【導讀】頭地區(qū)建造新的中厚板廠的可行性和必要性。結合設計條件及年產(chǎn)量要求完成了。10個產(chǎn)品品種、10個產(chǎn)品規(guī)格的產(chǎn)品方案表和金屬平衡表。軋坯軋制中厚板。制度，并對其進行了詳細的計算與制定；和軋機主電機能力進行了校核；主要設備的間距；最后根據(jù)設計參數(shù)，繪制車間平面布置圖。

　　

【正文】 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 15 為 %%，在鋼中加入≤ % 的 Nb、 V、 Ti 等合金元素，并通過控軋工藝使鋼的力學性能得到顯著改善。到 1973 年和 1985 年， API 標準又相繼增加了 X70 和 X80 鋼，而后又開發(fā)了 X100 管線鋼，碳含量降到 %%，碳當量相應地降到 以下，真正出現(xiàn)了現(xiàn)代意義上的多元微合金化控軋控冷鋼。 X70管線鋼成分要求 : 管線鋼要求具有高屈服強度、高韌性、高焊接性、耐低溫性、耐 腐蝕性、抗海水和 HSSC 性能等 , 根據(jù)性能要求 , 確定 X70 的化學成分設計如下表所示 表 32 X70的化學成分 典型產(chǎn)品工藝制度 實驗方案主要圍繞以下幾個方面設計：①冶金成分對管線鋼組織性能的影響，②控制軋制工藝對管線鋼組織性能的影響，③控制冷卻工藝對管線鋼組織性能的影響，④ X70管線鋼奧氏體的再結晶行為。 具體軋制工藝制度如下所述： (1)加熱制度：加熱過程主要考慮 Ti， Nb微合金元素與鋼中的 c， N形成細小彌散的碳氮化合物，并可有效地釘軋在奧氏體晶界，阻礙晶粒長大，降低奧氏體的初始晶粒度。試驗采用的 加熱溫度是 1250℃。 (2)粗軋制度：粗軋機組軋制，要在奧氏體再結晶的溫度區(qū)間進行，由于 Ti，Nb的加入， X70管線鋼的再結晶溫度提高，粗軋機組和精軋機組之間距離長，有 牌號 C Si Mn P S Nb X70 ≤ ≤ 5 V Ti Mo Ni Cu Als 0 ,045 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 16 充分時間再結晶，可以適當考慮增加中間坯厚度，減少粗軋機組的壓下量，粗軋階段的道次變形量和總變形量分別為 lO％和 60％，進而增加精軋機組的壓下量，能滿足再結晶區(qū)控軋要求，從而達到細化 Y晶粒的作用。 (3)精軋制度：加大變形量，可增加 Y晶粒中的滑移帶和位錯密度，增大晶界有效面積，為鐵素體相變形核創(chuàng)造有利條件，從而得到彌散而細小的 鐵素體晶粒，提高鋼的強度和改善鋼的韌性。考慮再結晶的需要，本階段累計變形量按 60％考慮，主要考慮等溫溫度、入精軋溫度、終軋溫度、壓下量等條件對最終組織形成的影響。 (4)層流冷卻制度：控制冷卻階段是決定鋼材性能的最后工序，通過對層流冷卻參數(shù)的合理選擇，并與控制軋制有機地結合起來，才能起到細化晶粒、改善組織的最佳效果，從而最終實現(xiàn)在不降低韌性的前提下進～步提高鋼材強度的目的。主要考慮開始冷卻溫度、冷卻速度和冷卻停止溫度對 X70管線鋼的影響。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 17 第四章 軋機及其參數(shù)的選 擇 用于中厚板生產(chǎn)的軋機有以下四種：二輥可逆式軋機、三輥勞特式軋機、四輥可逆式軋機和萬能式軋機 (1)二輥可逆式軋機 二輥可逆式軋機于 1850 年前后用于生產(chǎn)中厚板，現(xiàn)在多用直流電機驅動，采用可逆、調速軋制，理由上輥進行壓下量調整，具有咬入角打、壓下量大、產(chǎn)量高的優(yōu)點。此外上輥抬起高度大，軋機重量不受限制，所以對原料的適應性強，既可以軋制大鋼錠也可以軋制板坯。但是二輥軋機的輥系剛度較差，鋼板厚度公差大。因此一般只適于生產(chǎn)厚規(guī)格的鋼板，而更多的是用作雙機布置中的粗軋 機座。 (2)三輥勞特式軋機 1864 年美國創(chuàng)建了世界上第一臺勞特式軋機，專門用于中厚板生產(chǎn)。這類軋機是由上下兩個大直徑輥和中間一個小直徑輥所組成，上下輥由交流電機經(jīng)減速機、齒輪座帶動，為主動輥；而中輥可升降，為從動輥，靠上下輥摩擦帶動。軋制過程由軋機的兩個動作完成的，利用中輥升降和升降臺實現(xiàn)軋件的往返軋制，無需軋輥正反轉；利用上輥進行壓下量調整。得到每道次的壓下量。 三輥勞特式軋機設備投資少、建廠快、軋機輥系剛度比二輥可逆式軋機大，因而生產(chǎn)的鋼板精度也高些。