500 萬(wàn)噸，寶鋼 1880 機(jī)組 370 萬(wàn)噸，天鐵 1780 機(jī)組 380萬(wàn)噸，北臺(tái) 1780 機(jī)組 400 萬(wàn)噸；其余 7 條熱軋產(chǎn)線設(shè)計(jì)產(chǎn)能均在 200 萬(wàn)以上，它們是日照鋼廠 1580 機(jī)組 200 萬(wàn)噸，唐山國(guó)豐 1480 機(jī)組 200 萬(wàn)噸，遷安軋一廠 1250 機(jī)組 200萬(wàn)噸，武鋼 1580 機(jī)組 280 萬(wàn)噸，山西海鑫 1500 機(jī)組 220 萬(wàn)噸，寧波建龍 1780 機(jī)組 250萬(wàn)噸。 300萬(wàn)噸以上熱 連軋板帶生產(chǎn)狀況 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó) 300 萬(wàn)噸以上熱連軋板帶機(jī)組主要有于 1989 年 8 月 3 日投產(chǎn)寶鋼 2050mm 熱軋廠，熱軋機(jī)組設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為 400 萬(wàn) t，本鋼 1700 機(jī)組原設(shè)計(jì)產(chǎn)能155 萬(wàn)噸， 2021 年達(dá)產(chǎn) 356 萬(wàn)噸，武鋼 1700 機(jī)組設(shè)計(jì)產(chǎn)能 301 萬(wàn)噸， 2021 年達(dá)產(chǎn) 350萬(wàn)噸，鞍鋼 1780 機(jī)組設(shè)計(jì)產(chǎn)能 350 萬(wàn)噸， 2021 年達(dá)產(chǎn) 350 萬(wàn)噸，武鋼 2250 機(jī)組設(shè)計(jì)產(chǎn)能 400 萬(wàn)噸。到 2021 年，預(yù)測(cè)全世界超薄熱軋帶鋼的市場(chǎng)需求將超過(guò) 107t。由于將采用無(wú)頭軋制技術(shù)、薄板坯連鑄連軋工藝、控制冷卻技術(shù)等軋制工藝生產(chǎn)熱軋薄帶鋼，因此可以較好地控制熱軋帶鋼的組織和性能。 本設(shè)計(jì)的目的和意義 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn) 350 萬(wàn)噸的熱軋板帶鋼車間工藝設(shè)計(jì)。在國(guó)內(nèi)外帶鋼生產(chǎn)逐漸減少的情況下，我國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，對(duì)帶鋼的需求不斷增加，雖然受汽車等產(chǎn)業(yè)規(guī)模的限制，但五金產(chǎn)品國(guó)內(nèi)外需求量都較大。板帶鋼是我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)的主打產(chǎn)品，需求量很大。 帶鋼生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展至今已有 80 多年的歷史，現(xiàn)在已經(jīng)是第四代軋機(jī)，板形控制技術(shù)目前也已經(jīng)發(fā)展得較為成熟。因此，在西部建立一個(gè)大型軋鋼廠不僅可以滿足西部地區(qū)對(duì)板帶鋼的大量需求，而且由于西部人口密度較東部小，不會(huì)占用太多人口居住地，這在地理上是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)。 連鑄坯熱送熱裝指的是把無(wú)缺陷的鑄坯在熱狀態(tài)下送到軋鋼加熱爐加熱，然后再送到軋機(jī)進(jìn)行軋制。 (4)連鑄坯直接軋制工藝 (DR)。 4）由于連鑄坯缺陷難以在線清理，煉鋼、連鑄工序必須具備無(wú)缺陷連鑄坯的生產(chǎn)技術(shù)。 2）連鑄坯裝爐及加熱控制，當(dāng)連鑄坯熱送到熱軋生產(chǎn)線時(shí)，經(jīng)驗(yàn)收及組批后，用長(zhǎng)行程裝鋼機(jī)或輥道將熱坯送入加熱爐，由計(jì)算機(jī)在線控制加熱爐的加熱溫度。 4）在板坯庫(kù)和加熱爐之間設(shè)有保溫坑，以滿足熱裝熱送工藝需要。 厚度 ≥，寬度630～ 1000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。 確定 計(jì)算產(chǎn)品的成品率 成品率是指成品重量與投料量相比的百分?jǐn)?shù)。