完整版冷轧板带钢压下规程设计轧钢车间设计毕业设计论文文档格式.docx
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本设计产品规格为0.3～4mm冷轧带钢，典型产品为0.8mm彩涂基板。
冷轧钢板性能好、品种多、用途广。
通过一定的冷轧变形程度与冷轧后热处理恰当配合，可以在比较广的范围内满足用户的要求。
文献综述
目前，我国国民经济飞速发展，取得了令人瞩目的成就，市场对冷轧钢板产品的需求很大。
国外许多大钢铁企业花费巨资新建冷轧带钢厂，不断扩大品种范围。
钢的冷轧于19世纪中叶始于德国，当时只能生产宽20—25mm的冷轧带钢。
美国与1859年制造建成了25mm冷轧机，1887年生产出宽150mm的低碳钢。
宽的冷轧薄板是在热轧成卷带钢的基础上发展起来的。
美国早在1920年第一次成功的轧制出宽带钢，并很快由单机不可逆轧制跨入单机可逆式轧制。
1926年阿姆柯公司巴特勒工厂建成四机架冷连轧机。
日本1938年在东洋钢板松下工厂安装了第一台可逆式冷轧机。
1940年在新日铁建立了第一套四机架1420冷连轧机。
1951年苏联建设了一套2030全连续五机架冷连轧机，年产250万吨。
我国冷轧宽带刚的生产开始于1960年，首先建立了1700mm单机架可逆式冷轧机，以后陆续投产1200mm单机架可逆式冷轧机、MKW1400mm偏八辊轧机、1150mm二十辊冷轧机和1250mmHC单机可逆式冷轧机等。
20世纪70年代投产了我国第一套1700mm连续式五机架冷轧机，1998年建成了2030mm五机架全连续冷轧机。
现在我国投入生产的宽带钢轧机有35套，窄带钢轧机有1000套。
在这40多年中，我国冷轧薄板生产能力增加了40多倍，到2000年，我国薄钢板的产量已达到1900多万吨；
生产装备技术水平已由只能生产低碳薄板到能生产高碳钢、合金钢、高合金钢、不锈耐热冷轧薄板、镀锌板、涂层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。
冷轧薄板发展如此迅速的的主要原因是：
钢材热轧过程中的温降和温度分布不均匀给生产带来了难题。
目前热轧工艺技术水平尚不能使钢带表面在热轧过程中不被氧化，也不能完全避免由氧化铁皮造成的表面质量不量热轧不适于生产表面光洁程度要求较高的板带钢产品。
以下是国内在建的和拟建的百万吨极冷轧生产线及产品，可作为设计的参考，在这里也简单介绍一下：
武钢—武钢股份投资83.7亿元建的2130mm冷轧机组，年产量215万吨，产品厚度0.2-0.5mm，最大宽度2080mm，最大强度800MPa，其产品用于以轿车板和家电板为代表的覆盖面极广的高档冷轧产品。
鞍钢—继1780mm冷轧机组投产后，鞍钢为配合新建的2150mm的热连轧机组，新建1500mm冷连轧和2130mm冷连轧。
首钢—首钢股份总投资54.2亿元的冷轧薄板生产项目年产量可达150万吨，目标是汽车板和奥运项目[1]。
唐钢—唐钢冷连轧生产线用于与现存的酸洗线联机。
酸洗线与一套5机架冷连轧生产线联机能够生产出下游生产线所要求的产品（镀锌线以及其他的生产线）。
在5架冷连轧机中，1-4架轧机为4辊预留Smartcrown轧机，第5架轧机为6辊Smartcrown轧机。
生产钢种：
CQ:
50%；
DQ:
40%；
HSLA:
10%。
生产宽度为mm厚为0.3-2.0mm的产品。
钢铁工业是国民经济的基础产业，对整个国民经济各个部门的发展至关重要。
带钢冷连轧是钢铁工业中发展较为迅速、各种新技术应用最为广泛的一个领域。
它的工艺水平、自动化程度、产品规格与质量代表了一个国家钢铁工业的水平。
近年来，随着社会的发展和科学技术的进步，用户对冷轧高质量，高附加值，高技术难度的带钢产品的需求量显著增加，对钢铁产品质量、品种、性能的要求越来越高。
