【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ...........................................................................................................96謝 辭 ..........................................................................................................................98河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院0第 1 章 緒論 熱 軋 帶 鋼 概 述熱軋寬帶鋼是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要物資,是制造其他薄板類鋼鐵產(chǎn)品的重要原料, 主要作為冷軋板、焊管、冷彎或焊接型鋼的原料或直接用于制作各種結(jié)構(gòu)件、容器、汽車、造船、集裝箱等。目前，國(guó)外許多大鋼鐵企業(yè)花費(fèi)巨資改造熱軋帶鋼廠，不斷擴(kuò)大品種范圍，提高產(chǎn)品質(zhì)量。近 30 年來, 圍繞著熱軋寬帶鋼的品種、質(zhì)量、成本、能源、環(huán)保等諸多方面, 國(guó)內(nèi)外各大公司及研究部門積極取長(zhǎng)補(bǔ)短, 競(jìng)相開發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)需要的新工藝、新設(shè)備和新技術(shù), 使熱軋寬帶鋼的生產(chǎn)工藝、技術(shù)和設(shè)備發(fā)生了巨大變化。從總體上看，國(guó)內(nèi)形成兩大體系，寶鋼、鞍鋼等特大型鋼鐵企業(yè)具有良好的鐵礦石來源，并且品位高，再加上他們已積累了多年的冶煉經(jīng)驗(yàn)，能夠?yàn)檐堜撎峁﹥?yōu)質(zhì)坯料，這使的他們?cè)趪?guó)內(nèi)市場(chǎng)占有先機(jī)；再有就是一些大型國(guó)企以及地方私營(yíng)企業(yè)，由于所用鐵礦石品位不高，煉鋼技術(shù)欠佳，導(dǎo)致軋制產(chǎn)品質(zhì)量檔次不高，附加值少。近 10 多年來由于受到市場(chǎng)容量，用戶需求的客觀影響，熱帶鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展從以提高生產(chǎn)能力，滿足用戶對(duì)鋼材數(shù)量要求為主要目標(biāo)的大型化、高速化、連續(xù)化和自動(dòng)化的發(fā)展階段，轉(zhuǎn)向了以滿足用戶對(duì)鋼材優(yōu)質(zhì)、多品種、低成本、交貨期短為主要目標(biāo)的新的發(fā)展時(shí)期。我國(guó)熱軋寬鋼帶軋機(jī)裝備水平在建國(guó)以后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都相對(duì)落后，只有鞍鋼、武鋼、寶鋼等國(guó)有大型鋼鐵企業(yè)擁有熱軋寬帶鋼軋機(jī)；20 世紀(jì) 90 年代以后熱軋寬帶鋼的軋機(jī)建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)較快的增長(zhǎng)期，攀鋼、太鋼、梅鋼、邯鋼、珠鋼等紛紛新建了一批 1700mm 以下的熱軋寬鋼帶軋機(jī)。而在 2022 年以后，特別是 2022 年以后我國(guó)出現(xiàn)了熱軋寬鋼帶軋機(jī)的建設(shè)高潮，各鋼廠紛紛建設(shè)熱軋寬鋼帶軋機(jī)，軋機(jī)寬度從 1250mm 到 2300mm 不等，這使得熱軋卷板成為產(chǎn)能“過?！弊顬閲?yán)重的鋼材品種之一。到 2022 年底，我國(guó)已擁有熱軋寬帶鋼軋機(jī) 72 套，設(shè)計(jì)能力 億噸，其中，2050～2300mm 超寬帶鋼線已達(dá) 12條，?。ㄖ斜。┌迮鬟B鑄連軋生產(chǎn)線 13 條，產(chǎn)能 3280 萬 t/a。