某中厚板廠車間設計與生產(chǎn)工藝流程的制定

1、年產(chǎn) 160 萬噸的中厚板廠車間設計摘要 本設計是以唐山地區(qū)為條件，設計了年產(chǎn)量160 萬噸的 4100mm 中厚板廠，分析了在唐山地區(qū)建造新的中厚板廠的可行性和必要性。結(jié)合設計條件及年產(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 Q195 的 連 鑄 坯(500m訴1500m由4100mm)軋制中厚板，典型產(chǎn)品規(guī)格為 40m訴3100mm,整個設計分十一章進行詳細講解，第一章為中厚板的國內(nèi)外發(fā)展概況及建廠可行性分析，總結(jié)了當前世界上中厚板生產(chǎn)技術的先進水平，包括設備、技術及理念等，然后詳細進行了建廠的可行性分析

2、；第二、三章是對設計任務、生產(chǎn)品種及工藝流程進行了確定，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，確定設備的間距、生產(chǎn)流線及設施面 積的計算；第七章進行力能參數(shù)的計算，內(nèi)容包括軋制表的計算、工具設計及強度校核；第 八章進行主輔設備選擇，根據(jù)產(chǎn)品的要求，合理的確定設備參數(shù)；第九章是對車間產(chǎn)量進行 了計算，包括各設備的生產(chǎn)能力、車間平均小時生產(chǎn)能力及車間年生產(chǎn)能力；第十章編制了 技術經(jīng)濟指標，確定了車間內(nèi)各項設備、原材料、動力等利用程度的指標。最后根據(jù)設計參 數(shù)，繪制出了車間平面布置圖。 關鍵詞 中厚板；車間設計；生產(chǎn)工藝Abstract This design that take

3、the Tangshan area as a condition， has designed the annual yield of 1 ， 6 million tons4100mm new medium and heavy plate factory， analysed the feasibility and necessity of the construction of a new plate factory in Tangshan area. Combined design conditions and the requirements of annual yield， the des

4、ign completes10 product varieties，10 productspecifications and metal balance sheet table. A cogged ingot(500mm x 1500mm x 4100mm) of Q195 is used for the rolling medium plate, and a typical product specifications is 40 mm x 3100mm.This design involveseleventh chapters ， the first chapter describes t

5、he products， equipments and the developing situations of main medium plate enterprises about the internal and external. The plans of the products ， the sorts of the products ， the process flow and technological demand are described in the second and third chapter. The fourth and fifth chapter is abo

6、ut the plane dispose ofthe workshop，fixing the space betweenflown line and the equipment areas. The senventh chapteris about the calculation of the steel rolling ， equipment capability ， tool designing andintensionverifying. The eighth chapter is about the choice of mostly and assistant equipment wh

7、ich according to equipment parameter. The outputs of workshop ， which involve the average output of per hour and the whole year outputs were calculated in the ninth chapter. The tenth chapter is about the technical and economic targets including the use of equipments ， raw materials and power.At las

8、t，the layout of workshop was drawed according to designing parameters.Key words medium plate ； Workshop designing； Production technics1 總論 中厚板主要用于建筑工程、機械制造、容器制造、造船、橋梁等行業(yè)，并且隨著國民經(jīng)濟建設其需求量非常之大，范圍也十分廣。（ 1）造船鋼板：用于制造海洋及內(nèi)河船舶船體。要求強度高、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

9、爐及重要附件，由于鍋爐鋼板處于中溫（350以下）高壓狀態(tài)下工作，除承受較高壓力外，還受到?jīng)_擊，疲勞載荷及水和氣腐蝕，要求保證一定強度，還要有良好的焊接及冷彎性能。（ 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的壓力容器或其它類似設備，一般工作壓力在常壓到320kg/cm 2 甚至到630kg/cm 2，溫度在-20450 范圍內(nèi)工作，要求容器鋼板除具有一定強度和良好塑性和韌性外，還必須有較好冷彎和焊接性能。（ 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。由汽車大梁形狀復雜，除要求較高強度和冷彎性能外，要求沖壓性能好。日本中厚板

