【文章內(nèi)容簡介】 及計算機(jī)自動控制等技術(shù)的發(fā)展，液壓傳動、升速軋制、層流冷卻、高精度軋制等工藝的利用，熱連軋發(fā)展更為迅速。 但是，隨著我國鋼鐵工業(yè)產(chǎn)能的增加以及資源條件的限制，熱軋寬帶鋼軋機(jī)建設(shè)的 大跨進(jìn)式發(fā)展在 20xx年后不可能 ?？傮w看，我國鋼鐵生產(chǎn)的總體產(chǎn)能過剩并具有明顯的結(jié)構(gòu)性矛盾，一是高端鋼材產(chǎn)品不能滿足國內(nèi)需求，二是低端長材產(chǎn)品嚴(yán)重過剩。預(yù)計以后 在熱軋寬帶鋼軋機(jī)領(lǐng)域更多的是生產(chǎn) 環(huán)節(jié)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品的升級 。 從我國目前板帶市場需求情況和生產(chǎn)能力來看， 高附加值的熱軋帶鋼生產(chǎn)還是有很大的利潤空間 。 采用常規(guī)板坯連鑄、熱送熱裝和直接軋制工藝 ， 可穩(wěn)定生產(chǎn)以汽車面板為代表的高檔板材品種 ， 除生產(chǎn)工藝成熟、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量高外 ， 還可縮短工藝流程 ，降低生產(chǎn)成本。河北聯(lián)合大學(xué)遷安學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 2 綜 述 熱軋薄板用途廣泛， 300mm以下 窄帶鋼主要用于焊管和小五金沖壓件， 600mm以上中寬帶多供給冷軋板原料，用于家電生產(chǎn)。 為原料，用于火車或汽車車廂沖壓。高質(zhì)量厚帶卷可生產(chǎn)大口徑天燃?xì)獾妮斔秃附庸芫€。 汽 車板更是在尺寸、板形、表面光潔度有更高的要求，特別需要有大的壓縮比 ，保證組織性能的均勻性 。我國近年鋼鐵產(chǎn)量大幅攀升，許多普鋼供大于求，但高端產(chǎn)品 顯 有不足，如汽車板 很 不能適應(yīng)汽車工業(yè)的飛速發(fā)展。 薄板散熱大，容易溫度不均，最初人們使用疊軋薄板，厚度不均，表面質(zhì)量差，而且是單張生產(chǎn)，產(chǎn)量極低。 熱軋帶鋼時， 總是 希望保持頭尾溫度一致，這就 使人們出現(xiàn) 采用連軋 縮短軋制時間的想法 。為此， 1924 年美國軋鋼工程師首先試驗熱帶連軋機(jī)，用人工控制轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)活套自由軋制。以后，人工轉(zhuǎn)速控制又向自動轉(zhuǎn)速控制發(fā)展，到 20 世紀(jì) 60 年代 以前，帶鋼熱連軋機(jī)自動化發(fā)展主要集中在調(diào)速系統(tǒng)、輥縫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以后向厚度自動控制系統(tǒng)擴(kuò)展。第一套模擬厚度控制系統(tǒng)在 1957 年投入使用， 促使連軋速度和精度提高不少 。 由于計算機(jī)可以 設(shè)定程序并 獲取多方面的過程信息，按照事先編排的程序，快速作出判斷和選擇方案，向多個執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出動作指令。因而，計算機(jī)在軋制過程控制中 在線 應(yīng)用開始被人們所 期待 。 美國是 實用計算機(jī)誕生地 ，也是嘗試在工業(yè) 領(lǐng)域 應(yīng)用計算機(jī)最早的國家。20 世紀(jì) 60 年代初，麥克勞思鋼鐵 (MclouthSteel)公司在他們自己的 1525mm 帶鋼熱連軋機(jī)上開始使用 計算機(jī)，設(shè)定精軋機(jī)組的輥縫和速度， 大大提高產(chǎn)量和質(zhì)量，獲得極大成功 。 中國板帶起步于 1962年鞍鋼半連軋，是由前蘇聯(lián)設(shè)計制造，壓下為電動壓下，1976年武漢引進(jìn)新日鐵熱帶連軋新技術(shù)，使國人頓開眼界。 1986年國家斥資 500億，在上海寶鋼建設(shè)能生產(chǎn)多種鋼材的特大型聯(lián)合企業(yè)，使我國鋼鐵生產(chǎn)水平有了較大發(fā)展。 20xx年 國內(nèi) 生產(chǎn)粗鋼 ，比上年增加 ，增長 %，增幅比 20xx年回落 ， 總體呈 緩慢 增長態(tài)勢。 