內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書PAGEPAGEVII內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書PAGE1內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題目：設(shè)計(jì)年產(chǎn)量140萬噸的中厚板廠專業(yè)：材料成型及控制工程班級(jí)：成型06-1班

設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為140萬噸的中厚板廠摘要中厚板是冶金產(chǎn)品中的重要產(chǎn)品之一，它的生產(chǎn)水平和產(chǎn)品質(zhì)量代表了一個(gè)國(guó)家鋼鐵工業(yè)的發(fā)展水平。中厚板生產(chǎn)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)是以高強(qiáng)、專用特殊板為主，生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是以TMCP和微合金化為主，輔之以滿足下游用戶特殊需要的探傷、噴丸和熱處理等工藝。本次設(shè)計(jì)是以包頭地區(qū)為建廠地點(diǎn)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為140萬噸的中厚板廠，以12mm×25000mm×6000-12000mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼板Q345B為典型產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，簡(jiǎn)單介紹了中厚板的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了建廠的可行性。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是制定了產(chǎn)品大綱，確定了生產(chǎn)工藝流程，選擇了軋機(jī)及輔助設(shè)備。并根據(jù)典型產(chǎn)品重點(diǎn)制定了壓下規(guī)程，計(jì)算了輥形，校核了軋輥及主電機(jī)。最后用CAD以1:200的比例畫出車間平面圖。關(guān)鍵詞中厚板生產(chǎn)工藝軋機(jī)平面布置Thedesignofthemediumplateplantwiththeannualoutputof1,400,000tonsAbstractMediumplateisoneoftheimportantproductsinmetallurgyfield,thelevelofit’smanufactureandthequalityofproductrepresentthedevelopmentlevelofsteelindustryofthecountry.Themediumplatemanufacturingtechnologywilldevelopfastalongwiththedevelopmentofthesteelindustryandchangeoftherequirementofthedownstreamindustry.Thetendencyofthemediumplate’sproductdevelopmentismainlyonthehigh-strength,specialutilityones,tendencyofthemanufacturingtechnologyismainlyontheTMCPandmicroalloytechnology,subsidiarytechnologyarethedetection,blastgrit,andheattreatmentwhichmeetsthespecialrequirementofthedownstreamcustomers.Thisdesigncanbedividedinto9chapters,mainlyintroducedarethedevelopmentofmediumplateinourcountry,thenecessityandreliabilityofthisplantinBaotouarea,Designproductioncapacityof1，400，000tonsofplateplantto12mm×2500mm×6000~12000mmofQ345Bcarbonstructuralsteelproductsforthetypicalproduct.Thedesigninformationthroughaccesstorelevantliterature,productschedule,process,equipment,tableofrolling,annualoutput,subsidiaryequipment,strengthtestandthetestoftheenginepower,andthelastchapteristhelayoutoftheworkshop.Keywords:mediumplate;processofmanufacture;rollingmill;planelayo目錄摘要 IAbstract II第一章我國(guó)中厚板生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展 11.1我國(guó)中厚板生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 11.2中厚板在國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r 21.3建廠可行性和必要性的分析 21.3.1市場(chǎng)需求情況 21.3.2資源情況 31.3.3交通情況 31.3.4能源情況 31.3.5場(chǎng)址選擇 4第二章產(chǎn)品方案編制 52.1產(chǎn)品方案依據(jù)及產(chǎn)品方案的編制原則及方法 52.2金屬平衡表制定 52.2.1成材率概念 52.2.2金屬消耗分析 62.3產(chǎn)品的技術(shù)要求 72.4尺寸及外形的測(cè)量 72.4.1尺寸及允許偏差 72.4.2產(chǎn)品的化學(xué)成分 8第三章中厚板工藝過程及其制定 93.1工藝過程制訂的依據(jù) 93.2中厚板生產(chǎn)工藝流程 93.3原料表面缺陷的清理 103.4原料加熱 103.5除磷 123.6軋制 123.6.1粗軋 123.6.2精軋 13第四章中厚板軋機(jī)主要性能參數(shù)選擇 144.1中厚板軋機(jī)型式 144.2中厚板軋機(jī)布置 154.3中厚板軋機(jī)參數(shù)確定 154.3.1軋輥 154.3.2軋輥軸承及軸承座 164.3.3壓下與平衡裝置 174.3.4機(jī)架 174.3.5換輥裝置 174.3.7除鱗設(shè)備 184.3.8軋制冷卻設(shè)備 18第五章中厚板壓下規(guī)程制定 195.1中厚板壓下規(guī)程制定 195.2壓下規(guī)程設(shè)計(jì) 195.3軋機(jī)主電機(jī)校核 295.3.1轉(zhuǎn)矩圖與力矩圖分析 295.4驗(yàn)算電機(jī)容量 305.4.1電機(jī)的參數(shù) 305.4.2電機(jī)的校核 30第六章軋輥強(qiáng)度校核 336.1中厚板軋輥的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn) 336.2軋輥強(qiáng)度校核 336.3兩輥輥面接觸應(yīng)力計(jì)算 35第七章軋機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算 377.1軋鋼機(jī)工作圖表 377.2軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算 377.2.1軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算 