I 設計年產 138 萬噸寬厚板車間 摘要 冶金產品，寬厚板的重要產品之一，其生產水平和產品質量代表一個國家的鋼鐵行業(yè)的發(fā)展水平。 依據(jù)包頭地區(qū)的情況，設計年產 138 萬噸寬厚板廠作為條件，對在包頭建廠的必要性和可行性進行分析。在鋼坯軋制，規(guī)格為 70 毫米 1900 毫米8500 毫米 EH32 是典型的產品，生產 10 多個品種的產品。通過分析典型的產品， EH32 外形，生產工藝，軋制規(guī)程，軋機及輔助設備的選擇，產品設計完成的滾動圖表，溫度制度，調速系統(tǒng)，軋制壓力，軋制 - 瞬間計算強度和軋機輥檢查電機的能力和進行，以確定設 備的性能參數(shù)。計算軋機生產能力和年度計算，以滿足設計要求。最后，根據(jù)設計計算的結果完成了 CAD 車間平面圖。 關鍵詞 ：寬厚板 生產工藝 EH32 車間設計 Abstract Heavy plate is one of the important products in metallurgy field, the level of its manufacture and the quality of product represent the development level of steel industry of the country. The design take Baotou area as the condition, design with an annual capacity of 150 tons of plate plant, analyzes on the necessity and feasibility of baotou II factory. With continuous casting slab rolling, specifications for 70 mm 1900 mm 8500 mmEH32 for typical products, production 10 varieties of products. Through the analysis of the typical product, the design of the product EH32outline, production process, the rolling schedule the formulation, the rolling mill and auxiliary equipment choice, completed the rolling chart, temperature system, speed system, rolling pressure, rolling torque and roll the calculation of strength and rolling mill of checking motor ability, and various equipment performance parameters determination. Calculation of rolling mill production capacity and the calculation of annual output will meet the design requirements. Finally, according to the results of design calculations completed the CAD workshop layout drawing. Keywords: heavy plate； plate rocess of manufacture ；EH32； workshop designing 1、我國寬厚板生產現(xiàn)狀與發(fā)展 1.1 寬厚板簡介 1 中厚板的分類： (1)中厚板按尺寸規(guī)格可分為中板、厚板、特厚板等 1）中板： 4 20mm 者為中板 2）厚板： 20 60mm 者為厚板 3）特厚板： 60mm 以上者為特厚板 (2)中厚板按用途可分為結構、包容及特殊等三大類。 1）結構類。包括船艦、建筑、工程機械、橋梁及采油平臺等 ； 2）包容類。包括鍋爐、容器、管線及罐等 ； III 3）特殊用途類。包括坦克、防彈板、復合板、不銹板及工具模具板 等。 寬厚板為重要的鋼材品種 ,多用于高壓鍋爐、容器、船艦、輸油汽長途管線、坦克、艦艇、航母、海上平臺、大橋橋梁、儲油汽罐及高層建筑等對鋼材性能要求高的重要地方。 1. 2 國內寬厚板生產技術的發(fā)展與市場分析 1.2.1 我國寬厚板生產的回顧 2 我國寬厚板行業(yè)隨著國民經濟總體的發(fā)展而不斷進步?？v觀我國寬厚板軋機的發(fā)展歷史 ,大致可以分為 3 個階段： 1） 以解決企業(yè)從無到有為目的的初期發(fā)展階段。我國的第 1 套中厚板軋機是 2 300 mm 的三輥勞式軋機 ,于 1936 年在鞍山建成，產量只有幾萬噸 ,品種和規(guī)格都十分有限。 直至中華人民共和國成立初期，我國也只有鞍鋼這一臺三輥勞特式中板軋機， 產品也只有最初級的碳素鋼。隨著我國經濟建設需求的增長 ,各企業(yè)建設了一批 2 000 2 500 mm 的中板軋機，而且形成了相應的建設規(guī)范。但是，其技術內涵和產品質量水平與國際先進水平有很大的差距。1958 年大躍進后近 20 年的時間是我國中厚板軋機建設的第 1 個高峰期。根據(jù)仿照鞍鋼一中板廠所作的通用設計，在全國部分省市先后建成了 13 套 2 300 mm 級三輥勞特式中板軋機，這批軋機在不斷革新改造中提高了機械化水平，曾擔負起全國中厚板 1/3 的產量。 1958 年 7 月鞍鋼建成 2 800/1 700 mm 半連續(xù)軋機， 1966 年 8 月舞鋼建成 2 800 mm 中厚板軋機， 1966 年 10 月太鋼五軋廠建成 2300/1700 mm 爐卷軋機。這 3 套軋機均從前蘇聯(lián)引進，都是二輥 +四輥雙機架形式，投產后在產量、產品品種、規(guī)格、尺寸精度、 表面質量和成材率等方面都大幅度超過了三輥勞特式軋機，成為當時我國中厚板生產的主力軋機。為了提高裝備水平， 1970 年以后新建的中板廠，基本都采用四輥軋機。 IV 2） 全面引進世界新技術，自主研發(fā)提高水平階段。改革開放至本世紀初期， 我國鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展，通過技術引進和自主創(chuàng)新，我國中厚板生產技術、設備和產品也日新月異，發(fā)展迅猛。 1978 年 9 月投產的舞鋼 4 200 mm 寬厚板軋機，是我國自行設計和制造的第 1 套四輥寬幅厚板軋機，其特點是板寬大，達 3 900 mm；規(guī)格范圍大，最厚可生產 250 mm；品種范圍廣，可生產結構板、艦船板、鍋爐容器板、裝甲板、不銹板等。這架軋機開口度大，既可軋鋼錠，也可采用板坯作原料。該廠的熱處理設施配置較為齊全，既有加熱 式緩冷坑、連續(xù)式熱處理爐，也有車底爐和外部機械化爐，能生產正火、調質、回火、退火等熱處理產品。 20 世紀 80 年代后期到本世紀初，歐洲、日本和美國幾乎停止了新建中厚板工廠，而在亞洲尤其在我國，則進入了中厚板工廠建設的第 2 個高峰期，先后建成投產了近 10 條 2 800 4 300 mm 級的中厚板生產線。鞍鋼首先引進了二手 4 300 mm 中厚板軋機，同時酒鋼、舞鋼也分別引進了 3 000 mm 和 3 800 mm 中厚板軋機，我國的中厚板生產開始向國際水平靠近。