目前， 國際 經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重疲軟， 市場需求 較少。國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展很 不平衡，許多地區(qū) 基建放緩，更多地區(qū)沒有 足夠 資金 進(jìn)行建設(shè)。 造成目前鋼鐵 產(chǎn)量過剩 較 大， 價格偏低，企業(yè)利潤在盈河北聯(lián)合大學(xué)遷安學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 3 虧線上掙扎 。 統(tǒng)計表明，截至目前，我國已建 1000mm以上熱軋生產(chǎn)線已超過 70條， 20xx年國內(nèi) 生產(chǎn)能力為 19000萬噸左右熱軋薄板卷原卷（其中 8260萬噸為冷軋基板供應(yīng)量， 4000萬噸商品量， 500萬噸用于生產(chǎn)硅鋼片），國內(nèi) 需求 為 13230萬噸左右。表面上看產(chǎn)能過剩 5770多萬噸 。 但是以目前來看，薄板坯實際上只能生產(chǎn)普 碳 鋼板，導(dǎo)致 我國繼續(xù)進(jìn)口優(yōu)質(zhì)寬薄板。因此，建設(shè)生產(chǎn)為高檔汽車板冷軋供料 的熱連軋生產(chǎn)線是 當(dāng)務(wù)之急 。 為生產(chǎn)汽車板，必須使用 200mm以上厚板坯，也就需要兩架可逆粗軋。 本設(shè)計采用兩架 凸度控制的 CVC粗軋機(jī)， 從粗軋就按比例凸度控制板厚，軋制力不必被迫遞減，增加粗軋壓下量， 也為精軋機(jī)提供 厚度和凸度穩(wěn)定 的坯料。 軋制過程中，軋件邊部散熱總是較大，造成溫度偏低，國外一些先進(jìn)熱帶生產(chǎn)線在粗軋之后的輥道上加裝邊部加熱器，很好的補(bǔ)償了中間坯邊部溫度，只是電加熱運(yùn)行成本很高，國內(nèi)只有寶鋼 1810 車間安裝這種設(shè)備。煤氣加熱方式還在研究，本設(shè)計在輥道邊保留加熱器安裝位置，待技術(shù)成熟再行使用。 河北聯(lián)合大學(xué)遷安學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 4 第 1 章 建廠依據(jù)及 產(chǎn)品大綱 建廠依據(jù) 我國已建立的熱連軋生產(chǎn)線已超過 70條，設(shè)計產(chǎn)品的規(guī)格據(jù)稱最薄達(dá)到，意欲以熱軋產(chǎn)品取代冷軋。但目前經(jīng)濟(jì)可生產(chǎn)的規(guī)格遠(yuǎn)在 。如一些薄板坯車間，在薄規(guī)格生產(chǎn)時故障率高，輥耗大，過渡軋材多，均勻加熱難，板型控制難度大，廢品率高。這樣按綜合成本計算，熱軋超薄板與用熱軋 作原料，冷軋生產(chǎn) ，甚至更高，質(zhì)量還遠(yuǎn)不如冷軋。 本溪傳統(tǒng)熱軋廠曾經(jīng)介紹，采用傳統(tǒng)軋機(jī)，降低精軋入口中間坯的厚度，成功軋出 。寶鋼 2050軋機(jī)采用升速軋制也能穩(wěn) 定生產(chǎn) ，甚至試軋過 。其成功關(guān)鍵在于帶鋼軟 ， 中間坯厚度 小 和 中間坯 凸度穩(wěn)定。 產(chǎn)品大綱 產(chǎn)品大綱是進(jìn)行車間設(shè)計的主要依據(jù)，不同規(guī)格、不同品種、不同質(zhì)量決定不同的生產(chǎn)工藝和設(shè)備選擇水平，即確定軋機(jī)形式和組成以及其他各項設(shè)備與水平。因而產(chǎn)品大綱是車間今后組織生產(chǎn)的依據(jù)，產(chǎn)品方案一旦確定，不但規(guī)定了車間的類型，同 時也規(guī)定了車間生產(chǎn)品種的方向， 產(chǎn)品大綱的主要內(nèi)容包括： A、車間生產(chǎn)的鋼種和生產(chǎn)的規(guī)模； B、各類產(chǎn)品的品種和規(guī)格； C、各類產(chǎn)品的數(shù)量和其在總產(chǎn)量中所占的比例等。 