热轧带钢车间设计.doc
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1、第II页辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)年产420万吨热轧带钢车间设计摘要本设计说明书是参照鞍钢1780热轧带钢生产线设计的年产量为420万吨的热轧带钢厂。典型产品为16MnR,产品厚度为2.5mm,宽度为1520mm。整个设计说明书包括绪论、正文和专题三部分。第一部分为绪论,介绍了热轧带钢的发展状况以及整个设计所应完成的内容。第二部分为正文(从第2章到第9章)正文说明整个设计的总体方案,主要包括产品方案和生产方案的制定,金属平衡和工艺流程的制定、生产设备的选择、工艺参数计算、轧制力能参数校核。设计的第三部分为专题部分,简单介绍了关于高铁重轨的性能特点和性能要求,热处理的作用,热处理方法的分
2、类、各种方法的优缺点,存在什么问题,以及重轨热处理技术的发展方向。另外,绘制了一张车间平面布置图。整个设计理论联系实际,设计了技术先进,经济效益大的热轧带钢生产线。关键词:热轧带钢;工艺设计;高铁重轨;热处理AbstractThis specification refers to anshan Steels 1780 strip line design for the production of hot rolling strip steel factory 420 million tons. Typical products for 16MnR, products for 2.5 mm th
3、ickness and width for 1520mm. The design manual includes three parts: introduction, text and topic .The first part is introduction, introduces the development status of strip and whole design should complete content. The second part (from chapter 2 text to chapter 9) is the text. The body of the who
4、le design of the overall program description, including product and production plan formulation, metal balance and process, production equipment, process parameter calculation, rolling force. The third part of the design for the projects section, introduced the characteristics and performance requir
5、eents of GaoTieChong rail . It also induces the heat treatment, heat treatment methods of function of classification, the advantages , disadvantages of various methods, the existing problems, and what the heavy rail heat treatment technology development direction. In addition, draw a workshop layout
6、. The whole design linkes theory and practice together. It also designs the advanced technology and economic benefit of strip line.Key words: hot rolling strip steel;high-speed railway rails; heat treatment 第75页辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)目 录1文献综述11.1 热轧带钢发展历史11.2 热轧带钢的种类及用途21.2.1热轧普通带钢21.2.2热轧优质带钢31.3 热轧带钢生产工
7、艺41.4 几种新技术简介51.4.1 中间坯保温技术和边部感应加热技术51.4.2 组织性能控制与铁素体区轧制新技术61.4.3 自由程序轧制技术71.5热轧带钢发展中孕育的问题71.5.1 热轧工艺润滑技术问题71.5.2 热轧过程中产生氧化铁皮的问题81.6 小结82 产品方案与金属平衡102.1产品方案的确定102.1.1 热轧产品品种及产品钢号标准102.1.2 产品品种规格及代表尺寸112.1.3 年计划产量及所占比例122.2金属平衡132.3 原料的选择142.3.1 原料种类及规格142.3.2 板坯技术条件142.3.3 年需坯数量153 轧制工艺过程及轧制制度的制定173
8、.1生产工艺流程173.1.1 典型产品生产工艺流程示意图173.1.2 生产工艺流程简介183.2轧制制度的制定193.2.1 加热制度193.2.2 压下制度213.2.3 速度制度243.2.4 温度制度283.2.5 辊型制度303.2.6 厚度制度313.2.7 轧机工作图表324 设备参数的选择344.1加热区设备的选择344.2粗轧区设备选择354.2.1 板坯高压水除鳞装置354.2.2 粗轧机组354.2.3 粗轧机小立辊354.2.4 保温罩364.3 精轧区设备选择364.3.1 飞剪364.3.2 精轧除鳞箱374.3.3 精轧机组374.3.4 精轧区其他设备384.
9、4 冷却装置404.5 卷取区415 轧制力与轧制力矩计算425.1 轧制力计算425.1.1 计算公式425.1.2 轧制力计算结果435.2轧制力矩的计算445.2.1轧制力矩计算公式445.2.2轧制力矩计算结果446 设备能力参数校核456.1 轧制力能参数456.2 轧辊强度校核456.2.1 参数计算466.2.2 R1轧辊强度校核476.3 咬入角校核516.4 加热炉能力校核516.5 电机功率校核527 轧机生产能力校核547.1 年产量计算547.1.1 工作制度与工作时间547.1.2 轧机生产能力校核548 车间技术经济指标578.1 概述578.2 车间各项技术经济指
10、标分析及制定579 节能与环境保护629.1 绿化布置629.2 污染物处理629.2.1 水处理629.2.2 废气处理629.2.3 热轧润滑油处理639.3 噪声处理639.4 废弃物处理649.5 现场节能技术与措施64高铁重轨热处理技术的发展651.高铁重轨的性能特点和性能要求651.1 高铁重轨的概念651.2高铁重轨的性能特点651.3高铁重轨的性能要求662 高铁重轨的热处理技术662.1 高铁重轨热处理的作用662.2 高铁重轨热处理方法的分类及其优缺点672.3 高铁重轨热处理存在的问题683重轨热处理技术的发展方向693.1 环保节能是近代重轨热处理技术发展的主题693.
