年产416万吨热轧板带钢车间工艺设计.doc

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1、摘 要本设计是年产416万吨的热轧板带钢车间工艺设计。产品规格为： (1.525.4) mm (10001900) mm。所用钢种为：普碳钢、优质碳素结构钢、合金结构钢。设计本着工艺先进、技术可靠的原则，以设计任务为基础，市场需求为导向，并参考一些国内外热轧厂的资料，对车间进行工艺设计。论文主要内容包括：原料的选择、生产工艺的制定、典型产品工艺计算、主要设备和辅助设备的选择，并且对主要设备(轧辊和电机)的能力进行了校核，对车间主要经济指标、生产车间布置和环境保护，进行了设计和规划。关键词：热轧；板带钢；工艺计算；典型产品；设备 Hot Rolling Strip Workshop Techno

2、logy Design of Annually Output of 4.16 Million TonsAbstractThe design is a manufacturing workshop of hot rolling plate with a output of 4.16 million tons. The specifications of the products range from 1.5 mm 1000 mm to 25.4 mm 1900 mm, and steels used in these products include the carbon one、the all

3、oyed one and the stainless one.The workshop design with the principles of advanced and reliable technology base on the design task, market demand and reference to the information of the rolling workshop at home and abroad.In this paper, the main content includes the selection of raw material and fac

4、ilities, the working out of production technology, the technology calculation of the typical products and the capacity check of main facilities (including rolls and the motors). Designs and plans about the main economic index, the arrangement of the production line, the environmental protection have

5、 been fulfilled.Key words: hot rolling; strip; technology calculation; typical Product; facility目 录摘 要1Abstract2目 录31 概 述81.1 热轧板带钢发展史81.1.1国外热轧板带的发展81.1.2 国内热轧板带钢的发展91.1.3热连轧技术发展现状101.2板带钢生产技术发展趋势111.3本设计的目的和意义122 生产方案的选择132.1产品方案的选择132.1.1 原料的选择132.1.2 坯料尺寸132.1.3板坯的预处理142.2确定产品大纲152.3 金属平衡表162.4生

6、产方案的选择162.4.1 常规带钢热连轧162.4.2 薄板坯连铸连轧172.4.3 本设计的选择方案192.5 本设计的设备选择方案192.5.1 粗轧机组选择方案192.5.2 精轧机组选择方案212.5.3 定宽压力机的选择方案222.5.4 热卷箱选取方案222.5.5 控制冷却的方案选择222.3.6 卷取方案选择233 生产工艺流程253.1 工艺制度253.1.1 板坯准备制度253.1.2 加热制度273.1.3 轧制制度283.2.4 冷却制度303.2.5 卷取制度303.3 车间自动化314 车间工作制度及年工作小时334.1 车间工作制度334.2 轧机年生产时间的计

7、算335 轧机组成和型式及其生产能力345.1 轧机组的组成345.1.1 粗轧机组的组成345.1.2 精轧机组的组成345.2 粗轧机主要参数确定345.2.1 粗轧机R1参数确定345.2.2 粗轧机R2参数确定365.3 精轧机参数确定385.3.1 精轧机F1F3的参数确定385.3.2 精轧机F4F7的参数确定406 典型产品工艺计算436.1轧制方法的确定436.2粗轧阶段工艺计算436.2.1 粗轧压下规程的制定436.2.2 校核咬入能力446.2.3 轧制速度的确定446.2.4 轧件在各道次中的轧制时间456.2.5 轧制温度的确定466.2.6 各道次的平均变形速度的计

8、算486.2.7 各道的平均单位压力486.2.8 各道次的总压力496.2.9 计算各道次的力矩496.3 精轧阶段工艺计算506.3.1 精轧压下规程的制定506.3.2 各道次轧制制度的确定516.3.3 确定轧件在各道次中的轧制时间516.3.4 轧制温度的确定526.3.5 各道次的平均变形速度的计算536.3.6 各道次的平均单位压力的计算546.3.7 各道次总压力的计算547 电机能力校核557.1 R1电机能力校核577.1.1 等效力矩计算577.1.2 电机温升校核577.1.3 电机的过载校核577.2 R2电机能力校核587.2.1 等效力矩计算587.2.2 电机温

9、升校核587.2.3 电机的过载校核587.3 精轧机F1F3机架电机能力校核587.3.1 F1F3机架等效力矩计算587.3.2 F1F3电机温升校核587.3.3 F1F3电机的过载校核597.4 精轧机F4F7机架电机能力校核597.3.1 F4F7机架等效力矩计算597.3.2 F4F7电机温升校核597.3.3 F4F7电机的过载校核598 轧辊强度校核608.1 R1轧辊强度校核608.2 R2轧辊强度校核628.3 精轧机轧辊强度校核629 轧机生产能力计算649.1 典型产品小时产量计算649.2 轧机负荷率649.2.1 轧机实际工作小时数659.2.2 轧机负荷率659.