钢铁领域的竞争，已从过去的价格为主转向以产品品质、服务为主，企业的技术水平、产品品种质量和延伸服务将成为竞争力强弱的决定因素。
同时随着市场竞争的加剧，各冷轧带钢厂为了在市场竞争中居于有利地位，也迫切需要提高生产技术水平，减少原材料和能量消耗，改善经营管理，增强竞争能力。
钢铁产品结构调整的一个主要方向是大力提高冷轧薄板的生产能力。
在统一规划指导下，建设冷轧宽带钢机组。
改造和新建的冷轧机组，轧制性能好、品种多、用途广的高质量板材，特别生产汽车板、镀锌板、彩涂板。
在今后的几年里，国内轻工，机械、建筑、造船、交通等各钢材使用较多的行业对钢材的价格、性能、质量，服务等提出了更高的要求，产品必须多品种，多规格，全系列提高产品附加值，降低运输优势在竞争中所占的比重，开拓市场，迎接市场的挑战。
1建厂依据和产品大纲
1.1建厂依据
冷轧板带有极广阔的用途。
汽车制造、拖拉机制造、电气产品、机车车辆、造船、航空及火箭、精密仪表、民用建筑、工业厂房、家用电器、食品罐头以及一些耐久制品都需要大量的冷轧板带。
出于这些工业的发展，对薄板质量要求越来越高，产量要求越来越大，对冷轧板带生产提出了更高的要求，故冷轧薄板、带钢的产量增长很快。
同时，随着人民生活水平及物质需求的提高，钢材市场的需求结构发生了巨大变化，特别是冷轧和镀涂层深加工产品的生产能力、品种质量与市场需求差距甚大，矛盾突出。
一方面，国产冷轧产品的市场占有率低仅为50%左右；
另一方面，冷轧带钢品种规格不全、高强度、高附加值产品虽已部分试制成功，但产量低，还不能完全满足国内用户需求，此外，产品质量不能满足用户高精度要求。
可见，建一座年产量高质量好的冷轧厂是有市场基础的。
1.2制定产品大纲
本设计任务是年产125万吨1700mm冷轧薄板。
设计之前首先制定产品大纲。
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。
产品大纲的编制原则：
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。
做到供求适应、品种平衡、产销对路、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。
3.考虑建厂地区资源的供应条件，物资和材料运输的情况。
4.要适应对外开放、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。
本设计综合考虑以上各点，唐钢采用厚坯料的第二热轧带卷厂的投产可以提供强度240MPa的合格原料，厂址选在唐钢内部，产品面向全国和世界各国。
产品大纲如下：
1、产量及钢种：
125万吨年（本设计以一期为例进行详细叙述。
）
其中超低碳钢占10％，Q215A占80%，低合金结构钢占10%。
2、规格
原料（热带卷）规格：
带钢厚度：
2.0mm~6.0mm；
带钢宽度：
820~1500；
钢卷内径：
ф610mm；
钢卷外径：
最大ф2150mm；
钢卷重量：
最大30t；
单位质量：
23kgmm；
抗张强度：
28~42kgmm2；
含碳量：
0%~0.12%；
年用量：
125万t；
3、钢种及其比例：
表1钢种及其比例
钢种
C含量
比例
钢号
超低碳钢
0.010<
C%≤0.0
10%
ENFeP01P03
低碳钢
0.034<
C%≤0.075
80%
AISI1005
低合金结构钢
0.15<
C%≤0.28
ASTMA588
4、产品规格详细分类（见表2）
表2产品规格
年产量
厚
度mm
宽度（mm）
总计产
量t
%
550～
650
650～
750
750～
850
850～
950
950～
1150
1150～
1250
1250～
1350
0.3～0.5
1.0
3.0
1.5
——
6.5
0.5～0.7
4.0
12.0
14.0
13.0
11.0
675000
54
0.7～1.0
3.5
2.0