377.2.2軋鋼機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量 387.3軋機(jī)年產(chǎn)量計(jì)算 387.3.1車間工作制度和工作時(shí)間的確定 397.3.2計(jì)算年軋鋼機(jī)產(chǎn)量 39第八章輔助設(shè)備 408.1加熱設(shè)備選擇 408.2剪切機(jī)選擇 418.2.1雙邊剪 418.2.2剖分剪 428.2.3定尺剪 428.3矯直設(shè)備選擇 438.4冷卻設(shè)備 448.4.1冷床 448.4.2冷床主要參數(shù)確定 458.4.3翻板機(jī)選擇 468.5起重運(yùn)輸設(shè)備選擇 468.5.1輥道選擇 468.5.2起重設(shè)備選擇 468.6定尺鋼板的表面檢查和修磨 478.7鋼板的收集、堆放及包裝 478.7.1鋼板收集應(yīng)遵循的原則 478.7.2堆放應(yīng)注意事項(xiàng) 48第九章中厚板車間平面布置 499.1平面布置的原則 499.2金屬流程線的確定 499.3設(shè)備間距的確定 499.4倉(cāng)庫(kù)面積計(jì)算 509.4.1原料倉(cāng)庫(kù)面積計(jì)算 519.4.2成品倉(cāng)庫(kù)面積確定 519.5車間其他設(shè)施面積的確定 529.5.1操縱臺(tái)位置選擇 529.5.2主電室 529.5.3軋輥堆放場(chǎng)地 529.5.4運(yùn)輸通道的確定 529.6中厚板車間廠房組成及立面尺寸確定 539.6.1廠房跨度布置 539.6.2廠房跨度大小 539.6.3柱距尺寸 539.7車間經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 549.8各類材料的消耗指標(biāo) 549.9綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 549.9.1日歷作業(yè)率 549.9.2有效作業(yè)率 549.9.4合格率 559.9.5勞動(dòng)生產(chǎn)率 55第十章軋鋼廠的環(huán)境保護(hù)與綜合利用 5610.1軋鋼廠的環(huán)境保護(hù) 5610.1.1綠化 5610.1.2各種有害物質(zhì)的控制與防治 5610.1.3噪音的防治 5610.1.4水質(zhì)的處理 5710.2軋鋼廠的節(jié)能和綜合利用 5710.2.1軋鋼廠的節(jié)能 5710.2.2加熱爐的余熱利用 5710.2.3氧化鐵皮的利用 5710.2.4廢酸的利用 58參考文獻(xiàn) 59致謝 60第一章我國(guó)中厚板生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展1.1我國(guó)中厚板生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[1]中厚板產(chǎn)品具有品種多、用途廣和批量小等特點(diǎn),面對(duì)的用戶較為廣泛,由此造成其生產(chǎn)工藝也相對(duì)復(fù)雜多變。但是最主要的仍然是滿足用戶表面形狀(包括規(guī)格)和使用性能這兩方面的要求,因此,中厚板生產(chǎn)技術(shù)也主要是圍繞著這兩個(gè)方面進(jìn)行開發(fā)研究。鋼鐵產(chǎn)品的現(xiàn)代技術(shù)主要有四個(gè)方面,即鋼質(zhì)潔凈技術(shù)、微合金化技術(shù)、晶粒細(xì)化技術(shù)和尺寸、表面精準(zhǔn)化技術(shù)。這四方面的技術(shù)集成后的目標(biāo)是保證鋼材性能最佳和生產(chǎn)成本最低。鋼質(zhì)潔凈技術(shù)是冶煉專業(yè)的工作,但后三個(gè)方面的技術(shù)將與軋制工藝技術(shù)緊密相關(guān)。微合金化的設(shè)計(jì)與軋制工藝緊密配合,形成細(xì)晶強(qiáng)化。實(shí)踐證明:細(xì)晶強(qiáng)化改變了以往碳當(dāng)量的強(qiáng)化機(jī)理;微合金元素V、N2V、Nb和Ti等合金元素的不同組合,在一定的軋制工藝條件下,以彌散強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化的方式提高鋼材的綜合性能。首鋼在近幾年的品種鋼開發(fā)中,運(yùn)用V、N2V、Nb和Ti等合金元素,與軋鋼工藝結(jié)合,較好地開發(fā)了高強(qiáng)板、Z向板、管線用鋼和橋梁板等控軋控冷產(chǎn)品。2003年首鋼中厚板軋鋼廠實(shí)施工藝升級(jí)改造后,強(qiáng)化了加熱能力、軋制能力(70MN的3.5m軋機(jī))、快速冷卻能力和AGC系統(tǒng)等,已上升為以生產(chǎn)中檔產(chǎn)品為主的中厚板軋鋼廠,即產(chǎn)品強(qiáng)度以345C/D/E級(jí)以上的為主,專用板以高強(qiáng)船板、橋梁、容器、高層建筑和管線(X65以下)為主,取消了普碳和一般低合金板產(chǎn)品。目前,國(guó)內(nèi)新建中厚板廠和主要骨干企業(yè)均采用了一批新技術(shù),開發(fā)了一批新產(chǎn)品,如舞陽(yáng)厚板廠、鞍鋼厚板廠和濟(jì)鋼中厚板廠等開發(fā)出了X70管線、550D超低碳貝氏體高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼等一大批技術(shù)含量高、質(zhì)量等級(jí)高的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品的開發(fā)和更高級(jí)產(chǎn)品的開發(fā)研制,標(biāo)志著中國(guó)的中厚板行業(yè)已經(jīng)從規(guī)模效益型向品種質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變,標(biāo)志著隨著工藝裝備的提高,工藝技術(shù)以微合金化和控軋控冷為主的結(jié)合日趨成熟,標(biāo)志著隨著冶煉、連鑄、軋制技術(shù)的提高逐步可以滿足高檔產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化。我國(guó)中厚板生產(chǎn)技術(shù)近幾年的發(fā)展可以用產(chǎn)量、品種板比例、成材率和工序能耗等主要指標(biāo)來考核。,前三項(xiàng)指標(biāo)逐年提高、最后一項(xiàng)指標(biāo)逐年下降。下一階段中厚板生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)以品種、規(guī)格、專用板和特殊條件板為核心。發(fā)展趨勢(shì)為鋼質(zhì)的潔凈化、低碳高強(qiáng)化、適合大線能量焊接以及綜合性能優(yōu)良。對(duì)于特殊用途板還要求耐高溫、耐高壓、抗裂和耐蝕等性能,中厚板生產(chǎn)要圍繞著這些產(chǎn)品開發(fā)核心技術(shù)。1.2中厚板在國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r以日本為例,日本中厚板軋機(jī)裝備水平及其生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新,首先是日本中厚板軋機(jī)厚度自動(dòng)控制,它采用了由高響應(yīng)性的液壓AGC系統(tǒng)、γ射線測(cè)厚儀等傳感器,以及高精度數(shù)學(xué)模型構(gòu)成的計(jì)算機(jī)厚度控制系統(tǒng)。厚度自動(dòng)控制有3個(gè)要點(diǎn),一是采用彈跳方程等數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)高精度設(shè)定二是采用絕對(duì)值A(chǔ)GC控制鋼板全長(zhǎng)的厚度精度三是通過道次間、板坯間的實(shí)測(cè)值與模型計(jì)算值的對(duì)比實(shí)現(xiàn)模型自學(xué)習(xí)。還有就是平直度和板禿度的控制,為了保證鋼板的平直度,需嚴(yán)格控制各道次的板凸度。