10、2.3 轧机平均小时产量6510 主要辅助设备的选择6610.1 加热炉的选择6610.1.1 炉型确定6610.1.2 炉子尺寸的确定6710.2 辊道的选用6810.3 除鳞设备的选择6910.4 剪切设备的选择7010.5 层流冷却设备的选择7110.6 卷取设备的选择7210.7 板坯边部加热器7210.8 定宽压力机7210.9 热卷箱的选择7311 车间平面布置7511.1 平面布置的原则7511.2 金属流程线的确定7511.3 设备间距的确定7611.3.1 加热炉间距离7611.3.2 加热炉到轧机的距离7611.3.3 柱间距离的确定7611.4 仓库面积的确定7611.4

11、.1 原料仓库面积的计算7711.4.2 中间仓库面积的计算7711.4.3 成品仓库面积的计算7711.5车间平面设计及起重运输设备7812 环境保护与综合利用7912.1 环保对车间设计的要求7912.2 环保的内容与对策7912.3车间的综合利用80参 考 文 献81附录A 典型产品轧制各道次参数表82附录B 程序代码871 概 述热连轧机设备是热轧带钢厂的生产基础, 其设计制造能力在机械、电气、液压技术等方面代表了一个国家的综合工业水平。自1924年第一台热带钢连轧机诞生于美国开始,至20世纪90年代的薄板坯连珠连轧技术问世并普及,几十年间内,该设备和技术已历经4代发展。近年来, 随着

12、计算机等新技术、新工艺的应用,目前已逐步实现了超薄带钢无头、半无头的连铸连轧。在经历了国外引进、中外合作制造、以及自主研发制造的过程后,我国热带钢连轧机设备的研制能力有了显著的提高, 但在一些关键设备技术的设计制造上, 还不能与美国、德国等国家相比,有时甚至仍需依靠引进15。1.1 热轧板带钢发展史热轧带钢是重要的钢材品种，对整个钢铁工业的技术进步和经济效益有着重要影响。热轧板带钢轧机的发展已有70多年历史，汽车工业、建筑工业、交通运输业的发展，使得热轧及冷轧薄钢板的需求量不断增加，从而促使热轧板带钢轧机的建设获得了迅速和稳定的发展。从提高生产效率和成材率、产品尺寸精度和板形质量、改进节能技术

13、、节约建设投资、减少轧制线长度实现紧凑化轧机布置到热连轧机和连铸机的直接连接布置，热轧板带钢生产技术经历了不同的发展时期。1.1.1国外热轧板带的发展1960年以前建设的热带钢轧机称第一代热带钢轧机。这一时期热带钢轧机技术发展比较缓慢，其中最重要的技术进步是将厚度自动控制 (AGC) 技术应用于精轧机，从根本上改善了供给冷轧机的原料板带钢的厚度差。20世纪六、七十年代是热轧板带钢轧机发展的重要时期。同时，连铸技术发展成熟，促使热连轧机从最初使用钢锭到使用连铸坯，从而大幅度提高产量并能够为冷轧机提供更大的钢卷。热轧板带钢轧机的生产工艺过程是钢铁工业生产中自动化控制技术最先进的工序。60年代后新建

14、的热带钢轧机很快采用了轧制过程计算机控制，将热轧板带钢轧机的发展推向一个新的发展阶段，这一时期新建的轧机称为第二代热带钢轧机。1969年至1974年在日本和欧洲新建的轧机称为第三代热带钢轧机。20世纪80年代，板带钢生产更加注重产品质量，同时对于低凸度带材需求量不断增长，这使板带钢板形控制技术成为热轧板带钢轧制技术重要课题之一。90年代，热轧板带钢在工艺方面有重大突破，1996年日本川崎钢铁公司成功开发无头连续轧制板带钢技术，解决了在常规热连轧机上生产厚度0.81.2 mm超薄带钢等一系列技术难题。热连轧生产线的产品规格最薄达0.8 mm，但实际生产中并不追求轧制最薄规格，因为薄规格生产的故障

