内蒙古科技大学毕业设计设计年产量为280万吨的宽厚板厂之欧阳光明创编.docx

1、内蒙古科技大学毕业设计设计年产量为280万吨的宽厚板厂之欧阳光明创编内蒙古科技大学欧阳光明（2021.03.07）本科生毕业设计说明书（毕业设计）题目：设计年产量为280万吨的宽厚板厂学生姓名：王亭学号：0976105526专业：材料成型及控制工程班级：09成型5班指导教师：麻永林邢淑清 陈重毅设计年产量为280万吨的宽厚板厂摘要：设计以包头地区为条件，设计年产量280万吨的3800mm宽厚板厂，分析了在包头地区建造新的宽厚板厂的可行性和必要性。并结合设计条件及年产量要求完成10个产品规格的产品方案编制和金属平衡表编制。本设计用连铸板坯轧制3800宽厚板，典型产品为Q235船板钢，规格为10m

2、m3800mm，30mm3800mm。薄规格占年产量的15%，并以产品方案为对象进行了轧机布置形式、机架以及工艺流程的确定，以典型产品为对象进行了轧制规程、温度制度、速度制度、轧制压力以及轧制力矩的计算。对轧辊强度和轧机主电机能力进行了校核，选择了主要设备和辅助设备，并进行了各设备性能参数的确定，轧钢机的生产能力和年产量的计算均满足了设计要求。根据设计计算结果完成了车间平面布置图的绘制。关键词：宽厚板；车间设计；生产工艺；轧制Abstract：Design in Baotou as the condition, the design of 3800mm heavy plate plant wi

3、th an annual output of 2.8 billion tons, analysis of the construction of new heavy plate plant feasibility and necessity in the Baotou area. Combined with product development and metal balance table design conditions and production requires the completion of 10 product specifications.The design of c

4、ontinuous casting slab rolling 3800 wide plate, typical products as Q235 steel, specifications for 10mm x 3800mm, 30mm x 3800mm. Thin accounted for 15% of annual output, And the mill layout, frame and determine the process to product scheme as the object, the rolling, temperature system, speed syste

5、m, rolling force and rolling torque calculation based on the typical product as the object. On the strength of the roller and the rolling mill main motor ability is checked, select the main equipment and auxiliary equipment and the equipment, determine the performance parameters, calculation of roll

6、ing mill production capacity and annual output can meet the design requirements. According to the design calculation results completed drawing workshop layout.Key words: Heavy plate;plant design; production process; rolling第一章 综述我国板材生产的品种按厚度分为特厚板、厚板、中板、薄板和极薄带五大类。将厚度大于60mm的钢板称为特厚板，厚度为20mm到60mm的钢板称为厚板

7、，厚度为4mm20mm的钢板称为中板，厚度为0.2mm4mm的钢板称为薄板，厚度小于0.2mm的钢板称为极薄带。目前我国的宽厚板生产的规格范围有4.5mm200mm，宽度1200mm5500mm，长度1200mm12000mm。1.1宽厚板发展概况1.1.1国外研究现状分析中厚板生产至今大约有200年的历史。18世纪初，西欧在二辊薄板轧机上生产小块中板。在1850年左右美国开始采用二辊可逆式轧机生产中板。美国在1864年创建了第一套三辊劳特轧机，轧机不需轧辊正反转动而是利用升降台进行往复轧制，在当初盛行一时。而在1891年，美国为了提高钢板厚度精度，投产世界上第一套四辊可逆式轧机。美国钢铁公司

8、科茨维尔厂为了满足军舰用板的需要，建成了一套5230mm四辊式轧机，这是世界上第一套5m以上的特宽厚板轧机。1918年美国为满足军舰用板的需要，建成了一套5230mm四辊可逆式轧机，之后，为了提高表面质量，增加了一架二辊破鳞机。后来发展成美国典型的二辊和四辊双机架厚板轧机。1907年美国钢铁公司南厂为了轧边，率先创立了万能式厚板轧机，1931年南厂还建立了世界上第一台连续式中板轧机。二次世界大战期间，日内瓦厂建了一套3350半连续式中板轧机，年产达到了188万吨，成为当时世界上产量最高的中厚板轧机。1910年捷克投产了一套4500二辊厚板轧机。1940年苏联投产了一套5300mm四辊厚板轧机。

