87/88科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書題目：設(shè)計年產(chǎn)150萬噸的中厚板廠專業(yè)：材料成型與控制工程班級：成型07-2班摘要本設(shè)計是以地區(qū)為條件，設(shè)計了年產(chǎn)量150萬噸的中厚板廠，分析了在地區(qū)建造新的中厚板廠的可行性和必要性。結(jié)合設(shè)計條件與年產(chǎn)量要求完成了10個產(chǎn)品品種、10個產(chǎn)品規(guī)格的產(chǎn)品方案表和金屬平衡表。以鋼種為Q345B的連軋坯（200mm×2100mm×3800mm）軋制中厚板，典型產(chǎn)品規(guī)格為25mm×3300mm，第一章為中厚板的國外發(fā)展概況與建廠可行性分析，總結(jié)了當(dāng)前世界上中厚板生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)水平，包括設(shè)備、技術(shù)與理念等，然后詳細(xì)進(jìn)行了建廠的可行性分析；第二、三章是對設(shè)計任務(wù)、生產(chǎn)品種與工藝流程進(jìn)行了確定，制定了產(chǎn)品方案和生產(chǎn)工藝；第四、五章介紹了車間平面布置，確定設(shè)備的間距、生產(chǎn)流線與設(shè)施面積的計算；第七章進(jìn)行力能參數(shù)的計算，容包括軋制表的計算、工具設(shè)計與強(qiáng)度校核；第八章進(jìn)行主輔設(shè)備選擇，根據(jù)產(chǎn)品的要求，合理的確定設(shè)備參數(shù)；第九章是對車間產(chǎn)量進(jìn)行了計算，包括各設(shè)備的生產(chǎn)能力、車間平均小時生產(chǎn)能力與車間年生產(chǎn)能力；第十章編制了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，確定了車間各項設(shè)備、原材料、動力等利用程度的指標(biāo)。最后根據(jù)設(shè)計參數(shù)，繪制出了車間平面布置圖。關(guān)鍵詞：中厚板；車間設(shè)計；生產(chǎn)工藝AbstractThisdesignthattaketheTaotouareaasacondition，hasdesignedtheannualyieldof1，5milliontonsnewmediumandheavyplatefactory，analysedthefeasibilityandnecessityoftheconstructionofanewplatefactoryinTaotouarea.Combineddesignconditionsandtherequirementsofannualyield，thedesigncompletes10productvarieties，10productspecificationsandmetalbalancesheettable.Acoggedingot(200mm×2100mm×3800mm)ofQ345Bisusedfortherollingmediumplate，andatypicalproductspecificationsis25mm×3300mm.Thisdesigninvolveseleventhchapters，thefirstchapterdescribestheproducts，equipmentsandthedevelopingsituationsofmainmediumplateenterprisesabouttheinternalandexternal.Theplansoftheproducts，thesortsoftheproducts，theprocessflowandtechnologicaldemandaredescribedinthesecondandthirdchapter.Thefourthandfifthchapterisabouttheplanedisposeoftheworkshop，fixingthespacebetweenflownlineandtheequipmentareas.Thesenventhchapterisaboutthecalculationofthesteelrolling，equipmentcapability，tooldesigningandintensionverifying.Theeighthchapterisaboutthechoiceofmostlyandassistantequipmentwhichaccordingtoequipmentparameter.Theoutputsofworkshop，whichinvolvetheaverageoutputofperhourandthewholeyearoutputswerecalculatedintheninthchapter.Thetenthchapterisaboutthetechnicalandeconomictargetsincludingtheuseofequipments，rawmaterialsandpower.Atlast，thelayoutofworkshopwasdrawedaccordingtodesigningparameters.Keywords:mediumplate；Workshopdesigning；Productiontechnics目錄摘要1Abstract2第一章總論81.1工程總述81.2國外中厚板車間現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢81.2.1中厚板簡介81.2.2中厚板的用途81.2.3中厚板車間現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢91.2.4國外中厚板新產(chǎn)品新工藝新技術(shù)的開發(fā)101.3建設(shè)中厚板車間的可行性與必要性分析111.3.1原料供應(yīng)情況分析111.3.2區(qū)域輔助設(shè)施狀況121.3.3國外中厚板產(chǎn)能分析以與市場前景預(yù)測131.4總結(jié)16第二章產(chǎn)品大綱的確定和金屬平衡表的編制182.1生產(chǎn)規(guī)模的制定182.2產(chǎn)品方案的編制182.2.1產(chǎn)品方案.182.2.2產(chǎn)品方案的編制原則與依據(jù)182.2.3產(chǎn)品大綱192.3執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)202.4原料與金屬平衡表的編制202.4.1原料來源與規(guī)格202.4.2編制金屬平衡表21第三章生產(chǎn)工藝流程的制定233.1生產(chǎn)工藝流程233.2控制軋制253.2.1控制軋制原理253.2.2軋制過程中超細(xì)晶粒的控制263.3控制冷卻273.3.1控制冷卻的主要方式273.4中厚板的熱處理273.5典型產(chǎn)品的工藝制度28第四章車間的平面布置和軋機(jī)的選擇294.1車間的平面布置294.1.1車間布置原則294.1.2選擇金屬流程線294.1.3生產(chǎn)設(shè)備的布置294.2軋機(jī)的類型、軋輥尺寸與材質(zhì)304.2.1軋機(jī)的類型304.2.2軋輥尺寸與材質(zhì)31第五章主要設(shè)備距離的確定335.1加熱爐間距335.2軋機(jī)機(jī)架間距335.3軋鋼機(jī)與加熱爐距離33第六章產(chǎn)品技術(shù)要求、技術(shù)條件與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)346.1產(chǎn)品技術(shù)要求（化學(xué)成分、尺寸、重量與允許偏差）346.1.1鋼坯的尺寸、外形與允許偏差346.1.2非合金鋼和合金鋼成品化學(xué)成分允許偏差346.1.3合金鋼成分化學(xué)允許偏差356.1.4按厚度偏差種類分