15、率高、辊耗大、吨钢酸洗成本高。待技术发展到故障率等降低后，才能进行经济的批量生产。1.1.2 国内热轧板带钢的发展我国第一套热轧宽带钢轧机始建于1957年，即鞍钢的半连续轧机， 全套设备从当时苏联引进，为一套2800 mm/1700 mm半连续式板带轧机，既生产中厚钢板，又生产钢卷，该轧机的轧制中厚板部分于1958年7月先投产，1959年精轧机组投产，开辟了我国宽带钢卷生产历史。 该轧机基本上是采用手动操作、人工设定的操作方式，轧机的主要生产工艺技术指标相当于第一代热带轧机的装备水平，该轧机已于2000年8月停产。就我国热带钢轧机半个世纪的发展历程来看，我国热轧宽带钢轧机主要经历了由设备简单、

16、控制落后的半连续式轧机型；代表当时先进水平，自动化水平较高的3/4连续式布置；再到具有紧凑型可逆式粗轧机，大能力定宽设备，全自动控制系统的半连续式布置轧机或代表世界先进水平的薄板坯连铸连轧带钢生产线等三个阶段。近年我国宽带钢热连轧技术和装备能力取得巨大发展，其特点：一是投资规模前所未有，实现的投资延伸到从铁水预处理、钢水精炼到连铸，从钢铁冶金、压力加工到精整和配送的投入；二是技术和规模水平，不仅引进了多套当代国际最先进的机组，而且建设了多条自主集成技术、自行设计和制造的轧制线；三是热轧宽带钢产品大纲普遍涵盖了建材、汽车、家电、机械、化工和管道输送等用途，包括低合金、高强度、薄规格、深冲板，板形

17、和厚度尺寸公差及表面质量俱佳的高端产品。我国目前宽带钢热连轧机的装机水平和生产能力整体上达到了国际平均水平，有的则代表着当前国际的最新水平。国外轧钢界专业人士说世界上最先进的热连轧机在中国。尤其是宽带钢热连轧技术和生产线的蓬勃发展明显受到国民经济建设和相关行业发展的拉动，发展的速度和规模从数量上适应了需求。未来发展的重点，或者说热连轧企业间竞争的焦点，将集中在提高产品的质量和档次，扩大品种和规格，降低成本和消耗，提升产品的附加值和生产线的综合竞争能力。在提高钢铁冶金工艺和装备、工程设计、信息化和计算机应用、管理水平方面不间断地开展切实的技术进步，跟上经济全球化的步伐，我国在热轧宽带钢领域能够达

18、到和保持国际先进水平。1.1.3热连轧技术发展现状最近十几年，热连轧技术有了很大的进步，轧机都进行了现代化技术改造，基本上做到产量翻番，产品质量有了根本改善，技术改造的主要内容有：(1) 更换主电机和供电设备，以及影响正常生产的设备，如地下卷取机等。(2) 减少原粗轧机组机架数量，增加强有力的粗轧机架，既能使粗轧机组产钢量和精轧机组相适应，又减少机架数量，节约设备维修量、劳动定员和电力消耗。 (3) 精轧机组装设液压压下厚度控制、弯辊装置、凸度控制，太钢1549 mm轧机和梅山1420 mm轧机还在原精轧机组前增1架四辊不可逆式精轧机。(4) 在精轧机组前输送辊道上安设保温罩、移位更新粗轧机组

19、及精轧机组前除鳞装置，将精轧机间活套改为液压活套。(5) 更新带钢层流冷却系统。如马钢的1580 mm热连轧。(6) 采用多级计算机控制系统。热连轧技术的很大进步，在热轧带钢轧机设备的发展方面，总结起来，其主要趋势如下：(1) 热轧带钢轧机建设进一步发展。近年我国热连轧带钢生产发展极其迅速，邯钢、南钢、安钢、武钢、等也正在规划建设热带轧机。如果所有轧机全部建成，产能得到发挥，则带钢产量将很可观，我国钢材板带比低、薄板长期供不应求的状况将根本改变。(2) 轧机的国产化率逐步提高。进入21世纪以后，除热连轧带钢产量大幅度提高、轧机建设快速发展以外，轧机国产化问题也有了长足进步。目前由国外总承包的项