到世紀之交，首鋼率先利用國產化技術，建設了具有自主知識產權的 3 500 mm 中厚板軋機，開發(fā)的高剛度軋機、自動控制系統(tǒng)、控制冷卻系統(tǒng)、矯直機等輔助設備具有鮮明的特色和優(yōu)良的性能，開創(chuàng)了我國自主研發(fā)大型中厚板軋機的先河。 3） 以提高產品檔次，滿足經濟建設需求的發(fā)展階段。進入 21 世紀以來，以寶鋼 5000 mm 軋機的建設為標志，我國迎來了中厚板軋機建設的黃金時期，在不到 10 年的時間里先后建成了二十幾套 3 000 5 000 mm 級的中厚板軋機，其中不乏從生產工藝，整體裝備到平面布置均處于世界領先水平的中厚板工廠，整體上大大縮小了我國中厚板生產和裝備技術與國外先進水平的差距。 最近幾年，我國寶鋼、鞍鋼、山鋼等單位采用自主集成和引進國外技術相 V 結合的方式，建設了一批 4 000 mm 以上的大型中厚板軋機，繼承了世界上一大批先進的中厚板生產技術和裝備，同時采用了我國自主創(chuàng)新的關鍵技術和共性技術， 使得我國中厚板的工藝、裝備和產品已經逐步達到國際先進水平。主軋機實現(xiàn)了強力化和高剛度， 采用了厚度自據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前已經投產和在建的中厚板軋機共約 76%。全部建成后，我國中厚板生產將遠超過 1億 t 的能力。 1.2.2 當代我國寬厚板生產所采用的先進技術 1） 廣泛采用 TMCP（ Thermo Mechanical Control Process ） 技術。 TMCP工藝技術是適應高強度低合金鋼的發(fā)展而產生和發(fā)展的，是當代厚板軋機生產高性能、高強度鋼板必須具備的技術。 2） 采用板凸度和板形調整控制功能。中厚板軋機的板形控制系統(tǒng)主要通過下列方法來實現(xiàn)板形與板凸度的控制，即合理確定工作輥的橫移位置、對工作輥施加適當?shù)囊簤簭澼伭?、采用分段冷卻的方法來改變軋輥的徑向膨脹分布。 3） 計算機厚度自動控制系統(tǒng)。從目前國內外生產情況看，中厚板廠普遍采用四輥可逆式軋機，壓下手段有的采用電機驅動、液壓驅 動或者兩種方式聯(lián)合驅動控制。 4） 直接淬火、回火工藝。指鋼板熱軋終了在軋制作業(yè)線上實現(xiàn)直接淬火、回火的新工藝。這種工藝有效地利用了軋后余熱，有機地將變形與熱處理工藝相結合，從而改善鋼材的綜合性能，即在提高強度的同時，保持較好的韌性。 5） 采用熱處理工藝。熱處理的目的是通過加熱、保溫和冷卻使鋼板獲得所要求的金相顯微組織，從而提高其力學性能和加工性能。 因此，熱處理工序在現(xiàn)代化寬厚板生產中仍是必不可少的。裝備先進的精 VI 整線。第 1，由于高強 鋼品種比例高，采用 TMCP 工藝后鋼板溫度較低 促使中厚板矯直采用組合式矯直機和四重強力矯直機，擴大矯直范圍，保證良好的平直度，現(xiàn)代矯直機的矯直力達 30000 KN，矯直鋼板厚度范圍 4.5 70 mm；第 2，為提高中厚板的產品質量等級，許多中厚板生產線安裝離線式超聲波探傷系統(tǒng)，一般可對厚度 4.5 40 mm、寬度在 800 4 500 mm 之間的鋼板以 3060 m/min 的速度進行 100%探傷檢查；第 3，大多采用滾切式剪或圓盤剪。采用多軸多偏心滾切式剪切機，剪切變形區(qū)小，鋼板不易彎曲變形，毛刺少，剪切質量高， 剪切速度快，生產效率高；第 4，為了矯直熱矯直機矯直后或熱處理后出現(xiàn)的不平度超標的鋼板，目前不少中厚板廠在精整線上設置了冷矯直機或壓力矯直機，挽救了部分板形較差的鋼板，提高了成材率。 1.2.3 現(xiàn)代寬厚板軋機的發(fā)展趨勢和特點 從軋機規(guī)格上看， 3 000 mm 以下軋機由于產品單重小規(guī)格覆蓋面窄，且與寬帶鋼軋機產品規(guī)格范圍重疊較多，難以實現(xiàn)品種及規(guī)格的多樣化，市場的適應性差，發(fā)展空間有限，除少量特鋼軋機外，目前重建的中板軋機已較少建設該規(guī)格領域的軋機 但目前國內尚存很多早期建設的 2 300 mm 至 2 800mm 規(guī)格的中板軋機，根據(jù)國內軋機的發(fā)展趨勢，本應逐步淘汰，但由于這些軋機的設備投資已基本折舊完畢，產品成本低對于如級別較低的內陸產品建筑結構板等要求不高的產品，其訂貨批量大，市場價格較低，大型中厚板軋機競爭力相對較弱，往往是這些老式中板軋機所活躍的市場領域從設備結構上看，隨著設計水平制造水平地提高，新建軋機逐步向具有更大的軋制力軋制力矩和高強性的強力四輥可逆式軋機的方向發(fā)展，并可根據(jù)工藝要求配置大軋制力立輥軋機。各種設備參數(shù)都基本達到目前設備制造能力的極限。 VII 1.3 在包頭建設中厚板車間的必要性與可行性分析 （ 1）包頭的地理優(yōu)勢位于北部，西部的內蒙古西藏自治區(qū)，根據(jù)陰山北部，南臨黃河，東西與沃野千里的土默川平原和河套平原相。 （ 2）多種礦產資源，礦產資源豐富。已發(fā)現(xiàn) 74 種的各種礦石，金屬，非金屬，非金屬礦物能源和其他 14 種。 （ 3）交通條件包頭交通四通八達，全國交通運輸總體規(guī)劃的交通樞紐，有內地第一條高速公路 - 呼包高速公路， 101 國道旁路實施南北， 210 國道立交改造和建設的擴張機場。 （ 4）水包頭市供水水源有：地下水資源，水庫和黃河水。城鄉(xiāng)之間量 3億立方米 /包可用水資源綜合地下水和地表水可用。 由于毗鄰黃河，所以相對有豐富的供水！ 基于以上幾點在包頭地區(qū)建立年產量 138 萬噸寬厚板廠是非常有必要同時也是可行的。 2、 產品大綱的確定和金屬平衡表的編制 2.1 產品方案的編制 3 產品方案是進行車間設計、制定產品生產工藝過程、確定軋機組成或選擇各項設備的主要依據(jù)，包括車間擬生產的產品名稱、品種、規(guī)格幾年產量計劃。 本車間依據(jù)設計任務書要求，經過對同類廠的調查和統(tǒng)計分析，選取具有代表性的品種和規(guī)格作為典型產品。 2.1.1 產品方案的編制原則及依據(jù) （ 1） 產品方案的編制原則 1） 國民經濟發(fā)展對產品 的要求，既考慮當前的急需又要考慮將來發(fā)展的 VIII 需要。 2） 產品的平衡，考慮全國各地的布局和配套加以平衡。 3） 建廠地區(qū)的條件、生產資源、自然條件、投資等可能性。 4） 考慮軋機生產能力的充分發(fā)揮，提高軋機的生產技術水平。 （ 2） 編制依據(jù)： 1） 金屬與合金的品種、規(guī)格、狀態(tài)及質量要求 品種和規(guī)格不同，所采用的生產方案就不同，那么設計的車間就有很大差別，例如板帶材生產車間和管棒型材生產車間就有根本的差別。若產品質量要求不同就是同一種合金品種與規(guī)格也可以采用不同的生產方案。 2） 年產量的大小 產量不僅決定工藝過程 的特點，同時也對設備選擇、鑄錠尺寸、產品規(guī)格有著直接的影響。例如，對于板材生產來說，產量不大時，可采用單機架生產；而產量大時，采用連軋生產。 3） 投資與建設速度、機械化與自動化程度、勞動條件、工人與管理人員的數(shù)量以及將來的發(fā)展前景。 2.1.2 在編制產品方案時應注意的問題 （ 1） 滿足國民經濟發(fā)展的需要，特別要根據(jù)市場信息，解決某些短缺產品的供應和優(yōu)先保證國民經濟重要部門對于鋼材的需要。 （ 2） 考慮各類產品的平衡，尤其是地區(qū)之間產品的平衡，要正確處理長遠與當前，局部與整體的關系，做到供應適應，品種平衡，產 銷對路，布局合理，要防止不顧軋機特點，不顧車間具體工藝設備條件隨便上馬的傾向。 （ 3） 考慮軋機生產能力的充分利用和建廠地區(qū)產品的合理分工，有條件的要爭取軋機向專業(yè)化和產品系列化方向發(fā)展，以提高軋機的生產技術水平。 （ 4） 考慮建廠地區(qū)資源及鋼的供應條件，物資和材料等運輸?shù)那闆r逐步完善和配套起我國自己的獨立的軋鋼生產體系。 IX （ 5） 要逐步解決產品品種和規(guī)格的老化問題，要適應當前對外開放，對內搞活的新的經濟形勢的需要。要根據(jù)車間工業(yè)設備的情況，力爭做到產品結構和產品標準的現(xiàn)代化，有條件的要考慮生產一些出口產品，走向 國際市場。 2.2 產品大綱 1） 產品品種 本車間生產的產品品種有碳素結構鋼板、低合金結構鋼板、鍋爐鋼板、容器鋼板、船用鋼板、管線鋼板、汽車大梁鋼板、機械工程用鋼及耐磨鋼板等。 2） 產品規(guī)格 厚度： 5150mm 寬度： 12002300mm 長度： 15009000mm 單重： 2.8239.82t 2.3 編制金屬平衡表 3 金屬平衡表編制依據(jù) K=W/Q (2-1) K.金屬消耗系數(shù) W.投入的坯料重量 Q.合格產品的重量 10 表 2.1 產品大綱 序號 產品名稱 代表鋼號 執(zhí)行標準 原料規(guī)格 (厚 寬 長/mm) 產品規(guī)格 (厚 寬/mm) 產量 噸 /a % 1 造船板 EH32 GB712 30015202479 51009004000 30025000 82800 8.0 2 低合金高強度鋼 Q345B GB1591 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 414000 28 3 管線鋼 X80 API SPEC 5L 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 34500 2.5 4 碳素結構鋼 Q195 GB700 20030012002300 1,5003,700 51009004000 300025000 193200 14.0 5 建筑結構板 Q235GJ，SN490B YB4104-2000 JIS G3136 20030012002300 1,5003,700 5609004000 30025000 187680 13.6 11 續(xù) 表 2.1 產品大綱 6 鍋爐板 16Mnq， 20q GB713 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 23460 1.7 7 壓力容器板 20RSPV235 GB6554 JIS G3115 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 23460 1.7 8 汽車大梁鋼板 06TiL16MnL GB3273 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 162840 11.8 9 工程機械用鋼 StE460 DIN17102 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 26220 1.9 10 耐 磨鋼 Q235NH GB/T4171 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 231840 16.8 合計 1380000 100 12 表 2.2 金屬平衡表 編號 產品 原料重量 /噸 成品重量 /噸 燒損 /% 切損 /% 軋廢 /% 金屬消耗系數(shù) 成材率 /% 1 造船板 91， 290 82800 1.4 6.2 1.7 1.103 90.7 2 低合金高強度鋼 454,945 414,000 1.6 6.0 1.4 1.099 91.0 3 管線鋼 37954 34500 1.7 5.8 1.6 1.100 90.9 4 碳素結構鋼 212,541 193,200 1.3 6.0 1.8 1.100 90.9 5 建筑結構板 206,015 187,680 1.8 6.1 1.0 1.098 91.1 6 鍋爐板 25780 23460 1.6 6.0 1.4 1.099 91.0 7 壓力容器板 25724 23460 1.7 6.1 1.0 1.096 91.2 8 汽車大梁板 178,945 162， 840 1.3 6.0 1.7 1.099 91.0 9 工程機械用鋼 28877 26220 1.9 5.8 1.51 1.101 90.8 10 耐磨鋼 254,769 231,840 1.8 6.0 1.2 1.099 91.0 13 3、 生產工藝的制定 3.1 工藝流程制定的依據(jù) 4 將各種化學成分、形狀不同的鋼錠、鋼坯和連鑄坯軋成形狀和性能都符合要求的鋼板，需要一系列的工序，這些工序的組合和順序叫做軋鋼生產工藝流程。顯然，不同的軋制產品有不同的流程。 盡管由若干工序組成的產品生產工藝流程是 比較復雜的，但工序的取舍不是任意的，工藝設計的任務就是掌握制定工藝流程的原則，正確地選擇工序內容和確定各個基本工序的主要參數(shù)，以達到獲得產量高、質量好、消耗低的目的。制定工藝流程的主要依據(jù)是： （ 1） 產品的技術條件：通常在產品標準中規(guī)定了鋼材品種規(guī)格、技術條件、產品性能檢驗等內容。但技術要求則是其主要方面，它對產品的質量要求，即它對產品的幾何形狀與尺寸精度、鋼錠內部組織與性能及表面質量都做出了明確的規(guī)定。顯然，產品的技術要求是制定工藝過程的首要依據(jù)。因為達到產品的技術要求是我們組織生產的出發(fā)點。 （ 2) 鋼種的加工性能： 鋼錠加工工藝性能包括了鋼錠變形抗力、塑性、導熱性以及形成缺陷的傾向性等內容。它反映了金屬在加工過程中的難易程度，決定并影響了我們對金屬采用何種加工方式和方法，決定并影響了我們選擇工序內容和確定工藝參數(shù)。因此，鋼錠加工工藝性能是制定工藝過程的首要依據(jù)。 （ 3）生產規(guī)模大小：一般生產規(guī)模大小有兩個含義，即企業(yè)規(guī)模大小和品種批量的多少。企業(yè)規(guī)模的大小決定了工藝過程是一次成材還是兩個階段生產的問題。至于批量的多少主要反映在選取設備的技術條件、產品成本的高低 14 上，而對產品的工藝過程無顯著影響。 （ 4） 產品成本：成本是生產效果 的綜合反映，是各種因素影響的結果。一般鋼錠加工工藝性能愈差，產品的技術要求愈高，其生產過程就愈復雜，生產過程中金屬、燃料、電力、勞動力等各種消耗也愈高，產品成本必然會相應提高。反之，產品成本則下降。成本的高低在一定程度上也是工藝過程是否合理的反應。當然，成本還與產量大小、生產技術水平等其他因素有關。 （ 5）工人的勞動條件：工藝過程中所采用的工序必須保證生產安全，不危機勞動者的身體健康，不造成環(huán)境污染。否則，因采取妥善的防護措施。 應當說明，上述制定工藝過程的各項依據(jù)是相互聯(lián)系、相互影響的。在確定工藝過程時應 該進行綜合的考慮，任何片面的強調某一方面的做法都會給生產帶來不良的影響。 3.2 生產工藝流程 被稱為軋制生產過程中的各種化學成分，不同形狀的鋼錠，鋼坯和開花的形狀和性能，以滿足要求的鋼材，通過一系列的所需步驟，對這些過程的組合和順序。顯然，不同的產品具有不同的軋制工藝。 正確的制定過程中軋制車間工藝設計的重要組成部分。連軋生產工藝開發(fā)的主要目的是為了獲得優(yōu)質的產品符合要求，其次要確保質量，在追求高收益率的基礎上，磨，可以做各種原材料，降低材料消耗，降低產品成本。因此，正確的產品制定過程合理化進程，磨意義 的作用。高品質，低消費過程中制定的總體要求，產品。 15 3.2.1 車間生產工藝流程圖 3.2.2 板坯加熱 配置 3 座加熱爐，加熱爐選用步進式加熱爐，板坯采用冷料裝爐和熱料裝爐兩種方式，其中熱裝溫度為 400 700 。 