376.1.5合金鋼成分化學(xué)允許偏差376.1.6不切邊鋼帶的寬度允許偏差386.1.7單軋鋼板的不平度386.1.8單軋鋼板的鐮刀彎396.1.9重量39第七章典型產(chǎn)品工藝計算417.1確定軋制方法417.2軋制階段工藝計算417.2.1軋機(jī)組壓下規(guī)程的制定417.2.2確定速度制度437.3軋制力能參數(shù)的計算447.3.1計算各道軋制溫度447.3.2計算各道變形程度467.3.3計算各道平均變形速度467.3.4計算各道的變形抗力467.3.5計算各道變形區(qū)長度477.3.6計算各道平均單位壓力477.3.7計算各道總壓力487.4軋機(jī)主電機(jī)能力校核487.4.1計算各道軋制力矩497.4.2附加摩擦力矩與各道次靜力矩的計算497.5軋輥強(qiáng)度校核527.5.1工作輥強(qiáng)度計算537.5.2支撐輥強(qiáng)度計算547.5.3兩輥輥面接觸應(yīng)力計算54第八章主輔設(shè)備的選擇與性能參數(shù)的確定558.1加熱爐的選擇558.1.1推鋼式加熱爐558.1.2步進(jìn)式加熱爐578.2高壓水除鱗裝置588.3立輥機(jī)架598.4粗軋機(jī)入口推床（粗軋機(jī)出口、精軋機(jī)入出口）598.53800mm四輥可逆粗軋機(jī)598.63800mm四輥可逆精軋機(jī)608.7剪切設(shè)備的選擇628.7.1切頭剪628.7.2雙邊剪628.7.3定尺剪、火焰切割機(jī)638.8軋機(jī)機(jī)架的選擇648.9軋輥壓下裝置的選擇648.10軋輥平衡裝置的選擇668.12冷卻設(shè)備的選擇688.13冷床698.14在線超聲波探傷裝置708.15起重運(yùn)輸設(shè)備的選擇708.15.1輥道選擇708.15.2起重機(jī)選擇72第九章工作時間與年產(chǎn)量計算749.1車間工作制度和工作時間的確定749.2軋鋼機(jī)產(chǎn)量計算749.2.1軋機(jī)小時產(chǎn)量計算749.2.2軋鋼機(jī)平均小時產(chǎn)量75第十章經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)7710.1各類材料消耗指標(biāo)7710.1.1金屬消耗7710.1.2燃料消耗7810.1.3電能消耗7810.1.4軋輥消耗7810.1.5水的消耗7810.2綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)79第十一章中厚板廠的環(huán)境保護(hù)8111.1綠化8111.2各類有害物質(zhì)的控制與防治81參考文獻(xiàn)84致85第一章總論1.1工程總述（1）項目名稱:設(shè)計年產(chǎn)150萬噸的中厚板廠（2）項目概述：經(jīng)過對國外中厚板市場現(xiàn)狀的分析以與前景預(yù)測，綜合對當(dāng)?shù)馗鞣N物料供應(yīng)、能源等其它資源的分析，我們選擇區(qū)域與資源優(yōu)勢居一體的妃甸地區(qū)作為建廠廠址，設(shè)計一座年產(chǎn)量150萬噸中厚板車間，以25mm×3300mm為其典型產(chǎn)品，并且能夠生產(chǎn)規(guī)格齊全、性能優(yōu)良，能滿足市場需求的產(chǎn)品。1.2國外中厚板車間現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1.2.1中厚板簡介中厚鋼板：厚度大于4mm的鋼板屬于中厚鋼板。其中，厚度4.0-20.0mm的鋼板稱為中厚板，厚度20.0-61.2.2中厚板的用途中厚板主要用于建筑工程、機(jī)械制造、容器制造、造船、橋梁等行業(yè)，并且隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)其需求量非常之大，圍也十分廣。

（1）造船鋼板：用于制造海洋與河船舶船體。要求強(qiáng)度高、塑性、韌性、冷彎性能、焊接性能、耐蝕性能都好。（2）橋梁用鋼板用于大型鐵路橋梁。要求承受動載荷、沖擊、震動、耐蝕等。

（3）鍋爐鋼板：用于制造各種鍋爐與重要附件，由于鍋爐鋼板處于中溫（350℃

（4）壓力容器用鋼板：主要用于制造石油、化工氣體分離和氣體儲運(yùn)的壓力容器或其它類似設(shè)備，一般工作壓力在常壓到320kg/cm2甚至到630kg/cm2，溫度在-20~450℃

（5）汽車大梁鋼，用于制造汽車大梁（縱梁、橫梁）用厚度為2.5-12.0mm的低合金熱軋鋼板。由汽車大梁形狀復(fù)雜，除要求較高強(qiáng)度和冷彎性能外，要求沖壓性能好。1.2.3中厚板車間現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢主軋機(jī)的型式從機(jī)架的結(jié)構(gòu)來看有二輥可逆式、三輥勞特式、四輥可逆式、萬能式和復(fù)合式之分，而現(xiàn)代建設(shè)的軋機(jī)大部分是四輥可逆式和萬能式，而二輥可逆式和三輥勞特式在現(xiàn)代軋機(jī)建設(shè)中已不多見。新建設(shè)中厚板軋機(jī)寬度尺寸在三米以上；四輥軋機(jī)的結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定和成熟，為了增加軋機(jī)強(qiáng)度和剛度，增大機(jī)架牌坊立柱斷面尺寸和重量、支撐輥直徑，以承受更大的軋制力。一般單位軋制力都在20MN/mm以上，單位功率在2KW/mm以上，剛度在20MN/mm以上。軋機(jī)尺寸在3500mm以上，軋制速度達(dá)5~7.8m/s，牌坊主柱截面在9000cm2以上，每片單重達(dá)300t噸以上，并采用快速換輥裝置。換一次工作軋輥只8-15min，換支撐輥只1h之。主傳動采用交流電動機(jī)，帶有HAGC、彎工作軋輥PC或CVC板形控制裝置與近接γ射線測厚儀。（2）加熱爐步進(jìn)式加熱爐被公認(rèn)為當(dāng)代最先進(jìn)的爐型。老生產(chǎn)線中只有鞍鋼厚板、武鋼軋板、濟(jì)鋼中厚板、邯鋼中板采用，而新建在建的生產(chǎn)線中有13條選用此爐型，比起我國原先普遍使用的推鋼式加熱爐在提高板坯質(zhì)量、減少氧化、燒損等方面大大前進(jìn)了一步。從與軋制產(chǎn)能匹配角度和軋制品種考慮，寶鋼的5.0m軋機(jī)設(shè)置了2座，首鋼4.3m軋機(jī)設(shè)置了3座。（3）快冷裝置在生產(chǎn)高等級、高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品時，一般都采用控制軋制技術(shù)工藝。此技術(shù)的應(yīng)用必須有良好的冷卻系統(tǒng)相配合，新建和在建的生產(chǎn)線大多都裝備了先進(jìn)的快冷系統(tǒng)。裝置一般都采用DQ+U形管層流的冷卻型式，一些老生產(chǎn)線近幾年也對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了改造，目前酒鋼中板采用ADCO氣霧冷卻，鞍鋼厚板、新余中板、舞陽厚板、武鋼軋板等采用U形管層流冷卻，首鋼中板、南鋼中板采用直流式層流冷卻，都屬于比較先進(jìn)實用的裝備。（4）熱矯直機(jī)2005年以前大都采用輥式矯直機(jī)，此型式由于受輥徑和輥距的配合限制，所以矯直板厚有一定圍，一般最厚與最薄之比為4，新生產(chǎn)線都采用有力機(jī)能的新型矯直機(jī)。其矯直最厚與最薄之比可以達(dá)到25，而且矯直力也可以增加一倍。也有些老生產(chǎn)線對原有的矯直機(jī)進(jìn)行了改造，如濟(jì)鋼中厚板采用了從法國進(jìn)口的11輥四重式矯直機(jī)，效果較好，矯直精度達(dá)1.5mm/m。（5）冷床由于以前大多數(shù)生產(chǎn)線采用拉鋼冷床，非但容易劃傷鋼板，也容易造成鋼板冷卻不均勻。新建生產(chǎn)線的冷床大都采用步進(jìn)格板式或盤輥式，有足夠的面積放置鋼板，不需要在冷床前進(jìn)行熱剪分段，對提高成材率有利。