但這類軋機由于中輥直徑小 、從動，因而咬入能力較弱，采用角軋法軋制，成材率低，軋機輥系的剛度還不夠大，因此產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量都不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要?，F(xiàn)已大部分被淘汰。 (3)四輥可逆式軋機 1870 年美國投產(chǎn)了世界上第一臺四輥可逆式軋機。它是由一對小直徑工作輥和一對大直徑支撐輥組成，由直流電機驅動工作輥或支撐輥。軋制過程與二輥可逆式軋機相同。它具有二輥可逆式軋機生產(chǎn)靈活的優(yōu)點，又由于有支撐輥使軋機輥系的剛度增大，產(chǎn)品精度提高。而且因為工作輥直徑小，使得在相同軋制壓力下能有更大的壓下量，軋機設備復雜，和二二輥可逆式軋機 相比如果軋機開口 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 18 度相同，四輥可逆式軋機將要求有更高的廠房，這些都增加了投資。四輥軋機是軋機中最大的，由于軋機生產(chǎn)出的鋼板好，已成為生產(chǎn)中厚板的主流軋機。 (4)萬能式軋機 萬能式軋機是一種在四輥（或二輥）可逆軋機的一側或兩側帶有立輥的軋機。萬能式軋機始于 1907 年，是用來生產(chǎn)齊邊鋼板，以提高成材率的。但實踐證明立輥軋邊只在寬厚比 ( B/H)小于 60～ 70時才能起作用，而當 B/H 大于 70時用立輥軋邊很容易產(chǎn)生縱向彎曲，不僅起不到齊邊作用反而使操作復雜，容易造成事故。并且立輥與水平輥要實現(xiàn)同步運 行還要增加電氣設備和操作的復雜性。中厚板尤其是寬厚板由于 B/H 大，所以自 20世紀 70 年代厚新建軋機一般已不再使用立輥軋機。 故現(xiàn)在設計的中厚板軋機中使用了現(xiàn)在主流軋機型式：四輥可逆式軋機。 參考包鋼選擇 3800mm四輥可逆粗軋機與 4100mm四輥可逆精軋機，參數(shù)如下： 3800mm 四輥可逆粗軋機的參數(shù)選擇 四輥可逆粗軋機用于將加熱后的板坯軋制到要求的尺寸和性能。該軋機具有以下主要特點： (1) 具有工作輥快速更換裝置； (2) 電動機械壓 下： (3) 液壓 AGC調節(jié)； (4) 入口和出口配有高壓水槍除鱗。 (5) 工作輥，支承輥輥身冷卻水系統(tǒng)。 其主要技術參數(shù)如下表 : 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 19 表 3800mm軋機參數(shù)選擇 項目 參數(shù) 項目 參數(shù) 軋機形式： 四輥可逆 機械壓下速度： 0～ 40mm/s 輥縫軋制力： 81,450kN 機械壓下電機： AC2179。 325kw 軋制速度： ： S850179。 60mm 工作輥尺寸： Ф 1,030179。 3800mm 牌坊重量： ～ 300t 支撐輥尺寸 ： Ф 2,000179。 3800mm 牌坊中心距： 5400mm 液壓壓下精度： 177。 10um 牌坊立柱斷面尺寸： 900179。 950mm 軋機開口度： ～ 400mm 牌坊高度： ～ 9120mm 液壓 AGC缸尺寸： Ф 1450179。 1350mm 牌坊縮頸量： ～ 2179。 18900KN/mm 液壓 AGC行程： 80mm 主電機： 2179。 3500kw 液壓 AGC工作壓： 260bar 主電機速度： 0～177。 40/100rpm 液壓 AGC響應時間： ～ 30ms 額定力矩： 2179。 1194kNm 液壓壓下速度： ～ 20mm/s 最大軋制力矩： 2179。 2385kNm 液壓壓下精度： 177。 10um 最大過載力矩： 2179。 2385kNm 機械壓下提升行程： ～ 680mm 切斷力矩： 2179。 3283kNm 4100mm 四輥可逆精軋機的參數(shù)選擇 四輥可逆精軋機用于將加熱后的板坯軋制到成品鋼板要求的尺寸和性能。該軋機主要有以下主要特點： (1) 用于板形控制和平直的 CVCPlus (2) 工作輥彎輥和串輥； (3) 快速工作輥換輥裝置； (4) 快速機械壓下系統(tǒng)； (5) 液壓 AGC 凋節(jié)； (6) 入口 和出口配有高壓水槍除鱗； (7) 工作輥，支承輥輥身冷卻水系統(tǒng)： 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 20 (8)軋機前后有水霧式煙塵抑制裝置。 