中厚板毕业设计文档格式.doc

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3.7淬火机 29

3.7.1淬火处理 29

3.7.2宽厚板淬火机 29

3.8车间自动化装置 29

3.9四辊轧机电动APC和液压AGC 29

3.10在线检测措施及仪表 30

3.10.1在线检测的主要措施 30

3.10.2在线检测仪表 31

3.11计算机控制系统 31

4工艺布置方案、流程及制度 33

4.1工艺布置方案 33

4.1.1宽厚板生产的主要特点 33

4.1.2宽厚板工厂平面布置概略 33

4.2工艺流程 35

4.3工艺流程简述 36

4.4工艺制度 37

4.4.1板坯准备制度 37

4.4.2板坯加热制度 39

4.5轧制制度 39

4.6精整制度 40

4.6.1矫直 40

4.6.2冷却 41

4.6.3剪切 41

4.6.4检查打印 41

4.6.5钢板收集和堆垛 42

4.6.6热处理制度 42

5车间工作制度及年工作小时 43

5.1工作制度 43

5.2年工作时间 43

5.2.1计划检修时间的确定 43

5.2.2年工作时间 43

6轧机主要参数的确定和生产能力计算 44

6.1轧辊主要参数的确定 44

6.1.1轧辊材质及轧辊轴承的确定 44

6.1.2工作辊辊身长度的确定 44

6.1.3工作辊直径的确定 44

6.1.4支撑辊直径的确定 44

6.1.5支撑辊辊身长度的确定 44

6.1.6工作辊辊颈尺寸的确定 45

6.1.7支撑辊辊颈尺寸的确定 45

6.2轧机允许轧制力矩的确定 45

6.3轧制速度和主电机主要参数的确定 46

6.3.1轧制速度的确定 46

6.3.2主电机型式的选择 46

6.3.3主电机额定转速的确定 46

6.3.4主电机额定功率的确定 46

6.3.5轧机的主要技术指标 46

6.4压下规程设计 47

6.4.1宽厚板轧制各道次压下率 48

6.4.2各代表钢种坯料成品规格 48

6.4.3代表钢种的计算过程 48

6.4.4各代表钢种的压下规程表 51

6.5轧机强度校核 57

6.5.1支撑辊强度校核 57

6.5.2工作辊强度的校核 58

6.6电机校核 59

6.6.1电机传动轧辊所需力矩的计算 59

6.6.2轧制力矩 60

6.6.3摩擦力矩 60

6.6.4空转力矩 60

6.6.5动力矩 60

6.6.6总传动力矩 61

6.6.7电机发热校核 62

6.6.8电机过载校核 62

6.6.9轧制工作图 62

6.6.10轧制速度和电机传动力矩 62

7轧机及辅助设备生产能力的计算 65

7.1轧机生产能力计算 65

7.2加热炉主要参数确定及生产能力计算 65

7.2.1加热炉宽度的确定 65

7.2.2加热炉长度的确定 65

7.2.3加热炉生产能力计算 67

7.2.4轧机负荷率 67

7.3矫直机主要技术参数及生产能力计算 68

7.3.1矫直机主要技术参数确定 68

7.3.2矫直机生产能力及负荷率计算 70

7.4冷床主要参数及生产能力计算 71

7.4.1冷床宽度的确定 71

7.4.2冷床长度的确定 71

7.4.3冷床生产能力计算 72

7.5剪切机主要参数确定及生产能力计算 73

7.5.1剪切机主要参数确定 73

7.5.2火焰切割机主要参数确定 74

7.5.3剪切机生产负荷率计算 74

7.6热处理炉主要参数确定及生产能力计算 75

7.6.1热处理炉主要参数的确定 75

7.6.2热处理炉生产能力的计算 76

8车间平面布置与起重运输 77

8.1原料库面积计算 77

8.2中间仓库面积计算 77

8.3成品仓库面积计算 78

8.4车间组成及厂房面积 78

8.4.1厂房面积 78

8.4.2起重设备及吊车 79

8.5过跨小车 79

8.6辊道 79

8.7车间内主要设备间距 80

8.7.1轧机取主要设备间距 80

8.7.2精整剪切区主要设备间距 81

9主要经济技术指标 82

10环境保护和综合治理 84

10.1设计要点 84

10.2主要污染物及其治理措施 84

全文总结 85

致谢 86

参考文献 87

附录 89

程序代码 89

第96页共96页

新建年产188万吨宽厚板车间设计

摘要

中厚板轧机是轧钢行业中的中的主力轧机，其装备水平及拥有量是一个国家钢铁工业发展水平的重要标志。

因此，中厚钢板是国民经济发展不可缺少的钢材品种，各国对中厚板生产都很重视。