也有一些老生產(chǎn)線對冷床進(jìn)行了改進(jìn)，如柳鋼采用步進(jìn)式冷床，浦鋼和濟(jì)鋼采用了盤輥式，效果都不錯[2]。1.2.4國外中厚板新產(chǎn)品新工藝新技術(shù)的開發(fā)近幾年我國的中厚板品種開發(fā)主要圍繞一些專用鋼板的鋼質(zhì)純凈化、低碳高強(qiáng)化、耐高溫、耐高壓、耐斷裂、耐腐蝕等方面展開，并取得了長足的進(jìn)步:(1)新產(chǎn)品開發(fā)有15家企業(yè)能生產(chǎn)X65級別的管線鋼，8家能生產(chǎn)X70級，寶鋼、鞍鋼、舞鋼、武鋼、濟(jì)鋼等具備了生產(chǎn)X80級的能力，其中寶鋼、鞍鋼、武鋼已能大批量生產(chǎn)，并于2005年完成了X100級的試驗室工作。寶鋼、舞鋼、武鋼、鞍鋼、馬鋼等能生產(chǎn)高級別的海洋石油平臺用鋼。以與CORTEN耐候橋梁板、BHW35高壓鍋爐板、P20塑料用模具板、N19低溫板、AH32-EH36級和F級船板、HT80高強(qiáng)板，百萬千瓦火電與核電用特厚鋼板、25萬千伏安以上變壓器用高磁感低鐵損取向硅鋼等高附加值產(chǎn)品已經(jīng)相繼開發(fā)。（2）新技術(shù)的應(yīng)用1）熱送熱裝技術(shù)為了節(jié)能和提高爐子加熱能力，新建廠都很注意煉鋼連鑄和軋鋼加熱之間板坯運(yùn)輸、保溫與調(diào)度等關(guān)系，做到生產(chǎn)管理一貫制，做到熱裝熱送率達(dá)40%-70%以上，熱裝溫度達(dá)450-680以上，噸鋼燃耗降至0.8GJ以下，并在板坯倉庫設(shè)置保溫坑或罩，盡可能提高板坯裝爐溫度。目前，日本已實現(xiàn)了直接軋制，使燃料達(dá)到零耗。2）控軋控冷技術(shù)將控軋與快冷有效地相結(jié)合在一起是中厚板生產(chǎn)技術(shù)的一大進(jìn)步，這種工藝可顯著地改善鋼板性能，降低生產(chǎn)成本與節(jié)約貴重合金元素。而中厚板軋機(jī)最適合于控軋控冷工藝，許多鋼板都可用此工藝生產(chǎn)，某些方面其性能超過熱處理鋼板，有的廠已實現(xiàn)控軋率達(dá)60%以上。條件好的廠以TMCP為主，而一般廠均以CR生產(chǎn)。目前等軋方式都采用在軋機(jī)前后延伸輥道上多塊鋼板軋制來實現(xiàn)。日本TMCP有快冷裝置的稱之為水冷型，而不用快冷的稱之為非水型。各公司都有自己專利，如新日鐵為NIC，日本鋼管為NCT，川崎為SCR和KTR，住友金屬為SHT和SSC，神戶為KONTROLL。3)板形控制技術(shù)這是一項鋼板三維立體形狀的控制技術(shù)，目標(biāo)是生產(chǎn)出尺寸偏差非常小、切頭尾和切邊極少、矩形、近似矩形與齊邊（不切邊或銑邊）、性能均一的平直鋼板。此技術(shù)可擴(kuò)大產(chǎn)品，生產(chǎn)出各種異形板。因此，該控制已成為中厚板生產(chǎn)技術(shù)中一項不可或缺的新穎工藝?？刂瓢逍我话阌煽v向（長度）、橫向（寬度）與平面三部分所構(gòu)成，三者互相配合與影響，統(tǒng)一運(yùn)籌而軋制出最佳板形和最經(jīng)濟(jì)的鋼板。這項技術(shù)除加大機(jī)架牌坊立柱截面和支撐輥直徑來提高軋機(jī)本身剛度以外，為了減少生產(chǎn)中軋輥撓度和鋼板凸度，采取了一些補(bǔ)償與修正措施。如彎工作軋輥或彎支撐輥（塔蘭托等廠）、階梯輥（大部分廠都用）、可變凸度輥（原和歌山廠用VC輥）、高精度輥型軋機(jī)（如福山廠HC軋機(jī)）、交叉軋輥軋機(jī)（如君津廠和浦項廠PC軋機(jī)）與連續(xù)可變凸度軋機(jī)（如奧克塞洛森德廠CVC軋機(jī)）等。1.3建設(shè)中厚板車間的可行性與必要性分析1.3.1原料供應(yīng)情況分析自治區(qū)擁有豐富的鐵、稀土、鈮等多種金屬共生礦床的礦區(qū)，歸市管轄，是五個區(qū)之一稱為白云礦區(qū)。白云鄂博礦西延伸約20余公里，相對高度約200米，稀土資源儲量占全國的97％，為除中國以外世界總儲量的5倍多。白云鄂博礦是一座世界罕見的多金屬共生礦床，分布在東西長18公里，南北寬約3公里，總面積48平方公里的圍?，F(xiàn)已探明礦體蘊(yùn)藏著160多種礦物，70多種元素。礦物種類主要有鐵、鈮和稀土礦物。其中鐵礦儲量9.5億噸，鈮礦儲量519萬噸，稀土礦工業(yè)儲量3600萬噸，占全世界的36%，占全國的90％以上，因而被譽(yù)為“稀土之鄉(xiāng)”。另外，還蘊(yùn)藏著銅、石英石、瑩石、磷灰石、軟錳礦等多種礦物。白云鄂博現(xiàn)在是鋼鐵公司的主要原料基地，對市和自治區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著舉足輕重的作用。白云鄂博鐵礦是包鋼的主要原料基地，是舉世聞名的稀土之鄉(xiāng)。1957年2月27日建礦，經(jīng)過“七五”、“八五”擴(kuò)建改造，現(xiàn)已形成年產(chǎn)礦石1000多萬噸的現(xiàn)代化大型露天礦山，擁有固定資產(chǎn)原值16億元以上，設(shè)備總重量3萬噸，職工總數(shù)6000多人。1.3.2區(qū)域輔助設(shè)施狀況（1）交通運(yùn)輸狀況素以“水旱碼頭”而聞名。如今，它已經(jīng)成為連接華北、西北的重要公路、鐵路、航空交通樞紐。的公路交通四通八達(dá)，已形成網(wǎng)絡(luò)。至的110國道、至的210國道貫穿全市。被稱為塞外第一橋的黃河公路大橋，長810米，寬12米，橋梁經(jīng)久牢固，造型別致，使黃北變通途。呼包高速公路西起東興，東至呼和浩特羅家營，全長146.6公里，是我國少數(shù)民族地區(qū)最早建設(shè)的高速公路之一。貫通我北、西北地區(qū)的大動脈京包、包蘭鐵路在接軌，旅客列車東南行可直達(dá)、、；西行可直達(dá)、；南下可直達(dá)、。呼市到、到的當(dāng)日往返列車以與市的包白（白云鄂博）、包石（石拐）和環(huán)城等鐵路，連接著市各區(qū)旗縣。（2）水資源條件充足的水資源是經(jīng)濟(jì)賴以發(fā)展的重要條件。黃河流經(jīng)境214公里，水面寬130米到458米，水深1.6米到9.3米，平均流速為每秒1.4米，最大流量每秒6400立方米，年平均徑流量為260億立方米，是地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的主要水源。此外，艾不蓋河、哈德門溝、昆都侖河、五當(dāng)溝、水澗溝、美岱溝等河流，水流量可觀，也是可以利用的重要水資源。土地總面積27768平方公里，其中，山地占14.49％，丘陵草原占75.51％，平原占10％。已開發(fā)和利用的土地中，市區(qū)面積為140.5平方公里；耕地面積占土地面積比重14.3％；森林面積149.2千公頃，草原面積2086.5千公頃。（3）能源供應(yīng)地區(qū)有著良好的煤電產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，豐富的賦存和易于開采的煤炭資源。周圍煤炭資源主要集中在鄂爾多斯盆地，包含準(zhǔn)格爾、、卓資山三大煤田，保有資源儲量達(dá)1217.85億噸，約占全區(qū)保有資源總量的54.39%。煤炭以長焰煤為主，煤質(zhì)優(yōu)良，具有低硫、低灰、高發(fā)熱量的特點(diǎn)。而且本地煤田規(guī)模大，宜于露天或大型機(jī)械化礦井開采，是理想的能源重點(diǎn)開發(fā)區(qū)。2007年9月底市發(fā)電企業(yè)總裝機(jī)容量已經(jīng)突破600萬千瓦，電力供應(yīng)持續(xù)平穩(wěn)，不僅充分供給市用電而且電力遠(yuǎn)輸、，支援華北電力。唯一一座50萬千伏安變電站位于稀土高新區(qū)希望工業(yè)園區(qū)。幸福變電站、昆河變電站、哈林變電站、高新變電站、稀土工業(yè)園變電站都位于稀土高新區(qū)與周邊。周邊地區(qū)天然氣資源總量10.7萬億立方米，居中國第一位。