【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)416萬(wàn)噸的熱軋板帶鋼車間工藝設(shè)計(jì)。參考一些國(guó)內(nèi)外熱軋廠的資料，對(duì)車間進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、生產(chǎn)車間布置和環(huán)境保護(hù)，進(jìn)行了設(shè)計(jì)和規(guī)劃。

　　

【正文】 系與粗軋機(jī)組的調(diào)寬能力相對(duì)應(yīng)。 現(xiàn)代板坯初軋機(jī)生產(chǎn)的板坯寬度可達(dá) 2130~2240 mm，連鑄坯可達(dá) 2320 mm，連鑄坯的寬度還便于進(jìn)一步增大。因此，沒(méi)有寬展機(jī)座的現(xiàn)代熱帶鋼連軋機(jī)的輥身長(zhǎng)度可達(dá) 2300~2500 mm。 20 世紀(jì) 70~80 年代采用了帶孔型的強(qiáng)力立輥，實(shí)現(xiàn)無(wú)寬展軋制。板坯的寬度應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品合理選擇。 (3) 板坯長(zhǎng)度 板坯長(zhǎng)度主要由單位寬度質(zhì)量和板坯厚度以及加熱爐寬度 決定。 20 世紀(jì) 60 年代熱軋帶鋼軋機(jī)采用升速軋制， 70 年代為提高產(chǎn)量、提高成材率而追求高軋速、大坯重、大單位寬度卷中，板坯設(shè)計(jì)長(zhǎng)度達(dá) 14500 mm。 (4) 板坯單重 板坯單重取決于板坯尺寸，最大已達(dá) 45 噸。設(shè)計(jì)板坯最大質(zhì)量時(shí)已建的多數(shù)熱帶鋼軋即是按板坯最大寬度設(shè)計(jì)的。但最大寬度的產(chǎn)品在產(chǎn)品方案中所占的比例很小。現(xiàn)代熱軋帶鋼軋機(jī)為減小板坯質(zhì)量、降低設(shè)備費(fèi)用，確定最大批重時(shí)選擇經(jīng)濟(jì)合理的坯寬，一般不采用最大寬度。我國(guó)寶鋼和鞍鋼現(xiàn)代化熱帶鋼軋機(jī)單位卷重為 24 kgmm1左右，最大采卷重達(dá) 43 噸。 本設(shè)計(jì)典型 產(chǎn)品選擇的坯料如表 21 所示。 表 21 典型產(chǎn)品選擇的坯料 序 號(hào) 鋼 種 牌 號(hào) 規(guī) 格 /mm 坯料規(guī)格 /mm 1 優(yōu)質(zhì)碳素 結(jié)構(gòu)鋼 20 1200 230130010000 2 普通 碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q215 1 400 230145010000 3 低合金結(jié)構(gòu)鋼 Q345 1 500 230160010000 4 優(yōu)質(zhì)碳素 結(jié)構(gòu)鋼 20 1 600 230160010000 5 普通 碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235 1800 230190010000 板坯的預(yù)處理 板坯加熱以前，必須首先進(jìn)行表面缺陷清理、表面氧化皮的清理，這對(duì)于保證鋼材的質(zhì)量、提高成品率、節(jié)約金屬和降低成本具有十分重要的意義。特別對(duì)于合金鋼，更必須進(jìn)行嚴(yán)格清理。 由連鑄車間運(yùn)來(lái)的板坯被送到熱軋板庫(kù)入口時(shí)，經(jīng)操作工核對(duì)后，按材質(zhì)、寬度 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 第 15 頁(yè) 共 108 頁(yè) 進(jìn)行堆放，一個(gè)爐次的板坯應(yīng)盡量分散到各跨區(qū)堆放，以便減輕吊車的作業(yè)負(fù)荷。并且按照最佳化的軋制計(jì)劃，把板坯按指定的順序裝到上料輥道上，然后裝入加熱爐。板坯清理工作為便于管理一般都在連鑄車間進(jìn)行，也有的將清洗 設(shè)備安裝在熱軋板坯庫(kù)內(nèi)。 被送至板坯庫(kù)的板坯分為冷板坯和熱板坯。