日本的中厚板軋機(jī)除配備必要的輥型和實(shí)施設(shè)計(jì)合理的軋制規(guī)程外,還具備WRB、WRS等控制手段.再就是寬度和平面形狀控制，為減少切頭、切尾、切邊量,日本各中厚板廠都開發(fā)了平面形狀控制技術(shù),鋼板軋后盡可能接近矩形。JFE水島廠開發(fā)的MAS軋制方法,可定量地預(yù)測(cè)軋后鋼板的平面形狀,在成形軋制或展寬軋制的最后一個(gè)道次,將鋼板縱向斷面軋成設(shè)定形狀,從而保證軋后鋼板最接近于矩形。在此基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步控制鋼板的寬度,提高寬度精度,以及實(shí)現(xiàn)鋼板側(cè)面矩形化控制(防止鼓形),1984年水島廠設(shè)置了附屬立輥,在可逆軋制的任意道次可進(jìn)行動(dòng)態(tài)立輥軋制。此外,由于采用液壓AWC、短行程控制等技術(shù),可控制鋼板頭尾部和全長(zhǎng)的寬度精度。1.3建廠可行性和必要性的分析1.3.1市場(chǎng)需求情況近些年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)中厚板的需求一直保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),尤其是從2000年開始,這一需求攀升速度急劇加快,最主要的拉動(dòng)因素是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用鋼結(jié)構(gòu)、造船工業(yè)、橋梁建設(shè)、油氣開發(fā)及輸送等行業(yè)的蓬勃發(fā)展。中厚板的市場(chǎng)需求主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)加強(qiáng)事關(guān)國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目如能源工業(yè)建設(shè)的需要。(2)建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的需要。(3)中國(guó)造船工業(yè)異軍突起,已成為世界第三大造船國(guó),對(duì)中厚板需求大量增加。(4)傳統(tǒng)行業(yè)發(fā)展的需要。(5)橋梁建設(shè)的需要。結(jié)論和建議(1)通過對(duì)中國(guó)中厚板市場(chǎng)供求形勢(shì)分析可以看出在2005-2006年,中國(guó)中厚板產(chǎn)能包括熱軋機(jī)產(chǎn)能都會(huì)表現(xiàn)出突發(fā)式增長(zhǎng),這也是近幾年鋼鐵企業(yè)板坯連鑄機(jī)建設(shè)和投產(chǎn)數(shù)量增多的直接原因。預(yù)計(jì)到2006年之后,國(guó)內(nèi)中厚板市場(chǎng)供求緊張局面將會(huì)得到改變或供需趨于平衡。(2)從國(guó)內(nèi)中厚板產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看出,目前中國(guó)中厚板專用板比例還不足20%,而國(guó)外專用板的比重在40%～70%,所以今后中國(guó)專用板的需求會(huì)有較大增長(zhǎng),初步估計(jì)到2010年中國(guó)專用板需求量會(huì)由目前的500多萬噸增至2000萬噸左右。筆者認(rèn)為中國(guó)中厚專用板的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量不可能在短期內(nèi)有較大提高和改善,在2006年之前,中國(guó)市場(chǎng)新增專用板需求量仍將由國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品代替或占有大部分?jǐn)?shù)量。(3)今后中國(guó)新建中厚板軋機(jī)應(yīng)重點(diǎn)建設(shè)寬度大于4000～5000mm的寬板軋機(jī),同時(shí)要努力開發(fā)專用板軋制技術(shù)和質(zhì)量攻關(guān)工作。在鋼種的冶煉工藝上盡量滿足專用板鋼種的需求,同時(shí)研發(fā)添加一定量微合金元素的新鋼種。積極推廣控制軋制(TMCP)技術(shù),通過控制軋制溫度、冷卻工藝、變形量控制以及鋼材成分調(diào)整來控制相變過程以及鋼材的組織類型、形態(tài)和分布以提高鋼材的力學(xué)性能和研究開發(fā)新的品種。1.3.2資源情況包頭的自然資源得天獨(dú)厚，蘊(yùn)藏有稀土、鐵、煤炭、鋁、金、鈮等54種金屬、非金屬和能源化工原料。其中最為著名的白云鄂博礦山是舉世罕見的金屬共生礦山。鐵的探明儲(chǔ)量約為10億多噸，鈮的儲(chǔ)量居全國(guó)之首，稀土儲(chǔ)量居世界之最。稀土儲(chǔ)量不僅巨大而且品位高，生產(chǎn)成本低，占到全國(guó)稀土儲(chǔ)量的91.6%，占世界已探明儲(chǔ)量的54.2%稀土產(chǎn)量（以氧化稀土記）占世界總產(chǎn)量的60%，是名副其實(shí)的“稀土之鄉(xiāng)”。這為建廠后原材料、輔助材料的開采和運(yùn)輸提供了非常便利的條件。包頭的水資源也十分豐富，黃河在包頭區(qū)域內(nèi)流程216公里。為包頭的工業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供了充足的水源。1.3.3交通情況包頭位于華北、西北交通要道，是中國(guó)西部開發(fā)帶上的一個(gè)經(jīng)濟(jì)支撐點(diǎn)。交通運(yùn)輸、郵電通信業(yè)十分發(fā)達(dá)。1.3.4能源情況內(nèi)蒙古地區(qū)預(yù)測(cè)煤炭?jī)?chǔ)量達(dá)12250億噸，居全國(guó)第二位。包頭地區(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。包頭周圍煤炭資源主要集中在鄂爾多斯盆地，包含準(zhǔn)格爾旗、東勝、卓資山三大煤田。保有資源儲(chǔ)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(zhǎng)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)。穩(wěn)定的煤源保證了電力的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，蒙西電網(wǎng)覆蓋自治區(qū)中西部地區(qū)，供電面積占自治區(qū)域的56%。十一五期間電力投資又形成了相當(dāng)規(guī)模的新增生產(chǎn)能力。1.3.5場(chǎng)址選擇包頭市地處內(nèi)蒙古高原的南端，陰山山脈橫貫市區(qū)中部，形成北部高原、中部山地、南部平原三個(gè)地形區(qū)域。黃河流經(jīng)該市南緣，屬溫帶大陸氣候。年平均氣溫6.4℃，年降水量310mm，無霜期110～142天?？偵蟼€(gè)條件，選擇包頭地區(qū)作為建廠廠址合理第二章產(chǎn)品方案編制2.1產(chǎn)品方案依據(jù)及產(chǎn)品方案的編制原則及方法產(chǎn)品方案是進(jìn)行車間設(shè)計(jì)、制定產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程、確定軋機(jī)組成或選擇各項(xiàng)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(jì)劃。本車間依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，經(jīng)過對(duì)同類廠的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析，選取具有代表性的品種和規(guī)格作為典型產(chǎn)品。