10、生產(chǎn)為世界之冠，約占鋼板生產(chǎn)的20%以上。中厚板生產(chǎn)日益趨向合金化和大型化。軋機日趨重型化、高速化和自動化，絕大多數(shù)是大軋制力、大功率、高剛度的最新一代中厚板軋機，為實現(xiàn)其真正意義上的控軋控冷工藝、生產(chǎn)出性能優(yōu)良的中厚板產(chǎn)品創(chuàng)造了裝備上的有利條件。到 2009 年 6 月， 我國已建成和正在規(guī)劃建設的中厚板生產(chǎn)線共有55條 1，其中軋機尺寸3.5m 的 9 條、 2.8m 的 4 條、 3.8m 的 2 條、 4.3m 的 1 條、 5.1m 的 2 條（ 未計算正在設計中的鞍鋼在營口鲅魚圈的5.5m 生產(chǎn)線 ） 18 條生產(chǎn)線能釋放產(chǎn)能2000 萬 t。目前唐山首鋼京唐中厚板應大部分銷售到唐

11、山周邊地市和華北、東北地區(qū)，因為周邊地區(qū)中厚板生產(chǎn)廠家較少，因此在這些地區(qū)有一定的優(yōu)勢。近幾年鋼板需求量不斷增加，首鋼京唐中厚板在這些地區(qū)鋼板銷售量會逐年增長。但是從長遠來看，曹妃甸建設的是國際化大港口，而首鋼京唐建設的是精品鋼鐵基地，產(chǎn)品的銷售應當定位在海外市場，特別是韓國、歐美市場，而中東地區(qū)的基礎設施建設，印度及非洲新興國家的需求量會更大。所以二期及三期的產(chǎn)業(yè)投資應重點放在產(chǎn)品結(jié)構優(yōu)化上，開發(fā)高純凈度、高附加值的中厚板，屆時必將會迅速占領海內(nèi)外市場。從另外方面來講，世界上著名的的鋼鐵企業(yè)幾乎都是選則臨海港建廠，像國外比較成功日本的新日鐵、韓國的浦項制鐵，我國即將建設的千萬噸級廣東湛江、廣

12、西防城港精品鋼鐵基地等。因此，在華北地區(qū)選擇唐山曹妃甸建廠是非常合適的。唐山京唐中厚板工程采用雙機架四輥可逆軋機的布置型式，其中一邊設置一立輥，預留一粗軋機，粗、精軋機均為4100mm,生產(chǎn)規(guī)模為160 104t/ao表 2.1 產(chǎn)品大綱序 號產(chǎn)品名稱代表鋼 號執(zhí)行標準原料規(guī)格（厚X寬X 長/MM）產(chǎn)品規(guī)格 （厚x寬 /MM）萬T/A%1碳素結(jié)構鋼Q195GB700500X 1500X 410040X 310024152造船板A, B,D, EGB712500X1500X 300050X 320020.8133管線鋼X80API SPEC 5L250X1500X 300020X 260019.

13、2124低合金高 強度鋼Q295,345GB1591500X1500X 300060X 280012.885建筑結(jié)構 板Q235GJSN490BYB4104-2000JIS G3136500X1500X 300050X 320017.6116鍋爐板16MNQ20QGB713300X1800X 320020X 350016107壓力容器 板20RSPV235GB6554JIS G3115250X1500X 300010。360012.888汽車大梁板06TIL16MNLGB3273500 X 1500X 300012X2 6009.669工程機械 用鋼STE460DIN17102500 X 15

14、00X 300070X4100161010耐候鋼Q235NHGB/T4171300X1800X 320028X3 10011.27合計160100為成品率是指成品重量與投料量相比的百分數(shù)。其計算公式100%(2-1)Q式中 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經(jīng)濟指標，成品率的高低反映了生產(chǎn)組織管理及生產(chǎn)技術水平的高低。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:

15、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及原料狀況等有關。本車間產(chǎn)品切損均為 0.1%6%。3）軋廢：軋件各工序生產(chǎn)中由于設備和工具、操作技術以及表面介質(zhì)問題所造成的不符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。表2.3金屬平衡表重量/kg重量/kg系數(shù)/%/%/%/%/%1碳素結(jié)構鋼22232022 1.66.01.41.09991.02 造船板4 6.21.71.103 90.73 管線鋼 877579761.75.81.61.10090.94 低合金Z勾板 17550 159531.3 6.01.8 1.10090.95 建筑結(jié)構板17550 15988 1

