热轧带钢生产线及设备的设计论文.docx

板带材生产技术水平不仅是冶金工业生产发展水平的重要标志，也反映了一个国家工业与科学技术发展的水平。建设现代化的热轧宽带钢轧机要满足现代工业对热轧板品种质量的要求。最终产品的质量取决于连铸坯的质量，传统厚度的板坯连铸工艺明显优于薄板坯连铸工艺。薄板坯连铸连轧更适于生产中低档板材品种，在薄规格产品生产方面具有明显优势。为了满足高质量和高性能板材要求，采用厚板坯常规连轧生产方式更合理。基于这些考虑，本次设计结合唐钢1700mm、本钢1700mm、宝钢1580mm、鞍钢1780mm热轧生产线设计了200万吨的1700mm常规热连轧生产线。在此设计中详细地介绍了加热、粗轧、热卷取、精轧、冷却、卷取等一系列过程。其中精轧机选用六架大断面牌坊和高吨位轧制力轧机,采用 HC轧机、CVC轧机、工作辊正弯辊（WRB）技术和厚度自动控制（AGC）等技术来控制板型和厚度。另外，为提高轧件温度，减少头尾温差，在精轧前采用无芯轴隔热屏热卷箱。设计中涉及的技术参数大部分取自现场的经验数值，用到的部分公式也是来自于实际的经验公式。关键词: 常规热连轧；热卷箱；层流冷却；厚度自动控制引 言板带产品的技术要求具体体现为产品的标准，包括四个方面：(1)尺寸精度高。板带钢一般厚度小、宽度大，厚度的微小波动将引起使用性能和金属消耗的巨大变化，板带必须具备高精度尺寸。(2)无板形缺陷。板带越薄，对板形不均的敏感性越大。(3)保证表面质量。板带表面不得有气泡、结疤、拉裂、刮伤、折叠、裂缝、夹杂和氧化铁皮压入。(4)具备优良性能。板带钢的性能要求主要包括机械性能、工艺性能和某些钢板的特殊物理或化学性能。目前传统热轧宽带钢轧机采用的特色技术有：(1)连铸坯热装和直接热装。该技术要求炼钢和连铸机稳定生产无缺陷板坯；热轧车间最好和连铸机直接连接，以缩短传送时间；在输送辊道上加设保温罩及在板坯库中设保温坑；板坯库中要具有相应的热防护措施。(2)板坯定宽压力机。可连续进行板坯侧压，运行时间短，效率高，板坯温降小，侧压后板坯头尾形状好，狗骨断面小，板坯减宽侧压有效率达90 %以上。(3)粗轧机短行程控制和宽度自动控制。经立辊宽度压下及水平辊厚度压下后 , 板坯头尾部将发生失宽现象。根据其失宽曲线采用与该曲线对称的反函数曲线 , 使立辊轧机的辊缝在轧制过程中不断变化。这样轧出的板坯再经水平辊轧制后 , 头尾部失宽量减少。(4)中间坯保温技术和边部感应加热技术。中间坯长度可达8090m，进精轧机轧制过程中为减少带坯头尾温差，设置保温罩是简单有效的技术。精轧机组前的带坯边部电感应加热器是针对轧制薄规格产品和硅钢、不锈钢、高碳钢特殊品种设置的。从我国目前板带市场需求情况和生产能力来看，热轧板的生产能力大大高于冷轧能力。采用常规板坯连铸、热送热装和直接轧制工艺,可稳定生产以汽车面板为代表的高档板材品种,除生产工艺成熟、效率高、产品质量高外,还可缩短工艺流程,降低生产成本。选择这种工艺方案,热轧板品种质量定位很高,品种齐全,尤其是生产超深冲钢、高强度钢、奥氏体不锈钢、高钢级管线钢等时适宜采用厚板坯常规热连轧工艺。但由于连铸和热连轧生产线的投资比例一般约为连铸20%, 轧机80%,热连轧机是决定规模和投资的主要因素。从生产规模看, 要充分发挥热连轧机的生产能力, 必须配备足够生产能力的辅助设备和确保连铸坯的质量和供应量。采用连铸、炼钢、轧钢生产计划的计算机一体化管理系统，以保证物流匹配，使投资效益最大化。74- -1 文献综述1.1 热轧板带钢发展历史1.1.1 热轧板带钢生产的发展史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、交通运输业等的发展，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。