其主要技術參數(shù)如下表 ： 表 4100mm軋機參數(shù)選擇 軋機數(shù)目 選擇參數(shù) 軋機數(shù)目 選擇參數(shù) 軋機型式 四輥可逆式 液壓壓下精度 177。 10um 最大軋制力 89500KN(AGC缸 ) 機械壓下提升行程 ～ 680mm 輥縫軋制力 80,800kN 機械壓下速度 0～ 40mm/s 彎輥力 Max3,000Kn/側 機械壓下電機 AC2179。 325kw CVCplus串輥行程 177。 150mm 壓下螺絲 S850179。 60mm 軋制速度 ～ 300t 液壓壓下精度 177。 10um 牌坊中心距 5400mm 工作輥尺寸 Ф 1,120179。 3800mm 牌坊立柱斷面尺寸 900179。 950mm 支撐輥尺寸 Ф 2,200179。 3800mm 牌坊高度 ～ 9120mm 液壓壓下精度 177。 10um 牌坊縮頸量 2179。 18900KN/mm 軋機開口度 ～ 400mm 主電機 2179。 4000kw 液壓 AGC缸尺寸 Ф 1450179。 1350mm 最大過載力矩 2179。 2,385kNm 液壓 AGC行程 80mm 切斷力矩 2179。 3,283kNm 液壓 AGC響應時間 ～ 30ms 額定力矩 2179。 1,194kNm 液壓壓下速度 ～ 20mm/s 最大軋制力矩 2179。 2,385kNm 軋輥的參數(shù)計算 軋輥的主要參數(shù)為輥身直徑、輥身長度、輥徑尺寸和輥頭尺寸。 （ 1）輥身的直徑。中厚板軋機的輥身直徑應滿足下列條件 : 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 21 Dg≥ ?cos1??h 式中 Dg：軋輥工作直徑； △ h 為軋輥壓下量； α 最大允 許咬入角；α =15~22176。 （ 2）軋輥的輥身長度由所軋鋼板的寬度確定。輥身長度由公式 L=b+a 確定，其中 b－鋼板最大寬度， a－余量。 (3) 輥徑尺寸 輥徑尺寸為輥徑直徑 d 和輥徑長度 l。 輥徑直徑： d/D=~； (33） 輥徑長度 : l/D=~； （ 34） (4) 輥頭尺寸 輥頭尺寸根據(jù)連接軸的型式而定。梅花連接軸的梅花輥頭外徑 d1 與輥徑直徑 d 的關系 大致如下： d1=（ ~） d mm （ 35） (5) 軋輥材質 工作輥支材質的選擇對硬度的要求是首位的。對工作輥主要要求有：良好的加工表面、抵抗局部變形的能力、高的扭轉強度和彎曲強度以及高壓高速下軋輥不致磨損而影響板厚和板型；在熱軋中厚板中工作輥材質以合金細晶鑄鐵使用效果最佳，硬度可達到 Hs70~80。支撐輥材質的選擇 :軋制中對支撐輥主要要求有：剛度要好，較高的疲屈服強度；好的應力狀態(tài)和抗裂紋擴展能力；好的耐磨性。本設計采用 合金鋼作為支撐輥材質，其硬度可達到 Hs50~55。 軋輥撓度的計算 彎曲變形時橫截面形心沿與軸線垂直方向的線位移稱為撓度 。 根據(jù)對軋輥撓度的分析，認為當支承輥直徑與工作輥直徑之比值較大時，彎曲力主要有支承輥承擔，故工作輥的撓度也可以近似地認為與支承輥的撓度相等。理論和實驗都表明，軋制時工作輥的實際撓度比支承輥大得多。這主要是因為工作輥與支承輥之間存在有彈性壓扁變形，結果使位于板寬范圍之外的那一部分工作輥收到支承輥的懸臂彎曲作用，從而大大的增加 工作輥本身的撓度。 如果支承輥和工作輥 輥型的凸度為零，則工作輥的撓度為： 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 22 12 yf f f?? 式中 1f ??? 工 作 輥 的 彎 曲 撓 度 2f ??? 支 承 輥 的 彎 曲 撓 度 yf ??? 支 承 輥 和 工 作 輥 不 均 勻 彈 性 壓 扁 引 起 的 撓 度 差 根據(jù)相關資料介紹，工作輥撓度的計算公式為： 1 w1=f W P ? ?0 1 01 1W ABK L ????? ? 支承輥撓度的計算公式： 2 w2=f W P ? ?0 2 022WABK LH????? 式中 P 軋 制 力 1 WK 工 作 輥 柔 度 2 WK 支 撐 輥 柔 度 12 ??， 系 數(shù) ， 可 按 下 式 計 算 1 2 11221 .1 3 1 8 1 .1 3 1 8==1 .1 3 1 .1 3n n K n Kn? ? ?