熱軋板帶鋼課程設(shè)計

1、遼 寧 科 技 大 學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書設(shè)計題目： 熱軋板帶鋼 學(xué)院： 材料與冶金學(xué)院 專業(yè)班級： 材控09班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 2013 年 1 月 05日1前言- 1 -2工藝流程及其設(shè)備- 3 -2.1生產(chǎn)工藝流程圖- 3 -2.2 生產(chǎn)工藝流程簡介- 4 -2.3產(chǎn)品鋼種- 5 -2.4 板坯規(guī)格- 5 -2.5 產(chǎn)品規(guī)格- 5 -2.6 主要設(shè)備- 5 -2.7 工藝流程- 6 -2.7.1 加熱- 6 -2.7.2 除鱗- 7 -2.7.3 定寬- 7 -2.7.4 粗軋機(jī)的主要參數(shù)- 7 -2.7.5 保溫罩- 8 -2.7.6 邊部加熱- 8 -2.7.7 飛剪-

2、 9 -2.7.8 精軋- 9 -2.7.9 卷取- 10 -3典型產(chǎn)品軋制工藝制定- 11 -3.1 已知條件- 11 -3.2 壓下規(guī)程的制定- 11 -4.力學(xué)性能計算- 12 -4.1軋制力的計算- 12 -4.1.1 粗軋- 12 -4.1.2 精軋- 14 -4.2軋制力矩的計算- 15 -4.2.1 粗軋- 15 -4.2.2 精軋- 16 -5.設(shè)備能力校核- 17 -5.1 咬入能力校核- 17 -5.1.1粗軋- 17 -5.1.2 精軋- 17 -5.2 軋輥強(qiáng)度校核- 17 -5.2.1粗軋- 17 -5.2.2 精軋- 19 -6、結(jié)語- 23 -7、參考文獻(xiàn)- 24

3、 -1前言帶鋼寬度600mm一下的稱為窄帶鋼，超過600mm的稱為寬帶鋼。世界上第一臺帶鋼熱連軋機(jī)于1905年在美國投產(chǎn)，生產(chǎn)寬200mm的帶鋼。帶鋼熱軋機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越，發(fā)展很快。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，1950年以前熱軋寬帶鋼的產(chǎn)量約占鋼材總產(chǎn)量的25%，70年代已達(dá)50%左右。熱軋帶鋼原料是連鑄板坯或粗軋板坯，厚度為130300mm。板坯在加熱爐加熱后，送到軋機(jī)上軋成厚1.0025.4的帶鋼，并卷成鋼卷。軋制的鋼種有普通碳鋼。低合金碳鋼、不銹鋼、硅鋼等，其主要用途是作冷軋帶鋼、焊管、冷彎和焊接型鋼的原料，或用于制作各種結(jié)構(gòu)件、容器等。 帶鋼熱軋機(jī)由粗軋機(jī)和精軋機(jī)組成。粗軋機(jī)組半連續(xù)式、3/4

4、連續(xù)式和全連續(xù)三種： 半連續(xù)式破磷（去掉氧化鐵皮）機(jī)架和一臺帶有立輥的可逆式機(jī)架； 3/4連續(xù)式則除上述機(jī)架外，還有兩臺串列連續(xù)布置機(jī)架； 全連續(xù)式由67機(jī)架組成。精軋機(jī)由57臺連續(xù)布置的機(jī)架和卷取機(jī)組成。帶鋼熱軋機(jī)按棍身長度命名，輥身長度在914mm以上的稱為寬帶鋼軋機(jī)。鋼帶熱軋按產(chǎn)品寬度和生產(chǎn)方式有四種方式：寬帶鋼熱連軋。寬帶鋼可逆式熱軋、窄帶鋼熱連軋以及用行星軋機(jī)熱軋帶鋼。寬帶鋼熱連軋采用的熱連軋機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了三代：第一代寬帶鋼熱連軋機(jī) 最早的寬帶鋼熱連軋機(jī)時1962年在美國投產(chǎn)的。采用四輥式軋機(jī)以提高剛性，生產(chǎn)寬而薄的產(chǎn)品。精軋機(jī)組的主電動機(jī)為直流電機(jī)，用電動機(jī)發(fā)電發(fā)電機(jī)組供電。這代軋