从提高生产率和产品尺寸精度、节能技术、提高成材率和板形质量、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。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发达的工序。60年代后新建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规格，因为薄规格生产的故障率高,辊耗大,吨钢酸洗成本高等。待技术发展到故障率等降低后,才能经济地批量生产。1.1.2 我国热轧板带钢生产的发展史我国热连轧带钢的发展,大体经历了三个阶段:第一阶段,以大企业为主,以解决企业有无为主要目的的初期发展阶段。这个时期热轧板带钢轧机建设只能靠国家投入,由于资金、技术等限制,轧机水平参差不齐。1989投产的宝钢2050mm轧机代表了当时国际先进水平,采用了一系列最先进的热连轧生产技术。但是,这个时期投产的二手设备则是国外五六十年代的装备 ( 1994年投产的太钢1549mm轧机、梅钢1422mm轧机) ,整体技术水平相对落后,在安装过程中进行了局部改造 ,但整体技术水平提高有限。还有两套国产轧机投产: 1980年投产的本钢1700mm轧机和1992年投产的攀钢1450mm轧机，这两套轧机的整体水平不高，产品与国际水平差距较大。但在当时条件下,这几套轧机满足了国民经济建设的需要，同时培养了一大批技术人才。 第二阶段,全面提高技术水平,瞄准世界最高、最新技术，全面引进阶段。20世纪90年代以后,各大企业均以引进国外最先进技术为主。如1999年投产的鞍钢 1780mm轧机、1996年投产的宝钢1580mm轧机 ,是世界传统热连轧带钢轧机最先进水平的代表,除通常现代化轧机采用的先进技术以外,还采用了轧线与连铸机直接连接的布置形式,板坯定宽压力机, PC板形控制系统,强力弯辊系统，轧辊在线研磨,中间辊道保温技术和带坯边部感应加热技术，轧机全部采用交流同步电机和GTO电源变换器及4级计算机控制，精轧机采用了全液压压下及AGC技术。国内还引进了三套薄板坯连铸连轧生产线,即1999年投产的珠钢1500mm薄板坯生产线、邯钢1900mm薄板坯生产线和2001年投产的包钢1750mm薄板坯生产线，这些生产线是当时世界最先进的薄板坯生产线。这些生产线的引进使我国拥有了新一代热连轧带钢生产技术。第三阶段,这个阶段是近几年开始的,是以提高效益、调整品种结构、满足市场需要和提高企业竞争能力为目的的发展阶段。由于近年国家经济快速发展,对钢材需求不断增加,因此除国营大中型企业外,中小型企业,甚至民营企业都把生产宽带钢作为今后发展的重点,或引进或采用国产技术,或建设传统热连轧宽带钢轧机或建设薄板坯连铸连轧生产线。同时,这个阶段对引进的二手轧机和原技术较落后的国产轧机进行了全面技术改造,使其达到了现代化水平。国外刚出现的半无头轧制技术、铁素体加工技术、高强度冷却技术、新型卷取机等,在一些轧机上也已应用。目前我国热连轧技术装备已完全摆脱落后状态,并已处于世界先进水平之列。1.2 热连轧技术的发展现状1.2.1 带钢生产技术的进步最近十几年,热连轧技术有了很大的进步,在热轧带钢轧机布置形式的发展方面,总结起来,主要有六种形式：1.典型的传统热带钢连轧机组,这种机组通常是2架粗轧机,7架精轧机,2台地下卷取机,年总产量350550万t ,生产线的总长度400500m,有一些新建的机组装备了定宽压力机( SP)。这类轧机采用的铸坯厚度通常为200250mm,特点是产量高,自动化程度高,轧制速度高(20 m/ s 以上),产品性能好。2.紧凑型的热连轧机,通常机组的组成为1架粗轧机,1台中间热卷箱,56架精轧机,12台地下卷取机,生产线长度约300m ,年产量200300万t。采用的铸坯厚度200mm 左右,投资比较少,生产比较灵活,由于使用热卷箱温度条件较好,可以不用升速轧制(轧制速度14 m/ s左右) 。3.