268750
21.5
1.0～1.5
150000
12
1.5～2.0
75000
100
比例%
5.0
20
22
21
18
7
5
2
5、产品执行标准
产品质量标准执行GB,DIN,JIS,API
2轧钢机类型和布置形式比较选择
轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，代表着车间的技术水平，是区别于其他车间类型的关键。
因此，轧钢车间主要设备选择就是指轧机的选择。
轧机选择的是否合理对车间生产具有非常重要的影响。
轧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。
对轧钢车间工艺设计而言,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方式。
在选择轧钢机时一般要考虑下列各项原则[1]：
1）在满足产品方案的前提下,使轧机布置合理,既要满足当前生产又要考虑未来的生产发展。
2）有较高的生产效率和设备利用系数。
3）能获得质量良好产品的同时还要尽可能多地轧制多品种。
4）有利于轧机机械化,自动化的实现,有助于改善劳动条件。
5）轧机结构型式先进合理，操作简单，维修方便。
6）有良好的综合技术经济指标。
2.1连轧机形式选择
现在大批量的低碳与结构冷轧带钢和镀涂加工用钢都是由四滚式冷连轧机生产的，轧制厚度较大时采用四机架连轧轧制厚度较薄是采用五机架或六机架连轧机。
下表列出常规连轧机的参数：
表3常规连轧机的参数
轧机形式
规格mm
产品厚度mm
轧制速度ms
卷重t
工作棍直径mm
电动机容量kw
四机座
0.25-0.30
20-25
30-35
33600
五机座
0.18-3.2
25-30
40-60
46700
六机座
0.08-1.0
30-40
35-40
610
32500
而其中五机架连轧机是典型的高效率冷轧机，其生产品种、规格的范围较宽，可扎厚度为0.18-3.5mm、宽度可达2000mm的带钢。
可以包括四机架和六机架的生产产品。
因此五机架连轧机是一种应用最为广泛的连轧机，在各中全连续冷轧生产获得了广泛的应用。
而六机架连轧机是轧制小于0.1mm镀锡板的专业轧机。
由于轧薄时速度难以提高和原版力学性能不如二次冷轧得好，因此这类轧机未能得到很好的发展。
2.2轧机的选择：
当今新型热带轧机主要有：
CVC轧机、HC轧机、VC轧机、PC轧机等。
1）CVC轧机
图1CVC轧机原理图
CVC轧机是SMS公司在HCW轧机的基础上于1982年研制成功的。
近年来广为采用的CVC轧机是德国技术和其他国家专利的结合物，它被世界各国认为是一个能对辊型进行连续调整的理想设备。
CVC辊和弯辊装置配合使用可调辊缝达600微米。
CVC精轧机组的配置一般是，前几个机架采用CVC辊主要控制凸度，后几个机架采用CVC辊主要控制平直度。
CVC的基本原理是；
将工作辊辊身沿轴线方向一半削成凸辊型，另一半削成凹辊型，整个辊身成S型或花瓶式轧辊，并将上下工作辊对称布置，通过轴向对称分别移动上下工作辊，以改变所组成的孔型，从而控制带钢的横断面形状而达到所要求的板形。
（调节带钢凸度的原理图如下）
图2CVC轧机凸度的调整
CVC轧机有很多优点：
板凸度控制能力强，轧机结构简单，易改造，能实现自由轧制，操作方便，投资较少。
CVC轧机的缺点：
轧辊形状复杂，特殊，磨削要求精度高，而且困难，必须配备专门的磨床；
无边部减薄功能，带钢易出现蛇形现象。
此外随着轧辊窜动，热辊型及磨损辊型亦将窜动。
2）HC轧机
HC轧机为高性能板形控制轧机的简称，是日立公司研究的一种新型六辊轧机，它是在普通四辊轧机的基础上增加两个可转向移动的中间辊其出发点是为了改善或消除四辊轧机中工作辊和支撑辊之间有害的接触部分。
HC轧机利用轧辊轴向传动装置，就能适应带钢宽度变化的要求，使辊身接触长度作相应的改变。