20、目国产化率普遍达到70 %以上，有的达到90 %。而且一些项目已做到全部国产化，如鞍钢1700、2150 mm轧机、济钢1700 mm轧机、莱钢1500 mm轧机、太钢1549 mm轧机等，由国内总承包，装备全部国内设计制造，少量关键件在国外自主采购。国内装备虽然在整体技术水平上与外国先进水平有一定差距，但已达到较高水平，以鞍钢1700 mm轧机为例，其质量水平与其1780mm轧机相差不大。国产装备的另一优势是价格优势。如引进国外的薄板坯连铸连轧生产线一般需投资2023亿人民币，但采用国产中等厚度薄板坯仅需1517亿人民币，其产量与国外生产线基本相同。(3) 世界最新技术不断被采用。目前国内已

21、建和在建热轧生产线中采用了许多最新技术，如半无头轧制技术，其在国外刚开发不久，国内已有多条生产线采用或预留 (唐钢、马钢、涟钢、本钢、通钢等)；如高性能控制器，西门子刚推出新一代闭环工艺与传动控制器TDC，国内已有太钢1549 mm轧机、武钢2250 m轧机采用，北京科技大学国家轧制中心承担的莱钢1500mm轧机自动化控制系统也采用了该控制器，使我国紧跟国外最先进的技术发展。事实表明，在采用最新技术方面热连轧领域已处于国际前沿水平。1.2板带钢生产技术发展趋势目前，板带钢生产技术主要向以下方向发展：(1) 热轧板带材短流程、高效率化。这方面的技术发展主要可分两个层次： 常规生产工艺的革新。为了

22、大幅度简化工艺过程，缩短生产流程，充分利用冶金热能，节约能源与金属等各项消耗，提高经济效益，不仅充分利用连铸板坯为原料，而且不断开发和推广应用连铸板坯直接热装与直接轧制技术。 薄板坯和薄带坯的连铸连轧和连续铸轧技术是近十年来兴起的冶金技术的大革命，随着这一技术的逐步完善，必将成为今后建设热轧板带材生产线的主要方式。(2) 生产过程连续化。近代热轧生产过程实现了连续铸造板坯、连续轧制和连铸与轧制直接衔接连续化生产，使生产的连续化水平大大提高。(3) 采用自动控制不断提高产品精度和板形质量。在板带材生产中，产品的厚度精度和平直度是反映产品质量的两项重要指标。由于液压压下厚度自动控制和计算机控制技术

23、的采用，板带纵向厚度精度已得到了显著提高。但板带横向厚度(截面)和平直度(板形)的控制技术往往尚感不足，还急待开发研究。为此而出现了各种高效控制板形的轧机、装备和方法。这是近代板带轧制技术研究开发最活跃的一个领域。(4) 发展合金钢种及控制轧制、控制冷却与热处理技术，以提高优质钢及特殊钢带的组织性能和质量。利用锰、硅、钒、钦、银等微合金元素生产低合金钢种，配合连铸连轧、控轧控冷或形变热处理工艺，可以显著提高钢材性能。近年来，由于工业发展的需要，对不锈钢板、电工钢板(硅钢片)、造船钢板、深冲钢板、高强度薄板钢等生产技术的提高特别注意16。各种控制钢板组织性能的技术，包括对组织性能预报控制技术得到

24、了开发研究和重视。1.3本设计的目的和意义本设计是年产416万吨的热轧板带钢车间工艺设计。产品规格为： (1.525.4) (10001900) mm。所用钢种为：普碳钢、低合金钢、优质碳素结构钢。西部地大物博，矿产资源很丰富，很多还处于待开发状态。我国现在进行西部大开发，对西部地区在财力，物力上大力扶持，大力进行基础项目的建设，如能源，交通等。因此，在西部建立一个大型轧钢厂不仅可以满足西部地区对板带钢的大量需求，而且由于西部人口密度较东部小，不会占用太多人口居住地，这在地理上是一个很大的优势。西部目前的交通状况比以前改进了很多，而且作为国家重点建设这一状况仍在完善，因此原材料的运输不再是一个