11、2 贝氏体重轨热处理工艺694 小结70结 论71致 谢71参考文献73751文献综述1.1 热轧带钢发展历史 热轧带钢是在带钢热轧机上生产厚度为1.28mm成卷带钢的工艺。带钢宽度600mm以下称为窄带钢;超过600mm的称为宽带钢。第一台带钢热连轧机于1905年在美国投产,生产宽 200mm的带钢。由于带钢热轧机的技术经济指标优越,所以发展很快。在工业发达的国家,1950年以前热轧宽带钢的产量约占钢材总产量的25,70年代已达50左右热轧带钢的原料是连铸板坯或初轧板坯,厚度为130300mm。板坯在加热炉中加热后,送到轧机上轧成厚1.0025.4mm的带钢,并卷成钢卷。轧制的钢种有普通碳钢
12、、低合金钢、不锈钢和硅钢等。其主要用途是作冷轧带钢、焊管、冷弯和焊接型钢的原料;或用于制作各种结构件、容器等1。 带钢热轧机由粗轧机和精轧机组成。粗轧机组分半连续式、3/4连续式和全连续式三种:半连续式有一台破鳞(去掉氧化铁皮)机架和 1台带有立辊的可逆式机架;3/4连续式则除上述机架外,还有2台串列连续布置机架;全连续式由67台机架组成。精轧机组均由57台连续布置的机架和卷取机组成。带钢热轧机按轧辊辊身长度命名,辊身长度在914mm以上的称为宽带钢轧机。精轧机工作辊辊身长度为1700mm的,称为1700mm带钢热轧机,这种轧机能生产1550mm宽的带钢卷2。 带钢热轧按产品宽度和生产工艺有四
13、种方式:宽带钢热连轧、宽带钢可逆式热轧、窄带钢热连轧以及用行星轧机热轧带钢。 宽带钢热连轧采用的热连轧机的发展经历了三代: 第一代宽带钢热连轧机 最早的宽带钢热连轧机是1926年在美国投产的。采用四辊式轧机以提高刚性,生产宽而薄的产品。精轧机组的主电机为直流电机,用电动机发电机组供电。这代轧机所用板坯厚150200mm,宽12001550mm,长2.55m。从粗轧机出来的轧件厚度一般为2030mm,精轧机最高速度为每秒钟810米。最大卷重小于10吨,单位宽度卷重约8kg/mm。年生产能力约60200万吨,1959年中国鞍山钢铁公司投产的1700mm半连续式轧机就属于这一类型。 第二代宽带钢热连
14、轧机1961年在美国投产,其特点是在轧机上采用增速轧制工艺。当带钢从精轧机出来,前端喂入卷取机后,精轧机、辊道和卷取机同时加速,使精轧机速度提高到每秒钟1520m,单位宽度卷重达1820kg/mm,卷重达30吨,年生产能力达400万吨。在这类轧机上采用了自动厚度控制,测厚和测宽仪表,完善的除铁鳞和带钢冷却控制系统,良好的速度控制系统和微张力活套装置。同时加大了轧机刚性和主电机功率,增设了快速换辊装置,并开始采用计算机控制系统,提高了表面质量和厚度的精度。 第三代宽带钢热连轧机 随着第二代轧机技术的成熟和应用,结合连铸机和步进式加热炉的发展,19701978年发展出第三代轧机。配合这类轧机的加热
15、炉能加热重达45吨,长达15m的板坯。并可减少加热时产生的黑印,减少板坯表面划伤,每座炉子的加热能力达 300吨。单位宽度卷重达36kg/mm,最高轧制速度达每秒钟28.5m。年生产能力达600万吨。第三代轧机有下列特点:减少粗轧机组的长度,节省设备和厂房投资,多数采用3/4连续式轧机。精轧机列由7个机架组成,进入精轧机列的轧件厚度为3050mm。轧制成品尺寸范围为 0.825mm,但其经济合理性尚需从全局考虑。用液压弯辊装置控制板形并用带钢层流冷却以提高钢板质量。并试安装板形检测仪闭环控制板形。采用计算机管理和控制全车间(从板坯库到成品库)的生产过程。在降低能耗、提高作业率、改进产品质量、提
16、高成材率等方面取得成就,如带钢的宽度公差达到1mm,厚度公差达到0.05mm,废品率降到0.02,氧化铁鳞损失降为 0.7,切头量为0.050.1,成材率达到99。改进轧辊材质,采用轧制润滑油,延长了轧辊寿命;并装设快速换辊装置,使总换辊时间由总操作时间的1015减少到4,有些车间的轧机作业率提高到903。 1.2 热轧带钢的种类及用途1.2.1热轧普通带钢 1、热轧普通碳素结构带钢(GB3524-83) 热轧普碳带钢采用普通碳素结构钢作材质,经热轧制成厚度1.80-6.00mm,宽度50-1200mm的带钢。 (1)主要用途 主要用作冷轧坯料、冷弯型钢的坯料、焊接钢管坯和自行车、小五金制品的
