热轧带钢车间设计 精品

设计题目：热轧板带钢车间设计

Q235B, 3.6×1400 mm

1 文献综述

钢铁工业在国民经济中的巨大作用，在于它能够提供一切工具和机器设备的原材料，它是现代社会生产和扩大再生产的物质基础。从最简单的手工劳动工具直到最复杂的航天技术，没有一个工业部门不和钢铁工业发生直接和间接的关系。为机器制造业提供数量日益增长、质量日益提高的钢材，从来就是钢铁工业的基本任务。在工业现代化进程中，钢铁行业一直处于基础产业的地位，在国民经济中所起的作用很重要，是衡量一个国家的工业、农业、国防和科学技术的四个现代化水平的标志。建国以来我国钢铁行业和技术已取得举世瞩目的成就，但是在市场化、工业化的发展进程中，在产品质量、产品结构、工艺技术装经济技术指标和管理方面与国际先进水平相比还有很大差距。板带钢的生产是钢铁行业发展的中的重要课题之一。板带钢在热轧方面有深冲热轧板带、耐腐蚀高强度热轧板带、成型性优异的高强及超高强钢板、超宽幅汽车钢板、热镀锌钢板、超细晶高强度钢板。热轧板带钢生产一直是轧制行业中高新技术应用最为集中、人们最为关注的领域。新世纪到来之际, 回顾过去, 展望未来, 将有利于我们把握方向, 追踪国际上的进展, 不断提高我国热轧板带钢生产的技术水平, 努力促使热轧板带生产成为我国从钢铁产量大国向钢铁技术强国迈进的排头兵。

1.1热轧板带钢产品概述

1.1.1热轧板带钢的种类和用途

热轧带钢品种有：低碳钢、中碳钢、高碳钢;船用结构钢、管线钢、锅炉用钢、焊瓶钢、IF深冲钢、无取向硅钢、包晶钢、高强双相钢等[1]。

普通碳素结构钢板带：用于制造建筑结构，起重运输机械，工程、农用和建筑机械，铁路车辆及其他各种结构件。

优质碳素结构钢板带：包括按国外标准供货的焊接结构钢板带。大量的用途同上，并用于制造汽车、拖拉机、收割机以及要求冲压性能和焊接性能优良的机械构件、石油储罐、压力容器、船舶、桥梁和各种工程的结构件。

低合金高强度结构钢板带：用于制造要求强度更高、成形性更好和性能稳定的机械制造、车辆、化工设备等各种设备的结构，大型厂房钢结构，重要工程及桥梁结构等。

耐大气腐蚀和高耐候钢板带：用于制造铁路客车、冷藏车、铁路货车、矿石车以及各种交通车辆的结构件，也用于船舶及铁路集装箱制造，石油井架、各种工程机械和交通运输机械的制造。

耐海水腐蚀结构钢板带：用于石油井架、海港建筑、采油平台、船舶制造，也用于化工、石油行业含硫化氢腐蚀性液体容器和铁路运输车辆的制造。

汽车制造用板带钢系列。

集装箱用钢：专用于制造集装箱侧板、门板、顶板、底板、边框、立柱等构件。

管线用钢：石油天然气输送用管线，用于制造埋弧焊钢管以及直缝电焊钢管。

焊接气瓶及压力容器用钢：用于制造液化气钢瓶及乙炔气钢瓶、较高工作温度的压力容器及锅炉等。

造船用钢板：用于制造内河船体及上层建筑结构，远洋轮船的上层建筑及隔舱板。

矿用钢板：用于制造采矿用液压支架、矿用工程机械、矿用车斗、采矿刮板运输机，以及其他矿用机械耐磨结构件。

1.1.2 板带材的工艺特点及质量要求

工艺特点：1780生产线于1999年10月份热负荷试车。该生产线是日本三菱公司引进的，配备了步进式加热炉、SP定宽压力机、GTO变频调速装置、精轧液压AGC、PC轧机、在线磨辊（ORG）和弯辊装置、带自动跳步功能的全液压卷取机、全线三级计算机控制等先进技术装备。