特別是里格氣田天然氣儲量達(dá)到5000億立方米以上，該氣田不僅是中國的第大氣田，而且列入世界知名大氣田行列，距該氣田僅有200公里，市工業(yè)、居民生活均已采用了清潔的天然氣能源。（4）總結(jié)在白云鐵礦的充足原料的支持下，結(jié)合便利的交通情況，可以使產(chǎn)品迅速的輻射到全國。充足的能源、資源使產(chǎn)品的成本大幅度下降。因此在建設(shè)中厚板廠是可行的。1.3.3國外中厚板產(chǎn)能分析以與市場前景預(yù)測據(jù)統(tǒng)計資料顯示，2008年我國中厚板生產(chǎn)線大約有52條，產(chǎn)能達(dá)5410萬噸。北方的鞍鋼、安鋼、舞陽、太不銹等，南方的寶鋼、武鋼、重鋼等均有一定的知名度，并且都做出了自己的特色產(chǎn)品。比如，寶鋼的汽車用版、武鋼的冷軋硅鋼片、太鋼的不銹鋼板、重鋼的鍋爐與壓力容器板船板、安鋼的低合金板材基本上占據(jù)了國市場。而首鋼京唐應(yīng)將其定位在建設(shè)高附加值、高強(qiáng)度的中厚板精品基地。2007年我國的板管比達(dá)50.43%，中厚板國市場占有率達(dá)97.3%，較前幾年有明顯的提高。日本、國與歐美國家的板管比達(dá)到60%以上，而我國的板管比例同鋼鐵發(fā)達(dá)國家相比仍有一定的差距，仍需要進(jìn)一步提升。（1）新農(nóng)村建設(shè)我國要在本世紀(jì)中葉建成現(xiàn)代化國家，肯定會實現(xiàn)農(nóng)村與農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化。所以在今后的40年左右時間，新農(nóng)村建設(shè)對中厚板的需求必會呈現(xiàn)遞增趨勢。相信這個需求足以能夠支撐我國整個中厚板產(chǎn)業(yè)。（2）船板行業(yè)在全球造船業(yè)中，國、日本和中國是最大的三家造船國，目前定單總量超過5000萬t。特別是船用中厚板，國和中國的造船業(yè)需用量供不應(yīng)求，將拉動船板需求空間。我國的造船業(yè)去年為世界第三，年造船能力350萬t左右，年需要鋼板100萬t，并還以年3%～5%的速度增長。造船業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向是輕量化，對此需要鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)提供更多高強(qiáng)度、高精度、良好低溫沖擊韌性和焊接性的船板。同時，由于船運(yùn)市場不斷升溫，船舶租賃經(jīng)營市場旺盛，船舶修理量上升，亦加大了船用中厚板用量。所以，世界與中國造船業(yè)的發(fā)展對船用中厚板有長期需求。我國LPG船今明新增47艘。華北地區(qū)最大臨海造修船基地正在建設(shè)，而今年訂單就超過78萬噸；造船的訂單已經(jīng)排到2012年，其中海洋工程船全球第一，約占全球35%，其中光造船訂單2500萬噸。受中國造船能力限制，近期中國海運(yùn)集團(tuán)被迫將8條13300標(biāo)準(zhǔn)箱集裝箱船訂單交給國三星重工，該筆訂單金額高達(dá)106億港元，這也表明國在世界造船市場仍居領(lǐng)先優(yōu)勢。而隨著國造船業(yè)的繼續(xù)擴(kuò)，國市場中厚板供應(yīng)已是極度匱乏，不得不大量從中國和日本進(jìn)口厚板。根據(jù)國造船協(xié)會的統(tǒng)計和預(yù)測，06年國船用厚板缺口為260萬噸，07年大約在350萬噸，而08年缺口將達(dá)到440萬噸。06年國從中國和日本分別進(jìn)口厚板168萬噸和177萬噸，而隨著日本厚板緊，出口量下降，國被迫到中國尋求增加資源，07年前9個月，國對國已經(jīng)出口厚板165萬噸，一舉超過日本的131萬噸，成為國厚板最大供應(yīng)國。由于08年國船用厚板的缺口更大，而國和日本鋼鐵業(yè)界也不愿過多擴(kuò)大產(chǎn)能，因此，可以預(yù)見，國將對中國的中厚板需求產(chǎn)生更大的依賴。（3）建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)開始崛起，專用板材，特別是中厚板需求旺盛。由于其具有結(jié)構(gòu)合理、強(qiáng)度高、重量輕、抗震性能好、施工簡便快捷、材料消耗少、節(jié)省土地資源、提高環(huán)保與外形美觀等一系列優(yōu)點(diǎn)，在國外應(yīng)用廣泛。如日本鋼結(jié)構(gòu)建筑占建筑總面積的50%左右，國約占20%。目前國外發(fā)達(dá)工業(yè)國家鋼結(jié)構(gòu)面積占總建筑面積40%以上，鋼結(jié)構(gòu)用鋼量占鋼產(chǎn)量的25%～40%左右。隨著消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級和城鎮(zhèn)化以與環(huán)保要求的提高，我國長期以來的混凝土結(jié)構(gòu)、砌鉗結(jié)構(gòu)開始向鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，目前已開發(fā)出用于房屋建筑、塔桅、容器、管結(jié)構(gòu)與管道、海洋工程、橋梁、市政建設(shè)、機(jī)械設(shè)備、家居用品、種植業(yè)設(shè)施的十大鋼結(jié)構(gòu)，其生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)設(shè)備接近國際先進(jìn)水平。1）大型展覽館計劃城市中心北移，形成于的一體化連接，在建設(shè)過程中將建設(shè)5-6座大型展覽館，全部采用鋼結(jié)構(gòu)建筑。其中，、、、、呼和浩特、等城市大型展覽館正在規(guī)劃立項，相信在不久的將來，中西部地區(qū)城市的展覽館項目將會更加普與。與此同時，對中厚板的需求必會呈現(xiàn)上升趨勢。2）大型體育館隨著08年奧運(yùn)會在的成功舉辦，體育館的建設(shè)在我國東部沿海城市形成熱潮，因為人們已經(jīng)明顯的意識到體育事業(yè)對經(jīng)濟(jì)的刺激效應(yīng)。鳥巢便是體育場館鋼結(jié)構(gòu)建筑的典，我們堅信在相當(dāng)長的一段時期，我國大中型城市的體育場館建設(shè)將會如火如荼。3）大型娛樂中心國家大劇院、梅蘭芳歌劇院和大劇院是鋼結(jié)構(gòu)的代表作，在一些發(fā)達(dá)大城市大型娛樂中心已經(jīng)相繼問世。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們物質(zhì)生活的不斷提高，對精神生活的需求會更加迫切。而在中西部地區(qū)大型娛樂中心也正在立項，規(guī)劃建設(shè)。4）大型批發(fā)市場與商貿(mào)中心當(dāng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展同人口數(shù)量成一定規(guī)模的時候，一些日常生活所需的配套設(shè)施也會相繼建成。而大型批發(fā)市場于商貿(mào)中心的建設(shè)也在情理之中。（4）電力和橋梁建設(shè)發(fā)電設(shè)備目前處于國家建設(shè)超常規(guī)發(fā)展特殊時期，2005年新增發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量將達(dá)到5000萬kW，拉動電站用鋼需求。該類產(chǎn)品主要以高技術(shù)含量、高附加值、高強(qiáng)度的專用中厚板為主，未來需求量增長較快。比如正在建設(shè)的田灣核電站二期、嶺澳核電站二期，同時計劃開工建設(shè)的海陽核電項目、核電項目、三門核電項目、紅沿河核電項目、澤縣核電項目、市核電項目等都需要大量高強(qiáng)度中厚板。