材料成型專業(yè)-開題報告

1、江西理工大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告（綜述）材料與化學工程學院材料成型及工程專業(yè)2007級（2011屆）1班學生趙章 國題 口：年產(chǎn)200萬噸小厚板生產(chǎn)工藝車間設計一、題目來源木題目是指導教師根據(jù)學生就業(yè)情況，結合畢業(yè)實習廠家實際情況擬定的綜合 性工程設計題b , 0的是綜合訓練并全面考核學生運用專業(yè)知識解決系統(tǒng)工程問 題的能力。二、國內外發(fā)展現(xiàn)狀1. 國內外鋼鐵產(chǎn)量現(xiàn)狀鋼鐵是國民經(jīng)濟建設最重要的基礎原材料，我國鋼鐵產(chǎn)量已近6億噸，軋鋼生 產(chǎn)是鋼鐵企業(yè)終端，是核心，今后的發(fā)展方向是提高技術裝備水平、優(yōu)化生產(chǎn)工 藝以提高產(chǎn)品質量并實現(xiàn)節(jié)能降耗。2009年，世界粗鋼產(chǎn)量已經(jīng)達到了 12億多 噸

2、，是1990年產(chǎn)量的1.67倍，其小小國的發(fā)展速度令其他國家望塵莫及。2000 年年產(chǎn)量1.26億噸，到2009年5.68億噸，我國粗鋼產(chǎn)量平均增長率達到了 18% 以上。進入2010年以后，隨著全球鋼鐵工業(yè)的逐步冋暖，中國鋼鐵工業(yè)也保持 了快速增長的局面。2. 國內外軋制技術及設備現(xiàn)狀近年國內外在軋鋼技術和設備、控軋控冷、新鋼種開發(fā)以及產(chǎn)品尺寸、形狀與 組織精確控制方面取得了長足發(fā)展。以下對這兒方面進行簡要介紹：2軋鋼技術與設備現(xiàn)狀在軋制技術與理論方面，高精度軋制、高速軋制、無頭軋制、柔性軋制軋制 過程中的形變、相變與析出的綜合控制理論與技術，現(xiàn)代軋制過程分析、控制及應 用等技術越來越廣泛地

3、應用在軋鋼生產(chǎn)中。特別是無頭軋制技術的發(fā)展近年來取 得質的飛躍，在軋制設備方面，除了大型化、高剛度化、高效率以及更加靈活精 確的板形、板厚和板寬控制方式外，設備的緊湊化、靈活方便的換轆系統(tǒng)開發(fā)等 也取得了較大的進步。2.2控軋控冷在控軋控冷技術方面，快速冷卻、超快速冷卻、在線熱處理等技術的開發(fā)和應 用，大大提高了冷卻效率和溫度與組織的均勻性，不僅為高質量、高性能和高強 度新品種開發(fā)提供了極其有效的手段，而且為節(jié)約合金元素、降低生產(chǎn)成本提供 了新的可能性。特別是超快速冷卻和在線熱處理技術近年來業(yè)界極為關注，國內 寶鋼和沙鋼5000mm寬厚板生產(chǎn)線配備了加速冷卻和直接淬火裝置。2.3新鋼種開發(fā)在新

4、鋼種開發(fā)方面，用于汽車、大型建筑結構、橋梁、海上運輸與能源輸送等 方面設備的輕量化、高性能和長壽命、高強與超高強、細晶和超細晶鋼越來越受 到重視。目前，國內外對超細晶鋼進行了廣泛研究。fi本在發(fā)展超細晶鋼時，重 點是采用強力變形。通過多軸變形、大變形量軋制，并配以動態(tài)再結晶軋制等方 法獲得高強度、高韌性的亞微米級超細品鋼。日本住友金屬工業(yè)公司開發(fā)了在奧 氏體區(qū)進行軋制來生產(chǎn)超細品薄鋼板的超短時間間隔多道次軋制技術，成功試制 了鐵素體品粒為l|im左右的0.15%c-0.7%mn超細品薄鋼板。我國在發(fā)展超細品 鋼時，除了采用強力變形和動態(tài)再結晶軋制外，主要發(fā)展了形變和相變耦合以及 研究納米析出相