16、.86.11.01.09891.16 鍋爐板 176913961.66.01.4 1.099 91.07 壓力容器板877580021.76.1 1.01.096 91.28 汽車大梁板36.01.71.09991.09 工程機械用鋼 1755015935 1.9 5.81.5 1.10190.810 耐磨鋼板86.0 1.21.099 91.03生產(chǎn)工藝流程的制定圖3.1生產(chǎn)工藝流程圖4車間的平面布置和軋機的選擇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。圖4.1車間平面布置簡圖1原

17、料庫2步進式加熱爐3 輻道4軋機5 冷床6剪切機7修磨臺架20m，5 主要設備距離的確定根據(jù)產(chǎn)品大綱的要求，通過計算粗軋機軋出的最大長度約為：精軋機第一架機前軋出長度：38m,并考慮未來發(fā)展的需要故軋機機架間距選擇為100m。從加熱爐到軋機之間有高壓水除鱗裝置，故計算軋鋼機與加熱爐距離應由坯料的最大長度加上粗軋機軋出的最大長度，并且在加上一定的余值即可。L min =L 軋 max+（ 23） L 坯（ 5-1 ）Lmin：加熱爐和軋機的最小距離L 軋 ：第一架軋機中軋件長度在充分考慮二期建設需要的基礎上，故選擇粗軋機與1#步進式加熱爐的縱向距離為55m,精軋機與1#步進式加熱爐的縱向距離為1

18、55m 11。選定軋機到熱矯直機距離為：126。7 典型產(chǎn)品工藝計算本設計采用粗軋和精軋兩個階段軋制，即采用綜合軋制法與立輥軋邊法相結(jié)合，先在粗軋階段用立輥軋制一道次，然后轉(zhuǎn)90°，進行寬展軋制6 道次，使坯料的寬度等于成品的寬度，然后再轉(zhuǎn)90°縱軋 9 道次成型。并且立輥在橫軋過程中控制板坯的長度，使其在長度方向上保持不變。在精軋階段，立輥軋邊控制板坯的寬度，直至縱軋成形。分配壓下量，編制壓下規(guī)程表，采用按經(jīng)驗分配壓下量再校核、修正的方法。取最大壓下量為 h max等于43mm軋制道次n=16。各道次具體壓下量具體見表 7-1軋制表。速度制度由于軋件較長，為操作方便，采用

19、梯形速度圖。采用高速穩(wěn)定速咬入，低速拋出， 咬入速度為18 42 62 r/min ，拋出速度為18 20 r/min ；各道次的純軋時間和間隙時間見表7-1 軋制表。軋件在加熱爐中加熱到1200，經(jīng)高壓水除鱗設施和傳送過程的空氣冷卻后開軋溫度為1150。各道次的軋制溫度、各道次的變形程度和變形速度、變形抗力、變形區(qū)長度、各道次平均單位壓力、各道次總壓力、各道次的軋制力矩以及個道次的靜力矩見表7-1 軋制表。表71規(guī)格40 3100中厚板軋制程序表道次軋 制 方 法機架 形式軋件尺寸/mm壓卜量/mm軋制速度/ -1 /r.min軋制 時間/s間 隙 時 間 /s軋制溫 度（闋）oC變形程度變

20、形 速度0- sp/Mp變形區(qū) 長度/mm總壓 力 /MN總力矩/KNmhblA hA h%穩(wěn) 速拋 出0坯料5081525.33864-1L1側(cè) 軋二輻5111465.33998.633.9318184.12311503.930.2224175.786.3632.8立輻側(cè)軋一道次后，轉(zhuǎn) 90。進行寬展軋制2P1橫 軋四輻 可逆4731583.023998.6387.4418181.6331149.347.440.3836139.89251965.143P2橫 軋四輻 可逆4291745.383998.6449.3018181.8031148.839.300.4540150.5331.2252

21、5.24P3橫 軋四輻 可逆3821960.133998.64710.9642200.6861148.2410.961.242.8155.5836.53038.975P4橫 軋四輻 可逆3342241.823998.64812.5742201.0861147.312.571.3745.5157.2341.33681.626P5橫 軋四輻 可逆2872608.953998.64714.0742201.2561146.1414.071.5649.6155.5847.13175.747P6橫 軋四輻 可逆241 .531003998.645.515.8542201.4661144.7315.851.