實(shí)際生產(chǎn)中為了滿足用戶客觀上的使用要求，每個(gè)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(hào)、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(yàn)收規(guī)程、試驗(yàn)及包裝方法、交貨狀態(tài)等，國(guó)家均有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如國(guó)標(biāo)、冶標(biāo)、企標(biāo)等，如果國(guó)家沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，可由生產(chǎn)廠家和客戶商定。產(chǎn)品方案的編制原則及方法（1）國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)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(guó)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。本設(shè)計(jì)產(chǎn)品方案表2.1編制理由如下：近年來,中國(guó)進(jìn)口的中厚板品種多為高技術(shù)含量、高附加值的專用板,如高強(qiáng)度船板、大跨度橋梁板、高強(qiáng)度低溫壓力容器板、高強(qiáng)度電站鍋爐板、工程機(jī)械用板、海上石油平臺(tái)用板、管線鋼板等。這些鋼板主要來自日本、韓國(guó)、德國(guó)、獨(dú)聯(lián)體國(guó)家和中國(guó)的臺(tái)灣省。從近幾年中國(guó)寬厚板進(jìn)口數(shù)量增加趨勢(shì)可以看出,如果中國(guó)中厚板生產(chǎn)企業(yè)不能在立足于提高專用板質(zhì)量和改善品種結(jié)構(gòu)上做文章,寬厚專用板市場(chǎng)就有可能被進(jìn)口產(chǎn)品所占據(jù)。2.2金屬平衡表制定2.2.1成材率概念用一噸原料軋制出合格產(chǎn)品重量的百分?jǐn)?shù)稱為成材率。它反應(yīng)了軋鋼生產(chǎn)過程中金屬的收得情況，其計(jì)算公式為：（2.1）式中b—成材率，%；表2.1產(chǎn)品大綱序號(hào)產(chǎn)品名稱鋼種執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品規(guī)格年產(chǎn)量(萬噸)百分比(%)厚度(mm)寬度(mm)長(zhǎng)度(mm)1碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235、SS400、GB/T709JISGB31018-1001500-38003000-1800021152耐大氣腐蝕板15MnCuCrGB41728-1001500-38003000-1800014103橋梁結(jié)構(gòu)用鋼Q235q、Q345qGB7148-1201500-38003000-1800014104造船板A32、AH32GB7128-1201500-38003000-18000755管線鋼X56、X80APISPEC5L8-3001500-38003000-18000756鍋爐鋼板16Mng、A202GB7138-2001500-38003000-1800014107壓力容器鋼板16Mng、A203GB66548-4001500-38003000-1800014108低合金高強(qiáng)度鋼Q295、Q345GB15918-4001500-38003000-1800014109建筑結(jié)構(gòu)板A572、A573ASTM8-3001500-38003000程機(jī)械用鋼A572、A656ASTM8-2001500-38003000計(jì)────8-4001500-38003000－原料重量，t；W－各種原因造成的金屬損失量，t；G－合格產(chǎn)品重量，t；K－金屬消耗系數(shù)。影響成材率的主要因素是生產(chǎn)過程中的各種金屬損失。因此，提高成材率的途徑就是減少這種損失。2.2.2金屬消耗分析金屬消耗是中厚板生產(chǎn)中最重要的消耗，通常它占產(chǎn)品成本的一半以上，因此降低金屬消耗對(duì)節(jié)約金屬、降低產(chǎn)品成本有重要意義。金屬消耗指數(shù)通常以金屬消耗系數(shù)表示，它的含義是生產(chǎn)一噸-合格鋼材需要的鋼錠或鋼坯量。其計(jì)算公式為：（2.2）式中K—金屬消耗系數(shù)；Q—投入坯料重量(噸)；G—合格產(chǎn)品重量(噸)。金屬消耗一般由下列的金屬損耗所組成：（1）燒損；（2）切頭、切尾、切邊造成的損失；（3）清理表面損耗（包括酸洗損耗）；（4）軋廢；（5）由于加熱、精整造成的缺陷以及鋼號(hào)混亂所造成的損失等。表2.2是本車間的金屬平衡表。序號(hào)鋼種金屬消耗年產(chǎn)量(萬噸)原料重量(萬噸)消耗系數(shù)K（%）成材率(%)燒損比例切損比例軋廢比例1SS4001.020.62121.74108.6992.0215MnCuCr1.230.91426.23109.2891.53Q235q1.03.50.81423.78108.1192.54AH320.931.0717.54109.6591.25X561.13.61.1723.81108.2392.4616Mng1.03.80.81417.15107.1893.37A2031.130.91416.84105.2595.08Q3452.542.11414107.4490.09A5720.941.22125.29105.3894.910A6561.13.90.91426.37109.991.0表2.2金屬平衡表2.3產(chǎn)品的技術(shù)要求產(chǎn)品的技術(shù)要求就是為了滿足使用上的需要而對(duì)產(chǎn)品提出的在規(guī)格和技術(shù)性能，如外形、尺寸，表面狀態(tài)、力學(xué)性能、工藝性能、物理化學(xué)性能、金屬內(nèi)部組織和化學(xué)成分等方面的要求。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)一般包括有品種標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等方面的內(nèi)容[10]2.4尺寸及外形的測(cè)量（1）厚度的測(cè)量切邊鋼板：在距邊部不小于15mm的任意位置。不切邊鋼板：在距邊部不小于40mm的任意位置。（2）鐮刀彎的測(cè)量測(cè)量鋼板軋制方向側(cè)邊與同方向兩端點(diǎn)直線之間距離的最大值。在產(chǎn)品呈凹形一側(cè)測(cè)量。（3）切斜的測(cè)量測(cè)量鋼板的寬度在軋制方向上的垂直投影長(zhǎng)度或者鋼板對(duì)角線之差的二分之一。（4）不平度的測(cè)量將鋼板自由放在平臺(tái)上，除鋼板本身重量外不施加任何壓力，測(cè)量鋼板與直尺之間的最大距離。2.4.1尺寸及允許偏差（1）鋼板的厚度允許偏差如下表。訂貨時(shí)需方應(yīng)明確厚度偏差的控制類型。若沒有規(guī)定時(shí)，一般按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)訂貨的鋼板按本標(biāo)準(zhǔn)表2.3的規(guī)定。