3.2.3 清除氧化鐵皮 加熱合格的板坯由出爐輥道送至高壓水除鱗箱。在通過除鱗箱時，由壓力約 21MPa 的高壓水噴除板坯上、下表面的氧化鐵皮，然后經粗軋機前輸入輥道輸送至四輥粗軋機處進行粗軋軋制。 3.2.4 軋制 （ 1） 軋制過程經過粗軋機和精軋機兩架軋機完成，采用可逆式軋制。在粗軋機前后設置有回轉輥道和推床；在精軋機前設置有回轉輥道，前后設有推床。 （ 2）軋制中再生氧化鐵皮的噴除軋件在軋制過程中，可用機架上的高壓水連鑄板坯 加熱 粗扎 精軋 控制冷卻 高壓水除鱗 熱矯直 冷床冷 卻 表面檢查、 修磨 切頭尾、 分段 切邊、刨分 切定尺、取樣 自動打印、噴印 中厚板產品 表面噴丸處理 淬火 自動超 聲波探 傷 熱處理 人工超聲 波探傷 火焰切定 尺取樣 冷矯直 16 除鱗裝置去其上的再生氧化鐵皮。 3.2.5 軋后加速冷卻 在精軋機與熱矯直機間設有一套鋼板加速冷卻系統(tǒng)。鋼板通過 ACC 裝置時，上、下兩面同時噴水進行加速冷卻，使鋼板的溫度快速下降。鋼板通過ACC 裝置的速度約 0.52.5m/sec，在噴冷的同時，還由側面以約 1.0MPa 的中壓水噴吹清除鋼板表面的汽化層，保證 冷卻效果。 3.2.6 鋼的軋后精整工序 （ 1）熱矯直 鋼板一般在 600850 進行熱矯，較薄的鋼板溫度可能降低至 500550 ，較厚的鋼板可接近 800900。矯直速度是根據(jù)鋼板的矯直溫度、厚度及強度性能等因素確定的，速度范圍為 02.5m/sec。鋼板在矯直機上一般矯直 1 道，特殊情況下可采用 3 道。 （ 2）鋼板冷卻： 熱矯后的鋼板一般在 600900 左右進入冷床。 3.3 寬厚板的熱處理 寬厚鋼板熱處理 有 正火，淬火和回火（淬火和回火）的主要途徑，正火和控制冷卻 +正火，回火，回火 +退火，直 接淬火（ DQ），直接淬火和回火。其中，最大的是處理板正火，正火 +回火，熱處理產品占 70左右，周圍的一切，淬火板，占 15左右，其他，如回火 15。 藝流程如下： 17 4、 車間的平面布置和軋機的選擇 4.1 車間的平面布置 4.1.1 車間布置原則 （ 1） 符合要求的生產工藝，生產流程線是合理的。 （ 2）有利于生產和占地面積小，運輸線路短，以減少周期時間和提高生產率。 （ 3），以確保操作方便，安全生產。 （ 4）避免相互交叉的金屬流線和其他物資運輸線。 （ 5）考 慮未來發(fā)展的余地 4.1.2 選擇金屬流程線 綜合考慮車間的長度及空間布局，特別是精整跨與加熱跨的合理布置，所以車間的金屬流動形式采用直線移動式。 4.1.3 生產設備的布置 5 將車間布置為 9 跨，原料跨、加熱跨、主軋跨、冷床跨、剪切跨、精整跨、熱處理跨、成品跨、軋輥跨。 DQ(在線直接淬火 ) 軋后鋼板（包括厚度大于 25mmTMCP 鋼板） 正火 淬火（輥底壓力淬火機） 控制冷卻（弱水冷、風冷或空冷） 回火（輥底式或步進梁式熱處理爐或罩式爐） 矯直（冷矯或壓力矯） 冷床冷卻 18 表 4.1 生產設備布置表 項目 序號 名稱 主要設備 1 原料跨 火焰切割機、橫移小車 2 加熱跨 步進式加熱爐、輥道 3 主軋跨 3800mm,4100mm 四輥精軋機、高壓水除鱗、推床、輥道 4 冷床跨 冷床、輥道 5 剪切跨 切頭剪、雙邊剪、超聲波探傷儀 6 精整跨 修磨臺架、翻鋼機、輥道橫移裝置、矯直機 7 熱處理跨 熱處理爐、熱處理冷床、淬火機、矯直機 8 成品跨 輥道、橫移裝置 9 軋輥跨 磨床、冷卻裝置 19 1 原料庫 2 步進式加熱爐 3 輥道 4 軋機 5 冷床 6 剪切機 7 修磨臺架 8 矯直機 9 成品跨 10 軋輥跨 11 熱處理跨 圖 4.1 車間設備 4.2 軋機的類型及布 置形式 14 4.2.1 寬厚板軋機的選擇原則 軋機是完成金屬軋制變形的主要設備，是代表車間生產技術水平、區(qū)別于其他車間類型的關鍵。因此，軋鋼車間選擇的是否合理對車間生茶具有非常重要的作用。 軋機選擇的主要依據(jù)是：車間生產的鋼材的鋼種，成品品種和規(guī)格，生產規(guī)模的大小以及由此而確定的產品生產工藝過程。對軋鋼車間工藝設計而言，軋機選擇的內容是：確定軋機的結構形式，確定其主要參數(shù)，選用軋機機架數(shù)即布置形式。在選擇軋機時，一般要注意，考慮一下原則： （ 1）在滿足產品方案的前提下，使軋機組成合理，布置緊湊； （ 2）有較高的生產率和設備利用系數(shù)； （ 3）保證獲得良好的產品，并考慮到生產新產品的可能； （ 4）有利于軋機的機械化，自動化的實現(xiàn)，有助于工人的勞動條件改善； （ 5）軋機結構型式先進合理，制造容易，操作簡單，維修方便； 20 （ 6）備品備件更換容易，并利于實現(xiàn)備品備件的標準化； （ 7）有良好的綜合經濟技術指標。 目前，由于機械制造業(yè)的發(fā)展，軋鋼生產的日益進步，現(xiàn)在的主要軋機除去一些特殊用途外，基本上都已經趨于系列化、標準化了。為我們選用軋機進行生產提供了方便的條件。 4.2.2 寬厚板軋機的型式 用于寬厚板生產的軋機 有以下四種：二輥可逆式軋機、三輥勞特式軋機、四輥可逆式軋機和萬能式軋機。 (1)二輥可逆式軋機 二輥可逆式軋機于 1850 年前后用于生產中厚板，現(xiàn)在多用直流電機驅動，采用可逆、調速軋制，由上輥進行壓下量調整，具有咬入角大、壓下量大、產量高的優(yōu)點。此外上輥抬起高度大，軋機重量不受限制，所以對原料的適應性強，既可以軋制大鋼錠也可以軋制板坯。但是二輥軋機的輥系剛度較差，鋼板厚度公差大。因此一般只適于生產厚規(guī)格的鋼板，而更多的是用作雙機布置中的粗軋機座。 (2)三輥勞特式軋機 1864 年美國創(chuàng)建了世界上第一臺勞特式 軋機，專門用于中厚板生產。這類軋機是由上下兩個大直徑輥和中間一個小直徑輥所組成，上下輥由交流電機經減速機、齒輪座帶動，為主動輥；而中輥可升降，為從動輥，靠上下輥摩擦帶動。軋制過程由軋機的兩個動作完成的，利用中輥升降和升降臺實現(xiàn)軋件的往返軋制，無需軋輥正反轉；利用上輥進行壓下量調整，得到每道次的壓下量。 三輥勞特式軋機設備投資少、建廠快、軋機輥系剛度比二輥可逆式軋機大， 21 因而生產的鋼板精度也高些。但這類軋機由于中輥直徑小、從動，因此咬入能力較強，采用角軋法軋制，成材率低，軋機輥系的剛度還不夠大，因此產品的產量和 質量都不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要，現(xiàn)已大部分被淘汰。 (3)四輥可逆式軋機 1870 年美國投產了世界上第一臺四輥可逆式軋機。它是由一對小直徑工作輥和一對大直徑支撐輥組成，由直流電機驅動工作輥或支撐輥。軋制過程與二輥可逆式軋機相同。它具有二輥可逆式軋機生產靈活的優(yōu)點，又由于有支撐輥使軋機輥系的剛度增大，產品精度提高。而且因為工作輥直徑小，使得在相同軋制壓力下能有更大的壓下量，軋機設備復雜，和二輥可逆式軋機相比如果軋機開口度相同，四輥可逆式軋機將要求有更高的廠房，這些都增加了投資。四輥軋機是軋機中最大的，由于軋機生 產出的鋼板好，已成為生產中厚板的主流軋機。 (4)萬能式軋機 萬能式軋機是一種在四輥（或二輥）可逆式軋機的一側或兩側帶有立輥的軋機。萬能式軋機始于 1907 年，是用來生產齊邊鋼板，以提高成材率的。但實踐證明立輥軋邊只在寬厚比（ B/H）小于 60 70 時才能起作用，而當 B/H大于 70 時用立輥軋邊很容易產生縱向彎曲，不僅起不到齊邊作用反而使操作復雜，容易造成事故。并且立輥與水平輥要實現(xiàn)同步運行還要增加電氣設備和操作的復雜性，中厚板尤其是寬厚板由于 B/H 大，所以自 20 世紀 70 年代后新建軋機一般已不再使用立輥軋機。 