同時，我國是一個多江河湖海的國家，交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展亦帶動橋梁建設(shè)，如未來僅在長江上就準(zhǔn)備建設(shè)十幾座大橋，對高質(zhì)量的橋梁鋼需求很大，該類鋼主要是高附加值的專用中厚鋼板。比如省望東長江公路大橋項目、自治區(qū)額布都格口岸哈拉哈河界河公路橋項目等已經(jīng)通過可行性研究，正在籌備建設(shè)。（5）工程機(jī)械制造行業(yè)工程機(jī)械行業(yè)是專用中厚板需求的主要行業(yè)之一。盡管宏觀控制使工程機(jī)械行業(yè)短期受到影響，但國家城鎮(zhèn)化是長期目標(biāo)，工程機(jī)械行業(yè)，如挖掘機(jī)和裝載機(jī)增長趨勢不會改變，對專用中厚板保持長期需求；同時，由于工程機(jī)械行業(yè)機(jī)電一體化的發(fā)展方向，用鋼量將進(jìn)一步增加。未來我國電力和礦業(yè)的發(fā)展對礦山機(jī)械用量將不斷增加，如采煤機(jī)、液壓支柱以與采煤運(yùn)輸機(jī)等使用數(shù)量將會有較大增加，對中厚板中高附加值鋼板需求較大。（6）油氣運(yùn)輸行業(yè)隨著我國天然氣資源的開發(fā)和石油需求的大幅增長，今后十幾年將是我國油氣輸送業(yè)蓬勃發(fā)展的時期，這就需要使用大量高性能的專用中厚板來制造管道和儲油罐等油氣輸送用品。西氣東輸二期、三期工程，哈薩克斯坦、俄羅斯、伊朗等國通往中國的石油輸送管線等大型工程項目都需要大量高性能的中厚板。（7）汽車行業(yè)汽車行業(yè)未來的發(fā)展對專用中厚板的需求也會增長。汽車板屬于高附加值產(chǎn)品，特別對于載貨汽車，橫梁、豎梁、車橋、以與車輪等結(jié)構(gòu)件廣泛使用中厚板。（8）大飛機(jī)項目2008年國家投資2000億作為資金支持啟動了大飛機(jī)項目，同時在和成立了相應(yīng)的集團(tuán)公司作為保障，這就必然需求特種性能的中厚板作為發(fā)展大飛機(jī)項目的基礎(chǔ)材料保障[3]。1.4總結(jié)展望后期中厚板市場，我國西部開發(fā)；中部崛起；東北振興等戰(zhàn)略舉措還在加緊實施，這些地區(qū)的發(fā)展正在成為新一輪經(jīng)濟(jì)增長的動力，并將繼續(xù)拉動中厚板產(chǎn)品的消費(fèi)。另一方面，我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)的投資高峰已經(jīng)過去，投資增幅呈不斷下降趨勢，后期雖然還有一些新增產(chǎn)能陸續(xù)投入生產(chǎn)，但隨著中厚板產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，以與鋼企協(xié)調(diào)機(jī)制的逐漸完善，中厚板產(chǎn)能釋放將十分有限，有利于市場的維護(hù)和穩(wěn)定?？傮w來看，中厚板需求前景良好，市場運(yùn)行樂觀第二章產(chǎn)品大綱的確定和金屬平衡表的編制2.1生產(chǎn)規(guī)模的制定包鋼中厚板工程采用雙機(jī)架四輥可逆軋機(jī)的布置型式，預(yù)留一精軋機(jī)，精軋機(jī)規(guī)格為3800mm，生產(chǎn)規(guī)模為150104t/a。2.2產(chǎn)品方案的編制2.2.1產(chǎn)品方案.產(chǎn)品方案是進(jìn)行車間設(shè)計、制定產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程、確定軋機(jī)組成或選擇各項設(shè)備的主要依據(jù)，包括車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品名稱、品種、規(guī)格幾年產(chǎn)量計劃。本車間依據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，經(jīng)過對同類廠的調(diào)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(chǎn)品。實際生產(chǎn)中為了滿足用戶客觀上的使用要求，每個品種都必須滿足形狀、尺寸規(guī)格和部性能的要求。因而，各類產(chǎn)品的分類、編制、牌號、化學(xué)成分、品種規(guī)格和尺寸公差、生產(chǎn)技術(shù)條件、機(jī)械性能、驗收規(guī)程、試驗與包裝方法、交貨狀態(tài)等，國家均有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如國標(biāo)、冶標(biāo)、企標(biāo)等，如果國家沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，可由生產(chǎn)廠家和客戶商定。2.2.2產(chǎn)品方案的編制原則與依據(jù)（1）產(chǎn)品方案的編制原則1）國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對產(chǎn)品的要求，既考慮當(dāng)前的急需又要考慮將來發(fā)展的需要。2）產(chǎn)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(chǎn)資源、自然條件、投資等可能性。4）考慮軋機(jī)生產(chǎn)能力的充分發(fā)揮，提高軋機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平。(2)編制依據(jù)：1）金屬與合金的品種、規(guī)格、狀態(tài)與質(zhì)量要求品種和規(guī)格不同，所采用的生產(chǎn)方案就不同，那么設(shè)計的車間就有很大差別，例如板帶材生產(chǎn)車間和管棒型材生產(chǎn)車間就有根本的差別。若產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)方案。2）年產(chǎn)量的大小產(chǎn)量不僅決定工藝過程的特點(diǎn)，同時也對設(shè)備選擇、鑄錠尺寸、產(chǎn)品規(guī)格有著直接的影響。例如，對于板材生產(chǎn)來說，產(chǎn)量不大時，可采用單機(jī)架生產(chǎn)；而產(chǎn)量大時，采用連軋生產(chǎn)。3）投資與建設(shè)速度、機(jī)械化與自動化程度、勞動條件、工人與管理人員的數(shù)量以與將來的發(fā)展前景。2.2.3產(chǎn)品大綱1）產(chǎn)品品種本車間生產(chǎn)的產(chǎn)品品種由本車間生產(chǎn)的產(chǎn)品品種有碳素結(jié)構(gòu)鋼板、低合金結(jié)構(gòu)鋼板、造船鋼板、鍋爐鋼板、容器鋼板、管線鋼板、汽車大梁鋼板、機(jī)械工程用鋼與耐磨鋼板等[4]。2）產(chǎn)品規(guī)格厚度： 5~150mm寬度： 900~3長度： 3000~25單重： Max.~29.64t序號產(chǎn)品名稱鋼種原料規(guī)格(厚×寬×長/mm)產(chǎn)品規(guī)格(厚×寬/mm)產(chǎn)量萬噸/a%1碳素結(jié)構(gòu)鋼Q345B200×2，100×3，30025×3，30022.5152低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q390B300×2，100×2，50030×2，50015103碳素結(jié)構(gòu)鋼Q195300×1，400×2，00038×2，0001284低合金高強(qiáng)度鋼Q295300×2，200×2，50030×2，50015105建筑結(jié)構(gòu)板SN490B300×2，000×2，30018×2，30015106汽車大梁板16MnL250×2，000×2，48020×2，48010.577管線鋼L245200×1，800×3，00016×3，00018128壓力容器板Spv235300×2，200×2，55026.5×2，60015109低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板Q420A200×1，500×2，20020×2，20010.5710風(fēng)電用鋼Q460C-Z200×1，700×2，40020×2，40016.511合計150100表2-1產(chǎn)品大綱2.3執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品可完全按照中國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)或中國有關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以與有關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)、檢驗和交貨。