年产150万吨冷轧薄板车间设计.docx
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年产150万吨冷轧薄板车间设计
学院
资源与冶金学院
专业
冶金工程
班级
冶金111班
学号
1106300233
姓名
史鑫垚
指导教师
梁铎强
毕业论文
题目
年产150万吨冷轧薄板
车间设计
二○一五年五月三十一日
摘要
冷轧薄板是普通碳素结构钢冷轧板的简称，也称冷轧板，俗称冷板，冷轧薄板依靠其独特的性能在市场上一直占有稳定的地位，但是我国冷轧薄板技术和生产工艺都比较落后，主要材料还依靠进口，冷轧厂分布范围比较集中，资源还不能充分利用。
为了弥补国内市场的空缺，改变国际市场对冷轧薄板典型产品的长期垄断的现状，所以作此设计。
本设计为年产150万吨冷轧薄板车间，本车间产品主要用途是汽车用板，电器用板和建筑用板。
一个能够有较大发展空间的企业，无论是选址还是生产技术和工艺都是其决定性因素。
为了让企业有一个良好的发展空间，经过各方面综合考虑，厂址选择在冶金重城——防城港，无论在冷轧生产工艺还是连轧设备上，本车间都与国际先进水平看齐，而且本车间有自己典型的产品，为其在市场立足打下了基础。
人员分配方面，本车间有严格的管理制度，每一个重要岗位我们不但有三班固定工人，而且本车间还安排支援队伍，保证其生产顺利进行。
车间的空间布置上，无论是主要设备还是辅助设备，都有合理的说明和位置安排，在最大程度上降低了生产成本，但是产品质量却能得到一定的提高。
而且本设计不但满足现阶段生产，还为以后扩大生产留了足够的空间。
在节能减排和环境保护方面，本车间都是靠先进技术和先进工艺来严格按照相关规定和章程生产。
关键词：
冷轧薄板车间设计生产工艺环境保护
AnnualOutputof1.5MillionTonsofCold-rolledSheetPlantDesign
Abstract
Cold-rolledsheetisordinarycarbonsteelcoldrolledsheetreferredto,alsoknownascold-rolledsheet,commonlyknownascoldplate,cold-rolledsheettorelyonitsuniqueperformanceinthemarkethasbeenoccupiedstableposition,butthetechnologyandproductionofcold-rolledsheetprocessesarerelativelybackward,themainmaterialisalsoimported,coldrollingmillisrelativelyconcentrateddistributionofresourcescannotbefullyutilized.Tofillthegapinthedomesticmarket,changesintheinternationalmarketforlong-termmonopolystatusofthetypicalcold-rolledsheetproducts,soforthisdesign.Thedesignfortheannualoutputof1.5milliontonsofcold-rolledsheetplant,themainpurposeoftheworkshopproductsareautomobileplate,electricalplateandarchitecturalplates.Onecanhavegreaterroomfordevelopmententerprises,whetherthelocationorproductiontechniquesandtechnologyaredecisivefactors.
Inordertoallowenterprisestohaveagooddevelopmentspace,afterconsideringallaspects,siteselectioninmetallurgyheavycity-Fangchenggang,bothintheproductionprocessorrollingcoldrollingequipment,theworkshopsareinlinewiththeinternationaladvancedlevel,andthisworkshopIthasitsowntypicalproductsinthemarketbasedonitsfoundation.Theallocationofpersonnel,theworkshophasastrictmanagementsystem,everyimportantpostweonlyhavethreeclassesofpermanentworkers,andthisworkshopalsoarrangesupportteamtoensureitssmoothproduction.Spatialarrangementoftheworkshop,bothmajorequipmentorauxiliaryequipment,thereisareasonableexplanationandplacement,tothemaximumextent,reduceproductioncosts,butthequalitywasabletogetsomeimprovement.Andthisdesignnotonlymeetthepresentstageofproduction,butalsoforthefutureexpansionofproductionleftenoughspace.Intheenergysavingandenvironmentalprotection,thisworkshopistorelyonadvancedtechnologyandadvancedtechnologyandstrictlyinaccordancewiththerelevantprovisionsoftheArticlesofAssociationofproduction.