5、機(jī)所用板坯厚150200mm寬12001550mm，長2.55m。從粗軋機(jī)出來的軋件厚度一般為2030mm，精軋機(jī)速度為每秒810m。最大卷重小于10噸，單位寬度重約8kg/mm。年生產(chǎn)能力約60200萬噸。1959年中國鞍山鋼鐵公司投產(chǎn)的1700半連續(xù)式軋機(jī)就屬于這一類型。第二代寬帶鋼熱連軋機(jī) 1961年在美國投產(chǎn)，其特點(diǎn)是在軋機(jī)上采用增速軋制工藝。當(dāng)帶鋼從精軋機(jī)出來，前端喂入卷取機(jī)后，精軋機(jī)、輥道和卷取機(jī)同時加速，使精軋機(jī)速度提高到每秒1520m，單位寬度重量達(dá)1820kg/mm，卷重達(dá)30噸，年生產(chǎn)能力達(dá)400萬噸。在這類軋機(jī)上采用了自動厚度控制，測厚和測寬儀表，完善的除鐵鱗和帶鋼冷卻控

6、制系統(tǒng)，良好的速度控制系統(tǒng)和微張力活套裝置。同時加大了軋機(jī)剛性和主電機(jī)的功率，增設(shè)了快速換輥裝置，并開始用計算機(jī)控制系統(tǒng)，提高了表面質(zhì)量和厚度的精度。第三代寬帶鋼熱連軋機(jī) 隨著第二代軋機(jī)技術(shù)的成熟和應(yīng)用，結(jié)合連鑄機(jī)和步進(jìn)式加熱爐的發(fā)展，19701978年發(fā)展出第三代軋機(jī)。配合這類軋機(jī)的加熱爐能加熱重達(dá)45噸，長達(dá)15m的板坯。并可減少加熱時產(chǎn)生的黑印，減少板坯表面劃傷，每座加熱爐的加熱能力能達(dá)三百萬噸。單位寬度卷重達(dá)36kg/mm，軋制最高速度達(dá)每秒28.5m。年生產(chǎn)能力達(dá)600萬噸。第三代軋機(jī)有下列特點(diǎn)： 減少粗軋機(jī)的長度，節(jié)省設(shè)備和廠房的投入，多數(shù)采用3/4連軋機(jī)。精軋機(jī)列由7個機(jī)架組成，

7、進(jìn)入精軋機(jī)列的軋件厚度為3050mm。 軋制成品尺寸范圍為0.825mm，但其經(jīng)濟(jì)合理性尚需從全局考慮。 用液壓彎輥裝置控制板形并用帶鋼層流冷卻以提高鋼板質(zhì)量。并式安裝板形檢測儀閉環(huán)控制系統(tǒng)。 采用計算機(jī)管理和控制車間(從板坯庫到成品庫)的生產(chǎn)過程。 在降低能耗、提高作業(yè)率、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、提高成材率等方面取得成就，如帶鋼寬度公差達(dá)到±1mm，厚度公差達(dá)到0.05mm，廢品率降低到0.02%,氧化鐵皮損失降為0.7%，切頭量為0.050.1%，成材率達(dá)99%。改進(jìn)軋輥材質(zhì)，采用軋制潤滑油，延長了軋輥的壽命；并裝設(shè)快速換輥裝置，使總換輥時間由總操作時間的1015%減少到4%，有些車間的軋