2022 年我國(guó)熱軋卷板生產(chǎn)量為 14050 萬噸，其中中厚寬帶鋼和薄寬帶鋼生產(chǎn)量分別為 10289 萬噸和 3760 萬噸。汽車用鋼材均為高附加值產(chǎn)品,需求量大,價(jià)格高,世界各大鋼鐵企業(yè)都將汽車用鋼材列為最重要產(chǎn)品之一。目前全球汽車年度總產(chǎn)量接近 6000 萬輛,全球汽車行業(yè)鋼材年消費(fèi)量接近 億 t,占全球鋼材消費(fèi)總量的 %。汽車用鋼材涉及品種很多,但以薄板和優(yōu)質(zhì)型材為主。不同車型,其鋼材消耗差異很大,轎第 1 章 緒論1車的鋼材消耗以薄板為主,占鋼材消耗的 70%以上,重型貨車則以消耗優(yōu)質(zhì)型材為主。這二類鋼材都和長(zhǎng)鋼有較大關(guān)系,長(zhǎng)鋼的大梁板、齒輪鋼、中組距碳合結(jié)圓鋼及汽閥鋼一年約有近 10 萬 t 鋼材用于汽車、農(nóng)用車、摩托車行業(yè) ,占長(zhǎng)鋼鋼材銷售量 22%左右,占汽車行業(yè)市場(chǎng)份額約 %。作為汽車用鋼重要組成部分的特鋼品種結(jié)構(gòu)及需求量也正發(fā)生著明顯的變化。鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門的發(fā)展至關(guān)重要。帶鋼熱連軋生產(chǎn)規(guī)模大，產(chǎn)量高，是鋼鐵工業(yè)中發(fā)展最為迅速、各種新技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的一個(gè)領(lǐng)域。它的工藝水平、自動(dòng)化程度、產(chǎn)品規(guī)格與質(zhì)量代表了一個(gè)國(guó)家鋼鐵工業(yè)的水平。 熱 軋 帶 鋼 技 術(shù) 要 求強(qiáng)度 細(xì)化晶粒是唯一能增加強(qiáng)度并同時(shí)改善夏比沖擊韌性的強(qiáng)化機(jī)制，因此，在標(biāo)準(zhǔn)中有韌性要求時(shí)，細(xì)化晶粒是帶鋼最基本的要求。屈強(qiáng)比 屈強(qiáng)比越低，帶鋼從開始塑性變形到最后斷裂的變形容量越大，因而也越安全。目前汽車用鋼需要解決高強(qiáng)度與成型性的矛盾。傳統(tǒng)高強(qiáng)度低合金鋼，其屈強(qiáng)比一般都大于 。韌性 細(xì)化晶粒在提高強(qiáng)度的同時(shí)也改善了韌性，盡管細(xì)化晶?？梢愿纳祈g性，并可獲得所要求的落錘撕裂試驗(yàn)結(jié)果，但是若 C、S 含量高，脫氧不充分，鋼的實(shí)際夏比沖擊功很低。塑性 帶鋼的塑性用冷彎性能指標(biāo)評(píng)價(jià)，冷彎試驗(yàn)要求：R＝t180 o 兩表面無裂紋。焊接性能 焊接性能用碳當(dāng)量 Ce 和裂紋敏感性系數(shù) Pcm 評(píng)定Ce=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15Pcm=C+(Mn+Cr+Cu)/20+V/10+Mo/15+Si/30+Ni/60+5B?？垢g性能 應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）：SCC 擴(kuò)展速度隨溫度的提高而加快，與冶金加工方法關(guān)系不大，采用噴丸處理可以大大改善 SCC 抗力，涂層也是有效的辦法。止裂性能 一般要求帶鋼的 DWTT 試驗(yàn)[2]得到的斷口剪切百分比（SA％）達(dá)到 50 或 80(不同氣候條件規(guī)定不同)，可以得到止裂效果；對(duì)于韌性材料，則要求帶材的上限平臺(tái)能 Cv 達(dá)到某一數(shù)值時(shí)可得到止裂。河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院2 用 性 與 先 進(jìn) 行 應(yīng)用性近來世界性經(jīng)濟(jì)危機(jī)使國(guó)外板帶需求大大下降，造成出口量銳減，生產(chǎn)能力大大過剩。