Keywords:
coldrolledsheetworkshopdesignproductionprocess.
第一章绪论
1.1冷轧薄板简介
金属在再结晶温度以下进行轧制变形叫做冷轧，是热轧板卷不经过加热，在室温的基础上进行加工轧制出来的，一般也是指热轧、酸洗、冷轧这样的加工过程。
冷轧后的带钢可能变热，甚至变得烫手，但这样的加工工艺还是被叫做冷轧。
早在19世纪中期，德国就能生产出20～25mm的冷轧带钢；到了1859年，美国人建立了第一台25mm的冷轧机；直到1887年才生产出宽度为150mm的低碳钢带；但是在随后的时间里，冷轧薄板产品宽度不断扩大，并逐步建立了配套设备，例如剪切机、平整机、矫直机以及热处理设备，产品等。
宽的冷轧薄板是依靠热轧成卷带钢发展起来的。
1920年，美国成功的用单机不可逆轧制的方式第一次轧制出了宽带钢，紧接着又很快跨入单机可逆式轧制。
但是我国冷轧宽带钢直到60年代才开始生产，到了70年代，我国投产了第一套连续式五机架冷轧机，再接下来的时间里，我国冷轧薄板生产能力大幅度提升，近年来提升幅度已经增加到了20多倍，生产技术和生产设备也得到了突飞猛进，从低碳薄板到高碳钢、合金钢、镀锌板、硅钢片等在一步步向前走，但是即使这样，我国自主生产的冷轧薄板远远不够我国的发展需要，而且生产水平和技术与国际先进水平还有一定的差距，每年需要进口大量的冷轧薄板亿满足发展的需要，所以，扩大我国冷轧薄板的生产量，改造现有的冷轧机迫在眉睫。
1.2冷轧薄板的使用范围
冷轧薄板的生产技术将钢铁工业发展水平提到了一个新的台阶，它在农业和工业上都有一定地位，无论是电子电器、轮船汽车，还是精密仪器、食品建筑，甚至航空、武器等都与其息息相关。
因此，从某些角度讲，冷轧薄板的生产技术、产量以及应用，对于一个国家的发展举足轻重，也正是这个原因，无论是发达国家还是发展中国家，冷轧薄板的生产量和使用量都在逐年增加，占钢材的比例也发生了明显的变化。
尤其在工业较发达国家，冷轧薄板材已经占钢铁板材总产量的30%左右。
1.3冷轧薄板的优势
冷轧薄板在市场上稳固的地位取决于它本身的优势。
冷轧薄板硬度强度高，不易变形，虽然有加工困难、韧性低等缺点，但是能够达到比较好的倔强比，所以广泛用在冷弯弹簧片等领域。
而且与热轧薄板相比，其优势主要体现在：
1、冷轧薄板精度高，冷轧带钢厚度可达到0.001mm，而热轧板厚度最少也有0.78mm；
2、冷轧薄板轻度硬度高，不容易变形，机械性能和锻造加工都比热轧薄板好得多
3、冷轧薄板表面质量优越，甚至可以生产出镜面表面效果，就像生活中使用的保温热水杯一样，但是热轧板表面氧化程度高，又有麻点等缺憾，是的表面质量远不如冷轧薄板；
4、冷轧薄板化学性能和工艺性能可以根据实际运用进行调整，使得使用性能大幅度提高，而且冷轧薄板的主要原材料就是热轧产品；
5、冷轧薄板生产机械化、自动化程度高，可实现高速、全连续轧制，生产效率高，产品质量好。
1.4冷轧钢板的分类
表1-1是一些市场上常见冷轧产品的名称、规格和主要用途，可以很明显的看出冷轧薄板用于各行各业，在生活、生产中的作用举足轻重。
表1-1冷轧产品主要牌号、标准、规格及用途
品名
牌号
供货标准或
技术条件
规格