5、在超細晶鋼屮的作用兩個方向。超細晶化理論及技術是21世紀 新一代鋼鐵材料的重要發(fā)展方向，它不僅是材料物理的重要課題，也是材料化學 和材料制備過程的重要課題。2.4產(chǎn)品尺寸、形狀與組織精確控制在對產(chǎn)品尺寸、形狀與組織精確控制方面則是向著尺寸超薄、超厚、形狀高精 度及組織均勻化發(fā)展；另外，軋鋼智能化技術已逐漸成為復雜軋制過程控制的重 要手段。隨著對產(chǎn)品尺寸精度、力學性能和表面質量要求的不斷提高，傳統(tǒng)的軋 制力計算公式已不能適應更高精度的要求，數(shù)學模型則是一種較理想、用于軋制 過程控制和軋機設備設計的方法。由于軋制過程影響因索眾多，如應變硬化、摩擦、軋轆壓扁、 溫度等及其z間的相互作用，使得軋制過程

6、的模型理論分析變得困難復朵，神經(jīng) 網(wǎng)絡等方法在軋制過程屮的應用捉高了預報精度和生產(chǎn)的控制水平。通過建模以 及對工藝過程定量和定性方面的優(yōu)化，為鋼鐵工業(yè)提供了低成本的優(yōu)化策略。另 外，軟計算作為一門新興技術也應用于軋制系統(tǒng)設計優(yōu)化，主要包括進化計算、 模糊邏輯、神經(jīng)計算和概率計算。軟計算把人類知識和求解方法論相結合，為處 理現(xiàn)實中問題的不確定性和模糊性提供了途徑?？倆對于軋鋼技術的發(fā)展，要把資源、能源與環(huán)境問題作為軋鋼技術創(chuàng)新和進 步的戰(zhàn)略任務；應更加關注成熟、先進以及前沿技術的應用與推廣。開發(fā)具有高 強度甚至超高強度、優(yōu)良耐蝕性能、成形性能和高表面質量等性能的鋼鐵產(chǎn)品， 節(jié)約能源、節(jié)省合金元索

7、、減少工序、降低成本仍是未來軋制技術的重要研發(fā)方 向。3. 國內中厚板地位中厚板是重要的鋼材產(chǎn)品，一般占鋼材總量的10%左右。中厚板廣泛應用于基 礎設施建設、造船、工程機械、容器、能源、建筑等各行行業(yè)，在國民經(jīng)濟屮占 冇重要的地位。我國是一個發(fā)展中國家，正在進行大規(guī)模的基礎設施建設，對于 中厚板的需求一直非常強勁。2008年我國中厚板產(chǎn)量為5971萬噸，占我國當年 鋼材產(chǎn)量的10.26%o中厚板生產(chǎn)的特點是小批量、多品種、產(chǎn)品性能要求高、生產(chǎn)過程復雜。我國 屮厚板行業(yè)隨著國民經(jīng)濟的總體發(fā)展而不斷進步，現(xiàn)在已經(jīng)成為屮厚板生產(chǎn)大 國。我國成立初期，只有鞍鋼擁有一臺3轆勞特式2300中板軋機，產(chǎn)品也

8、只冇 最初的碳素結構鋼板。以后，隨著我國經(jīng)濟建設需求的增長，我國引進了一批 20002500mm的屮板軋機。但是，英技術內涵和產(chǎn)品的質量水平與國際先進水 平有很大的差距。改革開放以來，我國鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展，通過技術引進和自主 創(chuàng)新，我國屮厚板生產(chǎn)技術、設備和產(chǎn)品也日新月異，發(fā)展迅猛。20世紀90年 代，鞍鋼首先引進了二手的4300mm中厚板軋機，同吋酒鋼、舞鋼也分別引進了 3000mm和3800mm中厚板軋機，我國的中厚板生產(chǎn)開始向國際水平靠近。到世 紀z交，首鋼率先利用國產(chǎn)化技術，建設了具冇我國自主知識產(chǎn)權的3500mm中 厚板軋機，開發(fā)的高強度軋機、自動控制系統(tǒng)、控制冷卻系統(tǒng)、僑直機等輔助