由加熱爐加熱到目標(biāo)溫度后進(jìn)行軋制。有效地采用了利用熱連鑄坯 (HCR)，坯溫一般為 600 oC 左右，大幅度的節(jié)省能源。在熱軋工序采用可縮短加熱時(shí)間的直接熱裝工藝 DHCR，坯溫一般為 800 oC 左右。或采用直接軋制技術(shù)，此技術(shù)是將煉鋼和熱軋兩個(gè)各自獨(dú)立的工序連續(xù)化，因此，需要解決這倆個(gè)工序間的溫度、小時(shí)產(chǎn)量、工藝參數(shù)的匹配和質(zhì)量，保證全過(guò)程管理及平面布置最佳化等一系列技術(shù)問(wèn)題。目前，世界上先進(jìn)的常規(guī)熱帶鋼軋機(jī)熱裝比已超過(guò) 90 %。 確定產(chǎn)品 大綱 本車間全部采用高質(zhì)量無(wú)缺陷連鑄坯為原料，鋼種為：普碳鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和低合金鋼。板坯厚度為 230 mm，寬度范圍為 900~1900 mm，長(zhǎng)度范圍為 9~11 m，板坯的最大重量為 37噸。 本次設(shè)計(jì)選用的五個(gè)典型產(chǎn)品分別是： 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 20 ( mm 1200 mm)、普通碳素 結(jié)構(gòu)鋼 Q215 ( mm 1400 mm)、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 20 ( mm 1500 mm)、低合金結(jié)構(gòu)鋼 Q345 ( 1600 mm)、普通碳素 結(jié)構(gòu)鋼 Q235 (20 mm1800 mm) 由于熱軋板帶 車間的主要產(chǎn)品是供給冷軋廠，所以產(chǎn)品中薄板 (厚度小于 6 mm)的比重應(yīng)至少占 70 %。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求和上述原則，確定車間產(chǎn)品大綱，見表 21。 金屬平衡表 車間所用連鑄坯的厚度規(guī)格全部為 230 mm，寬度由產(chǎn)品寬度確定，長(zhǎng)度則是根據(jù)當(dāng)前技術(shù)條件和加熱爐的加熱情況確定，為提高生產(chǎn)率，主要使用 9~11 m 的坯料。根據(jù)以上情況計(jì)算的金屬平衡表見下表 22。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 第 16 頁(yè) 共 108 頁(yè) 表 21 416 萬(wàn)噸熱軋板帶產(chǎn)品大綱 表 22 金屬平衡表 序號(hào) 厚度范 圍 /mm 成品 切損及廢品 燒損、再氧化 坯料量 /萬(wàn)噸 產(chǎn)量 /萬(wàn)噸 成材 率 /% 損耗量 /萬(wàn)噸 損耗 率 /% 燒損量 /萬(wàn)噸 損耗 率 /% 1 152 1 2 127 1 3 63 1 4 63 1 5 11 1 合計(jì) 416 生產(chǎn)方案的選擇 常規(guī)帶鋼熱連軋 常規(guī)熱連軋生產(chǎn)工藝是指：板坯厚度 200 mm以上，長(zhǎng)度一般為 9~11 m；具有一定容量的板坯庫(kù)；具有加熱爐區(qū) (一臺(tái)或多臺(tái)步進(jìn)式加熱爐 )；具有粗軋區(qū)；后接精軋機(jī)組及地下卷取機(jī) (一臺(tái)到多臺(tái) )的生產(chǎn)線。 常規(guī)帶鋼熱連軋 不僅是目前主要的生產(chǎn)工藝 (無(wú)論是從產(chǎn)量和品種上講目前主要還是由傳統(tǒng)帶鋼熱連軋所生產(chǎn) )，而且其本身已有了很大變化。并且還在不斷發(fā)展。年產(chǎn)量在 300萬(wàn)噸以上以及帶寬超過(guò) 1600 mm的項(xiàng)目仍需選用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝。 