17、制造。 (2)材质的牌号与化学成分、力学性能 符合GB700-79(88)的规定。 2、压力容器用热轧带钢(GB5681-85) (1)主要用途 用于制造低压力容器。 (2)材质的牌号与化学成分、力学性能 符合GB700-79(88)的规定。 压力容器用热轧带钢一般带钢厚度4mm,宽度为80mm的倍尺,长度不小于70m(卷)。1.2.2热轧优质带钢 1、热轧优质碳素结构钢带钢(GB8749-88) (1)主要用途 作为冷轧带钢的坯料,也可用于制造自行车、缝纫机零件及五金制造。 (2)材质的牌号与化学性能 符合GB699(优质碳素结构钢技术条件)的规定。 (3)带钢规格尺寸 带钢厚度2.50-5
18、.00mm(级差0.25),宽度100-250mm。 2、热轧高电阻电热合金带(GB1234-85) 热轧高电阻电热合金带俗称镍铬合金带。 (1)主要用途 用于制造电炉、民用电器的发热元件和电阻件。 (2)材质的牌号与化学成分 热轧高电阻电热合金带钢所采用材质牌号为CR20Ni80、Cr15Ni60、1Cr13Al14、0Cr25Al5、1Cr25Al9和9Cr18等,其化学成分符合GB1234-85的规定。 (3)合金带的规格尺寸与生产单位 带钢厚度2-6mm;宽度20-100mm;长度5m或重量为8kg。1.3 热轧带钢生产工艺如今,以连铸板坯为原料广泛用于生产热轧带钢;传统的初轧板坯只用
19、于特殊情况。连铸板坯的应用可以提高带钢的纯净度、性能和表面质量。为了再加热时节能的需要,通常将板坯直接热装入推钢式加热炉,热板坯(约600 )被加热至轧制温度(12001250)。加热时间应充足,以使整个轧件温度场分布均匀。加热后用高压水除鳞(除去加热期间在板坯表面形成的氧化铁皮)。轧制前可用压力定宽机控制板坯宽度以提高生产灵活性。在半连续热轧带钢厂,两次粗轧过程都由往复式万能轧机来完成。经第二架粗轧机轧制后,板坯被轧制成厚度约为40mm的带坯。用切头剪剪断端部后,带坯经7机架精轧机组轧制,厚度减小到1至3.5mm。最后,带钢被水冷至卷取温度。为达到质量要求并获得热轧带钢的性能参数,在精轧和冷
20、却阶段,应对带钢的厚度、宽度、平整度和终轧温度进行精确控制4。按照要求,热轧带钢可以按以下形式交货:轧制状态(表面由一薄层氧化铁皮),酸洗涂油状态(无氧化铁皮),平整状态(对轧后的整卷带钢给以轻微压下量的轧制过程),热轧卷,纵切成窄带钢,切成定尺的钢板,切边热卷等。图1 热轧带钢生产工艺图1.4 几种新技术简介1.4.1 中间坯保温技术和边部感应加热技术粗轧机出口带坯长度可达8090m,进精轧机轧制过程中,为了减少输送辊道上的温度降,以节约能耗,近年来很多工厂还采用在输送辊道上安置绝热保温罩或补偿加热炉(器)。保温罩内表面附一层吸热温升快、热反射率高的特殊合金层,有效地提高了进入精轧的中间坯温
21、度,从而可降低加热炉出坯温度,提高成材率,节约燃耗。还可提高板带末端温度、减少带钢头尾温差,使板带温度更加均匀,可轧出更宽、更薄、重量更大及精度性能质量更高的板卷5。带坯在轧制过程中,边部由于散热较快,其温降大于中部温降,温差大约为100。边部温差大,在带钢横截面上晶粒组织不均匀,性能差异大,同时,还将造成轧制中边部裂纹和对轧辊严重的不均匀磨损。因此,在精轧机组前对带坯边部进行加热,将温度补偿到与中部温度一致6。一般采用电磁感应加热器,可使带坯边部温度提高3050,使带钢横向温度更加均匀,从而减少带钢边部裂纹,以适应轧制薄规格产品和硅钢、不锈钢、高碳钢等特殊品种的钢。1.4.2 组织性能控制与
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