金屬損失主要有以下幾種： （ 1）燒損：金屬在高溫狀態(tài)下的氧化損失稱為燒損。本車間無(wú)此類消耗。本車間產(chǎn)品切損均為 2％。它與車間的技術(shù)裝備、生產(chǎn)管理及操作水平有關(guān)。同時(shí)對(duì)于設(shè)計(jì)工廠或車間的內(nèi)部運(yùn)輸與外部運(yùn)輸，以及平面布置都是極為重要的依據(jù)。根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃的要求計(jì)算機(jī)對(duì)選用的板坯進(jìn)行最優(yōu)化處理，使板坯庫(kù)以最小的工作量進(jìn)行裝爐操作。 加熱出爐后的板坯，首先經(jīng)過(guò)高壓水除鱗清除氧化鐵皮，而后進(jìn)入粗軋機(jī)組， R1粗軋機(jī)為四輥可逆式軋機(jī)，與可逆式立輥軋機(jī) E1 靠近布置，板坯在 E1R1 上軋制 3 道后，經(jīng)輥道送至 E2R2 四輥可逆式軋機(jī)軋制 3 道次，軋成 20～ 40mm 的中間帶坯。為減少切損，切頭飛剪設(shè)有最佳化剪切系統(tǒng)。 成品帶鋼經(jīng)精軋機(jī)組后的輸出輥道上的層流冷卻系統(tǒng)后，使溫度降到規(guī)定的卷曲溫度，由液壓助卷卷曲機(jī)卷成鋼卷。 遼寧科技大學(xué)?？粕C合實(shí)訓(xùn) —— 板 形控制實(shí)訓(xùn) 第 11 頁(yè) 圖 本車間生產(chǎn)工藝流程圖 粗軋前立軋機(jī)（ E E2） 該設(shè)備安裝在粗軋機(jī)的進(jìn)口側(cè)，當(dāng)粗軋機(jī)處于正向軋制時(shí)，該立軋機(jī)參與對(duì)板坯邊部的軋制工作， 此時(shí)兩臺(tái)軋機(jī)形成 “串聯(lián) ”式軋制。該技術(shù)的運(yùn)用將有效地提高帶材的寬度、精度。 精軋機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)： 工作輥： F1～ F4 輥徑 輥身長(zhǎng)＝ 825/735mm1780mm； F5～ F7 輥徑 輥身長(zhǎng)＝ 680/600mm1780mm； 支承輥： F1～ F7 輥徑 輥身長(zhǎng)＝ 1550/1400mm1760mm； 軋制力： F1～ F4max4200t； F5～ F7max3500t； 馬達(dá)參數(shù)： F1～ F7 7800kw190/510rpm。溫度制度取決于對(duì)產(chǎn)品的性能要求和變形制度、但對(duì)變形制度本身又有所影響。因?yàn)槟骋恢贫榷际轻槍?duì)某一特定的設(shè)備條件、車間布置、原料供應(yīng)等具體情況而制定。 1） 冷裝加熱時(shí)間： η=C 板帶鋼軋制壓下規(guī)程是半袋軋制制度最基本的核心 內(nèi)容，直接關(guān)系著軋機(jī)的產(chǎn)量和產(chǎn)品的質(zhì)量。 粗軋機(jī)的作用是將加熱后的板坯，經(jīng)本機(jī)組的粗軋機(jī)軋制成規(guī)定的厚度和寬度的中間坯。 （ 3）確定出 F1E 的目標(biāo)寬度 BF1E 由公式 : BF1E=BFΔBF () 式中： ΔBF——精軋機(jī)組的總寬展量。粗軋各道次壓下分配見(jiàn)表 。 ΔB3=KΔh3=48=。 ∑ΔBi=60mm (6)寬向所需的總的側(cè)壓量 由公式： ∑ΔB’=(C2B 坯 BF1E)+ ∑ΔBi () 式中： ∑ΔB’——寬向的總側(cè)壓量， mm； C2——熱膨脹系數(shù)，取 ； B 坯 ——常溫下的坯料寬度， mm； 則 ∑ΔB’=(C2B 坯 BF1E)+ ∑ΔBi=()+60= （ 7）各道次寬度計(jì)算 各道次寬度等于軋前寬度減去側(cè)壓量再加上寬展量，各道次寬度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 。 本設(shè)計(jì)精軋機(jī)組壓下規(guī)程見(jiàn)表 。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料取平均加速度 a＝ 40rpm/s,平均減速度為b=60rpm/s。末架穿帶速度一般以成品厚度為依據(jù)，可以查表 確定。 I 點(diǎn)；第二條帶鋼開(kāi)始穿帶。由于熱軋過(guò)程中前滑很小，可以忽略不計(jì)，故上式可轉(zhuǎn)化為 772211 ... VhVhVh ??? 