22、852.5153.0852.534688F1縱 軋四輻 可逆20131004805.0540.516.862202.226981.6616.83.0101144.4249.33110.159F2縱 軋四輻 可逆16331005925.253818.962202.716979.7818.93.53110139.8953.6328010F3縱 軋四輻 可672515.362203.186977.8415.33.46102113.4740.22016.5411F4縱 軋四輻 可逆11431008472.072417.462203.844973.7217.44109111.1

23、843.42158.0312F5縱 軋四輻 可逆923100104982219.362204.734970.6619.34.74115106.4445.52164.2213F6縱 軋四輻 可逆74310013051.561819.5662205.864963.8419.565.3212196.2844.62148.0714F7縱 軋四輻 可逆61310015833.051317.5762207.094954.8817.575.5611781.8237.11407.1815F8縱 軋四輻 可逆49310019710.531219.6762208.84940.5819.676.3813778.61

24、43.81589.7216F9縱 軋四輻 可逆40310024145.40918.36622010.6493018.36713968.0839.41264.37圖7.6軋機軋制速度與主電機負荷圖圖7.7軋機工作圖表注：以上圖表的時間均以 s為單位。8主輔設備的選擇及性能參數(shù)的確定本車間主輔助設備主要選擇了4100mm四輻可逆軋機粗、精軋，一期只設精軋機，而加熱爐、剪切機、矯直機、冷卻設備、起重運輸設備。加熱爐選擇了 3座，其中一座推鋼式加熱爐，兩座步進式加熱爐，剪切設備分別選擇了切頭剪、雙邊剪、定尺剪、火焰切割機。矯直設備選擇了目前比較普遍的輻式矯直機，矯直輻數(shù)為4上5下，矯直輻尺寸為280

25、3900mm。冷卻設備選擇了層流冷卻和3座冷床，其中一座特寬厚板冷床、兩座寬冷床(其中一座一期預留)。起重運輸設備有天車、過跨小車、電動平跨車，每個跨間均有天車和電動平跨車，天車運輸噸位比較大的設備和板坯，電動平跨車運輸噸位較小的設備。9 工作時間和年產(chǎn)量及倉庫面積計算9.1 車間工作制度和工作時間的確定本車間采用四班三運轉(zhuǎn)連續(xù)工作制，節(jié)假日不休息。計劃每年安排大修一次，每次14天。計劃檢修每周一次，一次8小時。具體如表 9.1所示。表9.1 工作時間表日歷 時間 (h/a)年維修時間(h/a)操作時間 (h/a)換輯及換剪 刃時間(h/a)計戈U 生產(chǎn) 時間 (h/a)機械 和電 氣故 障停

26、 產(chǎn)時 間(h/a)總計 功效 工作 時間 (h/a)日 歷 作 業(yè) 率 %年修計劃 檢修合 計換 支 承 輻換工作 輻及剪 刃8760336 (14d)4007368024 (334d)212287780580720082.1注：(1)支承輻每軋制150000t更換1次，每次2.0小時，換支承輻時間：1600000t/a 150000t/次 2.0h/次 21h/a；(2)工作輻每軋制 3500t更換1次，每次0.5h,換工作輻時間：1600000t/a 3500t/次0.5h/ 次 228 h/a。(3)各剪機剪刃每2班更換1次，每次0.5h,剪刃更換與工作輻換輻同時進行。9.2 軋鋼機產(chǎn)

27、量計算9.2.1 軋機小時產(chǎn)量計算軋鋼機單位時間內(nèi)的產(chǎn)量稱為軋鋼機的生產(chǎn)率。分別一小時、班、日、月和年為時間單位進行計算。其中小時產(chǎn)量為常用的生產(chǎn)率指標。軋鋼機技術上可能達到的小時產(chǎn)量可以 用下式5計算:3600 cA - QK1b(9-1)式中A 軋機小時產(chǎn)量，t/h;Q原料重量,t;T 節(jié)奏時間,T = 484.12s；Ki時間利用系數(shù),成品軋機為0.800.85,取0.80;b成品率，b=91%。軋機節(jié)奏時間：T=Tz +At=252.21+4=256.21s ,計算典型產(chǎn)品，坯料尺寸為：500mnt< 1500mmx4100mm,則 Q= 1.5 0.5 3.8 7.8t/m3=