現(xiàn)在熱連軋機(jī)的發(fā)展有如下特點(diǎn)： 不同厚度 (mm)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)產(chǎn)量(萬(wàn)噸 ) 不同寬度 (mm)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)產(chǎn)量 (萬(wàn)噸 ) 所占 比例 /% 10001100 (1050) 11001300 (1200) 13001500 (1400) 15001700 (1600) 17001900 (1800) () 25 55 50 10 12 () 25 40 37 15 10 () 15 12 11 15 10 () 20 10 17 8 8 () 1 2 1 2 5 總計(jì) /萬(wàn)噸 86 119 116 50 45 100 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 第 17 頁(yè) 共 108 頁(yè) (1) 為了提高產(chǎn)量而不斷提高軋制速度，加大板卷重量和主電機(jī)容量、增加軋機(jī)數(shù)量和軋輥尺寸、采用快速換輥及換剪刃裝置等技術(shù)，使軋制速度由過(guò)去 6~10 m/s，發(fā)展至目前普遍超過(guò)了 15~20 m/s，最高達(dá) 1850 m/min，卷重最大達(dá) 45 t，機(jī)組總功率增至 15萬(wàn)千瓦， 精軋機(jī)組增加至 7~9架，產(chǎn)品厚度擴(kuò)大到 ~20 mm 甚至更大，寬達(dá)2300 mm，年產(chǎn)量可達(dá) 300~500萬(wàn)噸，甚至 600萬(wàn)噸。 (2) 為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量而采用計(jì)算機(jī)綜合控制，采用各種 AGC系統(tǒng)和液壓彎輥裝置，并提高軋機(jī)剛度以提高厚度精度和控制板型；采用升速軋制和層流冷卻工藝以控制終軋和卷取溫度，使厚度精度由過(guò)去人工控制的 177。 mm 提高到 177。 mm，終軋和卷取溫度控制在 177。 15 oC以內(nèi)，從而使產(chǎn)品的組織和性能也大為提高。 (3) 為了降低成本、節(jié)省能量消耗及擴(kuò)大品種范圍，而正在進(jìn)行 一系列新工藝新技術(shù)的試驗(yàn)研究。例如，初軋和連鑄后進(jìn)行熱裝爐或直接軋制；按產(chǎn)品對(duì)軋機(jī)進(jìn)行專業(yè)化分工；直接熱軋或溫軋出更薄 (~ mm以下 )的產(chǎn)品；采用熱軋工藝潤(rùn)滑及不對(duì)稱軋制技術(shù)等。 薄板坯連鑄連軋 薄板坯連鑄連軋是 80年代末出現(xiàn)的新技術(shù)，是鋼鐵工業(yè)近年來(lái)最重要的技術(shù)進(jìn)步之一。從 1989年第一套薄板坯連鑄連軋的熱軋板廠投產(chǎn)以來(lái)，至今已有約 40條生產(chǎn)線投產(chǎn)或在建。 薄板坯連鑄連軋工藝與傳統(tǒng)鋼材相比，從原料至產(chǎn)品，噸鋼投資下降 19 %~34 %，噸材成本降低 80~100美 元 ，生產(chǎn)時(shí)間可縮短 10倍以至數(shù) 10倍，廠房面積、金屬消耗、加熱消耗、電耗分別為常規(guī)流程的 24 %、 %、 40 %和 80 %。 薄板坯連鑄連軋工藝有以下幾種： (1) CSP工藝 (Compact Strip Production，緊湊式帶鋼生產(chǎn)工藝 )：采用漏斗型結(jié)晶器、立彎式鑄機(jī)、連鑄用保護(hù)渣、剛性引錠桿、浸入式水口。新建的生產(chǎn)線普遍采用了高壓水除鱗、電磁閘、液心壓下、結(jié)晶器液壓振動(dòng)、第一機(jī)架精軋軋機(jī)架前加立輥軋機(jī)、板形和平整度控制，平移式二輥軋機(jī)等多項(xiàng)新技術(shù)。該工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作穩(wěn)定、產(chǎn)量較高、技術(shù)成熟、質(zhì)量好 ，可生產(chǎn) mm或更薄的碳鋼。尤其是單流生產(chǎn)時(shí)，采用 CSP技術(shù)操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)能力較低，產(chǎn)品品種范圍較窄，很難生產(chǎn)出很寬的或較厚的鋼板，投資成本相對(duì)較高。