8、機(jī)作業(yè)率提高到90%。2工藝流程及其設(shè)備2.1生產(chǎn)工藝流程圖 連 鑄 坯 步進(jìn)式加熱爐加熱 爐后高壓水除鱗 E1R1E2粗軋機(jī)可逆軋制 廢中間坯切割外運(yùn) 保 溫 罩 飛剪切頭尾 精軋前高壓水除鱗 精軋機(jī)組軋制 帶鋼層流冷卻 卷取機(jī)卷取 鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸 鋼卷檢查 在線稱重、噴印 下卷入庫存放、包裝外運(yùn) 圖2-1 生產(chǎn)工藝流程圖2.2 生產(chǎn)工藝流程簡介2150ASP中薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線生產(chǎn)組織管理由三級計算機(jī)管理系統(tǒng)組成， 按照熱軋的生產(chǎn)計劃，連鑄安排澆鑄計劃，提供表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量全部合格的連鑄板坯，通過板坯運(yùn)輸輥道，直接送到加熱爐上料輥道，由加熱爐上料長行程裝鋼機(jī)將板坯送入加熱爐內(nèi)加熱。板

9、坯在銜接輥道上（入爐輥道前輥道），經(jīng)自動測長、高溫計測溫，以便板坯按布料圖定位準(zhǔn)確對中及加熱爐過程計算機(jī)根據(jù)入爐板坯溫度，對板坯進(jìn)行最佳化加熱控制。板坯在加熱爐內(nèi)加熱到11500C12500C，由加熱爐出鋼機(jī)托出爐外，放到出爐輥道上，部分碳素鋼和某些低合金鋼可采用“低溫出爐”軋制工藝。加熱好的板坯由輥道運(yùn)送，首先經(jīng)過爐后高壓水除鱗箱清除氧化鐵皮，然后板坯進(jìn)入四輥可逆粗軋機(jī)進(jìn)行軋制。四輥可逆粗軋機(jī)帶有前后附著立輥，前立輥奇道次軋制，后立輥偶道次軋制，道次最大側(cè)壓量為50mm。板坯在四輥可逆粗軋機(jī)上軋制35道次后，軋成3060mm厚的中間帶坯。在四輥可逆粗軋機(jī)軋制中，利用設(shè)在四輥可逆粗軋機(jī)前后的高

10、壓水清除板坯再生氧化鐵皮。四輥可逆粗軋機(jī)前后立輥設(shè)有自動寬度控制系統(tǒng)AWC，其目的主要是為了修正因軋制力的變化，而在板坯寬度上引起的誤差，以及修正板坯頭尾端的寬度差。四輥可逆粗軋機(jī)后設(shè)有測寬儀和高溫計，監(jiān)視帶坯寬度和溫度，并為精軋機(jī)設(shè)定提供修正數(shù)據(jù)。四輥可逆粗軋機(jī)設(shè)有除塵裝置。為減少中間帶坯的溫降和帶坯頭尾溫差，在輸出輥道上設(shè)有保溫罩，中間帶坯經(jīng)保溫罩送往切頭飛剪切頭、尾。四輥可逆粗軋機(jī)如果產(chǎn)生廢帶坯或因精軋機(jī)組故障，不能繼續(xù)軋制的帶坯，首先抬起保溫罩，然后由廢品推出機(jī)把帶坯整體推出到廢品臺架上，再利用人工火焰切割分段，用吊車運(yùn)走。切頭飛剪前設(shè)有帶坯頭部形狀檢測儀，實(shí)現(xiàn)飛剪最佳化剪切，以減少切

11、頭損失，提高收得率。飛剪前預(yù)留帶坯邊部加熱器位置。帶坯經(jīng)切頭、尾后，進(jìn)入精軋前高壓水除鱗箱，清除再生氧化鐵皮，然后經(jīng)過精軋機(jī)F1前的小立輥軋機(jī)F1E軋制，再送入精軋機(jī)組。帶坯經(jīng)過F1F6（預(yù)留F7）四輥式精軋機(jī)組，軋制成1.825.4mm的成品帶鋼。2.3產(chǎn)品鋼種低碳鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、管線鋼、低硅無硅電工鋼、耐候鋼、合金鋼（b700N/m2）。2.4 板坯規(guī)格表2-1 板坯規(guī)格厚 度（mm）長 度（m）寬 度（mm）重量（t）135、170、200（標(biāo)準(zhǔn)坯135mm）1518（200mm厚的板坯最大長度為12.15 m）10002000Max：37.9注：1板坯尺寸偏差的及其它指標(biāo)的的