厚×宽（mm）
主要用途
普碳钢
（CQ）
Q195-235A.B/F
GB11253
0.3~3.5×800~1550
一般成形加工用钢，一般用于自行车配件、水箱外壳、制桶等
St12
Q/ASB312
SPCC
Q/ASB311
优结钢
（DQ）
A08
Q/ASB80
0.3~3.5×800~1550
冲压成形加工用钢，一般用于汽车门、窗、档泥板、农机配件等
08Al
10#-50#
Q/ASB80
GB13237
St13
Q/ASB312
SPCD
Q/ASB311
深冲钢
（DDQ）
SC1
GB5213
0.3~3.5×800~1550
深冲压成形加工用钢，
一般用于汽车油箱、前车灯、门窗、顶盖等。
St14
Q/ASB312
SPCE
Q/ASB311
含磷钢
06－08AlP
Q/ASB89
0.6~3.0×800~1300
高强度冲压成形加工用钢，一般用于汽车顶盖、挡泥板等
10AlP
Q/ASB264
耐候钢
05CuPCrNi
鞍铁冷2000－1
1.5~3.0×800~1550
一般用于铁道车辆车箱板等
09CuPCrNi
鞍铁冷2000－1
10CrNiCu（A）
鞍电协89－1
1.2~1.5×950~1050
一般用于锅炉空气预热器等
1.5钢的化学成分对产品性能的影响
影响产品性能的化学成分主要是他们直接影响产品的抗拉强度、屈服强度和延伸率，而这些性能又决定了冷轧产品的使用性能，尤其是在薄板的成型方面，所以只有很好的掌握控制好其化学成分才能生产出合格的冷轧产品。
1、碳含量是因为影响屈服极限和塑性应变比而影响钢的成型性能。
根据国家标准规定，虽然08F钢碳含量为0.05％~0.11％，但是不能保证成型性能，所以必须控碳含量不大于0.07％。
2、硫化物的夹杂促使钢中形成一些带状组织，使得深冲性能更加恶化，而适量的铝可以在一定程度上可以消除钢的时效硬化性。
以08Al为例，虽然标准规定硫含量不大于0.040％，磷的含量不大于0.035％，但是作为复杂冲制零件时必须把硫、磷的含量必须相对再减少，将他们分别控制在0.020％和0.030％以下，因为越复杂的冲件对钢板的塑性要求越高。
3、猛含量要求不同的地方要求有所差异，日本标准规定是锰含量没有下限（不大于0.40％），而有的企业厂家下限一般限定为0.23％。
而大家生产经验发现，当把锰含量下限限定在0.20％—0.23％时，虽然提高了钢的有些性能，但热轮时，钢的边上会出现拉裂现象，所以本设计将锰含量下限控制在0.26％。
4、对于高强度薄板而言，保持较小的力学性能波动非常重要，因为加工教薄的钢板时要考虑回弹弯折等，因此连续退火的冷轧薄钢板生产要求更高，要很好的保证其化学成分，退火和冷却温度。
5、而适量的添加化学微量合金元素，可以达到我们期望的产品。
合理的添加调节这些微量元素对我们的生产也是至关重要。
表1-2为冷轧薄板微合金化元素在钢中的作用。
表1-2冷轧薄板微合金化元素在钢中的作用
微合金化的作用
元素，化合物
晶粒细化
通过滞后再结晶的亚结构
强化析出强化
与碳、氮的完全结构
组织的影响
晶粒界面结合
Nb（C）、Ti（C）
Nb（C）、Ti（C）
Nb（C）、Ti（C）
Nb（C、N）、TiN、TiC