质量要求：

1、尺寸精度：厚度精度、宽度精度；

2、版型：凸度、楔形、平坦度；

3、表面质量：划伤、氧化铁轧入、印痕、裂纹、麻点：

4、性能：

（1）机械性能：强度、韧性、冲击性、延展性；

（2）电磁性能：低损耗、高磁感应强度、磁的各向异性；

（3）化学性能：耐腐蚀。

1.2热轧板带钢工艺及设备发展

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。发达国家热轧带钢产量约占热轧钢材的50%以上，并在国际市场竞争中居于领先地位。热轧带钢是重要的钢种品种，对整个钢铁行业的技术进步和经济效益有着重要影响。热轧带钢轧机的发展有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，从而使得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、节约建设投资、减少轧制长度实现紧凑化轧机布置到热连轧机的直接连接控制布置，热轧板带钢生产技术经历了不同的发展时期。

1.2.1 国外热轧带钢的发展

1960年以前建设的热轧带钢轧机称热带钢轧机。这一时期带钢轧机技术发展比较缓慢，其中最重要的技术发展是将厚度自动控制（AGC）技术应用于精轧机，从根本上改善了供给冷轧机的原料带钢的厚度差。

20世纪六、七十年代是热轧带钢轧机发展的重要时期。同时，连轧技术发展成熟，促使热连轧机从最初使用的钢锭带使用连铸坯，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行业生产中自动化控制技术最先进的工序。60年代后新建的热带刚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轧带轧机。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，这使得钢板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，解决了常规热连轧机上生产厚度0.8~1.2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0.8mm，但实际生产中并不追求轧制最薄的规格，因为薄规格生产的故障率高、辊耗大、吨钢酸洗成本高。待技术发展带故障率等降低后，才能进行经济的批量生产。

1.2.2 国内热轧带钢的发展

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2800mm/1700半连续式伴带轧机，即生产中厚钢板，又生产卷钢，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钢的装备水平，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、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，全制动控制系统的半连续式布置轧机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。

今年我国宽带钢热连轧技术和长辈能力取得巨大发展，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通涵盖了建材、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发展切实的技术进步，跟上经济全球化的步伐，我国在热轧宽带钢领域能够达到和保持国际先进水平。

1.3热轧带钢生产新设备与新技术

1.3.1连铸坯热送热装技术

连铸坯热送热装是指连铸坯在600℃以上高温时直接装炉或先放入保温装置，以协调

连铸与轧钢生产节奏，待机装入加热炉加热，然后再把经过加热1050℃以上的高温连铸坯直接送往轧机轧制。该项技术具有节能、缩短生产周期、减少板坯存放仓库面积等效果，集成了几工序间的系统工程技术，需要多项技术的支撑，包括炼钢、连铸和热轧三者统一的生产计划管理，计算机进行实时控制；生产线设备具有较高的作业率；无缺陷高温连铸坯的生产；连铸和热轧均具有在线调宽的手段；热轧实施“自由轧制计划”；连铸和热轧厂布置紧凑或采取保温快速运输；加热炉采用多段快速步进梁，长行程装入机及热惰性小的陶瓷纤维耐火炉衬等，以适应热装的需要；在线补热和保温措施，如连铸和粗轧机间以及精轧机前设边部加热器，中间辊道设保温罩等[2]。