图3HC轧机
HC轧机的主要特点：
具有大的刚度稳定性和很好的控制性同时可以显著提高带钢的平直度，可以减少板、带钢边部变薄及裂边部分的宽度，减少切边损失。
3）VC轧机
VC轧机是一种新型的四辊轧机，它的支撑辊凸度可根据板形需要加以改变。
图4为这种凸度可变的支撑辊（也称为VC轧辊）的结构简图4。
支撑辊由外套筒2和芯轴1组成。
芯轴与外套筒之间有一液压腔3，外套筒2与芯轴l是热装在一起的。
高压油（最高油压为50MPa）由液压站5通过高速旋转接头4和芯轴内油孔6进入液压腔3中。
只要改变高压油的压力，就可改变轧辊凸度，使其能抵消由轧制压力引起的弹性弯曲变形，获得较好的板形。
VC轧辊的主要优点是：
VC轧机的凸度控制能力比液压弯辊的四辊轧机大;
VC轧辊与液压弯辊配合使用时，不仅可以调整边浪和中间浪的不良板形，也可调整较复杂的复合浪的板形缺陷。
由于VC轧辊采用了压力较高的液压系统，给设计制造带来一定的难度。
近年来，有人在轧辊芯轴内设置增压腔，以便能采用压力较低的液压系统，利于高速旋转接头的工作。
图4VC轧辊结构简图
1－芯轴；
2－外套筒；
3－液压腔；
4－旋转接头；
5－液压站，6－油孔
以上介绍了一些典型的宽厚板轧机的机型和技术。
目前生产中使用最多的是六辊式HC轧机和四辊式的CVC轧机。
HC轧机与CVC轧机的比较见表4：
表4HC轧机与CVC轧机的比较
CVC技术
HC技术
原理结构
工作辊轴向移动工作用S辊型形成压下差控制板长度和板形+工作辊液压弯辊；
轧辊移动量小，应用于四辊轧机，改造工作量小。
中间滚轴移造成辊间压扁差控制板长度和板形+工作辊、中间辊液压弯辊；
轧辊移动量大，应用于六辊轧机，改造工作量大。
效果
板凸度控制好
边部减薄差
波浪控制：
边波与中波好
复合波差
受热长度和磨损影响大
受轧制力波动影响大
边部减薄好
复合波好
受热长度和磨损影响小
受轧制力波动影响无
轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，代表着车间的技术水平，为了实现压下量较大的控制轧制，现代冷轧带钢车间都选择轧制力大的轧钢机架和轧辊设备。
冷连轧板带轧机主要是趋向于HC六辊轧机与CVC四辊轧机这两种板型控制技术的联合布置。
4）轧机选择
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。
对轧钢车间工艺设计而言，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，选择轧机的架数以及布置方式。
本次设计经过综合对比和实际考虑并结合设计目的和产品大纲要求，主要从控制板型（板凸度，平直度等）方面考虑，选用以下设备。
四辊轧机，驱动主要由调速电机、减速机、齿轮机座及轧机接轴构成。
电液伺服阀控制液压缸用于辊缝调整。
四列圆锥辊子轴承安装在工作辊轴颈上，并安装在轴承座中，工作辊的平衡由液压缸控制。
带静压的油膜轴承安装在支承辊轴颈上，用于低速轧制。
轴承座夹紧装置安装在机架的操作侧，保证轧制时辊装配在机架上定位。
上支承辊磨损的补偿量，由安装在上支承辊上部的垫片调整。
进出口导辊的安装，用于板坯传送时输送平稳，轧机进出口上下安装了刮水板及导卫，工艺润滑油喷头安装在进出口上下刮水板上。
上刮水板有气缸控制，以保证与工作辊的连续接触；
下刮水板与导辊轴承座连接，靠液压力与下工作辊接触。
其主要技术参数见表5、6
表5CVC轧机的技术参数
类型
CVC四辊轧机
工作辊尺寸
φ525×
1700毫米
支承辊尺寸
φ1450×
1500毫米
每侧最大弯辊力
80吨
工作辊窜动行程
±
100mm
最大轧制压力
2500吨
轧制速度
mmin
辊缝调节
液压AGC
工作辊换辊时间
（max）10分钟
支承辊换辊
液压、抽出式
主电机功率
4250kwAC
电机转速
主电机额定力矩
2×
4.5MN·
m