Nb（C）、Ti（C）、（BN）
B偏析
1.6原料的几何尺寸对冷轧成品尺寸的影响
冷轧原料的几何尺寸对冷轧产品有决定性的作用，因为冷轧的原材料热轧产品厚度不均，虽然经过冷轧后能够减轻不均，但是不能完全消除。
而且使得轧制变得困难，也使对焊时由于焊接不牢而产生断片。
所以生产过程中对原材料的验收一定要严格按照相关要求和规定执行，否则生产的顺利进行就被扼杀到了起跑线上。
从相关数据和经验我们总结出热轧带钢凸度和冷轧带钢边浪之间的一个关系，这个关系就是热轧带钢凸度每减少10µm，边浪就增大2.9I，但是热轧带钢凸度和冷轧带钢中间浪之间没有相应的关系。
所以冷轧原料决对冷轧产品具有决定性的作用。
1.7坯料常见缺陷以及对冷轧生产的影响
冷轧所使用的各种形式坯料常见缺陷及其对冷轧生产的影响简述如下：
1、划伤。
划伤就是原料表面的深度划条超过了厚度正负偏差的一半。
这种缺陷由于冷轧过程中很难消除，即便是产品不是废品，也会被降级处理。
但是当这种深度划条达不到划伤的接线时，只要在40%的冷轧压下率轧制后基本上都可以消除。
2、夹杂及氧化铁皮压入。
这种现象从外观比较容易发现，但是这种夹杂和氧化铁皮被压入采用的现象经过酸洗是很难清除掉的；即便是轻微的夹杂和氧化铁皮压进，酸洗也会使得其他部位板面过酸洗，这样就很可能在板面上留下坑，冷轧后使得坑面积增大，产品变为废品。
3、镰刀弯和S弯。
热轧过程中两边压下量不匀和加热温度不均就会产生镰刀弯和S弯。
但是它属于无法消除的缺陷之一。
有这种缺陷的话在连续机组和冷轧机组轧制时会使得版带钢跑偏，甚至造成段带事故。
所以为了保障冷轧的顺利进行，带钢的镰刀弯和S弯一定要符合技术标准的规定。
4、宽度及厚度偏差。
原料带钢宽度偏差是指带钢全长内偏离公称宽度的数值，在实际生产中，带钢宽度会出现各种偏差，比如中间窄两头宽等，使得中间剪不到边，两头剪过头。
所以对不同厚度的原材料我们对其做具体的要求，例如带钢厚度小于3mm时，厚度偏差应为±0.20mm；带厚为3~5mm时，厚度偏差为±0.24mm；带厚大于5mm时，厚度偏差应为±0.27mm；
5、塔形。
只要热轧带钢出现镰刀弯，那么在卷取成卷时必然出现塔形。
塔形钢卷在吊运时，塔峰易窝折出现破口。
而当破口深度超过剪边宽度时，破口就不能完全剪掉；
6、气泡和结疤。
这种缺陷在外观上是不能够被发现的，只有原料经过酸洗后才才可以暴露出来。
而且这两种缺陷在经过冷轧后都是很难被彻底清除掉的。
7、扁卷。
这种缺陷是以钢卷为原料时造成的，他的形成是因为在辊道上卧式放置运输时吊卸不及时以及钢卷互相冲撞挤压造成的。
当扁卷的内径小于开卷机的锥体最小直径时，则产品变为废品。
另外，热轧带钢卷外圈都要标明钢质、规格、质量及卷序号等，以防混淆。
1.8冷轧工艺的表面缺陷
因为冷轧产品的特殊地位使得人们对他的质量要求也越来越高，但是冷轧过程必然会产生影响产品质量的各种因素，那么具体有什么会影响产品质量，这样的缺陷是怎样产生的，用什么样的办法又可以避免呢，下面表1-3完整的列出了我们遇到的问题和解决办法。
表1-3冷轧带钢表面缺陷以及防止措施
缺陷名称
产生原因
防止措施
擦伤
1）酸洗预涂油不适当，轧机卷取速不良