9、在此期间，欧洲投产了一批4000-5000mm的中厚板轧机。二战之后，机器制造、造船、建筑、桥梁、压力容器罐及大直径输送管线等部门的发展，特别是海上运输，能源开发与焊接技术的进步，对中厚板的需要量和品种质量方面提出了更高的要求。1936年我国在鞍山建成了第一套2300mm三辊劳特式轧机。1949年以前中厚板的产量只有几万吨，钢种少，质量差。重钢的一套2440二辊式中板轧机，1951年恢复生产，采用蒸汽传动，生产出优质锅炉钢板。1958年鞍钢和武钢先后从苏联引进、建成了2800mm半连续钢板轧机，太钢引进了2300/1700mm炉卷轧机。这三台轧机都是二辊和四辊双机架形式。 投产后，生产了大量难

10、度比较高的装甲、锅炉、高压容器、造船、桥梁钢板。1958年开始，先后在全国大多数省市建造了13套2300mm三辊劳特式轧机。1978年舞阳公司投产了我国第一套国产的4200mm轧机。 1987年首钢引进了一套二手3300mm宽厚板轧机。通过引进中厚板热处理设备技术和装备，中国逐步掌握了高级别中厚板的热处理装备设计制造和生产技术。目前，已经可以提供整套的宽幅、重型中厚板轧机机械设备和先进的高精度轧制控制系统，以及成套的生产工艺技术。近年来，一些研究单位与相互企业合作，改行超快速冷却装备和新一代TMCP工艺的开发，使中国的轧后冷却技术及TMCP水平逐渐达到国际先进水平。基于先进的装备和技术，中国中

11、厚板产品开发取得了长足的进步。1.1.2我国宽厚板发展趋势宽厚板主要用于工程机械行业，经过2005年的适度调整之后，我国机械工业重新走上了发展的高速期，截止到2010年，机械行业总产值达到33423亿元，增幅为32.5%，创近三年来的最好水平。机械行业的高速发展，为我国宽厚板市场创造了绝对需求。随着国内基础设施建设的不断推进，宽厚板市场表现出良好的需求前景。除国内市场外，宽厚板出口状况也十分景气，由于国际造船业以及制造业也都表现出旺盛特征，欧盟、韩国、东南亚等地对中厚板产生巨大需求，其中韩国市场因造船工业持续增长，即使日本扩大出口量也难以满足需求，不得不加大从中国的进口量。世界宽中板生产的优势

12、，60年代在美国，60年代以后被日本取代。近十年以来，西欧、日本、美国等宽厚板生产都有不同程度的下降，大批中厚板轧机停产了。梯森四套轧机只剩了一套，日本原有的15套只剩下8套。世界上原有的200套中厚板轧机只剩下150套，其中宽厚板轧机约72套。80年代以后，国外除了个别的大型轧机以外，很少再建中厚板轧机。宽厚板通常占钢材总产量的10%左右，是重要的基础设施建设和大型工程、重型机械制造的基本原材料。中厚板轧机是轧钢设备之中的主力，代表一个国家钢铁的水平。世界上先近国家都拥有若干套，各国中厚板轧机和生产技术都各有特色。目前日本的厚板轧机性能和生产技术在世界居领先地位。1.2 包头地区建厂可行性分

13、析设计说明：设计任务为设计年产量为280万吨的双机架宽厚板车间，计算典型产品为10mm3800mm、30mm3800mm的Q235船板钢，占年产量15%，以包头地区选址建厂为参考依据进行设计与分析。 1.2.1包头地理情况包头市地处内蒙古自治区西部，蒙古高原南端，南濒黄河，东西两侧有沃野千里的土默川平原和河套平原，阴山山脉横贯全市中部市境北与蒙古国接壤，南与伊克昭盟的达拉特旗，准格尔旗隔黄河相望，西与巴彦淖尔盟的乌拉特前旗、乌拉特中旗毗连，东与呼和浩特市的托克托县土默特左旗，武川县、乌兰察布盟的四子王旗相邻。坐标为东经1091611025，北纬40154240，总面积27 691平方公里，其中