25、主要的问题。由于市场对板带钢的需求仍然很大，而且在近几年不会下降，因此该大型生产车间的建立是可行的。在相关技术比较完善的情况下，建立大型轧钢厂可以节约很多在技术改进上的投资，可以在建成时就采用目前最先进的技术，还可以借鉴其他车间的生产经验，少走一些弯路，一步到位。综上所述，本设计的选题是有意义且可以实现的。2 生产方案的选择板带钢生产经过各国的不断发展，已经形成了很多技术成熟的生产方案。本章根据设计要求，选择最合理的生产方案。2.1产品方案的选择2.1.1 原料的选择热带钢连轧机一般都布置在板坯初轧机或连铸机之后，采用初轧坯或连铸坯作为原料。用连铸方法生产板坯，不仅缩短了冶金生产过程，更主要的

26、是可以提高板坯的质量，因为连铸坯的物理化学均匀性比初轧坯好，这对于提高成品率和降低生产成本也是很重要的。连铸板坯虽然受批量、材质等限制，但是具有单重大、成材率高、生产周期短、材质均匀、节能、节省人力等优点。为此连铸板坯构成比在急剧的增加。20世纪80年代末板坯连铸比已超过90 %。随着技术的发展，连铸生产受批量和材质限制等问题已基本得到解决，故最近热带钢轧机的原料均使用连铸板坯，初轧坯已趋淘汰。考虑冶金工厂将来的发展方向，依照本车间设计的要求和产品规格所以选用连铸坯比较合适。大部分热轧板卷用的坯料是碳的质量分数在0.4 %以下的普通碳素钢、优质碳素钢、低合金高强度钢。特殊原料有高碳钢、合金钢、

27、不锈钢、硅钢等。热轧板卷按用途分有汽车用、建筑用、造船用、管线勇、工业用、机械用等产品。钢的化学成份主要根据各种标准机加工和用途等条件决定，也有的按表面质量的要求调整化学成分。2.1.2 坯料尺寸(1) 板坯厚度选择板坯尺寸时，必须考虑板坯连铸机和连轧机的工作条件。板坯越薄，连铸机的生产率越低。因此，提高板坯厚度，对提高连铸机的生产率是有利的。对于热连轧机而言，提高板坯厚度，可以增加板坯及钢卷的重量，但增加了轧制道次，引起机架架数增多，轧线延长，车间面积增大。因此，板坯的厚度应合理选择，一般为150250 mm，多数为200250 mm，最厚可达300350 mm。本设计参照马钢的数据，选择厚

28、度为230 mm。(2) 板坯宽度板坯的宽度取决于成品的宽度和钢卷宽度。板坯宽度和钢卷宽度的关系与粗轧机组的调宽能力相对应。现代板坯初轧机生产的板坯宽度可达21302240 mm，连铸坯可达2320 mm，连铸坯的宽度还便于进一步增大。因此，没有宽展机座的现代热带钢连轧机的辊身长度可达23002500 mm。20世纪7080年代采用了带孔型的强力立辊，实现无宽展轧制。板坯的宽度应根据产品合理选择。(3) 板坯长度板坯长度主要由单位宽度质量和板坯厚度以及加热炉宽度决定。20世纪60年代热轧带钢轧机采用升速轧制，70年代为提高产量、提高成材率而追求高轧速、大坯重、大单位宽度卷中，板坯设计长度达14

29、500 mm。(4) 板坯单重板坯单重取决于板坯尺寸，最大已达45吨。设计板坯最大质量时已建的多数热带钢轧即是按板坯最大宽度设计的。但最大宽度的产品在产品方案中所占的比例很小。现代热轧带钢轧机为减小板坯质量、降低设备费用，确定最大批重时选择经济合理的坯宽，一般不采用最大宽度。我国宝钢和鞍钢现代化热带钢轧机单位卷重为24 kgmm-1左右，最大采卷重达43吨。本设计典型产品选择的坯料如表2-1所示。表2-1典型产品选择的坯料序 号钢 种牌 号规 格/mm坯料规格/mm1优质碳素结构钢 201.812002301300100002普通碳素结构钢 Q2153.014002301450100003低合

30、金结构钢 Q3455.515002301600100004优质碳素结构钢 2010.016002301600100005普通碳素结构钢 Q23520.018002301900100002.1.3板坯的预处理板坯加热以前，必须首先进行表面缺陷清理、表面氧化皮的清理，这对于保证钢材的质量、提高成品率、节约金属和降低成本具有十分重要的意义。特别对于合金钢，更必须进行严格清理。由连铸车间运来的板坯被送到热轧板库入口时，经操作工核对后，按材质、宽度进行堆放，一个炉次的板坯应尽量分散到各跨区堆放，以便减轻吊车的作业负荷。并且按照最佳化的轧制计划，把板坯按指定的顺序装到上料辊道上，然后装入加热炉。板坯清理工