1.3.2无头轧制技术

无头轧制技术是指将粗轧后的带坯在中间辊道上焊合起来，并连续不断地通过精轧机的一种技术。

传统的板带热连轧精轧机组生产均以单块中间坯进行轧制，因此，不可避免地要经过进精轧机组时的穿带、加速轧制、减速轧制、抛钢、甩尾等一系列过程。由此发生的尺寸公差和力学性能的不均匀性很难在原有工艺框架内得到解决。热轧带无头轧制新技术正是解决这些问题的一项重要的技术突破。在传统热连轧中，板坯是在精轧机中一块一块地轧制的，带钢的头部在出了精轧机到卷取机之前的这段长度上以及尾部出精轧机后的这段长度上处于无张力的状态，造成每一卷带钢的头尾部分尺寸公差和板形难以保证。同时，单块坯轧制时因尾部无张力，故在精轧机架间常发生甩尾形成2~3层折迭咬入，从而产生轧辊表面裂纹和压痕伤。而无头轧制是将大约10块带坯在出粗轧机后的中间辊道上头尾焊合在一起，接着进入精轧机中连续轧制，带坯在恒张力下轧制，因此几何精度和板形不良的比例大幅度下降。无头轧制因穿带和抛尾的减少，可以做到稳定的润滑轧制。与此同时，稳定的润滑轧制可使轧制力降低，因而可在较低温度下进行轧制，生产出具有良好深冲性能的带钢，并可降低能源消耗。

1.3.3 AWC立辊短行程控制

短行程控制：有效侧压率 =（侧压量-宽展量）/侧压量

短行程控制：针对在大侧压下头尾明显变窄的形状，利用一个线性函数分段计算各立辊辊缝，它是在动态进行设定调整的，立辊除有电动侧压作为静态立辊辊缝设定外，

还装有液压压下，它是作为短行程的动态辊缝调节用。液压压下根据头尾形状，按预先计算值设定进行动态调整，以克服由于大侧压造成的头尾变窄现象

1.3.4 板坯定宽压力机

定宽压力机(SP：sizing press)是现代热轧带钢厂采用的新技术之一。通过对加热后的板坯进行全长方向的大幅度宽度侧压,来减小板坯宽度,使轧制出的板坯宽度均匀,提高生产率和产量。板坯定宽侧压机(SP)的轧制原理是靠模块步进式动作，在板坯侧面施加压力，以达到板坯的减宽目的。

定宽压力机的特点：宽度调整能力大、减少了连铸板坯的宽度规格、节省加热炉能源、控制板坯表面温度下降、成材率提高[3]。

1.3.5 热卷箱技术

热卷箱安装于粗轧机的延伸辊道和切头飞剪之间,将粗轧机轧制成的中间带坯卷成热钢卷,然后通过其中的开卷机构将热钢卷的头部(粗轧机最后道次的尾部),引人夹送辊进行压平矫直,并使带坯的头部能顺利地通过切头飞剪和精轧前除鳞箱后送入到精轧机组。

1.3.6 板形和板厚控制的高精度轧机

1、板形控制

板形控制的实质就是对承载辊缝的控制，为了得到高质量的轧制带材，必须随时调整轧辊的辊缝去适合来料的板凸度，并补偿各种因素对辊缝的影响。

对于不同宽度、厚度、合金的带材只有一种最佳的凸度，轧辊才能产生理想的目标板形。辊缝控制方法分为两大类：

（1）柔性辊缝控制：增大有载辊缝凸度的可调范围，如CVC 、PC轧机；

（2）刚性辊缝控制：增大有载辊缝横向刚度，减小轧制力变化时对辊缝的影响。HC轧机。

常规的板形控制手段：主要有弯辊控制技术，倾辊控制技术和分段冷却控制技术等。

特殊的控制技术：如抽辊技术(HC轧机和UC系列轧机)、涨辊技术(VC轧机和IC轧机)、轧制力分布控制技术(DSR动态板形辊)和轧辊边部热喷淋技术等先进的板形控制技术。

UPC轧机辊型呈雪茄型，沿整个辊身长度磨成偏离辊身中央凸度渐变的形状，辊身的最大直径位于辊身中央e处，上下工作辊反向配置，并可做相对的轴向移动。

CVC轧辊通过轴向移动，使轧辊凸度能在一最大和最小值之间调节，达到轧辊凸度可连续变化的效果。对轧制各种板宽各种板厚和各种不同来料凸度的带钢，在各种辊温分布的情况下，都能顺利地进行平直度控制。