本设计是年产量为188万吨的中厚板生产车间，其典型产品为X80-26×

3600mm。

在整个设计过程中，简单介绍了中厚板生产技术的发展，国内外的差距以及采用的新技术；

该车间的主要设备包括：

两座步进梁式加热炉、翻转机装置、高压水除磷装置、四辊可逆式轧机，PC轧机，还有各种附属设备。

在设计时，以设定的年产量为基础，结合各产品的市场前景，按规格合理的设计了产品方案，制定了金属平衡表；

并以典型产品为例，制定工艺流程和轧制制度，其中轧制制度包括：

压下制度、速度制度和温度制度；

并进行了轧制力计算、电动机载荷和轧辊强度的校核。

设计中对年产量进行了计算，提出各项经济技术指标以及对环境保护的措施。

得出了科学合理的中厚板车间设计方案。

最后绘制了一张车间平面图，最后附有一篇外文资料及译文。

本车间的设计特点包括：

产品高强度，机械性能好，采用了先进的生产技术，考虑了环保的要求。

从总体上说，达到了高产低耗。

关键词：

中厚板；

轧制制度；

船板

ANewdesignofaheavyplateWorkshop

Withannualcapacityof1.88milliontons

Abstract

Platemillisthemainrollingmillindustry,andownershipofitsequipmentlevelisthelevelofacountry’sironandsteelindustryanimportantsymbol.Therefore,thethicksteelplateisessentialfornationaleconomicdevelopment,steelvarieties,countriesattachgreatimportancetoplateproduction.

Inthispaper,aheavyplateplantwhichproduces188ten-thousandtonsperyearwasdesignedinthisthesis.ThetypicalproductisX80-26×

3600mm.Thedesignissimplyintroducedthedevelopmentofproductiontechnologyoftheheavyplateinawholedesign,thedisparitygapofthehomeandabroadandtheheavyplatemeansinthisdesign,andadoptthenewtechnology.Themaininclude:

2step-beamfurnace,reversaldevicehigh-pressure-waterdescalingunit,four-rollreservableroughmill,PCroughmill, aswellasvariousappurtenances.Accordingtothedesignedannualcapacity,andconsideringmarketprospectsoftheproducts,theproducts’schemeandmetalbalanceweredesignedreasonably.Therollingsystemincludes:

press-downsystem,velocitysystemandtemperaturesystem.Then,therollforcewascalculated;

theelectromotorloadandtherollstrengthwerechecked.theelectromotorloadandtherollstrengthwerechecked.Andmakedoutascientificandreasonableheavymediumplatedesignscheme.Aplantlayoutdrawingwasalsoaccomplishedinthedesign,AnEnglishpaperanditstranslationbyauthorwereattachedtothethesis.Thefeaturesofthedesignedworkshopinclude:

ofhighstrengthofproductsandmechanicalpropertyoftheproducts,adoptionofadvancedprocessingtechnology,andenvironmentalprotectionconsideration.Theplantachieveshighproductioninlowerconsumption.