31、作为便于管理一般都在连铸车间进行，也有的将清洗设备安装在热轧板坯库内。被送至板坯库的板坯分为冷板坯和热板坯。由加热炉加热到目标温度后进行轧制。有效地采用了利用热连铸坯 (HCR)，坯温一般为600 oC左右，大幅度的节省能源。在热轧工序采用可缩短加热时间的直接热装工艺DHCR，坯温一般为800 oC左右。或采用直接轧制技术，此技术是将炼钢和热轧两个各自独立的工序连续化，因此，需要解决这俩个工序间的温度、小时产量、工艺参数的匹配和质量，保证全过程管理及平面布置最佳化等一系列技术问题。目前，世界上先进的常规热带钢轧机热装比已超过90 %。2.2确定产品大纲本车间全部采用高质量无缺陷连铸坯为原料，钢

32、种为：普碳钢、优质钢和低合金钢。板坯厚度为230 mm，宽度范围为9001900 mm，长度范围为911 m，板坯的最大重量为37吨。本次设计选用的五个典型产品分别是：优质碳素结构钢20 (1.8 mm1200 mm)、普通碳素结构钢Q215 (3.0 mm1400 mm)、优质碳素结构钢20 (5.5 mm1500 mm)、低合金结构钢Q345 (10.0mm1600 mm)、普通碳素结构钢Q235 (20 mm1800 mm)由于热轧板带车间的主要产品是供给冷轧厂，所以产品中薄板(厚度小于6 mm)的比重应至少占70 %。根据设计任务书要求和上述原则，确定车间产品大纲，见表2-1。 2.3

33、 金属平衡表车间所用连铸坯的厚度规格全部为230 mm，宽度由产品宽度确定，长度则是根据当前技术条件和加热炉的加热情况确定，为提高生产率，主要使用911 m 的坯料。根据以上情况计算的金属平衡表见下表2-2。不同厚度(mm)产品对应产量(万吨)不同宽度 (mm)产品对应产量(万吨)所占比例/%1000-1100 (1050)1100-1300 (1200)1300-1500(1400)1500-1700(1600)1700-1900(1800)1.5-2.0(1.8)255550101236.52.0-4.5(3.0)254037151030.54.5-6.0(5.5)151211151015

34、.16.0-12.7(10.0)2010178815.112.7-25.4(20.0)121252.6 总计/万吨861191165045100表2-1 416万吨热轧板带产品大纲表2-2 金属平衡表序号厚度范围/mm成品切损及废品烧损、再氧化坯料量 /万吨产量/万吨成材率/%损耗量 /万吨损耗率 /%烧损量 /万吨损耗率/%11.5-2.015297.32.651.71.561156.222.0-4.512797.52.081.61.301130.334.5-6.06397.60.771.50.64164.546.0-12.76397.70.771.30.65164.5512.7-25.41

35、197.70.151.30.11111.3合计41697.56.424.26426.82.4生产方案的选择2.4.1 常规带钢热连轧常规热连轧生产工艺是指：板坯厚度200 mm以上，长度一般为911 m；具有一定容量的板坯库；具有加热炉区 (一台或多台步进式加热炉)；具有粗轧区；后接精轧机组及地下卷取机 (一台到多台)的生产线。常规带钢热连轧不仅是目前主要的生产工艺 (无论是从产量和品种上讲目前主要还是由传统带钢热连轧所生产)，而且其本身已有了很大变化。并且还在不断发展。年产量在300万吨以上以及带宽超过1600 mm的项目仍需选用传统生产工艺。现在热连轧机的发展有如下特点：(1) 为了提高产

36、量而不断提高轧制速度，加大板卷重量和主电机容量、增加轧机数量和轧辊尺寸、采用快速换辊及换剪刃装置等技术，使轧制速度由过去610 m/s，发展至目前普遍超过了1520 m/s，最高达1850 m/min，卷重最大达45 t，机组总功率增至15万千瓦，精轧机组增加至79架，产品厚度扩大到0.820 mm 甚至更大，宽达2300 mm，年产量可达300500万吨，甚至600万吨。 (2) 为了提高产品质量和产量而采用计算机综合控制，采用各种AGC系统和液压弯辊装置，并提高轧机刚度以提高厚度精度和控制板型；采用升速轧制和层流冷却工艺以控制终轧和卷取温度，使厚度精度由过去人工控制的0.2 mm 提高到0