9、設 備具有鮮明的特色和優(yōu)良的性能，開始了我國自主研發(fā)大型屮厚板軋機的先河。最近幾年，我國寶鋼、鞍鋼等單位采用自主集成和引進國外技術相結合的方式，國際先進水平。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國已經(jīng)建成和正在建設的4m 級的中厚板軋機15套，5m級的中厚板軋機8套。全部建成后，我國將具備中厚 板生產(chǎn)能力近1億噸。我國新近建設的這一批中厚板軋機，集成了世界上一大批先進的屮厚板生產(chǎn)技 術和裝備達到了國際先進水平。主軋機實現(xiàn)了強力化和高強度，采用了厚度自動 控制、板形控制、平面形狀控制等先進、實用的計算機控制系統(tǒng)。我國自主開發(fā) 了控制冷卻系統(tǒng)，其中包括反映世界控冷技術最高水平的超快速冷卻技術和dq 技術，與軋機配合，

10、實現(xiàn)了 tmcp技術的創(chuàng)新發(fā)展。在輔助設備方面，我國引 進和自主研發(fā)的強力僑直機、滾切式剪切機、超聲波探傷、熱處理設備等都達到 了國際先進水平。利用這些先進的設備和工藝技術，我國開發(fā)了經(jīng)濟建設急需 處理設備等都達到了國際先進水平。利用這些先進的設備和工藝技術，我國開發(fā) 了經(jīng)濟建設急需的高檔次中厚板產(chǎn)品，例如我國西氣東輸使用的高級別管線鋼， 大型儲油罐用鋼，高強度、高韌性、耐腐蝕、焊接性能優(yōu)良的高級船板，高速鐵 路橋梁用高強度鋼板，奧運場館和高層建筑用高強、低屈強比、優(yōu)良焊接性能的 建筑用鋼，等等。這些鋼材己經(jīng)在我國經(jīng)濟、社會發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，對拉 動我國經(jīng)濟發(fā)展，推動我國西部、北部、南部地

11、區(qū)的社會進步提供了強力支撐。三、設計內容1. 文獻調研、現(xiàn)場調研，提出產(chǎn)品方案；2. 確定生產(chǎn)方案、計算產(chǎn)品；3. 確定生產(chǎn)工藝，進行設備選型；4. 計算并編制軋制規(guī)程表、設備負荷表、金屬平衡表；5. 繪制車間平面、立面布置圖；6. 撰寫畢業(yè)論文；7. 翻譯一篇相關英文文獻。四、設計方案1. 產(chǎn)品方案、生產(chǎn)方案、計算產(chǎn)品 表41產(chǎn)品方案列表表4-2計算產(chǎn)品列表2. 生產(chǎn)方式采用塊式法軋制。3.生產(chǎn)工藝屮厚板生產(chǎn)工藝基木為：連鑄坯f加熱_>高壓水除鱗f粗軋_>精軋在線快 速冷卻-> 熱矯直-> 冷床冷卻-> 檢查修磨切頭、切尾取試樣、切定尺和切邊-噴印 (熱處理)t

12、收集入庫。3.1原料軋制中厚板所用的的板坯，都是寬高比較大的矩形壞。中厚板生產(chǎn)采用的原料 經(jīng)歷了鋼錠、初軋坯到連鑄坯的歷史演變。隨著冶金生產(chǎn)技術的發(fā)展，連鑄壞得 到了廣泛的推廣，連鑄坯已成為現(xiàn)代屮厚板生產(chǎn)的主要原料。主要有以下優(yōu)點：(1)簡化和縮短了冶金生產(chǎn)過程，減少了廠房和設備投資；(2)節(jié)約能源, 提高了金屈收得率；(3)物理化學性能均勻。3.2加熱加熱口j降低金屬的變形抗力，提高鋼的塑性，使坯料除鱗鋼坯在高溫下，其表面的元素與空氣中的氧氣發(fā)生化學生成氧化物。氧化物形 式冇三種，從軋制軋制是將加熱后的板壞壓到要求的厚度和寬度的過程，它一般包插粗軋和精軋 兩個環(huán)節(jié)。3.4.1粗軋粗軋階段的主