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 第 18 頁(yè) 共 108 頁(yè) (2) ISP工藝 (Inline Strip Production，在線熱帶生產(chǎn)工 )：采用直 弧型鑄機(jī)、小漏斗型結(jié)晶器、薄片狀浸入式水口、連鑄用保護(hù)渣、液芯壓下和固相鑄軋技術(shù)，感應(yīng)加熱接克日莫那爐、電磁制動(dòng)閘、大壓下量粗軋機(jī) +帶卷開卷 +精軋機(jī)、軋輥軸向移動(dòng)、軋輥熱凸度控制、板形和平整度控制、平移式二輥軋機(jī)。生產(chǎn)線布置緊湊，不使用長(zhǎng)的 均熱爐，總長(zhǎng)度近 180 m左右。從鋼水制成卷僅需 30 min，充分顯示其高效性。二次冷卻采用氣霧和空冷，有助于生產(chǎn)較薄斷面且表面質(zhì)量要求高的產(chǎn)品。整個(gè)工藝流程熱量損失較少、能耗少，設(shè)備緊湊，但是設(shè)備復(fù)雜，對(duì)管理水平和技術(shù)水平要求較高。兩流或三流生產(chǎn)時(shí)，由于 ISP工藝成卷過(guò)渡操作方便，因而優(yōu)點(diǎn)明顯。其缺點(diǎn)是水口壽命短，克雷莫納爐緩沖時(shí)間短，連鑄爐數(shù)少，產(chǎn)量不穩(wěn)定。此外還有一個(gè)突出的特點(diǎn)是， ISP工藝在壓下軋機(jī)和連鑄之間為真正的連鑄連軋，二者為剛性聯(lián)接，一旦發(fā)生故障將對(duì)連鑄機(jī)生產(chǎn)造成較大的影響。 (3) CONROLL工藝：奧鋼聯(lián)工程技術(shù)公司開發(fā)的的 CONROLL生產(chǎn)線：采用平板式結(jié)晶器、結(jié)晶器寬度自動(dòng)調(diào)整、結(jié)晶器采用帶無(wú)磨損葉簧導(dǎo)向系統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)裝置、新型浸入式水口、旋轉(zhuǎn)式高壓水除鱗 (供水量?jī)H為原先的 1/4)、超低頭弧形連鑄機(jī)、二次冷卻系統(tǒng)應(yīng)用動(dòng)態(tài)冷卻模型、鑄機(jī)有液態(tài)軟壓下 (LSR)系統(tǒng)、可以生產(chǎn)包精鋼的熱軋帶卷等。該工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟，經(jīng)幾年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，該工藝具有靈活性強(qiáng)、質(zhì)量高及生產(chǎn)率高等特點(diǎn)。 (4) FTSRQ工藝： (生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的靈活性薄板坯軋制 )該工藝可提供表面和內(nèi)部質(zhì)量、力學(xué)性能、化學(xué) 成分均優(yōu)的汽車工業(yè)用的熱軋帶卷。該工藝具有相當(dāng)?shù)撵`活性。它能澆鑄范圍較廣的鋼種，包括包精綱；板坯厚度、寬度范圍也較大；直接軋制過(guò)程中操作靈活，出現(xiàn)故障時(shí)調(diào)整速度容易。 短流程生產(chǎn)技術(shù)目前尚存在以下缺點(diǎn) [2]： ① 薄板坯連鑄拉漏率高于常規(guī)連鑄；② 連鑄及連軋任 —方的故障將造成全線停產(chǎn)； ③ 品種受到限制； ④ 產(chǎn)品表面質(zhì)量稍差； ⑤ 車間產(chǎn)量受到連鑄速度制約。 本設(shè)計(jì)的選擇方案 根據(jù)以上分析，再結(jié)合實(shí)際，本設(shè)計(jì)采用常規(guī)熱軋工藝。主要原因如下： (1) 生產(chǎn)規(guī)模：本設(shè)計(jì)鋼板帶材年產(chǎn)量為 416萬(wàn)噸，目前薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)量產(chǎn)還難達(dá)到。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書