14、市区面积140余平方公里。包头是华北地区联结西北地区的交通枢纽。 历史上包头曾以中国西北地区的水旱码头、皮毛集散地闻名于世。中华人民共和国成立后，经过50年的建设，已经成为一个以冶金，机械、化工、电力工业为主的包括钢铁、稀土、有色金属、机械制造、重型汽车、煤炭、电子、建材、皮革、皮毛、纺织、服装、食品、制糖、酿造、搪瓷、造纸、印刷、美术工艺、民族用品、日用杂品等门类比较齐全的新兴工业基地，是内蒙古自治区最大的工业城市，誉为草原钢城、稀土之乡。境内的大青山，乌拉山、色尔腾山以及白云鄂博高地，地质作用强烈，变质岩和各种侵入岩广泛分布，矿产丰富。已探明的矿种72个，产地近400处。其中形成地区资源优

15、势的矿种有铁、稀土、铌、黄金、珍珠岩、大理石、白云岩、石英、煤炭等。铁矿资源丰富，巳探明总储量为13.08亿吨，大小产地50余处，目前已开发利用的白云鄂博铁矿(大型)、黑脑包铁矿(中型)、公益民铁矿(中型)三处，总储量为l0亿吨，是包钢的铁矿石原料基地。稀土资源得天独厚，储量达1亿吨以上，占全国总储量的97，占世界储量的81。包头稀土矿以轻稀土为主，钐、铕、钆等贵重金属含量多，为世界少见。铌矿有3处大型矿床，集中在白云鄂博地区，已探明5氧化2铌储量为514万吨，居全国首位。金矿是仅次于铁、稀土、铌的优势矿产，共有2个中型岩金矿床，1个小型岩金矿床、1个小型砂金矿床和17个矿点、矿化点，已探明表

16、内储量约为155吨，分布在白云鄂博和固阳一带。煤炭矿产主要分布大青山和固阳盆地，探明储量10亿吨，产地30余处，其中中型煤田3处，小型煤田25处。1.2.2 包头交通情况包头是连接中国华北、西北的重要交通枢纽和中国西部重要的邮电通讯中心，现已基本形成了铁路、公路、航空综合交通网络，目前有内陆第一条高速公路呼包高速公路，对101国道实行南北绕行，对210国道进行改造和立交建设，对机场进行扩建。其中贯通华北、西北地区的大动脉京包、包兰、包神、包西铁路在包交汇，东行可连北京，西行可连兰州，南行可连太原、西安、上海等地；110、210国道穿越市区、呼包高速公路建成通车，27条公路干线通向全国地，形成了

17、以丹东北京包头银川拉萨为东西南北州县和北海西安包头白云为南北轴线，连接内蒙古自治区和近省、市、自治区的公路网络，密度超过了全国平均水平；现代化的民航机场实现了全国微机联网售票，机场连到了4C级标准，波音737等大型飞机可安全起降，基本上形成了覆盖华北、西北、华东、华中、华南等较为完善支线航空运输联络，为本市人民及外商旅游或经商提供了方便、迅捷的服务。1.2.3 包头地区水、土地资源状况充足的水资源是包头经济赖以发展的重要条件。包头市区可利用的供水水源有：地下水资源、水库水和黄河水。黄河流经包头境内214公里，水面宽130m458m，水深1.6m9.3m，平均流速为1.4m/s，最大流量每秒64

18、00m3，年平均径流量为260亿立方米，是包头地区工农业生产和人民生活的主要水源。包头市及近郊范围内的地下水多年平均补给资源量为1126108m3/a；水库可向城市提供5104m3/d，作为城市自来水公司季节性调节水源；目前包头市在黄河昭君坟段和磴口段取黄河水量为1157108m3/a作为城市供水(包括包钢用水)。综合地下水和地表水，现包间市区可利用的水资源量为3108m3/a左右(含1108m3/a的农业用水，可作为城市供水资源量约为2108m3/a左右)。此外，艾不盖河、哈德门沟、昆都仑河、五当沟、水涧沟、美岱沟等河流，水流量可观，也是可以利用的重要水资源。包头土地总面积27768平方公里

19、，其中，山地占14. 49%，丘陵草原占75.51%，平原占10%。已开发和利用的土地中，市区面积为140.5平方公里；耕地面积占土地面积比重14.3%；森林面积149.2千公顷，草原面积2086.5千公顷。1.2.4 包头地区能源情况内蒙古地区预测煤炭储量达12250亿吨，居全国第二位。包头地区有着良好的煤电产业发展基础，丰富的赋存和易于开采的煤炭资源。包头周围煤炭资源主要集中在鄂尔多斯盆地，包含准格尔、东胜、卓资山三大煤田，保有资源储量达1217.85亿吨，约占全区保有资源总量的54.39%。煤炭以长焰煤为主，煤质优良，具有低硫、低灰、高发热量的特点。而且本地煤田规模大，宜于露天或大型机械