表2.3厚度偏差（單位mm）鋼板厚度負(fù)偏差以下寬度的厚度允許正偏差≤1500>1500～2000>2000～2500>2500～3000>3000～3500>3500>5～80.600.200.200.400.500.600.80>8～100.700.200.300.400.400.600.80>10～160.750.250.250.350.450.550.85>16～250.800.200.300.400.500.700.90>25～400.900.200.300.400.700.801.00>40～801.000.300.400.600.700.901.00>801.500.300.500.700.901.001.00（2）鋼板的寬度及長(zhǎng)度偏差如下表2.4：表2.4寬度及長(zhǎng)度偏差（單位mm）寬度允許偏差切割狀態(tài)長(zhǎng)度允許偏差鋼板長(zhǎng)度+150剪切+200≤6000+250火焰切割+300>60002.4.2產(chǎn)品的化學(xué)成分典型產(chǎn)品的化學(xué)成分如下表2.5：表2.5典型產(chǎn)品GB/T1591-1994標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Q345B鋼板的化學(xué)成份和力學(xué)性能鋼號(hào)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分，%力學(xué)性能Psb,mmσa,MPaσb,MPaδ,%Q345BGB/T1591-1994≤0.04≤0.04≤1616~3535~50＞50≥345≥325≥295≥275470~630≥17≥21≥23第三章中厚板工藝過程及其制定3.1工藝過程制訂的依據(jù)（1）產(chǎn)品的技術(shù)條件通常在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了鋼材品種規(guī)格，技術(shù)條件，產(chǎn)品性能檢驗(yàn)等內(nèi)容。但技術(shù)要求則是其主要方面，它第一產(chǎn)品的質(zhì)量要求，即它對(duì)產(chǎn)品的幾何形狀與尺寸精確度，鋼的內(nèi)部組織與性能以及表面質(zhì)量都作出了明確的規(guī)定，顯然，產(chǎn)品的技術(shù)要求是制訂工藝過陳的首要依據(jù)。因此達(dá)到產(chǎn)品技術(shù)要求是我們組織生產(chǎn)的出發(fā)點(diǎn)。（2）鋼種的加工工藝性能它包括鋼的變形抗力、塑性、導(dǎo)熱性以及形成缺陷的傾向性等內(nèi)容。它反映了金屬在加工過程中的難易程度界定并影響了選擇工序內(nèi)容和確定工藝參數(shù)。因此鋼的加工工藝性能是制訂工藝過程的重要依據(jù)。（3）生產(chǎn)規(guī)模大小一般生產(chǎn)規(guī)模大小有兩個(gè)含義，即企業(yè)規(guī)模的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中采用熱錠作業(yè)還是冷錠作業(yè)的問題，是一次成材還是二個(gè)階段生產(chǎn)的問題。至于批量的多少主要反應(yīng)在選擇設(shè)備的技術(shù)水平、產(chǎn)品成本的高低上，而對(duì)產(chǎn)品的工藝過程無明顯影響。（4）產(chǎn)品成本成本是生產(chǎn)效果的綜合反映，是各種因素影響的結(jié)果。一般鋼的加工工藝性能愈差，產(chǎn)品的技術(shù)要求愈高其生產(chǎn)工藝就越復(fù)雜，生產(chǎn)過程中金屬、燃料、電力、勞動(dòng)力等各種消耗也愈高，產(chǎn)品成本也必然會(huì)相應(yīng)提高。反之，則產(chǎn)品成本下降。成本的高低在一定程度上也是工藝過程是否合理的反映。當(dāng)然，成本還與產(chǎn)量大小、生產(chǎn)技術(shù)水平等其他因素有關(guān)的。（5）工人的勞動(dòng)條件工藝過程中所采用的工序必須保證生產(chǎn)安全，不危及勞動(dòng)者的身體健康，不造成環(huán)境污染。否則應(yīng)采取妥善的防護(hù)措施。3.2中厚板生產(chǎn)工藝流程一般中厚板生產(chǎn)工藝流程看圖3.1所示[8]。流程中生產(chǎn)的拋丸底層涂料鋼板是未經(jīng)熱處理的，但船用和橋梁用鋼板有的需要正火熱處理后進(jìn)行拋丸底層涂料處理。在機(jī)械性能試驗(yàn)前，先施行熱處理，然后再拋丸和油漆。3.3原料表面缺陷的清理原料在加熱前要進(jìn)行表面清理。清理方法分熱狀態(tài)下清理和冷狀態(tài)下清理兩種。熱狀態(tài)清理一般為火焰清理。火焰清理機(jī)安裝在連鑄機(jī)（或開坯機(jī)）和切割機(jī)（或大型剪斷機(jī)）之間，對(duì)坯料進(jìn)行全面的剝皮處理，清理深度一般為0.5～5mm。全面剝皮清理可以保證板坯的表面質(zhì)量，但金屬消耗較大。冷狀態(tài)清理方法有局部火焰清理，風(fēng)鏟鏟削，砂輪研磨，機(jī)床加工，電弧清理的等，對(duì)缺陷嚴(yán)重部分亦可用切割方法去除。由于板坯表面缺陷被隱藏自愛氧化鐵皮之下或位于皮下區(qū)域，因此是比較難以發(fā)現(xiàn)的。解決這個(gè)問題的最合理的辦法是生產(chǎn)無缺險(xiǎn)連鑄坯，即生產(chǎn)既無表面缺陷有無內(nèi)部缺陷的高溫連鑄坯。3.4原料加熱原料加熱的目的是使軋制原料在軋制時(shí)有號(hào)的塑性和低的變形抗力。對(duì)于某些高合金鋼鋼錠，加熱還可以使鋼中的化學(xué)成分得到均勻擴(kuò)散[3]。生產(chǎn)中厚板用的加熱爐按其結(jié)構(gòu)分為連續(xù)式加熱爐、室式加熱爐和均熱爐三種。均熱爐用于有鋼錠軋制特厚鋼板。室式加熱爐適用于特重、特輕、特厚、特短的板坯，或多品種、少批量及合金鋼的坯或錠，生產(chǎn)比較靈活。連續(xù)式加熱爐適用與少品種、大批量生產(chǎn)，加熱坯料的重量一般小于30t。由于現(xiàn)代中厚板軋機(jī)一經(jīng)很少使用鋼錠作為原料，因此作為鋼錠加熱的主要設(shè)備—均熱爐或車底式爐在中厚板車間已很少見或不是主要的了。從發(fā)展的趨勢(shì)來看，中厚板生產(chǎn)今后也會(huì)和其他產(chǎn)品一樣走向連鑄—連軋的技術(shù)道路，但目前來看還只能是達(dá)到連鑄—熱送軋制或連鑄—熱裝軋制的水平，也就是說，加熱爐即使在全部以連鑄坯為原料的中厚板廠中也是不能取消的。用于板坯加熱的連續(xù)式加熱爐主要是推鋼式連續(xù)加熱爐和步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐。20世紀(jì)60年代以前主要采用上部、下部加熱段，上部均熱鍛的三段推鋼式連續(xù)加熱爐，20世紀(jì)70年代后已采用預(yù)熱、加熱、均熱各段上下都加熱的五段推鋼式或步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐，使?fàn)t子全部都成為燃燒區(qū)，加熱能力從三段式的80～100t/h·座，大幅度提高到150～300t/h·座。在加熱爐的質(zhì)量控制上為了減少黑印，在推港式加熱爐中都采用了熱滑軌全架空加熱爐，消除了冷卻管與板坯的直接接觸，提高了坯料加熱的均勻性。但其主要缺點(diǎn)是板坯下表面容易在推鋼前進(jìn)時(shí)被擦傷和易于翻爐。板坯尺寸和爐子長(zhǎng)度（亦即爐子產(chǎn)量），也受到限制，而且排空困難，勞動(dòng)條件差。采用步進(jìn)梁式加熱爐可以避免以上缺點(diǎn)。特別是板坯受到四面加熱，加熱均勻，有利于消除下表面的劃傷和適應(yīng)板坯厚度尺寸的變化，即使薄板坯爐子長(zhǎng)度仍然可以很大。但其投資較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修較難，熱量單耗大，并且由于支持梁妨礙輻射，使板坯上下表面往往仍有一些溫度差。因此目前厚板軋機(jī)的加熱爐仍然是這兩種形式存在。原料檢查原料檢查原料清理加熱除鱗軋制矯直冷卻表面檢查修磨橫切切邊定尺切火焰切正火矯直表面形狀檢查力學(xué)性能試驗(yàn)標(biāo)記入庫(kù)發(fā)貸熱處理鋼板表面形狀檢查力學(xué)性能試驗(yàn)標(biāo)記入庫(kù)發(fā)貸一般用途鋼板力學(xué)性能試驗(yàn)拋丸油漆表面形狀檢查標(biāo)記入庫(kù)發(fā)貸拋丸底層涂料鋼板圖3.1一般中厚板生產(chǎn)流程為了減少在出爐時(shí)板坯表面的損傷，現(xiàn)代厚板軋機(jī)加熱爐的出料都采用出鋼機(jī)以代替斜坡滑架和緩沖器進(jìn)行出料的方式。連續(xù)式加熱爐不能對(duì)少量板坯作特殊加熱，故在有些厚板廠中為了需要加工一些批量不大的特厚鋼板、復(fù)合鋼板，還同時(shí)建有一、二座室式加熱爐，由機(jī)械手完成出裝爐作業(yè)。提供優(yōu)質(zhì)的加熱板坯除要選擇合理的加熱爐型外，還要靠合理的熱工制度來保證，它包括確定加熱溫度、加熱速度、加熱時(shí)間、爐溫制度及爐內(nèi)氣氛等。