【文章內(nèi)容簡介】 ...........................................................................................................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 述熱軋寬帶鋼是國民經(jīng)濟的重要物資,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，國外許多大鋼鐵企業(yè)花費巨資改造熱軋帶鋼廠，不斷擴大品種范圍，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, 國內(nèi)外各大公司及研究部門積極取長補短, 競相開發(fā)適應(yīng)市場需要的新工藝、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，能夠為軋鋼提供優(yōu)質(zhì)坯料，這使的他們在國內(nèi)市場占有先機；再有就是一些大型國企以及地方私營企業(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)化和自動化的發(fā)展階段，轉(zhuǎn)向了以滿足用戶對鋼材優(yōu)質(zhì)、多品種、低成本、交貨期短為主要目標(biāo)的新的發(fā)展時期。我國熱軋寬鋼帶軋機裝備水平在建國以后很長一段時間內(nèi)都相對落后，只有鞍鋼、武鋼、寶鋼等國有大型鋼鐵企業(yè)擁有熱軋寬帶鋼軋機；20 世紀(jì) 90 年代以后熱軋寬帶鋼的軋機建設(shè)進入了一個較快的增長期，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。而在 2022 年以后，特別是 2022 年以后我國出現(xiàn)了熱軋寬鋼帶軋機的建設(shè)高潮，各鋼廠紛紛建設(shè)熱軋寬鋼帶軋機，軋機寬度從 1250mm 到 2300mm 不等，這使得熱軋卷板成為產(chǎn)能“過?！弊顬閲乐氐匿摬钠贩N之一。到 2022 年底，我國已擁有熱軋寬帶鋼軋機 72 套，設(shè)計能力 億噸，其中，2050～2300mm 超寬帶鋼線已達 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)鋼材年消費量接近 億 t,占全球鋼材消費總量的 %。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。這二類鋼材都和長鋼有較大關(guān)系,長鋼的大梁板、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) ,占長鋼鋼材銷售量 22%左右,占汽車行業(yè)市場份額約 %。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)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對整個國民經(jīng)濟各個部門的發(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)用最為廣泛的一個領(lǐng)域。它的工藝水平、自動化程度、產(chǎn)品規(guī)格與質(zhì)量代表了一個國家鋼鐵工業(yè)的水平。 熱 軋 帶 鋼 技 術(shù) 要 求強度 細化晶粒是唯一能增加強度并同時改善夏比沖擊韌性的強化機制，因此，在標(biāo)準(zhǔn)中有韌性要求時，細化晶粒是帶鋼最基本的要求。屈強比 屈強比越低，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度與成型性的矛盾。傳統(tǒng)高強度低合金鋼，其屈強比一般都大于 。韌性 細化晶粒在提高強度的同時也改善了韌性，盡管細化晶?？梢愿纳祈g性，并可獲得所要求的落錘撕裂試驗結(jié)果，但是若 C、S 含量高，脫氧不充分，鋼的實際夏比沖擊功很低。塑性 帶鋼的塑性用冷彎性能指標(biāo)評價，冷彎試驗要求：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。抗腐蝕性能 應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）：SCC 擴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[2]得到的斷口剪切百分比（SA％）達到 50 或 80(不同氣候條件規(guī)定不同)，可以得到止裂效果；對于韌性材料，則要求帶材的上限平臺能 Cv 達到某一數(shù)值時可得到止裂。河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院2 用 性 與 先 進 行 應(yīng)用性近來世界性經(jīng)濟危機使國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，由于計劃經(jīng)濟不到位，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。而我國政府為拉動內(nèi)需，鼓勵汽車行業(yè)發(fā)展，因而對汽車板的需求有增無減。預(yù)計 2022 年需要高檔汽車板 1100 到 1200 萬噸，而國內(nèi)高檔汽車板生產(chǎn)能力不足，依靠進口的局面一段時間內(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軋制。該項技術(shù)具有節(jié)能、縮短生產(chǎn)周期、減少板坯存放倉庫面積等效果，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)計劃管理，計算機進行實時控制；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；熱軋實施“自由軋制計劃；連鑄和熱軋廠布置緊湊或采取保溫快速運輸；加熱爐采用多段快速步進梁，長行程裝入機及熱惰性小的陶瓷纖維耐火爐襯等，以適應(yīng)熱裝的需要；在線補熱和保溫措施，如連鑄和粗軋機間以及精軋機前設(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中已經(jīng)普遍采用，日本、韓國的熱軋帶鋼軋機熱裝比達到 60%以上，最多可達 80%，熱裝溫度達到 600℃以上，我國近年來建設(shè)的 1580、1750、1780、2250 機組在設(shè)計大綱中都對熱裝軋制比例作出了要求。 