各類產(chǎn)品以與對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和代表鋼號詳見表2-1。2.4原料與金屬平衡表的編制2.4.1原料來源與規(guī)格表2.2原料來源與規(guī)格項目名稱厚度/mm寬度/mm長度/mm單重/t定尺坯倍尺坯定尺坯倍尺坯連鑄板坯200、250、300、5001200~23001500~37003，800~7，4002.81~19.917.11~39.82自開坯≥120≥1，200≥1，500≥1.662.4.2編制金屬平衡表（1）金屬平衡表編制依據(jù)成品率是指成品重量與投料量相比的百分?jǐn)?shù)。其計算公式[5]為（2-1）其中A——成品率，％；Q——投料量（原料重量），t；W——金屬的損失重量，t。；成品率是一項重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，成品率的高低反映了生產(chǎn)組織管理與生產(chǎn)技術(shù)水平的高低。影響成品率的因素是各工序的各種損失。金屬損失主要有以下幾種：1）燒損：金屬在高溫狀態(tài)下的氧化損失稱為燒損。金屬加熱過程中的燒損與加熱溫度和時間有關(guān)系，加熱溫度越高，時間越長，燒損量就越大。燒損率一般在1%～5%。2）切損：切損是指切頭、切尾、切邊等大塊殘料損失。鋼材切損主要與鋼種坯料尺寸以與原料狀況等有關(guān)。本車間產(chǎn)品切損均為0.1%～6％。3）軋廢：軋件各工序生產(chǎn)中由于設(shè)備和工具、操作技術(shù)以與表面介質(zhì)問題所造成的不符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。如軋漏，軋卡，超差，浪形，軋扭，腰薄，耳子，性能不合格等。它與車間的技術(shù)裝備、生產(chǎn)管理與操作水平有關(guān)。軋廢率一般在1%～3%[5]。表2.3金屬平衡表編號鋼種原料重量/kg成品重量/kg燒損/%燒損/%軋廢/%金屬消耗系數(shù)/%成材率/%1Q345B279525352.09991.02Q390B6345571.10390.73Q19565565961.10090.94Q295635557701.36.01.81.10090.95SN490B286326001.09891.1616MnL485643611.66.01.41.09991.07L24542203831.09691.28SPV235591453051.36.01.71.09991.09Q420A24952241.10190.810Q460C-Z331230141.86.01.21.09991.0第三章生產(chǎn)工藝流程的制定3.1生產(chǎn)工藝流程檢查修磨臺架雙邊剪和剖分剪檢查修磨臺架雙邊剪和剖分剪成品庫橫移檢查磨模臺架涂漆線壓力矯直機(jī)超聲波探傷熱處理線切頭剪冷矯直機(jī)板坯二次切割線步進(jìn)式加熱爐高壓水除鱗3800mm四輥粗軋機(jī)3800mm四輥精軋機(jī)加速冷卻裝置熱矯直機(jī)冷床圖3.1生產(chǎn)工藝流程圖生產(chǎn)工藝流程簡介：合格的定尺或倍尺冷坯通過電動過跨小車將其從連鑄車間運(yùn)送到軋鋼車間的板坯庫。合格的定尺或可直接入爐的倍尺熱坯則是通過連鑄車間的板坯熱送輥道將其逐塊送到本車間的板坯入爐輥道上，經(jīng)稱重后由推鋼機(jī)退至加熱爐加熱。定尺長度比較小的板坯，其倍尺坯料首先在車間經(jīng)過板坯二次切割，由人工火焰切割成定尺長度，然后在板坯庫的上料輥道上清除毛刺。坯料在加熱爐加熱到1100~1250℃。但對于微合金化鋼采用控制軋制的情況，出于縮短軋制過程中的待溫時間和細(xì)化奧氏體晶粒的雙重要求，一般需采用低溫加熱溫度，即1050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(jīng)軋機(jī)前輸入輥道輸送至3800mm四棍粗軋機(jī)進(jìn)行粗扎軋制。在粗軋機(jī)前后設(shè)有回轉(zhuǎn)輥道和推床；在精軋機(jī)前設(shè)置有回轉(zhuǎn)輥道，前后設(shè)置有推床。一般情況下，普通軋制、控制軋制過程都包含成形軋制、展寬軋制和延長軋制三個基本階段。.對于特殊情況下，還可采用完全橫軋、完全縱軋、角軋-縱軋法等一系列的軋制方法，通過控制軋制的過程得到所需的產(chǎn)品。在精軋機(jī)與熱矯直機(jī)之間設(shè)有一套鋼板加速冷卻系統(tǒng)。加速冷卻鋼板的厚度一般在10mm以上。鋼板在成品軋制的最后一個道次拋鋼后，由輥道運(yùn)送，按照給定的速度直接進(jìn)入ACC裝置。鋼板通過ACC裝置時，上、下兩面同時噴水進(jìn)行加速冷卻，使鋼板的溫度由約700~800℃(即奧氏體區(qū)或雙相區(qū))快速下降至約400~650鋼板通過ACC裝置的速度約0.5~2.5m/s，在上、下兩面噴冷的同時，還由側(cè)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。鋼板一般在600~850℃進(jìn)行熱矯，較薄的鋼板溫度可能降低至500~550℃，較厚的鋼板可接近800~矯直速度是根據(jù)鋼板的矯直溫度、厚度與強(qiáng)度性能等因素確定的，速度圍為0~2.5m/s。熱矯后的鋼板一般在600~900℃左右進(jìn)入冷床。鋼板在冷床上，在無相對摩擦、不受劃傷的情況下通過，溫度下降至100~150然后再經(jīng)過檢查修磨臺架人工對鋼板上下表面、邊部、平直度和標(biāo)記質(zhì)量等進(jìn)行目視檢查。冷卻后的鋼板由輥道輸送，進(jìn)入剪切線。小于50mm厚的鋼板首先經(jīng)過切頭剪，切除頭尾“舌形”和“魚尾”部分，并視板長和板形情況進(jìn)行分段處理，為后續(xù)的邊部剪切做好準(zhǔn)備。雙邊剪中的移動剪根據(jù)設(shè)定的成品寬度預(yù)先調(diào)定位置，左右剪機(jī)根據(jù)板厚調(diào)整剪刃間隙，鋼板由設(shè)于剪機(jī)左右前后的四對夾送輥，送入雙邊剪并以每分鐘最大30次的剪切頻率與每刀剪切長度max.1300mm的剪切步伐，剪切鋼板的兩邊。經(jīng)過剪切后的鋼板再經(jīng)過超聲波探傷儀進(jìn)行探傷，合格的產(chǎn)品進(jìn)入下一道工序，不合格的產(chǎn)品依據(jù)缺陷的程度做進(jìn)一步的后續(xù)處理。探傷合格的鋼板在輸送過程過表面檢查站時，在良好的照明條件下，人工對上下表面、邊部、平直度和標(biāo)記質(zhì)量等進(jìn)行目視檢查，如發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合的鋼板，送至剪后橫移修磨臺架，根據(jù)缺陷類別，決定對鋼板進(jìn)行修磨、矯直或其它處理。需要熱處理的鋼板再進(jìn)行調(diào)質(zhì)工藝后，再進(jìn)入涂漆工序，采用油漆標(biāo)記和鋼印標(biāo)記，標(biāo)記容可包括公司標(biāo)志、鋼號(鋼種與鋼級)、鋼板號、熔煉號、尺寸與重量等，對經(jīng)行業(yè)協(xié)會認(rèn)可生產(chǎn)的專用鋼板，如管線板、船板、鍋爐板、海洋平臺板等，必要時標(biāo)印出會員標(biāo)記。