合理的熱工制度就是要能提供滿足軋機(jī)產(chǎn)量需要、溫度均勻、不產(chǎn)生各種加熱缺陷、表面氧化鐵皮最少的鋼坯，同時(shí)能使燃料比耗最低。3.5除磷除磷是將在加熱時(shí)生成的氧化鐵皮（初生氧化鐵皮）去除干凈，以免壓入鋼板表面形成表面缺陷。初生氧化鐵皮要在軋制開始階段去除，因?yàn)檫@時(shí)氧化鐵皮尚未壓入鋼中，易于去除，同時(shí)消除面積少。消除氧化鐵皮的方法很多，在舊的中厚板軋機(jī)上曾經(jīng)采用投入竹枝、荊條、食鹽等方法去除初生氧化鐵皮，但效果不好，以后也曾經(jīng)采用專門的二輥軋機(jī)、立輥軋機(jī)給鋼坯（或鋼錠）以小的變形量使氧化鐵皮與金屬分離，然后用高壓水或高壓空氣將氧化鐵皮沖去。這種方法雖然可以獲得較好的清除氧化鐵皮效果，但是投資較大?，F(xiàn)代化的中厚板軋機(jī)上已經(jīng)普遍采用造價(jià)低廉的高壓水除磷箱，它能滿足清除初生氧化鐵皮的需要，這種情況已成定局。用高壓水泵將高壓水供給除磷箱，水壓過去一般在10～12MPa左右，這一壓力偏低?，F(xiàn)在要保證噴口壓力在15～20MPa以上。對(duì)合金鋼板因氧化鐵皮與鋼板間結(jié)合較牢，要求高壓水壓力取高值。噴水除磷是在箱體內(nèi)完成的，起到安全和防水濺的作用。除磷裝置的噴嘴可以根據(jù)板坯的厚度來調(diào)整噴水的距離，以獲得更好的效果。為了去除軋制過程中生成的次氧化鐵皮，在軋機(jī)前后都需要安裝高壓水噴頭。在粗軋、精軋過程中都要對(duì)軋件噴幾次高壓水。3.6軋制軋制是中厚板生產(chǎn)的鋼板形成階段。中厚板的軋制可分為除磷、粗軋、精軋3個(gè)段。3.6.1粗軋粗軋階段的主要任務(wù)是將板坯展寬到所需要的寬度并進(jìn)行大壓縮延伸。根據(jù)原料條件和產(chǎn)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。本車間采用先除鱗去除表面的氧化鐵皮，由于坯料長(zhǎng)度等于成品的寬度，所以橫軋到底。所以采用全橫軋法。粗軋操作方法主要有：全縱軋法――當(dāng)板坯寬度達(dá)到毛板寬度要求時(shí)采用。它的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量高，但鋼板組織和性能存在嚴(yán)重的各向異性，橫向性能特別是沖擊韌性太低。橫軋-縱軋法――當(dāng)板坯寬度小于毛板寬度而長(zhǎng)度又大于毛板寬度時(shí)采用。其優(yōu)點(diǎn)是板坯寬度與鋼板寬度可靈活配合，鋼板的橫向性能有所提高（因橫向延伸不大），各向異性有所改善；缺點(diǎn)是軋機(jī)產(chǎn)量低?？v軋-橫軋法――當(dāng)板坯長(zhǎng)度小于毛板寬度時(shí)采用。由于兩個(gè)方向都得到變形且橫向延伸大，鋼板的性能較高。角軋-縱軋法――當(dāng)軋機(jī)強(qiáng)度及咬入能力較弱（如三輥勞特軋機(jī)）時(shí)或板坯較窄時(shí)采用。全橫軋法――當(dāng)板坯長(zhǎng)度達(dá)到毛板寬度要求時(shí)采用。3.6.2精軋精軋階段的主要任務(wù)是質(zhì)量控制，包括厚度、板型、表面質(zhì)量、性能控制。軋制的第二階段粗軋與第三階段精軋間并無明顯的界限。通常把雙機(jī)座布置的第一臺(tái)軋機(jī)稱為粗軋機(jī)，第二臺(tái)軋機(jī)稱為精軋機(jī)。對(duì)兩架軋機(jī)壓下量分配上的要求是希望在兩架軋機(jī)上的軋制節(jié)奏盡量相等，這樣才能提高軋機(jī)的生產(chǎn)能力。第四章中厚板軋機(jī)主要性能參數(shù)選擇4.1中厚板軋機(jī)型式用于中厚板生產(chǎn)的軋機(jī)有以下四種：二輥可逆式軋機(jī)、三輥勞特式軋機(jī)、四輥可逆式軋機(jī)和萬能式軋機(jī)。本設(shè)計(jì)中用了四輥可逆式軋機(jī)。四輥可逆式軋機(jī)1870年美國(guó)投產(chǎn)了世界上第一臺(tái)四輥可逆式軋機(jī)看圖4.1。它是由一對(duì)小直徑工作輥和一對(duì)大直徑支撐輥組成，由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作輥。軋制過程與二輥可逆式軋機(jī)相同。它具有二輥可逆式軋機(jī)生產(chǎn)靈活的優(yōu)點(diǎn)，又由于由支承輥使軋機(jī)輥系的剛度增大，產(chǎn)品精度提高。而且因?yàn)楣ぷ鬏佒睆叫?，使得在相同軋制壓力下能有更大的壓下量，提高了產(chǎn)量。這種軋機(jī)的缺點(diǎn)是采用大功率直流電機(jī)，軋機(jī)設(shè)備復(fù)雜，和二輥可逆軋機(jī)相比如果軋機(jī)開口度相同，四輥可逆軋機(jī)將要求有更高的廠房，這些都增大了投資[3]。圖4.1四輥可逆式軋機(jī)軋制過程示意圖（左邊為第一道軋制、右邊第二道軋制）四輥可逆式軋機(jī)用d/D×L表示，或簡(jiǎn)單用L表示。D為支承輥直徑（mm），d為工作輥直徑（mm），L為軋輥輥身長(zhǎng)度（mm）。四輥可逆式軋機(jī)的尺寸范圍：D=1300～2400mm，d=800～1200mm，L=2800～5500mm。四輥軋機(jī)是軋機(jī)中最大的，由于這類軋機(jī)生產(chǎn)出的鋼板好，已成為生產(chǎn)中厚板的主流軋機(jī)。這也是我選此軋機(jī)的主要原因。表4.1四輥可逆式軋機(jī)參數(shù)范圍表示形式工作輥直徑d（mm）支承輥直徑D（mm）軋輥輥身長(zhǎng)度L（mm）d/D×L800～12001300～24002800～55004.2中厚板軋機(jī)布置中厚板車間的布置形式有三種：即單機(jī)座布置、雙機(jī)座布置和半連續(xù)式或連續(xù)式布置。我在本設(shè)計(jì)中用的是雙機(jī)座可逆式布置形式（粗、精軋機(jī)都采用四輥可逆式）。雙機(jī)座布置雙機(jī)座布置的中厚板車間是把粗軋和精軋分到兩個(gè)機(jī)架上去完成，它不僅產(chǎn)量高（一臺(tái)四輥軋機(jī)可達(dá)100×104t/a，一臺(tái)二輥和一臺(tái)四輥軋機(jī)可達(dá)150×104t/a，二臺(tái)四輥軋機(jī)約為200×104t/a），而且產(chǎn)品表面質(zhì)量、尺寸精度和板形都比較好還延長(zhǎng)了軋輥適用壽命。雙機(jī)座布置中精軋機(jī)伊利諾采用四輥軋機(jī)以保證產(chǎn)品質(zhì)量，而粗軋機(jī)可分別采用二輥可逆式軋機(jī)或四輥可逆式軋機(jī)。二輥可逆式軋機(jī)有投資少、輥徑大、利于咬入的優(yōu)點(diǎn)，雖然它剛性差，但作為粗軋機(jī)影響還不大，尤其在用鋼錠直接軋制時(shí)。因?yàn)殇撳V厚度大，壓下量的增加往往受咬入角限制，二軋制力又不高，適合用二輥可逆式軋機(jī)。采用四輥可逆式軋機(jī)作粗軋機(jī)不僅年產(chǎn)量更高，而且粗、精軋道次分配合理，送入精軋機(jī)的軋件斷面尺寸比較均勻，為在精軋機(jī)上生產(chǎn)高精度鋼板提供了好條件。在需要時(shí)粗軋機(jī)還可以獨(dú)立生產(chǎn)，較靈活。但采用四輥可逆軋機(jī)作粗軋機(jī)為保證咬入和傳遞力矩，需要大工作輥直徑，因而軋機(jī)比較笨重，廠房高度相應(yīng)的要增加，投資增大。目前由于對(duì)厚板尺寸精度和質(zhì)量要求越來越高；因而兩架四輥軋機(jī)的型式日益受到重視。4.3中厚板軋機(jī)參數(shù)確定4.3.1軋輥（1）軋輥參數(shù)確定[4]，3000四輥熱軋鋼板軋機(jī)的軋輥分為工作輥和支承輥，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(qiáng)度及剛度條件。每個(gè)軋輥都由輥身、輥頸、輥頭三部分組成。一般來說，工作輥經(jīng)較小時(shí)，軋輥的扭轉(zhuǎn)角度會(huì)影響鋼板的質(zhì)量。為了保證軋輥的扭轉(zhuǎn)剛度，在選擇軋輥直徑時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮輥身長(zhǎng)度的。