中間坯短行程控制和寬度自動控制 立輥軋機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), 通過粗軋機前的強第 1 章 緒論3力側(cè)導(dǎo)機構(gòu), 增強的粗軋能力和液壓壓下以及自動化控制系統(tǒng)有效地防止了中間坯強力軋制后鐮刀彎的產(chǎn)生；全液壓的立輥機架具有良好的自動調(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。加大軋機主馬達功率和機架剛度，減少粗軋機架數(shù)，粗軋機 1~2 架即可與精軋機能力相適應(yīng)，過去武鋼 1700mm 軋機、寶鋼 2050mm 軋機均設(shè)有 4 架粗軋機；新建武鋼、馬鋼、邯鋼 2250mm 軋機均僅設(shè)有 2 架粗軋機，R1 和 R2 均為四輥軋機, 采用電動機械壓下和液壓壓下，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組能力匹配的靈活性；首鋼、太鋼 2250mm 軋機、寶鋼集團一鋼公司 1780mm 軋機等僅設(shè)有 1 架粗軋機；粗軋機架數(shù)的減少可節(jié)約投資，減少設(shè)備維修量及勞動定員，效益明顯。中間坯保溫技術(shù)和邊部感應(yīng)加熱技術(shù) 粗軋機出口處帶坯較長，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、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)的熱連軋機除采用 HAGC 厚度控制技術(shù)外，采用 PC 軋機（交叉角為 0~176。）控制凸度，寶鋼1880mm 軋機采用經(jīng)過改進的第三代 PC 軋機，其機構(gòu)維修方便，通過液壓缸平衡軸承座與機架窗口間的間隙使之有更好的動態(tài)穩(wěn)定性。這些措施可以使軋機得到厚度精確、凸度和平直度良好的帶鋼產(chǎn)品。熱連軋機層流冷卻裝置 新建的熱連軋機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，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 的 發(fā) 展 趨 勢 和 特 點為了提高產(chǎn)量而不斷提高速度，加大卷重和主電機容量、增加軋機架數(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化和全面計算機綜合控制。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，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滑等。 高精度薄規(guī)格產(chǎn)品是發(fā)展趨勢之一。軋制產(chǎn)品尺寸精度提高會產(chǎn)生巨大效益，因此，高精度軋制技術(shù)將會成為 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 軋機和工作輥在線研磨(ORG)技術(shù)或采用 CVC 軋機．實現(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。而且對于原料厚度對產(chǎn)品質(zhì)量的影響的認識還不夠，高附加值產(chǎn)品占產(chǎn)品總量的比例太低。 本 設(shè) 計 目 的 和 意 義本設(shè)計是年產(chǎn) 280 萬噸的熱軋板帶鋼車間工藝設(shè)計。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)計課題是年產(chǎn) 280 萬噸的板帶鋼生產(chǎn)車間。這是一個大型的軋鋼車間，其投資大，消耗大，生產(chǎn)量大。板帶鋼是我國鋼鐵生產(chǎn)的主打產(chǎn)品，需求量很大。今后幾年市場需求仍然會有較大增長。另外帶鋼的延伸產(chǎn)品還有一定市場空間，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、歐美等國際市場，拉動了國內(nèi)的帶鋼生產(chǎn)。由于市場對板帶鋼的需求仍然很大，而且在近幾年不會下降，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，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)改進上的投資，可以在建成時就采用目前最先進的技術(shù)，還可以借鑒其他車間的生產(chǎn)經(jīng)驗，少走一些彎路，一步到位。第 1 章 緒論5綜上所述，本設(shè)計的選題是有意義且可以實現(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)品方案是進行車間設(shè)計、制定產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程、確定軋機組成或選擇各項設(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)量計劃。本車間依據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，經(jīng)過對同類廠的調(diào)查和統(tǒng)計分析，選取具有代表性的品種和規(guī)格作為典型產(chǎn)品。實際生產(chǎn)中為了滿足用戶客觀上的使用要求，每個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、化學(xué)成分、品種規(guī)格和尺寸公差、生產(chǎn)技術(shù)條件、機械性能、驗收規(guī)程、試驗及包裝方法、交貨狀態(tài)等，國家均有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如國標(biāo)、冶標(biāo)、企標(biāo)等，如果國家沒有標(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民經(jīng)濟發(fā)展對產(chǎn)品的要求，既考慮當(dāng)前的急需又要考慮將來