故 本設計中軋機使用了現(xiàn)在主流軋機型式：四輥可逆式軋機。 4.2.3 軋機的布置形式 寬厚板車間軋機布置有 3種形式，即單機架布置、雙機架布置和連續(xù)式多 22 機架布置。 單機架布置生產是指在一架軋機上完成中厚板的軋制。軋機可選用四輥式和萬能式中厚板軋機。適于對產量要求不高、對產品質量要求較寬的鋼板生產。 雙機架布置生產是指在 2架軋機上完成中厚板的軋制，將粗軋與精軋分到 2個機架上分別完成。目前雙機架布置均采用雙四輥布置。 連續(xù)式多機架布置生產是指在全連續(xù)式、半連續(xù)式、 3/4連續(xù)式布置的多架軋機上完成中厚板的軋制。 綜上 所述， 寬 厚板軋機的發(fā)展趨勢是：二輥可逆式軋機不再興建，三輥勞特式軋機落后已被淘汰，四輥可逆式軋機廣泛應用。在機架布置上，則四輥雙機架布置是主要形式。 4.3 軋輥主要參數(shù)的確定 4.3.1 軋輥尺寸的確定 四輥式軋機分為工作輥和支撐輥，工作輥是用來直接完成軋制過程的，其直徑較??；大直徑的為支承輥，其作用是改善工作輥的強度及剛度條件。每個軋輥都是由輥身、輥頸和輥頭組成的。軋輥的尺寸參數(shù)包括輥身直徑、輥身長度、輥頸尺寸和輥頭尺寸等。其中輥身直徑和輥身長度是表征軋輥尺寸的基本參數(shù) 。 按照軋輥的咬入條件，工作輥的輥徑應 滿足下列要求： Dg h/1-cos (4-1） 式中 Dg軋輥的工作直徑； h壓下量； 最大允許咬入角，熱軋鋼板時 值為 18 22。 工作輥輥身長度可用下式確定： L=b max+ (4-2） 式中 b max所軋板帶的最大寬度， mm； 隨板帶寬度而異的余量。 23 當 b max200mm 時取為 100 200mm。具體取值時尚應考慮軋機的裝機水平、有無張力和工人的操作水平等因素。 4.3.2 軋輥材質的選擇 鑒于軋輥輥面硬度與軋輥的強度、剛度這兩項重要的質量指標往往難于兼得，因而在確定軋輥材質時，應根據(jù)不同的軋機軋制工藝特點，正確、合理地調整軋輥輥身表面強度和硬度指標，從而選擇相應的軋輥材質及制造方法。 鋼軋機生產的特點是高的尺寸精度的要求，該產品需要一個非常高的表面光潔度和表面質量，通常在高速軋制，軋件也承受巨大的壓力和扭矩的效果。為此，對軋輥的表面硬 度的基本要求是高，耐磨損性，在軋輥表面的硬化層應具有足夠的厚度，高強度和抗壓扁能力。在一般情況下，工作軋輥的硬度要求是首位。為了獲得良好的表面光潔度，耐局部變形能力和高電壓，高速輥的厚度和板容量沒有嚴重的磨損和沖擊，熱軋帶鋼軋機的工作輥鑄鐵軋輥，無限冷硬鑄鐵軋輥的使用最好的結果。這種表面的軋輥的硬度大約 HS= 58 85。 板帶軋機的支承輥對強韌性的要求較高，而對硬度的要求則不如工作輥（熱軋支撐輥的硬度為 HS=45 50）。熱軋支承輥的材質為 60CrMo、60CrMnMo、 60SiMnMo、 9CrV、 9Cr2Mo、 60CrNi、 37SiMn2MoV、 40Mn2MoB等。熱軋工作輥的輥套可用 8CrMoV或 8Mn2MoV制作，心軸可用 37SiMn2MoV制作。 4.3.3 3800 軋機參數(shù)選擇 四輥可逆粗軋機用于將加熱后的板坯軋制到要求的尺寸和性能，該軋機具有以下主要特點： (1)具有工作輥快速更換裝置； (2)電動機械壓下； (3)液壓 AGC 調節(jié)； (4)入口和出口配有高壓水槍除磷； 24 (5)工作輥，支撐輥配有輥身冷卻水系統(tǒng)。如表 4.2。 4.3.4 4100 軋機參數(shù)選擇 四輥可逆精軋機用于將加熱后的板坯軋制到成 品鋼板要求的尺寸和性能。該軋機主要有以下主要特點： (1)用于板形控制和平直的 CVCPlus； (2)工作輥彎輥和串輥； (3)快速工作輥換輥裝置； (4)快速機械壓下系統(tǒng)； (5)液壓 AGC 調節(jié)； (6)入口和出口配有高壓水槍除磷； (7)工作輥，支撐輥輥身冷卻水系統(tǒng)； (8)軋機前后有水霧式煙塵抑制裝置。如表 4.。 25 表 4.2 3800 軋鋼機 軋機項目 選擇參數(shù) 軋機項目 選擇參數(shù) 軋機形式： 四輥可逆式 機械壓下速度： 0 40mm/s 輥縫軋制力： 81450kN 機械壓下電機： AC2325kw 軋制速度： Max 5.39m/s 壓下螺絲： S85060mm 工作輥尺寸： 10303800mm 牌坊重量： 300t 支撐輥尺寸： 20003800mm 牌坊中心距： 5400mm 液壓壓下精度： 10m 牌坊立柱斷面尺寸： 900950mm 軋機開口度： 400mm 牌坊高度： 9120mm 液壓 AGC 缸尺寸： 14501350mm 牌坊縮頸量： 218900KN/mm 液壓 AGC 行程： 80mm 主電機： 23500kw 液壓 AGC 工作壓： 260bar 主電機速度： 0 40/100rpm 液壓 AGC 響應時間： 30ms 額定力矩： 21194kNm 液壓壓下速度： 20mm/s 最大軋制力矩： 22385kNm 液壓壓下精度： 10m 最大過載力矩： 22385kNm 26 表 4.3 4100 軋鋼機 軋機項目 選擇參數(shù) 軋機項目 選擇參數(shù) 軋機形式： 四輥可逆式 液壓壓下速度： 20mm/s 輥縫軋制力： 80800kN 機械壓下提升行程： 680mm 最大軋制力： 89500KN（ AGC 缸） 機械壓下速度： 0 40mm/s 彎輥力： Max 3000kN/側 機械壓下電機： AC2 325kw CVCPlus 串輥行程： 150 mm 壓下螺絲： S850 60mm 軋制速度： Max 7.55m/s 牌坊重量： 300t 液壓壓下精度： 10 m 牌坊中心距： 5400mm 工作輥尺寸： 1120 4100mm 牌坊立柱斷面尺寸： 900 950mm 支撐輥尺寸： 2200 4100mm 牌坊高度： 9120mm 液壓壓下精度： 10 m 牌坊縮頸量： 2 18900KN/mm 軋機開口度： 400mm 主電機： 2 4000kw 液壓 AGC 缸尺寸： 1450 1350mm 最大過載力矩： 2 2385kNm 液壓 AGC 行程： 80mm 切斷力矩： 2 3283kNm 液壓 AGC 響應時間： 30ms 額定力矩： 2 1194kNm 液壓 AGC 工作壓： 260bar 最大軋制力矩： 2 2385kNm 27 5、 寬厚板壓下規(guī)程制定 5.1 軋制制度確定的原則及要求 6 軋制是整個工藝過程的核心，軋制設計在于確定合理的工藝參數(shù)，軋制制度主要包括壓下制度、速度制度、溫度制 度、張力制度及輥型制度等。板帶材軋制制度的確定要求充分發(fā)揮設備潛力、提高產量、保證質量，并且操作方便、設備安全，故合理的軋制規(guī)程設計必須滿足下列原則和要求。 （ 1）在設備能力 許可 條件下盡 可能 提高產量： 有效 發(fā)揮設備潛力 來 提高產量 ， 途徑 有以下幾個方面：增大 壓下量、減 少 軋制道次、確定合理速度規(guī)程、縮 小 軋制周期、 壓縮 換輥時間、提高作業(yè) 效 率 和 合理選擇原料增加坯重等。 （ 2）在保證操作穩(wěn)便的條件下提高質量：板帶材軋制的精軋階段對于保證鋼板的性能、表面質量、板形及尺寸精度質量有著極為重要的作用。為了保證板形質 量及厚度精度，必須遵守均勻延伸或所謂 “板凸度一定 ”的原則去確定各道次的壓下量。 5.2 制定壓下規(guī)程 7 壓下規(guī)程是寬厚板廠家計劃、組織、實施生產的依據(jù)，因此如何制定和優(yōu)化壓下規(guī)程是廠家們一直關心的問題。編制壓下規(guī)程的主要原則是： （ 1） 滿足軋制工藝的要求，如相對壓下率； （ 2） 確保設備安全； （ 3） 各道次負荷盡量均勻，避免虎頭蛇尾； （ 4） 確保板形良好。 