PC轧机可获得很宽的板型和凸度控制范围，调整辊缝时不会产生工作辊的强制挠度也不会在工作辊和支持辊间由于边部挠度产生产生过量的接触应力

HC轧机板形控制能力强，不需要太大的弯辊力即可较好的调整板形；可消除支撑辊与工作辊边部的有害接触部分，减轻边部减簿和裂变倾向；采用标准无凸度辊，就能满足各种宽度带材的轧制，减少了轧辊的备件。

2、板厚控制

AGC（automatic gauge control）是指为使板带材厚度达到设定的目标偏差范围而对轧机进行在线调节的一种控制系统。

液压AGC是通过改变KE来实现厚度自动控制，AGC的基本功能是采用测厚仪等直接或间接的测厚手段，对轧制过程中板带的厚度进行检测，判断出实测值与设定值的偏差，根据偏差的大小，计算出调节量，向执行机构输出调节信号。

1.3.7直接轧制技术

直接轧制是把1050℃以上的高温连铸坯，经边部加热后直接送往轧机轧制。该技术要求炼钢、连铸能稳定生产无缺陷板坯，连铸机出料辊道和轧钢加热炉后装料辊道以辊道直接相连，输送辊道上加设保温罩等保温热坯设施，加热炉设有长行程装料机，以便于冷、热坯交叉装料时可将高温坯装入炉内深入[4]。

1.4热轧带钢发展趋势

1.4.1热轧板带材短流程、高效率化

这方面的技术发展主要分为俩个层次：

常规生产工艺的革新。为了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能耗，提高经济效益，不仅充分利用连铸坯为原料，而且不断开发和推广应用连铸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，伴随着这一技术的逐步完善，必将成为今后建设热轧带材生产线的主要方式。

1.4.2生产过程连续化

近代热轧生产过程实现了连续铸照板坯、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。

1.4.3自动控制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俩项重要指标。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。但板带横向厚度和平直度的控制技术往往尚感不足，还急待开发研究。为此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开发最活跃的一个领域。

1.4.4 提高组织性能和质量

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性能和质量。利用锰、硅、钒、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。

2 主要设备

三座步进梁式加热炉、一台板坯高压水除鳞箱、一台定宽压力机、三架立辊轧机、一架二辊可逆粗轧机、一架四辊可逆粗轧机、十二组保温罩、一台转鼓式切头飞剪、一台精轧高压水除鳞箱、七架四辊连轧机组、一套层流冷却装置、三台地下卧式卷取机及相应辅助配套设施等

3 轧制工艺及轧制制度的确定

3.1生产工艺流程

3.1.1 生产工艺简介

图3.1 生产工艺流程

3.1.2 生产工艺流程概述

鞍钢1780热轧线原料全部为连铸坯。宽度在1550mm以内的，由三炼钢连铸车间经辊道运入板坯库；宽度＞1550mm的由汽车运进板坯库。

板坯装炉考虑了冷装、保温坑热装、直接热装三种方式，热装率为60%，其中保温坑热装占50%，直接热装占10%。

加热好的板坯经高压水除鳞、定宽压力机侧压（侧压量为100~200mm，最大350mm），依次进入E1R1和E1R2俩架粗轧机进行多道次可逆轧制，轧制成32~60mm厚的中间坯，经辊道输送，保温罩保温，送到飞剪进行最佳化切头尾，再经高压水除鳞，进入7架精轧机，轧制成厚度为1.2~19.0mm的带钢。带钢经层流冷却，冷却带规定的卷取温度，由地下卷取机卷成卷，经打捆、称重、喷字、检查后，由钢卷运输系统运到钢卷库堆冷、