12、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為CAK 101、CAK103。 2板坯表面質(zhì)量全部為合格無缺陷連鑄坯2.5 產(chǎn)品規(guī)格表2-2 產(chǎn)品規(guī)格規(guī) 格熱軋商品卷供冷軋鋼卷橫切鋼板厚 度（mm）1.8 25.4寬 度（mm）1000 2000長 度（mm）內(nèi) 徑（mm）762外 徑（mm)11002100最大卷重(t)37.3最大單位寬度重量(kg/mm)18.65（板坯135mm厚）注：熱連軋鋼板和鋼帶的尺寸外形、重量及允許偏差執(zhí)行Q/ASB 269的規(guī)定,同時滿足用戶的要求。2.6主要設(shè)備2150生產(chǎn)線的主要設(shè)備包括：1） 三座進(jìn)步式加熱爐；2） 一臺板坯高壓水除鱗箱；3） 三架立輥軋機(jī)；4） 一架四輥可逆式粗軋機(jī)；5）

13、十二組保溫罩；6） 一臺轉(zhuǎn)鼓式切頭飛剪；7） 一臺精軋高壓水除鱗箱；8） 六架四輥連軋機(jī)組；9） 一套層流冷卻裝置；10） 三臺地下臥式卷取機(jī)2.7工藝流程 連鑄 板坯 進(jìn)步式加熱爐 高壓水除鱗 粗軋機(jī)（帶立輥） 保溫罩 飛剪 高壓水除磷 FE連軋前立輥 精軋機(jī)層流冷卻 卷取機(jī) 檢查 卷取分卷橫切 成品2.7.1 加熱（1）作用：對鋼坯或鋼釘加熱到一定溫度，使它具有一定的可塑性，然后進(jìn)行軋制。（2）設(shè)備：進(jìn)步梁式加熱爐（三座） （3）設(shè)備性能：采用進(jìn)步式加熱爐，每座加熱爐最大生產(chǎn)能力為270t/h；采用高架式機(jī)械液壓裝鋼機(jī)和機(jī)械液壓出鋼機(jī)；采用高爐、焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐混合煤氣加熱。表2-3 加熱爐主要

14、參數(shù)裝鋼機(jī)最大行程4.36m裝爐板坯最大重量32t出鋼機(jī)最大水平行程4.925m出爐板坯最大重量32t爐子有效長度為40.02m爐子寬度12.644m爐子內(nèi)寬度11.716m2.7.2 除鱗一臺板坯高壓水除鱗箱：使板坯上一部分氧化鐵皮破碎一臺精軋高壓水除鱗箱：清除二次氧化鐵皮2.7.3 定寬表2-4 立輥主要參數(shù)主要參數(shù) 數(shù)值立輥軋機(jī)型式 上傳動附屬可逆立輥軋機(jī) 平輥時最大壓下量， max50 mm 軋制壓力，kN MAX 3800 軋制力矩，kNM 2×340 （1.5倍過載）軋輥尺寸, 1200/1100 ×650 軋輥開口度， 9502150軋制速度，m/s 0/2.

15、79/5.58m/s平衡壓力，MPa 16主電動機(jī)，KW×rpm 2×AC1200kW×0±200/400 r/min換輥方式 吊車吊出2.7.4 粗軋機(jī)的主要參數(shù)表2-5 粗軋機(jī)主要參數(shù)項(xiàng)目2150ASP 粗軋機(jī)支持輥尺寸，mm1650/1500×2150粗軋機(jī)工作輥尺寸，mm1300/1200×2150最大軋制壓力，t5000道次最大壓下量，mm50 主電機(jī)功率，kW轉(zhuǎn)速，r/min2-AC 1000040/90軋制速度，m/s05.89立柱斷面，cm28925附著式立輥數(shù)目，架2立輥?zhàn)畲髠?cè)壓量，mm50(板坯135mm)2.7.