所以寬厚板壓下規(guī)程的特點是展寬階段和延伸階段的前幾個道次，充分利用軋件溫度高、厚度厚的特點，盡量發(fā)揮軋機能力，采用大壓下量，這時軋制 28 力矩是主要限制條件，中間道次軋制力成為主要限 制因素，后幾個道次為了照顧板形、軋制力和壓下量需要逐步減少。 5.2.1 以典型產品為例確定板坯長度 若忽略燒損和熱脹冷縮，則根據(jù)體積不變定律可得板坯長度： HBhblL (5-1) mmHBhblL 24791520300 8500190070 mm 根據(jù)板坯定尺?。?L=2479mm 5.2.2 咬入條件的計算 熱軋鋼板最大咬入角 18 22，低速咬入利于改善咬入條件，故取 =21，則最大壓下量為：粗軋中 h 粗 max=b（ 1-cos） 精軋中 h 精 max=b（ 1-cos）。 粗軋中 h max=b（ 1-cos） =1030（ 1-cos21） =68mm (5-2） 精軋中 h max=b（ 1-cos） =1120（ 1-cos21） =74mm (5-3） 5.2.3 確定軋制方法 粗軋階段的主要任務是將板坯或扁錠展寬到所需要的寬度并進行大壓縮延伸。根據(jù)原料條件和產品要求，可以有多種軋制方法供選擇。這些方法是全縱軋法、綜合軋制法、全橫軋制法、角軋 縱軋法。 本設計中，坯料先經平輥縱軋一道次再經縱橫使板坯長度等于鋼板寬度，然后轉 90，縱軋到底。 29 表 5.1 中厚板軋制壓下規(guī)程 軋制階段 軋制道次 軋制方法 機架型式 出口厚度 h（ mm） 壓下量（ mm） 變形程度 / % 出口寬度 b（ mm） 軋后長度 l（ mm） 粗軋 0 除磷 除鱗箱 300 0 0 1520 2479 1 縱軋 四輥 270 30.00 10.00 2479 1688 2 橫軋 四輥 240 30.00 11.11 2479 1900 3 縱軋 四輥 215 25.00 10.42 1900 2767 4 縱軋 四輥 184 31.00 14.42 1900 3233 5 縱軋 四輥 154 30.00 16.30 1900 3863 6 縱軋 四輥 129 25.00 16.23 1900 4612 7 縱軋 四輥 109 20.00 15.50 1900 5458 精軋 8 縱軋 四輥 92 17.00 15.60 1900 6467 9 縱軋 四輥 78 14.00 15.22 1900 7628 10 縱軋 四輥 70 8.00 10.26 1900 8500 30 5.3 軋制速度制度 5.3.1 軋制速度的計算 根據(jù)長度階段的特點，寬厚板軋機和擴大軋制階段的長度，由于板坯粗而短，那么你可以推出采用恒定速度版 時軋到一定長度，然后才能梯形速度圖根據(jù)設置滾動速度。 一般 咬鋼 速度可以被設置為允許的最大速度的電動機 25，和拋 出 鋼速度可以被設置為允許的最大電機速度的 30，也可以使 拋鋼 速度等于 咬鋼 的高速鋼。板生產由于長期滾動，便于操作，可以梯形速度圖。根據(jù)經驗數(shù)據(jù)平均加速度 a=40rpm 的 /秒，平均減速度： 60 轉 /秒。由于 咬鋼 的能力是非常豐富的，所以可以穩(wěn)定速度 咬鋼 。 5.3.2 確定速度圖形式 雙輥或四輥可逆式軋機板可以改變輥的轉向和速度，從而縮短 ， 從軋制周期，提高生產的角度來看，有必要使用可調節(jié)的速度，該系統(tǒng) 的軋制速度可以被逆轉。滾動速度圖描繪了一個可逆式軋機軋制輥轉速變化傳遞 它分為兩種類型，圖 35 分別示出了梯形軋制速度圖和三角形軋制速度圖。三角形速度因沒有等速軋制階段。從圖中可以看出：三角形速度圖的軋制節(jié)奏時間比梯形速度圖短，因此，在條件允許的情況下，應盡可能采用三角形速度圖。只有當電機能力不足，或軋件過長，軋輥轉速采用最高轉速仍軋不完軋件時，才采用梯形速度圖。一般情況是在成形軋制和展寬軋制道次，由于軋件尚短，所以采用三角形速度圖。在伸長軋制階段多半采用梯形速度圖。 31 （ a)梯形速度圖， (b)三角形速度圖 圖 5-1 兩種軋制速度圖 本設計中典型產品軋件較長且較寬，故采用梯形速度圖進行軋制。 5.3.3 選擇各道咬入、穩(wěn)定軋制、拋出轉速 軋輥咬人和拋出轉速確定的原則是：獲得較短的道次軋制節(jié)奏時間、保證軋件順利咬人、便于操作和適合于主電機的合理調速范圍。咬人和拋出轉速的選擇不僅會影響到本道次的純軋時間，而且，還會影響到兩道次間的間隙時間。因此咬人和拋出轉速的選擇應當兼顧上述兩個因素。 由于壓下動作時間隨各道壓下量而定，軋輥逆轉、回送軋件時間可以根據(jù)所確定的咬人、拋出轉速改變，所以考慮這 3 個時 間的原則應當是：壓下時間大于或等于軋輥逆轉時間，要大于或等于回送軋件時間。這樣軋輥咬人和拋出轉速的選擇就應當本著在調整壓下時間之內完成軋輥逆轉動作和在保證可靠收入的前提下獲得最短軋制時間這個原則。目前，可逆式 寬 厚板軋機粗軋機的軋輥咬人和拋出轉速一般在 1020r min 和 1525r min 范圍內選擇。精軋機的軋輥咬入和拋出轉速一般在 2060r加 n 和 2030r Min 范圍選擇。 根據(jù)以上原則和經驗本設計選取軋機的平均加速度 a=40r/min，平均減速度 b=60r/min，采用穩(wěn)定速度咬入，對粗扎的七道 取 20 轉 /分的咬入速度，精 32 軋的前三道用 40 轉 /分的咬入速度，后一道采用 60 轉 /分的咬入速度，均采用20 轉 /分的拋出速度。 5.3.4 變形速度的確定 在一定的軋制條件下，從變形過程中的成品完成的空白被稱為變形制度。其主要內容是，以確定總的變形量，并通過變形。變形過程的設計任務是一個重要參數(shù)，軋制設備的選型和設計，主輥型的基礎上。變形系統(tǒng)的軋機生產，產品質量中起著重要作用。 總需要一定的變形對金屬組織和性能的影響很大，這是基于金屬軋件的特點和技術條件。通過變形來確定主要考慮金屬的可塑性，設備能力，咬條件以及 工具的形狀。其分銷機構，主要考慮金屬刺骨的條件。開始傳遞可取的變形較小，中間道次，以充分利用金屬的可塑性，可以增加道次變形道次變形，最終獲得細粒度和準確的尺寸可以取較小。 計算軋制平均速度： 軋制咬入線速度：由 60nDv （ 5-4） 對于第 17 道次： n=20r/min D=1030 mm smmnDv /07.1 0 7 860 （ 5-5） 對于第 89 道次： n=40r/min D= 1120mm smmnDv /53.234460 （ 5-6）對于第 10 道次： n=60r/min D=1120mm smmnDv /80.351660 （ 5-7） 由公式 RhhHv 2 （單位： mm/s） （ 5-8） 得 33 表 5.2 軋制平均速度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.91 1.02 1.04 1.33 1.54 1.68 1.79 4.06 4.36 5.68 5.4 軋制時間的確定 5.4.1 純扎時間 每道軋制延續(xù)時間 tj=tzh+t0,t0 為間隙時間， tzh=t1+t2, 設 v1 為 t1 時間內的軋制速度， v2 為 t2 時間內的平均速度， l1 及 l2 為在 t1及 t2 時間內軋過的軋件長度， l 為該道軋后軋件長度，則 v1 等于 60/Dn ， v2等于 120/)( 21 nnD ， t2=bnn 21，故減速段長 l2=t2v2,而 122121 /)(/)( vvtlvllt mmDnv 107860 11 mmnnDv 1078120 )( 212 0212 b nnt 對于第 17 道次：由公式 t=l/v 單位：秒 得 表 5.3 粗軋純扎時間 