37、.05 mm，终轧和卷取温度控制在15 oC以内，从而使产品的组织和性能也大为提高。(3) 为了降低成本、节省能量消耗及扩大品种范围，而正在进行一系列新工艺新技术的试验研究。例如，初轧和连铸后进行热装炉或直接轧制；按产品对轧机进行专业化分工；直接热轧或温轧出更薄 (0.81.0 mm以下)的产品；采用热轧工艺润滑及不对称轧制技术等。2.4.2 薄板坯连铸连轧薄板坯连铸连轧是80年代末出现的新技术，是钢铁工业近年来最重要的技术进步之一。从1989年第一套薄板坯连铸连轧的热轧板厂投产以来，至今已有约40条生产线投产或在建。薄板坯连铸连轧工艺与传统钢材相比，从原料至产品，吨钢投资下降19 %34 %

38、，吨材成本降低80100美元，生产时间可缩短10倍以至数10倍，厂房面积、金属消耗、加热消耗、电耗分别为常规流程的24 %、66.7 %、40 %和80 %。薄板坯连铸连轧工艺有以下几种：(1) CSP工艺 (Compact Strip Production，紧凑式带钢生产工艺)：采用漏斗型结晶器、立弯式铸机、连铸用保护渣、刚性引锭杆、浸入式水口。新建的生产线普遍采用了高压水除鳞、电磁闸、液心压下、结晶器液压振动、第一机架精轧轧机架前加立辊轧机、板形和平整度控制，平移式二辊轧机等多项新技术。该工艺设备结构简单、操作稳定、产量较高、技术成熟、质量好，可生产0.8 mm或更薄的碳钢。尤其是单流生产

39、时，采用CSP技术操作简单、运行可靠。其缺点是生产能力较低，产品品种范围较窄，很难生产出很宽的或较厚的钢板，投资成本相对较高。(2) ISP工艺 (Inline Strip Production，在线热带生产工)：采用直-弧型铸机、小漏斗型结晶器、薄片状浸入式水口、连铸用保护渣、液芯压下和固相铸轧技术，感应加热接克日莫那炉、电磁制动闸、大压下量粗轧机+带卷开卷+精轧机、轧辊轴向移动、轧辊热凸度控制、板形和平整度控制、平移式二辊轧机。生产线布置紧凑，不使用长的均热炉，总长度近180 m左右。从钢水制成卷仅需30 min，充分显示其高效性。二次冷却采用气雾和空冷，有助于生产较薄断面且表面质量要求高

40、的产品。整个工艺流程热量损失较少、能耗少，设备紧凑，但是设备复杂，对管理水平和技术水平要求较高。两流或三流生产时，由于ISP工艺成卷过渡操作方便，因而优点明显。其缺点是水口寿命短，克雷莫纳炉缓冲时间短，连铸炉数少，产量不稳定。此外还有一个突出的特点是，ISP工艺在压下轧机和连铸之间为真正的连铸连轧，二者为刚性联接，一旦发生故障将对连铸机生产造成较大的影响。(3) CONROLL工艺：奥钢联工程技术公司开发的的CONROLL生产线：采用平板式结晶器、结晶器宽度自动调整、结晶器采用带无磨损叶簧导向系统的液压驱动装置、新型浸入式水口、旋转式高压水除鳞 (供水量仅为原先的1/4)、超低头弧形连铸机、二

41、次冷却系统应用动态冷却模型、铸机有液态软压下 (LSR)系统、可以生产包精钢的热轧带卷等。该工艺简单、技术成熟，经几年的生产实践证明，该工艺具有灵活性强、质量高及生产率高等特点。(4) FTSRQ工艺： (生产高质量产品的灵活性薄板坯轧制)该工艺可提供表面和内部质量、力学性能、化学成分均优的汽车工业用的热轧带卷。该工艺具有相当的灵活性。它能浇铸范围较广的钢种，包括包精纲；板坯厚度、宽度范围也较大；直接轧制过程中操作灵活，出现故障时调整速度容易。短流程生产技术目前尚存在以下缺点2： 薄板坯连铸拉漏率高于常规连铸； 连铸及连轧任方的故障将造成全线停产； 品种受到限制； 产品表面质量稍差； 车间产量