原料規(guī)格選擇 本設(shè)計選定使用占地少加熱能力大的步進(jìn)加熱爐，最終確定原料規(guī)格為： 板坯厚度： 220mm 板坯寬度： 900~1600mm 板坯長度： 10m 鋼卷重量： 30t 產(chǎn)品規(guī)格 帶鋼厚度： ~18mm 帶鋼寬度： 900~1600mm 河北聯(lián)合大學(xué)遷安學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 5 鋼卷內(nèi)徑： 760mm 鋼卷外徑： 1000~1950mm 單位寬度卷重： 19kg/mm 鋼種分類及比例 表 11 鋼種分類及比例 鋼種 C 含量 比例 IF 鋼 C≤ % 20% 管線鋼（ X70， X80） C≤ % 20% 優(yōu)質(zhì)鋼 （ 08, 08AL） 60% 規(guī)格詳細(xì)分類表 表 12 產(chǎn)品規(guī)格 產(chǎn) 量 （ wt） 寬 度 （ mm） 合計 比 例 800～1000 1000～ 1200～1400 1400～ 1550～ 1200 1550 1650 厚度 2～ 4 3 5 8 7 10 33 10% （ mm） 4～ 6 8 9 15 14 40 86 25% 6～ 9 11 10 25 23 30 99 30% 9～18 17 15 35 25 30 122 35% 合 計（ t） 39 39 83 69 110 340 比 例 % % % % % 100% 熱軋帶鋼用途及發(fā)展方向 熱軋板寬帶鋼以 深沖鋼板 、耐腐蝕高強(qiáng)度熱軋鋼板、 成型性優(yōu)異 的高強(qiáng)及超高強(qiáng)鋼板、超寬幅汽車鋼板、熱鍍鋅鋼板、超細(xì)晶高強(qiáng)度鋼板為發(fā)展目標(biāo)。由于將采用無頭軋制技術(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。在冷卻技術(shù)方面，以溫度預(yù)測模型為基礎(chǔ)，采 用細(xì)分的冷卻箱和緩慢冷卻裝置，開發(fā)高精度的冷卻系統(tǒng)，對鋼材的組織和性能進(jìn)行控制。 帶鋼是有一個比較特殊的鋼鐵產(chǎn)品，其直供比例非常高， 40%以上直接進(jìn)入廠家。通過對近五年的統(tǒng)計，可看出帶鋼消費(fèi)正以一個較快的速度發(fā)展。在河北聯(lián)合大學(xué)遷安學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 6 國內(nèi)外帶鋼生產(chǎn)逐漸減少的情況下，我國作為一個發(fā)展中國家，對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)品國內(nèi)外需求量都較大。同時我國現(xiàn)在基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模很大，對焊管、型材的需求也相應(yīng)增加，帶鋼的需求仍保持較高水平。 汽車板用鋼介紹 本車間的主要產(chǎn)品是汽車板用鋼 IF 鋼，其有自己 的特性。介紹如下。 IF 鋼的特點(diǎn)是含碳量很低 ， 加入 Ti 和 Nb 之后 ， 形成 Ti 和 Nb 的 C， N 化合物 ， 由于鋼中無間隙原子 ， 而使其具有優(yōu)越的深沖性能。自 1949年由 Comstcok等人提出來之后 ， 由于受當(dāng)時冶煉水平的限制 ， 鋼中 C， N 含量較高 ， 須加入的較多 Ti， 而且價格昂貴 ， 因此 ， 在生產(chǎn)中受到了限制。 20 世紀(jì) 60 年代 ， 由于真空脫氣技術(shù)在冶金生產(chǎn)中的應(yīng)用 ， 鋼中 Ti 含量可以降低到 %以下 ， 于是商用 TiIF 鋼面世 ， 同時 Nb 在改善深沖性能方面的作用也被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用 。 IF鋼廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè) ， 尤其是汽車外板 ， 內(nèi)板 ， 需要 很好的深沖性能 ， 以使其容易成型。 隨著高強(qiáng)度鋼板的采用 ， 汽車用鋼板減薄 ， 對鋼板的防腐蝕性提出了更高的要求 ， 這就促進(jìn)了高強(qiáng)度表面處理鋼板的發(fā)展 ， 特別是熱鍍鋅鋼板。目前 ，國外在高強(qiáng)度 IF 冷軋鋼板的基礎(chǔ)上又開發(fā)了一系列熱鍍鋅高強(qiáng)度 IF 鋼板 (多為合金化熱鍍鋅鋼板 )， 它把 IF 鋼的超深沖性、合金元素 (P、 Mn、 Si等 )的固溶強(qiáng)化性和熱鍍鋅的高耐蝕性三者融于一體 ， 是一種理想的汽車用鋼板 ， 使強(qiáng)度 —深沖性 — 耐蝕性達(dá)到較好匹配。