13、要任務是將板坯展寬到所需的寬度并進行大壓縮延伸。根據(jù)原料 的條件和產(chǎn)品要求，可以采用不同的軋制方法，如全縱軋發(fā)、綜合軋制發(fā)、全橫 軋發(fā)、角軋一縱軋發(fā)。2.4.2精軋精軋階段的主要任務是質量控制，包括厚度、板形、表面質量、性能控制。在 軋制過程中，粗軋與精軋并無嚴格的界限，通常把雙機座布置的第一臺軋機稱為 粗軋機，第二臺軋機稱為精軋機。對兩機架壓下量上的分配耍求是兩機架的軋制 節(jié)奏盡量相等，這樣才能提高軋機生產(chǎn)力。一般的經(jīng)驗是在粗軋機上的壓下約占 80%,在精軋機上約占20%o4. 主體設備主休設備有加熱爐、軋機、矯直機、雙邊剪和剖分剪、定尺剪、快速冷卻裝置、 熱處理爐等。4.1加熱爐本設計采用

14、步進式加熱爐，有效爐長51.9m、爐寬10.7m,加熱能力265t/h, 加熱板坯規(guī)格(150320) mmx (13002300) mmx (26004800) mm,最大坯 重 26t。4.2軋機本設計軋機分為粗軋機和精軋機，其中粗軋機工作轆尺寸為： (pl240/1140mmx5100mm,支撐轆尺寸為：(p2300/2100mmx4950mm,軋制力為 108mn;精軋機工作輾尺寸:(pl210/1110mmx5300mm,支撐餛尺寸為： (p2300/2100mmx4950mm.軋制力 108mn,最大軋制速度 7.3m/s。4.3熱矯直機熱矯直機的主要參數(shù)如.f:型號:hpl360

15、/380x5200/9/6-6矯直鋼壞尺寸 厚度 寬度 長度最大輸送厚度 矯直溫度 公稱矯直力 最人矯直力 最大彎車昆力 主傳動電機 上矯直轆最小10mm （最大厚度根據(jù)鋼板屈服點確定）13004900mm52m250mm4001100 °c40000kn44000kn2800kn3 x650kw,0 600/1500r/min下矯直轆380mm4.4雙邊剪主要技術參數(shù)如下： 形式剪切鋼板厚度 剪切鋼板寬度鋼板溫度切邊量上剪刃尺寸f剪刃尺寸4.5切頭剪切頭剪主要技術參數(shù):剪切鋼板厚度剪切鋼板寬度最大剪切力上剪刃尺寸下剪刃尺寸4.6定尺剪定尺剪主要技術參數(shù): 形式剪切鋼板厚度剪切鋼板寬

16、度剪切溫度上剪刃尺寸下剪刃尺寸滾切式5x(p360mm><5200mm 矯直轆豐昆距5 50mm 13004900mm 最大 150°c20 150mm4x（p360 mmx5200mm厚 （50100） mmx高（158170） mmx長 2080mm 厚 （50100） mmx高（136 160 ） mmx 氏2075mm5 50mm12005000mm1100kn170/138mmx 100mm><2500mm150mmx 100mm><2500mm 滾切式 550mm13004900mm 最大 150°c 100/50mmx高 1

17、90/166mmx長 5200mm 100/50mmxwj150/126mmx長 5200mm4.7熱處理爐 熱處理爐主耍尺寸：全長63.22m有效長度60.11m5100mm3025mm車昆道數(shù)量109根餛道外徑380mm車昆道壁厚30mm轆道長度6915mm轆道間距580mm4.8快速冷卻設備快速冷卻設備的主耍尺寸：冷卻形式u形管層流流冷卻冷卻裝置尺寸（寬x長）5000mmx24000mm冷卻鋼坯的尺寸（厚x寬x長）mm （ 10100） x （13004900） x最長 52000 冷卻速度（°c /s） 540鋼板通過速度（m/s）0.52.5五、吋間安排13周45周6周：7周：810周11周 文獻檢索，確定任務，畢業(yè)實習，收集資料；開題報告，翻譯文獻；產(chǎn) 品方案，生產(chǎn)方案，計算產(chǎn)品；生產(chǎn)工藝，設備選型；軋制規(guī)程計算，孔型設 計，屮期報告；設備負荷、金屬平衡；1213周繪制車間平面、立面圖；1415周撰寫設計說明書;16周答辯。六、論文提綱1. 可行性研究報告2. 產(chǎn)品方案與計算產(chǎn)品3. 生產(chǎn)方案與工藝流程4. 主輔設備選擇5. 工藝計算與金屬平衡6. 設備負荷計算7. 車間平而布置與立而尺寸&勞動組