但是，由于計(jì)劃經(jīng)濟(jì)不到位，投資分散，多數(shù)地方上馬的板帶廠資金不足，只能選擇 150mm 以下連鑄板坯，鋼種受到限制，僅僅一架粗軋，凸度、厚度控制不夠穩(wěn)定，表面光潔度也不能穩(wěn)定，不適合生產(chǎn)合格汽車車板用熱卷。而我國(guó)政府為拉動(dòng)內(nèi)需，鼓勵(lì)汽車行業(yè)發(fā)展，因而對(duì)汽車板的需求有增無減。預(yù)計(jì) 2022 年需要高檔汽車板 1100 到 1200 萬噸，而國(guó)內(nèi)高檔汽車板生產(chǎn)能力不足，依靠進(jìn)口的局面一段時(shí)間內(nèi)仍將繼續(xù)存在。因而興建高檔寬帶車間很有前途。 先進(jìn)性連鑄坯熱送熱裝技術(shù)連鑄坯熱送熱裝是指連鑄坯在 600℃以上高溫時(shí)直接裝爐或先放入保溫裝置，以協(xié)調(diào)連鑄與軋鋼生產(chǎn)節(jié)奏，待機(jī)裝入加熱爐加熱，然后再把經(jīng)過加熱1050℃以上的高溫連鑄坯直接送往軋機(jī)軋制。該項(xiàng)技術(shù)具有節(jié)能、縮短生產(chǎn)周期、減少板坯存放倉(cāng)庫(kù)面積等效果，集成了幾工序間的系統(tǒng)工程技術(shù)，需要多項(xiàng)技術(shù)的支撐，包括煉鋼、連鑄和熱軋三者統(tǒng)一的生產(chǎn)計(jì)劃管理，計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；生產(chǎn)線設(shè)備具有較高的作業(yè)率；無缺陷高溫連鑄坯的生產(chǎn)；連鑄和熱軋均具有在線調(diào)寬的手段；熱軋實(shí)施“自由軋制計(jì)劃；連鑄和熱軋廠布置緊湊或采取保溫快速運(yùn)輸；加熱爐采用多段快速步進(jìn)梁，長(zhǎng)行程裝入機(jī)及熱惰性小的陶瓷纖維耐火爐襯等，以適應(yīng)熱裝的需要；在線補(bǔ)熱和保溫措施，如連鑄和粗軋機(jī)間以及精軋機(jī)前設(shè)邊部加熱器，中間輥道設(shè)保溫罩等。熱裝軋制工藝在熱軋帶鋼軋機(jī)中已經(jīng)普遍采用，日本、韓國(guó)的熱軋帶鋼軋機(jī)熱裝比達(dá)到 60%以上，最多可達(dá) 80%，熱裝溫度達(dá)到 600℃以上，我國(guó)近年來建設(shè)的 1580、1750、1780、2250 機(jī)組在設(shè)計(jì)大綱中都對(duì)熱裝軋制比例作出了要求。 中間坯短行程控制和寬度自動(dòng)控制 立輥軋機(jī)的輥縫在軋制過程中不斷變化，使頭尾部失寬量減少，短行程法可減少切頭損失率，并顯著提高頭尾部的寬度精度。西馬克 德馬格公司新開發(fā)的無鐮刀彎軋制 CFR(CAMBER FREE ROLLING) 技術(shù), 通過粗軋機(jī)前的強(qiáng)第 1 章 緒論3力側(cè)導(dǎo)機(jī)構(gòu), 增強(qiáng)的粗軋能力和液壓壓下以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)有效地防止了中間坯強(qiáng)力軋制后鐮刀彎的產(chǎn)生；全液壓的立輥機(jī)架具有良好的自動(dòng)調(diào)寬 AWC 和短行程控制 SSC 功能, 提高了中間坯寬度控制精度, 改善了板坯的頭尾形狀, 減少了頭尾切損。加大軋機(jī)主馬達(dá)功率和機(jī)架剛度，減少粗軋機(jī)架數(shù)，粗軋機(jī) 1~2 架即可與精軋機(jī)能力相適應(yīng)，過去武鋼 1700mm 軋機(jī)、寶鋼 2050mm 軋機(jī)均設(shè)有 4 架粗軋機(jī)；新建武鋼、馬鋼、邯鋼 2250mm 軋機(jī)均僅設(shè)有 2 架粗軋機(jī)，R1 和 R2 均為四輥軋機(jī), 采用電動(dòng)機(jī)械壓下和液壓壓下，R1 的軋制力由30000~40000KN 提高到 45000KN , R2 的軋制力達(dá)到 50000KN , 有利于增大壓下量, 軋制較薄、厚度均勻的中間坯，且利于增加軋制工藝與精軋機(jī)組能力匹配的靈活性；首鋼、太鋼 2250mm 軋機(jī)、寶鋼集團(tuán)一鋼公司 1780mm 軋機(jī)等僅設(shè)有 1 架粗軋機(jī)；粗軋機(jī)架數(shù)的減少可節(jié)約投資，減少設(shè)備維修量及勞動(dòng)定員，效益明顯。