20、化矿井开采，是理想的能源重点开发区。包头及其周边地区电力工业发达，蒙西电网电力供应十分充足。包头市拥有一电厂、二电厂、三电厂等三家大型火电厂，不仅充分供给市内用电而且电力远输北京河北，支援华北电力。第二章 产品大纲的制定和金属平衡表的编制2.1产品方案的制定原则及编制依据2.1.1制定原则(1)国民经济发展对产品的要求。根据国民经济各部门对产品数量、质量和品种等方面的需要情况，既考虑当前的急需，又要考虑将来发展的需要。(2)产品的平衡。考虑全国各地生产的布局和配套加以平衡。(3)建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等的可能性。2.1.2 编制依据(1) 根据金属与合金的品种、规格、状态及质

21、量要求品种和规格不同，采取不同的生产方案，若产品质量要求不同，同一种合金品种与规格也可以采用不同的生产方案。(2) 年产量的大小产量不仅决定工艺过程的特点，同时也对设备选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的影响。(3) 投资与建设速度、机械化与自动化程度、劳动条件、工人与管理人员的数量比例以及将来的发展前景。 (4)满足市场和国民经济发展对产品的要求。2.2产品大纲产品大纲是进行车间设计时制定产品生产工艺规程，确定和选择各项设备的主要依据。本设计为年产280万吨宽厚板生产车间。产品大纲见下表2.1。表2.1产品大纲品种代表钢号钢板规格mm执行标准产量万吨/年比例%低合金高强度板Q295,Q345,

22、Q390,Q4205100900380030025000GB7094215SM400,SM490,SM520,SM570JIS G4051A572,A573,A633ASTM造船板A32E40D365100900380030025000GB712-20002810管线钢材X42X805100900380030025000API 5L22.48海洋石油平台用板DH32,DH36,DH40,EH36,EH40,FH32,FH36,FH405100900380030025000GB712-2000145工程机械用板09CuCrNi,16CuCr,StE4605100900380030025000AS

23、TMDIN17102145压力容器板16MnR,15MnVR5100900380030025000GB6654-19962810SPV355,SPV490JSI G3115A622,A203,A517ASTM锅炉板20g,16Mng,15MnVg510090038/0030025000GB713-19974215SB410,SB450,SB480JIS G3115(2005A202,A299,A302,A516ASTM优质碳素板08, 20,45,555100900380030025000GB/T14975-200233.612S45C,S50C,S58CJIS G4051碳素板Q195Q27

24、551009003800300025000GB/T3274-20074215SS330,SS440,SS490,SS540Q/HG005-2004桥梁及耐大气腐蚀板Q235q，Q345q,Q370q,16Mnq,09CuPCiNn560900380030025000GB/T714-2000145SM490,SM540,SM570JSI G3106A709，Grade50,50W,100,100WASTM合计2801002.3金属平衡金属平衡表内容包括产品方案中每种产品的原料重量、烧损、切损、轧废的比例、成品重量、金属消耗系数、成材率等问题。成品率是一项重要的技术经济指标，成品率的高低反映了生产

25、组织管理及生产技术水平的高低，影响成品率的因素是各工序的各种损失，金属损失主要有以下几种：(1) 烧损：金属在高温状态下的氧化损失称为烧损。金属加热过程中的烧损与加热温度和时间有关系，加热温度越高，时间越长，烧损量就越大。烧损率一般在1%3%之间。(2) 切损：切损是指切头、切尾、切边和由于局部质量不合格而必须切除所造成的质量损失。钢材切损主要与钢坯种类、坯料尺寸等有关。产品切损率为4%8%。(3) 轧废：轧废是由于操作不当、管理不善或者出现事故造成的废品损失。如轧漏、轧卡、超差、浪形、轧扭、性能不均衡等，轧废与坯料质量、加热质量、成型操作及均衡生产有关。轧废率一般在1%左右。金属平衡表内容包