。 度 對(duì)于粗軋來(lái)說(shuō)各道次的溫降可采用下面的公式： ? ?40 ThZtt ??? （ ） 式中： t? ——道次溫降， ℃ ； 0t ——前一道次溫度， ℃ 。考慮到軋制過(guò)程中塑性變形熱和摩擦熱，以冷卻水降溫，輻射散熱等多重因素的影響，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，采用溫降公式： ???????? ??? 1000ii hhctt （ ） ? ?nnnhh httc ???000 （ ） 其中 0t ， 0h ——精軋前軋件的溫度 ℃ 和厚度 mm； nt ， nh ——軋件終軋溫度 ℃ 及厚度 mm。 2）由軋機(jī)參數(shù)變動(dòng)造成，這包括支承輥偏心、軋輥熱膨脹、軋輥磨損以及油膜軸承油膜厚度變 化等。 遼寧科技大學(xué)?？粕C合實(shí)訓(xùn) —— 板 形控制實(shí)訓(xùn) 第 25 頁(yè) 1. 公式是用于熱軋時(shí)計(jì)算平均單位壓力的半經(jīng)驗(yàn)公式，其公式為 ； ))(1 ?????? km（ （ ） 式中： m——表示外摩擦?xí)r對(duì) P 影響的系數(shù)， hH hhRfm ? ???? ； 當(dāng) t≥800℃ ,Mn%≤%時(shí)， K=10（ ）（ +C+Mn+） Mpa 式中： t——軋制溫度， C、 Mn 為以 %表示的碳、錳的含量； ? ——平均變形系數(shù)， hH Rhv??? 2? ； η——粘性系數(shù)， 39。 1 1 1 η v（ mm/s） 1210 2200 3660 6110 9410 13080 15000 ξ P (Mpa) (BH+bh)/2 P(KN) 16410 15671 15112 14179 18065 14813 7925 遼寧科技大學(xué)?？粕C合實(shí)訓(xùn) —— 板 形控制實(shí)訓(xùn) 第 27 頁(yè) 傳動(dòng)兩個(gè)軋輥所需要的軋制力矩為： hRPxP x lM Z ??? 22 ， 式中： P ——軋制力； x——力臂系數(shù)； l——咬入?yún)^(qū)的長(zhǎng)度。對(duì)于 R1 校核第二道次， F1~F3 校核第一道， F4~F7 校核第四道。 由于校核時(shí)應(yīng)考慮危險(xiǎn)情況，故有關(guān)尺寸應(yīng)按最危險(xiǎn)情況取值，現(xiàn)將有關(guān)的軋輥參遼寧科技大學(xué)專科生綜合實(shí)訓(xùn) —— 板 形控制實(shí)訓(xùn) 第 29 頁(yè) 數(shù)列出如下： （ 1） 工作輥 R1 粗軋機(jī)主要尺寸為：輥徑 D輥身長(zhǎng)度 L； 1200mm1780mm，輥頸采用滾動(dòng)軸承，故根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，其尺寸如下： ? ? 660~~ ?? Dd ，取為 650mm； ? ? 6 5 0~ 3 ~ ?? dl ，取為 600mm； 圖 萬(wàn)向接軸示意圖 輥頭采用滑塊式萬(wàn)向接軸，其主要尺寸如下： 輥頭的直徑 ? ? ? ? mmDD 1 1 8 5~1 1 9 515~51 2 0 015~51 ????? ， 取 1190mm。 表 工作輥參數(shù)選擇結(jié)果 單位 mm 項(xiàng)目 輥徑 D輥身長(zhǎng)度 L 輥頸 d 輥頸 輥頭 D1 輥頭 b 輥頭 s R1 R2 12001780 650 600 1190 200 320 F1~F3 8001780 420 380 790 120 200 F4~F7 7001780 350 300 690 110 180 （ 2） 支撐輥 sb/ 1 2 3 4 5 ? 遼寧科技大學(xué)?？粕C合實(shí)訓(xùn) —— 板 形控制實(shí)訓(xùn) 第 30 頁(yè) R1R2 粗軋機(jī)主要尺寸為： 輥徑 D輥身長(zhǎng)度 L： 1550mm1780mm 輥頸： d =850mm， l =750mm 壓下螺絲中心距 mmlLa 2 5 3 07 5 01 7 8 0 ????? 表 支撐輥參數(shù)選擇結(jié) 單位 mm 項(xiàng)目 輥徑 D輥身長(zhǎng)度 L 輥頸 d 輥頸 l R1 R2 15501780 850 750 F1~F7 14001760 800 700 R1 軋輥強(qiáng)度校核