軋輥輥身長(zhǎng)度與軋輥直徑之比通常取為：工作輥L/DW=2.5～4.0；支承輥L/DB=1.3～2.5。因此本軋機(jī)的工作輥直徑DW=1000mm(L/DW=3000/1000=3)，取其重車率為9.2%，則工作輥的最小直徑Dmin=940mm,故工作輥直徑D=940~1000mm。支承輥直徑DB=1800mm(L/DB=3000/1800=1.67)，輥身長(zhǎng)度L=3000mm。取其重車率為10%，故最小直徑Dmin=1650mm;故支撐輥直徑D1=1650~1800mm;支承輥輥頸主要取決于滾系的剛度。剛度過小，上下工作輥將產(chǎn)生啃邊現(xiàn)象而破壞軋制過程，常用支承輥直徑為DW/DB=1/2.5～1/1.6=0.4～0.62。本車間軋機(jī)為DW/DB=970/1725=0.56。軋輥輥頸裝滾動(dòng)軸承，其尺寸一般取為：d=(0.5～0.6)D。因此工作輥輥頸直徑dW=0.5×1000=500mm(d/D=0.5)；支承輥輥頸直徑dB=0.55×1800=990mm(d/D=0.55)。軋輥長(zhǎng)度一般取為：l=(0.83～1.0)d。因此工作輥輥頸長(zhǎng)度lW=0.85×1000=850mm，支承輥輥頸長(zhǎng)度lB=0.85×1800=1530mm。輥頭尺寸由于采用單鍵槽輥頭，故輥頭直徑D1=D-10=990mm;如表4.2。表4.2軋輥參數(shù)尺寸軋輥名稱工作輥支承輥軋輥直徑(mm)10001800輥頸直徑(mm)500990輥頸長(zhǎng)度(mm)8501530輥頭直徑(mm)990990（2）軋輥材質(zhì)：為保證軋輥抗彎強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度所需的機(jī)械性能以及軋材表面加工質(zhì)量和軋輥耐磨性能，均需通過選擇一定的軋輥材質(zhì)和隨后的熱處理工藝來實(shí)現(xiàn)。毫無疑問，正確選擇軋輥的材質(zhì)具有十分重要的意義。板帶軋機(jī)生產(chǎn)的特點(diǎn)是尺寸精度要求高，產(chǎn)品要求相當(dāng)高的表面光潔度和表面質(zhì)量，軋制常在高溫下進(jìn)行，同時(shí)還承受巨大的軋制壓力和力矩的作用。為此，對(duì)軋輥的基本要求是：高的表面硬度和耐磨性，輥面的硬化層應(yīng)有足夠的厚度，高的強(qiáng)度及抗壓扁能力。熱軋板帶軋機(jī)的工作輥多采用鑄鐵軋輥，其中以無限冷硬鑄鐵軋輥使用效果最佳，它的表面硬度約為HS=55～85。支承輥對(duì)強(qiáng)韌性的要求較高，而對(duì)硬度的要求則不如工作輥（熱軋支承輥的硬度約為HS=45～50）。支承輥采用碳素鍛鋼[5]。表4.3軋輥材質(zhì)軋輥類別輥面工作層特點(diǎn)硬度范圍（HS）主要用途工作輥無限冷硬鑄鐵軋輥有適中的耐磨性、抗熱烈性及強(qiáng)度55～85各種熱軋板帶鋼軋機(jī)工作輥支承輥鍛鋼軋輥支承輥用，強(qiáng)度高，耐磨55～90支承輥4.3.2軋輥軸承及軸承座四輥熱軋鋼板軋機(jī)的軋輥軸承具有重載、高溫的特點(diǎn)，所以要求采用的軸承能夠承受很大的載荷，有良好的潤(rùn)滑和冷卻，摩擦系數(shù)小、剛性好。因此，工作輥及支承輥都采用滾動(dòng)軸承。目前，四輥軋機(jī)上常用的滾動(dòng)軸承型式是四列圓錐滾柱軸承及球面圓錐滾柱軸承，因?yàn)檫@類軸承不僅能承受和大的徑向載荷，同時(shí)可承受一定的軸向載荷。本軋機(jī)上的工作輥及支承輥都采用四列圓錐滾柱軸承。4.3.3壓下與平衡裝置（1）壓下裝置：軋機(jī)的壓下裝置，也稱上輥調(diào)整裝置。它的作用是調(diào)整上軋輥的位置，保證給定每道次的壓下量。手動(dòng)壓下裝置主要用于型鋼軋機(jī)和線材軋機(jī)上。液壓壓下裝置是軋機(jī)壓下裝置中最先進(jìn)的一種形式。但根據(jù)國(guó)外資料介紹，在熱連軋帶鋼軋機(jī)上，考慮到厚度精度的要求和設(shè)備投資的經(jīng)濟(jì)合理性，沒有必要在連軋機(jī)上配置液壓壓下裝置。電動(dòng)壓下裝置的特點(diǎn)：小調(diào)整量；調(diào)整精度高；帶鋼壓下；動(dòng)作快，靈敏度高；平行度要求高。（2）上軋輥平衡裝置：軋機(jī)的平衡裝置通常分為重錘平衡、彈簧平衡和液壓平衡。在四輥板帶軋機(jī)上，主要采用液壓平衡，僅在小型四輥軋機(jī)上采用彈簧平衡。平衡裝置的作用是：當(dāng)軋輥間沒有軋件時(shí)，由于上軋輥及其軸承座的重力作用，在軸承座與壓下螺絲之間、壓下螺絲與螺母的螺紋之間均會(huì)產(chǎn)生間隙。這樣，當(dāng)軋件咬入軋輥時(shí)，會(huì)產(chǎn)生沖擊。為防止出現(xiàn)這種狀況，在軋機(jī)上設(shè)置上軋輥平衡裝置，使軸承座緊貼壓下螺絲端部并消除螺紋之間的間隙。大多數(shù)軋機(jī)的平衡裝置還兼有抬升上輥的作用。4.3.4機(jī)架軋鋼機(jī)機(jī)架是工作機(jī)座的重要部件，軋輥軸承座及軋輥調(diào)整裝置等都安裝在機(jī)架上。機(jī)架要承受軋制力，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。機(jī)架的主要型式有開口式和閉口式兩種。閉口式機(jī)架包括左、右立柱及上、下橫梁的一整體鑄件，其優(yōu)點(diǎn)是具有較好的強(qiáng)度與剛度。這種型式的機(jī)架，換輥不方便，換輥時(shí)，軋輥是沿其軸向方向從機(jī)架窗口中抽出或裝入，這種軋機(jī)一般都設(shè)有專用的換輥裝置。開口式機(jī)架由機(jī)架底座與可裝拆的上橫梁組成。一般用于換輥次數(shù)較頻繁的橫列式型鋼軋機(jī)上。機(jī)架的材料通常采用ZG35。澆注后必須進(jìn)行時(shí)效處理，消除鑄造內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)還必須進(jìn)行探傷，保證沒有縮孔、裂紋等缺陷。4.3.5換輥裝置使用閉式牌坊的軋機(jī)換輥時(shí)，軋輥沿軸向從牌坊的窗口中進(jìn)出，采用橫移平臺(tái)式快速換棍裝置。4.3.7除鱗設(shè)備用于取出一次氧化鐵皮的除鱗設(shè)備通常裝在離加熱爐出爐輥道較近的地方。去除二次氧化鐵皮的高壓水集管設(shè)置在軋機(jī)前后。4.3.8軋制冷卻設(shè)備為了減少軋輥的磨損、提高軋輥的使用壽命，必須對(duì)中厚板軋機(jī)軋輥進(jìn)行冷卻。軋制較薄鋼板時(shí)，為了防止鋼板降溫過快通常采用較小的冷卻水量。軋輥冷卻水使用工業(yè)用水，其壓力為0.2～0.8MPa。第五章中厚板壓下規(guī)程制定5.1中厚板壓下規(guī)程制定制定壓下規(guī)程的方法和步驟為：（1）在咬入能力允許的條件下，按經(jīng)驗(yàn)分配各道次壓下量，這包括直接分配各道次絕對(duì)壓下量或壓下率、確定各道次壓下分配率（⊿h/∑⊿h）及確定各道次能耗負(fù)荷分配比等各種方法；（2）制定速度制度，計(jì)算軋制時(shí)間并確定逐道次軋制溫度；（3）計(jì)算軋制壓力、軋制力力矩及總傳動(dòng)力矩；（4）檢驗(yàn)軋輥等部件的強(qiáng)度和電機(jī)功率；（5）按前述制訂軋制規(guī)程的原則和要求必要的修正和改進(jìn)。5.2壓下規(guī)程設(shè)計(jì)以典型產(chǎn)品碳素結(jié)構(gòu)鋼Q345B為標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)文獻(xiàn)[6]做壓下規(guī)程設(shè)計(jì)。已知：產(chǎn)品的規(guī)格為12mm×2500mm×12000mm；選擇原料尺寸為200mm×1800mm×2500mm；開軋溫度為1120℃；軋機(jī)為雙機(jī)架四輥可逆式，設(shè)有高壓水除鱗；工作輥直徑為Φ1000mm，支承輥直徑為Φ18000mm，輥身長(zhǎng)度3000mm，軋制速度粗軋機(jī)為0～2～4m/s，精軋機(jī)為0～3～6.3m/s，主電機(jī)功率為2×7500kW，其制定過程如下：1）軋制方法先經(jīng)除鱗一道，去除氧化鐵皮，先橫軋定寬，翻鋼90°后縱軋到底。