新型的炉卷轧机机组,通常采用1台粗轧机,1台炉卷轧机,12台地下卷取机,产量约100万t ,其中有的生产线可以生产中板也可以生产热轧板卷,主要用于不锈钢生产,投资较小,生产灵活,适合多品种。4.热轧带钢的另一生产形式是薄板坯连铸连轧,按结晶器的形式不同,分别有多种形式,如SMS开发的CSP、DANIELY开发的H2FRL等,由薄板坯铸机、加热炉和轧机组成,刚性连接,铸坯厚5090mm,产量120200万t ,轧机的布置形式有粗轧加精轧为2 + 5布置,1+ 6布置,也有7架精轧机组成的生产线。薄板坯连铸连轧的特点是生产周期短、产品强度高、温度与性能均匀性好,但是表面质量、洁净度控制方面比传统厚板坯的难度大。5.国外发展的无头(半无头)轧制技术,日本是在传统的粗轧机后设立热卷箱,飞焊机,把中间坯前一坯的尾部和下一坯的头部焊接在一起,进入精轧机组时形成无头的带钢进行轧制,在卷取机前再由飞剪剪断,该生产线可以20 m/ s的速度轧制生产。0. 81. 3 mm厚的带钢。德国发展的是半无头轧制技术,他们利用薄板坯连铸连轧的生产线,铸造较长的铸坯,如200m,进人精轧,并且轧后进行剪切,在精轧机组中形成有限的无头连轧。这种生产线的特点是适合于稳定生产薄规格的带钢,减少了薄规格带钢生产中的轧废和工具损失。欧洲还在开发基于薄板坯连铸连轧技术的无头轧制技术,通过进一步提高铸坯的拉速,使连轧机和连铸机的速度得到匹配,实现真正的连铸连轧。6.正在开发的生产热带钢的技术是薄带直接连铸并轧制的技术,钢水在2 个辊中铸成56mm的带钢,经过1架或2架轧机进行小变形的轧制和平整,生产出热带钢卷。欧洲、日本和澳大利亚都进行过类似的试验,2004年美国NUCOR建立了工业试验厂,德国的THYSSEN-KRUPP也建立了相同的试验工厂,据介绍年产50万t的带钢厂已经试验成功,但是关于生产的稳定性、成本、产品质量、产品范围和应用领域的进一步报道尚未见到。1.2.2 热带钢装备技术进步现在热连轧机很多的技术发展依然集中在板形、厚度精度、温度与性能的精准控制、表面的质量控制等方面,比如广泛使用的强力弯辊(WRB)系统、工作辊窜辊( HCW、CVC)和对辊交叉( PC)技术,工作辊的精细冷却、高精度的数学模型的不断改进等,都使热轧产品的质量不断提高。值得提出的新型轧机技术是日本2000年发明的在热连轧机组的最后3个机架上采用单辊驱动和不同辊径工作辊轧制技术(SRDD),该技术是轧制中驱动大直径的下工作辊(直径620mm),而较小直径的上工作辊从动,其优点是轧制中有剪应力产生,降低轧制力、减少边降和增大压下量。在国内称为异步轧制技术,国内的实验室实验也表明,该生产方法对降低轧制力有明显的效果。在目前的情况下用低温大变形生产超细晶粒钢和超高强度钢,这种设备是很有效的,但是关于质量、稳定性等方面尚无进一步的报道。所有新建的轧机都有完善的检测技术和手段,如厚度、宽度、速度、凸度、平直度、表面等,使带钢的精度更高,质量更好。1.3 我国热轧板带钢发展趋势1.3.1 近代热轧板带钢生产技术发展的主要趋向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：(1)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。(2)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、深冲钢板等生产技术的提高特别注意。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了开发研究和重视。