Keywords:

heavyplate;

rollingsystem;

shipplate

1概述

宽厚板是冶金工业的一个重要产品。

宽厚板的品种繁多，性能各异，质量要求高，应用范围广，无论在经济建设还是国防建设中都离不开宽厚板。

因而世界各国都把宽厚板的品种、质量作为衡量一个国家钢铁工业综合水平的尺度。

进入21世纪以来，大型造船业，海洋工程，桥梁、大口径石油、天然气输送管线、大型压力容器和贮罐、重型建筑结构（特别是高层、防火、耐侯、大跨度和非对称的空间结构用途、机械工程的技术进步和旺盛需求，极大地拉动了宽厚板的发展，低合金、高强度的宽厚板的生产技术进步。

1.1宽厚板的定义及用途

宽厚钢板主要由中厚板轧机生产，但对于部分厚度小于25mm、宽度小于2m，且钢板性能要求不太严格的中板，也可以用热轧宽带钢轧机生产。

常用于中厚板生产的轧机有四种：

二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机、四辊可逆式轧机和万能式轧机。

宽厚板不仅种类多，而且具有使用温度区域较广、环境复杂，要求高特点。

既使相同用途的钢板，对材质要求也不尽相同。

宽厚板主要用于船舰、桥梁、锅炉、容器、石油化工、工程机械及国防建设等方面。

中厚板的品种繁多，使用温度区域较广（－200℃～600℃），使用环境复杂（耐侯性、耐蚀性等）,使用要求高（强韧性、焊接性等）。

即使相同用途的钢板，对材质的要求也不尽相同，因此，可以说中厚板是多品种、用途广泛的代表性钢材，在国民经济发展中具有重要地位，对促进国民经济发展发挥着重要作用。

习惯上，宽厚板材按照厚度可以分为宽厚板、厚板、特厚板。

通常厚度为4～20mm的钢板为中板，厚度为20～60mm为厚板，厚度大于60mm的钢板为特厚板[1]。

1.2宽厚板国内外发展状况

1.2.1国外宽厚板发展状况

宽厚钢板用途很广,且使用几乎都需焊接加工。

随着用户对钢板的质量和性能不断提出越来越高的要求,促使钢铁工业不断推出新技术和开发新钢种,以满足市场需要。

由于微合金高强度钢逐步开发,控轧控冷工艺技术也随之开发并不断发展,促使很多国家的厚板轧机的技术装备也不断更新改造,同时竟相开发新品种,提高产品质量及收得率,在国际市场争夺大的份额。

其中日本、德国、韩国尤为突出。

低合金、高强度的宽厚板的生产和技术进步是国际钢铁业发展热点。

近几年在我国周边建成或正在建设的5m和5.5m的宽厚板轧机有：

俄罗斯的MMK和OMK集团，韩国的浦项、现代制钢、东国制钢集团公司，印度的Essar、Jindal钢铁公司和泰国的Canadoil钢铁公司。

宽厚板的生产可以追溯到18世纪末。

到19实际末期，在欧洲英国、法国、德国等工业化初期宽，先后出现了宽厚板作坊式工厂。

这些工厂规模小，产量低，产品应用十分有限。

19实际后期到20世纪20年代，这一时期在欧洲和美国先后出现了辊身长度3000mm以上的二辊、三辊及四辊轧机。

这些轧机可以称之为“第一代”宽厚板轧机，多数为蒸汽传动，以钢锭为原料，单机架生产。

轧机能力一般为年产量3万～5万吨以下，产品主要是锅炉、造船、装甲及一般结构钢板。

20实际30年代到50年代，在欧洲、美国及日本出现了双机架和半连续布置形式，大多采用四辊轧机，二辊轧机用于除鳞及开轧。

二辊+四辊式和半连续布置形式在美国使用的较多。

这一时期的主要特点是四辊轧机得到广发普及，采用单机架或双机架布置5000mm级的宽规格轧机得到交普遍的使用，轧机能力显著提高,一般在5万～100万吨/年左右不等，产品以装甲板和船板为主。