42、受到连铸速度制约。2.4.3 本设计的选择方案根据以上分析，再结合实际，本设计采用常规热轧工艺。主要原因如下：(1) 生产规模：本设计钢板带材年产量为416万吨，目前薄板坯连铸连轧生产量产还难达到。(2) 产品定位：本设计车间产品主要为轿车用板、高韧性管线钢、造船和桥梁用高强度钢，产品品种较多，像轿车用板等表面质量要求较高。目前薄板坯连铸连轧工艺在表面质量和品种上难以满足，高质量产品生产尚处于开发实验阶段，如汽车面板、超深冲钢板和高表面要求的钢板、镀锡板的基板、高级别的高强韧管线钢、奥氏体不锈钢等4。(3) 产品性能：常规热连轧所用板坯厚度常为200300 mm，而薄板坯连铸连轧一般为5010

43、0 mm。轧制同样规格产品时，常规热连轧生产具有较高的压缩比，这对产品性能的提高有利。鉴于以上原因，本设计采用常规热连轧工艺。2.5 本设计的设备选择方案2.5.1 粗轧机组选择方案粗轧机组组成方案根据产量、板卷重量和投资等多方面因素决定粗轧机的数量和布置形式。按粗轧机的轧机架数和布置，热连轧带钢轧机可分为全连续式、3/4 连续式、半连续式及其他形式1。(1) 全连续式全连续式粗轧机通常由46架不可逆式轧机组成，前几架为二辊式，后几架为四辊式。优点：每架轧机只轧一道，轧件沿一个方向进行连续轧制，生产能力大。缺点：粗轧机轧制速度低，且都是以断面大，长度短的初轧板坯为原料，故轧机产量取决于粗轧机的

44、产量，且生产线长，占地面积大，设备多投资大，对板坯厚度范围的适应性差等缺点更加突出。(2) 3/4连续式3/4连续式粗轧机由可逆式轧机和不可逆式轧机组成，其布置形式有2架轧机、3架轧机或4架轧机。优点：兼有全连续式粗轧机的优点，克服了其缺点，与其相比有生产线短、占地少、设备少、投资省、对板坯厚度范围的适应性好等优点，且生产能力也不低，适应于多品种的热轧带钢的生产。缺点：可逆式机架的操作维修要复杂些，耗电量大。(3) 半连续式半连续式粗轧机由1架或2架可逆式轧机组成。半连续式粗轧机常见的几种布置形式如下：1)由一架四辊可逆式轧机组成；2) 由一架二辊可逆式和一架四辊可逆式轧机组成；3) 由二架四

45、辊可逆式轧机组成。优点：与3/4连续式粗轧机相比，具有设备少、生产线短、占地面积小、投资省等特点，且与精轧机组的能力匹配较为灵活，对多品种的产品生产更为有利。缺点：可逆式机架的操作维修要复杂而且耗电量大。本设计参照当前现有的相关机组的生产情况，选用由一架二辊可逆式和一架四辊可逆式轧机组成的半连轧机组，如图2-1所示。R1R2图2-1 一架二辊可逆式和一架四辊可逆式轧机组成的半连轧机2.5.2 精轧机组选择方案精轧机组的主要作用是轧制精确的板带厚度，控制成品平直度和带钢凸度。 精轧机设备方面， 现代热轧精轧机采用全液压压下装置和自动厚度控制(AGC)系统， 随着HAGC系统厚度控制精度的不断提高

46、， 目前我国的大型钢铁企业已掌握了板厚控制与板形控制这两大关键技术，使板带材的几何精度基本满足了市场需要。以板形控制为例，目前我国热带钢连轧机多采用轧辊成对交叉轧机(即PC型)或连续可变凸度控制轧辊(即CVC型)。PC轧机的轴向力较大，并具有较高的调节能力，CVC轧机则具有较高的弯辊力，设计中应参考实际生产条件进行选择15。(1) PC轧机PC 轧机目前已成为当前发展最快的板形控制技术，其工作原理是通过改变交叉角的大小改变轧辊的等效凸度来控制板形和凸度，它的主要优点是5： 凸度控制范围大，精度高； 辊形曲线简单，轧辊管理简化； 辊颈强度不受限制，轧制能力得到提高 (减少轧制道次)； PC轧机和在线磨