2）酸洗和冷轧入口侧带钢卷松散，卷紧
3）酸洗入口侧活套坑内带钢弯曲部分相互擦伤
1）酸洗时，预涂油量要适当
2）正确选择酸洗卷取张力和冷扎入口张力
3）防止冷扎加速时的张力波动
热擦痕
轧辊和带钢温升过高，轧制油局部恶化，润滑不良造成热擦伤
1）正确选择轧制油浓度，油种
2）机架负荷平均分配
3）正确选择冷却剂温度。
轧制速度要与润滑性匹配
边裂
1）酸洗时剪边不良
2）冷轧时导卫不良造成边部龟裂
3）带钢卷边部由吊装工具碰撞造成边裂
1）剪切机刀具的锋利性管理；
2）导卫装置的磨损和水锈等附着，以及使用情况的管理
3）确保热轧板组织稳定区域的温度
辊痕
1）重皮或边裂等异物粘在轧辊上，轧辊的这些压痕印在带钢上
2）其他原因如带钢咬入不良，带钢卷部分剪切不良，导卫板粘结，轧制油或冷却液混入异物，轧辊激冷剥落等
1）重皮或结疤等缺陷在酸洗线上去除
2）两侧压下要正确选择
3）咬入时轧辊润滑要均匀
4）导卫装置宽度要合适
5）酸洗线剪切机要管理刀具锋利性
6）酸洗线焊接毛刺要去净
轧辊打滑痕
支撑辊和工作辊之间打滑造成的轧辊滑痕，这在支撑辊转动不良、压下不足或轧制润滑油润滑能力过大时发生
1）正确选择各机架的压力和速度
2）防止轧制润滑油过多
3）确保油膜轴承的温度适当
振纹
几十毫米节距的板厚急剧变化。
轧制油润滑性不合适和机械系统的振动，使中性点大幅度变动引起的。
1）支撑辊、工作辊的偏心，凸度和轴承的管理
2）连接轴间隙的调整
3）合理选择轧制润滑油
粘结
紧卷退火时，钢板层间局部压力大，在较高温度处，相邻层间可能发生粘连，平整后形成弯月状或弧形的凹印，严重时出现漏眼，粘结处金属加工硬化，塑性降低。
1）轧后进行松卷，减少层间压力，或减少成品道次张力
2）退火时控制炉温，使温度均匀
3）焊缝要轧平，减少吊运时碰撞
表面粗糙
轧辊表面树枝状缺陷转印在带钢表面；
轧辊表面树枝状缺陷在轧辊轧制一定长度带材以后容易产生
1）规定最末机架轧辊轧制带材的长度
2）使用树枝状组织细胞的轧辊
1.9当今现代轧制工艺技术的特点
提高轧制产品的精度，是用户的需要，也是轧制技术发展的永恒目标。
产品的精度主要指产品的外形精度尺寸，它是社会主义市场经济发展的需求，也是作为产品的最基本的条件。
对于薄板带钢来说，外形尺寸包括厚度、宽度、板形、板凸度、平面形状等。
在所有的尺寸精度标准中，厚度精度指标是最基本、最重要的指标。
通过对轧制过程控制计算机的高精度设定和基础自动化的AGC控制系统的改进，厚度精度已经达到了很高的水平。
为了提高薄板带钢的板形质量，板形控制技术得到了长足的进步。
除了一般的配辊、配辊型曲线、轧制负荷分配等手段之外，硬件水平的提高，特别是轧机水平的改进起到了重要的作用，CVC、PC、HCW、DSR等新机型的出现使薄板带钢的板形质量发生了质的飞跃。
随着用户对产品要求的不断提高，产品的表面问题也已经成为制约开拓市场的严重问题。
除了高压水除鳞之外，冷却水的质量和保养以及水质的清洁度，润滑技术的改进，都可以大幅度提高钢材的表面质量。
自动化是现代化轧钢厂提高产品质量的为重要的手段。
现代化的轧钢厂采用了多种自动化系统进行产品的质量监督和控制。
自动化技术与轧制技术的交叉和融合，将为钢厂提高产品质量、降低成本、增加效率提供有效的手段。