26、括产品方案中每种产品的原料重量、烧损、切损、轧废的比例、成品重量、金属消耗系数、成材率等问题。表1.3 金属平衡表编号产品原料重量t成品重量t烧损%切损%轧废%成材率%1低合金高强度板4620464200001.66.01.590.92造船板3076922800001.66.01.491.03管线钢材2464242240001.36.01.890.94海洋石油平台用板1543551400001.46.21.790.75工程机械用板1546961400001.95.91.790.56压力容器板3083702800001.95.81.590.87锅炉板4615394200001.66.01.491

27、.08优质碳素板3684223360001.76.11.091.29碳素板4615384200001.86.01.291.010桥梁及耐大气腐蚀板1543551400001.66.01.490.7合计3049437280000091.8第三章 生产工艺流程的制定制订生产工艺过程的首要目的是为了获得质量符合要求的产品，其次要在保证质量的基础上追求轧机的高产量，并能够降低各种原料材料消耗，降低生产成本。3.1轧钢机的布置形式和轧机类型的选择根据已制定的生产方案，在充分完成产品产量质量要求的前提条件下，用最大可能的低消耗、最少的设备、最小的车间面积、最低的劳动成本、并有利于产品的质量的提高和发展，有

28、较好的劳动条件，最好的经济效益，具体的原则包括：产品的技术条件，生产规模大小，产品成本和工人的劳动条件。热轧板带生产的一般工艺流程是：原料的清理准备，坯料的加热、轧制、扎后冷却、精整和质量检查等工序。宽厚板车间的布置形式有三种，即单机架布置、双机架布置和半连续式布置。本设计采用双机架布置，双机架布置的宽厚板车间是把粗轧和精轧分到两个机架上去完成，它不仅产量高，而且产品表面质量、尺寸精度和板型都比较好，还延长了轧辊的使用寿命。双机架布置中精轧机一律采用四辊可逆式轧机以保证产品质量，而粗轧机可分别采用二辊可逆式轧机或四辊可逆式轧机。本设计采用四辊可逆式轧机。3.2 轧辊主要参数的确定3.2.1轧辊

29、尺寸的确定轧辊的主要的尺寸有辊身长度L、轧辊直径D、轧辊辊颈尺寸d和辊颈长度l。(1)工作辊辊身长度：工作辊的辊身长度代表轧机的规格。（辊身长度L应大于所轧钢板的最大宽度bmax，即：L=bmax+a。式中a值视钢板宽度而定，对于宽度大于3000mm的轧机，轧件最大宽度b大于2500mm时，a取200mm400mm。）由于机架和牌坊以及轧制能力，本设计选择轧机辊身长度为3800mm，支撑辊辊身长度取值同工作辊相同，即为3800mm。(2)轧辊直径：为了保证轧辊的扭转刚度，在选择轧辊直径时应该同时考虑辊身长度的影响。轧辊辊身长度与轧辊直径之比通常取为：L/D=2.54.0；支撑辊辊径取值为:Dz

30、/Dg=1.62.5。本车间设计选取L/Dg=3.4，Dz/Dg=1.9，计算得出：工作辊直径为：Dg =1120mm，支撑直辊径为：Dz =2000mm。(3) 轧辊辊颈：现代宽厚板轧机工作辊辊颈直径取：dg=(0.60.65)D，长度lg/dg=0.831.0；支撑辊辊颈直径取：dz=0.75D，长度lz/dz=0.750.9。本车间设计选取工作辊辊颈直径为dg=0.6D，长度选取lg/dg=0.85，支撑辊辊颈直径取dz=0.75D，长度取lz/dz=0.85即：工作辊辊颈直径为：dg=0.61120=670mm；，工作辊辊颈长度为：lg=570mm。支撑辊辊颈直径为：dz=0.75D =0.751120=840mm，支撑辊辊颈长度为：lz= 710mm。3.2.2立辊轧机及其技术参数立辊轧机主要是用于钢板宽度和平面板型的控制，立辊轧边法控制钢板的平面形状，减少了切边量，提高了板坯的成材率，立辊轧机可将水平轧制钢板展宽量压缩回去，保持既定的板宽，并可消除凸凹板边，防止轧件边缘产生鼓形、裂变、边部折叠、边部减薄，形成边缘整齐的板材。本车间设计根据已建宽厚板厂设备选取经验，采用舞阳钢厂3800mm轧机的立辊轧机技术参数：传动方式：上传式； 轧制力/KN：5000;开口度/m