1.3.2 我国热带轧机的发展趋势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、宣钢、承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、2150mm轧机、济钢1700mm轧机、莱钢1500mm轧机、新丰1700mm轧机、唐钢1700mm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1700mm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 1549mm轧机、武钢2250mm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。1.4 热轧板带钢的生产工艺及其特点1.4.1 常规热连轧工艺常规厚板坯热连轧生产工艺具有诸多特点: (1)生产能力大；(2)产品品种规格范围宽、产品精度高、质量稳定,规格可覆盖全部板材产品,产品最宽可达2000mm 以上,可生产包括汽车板、家电板、硅钢、管线板、造船板、容器板等高纯净度、高精度和高强度的全部热轧产品；(3)生产效率高、成材率高、自动化程度高；(4)压缩比大于其他各种工艺；(5)近年来常规板坯连铸和热连轧工艺取得突破性进展,包括连铸坯热送热装和直接轧制技术、无头轧制技术、连铸板坯结晶器在线调宽技术、定宽压力机调宽技术等。因此目前这种生产工艺仍是大型或特大型钢铁联合企业建设热轧宽带钢轧机的首选。由于连铸连轧工艺生产环节多、工艺流程长、占地面积大、能耗较高,因此生产成本相对较高；生产优质高档产品时,需配备技术含量高的炼钢、精炼和连铸设施,投资相应增大；此外,生产超薄带钢的难度大,生产成本高。1.4.2 薄(中，厚)板坯连铸连轧工艺由于薄板坯 (厚度为50mm)连铸连轧时铸坯薄、拉速高,易产生纵向裂纹,因而造成板坯表面质量差,组织不均匀,限制了很多品种的生产。在对于表面光洁度要求不高的场合下，其产品能够部分取代冷轧产品，省去冷轧各个环节。尤其坯料连续铸造后，在轧制前仅有一次补热，生产过程得到简化，降低了成本。为了扩大生产品种,将出结晶器的铸坯厚度增加到90mm,经软压下后减薄到70mm ,形成中薄板坯连铸连轧的生产方式,可实现铁素体轧制,能生产包晶钢等。中厚板坯连铸连轧也是在薄板坯连铸的基础上,将铸坯厚度增至90150mm,轧制工艺和设备配置接近常规工艺,使带坯温度和性能更均匀,生产品种不断扩大,逐步接近常规工艺生产的品种范围。薄板坯连铸连轧生产工艺具有的特点是: (1)生产能力适中,适合中型钢铁企业生产板材, 2流连铸机经济规模可达250万t左右；(2)布置紧凑、设备重量轻、厂房面积小、流程短、能源和动力消耗较少、生产运行成本较低；(3)采用半无头轧制工艺 ,适合批量生产1.5mm以下薄规格热轧板 ,实现“以热代冷”；(4)生产一般用途板材和超薄带钢的市场竞争力较强。由于薄板坯连铸拉坯速度较高 ,因而铸坯易产生横向角裂和表面纵裂等缺陷 ,使带钢表面质量不及常规工艺产品水平；此外,也不利于生产要求压缩比较大的品种。目前,薄板坯连铸连轧生产的产品只能覆盖板材品种的70 %80 % ,还有相当一部分产品 ,如汽车面板、超深冲板和表面质量要求高的板材、高钢级管线板、奥氏体不锈钢板、部分高碳钢板等尚处于开发试验阶段。鉴于此,世界上已投产的40多条薄板坯连铸连轧生产线,中低档产品约占80%。中等厚度板坯连铸连轧工艺的拉坯速度处于薄板坯与传统厚板坯之间,连铸坯内在质量有很大提高,板材质量优于薄板坯工艺。因此学术界认为,该工艺在理论上生产的产品质量有可能与常规工艺接近,可达到传统厚板坯的水平。1.5 热轧板带新生产工艺对轧机装备的要求热带钢连轧机在现代轧钢工艺中可以认为是比较成熟的技术和设备,装备的发展也是围绕着上述的一些新工艺进一步优化的过程,传统的热轧工艺与上述的一些新工艺相比,除在设备布置上带来变化之外,在温度制度、速度制度、变形制度上也有所变化,这些变化对轧机装备的设计提出了新的要求。薄板坯连铸连轧工艺的温度制度,较传统热轧带钢生产工艺有较大不同,板坯温度均匀,温差不大于10,且在轧制过程中板坯头部进入轧机,板坯的其他部分仍在炉内保温,不存在温降问题。