牌坊重量
约420t
HC轧机是一种高性能板型控制轧机，而其实际上是在四辊轧机的基础上在工作辊与支撑辊之间加入一个辊端带锥度的中间辊并作横向移动的六辊轧机。
这种轧机据有大的刚度稳定性轧机工作是可以通过调节中间辊横向移动量来改变轧辊的接触长度，即改变其压力分布规律以此消除轧制力变化对横向厚度差的影响，使HC轧机具有较大的横向刚性。
中间辊一侧带有锥度，在横移时能消除带宽外侧滚面生有害的接触段。
HC轧机设有液压弯辊装置，配合中间辊横向移动就扩大了板型调节能力。
表6HC轧机的技术参数
HC六辊轧机
φ485×
中间辊尺寸
φ580×
φ1400×
每侧最大工作弯辊力
每侧最大中间弯辊力
70吨
中间作辊窜动行程
215mm
（max）40分钟
750rpm
2.6MN·
3压下规程设计
3.1确定压下规程
压下规程是轧制制度（规程）最基本的核心内容，直接关系着轧机的产量和产品的质量。
压下规程的主要内容包括：
原料卷尺寸选择；
各轧机压下量分配及速度制度选择；
轧机机组压下量分配及速度制度确定；
各道力能参数计算及设备能力校核。
制定压下规程的方法很多，一般可概括为理论方法和经验方法两大类。
理论方法就是从充分满足制定轧制规程的原则（即1.在设备能力允许的条件下尽量提高产量；
2.在保证操作稳便的条件下提高质量。
）出发，按预设的条件通过理论数学模型计算或图表方法，以求最佳的轧制规程。
所谓的经验的方法是生产中往往参照现有类似轧机行之有效的实际压下规程，亦即根据经验资料进行压下分配及校核计算。
本设计即采用经验方法制定压下规程。
制定压下规程的方法和步骤为：
（1）在咬入能力允许的条件下，按经验分配各道次压下量；
（2）制定速度制度，计算轧制时间并确定逐道次轧制温度；
（3）计算轧制压力、轧制力矩及总传动力矩；
（4）校验轧辊等部件的强度和电机功率；
（5）按制定规程的原则和要求进行必要的修正和改正。
原料尺寸：
薄带钢冷连轧为了提高产量和成品率，现在多采用无头轧制。
原料卷厚度为1.5～6mm；
原料卷宽度取决于产品规格。
本次设计典型产品为：
原料板厚为3mm。
板宽为1300mm的热轧卷。
各轧机压下量分配
薄板冷连轧机组总变形量及各道压下量，应根据原料卷厚度、产品质量、轧机架数、轧制速度及产品厚度等合理确定。
薄板冷连轧机组压下量分配应遵守以下基本原则：
1）由于在冷轧轧制时，轧件温度接近常温、金属塑性低，以及伴有轧件的加工硬化现象，所以应合理分配各机架的压下量，以使各架轧机的负荷趋于平均。
2）为提高连轧机组的小时产量，应提高连轧速度，以缩短轧制时间，减小轧制节奏来提高产量。
3）为简化连轧机组的调整，连轧机组轧出的厚度范围应尽可能小，并且不同厚度的数目也应尽可能减少。
连轧机组压下量分配及速度制度：
精轧机组的主要任务是在5架连轧机上将原料卷轧制成冷板（带）卷，尺寸符合要求的成品带钢，并需保证带钢的表面质量和机械性能。
拟定连轧压下规程就是合理分配各架的压下量及确定各架的轧制速度。
1）五机架连轧各架轧机的压下量分配
五机架连轧机组分配各架压下量的原则：
一般是压下量逐道次降低。
其原因有二：
（1）随着轧制的进行轧件有加工硬化的现象，这使轧制力逐道次升高，同时，轧制速度的增加也使轧制力升高，这两者的叠加作用将使轧制力迅速的增大，所以，为了降低后机架的轧制力，应使压下量逐道次降低，并且还要加大连轧张力以降低轧件的变形抗力，而使轧制力趋于平均；
（2）为了保证板形、厚度精度及表面质量，压下量逐渐减小，同时还要降低连轧张力。
依据以上原则逐架压下量的分配规律是，第一架可以留有余量，即考虑到带坯厚度的可能波动和可能产生咬入困难等，而使压下量略小于设备允许的最大压下量，中间几架为了充分利用设备能力，尽可能给以大的压下量轧制；
以后各架，随着变形抗力增大，应逐渐
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