20世纪60年代至70年代，欧洲、美国和日本相继改建或新建一批4300mm级、4700mm级和5500mm级的新型四辊单机架或双机架宽厚板轧机。

这期间在美国所建设的双机架宽厚板轧机任意二辊+四辊形式为主，而日本则已经完全采用双机架四辊轧机配置。

除了连铸坯的采用、加热炉技术的改进以及精整剪切设备新技术的采用，70年代新建的宽厚板工厂生产能力和产品质量得到较大提高，单一工厂的生产能力已经提高到80～200万吨/年，工厂面积最大已超过20万m2。

产品宽造船板、高级结构板和高强度板的比例都已经大幅度提高。

20世纪80年代中后期，以控制轧制和控制冷却为核心的工艺技术逐步成熟，并得到推广应用。

先前建设的宽厚板厂，都不同程度的进行了相关技术的改进，先后出现了众多各具特色的控制轧制和控制冷却的技术和设备。

这些改造成果对日后新建的宽厚板工厂无疑具有示范和启迪作用。

此外，在这个时期成功开发和应用的平面形状控制及板形控制技术，使宽厚板轧制技术又向前跨越了一大步。

进入21世纪以来，除了继续改进已有的技术外，国外宽厚板厂不断开发新的技术和装备，例如日本开发出了JFE西日本制铁所福山地区（原NKK福山厂）厚板厂采用了所谓的Super—OLAC（SuperOn—LineAcceleratedCooling）新一代加速冷却系统，其最大特点是避开了过渡沸腾和膜沸腾，实现了全面的核沸腾，具有可达极限的冷却速率和极高的冷却均匀性。

矫直设备上开发出的新一代强力矫直机，具有高刚度、全液压、自动化程度很高等优点。

此外热处理设备上，日本JFE公司西日本制铁铁所福山厂，于2004年5月开始投产的到目前为止世界上仅有一套调质过程完全在轧线上完成为HOP（HeattreatmentOnlineProcess）。

该系统安装于矫直机之后（如图1.1所示），为了提高加热效率，简化装置，采用巨大的感应线圈，可以对钢板进行高速率的加热。

经过Super—OLAC淬火的钢板通过HOP时，利用高效的感应加热装置进行快速回火，可以对碳化物的分布和尺寸进行控制，使其非常均匀、细小地分散于基体之上，从而实现调质钢的高强度和高韧性。

通过最优组织设计，可以大幅度地提高材料的性能，生产抗拉强度为600～1100MPa级低温韧性和焊接性能均好的钢材等。

图1.1具有在线热处理的中厚板生产线

所以这个时期的宽厚板生产，已全面进入以控制轧制和控制冷却技术为主导的产品开发阶段，其产品以高强度、高韧性和高可焊接性的管线钢、船板钢、专用结构钢（建筑、桥梁等）为代表。

1.2.2国内宽厚板发展概况

在整个“十一五”期间，我国建设了14套宽度在4100mm以上的宽厚板机，增加产能2400多万吨。

满足大型海洋工程和造船业、大型桥梁、大口径石油、天燃气输送管线、大型压力容器和储罐、重型建筑结构（特别是高层、防火、耐侯、大跨度和非对称的空间结构用途）、大型水利电力、核能和机械工程的技术进步和旺盛需求,极大地拉动了高等级宽厚板生产的发展。

高强度宽厚板钢材的屈服强度在345MPa以上,用于重大钢结构的则有Q390、Q420和Q460,例如2008年奥运会主体工程—国家体育场（鸟巢结构）大量使用了我国舞阳钢铁有限责任公司生产的厚度为110mm的Q460EZ35钢板;

为了提高安全性和整体性能、减轻自重、减少焊接量,造船和海洋平台则多用D36和E36以上的宽幅厚板;

Φ1220mm以上的大口径石油和天燃气输送管线多用X70级或以上,甚至X100和X120等级的抗硫化氢腐蚀的宽厚板;