传统热轧带钢生产,由于在轧制过程中存在温度降,为避免因温度降造成的头尾温差,产生的厚度精度差,板形不好和性能不均匀一致等质量问题,在轧制过程中必须要升速轧制。而薄板坯连铸连轧工艺,不存在上述问题,轧机生产能力远大于连铸机的生产能力,即使两台连铸机供坯,轧机的生产能力也是有富裕的。因此没有必要进行升速轧制。薄板坯连铸连轧工艺中每架轧机压下率较传统热轧机的压下率高, 轧机负荷较传统轧机要高,这是由薄板坯连铸连轧采用大压下和高刚度轧制工艺决定的。但不采用升速轧制对轧机减少负荷有所帮助。在设计中要对机架、轧辊进行优化设计,特别是为降低轧制力在后几架轧机上尽量采用小直径工作辊。在生产中由于轧制压力增加,板形控制与厚度控制比传统轧制有更高的要求。1.5.1 板形、板厚控制技术在新生产工艺中的应用板形控制是带钢轧机的关键技术,各轧机制造商在此方面都下大力气开发,呈现出多种板形控制技术。这些技术可大致分为工艺方法和设备方法。从设备方法来讲,主要有原始凸度法、液压弯辊法,调整轧辊凸度法,轧辊变形自补偿法,阶梯形支承辊法,抽动轧辊法,在线磨辊法,轧辊交叉法等。其中抽动轧辊法中的CVC、HC结合弯辊技术得到广泛应用,交叉辊法的PC轧机,其板形控制能力较强,综合性能优良,是目前发展较快的板形控制法,但交叉轧辊带来的较大的轴向力给设备设计带来不便,且交叉机构较为复杂,是其得到广泛应用的巨大障碍。板厚自动控制技术方面,液压AGC已得到普遍的认可,采用短行程压下缸,以减少油柱高度提高响应速度,已成为业界的共识。1.5.2 除鳞技术的发展热轧带钢在轧制过程中除鳞效果的好坏,直接影响到带卷产品的质量。传统热轧带钢生产,均采用高压水除鳞系统,水压达1518MPa,采用多次除鳞,即粗轧前、精轧前及机架间进行除鳞。随着薄板坯连铸连轧工艺的出现,给除鳞技术带来了一个新课题,薄板坯的氧化铁皮在板坯表面很薄且很粘,氧化铁皮很难去除,因此高压水鳞系统水压高达到35MPa,在奥钢联的实验机组上水压曾高达55MPa。提高水压对除鳞有一定作用, 但带来一些问题, 如高压系统的维修保养工作量增加,事故率增加。进一步优化除鳞机喷嘴到板坯表面的距离和角度,以达到更高的除鳞效果；开发新型高压水流量喷嘴,使水流压力高,且冲击到板坯表面的水量小,从而减少板坯表面温降,这是高压水除鳞设备的发展方向。2 建厂依据及产品大纲2.1 建厂依据2.1.1 可行性研究1. 中国正处于经济发展时期，钢铁消费良好。虽然我国的钢铁业有了很大的发展，但是我国的产品结构类型还很不合理，板带在钢材中的比例仅为25%左右，而在发达国家多达50%60%，甚至更多。2002年我国共进口热轧薄板、冷轧板和镀锌板等各类板材约1600万吨，尤其是薄规格冷、热轧板和热轧酸洗板占当年进口量的80%。随着国家经济的发展，尤其是中国农村的发展，国家汽（轿）车、家电、集装箱、输油（汽）管线等行业也会随之发展进而刺激各类板材品种的需求，市场前景很大。2. 与薄板坯连铸连轧相比，常规热连轧仍有其自身的优势。薄板坯连铸连轧技术晶粒较细，加上轧制的大压下，使产品硬度很高，不能按要求向冷轧供应强度低于240MPa的软带钢。就向冷轧供料而言，常规热连轧仍有广阔的发展空间。2.1.2 地理与资源国内有着丰富的资源，便利的交通为运输提供了保障。国外，如巴西、澳大利亚有着高品味的铁矿，通过海运可以运达国内。国内各大高校如北京科技大学、东北大学、鞍山科技大学以及省内的燕山大学、河北理工大学等冶金工科院校，可为公司提供一流的技术人才。2.2 产品大纲产品大纲是设计任务书中的主要内容之一，是进行车间设计时制订产品生产工艺过程、确定轧机组成和选择各项设备的主要依据。产品大纲不但规定了车间的类型,同时也规定了车间生产品种的方向。所以编制产品方案时应注意:1.满足国民经济特别需要，根据市场信息解决某些短缺产品的供应和优先保证国民经济重要部门对钢材的需要。