16、5 保溫罩保溫罩的作用：保溫罩是安裝在中間輥道上的一種防止輻射散熱的保溫裝置。熱軋帶鋼具有表面積與體積比值打的特點(diǎn)，其散熱方式主要是輻射，中間坯在輥道上輸送過程中，輻射熱損失達(dá)90%，對流損失9%，與輥道接觸的傳導(dǎo)損失不到1%。保溫罩主要作用是以中間坯的輻射熱作為熱源，采用反射率大于吸收率的材料做反射板，將熱量反射給中間坯，減少中間坯的熱損失和頭尾溫差。形式：液壓傾動式液壓缸行程：560mm開啟角度： 0。 45。 90。2.7.6 邊部加熱帶坯在軋制過程中，邊部由于散熱較快，其溫降大于中部溫降，溫差大約為100。邊部溫差大，在帶鋼橫截面上晶粒組織不均勻，性能差異大，同時，還將造成軋制中邊部裂

17、紋和對軋輥嚴(yán)重的不均勻磨損。因此，在精軋機(jī)組前對帶坯邊部進(jìn)行加熱，將溫度補(bǔ)償?shù)脚c中部溫度一致。一般采用電磁感應(yīng)加熱器，可使帶坯邊部溫度提高50到100，使帶鋼橫向溫度更加均勻，從而減少帶鋼邊部裂紋，以適應(yīng)軋制薄規(guī)格產(chǎn)品和硅鋼、不銹鋼、高碳鋼等特殊品種的鋼。2.7.7 飛剪表2-6 飛剪機(jī)主要參數(shù)序號名稱技術(shù)數(shù)據(jù)1切頭剪形式異周速滾筒式2剪切能力剪切材料碳素鋼低合金鋼剪切溫度900900剪切負(fù)荷最大1175噸剪切規(guī)格最大60mm×2000mm切頭長度500mm剪切速度約60150m/s3減速機(jī)形式二級齒輪減速機(jī)減速比14.33潤滑強(qiáng)制給油4電動機(jī)1AC200kw×680rpm

18、作用：用飛剪切去頭部和尾部，切頭的目的是為了除去溫度過低的頭部以免損傷輥面，并防止“舌頭”、“魚尾”卡在機(jī)架間的導(dǎo)衛(wèi)裝置或輥縫和卷取機(jī)縫隙中。2.7.8 精軋表2-7 精軋機(jī)主要參數(shù)項(xiàng)目2150ASP 立柱斷面面積，cm28500最大軋制力，kN F1-F4: 45000F5-F6: 40000 工作輥直徑，mmF1-F4: 850/765×2450F5-F6: 700/630×2550支承輥尺寸，mm1600/1450×2150竄輥工作輥行程，mmF1-F4: ±150F5-F7: ±200主傳動電機(jī)功率和轉(zhuǎn)速F1-F5：AC10000kW

19、150450 r/minF6-F7：AC10000kW 200600 r/minF1E最大壓下量，mm10F1E軋制壓力，kN1000作用：精軋的主要任務(wù)是延伸和質(zhì)量控制2.7.9 卷取表2-8 卷取機(jī)主要參數(shù)型式三助卷輥卷取式三助卷輥卷取式三助卷輥卷取式卷取帶鋼厚度 mm卷取帶鋼寬度 mm770-1550800-16301000-2000最大鋼卷重量 t243037.3最大單位寬度重量 kg/mm182322.4鋼卷內(nèi)徑 mm762762762鋼卷外徑 mm1150-20001100-21501100-2150卷筒直徑 mm762/745727762/737727762/737727主電機(jī)轉(zhuǎn)

20、速 r/min340/1000320/960230/600主電機(jī)功率 Kw7002-5001000卷取優(yōu)點(diǎn)：提高軋制速度和軋件長度，保證高生產(chǎn)率，并且經(jīng)濟(jì)。3典型產(chǎn)品軋制工藝制定3.1已知條件 坯料尺寸：H=170mm B=1950mm 成品尺寸：h=3.8mm b=1850mm鋼種：16MnL3.2壓下規(guī)程的制定1、 粗軋：表3-1 粗軋壓下制度道次12345H(mm)1701421006644h(mm)142100664434h(mm)2842342210%16.4729.5834.0033.3322.73軋制溫度（）11501130111010901070軋制速度（m/s）1.001.5