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 1.86 1.86 2.66 2.43 2.51 2.74 23.04 對于第 89 道次： m in/20m in ,/40 21 rnrn 120 )( 212 nnDv 1758.4mm/s 5.234460 11 Dnv mm/s 121 vllt 33.0212 b nnts 34 對于第 10 道次： n1=60r/min,n2=20r/min 5.2344120 )( 212 nnDv mm/s 8.351660 11 Dnv mm/s 121 vllt 67.0212 b nnts 8.1570222 tvl mm 得 表 5.4 精軋純扎時間 t8 t9 t10 2.84 3.34 2.64 5.4.2 間隙時間 對于間隙時間 t0,根據(jù)經驗資料在四輥軋機上往返軋制中，不用推床定心時（ l6m 時，取 t=4s. 5.4.3 軋制延續(xù)時間 由公式 tj=tzh+t0, 單位為：秒 得 表 5.6 軋制延續(xù)時間 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 4.36 4.36 5.16 4.93 8.51 8.75 9.05 8.84 9.34 6.64 5.5 溫度規(guī)程的制定 5.5.1 溫度規(guī)程的確定 提供溫度調節(jié)軋溫度區(qū)域主要決定開軋溫度，終軋溫度。一般在設計和生產 過程中，根據(jù)鋼材的溫度，以確保終軋溫度必須根據(jù)開放式軋溫度，終軋溫度的同時，主要考慮的組織和確保產品的性能，確保產品的質量，主要涉及鋼。總體來看在確定溫度制度時要注意考慮下面幾點： 35 1）根據(jù)鋼的化學成分和特性，選擇在某一溫度下金屬具有最好的塑性條件而便于變形； 2）在某一溫度下加工，金屬具有最小的變形抗力，以減少軋制時的能量消耗； 3）考慮軋件能順利的咬入軋輥，考慮軋輥有較少的磨損； 4）獲得軋后成品有細小的晶粒，使成品具有理想的組織和良好的機械性能； 5）考慮在此溫度范圍內加工，鋼的內部組織情況，不允許鋼 中碳化物成粗大的網狀分布，也不允許鐵素體與珠光體成粗大的帶狀分布； 6）考慮到加工的溫度范圍對軋件頭部和尾部溫度差的影響，要保證軋件的頭部和尾部尺寸都在允許的公差范圍之內。 本設計加熱溫度定為 1 200 1 250 ，出爐溫度降取為 50 ，粗軋前高壓水除鱗溫度降為 30 ，故立輥開軋溫度為 1180 ，考慮立輥軋后再噴高壓水除鱗，第一道開軋溫度定為 1150 。 5.5.2 溫度降的計算 對于熱軋板帶，計算道次溫降采用下列溫降公式： 1 0 0 019.124ThZt （ 5-9） 式中 T1前一道軋件的絕對溫度， K； Z兩道間的間隙時間和本道次的軋制時間， s； h該道軋件軋后厚度， mm。 由于軋機設有高壓水槍用于除去氧化鐵皮，根據(jù)經驗，一般每道次造成的平均溫度降為 10 15 由于軋件較長軋制速度較慢，所以取 t =15 36 由于軋件各個部位（如頭部和尾部）溫度降不同，考慮到計算軋制壓力時偏于安全方面，確定各道次溫度降時應以尾部為準。 頭部軋制溫度為 1150 ，尾部溫度為 第一道 113415)1000 2731150(270 36.49.121150 41 T 依次類推粗軋其他道次： T2=1118 T3=1102 T4=1085 T5=1067 T6=1049 T7=1030 精軋前除鱗溫降 30 ，為使精軋開軋溫度為 940 ，則 t=1030-30-940=60 由 60)1000 2731030(1099.12 4 Z, 所以 Z=234.18s 第八道 48 )1000 273940(86 03.99.12940T937 依次類推精軋其他道次： T9=919 T10=881 表 5.7 各道次軋制溫度 （ ） T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 1134 1118 1102 1085 1067 1049 1030 937 919 881 37 6、 力能參數(shù)的計算 6.1 確定各道變形抗力 變形抗力的確定根據(jù)相應道次的變形速度，軋制溫度由該鋼種的變形抗力曲線查出變形程度 40%時的變形抗力，在經過修正計算得出該道次實際變形 程度時的變形抗力 。 38 6.1.1 各道變形程度的計算 變形程度 %100Hh （ 6-1） 計算列入下表 表 6.1 軋制變形程度 軋制道次 1 2 3 4 5 變形程度 / 10.00 11.11 10.42 14.42 16.30 軋制道次 6 7 8 9 10 變形程度 / 16.23 15.20 15.60 15.22 10.26 6.1.2 計算各道平均變形速度 由上一章的計算得知各道次軋制變形速度如下表： 表 6.2 軋制變形速度 軋制道次 1 2 3 4 5 平均變形速度 /s-1 0.91 1.02 1.04 1.33 1.54 軋制道次 6 7 8 9 10 平均變形速度 /s-1 1.68 1.79 4.06 4.36 5.68 6.1.3 變形抗力的計算 第一道： 1 =0.91s-1 、 t=1134 ，根據(jù)變形抗力曲線查得 s=87Mpa，再由 =10%，查的修正系數(shù) K=0.68。所以該道次實際變形抗力為： s1=Ks=0.6887=59.16Mpa 第二道： 2 =1.02s-1 、 t=1118 ，根據(jù)變形抗力曲線查得 s=89Mpa，再由 =11%，查的修正系數(shù) K=0.69。所以該道次實際變形抗力為： s2=Ks=0.6989=61.41Mpa 39 第三道：3=1.04s-1 、 t=1102 ，根據(jù)變形抗力曲線查得 s=95Mpa，再由 =10%，查的修正系數(shù) K=0.68。所以該道次實際變形抗力為： s3=Ks=0.6895=64.60Mpa 第四道： 4 =1.33s-1 、 t=1085 ，根據(jù)變形抗力曲線查得 s=98Mpa，再由 =14%，查的修正系數(shù) K=0.75。所以該道次實際變形抗力為： s4=Ks=0.7598=73.50Mpa 第五道：5=1.54s-1 、 t=1067 ，根據(jù)變形抗力曲線查得 s=104Mpa，再由 =16%，查的修正系數(shù) K=0.80。所以該道次實際變形抗力為： s5=Ks=0.80104=83.20Mpa 第六道：6=1.68s-1 、 t=1049 ，根據(jù)變形抗力曲線查得 s=112Mpa，再由 =16%，查的修正系數(shù) K=0.80。所以該道次實際變形抗力為： s6=Ks=0.80112=89.60Mpa 第七道：7=1.79s-1 、 t=1030 ，根據(jù)變形抗力曲線查得 s=118Mpa，再由 =15%，查的修正系數(shù) K=0.79。所以該道次實際變形抗力為： s7=Ks=0.79118=93.22Mpa 第八道：8=4.06s-1 、 t=937 ，根據(jù)變形抗力曲線查得 s=171Mpa，再由 =15%，查的修正系數(shù) K=0.79。所以該道次實際變形抗力為： s8=Ks=0.79171=135.09Mpa 第九道：9=4.36s-1 、 t=919 ，根據(jù)變形抗力曲線查得 s=173Mpa，再由 =15%，查的修正系數(shù) K=0.79。所以該道次實際變形抗力為： s9=Ks=0.79173=136.67Mpa 第十道：10=5.68s-1 、 t=881 ，根據(jù)變形抗力曲線查得 s=187Mpa，再由 =10%，差的修正系數(shù) K=0. 68。所以該道次實際變形抗力為： 40 s10=Ks=0. 