2.考虑各类产品的平衡，尤其是地区之间产品的平衡。要正确处理长远与当前、局部与整体的关系。作到供求适应、品种平衡、产销对路、布局合理、要防止不顾轧机特点和条件一哄而上、一哄而下的倾向。3.考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区产品的合理分工。4.考虑建厂地区资源的供应条件，物资和材料运输的情况。5.要适应当前对外开放、对内搞活的经济形势，力争做到产品结构和产品标准的现代化。2.2.1 坯料热连轧带钢所用的原料主要是连铸板坯和初轧板坯。由于连铸坯的诸多优点，加之比初轧坯物理化学性能均匀，且便于增大坯重，故对热带连轧更为合适，其所占比重日益增大。热带连轧机所用板坯厚度一般150300mm，多数为200250mm，最厚达350mm。近代连轧机完全取消了展宽工序，以便加大板坯长度，采用全纵轧制，故板坯宽度要比成品宽度大，由立辊轧机控制带钢宽度，而其长度则主要取决于加热炉的宽度和所需坯重。板坯重量的增大可以提高产量和成材率，但也受到设备条件，轧件终轧温度和头尾允许温差，以及卷取机所允许的板卷最大外径等的限制。目前板卷单位宽度的重量不断提高，达到1530kgmm。综上本次设计选择的原料规格如下：板坯厚度：150300mm板坯宽度：8001600mm板坯长度 定尺坯410.6m产品规格厚度：0.812.7mm宽度：8501550mm钢卷内径：759mm钢卷外径：12002025mm最大卷重：30t产量：年产220吨2.2.3 钢种方案按钢种分类的热轧板带产品方案如表1：表1 按钢种分配的热轧板带的产品序号钢种代表钢号年产量（wt）比例1普通碳素结构钢Q235Q2758036%2优质碳素结构钢0808AL8036%3低合金钢Q345B6028%4合计220按产品规格分配热轧板带方案见表2。表2 按产品分配的热轧板带产 量 (wt)宽 度 （mm）合 计（wt）比 例8001000100012001200140014001600厚度（mm）0.81.546752210%1.54152729178840%46112222116630%612.79141564420%合 计（t）39697339220比 例18 %31%33%18%100%3 车间布置及主要设备选择3.1 车间布置及设备选用的原则首先，在粗轧机与精轧机之间设计保温罩或热卷箱等，主要是考虑产品的规格，实际现场的生产以及带钢内部组织性能的影响，而做出选择；其次，为了使得本次的设计更贴近实际，在选定轧机型号及确定轧辊、各架轧机之间的距离等方面，主要是依据唐钢一钢轧厂1700生产线的车间设计，并针对本次设计要求做一些改动；在确定轧机数目及布置上，考虑的是目前连铸机铸出的坯料质量、大压下导致跑偏、及整个轧制稳定配合等方面，而作出了本次的设计。在设计中，选用的设备、技术、轧机数目、布置及选用的原因将在下面做具体的介绍。 3.2 主要设备选择轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备,代表车间生产技术水平,这是区别于其他车间类型的关键。因此,轧钢机选择的是否合理对车间生产具有非常重要的影响。因为带钢轧机为平辊轧制,轧制力大,为了能控制良好的板形,机架和轧辊必须有较大的刚度才行.所以板带轧机主要是四辊轧机。轧钢机选择的主要依据是:车间生产的钢材的钢种,产品品种和规格,生产规模的大小以及由此而确定的产品生产工艺过程。对轧钢车间设计而言,轧钢机选择的主要内容是:确定轧钢机的结构形式,确定其主要技术参数,选用轧机的架数以及布置形式。