这些用途的宽厚板往往还单独或综合要求具有良好的低温冲击性能,抗焊接热影响和裂纹敏感特性,或者试件断面收缩率达到25%或35%以上的抗层状撕裂的性能。

（见表1.2）

表1.22013年末前我国新建投产的宽厚板轧机

企业

轧机宽度

设计产能

技术

投产

mm

万吨/年

来源

年月

宝钢

5000

180

SMS-Siemag

2004.12

首钢秦板

4300

2006.1

沙钢1#

SIEMENS-VAI

2007

舞钢2#

4100

2007.2

包钢

140

2007.1

宝钢罗泾

4200

160

2008.2

鞍钢鲅鱼圈

5500

200

2008.8

莱钢

2009.1

舞钢鄂城

120/（160）

2009.4

营口五矿

4800

2009.9

沙钢2#

重钢

130

中冶赛迪/二重

济钢

210

2010.4

湘钢

2010.9

兴澄特钢

165

DANIELI

2010

厚钢板产量从2004年的821.26万吨发展到2009年的1874.86万吨，增长了128.3%，而今年也继续保持增长趋势。

特厚板的产量增长速度也比较快，从2004年的180.01万吨增至2009年的474.56万吨，增长幅度达163.6%，今天1-10月份的产量达393.1万吨。

而在2000年的时候，我国特厚板产量仅为71.43万吨，从2003年以后，随着我国经济的高速发展，国内也相继投产了一批具有世界先进水平的特宽厚板轧机，之后一直到2007年我国特厚板的产量也以每年百分之三十几的速度增长。

1.2.3宽厚板生产的发展趋势

根据中国中厚板产品的生产现状及国民经济建设未来发展的需求，考虑发展趋势和需要解决的课题主要有：

1）X90及以上级别高强、高韧、耐腐蚀、易焊接、低温油气管线厚钢板工程化及配套技术；

海洋油气管线用X70以上厚板；

抗大变形X80／X100管线板工程化。

2）稳定生产高强度、高韧性中厚板板材，ReL≥600～900MPa、Rm≥700～1400ＭＰａ。

3）屈服强度960MPa以上级别，厚度达到３ｍｍ的薄规格超高强工程机械用钢，屈服强度1100MPa级以上超高强工程机械用钢，NM600、NM700耐磨钢及抗延迟断裂超高强钢，以及厚度大于600mm的特厚钢板的开发。

4）开发并工程应用X70和X80抗大应变管线钢、40HIC管线钢，X100～120超高强度管线钢稳定化，耐蚀X70厚壁管线钢产品。

５）开发适应于不同行业要求的大线能量焊接用钢、耐蚀及高抗止裂特性船板、低温用钢及其他特殊性能要求的中厚板产品。

6）特种条件用高均质性高强度超厚板（厚度≥250ｍｍ）稳定生产。

7）临氢设备用钢和9Ni钢稳定生产、形成用户使用技术、开发出高安全性低温用钢。

8）减少Q235～Q345级不同厚度的中厚板成分系列，并降低生产成本。

根据以上研究所要解决的问题，下一阶段宽厚板生产技术的发展应以品种、规格、专用板和特殊条件板为核心。

具体表现为以下几个方面

1.2.3.1轧机生产能力的提高

（1）轧辊辊身长度的增加

大直径的直缝焊管UOE成型需要更宽的厚板作为原料，大型舰船制造也需要提供更大面积的坯料，以减少焊缝。

此外，随着滚切剪的出现，轧机可以生产双倍成品宽度的宽厚板，然后纵向剖切，可以提高金属回收率和成材率。

（2）轧机刚度不断增大

现代厚板轧机工作机座的基本特点是具有高刚度，以满足板宽增加和控制轧制所要求的较低变形温度。

目前，世界厚板轧机刚度最高已达到9000～10600kN/mm。

（3）轧机力能参数在不断增大

由于增大了辊身长度来轧制更宽的厚钢板，且实施控温轧制，使得轧制压力不断增大，现在有的厚板轧机已达到100