21、01.802.002.302、 精軋：表3-2 精軋壓下制度道次123456H(mm)342515.5107.45.8h(mm)2515.5107.45.85h(mm)99.55.52.61.60.8%26.4738.0035.4826.0021.3313.79軋制溫度（）950940930920910900軋制速度（m/s）2.443.946.108.2410.5212.204.力學(xué)性能計算4.1軋制力的計算S.Tkelund公式是用于熱軋時計算平均壓力的半經(jīng)驗(yàn)公式，其公式為其中： 對鋼軋輥，a=1; 對鑄鐵軋輥， a=0.8 ;式中t: 軋制溫度， ； C：以%表示碳含量； Mn: 以表示

22、錳的含量； :決定于軋制速度的系數(shù)；表4-1與速度的關(guān)系表軋制速度（m/s）系數(shù)10.80.650.604.1.1 粗軋粗軋1 H=170mm h=142mm28mm B=1850mm t=1150v=1000mm/sR=650mm道次12345T()11501130111010901070H(mm)1701421006644h(mm)142100664434h(mm)2842342210Ri(mm)650650650650650f0.4750.4850.4950.5050.515m0.2210.3220.4630.6380.698K(MPa)6469.1274.2479.3684.48C11

23、1110.250.270.290.310.33v(mm/s)100015001800200023001.3303.1514.9601.2317.21578.564692.470115.908130.647147.534(mm)18501850185015001850P(t)1960.332826.543187.742890.292200.494.1.2精軋精軋1 H=34mm h=28mm 6mm B=1850mmt=950 v=218/0mm/s R=425mm道次123456T()950940930920910900H(mm)342515.5107.45.8h(mm)2515.5107.4

24、5.85h(mm)69.55.52.61.60.8Ri(mm)425425425425350350f0.460.4640.4680.4720.4760.48m0.5880.8831.1611.2631.2201.101K(MPa)115.2117.76120.32122.88125.44128.00C110.80.80.650.650.450.460.3760.3840.31850.325v(mm/s)2440394061008240105201220012.03629.08954.42674.080107.770108.013191.594246.976304.219342.520354.6

25、63342.687(mm)185018501850185018501850P(t)2312.462903.242721.042106.391552.681060.844.2軋制力矩的計算傳動兩個軋輥所需的軋制力矩為： 其中：P軋制力；x力臂系數(shù)；咬入?yún)^(qū)長度上式中的力臂系數(shù)x根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其范圍為熱軋板帶時。一般的，軋制力臂系數(shù)隨著軋制厚度的減小而減小。4.2.1 粗軋粗軋1 p=1960.33t x=0.5 R=0.65m m 道次12345(m)0.6500.6500.6500.6500.650(m)0.0280.0420.0340.0220.010P(t)1960.332826.5

26、43187.742890.292200.49x0.50.480.460.440.42M(tm)264.46448.34435.98304.15149.024.2.2 精軋精軋1 P=2312.46t x=0.5 R=0.425m m 道次123456(m)0.4250.4250.4250.4250.3500.350(m)0.00900.00950.00550.00260.00160.0008P(t)2312.462903.242721.042106.391552.681060.84x0.50.480.460.440.430.42M(tm)143.02177.10121.0361.6231.6014.915.設(shè)備能力校核5.1 咬入能力校核5.1.1粗軋粗軋第二道次壓下量最大，故校核其咬入能力。咬入條件：咬入條件滿足。5.1.2 精軋精軋第二道次壓下量最大，故校核其咬入能力。咬入條件：咬入條件滿足。5.2 軋輥強(qiáng)度校核5.2.1粗軋需校核軋制力最大，輥徑最小的道次，故校核第三道次。（1）軋輥參數(shù)： 支撐輥：輥身直徑：mm 輥身長度：mm 輥頸直徑：mm 輥頸長度：mm 壓下螺絲間的距離：mm工作輥：輥身直徑：mm 輥身長度：mm