在选择轧钢机时一般要注意考虑下列各项原则:(1)在满足产品方案的前提下,使轧机组成合理,布置紧凑(2)有较高的生产效率和设备利用系数(3)保证获得质量良好的产品,并考虑到生产新品种的可能(4)有利于轧机机械化,自动化的实现,有助于工人劳动条件的改善(5)轧机结构型式先进合理,制造容易,操作简单,维修方便(6)备品备件更换容易,并利于实现备品备件的标准化(7)有良好的综合技术经济指标3.2.1 板坯宽度侧压设备宽度精度与厚度精度、板凸度、平直度共同构成带钢的外形质量，其中宽度精度是带钢带钢产品外形质量的一个重要指标。精确的宽度可以提高热轧薄板及其后步工序的成材率，既可避免由于过宽造成切边过多，又可减少由于过窄给后步工序带来的生产安排混乱。需对成品带钢宽度进行控制，这里先介绍粗轧调宽。粗轧调宽可以通过独立的立辊轧机、粗轧机附属立辊、定宽轧机、大侧压调宽压力机（SP轧机）等设备实现。粗轧调宽在带钢宽度调整和精度控制中占有主要地位。1.立辊轧机为了进行宽度控制，传统热连轧机组都配有独立的立辊轧机或在粗轧机上装设附属立辊，有的精轧机前也设立了立辊。根据调宽量的大小，板坯可以进行多道次或一道次立轧。(1)立辊轧机位于粗轧机水平轧机的前面，大多数立辊轧机的牌坊与水平轧机的牌坊连接在一起。立辊轧机主要分为两大类，即一般立辊轧机和有AWC功能的重型立辊轧机。一般立辊轧机是传统的立辊轧机，主要用于板坯宽度齐边、调整水平轧机压下产生的宽展量、改善边部质量。其结构简单，主传动电机功率小、侧压能力普遍较小，而且控制水平低，不能在轧制过程中进行调节，带坯宽度控制精度不高。有AWC功能的重型立辊轧机是为了适应连铸的发展和热轧带钢板坯热装的发展而产生的现代轧机。其结构先进，主传动电机功率大，侧压能力大，具有AWC功能，在轧制过程中对带坯进行调宽、控宽及头尾形状控制，不仅可以减少连铸板坯的宽度规格而且有利于实现热轧带钢板坯的热装，提高带坯宽度精度和减少切损。有AWC功能的重型立辊轧机的结构如图1所示。图1有AWG功能的重型立棍轧机结构图本设计在R1前选择带AWC功能的重型立辊轧机RE1。其主要技术参考唐钢设计见表3。表3 立辊轧机的各种性能参数 轧辊640/580×380毫米调宽范围8001700毫米调整速度30毫米/秒压下形式电动+液压轧制力最大100吨压下量板坯厚度为90毫米时最大7毫米(13.5毫米/边)板坯厚度为70毫米时为最大3035毫米(1517.5毫米/边)轧制速度最大22转/分(用新辊)主传动电机2AC88KW×0150rpm成对的水平电机轧辊开口度最大1770毫米（换辊时1840毫米）最小800毫米AWC行程50毫米(2)立轧的变形特点与平轧完全不同，经立辊轧机的轧制后的板坯具有一下形状特点：板坯立轧的狗骨变形，如图2(a)所示。板坯立轧是典型的超高件轧制过程，其突出特点是侧压时变形不深透，金属向厚度方向上的流动主要集中在板坯两侧的边缘部分，横断面出现明显的双鼓形，就是所谓狗骨变形。立辊的辊径越大，狗骨形越小。为增加调宽效率，现在普遍采用定宽压力机（SP Sizing Press）,可看做是用半径无限大的垂头替代了立辊，定宽压力机的狗骨形要比立辊调宽小得多。带有狗骨形的板坯经过后步平辊轧机轧制后，较厚的边部金属将向宽向流动，造成轧件继续宽展，因而影响宽度精度，降低宽度控制效果。图2(a)立辊轧边 图2(b)立轧后的平扎“舌头”及“鱼尾”。经过侧压后的板坯，在头尾部分产生严重的宽度不均，板坯头尾在轧制方向金属流动阻力小于板坯中部，形成头尾两侧向中间的圆弧形，使头尾宽度收缩，最终形成端部内凹的形状，即所谓的“舌头”及“鱼尾”。这部分带材必须在后续工序中予以切除，造成了金属的浪费，如图2(b)所示。 而头尾之间的部分，由于金属沿轧制方向流动阻力加大，在长度方向的延伸受到限制，形成板坯两侧厚度方向的凸起高于头部。立轧时板坯拱起。板坯的宽厚比较大时，如果采用立辊轧机轧制，容易使板坯拱起，造成板坯失稳发生弯曲和扭转。2.定宽压力机压缩调宽技术是人们为了克服立辊轧制调宽的缺点，增大压缩工具与板坯的接触长度，改善板坯断面狗骨形，减少板坯头尾部的鱼尾和舌头及失宽，提高成材率而提出的。实现压缩调宽技术的设备是定宽压力机(SP Sizing Press)。