中間坯保溫技術(shù)和邊部感應(yīng)加熱技術(shù) 粗軋機(jī)出口處帶坯較長(zhǎng)，為減少頭尾溫差，在延伸輥道增加保溫罩, 改善了中間坯溫度的均勻性, 減少了頭尾溫差，寶鋼 2050MM、1580MM 和鞍鋼1780MM 軋機(jī)、邯鋼 2250MM 等均采用了保溫罩。而采用電感應(yīng)加熱器提高帶坯邊部溫度，是近十年來發(fā)展的新工藝，主要目的是改善鋼坯斷面溫度分布和金相組織，防止薄帶鋼和硅鋼、不銹鋼、高碳鋼等特殊品種的邊部裂紋，減少軋輥發(fā)生不均勻磨損的幾率。1 套 22022KW 感應(yīng)加熱器對(duì)于坯溫為 1000℃，厚度為 40MM 的帶坯，距邊部 25MM 處坯溫可升高 45℃/分鐘。液壓下厚度控制（HAGC）和連續(xù)可變凸度 CVC 技術(shù) 近幾年用西馬克－德馬格技術(shù)建設(shè)的熱連軋機(jī)都采用了液壓下厚度控制（HAGC）和連續(xù)可變凸度 CVC 技術(shù)，用三菱、日立技術(shù)建設(shè)的熱連軋機(jī)除采用 HAGC 厚度控制技術(shù)外，采用 PC 軋機(jī)（交叉角為 0~176。）控制凸度，寶鋼1880mm 軋機(jī)采用經(jīng)過改進(jìn)的第三代 PC 軋機(jī)，其機(jī)構(gòu)維修方便，通過液壓缸平衡軸承座與機(jī)架窗口間的間隙使之有更好的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。這些措施可以使軋機(jī)得到厚度精確、凸度和平直度良好的帶鋼產(chǎn)品。熱連軋機(jī)層流冷卻裝置 新建的熱連軋機(jī)層流冷卻線一般分為主冷區(qū)和精冷區(qū)，根據(jù)工藝模型可精確地控制帶鋼的冷卻強(qiáng)度和速率、冷卻的均勻性和卷取溫度，有的在主冷區(qū)前還設(shè)有強(qiáng)冷區(qū)，以增大冷卻速率。西馬克－德馬格公司還開發(fā)了邊部遮擋技術(shù)，在生產(chǎn)薄帶鋼（厚度小于 ）時(shí)，在層流冷卻區(qū)內(nèi)有可控的帶鋼邊部遮擋裝置使之保溫，以降低帶鋼冷卻后的熱應(yīng)力，有效防止邊浪的發(fā)生。河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院4 現(xiàn) 代 熱 連 軋 機(jī) 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 和 特 點(diǎn)為了提高產(chǎn)量而不斷提高速度，加大卷重和主電機(jī)容量、增加軋機(jī)架數(shù)和軋輥尺寸、采用快速換輥及換剪刀裝置等。 為了提高尺寸精度和板形精度而采用高度自動(dòng)化和全面計(jì)算機(jī)綜合控制。采用各種液壓 AGC 系統(tǒng)控制技術(shù)，開發(fā)各種控制板形的新技術(shù)和新軋機(jī)，利用升速軋制和層流冷卻以控制鋼板溫度與性能。降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約能耗和提高優(yōu)良品率成為當(dāng)前鋼材生產(chǎn)的關(guān)鍵問題，為此采用不少新工藝新技術(shù)。突出的是普遍采用連鑄坯及熱裝和直接軋制工藝、低溫加熱軋制、省去精軋活套裝置、熱卷箱和熱軋工藝潤(rùn)滑等。 高精度薄規(guī)格產(chǎn)品是發(fā)展趨勢(shì)之一。軋制產(chǎn)品尺寸精度提高會(huì)產(chǎn)生巨大效益，因此，高精度軋制技術(shù)將會(huì)成為 21 世紀(jì)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的熱門技術(shù)。提高設(shè)備能力，增加軋制品種和規(guī)格。采用 PC 軋機(jī)和工作輥在線研磨(ORG)技術(shù)或采用 CVC 軋機(jī)．實(shí)現(xiàn)自由軋制(Schedule Free)；采用板坯大寬度壓下，可用同一寬度連鑄坯生產(chǎn)不同寬度的帶卷；采用熱帶無頭軋制。發(fā)展中孕育的問題。