涂漆完畢后由過跨小車將其運(yùn)至成品庫。3.2控制軋制3.2.1控制軋制原理根據(jù)熱軋過程中變形奧氏體再結(jié)晶狀態(tài)和相變機(jī)制的不同，一般將控制軋制劃分為三個階段:在奧氏體再結(jié)晶區(qū)的控制軋制——奧氏體再結(jié)晶型控制軋制；在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)的控制軋制——奧氏體未再結(jié)晶型控制軋制；在奧氏體和鐵素體兩相區(qū)的控制軋制——兩相區(qū)控制軋制。在再結(jié)晶區(qū)軋制時，為控制變形奧氏體的再結(jié)晶數(shù)量，應(yīng)盡可能達(dá)到完全再結(jié)晶，在設(shè)備能力許可的條件下，在高溫區(qū)采取盡可能大的道次壓下量，提高道次變形量(一般要求≥15%～20%，最小≥10%)，以增加奧氏體的再結(jié)晶數(shù)量，細(xì)化晶粒。再結(jié)晶區(qū)軋制的終軋溫度應(yīng)>1000～1050℃，總變形量應(yīng)控制在60%以上。在部分再結(jié)晶區(qū)軋制時，得到的奧氏體晶粒不均勻，特別是在某一特定變形量的條件下，由于應(yīng)變誘發(fā)晶界遷移，在奧氏體中產(chǎn)生少量特大晶粒，引起組織中出現(xiàn)嚴(yán)重的混晶現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼板性能下降，因此要采取待溫、快冷等手段防止在部分再結(jié)晶區(qū)軋制。對于低合金鋼，部分再結(jié)晶區(qū)的溫度圍一般認(rèn)為是≥950～1000℃。在未再結(jié)晶區(qū)軋制時，鋼不發(fā)生奧氏體再結(jié)晶過程，變形使奧氏體晶粒拉長、壓扁，并在晶粒形成變形帶。變形奧氏體的晶界是奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變時優(yōu)先形核的部位，被拉長的奧氏體晶粒將阻礙鐵素體晶粒長大。隨著變形量加大，晶體變形帶數(shù)量增多，在晶體的分布也更加均勻，這些變形帶也提供相變時的形核地點(diǎn)，因而相變后的鐵素體更加細(xì)均勻。對于低合金鋼，未再結(jié)晶區(qū)溫度圍一般認(rèn)為是Ar3～950℃，在未再結(jié)晶區(qū)軋制的總變形率應(yīng)≥35%～60%，盡可能采用大的道次變形量，為隨后奧氏體向鐵素體相變形核創(chuàng)造條件，增加形核部位，達(dá)到細(xì)化鐵素體晶粒和珠光體球團(tuán)尺寸的目的，終軋溫度應(yīng)高于Ar3.2.2軋制過程中超細(xì)晶粒的控制晶粒細(xì)化可以有效地同時提高材料的強(qiáng)度和韌性。根據(jù)物理冶金原理，晶粒細(xì)化可以通過從形變奧氏體中由高位錯密度實現(xiàn)應(yīng)變誘發(fā)相變的方式，也可以通過從超細(xì)的奧氏體晶粒的晶界形核得到超細(xì)的鐵素體晶粒。一般而言，通過超細(xì)奧氏體實現(xiàn)鐵素體晶粒的細(xì)化可以得到更細(xì)的鐵素體晶粒尺寸從而得到更優(yōu)的綜合性能。在奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的相變過程中，奧氏體的晶界是鐵素體核心的非均勻形核的位置，因此奧氏體晶粒尺寸對鐵素體的形核速率具有顯著的影響。超細(xì)奧氏體晶粒結(jié)構(gòu)將大大提高晶界界面的面積，從而有效地提高了鐵素體形核的速率而細(xì)化了最終鐵素體晶粒的尺寸。一般認(rèn)為，奧氏體晶粒尺寸愈小，相變后得到的鐵素體晶粒愈細(xì)。因此要想得到超細(xì)的鐵素體晶粒尺寸，首先需要得到超細(xì)的奧氏體晶粒尺寸。超細(xì)的奧氏體晶粒尺寸可以通過控制動態(tài)再結(jié)晶過程而獲得。在熱軋過程中，重要的工藝參數(shù)包括溫度、應(yīng)變速度和應(yīng)變量。其中溫度和應(yīng)變速度的影響可以用一個工藝變量Z(Zeller-Hollomon)參數(shù)來描述：Z=εexp(Q/RT)（3-1）其中?ε是應(yīng)變速度；T為形變溫度；Q是形變激活能。Hodgson對大量的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在熱加工過程中動態(tài)和亞動態(tài)再結(jié)晶的晶粒尺寸只是Z參數(shù)的函數(shù)。G.Zhu等人系統(tǒng)分析了Robiller和LutzMeyer對微合金Nb鋼的實驗數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計分析得到了動態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變和Z參數(shù)之間的關(guān)系：εc=0.048lnZ-0.96（3-2）由此可見，大的Z參數(shù)對應(yīng)著大的動態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變。因此要想在大的Z參數(shù)條件下通過動態(tài)再結(jié)晶實現(xiàn)奧氏體晶粒尺寸的細(xì)化，必要條件是積累足夠大的應(yīng)變ε(ε>εc)來克服動態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變誘發(fā)動態(tài)再結(jié)晶過程發(fā)生。在多道次積累應(yīng)變過程中，道次之間的靜態(tài)再結(jié)晶將對于應(yīng)變的積累十分重要。從而被道次之間的靜態(tài)再結(jié)晶所釋放。為提高多道次軋制過程中的應(yīng)變積累，在道次之間的靜態(tài)再結(jié)晶軟化應(yīng)最小化，可以通過降低軋制溫度和調(diào)整道次的壓下量來得到。為了板型控制的需要，可以在最后一個道次之前的道次誘發(fā)動態(tài)再結(jié)晶過程，而在最后一個道次施加一個較小的變形來調(diào)整板型[7]。3.3控制冷卻3.3.1控制冷卻的主要方式目前，中厚板控制冷卻方式主要有壓力噴射冷卻、層流冷卻、霧化冷卻、噴淋冷卻和直接淬火等。(1)高壓噴射冷卻。水以一定壓力從噴嘴噴出，水流連續(xù)呈紊流狀態(tài)噴射到鋼板表面。這種冷卻方法穿透性好，一般在水汽膜比較厚的條件下采用。但是，這種冷卻方式用水量大、水花飛濺嚴(yán)重、冷卻不均勻、水質(zhì)要求高、噴嘴易被堵塞而且水的利用率較低。(2)噴淋冷卻。將水加壓，由噴嘴噴出的水的流速超過連續(xù)噴流，水流破斷后形成的液滴沖擊被冷卻的鋼板表面。這種噴嘴冷卻能力強(qiáng)，冷卻較為均勻，但是需要很高的水壓，冷卻能力的調(diào)節(jié)圍較窄，而且對水質(zhì)要求高。(3)層流冷卻。水以較低壓力從水口自然連續(xù)流出，形成平滑水流。水流流到鋼板表面后在一段距離仍保持平滑層流狀態(tài)，可獲得很強(qiáng)的冷卻能力，冷卻均勻。目前，鋼板熱軋后的層流冷卻一般采用板層流(水幕冷卻)和管層流(U形管層流)兩種方式。前者用水量大、冷卻效果強(qiáng)，但是不易控制和調(diào)節(jié)；后者對鋼板的冷卻比較緩和、均勻，冷卻區(qū)較長。3.4中厚板的熱處理中厚鋼板熱處理的主要方式有正火、調(diào)質(zhì)(淬火+高溫回火)、正火+控冷、正火+回火、回火、退火、直接淬火(DQ)、直接淬火+回火等。其中，處理量最大的是正火板，包括正火+回火，大約占所有熱處理產(chǎn)品的70%左右；其次是調(diào)質(zhì)板，占15%左右；其它如回火等占15%。中厚板熱處理工藝流程見下圖[8]。