68187=127.16Mpa 表 6.3 軋制變形抗力 道次 變形速度 /s-1 變形程度 / % 變形溫度 / s0.4/MPa 修正系數(shù)K 變形抗力 /MPa 1 0.91 10 1134 87 0.68 59.16 2 1.02 11 1118 89 0.69 61.41 3 1.04 10 1102 95 0.68 64.60 4 1.33 14 1085 98 0.75 73.50 5 1.54 16 1067 104 0.80 83.20 6 1.68 16 1049 112 0.80 89.60 7 1.79 15 1030 118 0.79 93.22 8 4.06 15 937 171 0.79 135.09 9 4.36 15 919 173 0.79 136.67 10 5.68 10 881 187 0.68 127.16 6.2 軋制壓力的計算 8 6.2.1 計算各道變形區(qū)長度 變形區(qū)長度： hRl （ 6-2） 由以上公式可得表 6.4： 41 表 6.4 軋制變形區(qū)長度 軋制道次 1 2 3 4 5 變形區(qū)長度 124.30 124.30 113.47 126.35 124.30 軋制道次 6 7 8 9 10 變形區(qū)長度 113.47 101.49 97.57 88.54 66.93 6.2.2 計算各道平均單位壓力 熱軋中厚板生產時，平均單位壓力可用西姆斯公式計算： sp 15.1 （ 6-3） 式中 應力狀態(tài)影響系數(shù) 根據(jù)中厚板扎前情況，可取應力狀態(tài)影響系數(shù)： hl25.0785.0 （ 6-4） 式中： h 變形區(qū)軋件平均厚度 l變形區(qū)長度 單位壓力小于 20107pa 時，軋輥可不計壓扁影響，此時變形區(qū)長度為l= hR ，2 hHh 。 表 6.5 變形區(qū)軋件平均厚度 軋制道次 1 2 3 4 5 軋件平均厚度 /mm 285 255 227 199.5 169 軋制道次 6 7 8 9 10 軋件平均厚度 /mm 141.5 119 100.5 85 74 42 所以 p =1.15s（hl25.0785.0 ） （ 6-5） 第一道： MP ap 82.60)285 30.12425.0785.0(16.5915.11 同理 : 表 6.6 平均單位壓力 軋制道次 1 2 3 4 5 平均單位壓 /mpa 60.82 6404 67.58 79.74 92.70 軋制道次 6 7 8 9 10 平均單位壓 /mpa 101.54 107.01 159.66 164.31 147.86 單位壓力大于 20107pa 時，應考慮彈性壓扁的影響，用以下公式 )21( 0hb PCRR （ 6-6） EC 201 （ 6-7） hRl （ 6-8） 式中 E、 軋輥材料的彈性模數(shù)及泊桑系數(shù)， =0.287， E=150GPa 對于第八道次，通過計算得 R=560， l=97.57，帶入上面公式，求的 MPap 66.1598 , 同理可求的p 31.1649 ，MPap 86.14 710 反復迭代運算 3 4 次，最終得到MPa66.1598 ，MPap 31.16 49 ， 43 MPap 86.14 710 6.2.3 計算各道總壓力 各道次軋制總壓力為 : blPFpp (6-9) 第一道： Np 51069.12730.12489.168882.601 同理： 表 6.7 總壓力 軋制道次 1 2 3 4 5 總壓力 /510N 127.69 151.25 145.70 191.42 218.93 軋制道次 6 7 8 9 10 總壓力 /510N 218.92 206.35 259.98 279.98 276.42 6.3 確定各道次傳動力矩 6.3.1 傳動力矩的組成 欲確定主電動機的功率，必須首先確定傳動軋輥的力矩。軋制過程中，在主電動機軸上傳動軋輥所需力矩最多由下面四部分組成： z kdmMM M M Mi (6-10) 式中 Mz軋制力矩， 用來做塑性變形所需的軋制轉矩 ； Mm為了克服輥的滾動軸承，傳遞機構等的額外的摩擦扭矩 ； Mk空轉力矩， 即，以克服空轉的摩擦轉矩 ； 44 Md動力矩， 必要時扭矩克服不平衡輥轉速運動產生的慣性力 ； i軋輥與主電動機間的傳動比。（中厚板軋機采用直流電機，故取 i=1.） 組成傳動軋輥的力矩的前三項為靜力矩，即 zjkmMM M Mi (6-11) 這三項對任何軋機都是必不可缺少的。在一般情況下，以軋制力矩為最大，只有在舊式軋機上，由于軸承問題，有時附加摩擦力矩才有可能大于軋制力矩。 在靜力矩中，軋制力矩是有效部分，至于附加摩接力矩和空轉力矩是由于軋機的零件和機構的不完善引起的有害力矩。 由于采用的是穩(wěn)定咬入，即咬鋼后并不加速，計算傳動力矩是忽略電機軸上的動力矩，因此電機軸上的總傳動力矩為 ： kmzkmz MMMMMiMM （ 6-12） 按金屬對軋輥的作用力計算軋制力矩 6.3.2 按軋制力計算軋制力矩 軋制力矩 ： plhp RMz 22 1 （ 6-13） 式中： 合力作用點位置系數(shù)，也叫力臂系數(shù)。 中厚板中一般 =0.42 0.50,粗扎道次 取最大值，隨軋件變薄 取最小值，則： 第一道： MZ1 mKN 12.158750.0124.01 2 7 6 92 同理： 45 表 6.8 軋制力矩 軋制道次 1 2 3 4 5 軋制力矩 / mKN 1587.12 1880.01 1587.07 2321.91 2503.56 軋制道次 6 7 8 9 10 軋制力矩 / mKN 2285.28 1842.91 2541.36 2055.95 1057.22 6.3.3 附加摩擦力矩的確定 軋制過程中，軋件通過輥間時， 在滾動軸承的摩擦力的力傳遞機構產生 ，所謂附加摩擦力矩，是指 需要克服這些摩擦力矩 ，而且 這個額外的摩擦轉矩值，不包括磨需要的空轉的旋轉扭矩。 額外的摩擦轉矩值的基本組合物，具有兩個，一個用于滾子軸承的摩擦力矩，另一個用于變速機構的摩擦力矩 。 即 MMMmmm 21 （ 6-14） （ 1）傳動機構的摩擦力矩 Mm1 的計算： 1mM= zgz DDPfd （ 6-15） 式中 f支承輥軸承的摩擦系數(shù) ，取 f=0.005（油膜軸承）； zd 支承輥輥頸直徑 gD 工作輥輥身直徑 zD 支承輥輥身直徑 （ 2）傳動機構的摩擦力矩 Mm2 的計算： 軋機傳動機構中的摩擦力矩 Mm2 由連接軸，齒輪機座，減速機和主電機 46 聯(lián)軸器等四個方面的附加摩擦力矩組成，可由下式來計算： zmm MMM 12 11 (6-16) 式中 傳動機構的效率，即從主電機到軋機的傳動效率；一級齒輪傳動的效率一般取 0.960.98，皮帶傳動效率取 0.850.90。取 =0.97。 故當 =0.97 時帶入上式可得：2mM=0.031 zm MM 1 粗軋機中： dz=1500mm Dg=1030mm Dz=2000mm 精軋機中： dz=1640mm Dg=1120mm Dz=2200mm 所以粗軋： Mm=0.00398p+0.031Mz 精軋： Mm=0.00430p+0.031Mz 則：各道次附加摩擦力矩如下： 表 6.9 附加摩擦力矩 軋制道次 1 2 3 4 5 軋制力矩 / mKN 208.65 171.09 207.59 187.65 154.09 軋制道次 6 7 8 9 10 軋制力矩 / mKN 141.93 126.35 252.65 239.14 220.03 6.3.4 空轉力矩的確定 空轉力矩是指空載轉動軋機主機列所需的力矩。通?？筛鶕?jù)實際資料可取電機額定轉矩的