雖然我國(guó)熱連軋帶鋼生產(chǎn)的產(chǎn)量和技術(shù)已有極大發(fā)展，但在發(fā)展中也存在一定問題，品種太少，集中于普鋼。而且對(duì)于原料厚度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響的認(rèn)識(shí)還不夠，高附加值產(chǎn)品占產(chǎn)品總量的比例太低。 本 設(shè) 計(jì) 目 的 和 意 義本設(shè)計(jì)是年產(chǎn) 280 萬噸的熱軋板帶鋼車間工藝設(shè)計(jì)。產(chǎn)品規(guī)格為：（~） mm（800~2130）mm。所用鋼種為：普碳鋼、低合金鋼、優(yōu)質(zhì)鋼。本設(shè)計(jì)課題是年產(chǎn) 280 萬噸的板帶鋼生產(chǎn)車間。這是一個(gè)大型的軋鋼車間，其投資大，消耗大，生產(chǎn)量大。板帶鋼是我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)的主打產(chǎn)品，需求量很大。今后幾年市場(chǎng)需求仍然會(huì)有較大增長(zhǎng)。另外帶鋼的延伸產(chǎn)品還有一定市場(chǎng)空間，如裝潢用的五金材料，發(fā)展十分快，不少五金產(chǎn)品出口到東南亞、歐美等國(guó)際市場(chǎng)，拉動(dòng)了國(guó)內(nèi)的帶鋼生產(chǎn)。由于市場(chǎng)對(duì)板帶鋼的需求仍然很大，而且在近幾年不會(huì)下降，因此該大型生產(chǎn)車間的建立是可行的。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。在相關(guān)技術(shù)比較完善的情況下，建立大型軋鋼廠可以節(jié)約很多在技術(shù)改進(jìn)上的投資，可以在建成時(shí)就采用目前最先進(jìn)的技術(shù)，還可以借鑒其他車間的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，少走一些彎路，一步到位。第 1 章 緒論5綜上所述，本設(shè)計(jì)的選題是有意義且可以實(shí)現(xiàn)的。河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院6第 2 章 生產(chǎn)方案及大綱的制定 產(chǎn) 品 方 案 的 編 制 產(chǎn)品方案產(chǎn)品方案是進(jìn)行車間設(shè)計(jì)、制定產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程、確定軋機(jī)組成或選擇各項(xiàng)設(shè)備的主要依據(jù)，包括車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品名稱、品種、規(guī)格幾年產(chǎn)量計(jì)劃。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)查和統(tǒng)計(jì)分析，選取具有代表性的品種和規(guī)格作為典型產(chǎn)品。實(shí)際生產(chǎn)中為了滿足用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。因而，各類產(chǎn)品的分類、編制、牌號(hào)、化學(xué)成分、品種規(guī)格和尺寸公差、生產(chǎn)技術(shù)條件、機(jī)械性能、驗(yàn)收規(guī)程、試驗(yàn)及包裝方法、交貨狀態(tài)等，國(guó)家均有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如國(guó)標(biāo)、冶標(biāo)、企標(biāo)等，如果國(guó)家沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，可由生產(chǎn)廠家和客戶商定。 編制方案的原則及方法國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)產(chǎn)品的要求，既考慮當(dāng)前的急需又要考慮將來