2）采用按經(jīng)驗(yàn)分配壓下量再進(jìn)行校核及修訂的設(shè)計(jì)方法：先按經(jīng)驗(yàn)分配各道壓下量，排出壓下規(guī)程如表5.10。3）校核咬入能力：熱軋鋼板時(shí)咬入角一般為15°～22°，低速咬入可取為20°，故Δhmax=D(1-cosα)=1000(1-cos20°)=60.3，精軋機(jī)的最大壓下量Δhmax=21.9（α取12°）故咬入不成問題。4）確定變形制度粗軋階段壓下量分配原則為：（1）粗軋機(jī)組變形量一般要占總變形量的70～85％；（2）為保證精軋機(jī)組的終軋溫度，應(yīng)盡可能提高精軋機(jī)組軋出的帶坯溫度；（3）一般粗軋機(jī)軋出的帶坯厚度為20～40mm；（4）第一道考慮咬入及坯料厚度偏差不能給以最大壓下量，中間各道次應(yīng)以設(shè)備能力所允許的最大壓下量軋制，最后道次為了控制出口厚度和帶坯的板形，應(yīng)適當(dāng)減小壓下量。粗軋機(jī)組中的立輥，除大立輥考慮破鱗及調(diào)節(jié)板寬度給予較大的壓下量外，其它立輥主要是對(duì)中軋制和控制板寬，故側(cè)壓量不大，特別是B/h>60～70時(shí)，不能立軋，此時(shí)對(duì)板型不利。軋后的寬展由公式1可得：△B=β×△h(1),立軋時(shí)β=0.01～0.05；平軋時(shí)β=0.01～0.05。由于鋼坯在加熱時(shí)坯料尺寸要膨脹，由線性膨脹公式（5.1）式中—軋件膨脹后的尺寸；—軋件冷尺寸；—膨脹系數(shù)；—軋件軋制時(shí)溫度； —測(cè)量時(shí)的溫度；本設(shè)計(jì)中典型產(chǎn)品的坯料尺寸：200×1800×2500，開軋的溫度為1120℃，參考資料，膨脹系數(shù)為?=16×10-6。由以上公式，本設(shè)計(jì)中典型產(chǎn)品加熱后的坯料尺寸為：Lh=300×(1+16×10-6×(1120-25))=203.5mmLB=1800×(1+16×10-6×(1120-25))=1831.5mmLL=3200×(1+16×10-6×(1120-25))=2543.8mm5）確定速度制度：中厚板生產(chǎn)中由于軋件較長(zhǎng)，為操作方便，可采用梯形速度圖5.1。圖5.1梯形軋制速度圖目前可逆式中厚板軋機(jī)粗軋機(jī)的軋輥咬入和拋出轉(zhuǎn)速一般在10～20r/min和15～25r/min范圍內(nèi)選擇。精軋機(jī)的軋輥咬入和拋出轉(zhuǎn)速一般在20～30r/min和20～60r/min范圍內(nèi)選擇。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料取平均加速度a=40r/min?s，平均減速度b=60r/min?s。由于咬入能力很富余，故采用穩(wěn)定高速咬入。對(duì)于RS1、RS2道次，由于軋件較厚，采用低速咬入按照各廠的經(jīng)驗(yàn)，取n1=n2=15rpm,為減少翻轉(zhuǎn)時(shí)間，采用較低的拋出速度n3=15rpm;對(duì)于RS3、RS4、RS5、RS6道次，取n1=20rpm,n2=35rn3=20rpm;RS7、RS8、RS9、RS10道次，去n1=20rpm,n2=55rpmn3=20rpm;第FS1道次，取n1=40rpm,n2=65rpm,n3=25rpm;第FS2道次，取n1=40rpm,n2=75rpm,n3=25rpm;第FS3道次，取n1=40rpm,n2=85rpm,n3=25rpm;第FS4道次，取n1=40rpm,n2=90rpm,n3=25rpm;第FS5道次，取n1=40rpm,n295rpm,n3=25rpm;（2）確定軋制延續(xù)時(shí)間：看圖5.1所示，每道軋制的延續(xù)時(shí)間tj=tzh+t0，其中t0為間隙時(shí)間，tzh為純軋時(shí)間，tzh=t1+t2+t3。設(shè)v1為t1時(shí)間內(nèi)的平均軋制速度，v2為t2時(shí)間內(nèi)的平均軋制速度，v3為t3時(shí)間內(nèi)的平均軋制速度，l1、l2及l(fā)3為在t1、t2及t3時(shí)間內(nèi)軋過的軋件長(zhǎng)度，L為該道軋后軋件長(zhǎng)度則v2=，（5.2）v1=,;（5.3），;（5.4）上式中D-軋輥直徑，這里取軋輥重車前和重車后的平均直徑D=(1000+940)/2=970mm;a—平均加速度，a=40rpm/s;b—平均減速度，b=60rpm/s;故穩(wěn)軋時(shí)間可采用下式計(jì)算：t2=；（5.5）式中t2—穩(wěn)速軋制時(shí)間，s；L1—加速軋制段長(zhǎng)度，L1=v1×t1,mm;（5.6）L3—減速軋制段長(zhǎng)度，L3=v3×t3,mm;（5.7）通過以上各式計(jì)算，即可求得各道次的軋制時(shí)間tzh。例如，對(duì)于第RS1道，n1=n2=n3=15rpm，則有：咬入到穩(wěn)軋時(shí)間t1===0;軋件拋出時(shí)間t3=n3-n2/b=15-15/60=0;軋件穩(wěn)定軋制時(shí)間t2===2.73s；故其軋制時(shí)tzh=t1+t2+t3=2.73s；同理可得各道次的軋制時(shí)間如下表5.1：再確定間隙時(shí)間t0：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料在四輥軋機(jī)上往返軋制中，不用推床定心時(shí)（l<3.5m），取t0=2.5s，若需定心，則當(dāng)l≤8m時(shí)取t0=6s，當(dāng)l>8m時(shí)取t0=6s。表5.1各道次的純軋時(shí)間和間隙時(shí)間（s）粗軋精軋道次12345678912345tzh2.731.551.922.322.812.593.184.044.995.15.595.996.667.38t02.52.52.56666444444t100.3750.3750.3750.3750.8750.8750.8750.8750.6250.8751.1251.251.375t22.730.921.291.692.181.131.722.583.533.823.883.864.334.84t300.250.250.250.250.5830.5830.5830.5830.6670.83311.0831.167（2）軋制溫度的確定為了確定各道軋制溫度，必須求出逐道的溫度降。高溫時(shí)軋件溫度降可以按輻射散熱計(jì)算，而認(rèn)為對(duì)流和傳導(dǎo)所散失的熱量大致可與變形功所轉(zhuǎn)化的熱量相抵消。由于輻射散熱所引起的溫度降可由下式近似計(jì)算：（5.8）式中h—軋件軋出厚度，mm；Z—輻射時(shí)間，即該道的延續(xù)時(shí)間tj，Z=tj；T1—前一道的絕對(duì)溫度，K。由于軋件頭部和尾部溫度降不同，為設(shè)備安全著想，確定各道溫度降時(shí)，應(yīng)以尾部為準(zhǔn)?，F(xiàn)按公式（5.1）計(jì)算逐道的尾部溫度。每道次的軋制溫度如表5.2所示。粗軋：（開軋溫度為1120℃）第1道：精軋：（精軋開始溫度為925℃）第1道：表5.2各道次的軋制溫度（℃）粗軋精軋12345678912345111911181116111311091104109710891079917907894878867（3）計(jì)算各道的變形程度由加工原理可知，若按圖5.2所示的變形抗力曲線查找變形抗力時(shí)，需先求出各道的壓下率(Δh/H%)，則各道的變形程度即為各道的壓下率，如表5.3所示：表5.3各道次的變形程度Δh（%）粗軋精軋123456789123459.6711.1311.4712.212.2713.3314.671614.113.312.510.310.139.5（4）計(jì)算各道的平均變形速度可用下式計(jì)算變形速度計(jì)算：(5.9)式中R、v—軋輥半徑及線速度。v=表5.4各道次的平均變形速度（s-1）粗軋精軋123456789123450.992.723.043.473.847.048.329.9810.5513.5916.8618.5521.5123.82（5）求各道的變形抗力典型Q345B和16Mn實(shí)質(zhì)是一個(gè)鋼種，可以用一個(gè)變形抗力圖