28、 22.23t。3600A22.23 0.8 0.91 227.39t/h256.219.2.2軋鋼機平均小時產(chǎn)量以上所述只是單品種小時產(chǎn)量計算。當一個車間生產(chǎn)若干個品種時,每個品種或由于選用坯料斷面尺寸不同，或由于軋制道次不同，因而具有不同的小時產(chǎn)量。為考核一個車間的生產(chǎn)水平和計算年產(chǎn)量,就需要計算各種品種所占不同比例的小時產(chǎn)量。這個產(chǎn)量稱為平均小時產(chǎn)量,也稱產(chǎn)品綜合小時產(chǎn)量。計算軋機平均小時產(chǎn)量采用按勞動量換算系分數(shù)計算:Apa1、，XiAb1a2-X2Ab(9-2)anXnAb式中 aa2 an不同品種占產(chǎn)量中的百分數(shù);Ab 標準產(chǎn)品小時產(chǎn)量;X1, X2Xn 不同品種的勞動換算系數(shù)?，F(xiàn)

29、各品種的小時產(chǎn)量如表9 .2表9.2產(chǎn)品小時產(chǎn)量表編P鋼種產(chǎn)品規(guī)格/mm所占比例/%小時產(chǎn)量 t/h勞動換算 系數(shù)1Q19540X3 10015227.3912EH3250X 3200131751.33X8020X260012162.421.44Q29560X28008203.021.125Q235GJ50X 320011210.541.08616Mnq20X 350010187.921.21720R10X 36008172.261.32806TiL12X 16005151.601.59StE46070X 380010145.761.5610Q235NH28X 31007216.561.05代

30、入公式9-2,可得平均小時產(chǎn)量 Ap = 124.38t/h。故年產(chǎn)量為：124.38 7200= 1615536t = 161.5536 萬 t。9.3 倉庫面積的計算軋鋼車間原料倉庫面積可用下列公式計算:24AnK0.7qh(9-3)3357.2 m2。13.5t。則成品倉庫的面積:資金等利用程度的指標稱之為式中 F原料倉庫面積m2;A 軋機小時產(chǎn)量，t/m；n 存放天數(shù)，本廠供料，存放天數(shù)取為15天；K 金屬綜合消耗系數(shù)；q每m2空間所能存放的原料重量，q=6.5t/m2;h每堆原料的高度，h=2.5m ;24每天小時數(shù)；0.7倉庫利用系數(shù)。.24 227 39 15 1 09計算的本車

31、間原料倉庫面積F7844.2 m20.7 6.5 2.5而成品倉庫面積的計算主要考慮的因素，金屬消耗系數(shù)取為1,存放天數(shù)n取為16天，堆放高度查閱資料取為 3m,每m2空間所能存放的產(chǎn)品重量為24 227.39 16 1.090.7 3 13.510經(jīng)濟技術指標軋鋼車間內(nèi)各項設備、原材料、燃料、動力以及勞動力、是鑒技術經(jīng)濟指標。這些指標的高低反映了車間生產(chǎn)技術水平和生產(chǎn)管理制度執(zhí)行的情況,定車間設計水平和工藝過程制訂質(zhì)量好壞的重要標推，是評定車間工作優(yōu)劣的主要依據(jù)。因為通過對同一類型不同車間的技術經(jīng)濟指標的分析和對比，可以找出相互之間的差距，存在的問題，從而分析原因，尋找提高指標、改進生產(chǎn)的措施，故而研究和分析各項技術經(jīng)濟指標也就成了研究和分析軋鋼車間工作情況的重要方法之一。在軋鋼生產(chǎn)過程中，有多種多樣的技術經(jīng)濟指標。其中包括：綜合技術經(jīng)濟指標、各項材料消耗指標、車間勞動生產(chǎn)率指標以及車間資金利用與消耗等方面的指標。而其中尤以產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、各項材料消耗、勞動力使用、資金利用以及軋機作業(yè)率等指標最為人們所重視和關心，因而這些反映生產(chǎn)水平的主要指標是人們分析和研究的主要內(nèi)容。11 中厚板廠的環(huán)境保護鋼鐵企業(yè)尤其是大型的現(xiàn)代化的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)是一個完整的冶金生產(chǎn)過程的組合體。由于其生產(chǎn)工藝