但是由于熱鍍鋅合金化工藝的特殊性 ， 將造成成型性能的下降 ， 表 4 是熱鍍鋅鍍層對 IF 鋼性能的影響。因此和冷 軋及熱鍍鋅產(chǎn)品相比 ， 為了獲得高 n 值和高 r 值的合金化熱鍍鋅鋼板 ， 必須對鋼板的成分和工藝進(jìn)一步優(yōu)化。可以認(rèn)為 ， 能否生產(chǎn)這種鋼板代表了一個鋼鐵企業(yè)的汽車用鋼板的生產(chǎn)水平。 表 14 熱鍍鋅鍍層對鋼性能的影響 合金元素對鋼板性能及熱鍍鋅鍍層的影響 ： 同深沖 IF 鋼一樣 ， 按微合金化元素種類的不同 ， 高強(qiáng)度 IF 鋼也分為三類 ，河北聯(lián)合大學(xué)遷安學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 7 以 TiIF、 NbIF 和 (Ti+Nb)— IF 為基的高強(qiáng)度鋼。 TiIF 鋼雖然對生產(chǎn)工藝參數(shù)的變化不敏感 ， 但力學(xué)性能的平面各向異性 (△ r 值 )大 ； NbIF 鋼的平面各向異性小 ， 但力學(xué)性能對生產(chǎn)工藝參數(shù) 比較敏感 ， 一般要采用高溫卷取。近年來(Ti+Nb)— IF 鋼引起了人們的重視 ， 其優(yōu)點(diǎn)是 ： (1)力學(xué)性能對生產(chǎn)工藝不敏感 ，整卷性能均勻 ； (2)晶粒細(xì)化 ， 降低鋼的各向異性 ； (3)抗二次加工脆性好 ； (4)熱鍍鋅合金化時 ， 界面反應(yīng)均勻 ， 抗粉化性能較好 ， 特別適合熱鍍鋅用基板。 設(shè)計目的 本設(shè)計課題是年產(chǎn) 340 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(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，少走一些彎路，一步到位。 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)遷安學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 8 第 2 章 軋機(jī)設(shè)備比較與選 擇 軋鋼機(jī)數(shù)量的選擇 軋鋼機(jī)是生產(chǎn)的設(shè)備，是完成金屬軋制變形的主要設(shè)備，并且代表著生產(chǎn)技術(shù)的水平，造價極為昂貴。而且，軋鋼機(jī)架的選擇對車間生產(chǎn)和投資有著非常大的影響，軋機(jī)多投資大，軋機(jī)過少，壓下大，軋制穩(wěn)定性差，難于控制。帶鋼軋機(jī)為平輥軋制，軋制力大，為了能控制良好板型，機(jī)架必須有較大的剛度，軋輥應(yīng)有較大的抗彎撓度。以往粗軋為二輥軋機(jī)，盡管直徑較大，但撓度還是較大，不能滿足凸度控制要求。四輥軋機(jī)作為粗軋，又有工作輥輥徑偏小，帶來新的咬入問題。當(dāng)選用中薄板坯或薄板坯后，絕對壓下量大大減少，這一問題自然 消失，所以現(xiàn)代板帶軋機(jī)得粗軋與精軋都是四輥軋機(jī)。 軋鋼機(jī)選擇的主要依據(jù)是：車間生產(chǎn)的鋼材的鋼種，產(chǎn)品品種和規(guī)格，生產(chǎn)規(guī)模的大小以及由此確定的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程，對軋鋼車間設(shè)計而言，軋鋼機(jī)選擇的主要內(nèi)容是：確定軋鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，主要技術(shù)參數(shù)，選用軋鋼機(jī)的架數(shù)以及布置形式。 下面比較幾種軋制工藝： （ 1）常規(guī)連軋工藝 常規(guī)連軋工藝通常是采用 200～ 250mm 厚板坯為原料 ， 經(jīng)過多機(jī)架連軋出～ 25mm 厚成品板帶。常規(guī)連軋工藝又可分為全連軋工藝、 3/4 連軋工藝、半連軋工藝和爐卷工藝幾種 ， 目前以 3/4 連軋和半連 軋工藝居多。常規(guī)板帶軋制工藝已成熟 ， 基本上實現(xiàn)了計算機(jī)在線控制下的高速化、連續(xù)化、大型化和高精度 ， 在控制產(chǎn)品質(zhì)量上 ， 實現(xiàn)了在線板形、板厚和板寬的自動控制。這種常規(guī)連軋工藝經(jīng)濟(jì)規(guī)模多在 200～ 400 萬 t/