另一方面，在目前实现自动化的基础上，尽量采用人工智能技术，实现轧制过程的人工智能控制，是一个新的重要的方向。
在这方面，利用ANN（人工神经网络）、模糊逻辑（Fuzzy）、专家系统、GA（遗传算法）进行对过程的诊断、优化、控制，进行信息处理，具有非常广阔的发展空间。
第二章建厂依据和产品大纲
2.1建厂依据
目前我国冷轧薄板生产水平比较低，冷轧薄板是钢材市场占有率和自给率较低的产品之一，因此该领域有的发展空间较大。
而我国仍然处于快速发展的国家之一，对于冷轧薄板的需求量正在快速增加，为了扩大我国轧钢现阶段的生产能力，尤其在提高相关产品附加值方面，所以我们必须建设符合时代要求的现代化全连续自动化冷轧厂，这样不但可以在弥补我国钢材市场漏洞中贡献一份力量，而且可以减少国家发展被冷轧薄板的牵制以及冷轧薄板大部分靠进口的窘境。
在产品种类和规格方面，我们需要在满足基本建设要求的同时，更要发展潜在产品，抓住国内市场发展机遇，争取与国际市场有一定的竞争力，研发生产具有自主产权的特色产品，这样才能适应市场，占领市场，争取在国际市场立于不败之地。
2.2厂地区的选择
建厂地区的选择是最重要的前提，经过政策、市场等多方面的综合考虑，我们要选择一个最适合我们产品生产的地区，主要要求有：
1、要在符合国家相关规定的前提下，选择交通便利，原材料、燃料、动力的来源等丰富，以及产品需求大的地区；
2、尽量选择自然条件好，气候适宜，能与其他相关企业协同发展的地区；
3、有较好的国家和地方政策扶持的地区优先考虑。
2.3厂地址的选择
厂地址的选择，就是指在已经选好的地区选择一个最佳的地方。
它在自然和地理特点、运输条件、水电供应、布置工厂厂区及生活区等方面，都能最大限度地得到满足。
厂地址选择的好坏是未来产品利润能否处于最大化的前提之一，但主要过程是先确定地区，再确定地点。
这个过程需要经过大量的调研和考证。
具体要求如下：
1、厂区面积大小与外貌外形符合建厂相关要求；
2、地质、水文条件满足建厂的要求；
3、符合地方相关规定，符合城市地方的总体规划布局，附近生活、交通便利。
4、运输条件满足工厂生产要求。
由于本企业多采用铁路运输和船舶运输，因此应在铁路支线港口附近。
2.3.1防城港建厂的优势
根据以上条件，我们最终决定在广西壮族自治区防城港建厂优势明显。
1、2008年以来，国家批准实施广西北部湾经济区发展规划、设立东兴重点开发开放试验区，防城港发展纳入国家战略，不仅全市是广西北部湾经济区核心区，而且所辖的东兴还是国务院确定的三个国家级重点开发开放试验区之一。
；
2、防城港市有5个国家级口岸，广西70%的关税在防城港实现，每年进出境人数超过460万人次，居我国陆路边境口岸前列，东兴重点开发开放试验区规划定位为“西部深圳、边境特区”；
3、防城港地处广西北部湾经济区的核心区域，华南经济圈、大西南经济圈与东盟经济圈的结合部，与越南接壤，是中国唯一与东盟陆海相通的城市，中国内陆腹地进入东盟最便捷的主门户、大通道；
4、防城港港口优势突出，是我国沿海12个主枢纽港之一，是西部第一大港。
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