DQ(在線直接淬火)軋后鋼板（包括厚度大于25mmTMCP鋼板）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(jī)）控制冷卻（弱水冷、風(fēng)冷或空冷）回火（輥底式或步進(jìn)梁式熱處理爐或罩式爐）矯直（冷矯或壓力矯）冷床冷卻圖3-2中厚板熱處理工藝流程3.5典型產(chǎn)品的工藝制度本設(shè)計的典型產(chǎn)品為Q345B，含C≤0.12，并參照有關(guān)資料與全國同類產(chǎn)品的熱加工制度，得出本設(shè)計產(chǎn)品的熱加工工藝制度：加熱溫度為：1220~1260℃，初軋溫度：1150~1250℃，終軋溫度為：>其臨界轉(zhuǎn)變溫度為：Ac1：724℃，Ac3：876℃，Ar3：850℃，Ar1：682℃第四章車間的平面布置和軋機(jī)的選擇4.1車間的平面布置4.1.1車間布置原則(1)滿足生產(chǎn)工藝要求，使生產(chǎn)流線合理。(2)即有利于生產(chǎn)又使占地面積小，運(yùn)輸線短，以求縮短周期、提高生產(chǎn)率。(3)保證操作方便、安全生產(chǎn)。(4)避免金屬流線和其它材料運(yùn)輸線的相互交叉。(5)考慮將來的發(fā)展，留有余地。4.1.2選擇金屬流程線綜合考慮車間的長度與空間布局，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(chǎn)設(shè)備的布置將車間布置為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。表4.1生產(chǎn)設(shè)備布置表項目序號名稱主要設(shè)備1原料跨火焰切割機(jī)、橫移小車2加熱跨步進(jìn)式加熱爐、輥道3主軋跨3800mm四輥精軋機(jī)、立輥軋機(jī)、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(jī)、輥道橫移裝置、矯直機(jī)7熱處理跨熱處理爐、熱處理冷床、淬火機(jī)、矯直機(jī)8成品跨輥道、橫移裝置9軋輥跨磨床、冷卻裝置圖4.1車間平面布置簡圖1原料庫2步進(jìn)式加熱爐3輥道4軋機(jī)5冷床6剪切機(jī)7修磨臺架8矯直機(jī)9成品跨10軋輥跨11熱處理跨4.2軋機(jī)的類型、軋輥尺寸與材質(zhì)4.2.1軋機(jī)的類型中厚板軋機(jī)的型式不一，從機(jī)架結(jié)構(gòu)來看有二輥可逆式、三輥勞特式、四輥可逆式、萬能式和復(fù)合式；就機(jī)架布置而言又有單機(jī)架、順列式或并列雙機(jī)架與多機(jī)架連續(xù)或半連式軋機(jī)之別。（1）二輥可逆式軋機(jī)二輥可逆式軋機(jī)于1850年前后用于生產(chǎn)中厚板，現(xiàn)在多用直流電機(jī)驅(qū)動，采用可逆、調(diào)速軋制，理由上輥進(jìn)行壓下量調(diào)整，具有咬入角打、壓下量大、產(chǎn)量高的優(yōu)點(diǎn)。此外上輥抬起高度大，軋機(jī)重量不受限制，所以對原料的適應(yīng)性強(qiáng)，既可以軋制大鋼錠也可以軋制板坯。但是二輥軋機(jī)的輥系剛度較差，鋼板厚度公差大。因此一般只適于生產(chǎn)厚規(guī)格的鋼板，而更多的是用作雙機(jī)布置中的粗軋機(jī)座。（2）三輥勞特式軋機(jī)1864年美國創(chuàng)建了世界上第一臺勞特式軋機(jī)，專門用于中厚板生產(chǎn)。這類軋機(jī)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(jī)經(jīng)減速機(jī)、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(jī)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(zhuǎn)；利用上輥進(jìn)行壓下量調(diào)整。得到每道次的壓下量。三輥勞特式軋機(jī)設(shè)備投資少、建廠快、軋機(jī)輥系剛度比二輥可逆式軋機(jī)大，因而生產(chǎn)的鋼板精度也高些。但這類軋機(jī)由于中輥直徑小、從動，因而咬入能力較弱，采用角軋法軋制，成材率低，軋機(jī)輥系的剛度還不夠大，因此產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要?，F(xiàn)已大部分被淘汰。（3）四輥可逆式軋機(jī)1870年美國投產(chǎn)了世界上第一臺四輥可逆式軋機(jī)。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(jī)驅(qū)動工作輥或支撐輥。軋制過程與二輥可逆式軋機(jī)一樣。它具有二輥可逆式軋機(jī)生產(chǎn)靈活的優(yōu)點(diǎn)，又由于有支撐輥使軋機(jī)輥系的剛度增大，產(chǎn)品精度提高。而且因為工作輥直徑小，使得在一樣軋制壓力下能有更大的壓下量，軋機(jī)設(shè)備復(fù)雜，和二輥可逆式軋機(jī)相比如果軋機(jī)開口度一樣，四輥可逆式軋機(jī)將要求有更高的廠房，這些都增加了投資。四輥軋機(jī)是軋機(jī)中最大的，由于軋機(jī)生產(chǎn)出的鋼板好，已成為生產(chǎn)中厚板的主流軋機(jī)。（4）萬能式軋機(jī)萬能式軋機(jī)是一種在四輥（或二輥）可逆軋機(jī)的一側(cè)或兩側(cè)帶有立輥的軋機(jī)。萬能式軋機(jī)始于1907年，是用來生產(chǎn)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(dāng)B/H大于70時用立輥軋邊很容易產(chǎn)生縱向彎曲，不僅起不到齊邊作用反而使操作復(fù)雜，容易造成事故。并且立輥與水平輥要實現(xiàn)同步運(yùn)行還要增加電氣設(shè)備和操作的復(fù)雜性。中厚板尤其是寬厚板由于B/H大，所以自20世紀(jì)70年代厚新建軋機(jī)一般已不再使用立輥軋機(jī)。根據(jù)設(shè)計要求并考慮未來發(fā)展，軋機(jī)機(jī)架選擇為雙機(jī)架，預(yù)留一架粗軋機(jī)，軋機(jī)布置形式為串列式。粗軋機(jī)選擇3800mm四輥可逆軋機(jī)，精扎機(jī)組選擇3800mm四輥可逆軋機(jī)。4.2.2軋輥尺寸與材質(zhì)軋輥的主要參數(shù)為輥身直徑、輥身長度、輥徑尺寸和輥頭尺寸。（1）輥身的直徑。中厚板軋機(jī)的輥身直徑應(yīng)滿足下列條件:Dg≥，（4.2-1）式中Dg：軋輥工作直徑；△h為軋輥壓下量；α最大允許咬入角；α=15~22（2）軋輥的輥身長度由所軋鋼板的寬度確定。輥身長度由公式L=b+a確定，其中b－鋼板最大寬度，a－余量。(3)輥徑尺寸輥徑尺寸為輥徑直徑d和輥徑長度l。輥徑直徑：d/D=0.67~0.75；（4.2-2）輥徑長度:l/D=0.83~1.0；（4.2-3）(4)輥頭尺寸輥頭尺寸根據(jù)連接軸的型式而定。梅花連接軸的梅花輥頭外徑d1與輥徑直徑d的關(guān)系大致如下：d1=（0.9~0.94）dmm （4.2-4）(5)軋輥材質(zhì)工作輥支材質(zhì)的選擇對硬度的要首位的。對工作輥主要要求有：良好的加工表面、抵抗局部變形的能力、高的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度以與高壓高速下軋輥不致磨損而影響板厚和板型；在熱軋中厚板中工作輥材質(zhì)以以合金細(xì)晶鑄鐵使用效果最佳，硬度可達(dá)到Hs70~80。支撐輥材質(zhì)的選擇:軋制中對支撐輥主要要求有：剛度要好，較高的疲屈服強(qiáng)度；好的應(yīng)力狀態(tài)和抗裂紋擴(kuò)展能力；好的耐磨性。本設(shè)計采用合金鋼作為支撐輥材質(zhì)，其硬度可達(dá)到Hs50~55[9][10]。表4-2軋機(jī)主要設(shè)備參數(shù)表軋機(jī)型式最大軋制力/MN軋制速度m/s主電機(jī)功率/kw主電機(jī)轉(zhuǎn)速/r·min-1四輥可逆1080～3.16/7.302×10000AC0～±50/120牌坊重量/t主電機(jī)額定力矩/kN·m每側(cè)最大