定宽压力机位于粗轧高压水除鳞装置之后，粗轧机之前，用于对板坯进行全长连续的宽度侧压。与立辊轧机相比，SP轧机具有以下优势：(1)板带成材率提高。SP轧机具有较强的板坯头尾形状控制功能，金属切损少。(2)调宽能力提高。目前SP轧机的最大侧压量达到了350 mm，有效减轻了连铸机不断变换宽度规格的负担，提高了连铸机生产率和连铸坯质量及板坯的热装率和热装温度。(3)调宽实效提高。侧压变形更深透，板坯变形均匀，平轧是宽展回复减小。(4)宽度精度提高。SP轧机的锤头间距可严格控制，有很强的定宽作用。定宽压力机的主要形式有长锤头和短锤头两种。长垂头定宽压力机。如如图3(a)所示，特点是压缩模具长度略大于板坯长度，板坯遍布在全长上同时受到压缩。操作过程是先由螺杆机构将压缩模具调整到略大于板坯宽度的间距，然后快速液压压下机构按规程进行侧压。该定宽压力机是一次将板坯压缩至目标宽度，由于是整个板坯长度上同时进行压缩，所以需要特别大的压缩力。导致设备庞大，投资高，安装维修不便。这种压力机可以改善板坯头尾的平面形状，但其调宽量较小，厚160mm 的板坯侧压量只有76mm 。短垂头定宽压力是用短锤头替代长垂头。如如图3(b)所示，用短锤头多次连续压缩来取代一次性压缩，大大较少了压缩力，减轻了压力机的负荷，简化了设备。短垂头定宽压力机主要有两种形式：一种间歇式，如图4所示。在对板坯进行压缩之前，吃透位于打开位置，间距略大于板坯，板坯进入锤头之间的位置后停下来，对宽度方向进行压缩，一步压缩到位后锤头分开回到打开位置，然后哦偶板坯向前送进一步，开始下一步压缩，如此循环，值板坯尾部压缩完毕。另一种连续式，如图5所示。锤头对板坯进行压缩的同时，随板坯一起向前沿轧制线方向以相同速度前进。这种运动轨迹为一椭圆形曲线，可以保证板坯在首压缩的过程中以一定速度前进，不必是板坯停下来等待。压缩完成后，锤头沿椭圆形曲线再回到打开位置，准备下一次压缩。显然这种连续式定宽压力机的生产效率比间断式的要高得多。(a)压缩 (b)打开 (c)送进 (d)再压缩图4 间歇式调宽压力机动作示意图图5 连续式调宽压力机3.2.2 轧制总道次的确定根据唐钢实习经验以及参考文献，取平均延伸系数为1.45，由产品厚度为5mm，进粗轧机的厚度为150mm。则根据公式可得：轧制总道次数为n=。所以可以确定轧制总道次数为9道次。3.2.3 粗轧机1.粗轧机布置形式及数量的选择粗轧区的布置形式是根据产量、板卷重量等诸多因素决定的。粗轧区的布置形式主要有全连续式、34连续式、半连续式和其它形式。由于全连轧生产线过长，目前广泛采用的是12连轧和34连轧。(1)全连续式全连续式粗轧机通常由4到6架不可逆式轧机组成，前几架为二辊式，后几架为四辊式。全连续式粗轧机的布置形式主要有两种：一种是全部轧机呈跟踪式连续布置；另一种是前几架轧机为跟踪式，后两架为连轧布置。典型的全连续式粗轧机的布置如图6所示。 R1 R2 R3 R4 R5 R6图6典型的全连续式粗轧机的布置 全连续式粗轧机在一、二代热轧带钢轧机中居多，因受当时的控制水平和机械制造能力的限制，粗轧机轧制速度较低，且都是以断面大、长度短的初轧板坯为原料，所以轧机产量取决于粗轧机的产量。全连续式粗轧机每架轧机只轧道，轧件沿一个方向进行述连续轧制，生产能力大，因此在当时发展较快。随着粗轧机控制水平的提高和轧机结构的改进，粗轧机的轧制速度提高了，生产能力增大了，粗轧机的布置形式也发生了很大变化，相继发展了34连续式和半连续式。相比之下，全连续式粗轧机的优点就不明显了，而且其生产线长、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，所以近期建设的粗轧机已不再采用全连续式。(2) 34连续式34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。典型的3