劉暢的畢業(yè)設計

1、河北聯合大學輕工學院QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY畢業(yè)設計說明書設計（論文）題目：年產200萬噸薄板坯連鑄連軋帶鋼生產線工藝設計學生姓名：劉 暢 學 號：200815190202專業(yè)班級：08軋鋼2班 學 部：材料化工部指導教師：馮運莉 教授 2010年05月30日摘要摘 要薄板坯連鑄連軋與傳統(tǒng)生產工藝流程相比，具有可節(jié)約投資、提高成材率、降低生產成本、大幅度縮短生產周期等優(yōu)點。目前市場上對薄帶鋼如鍍鋅板的需求很大，而用傳統(tǒng)的冷軋花費較高，生產周期長。有些一般用途薄板如果能用熱軋直接生產，這將大大降低成本。這也進一步促進了對薄板坯連鑄連軋技術

2、作更深層次的研究。 基于上述前提，結合目前國內外薄板坯連鑄連軋的生產狀況，本文設計了年產200萬噸薄板坯連鑄連軋帶鋼的生產工藝。在本次設計中，重點是對工藝進行設計，通過采用兩架粗軋和六架精軋軋機，緩和以往薄板車間生產超薄規(guī)格時板形、跑偏等問題，而且適應今后板坯向中薄方向發(fā)展的趨勢具有開發(fā)新產品的巨大潛力。另外合理地選取了結晶器，減少拉漏事故和優(yōu)化了鑄坯質量，為新產品的開發(fā)奠定了基礎。最后還對本次設計的可行性進行了分析，使得本次的設計能符合實際的要求。設計中涉及的系數部分取的也是現場的經驗數值，用到的部分公式也是來自于實際的經驗公式，最終完成了本次的設計。關鍵詞： 薄板坯連鑄連軋；層流冷卻；軋制

3、新工藝AbstractComparing with the traditional production technical process, thin slab continuous castin and rolling technical process has the advantage of saving the investment, improving useful adult rate, reducing the production cost, reducing the production cycle and so on. At present in market the d

4、emand of thin slab like galvanized sheet is very big, but with traditional cold rolling expenditure too high, production cycle long, also is not easy to control the production, if hot rolling can use to produce this kind of thin belt even the ultra thin belt product, it will have the significant sig

5、nificance. It also further promotes to roll over the technology to thin slab continuous casting and rolling to make a deeper level the research. Basing on the above premise, combining the production condition which the unions at present domestic and foreign thin slab continuous casting and rolling,

6、I have designed the production rolling over which can produces 1.5 million ton per year. In this design, focused on the design process, through the use of two rough and rolled 6 finishing mill, easing past workshop production of thin sheet specifications shape, deviation and other issues, but also a

7、dapt to the slab in the future thin direction of the development trend of the development of new products with great potential. In addition to select a reasonable mold, reduce accidents and leakage optimization pull the slab quality, for the development of new products laid the foundation. Finally,

8、on the feasibility of this design were analyzed, making this the design to meet the actual demand. Involved in the design of the coefficient is also part of the scene from the experience of value to use part of the formula is from the actual experience of the formula, this completed the final design

9、.Keywords: thin slab continuous casting and rolling, the laminar cooling, new rolling technologyI河北聯合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書3目 錄目 錄摘 要IAbstractII引 言1第1章 文獻綜述21.1 國內外發(fā)展現狀21.2 國內新產品的開發(fā)31.3 薄板坯連鑄連軋的研究意義4第2章 建廠的依據及車間的概述52.1 建廠的依據52.1.1 地理與資源52.1.2 可行性研究52.2 車間的概述62.2.1 產品大綱的擬定原則62.2.2 產品大綱的制定62.3 工藝流程7第3章 車間的布置及所

10、用設備的選擇93.1 車間布置及設備選用的原則93.2 結晶器的選擇93.3 車間布置及軋機型式及數目等參數的確定123.3.1 立輥軋機的選用133.3.2 軋機數的確定143.3.3 粗軋機的確定143.3.4 中間輥道布置的確定163.3.5 精軋機的確定173.3.6 精軋機與層流冷卻設備之間輥道的布置20第4章 壓下規(guī)程設計214.1 坯料尺寸214.2 軋制工藝中各參數的確定224.2.1 各道次出口厚度及壓下量的確定224.2.2 軋機咬入能力的校核234.2.3 各道次帶鋼出口速度的確定244.2.4 各道次處軋機的轉速254.2.5 各道次帶鋼溫度的確定26第5章 軋制力的計

11、算及輥縫的確定285.1 軋制力的計算285.2 各機架的空載輥縫設定29第6章 帶鋼生產過程中各種力矩的計算316.1 軋制力矩的計算316.2 附加摩擦力矩的計算326.3 空轉力矩的計算346.4 動力矩的計算34第7章 電機功率及軋輥強度的校核367.1 軋制過程中靜負荷圖的制定367.2 電機的校核377.2.1 等效力矩的計算和校核377.2.2校核電機的過載387.3 軋輥強度校核397.3.1 支撐輥的校核407.3.2 工作輥的校核417.3.3 工作輥和支撐輥接觸應力校核43第8章 輔助設備458.1 加熱爐的選擇458.2 剪切機的選擇478.3 除鱗機的選擇488.4

12、活套支撐器498.5 冷卻設備518.6 卷曲設備538.7 高速通板裝置558.8 輥道568.9 矯直機57第9章 軋鋼機產量的計算599.1 軋機各類產量計算599.1.1 軋機小時產量計算599.1.2 軋機平均小時產量609.1.3 軋鋼車間年產量計算619.1.4提高軋機產量的途徑619.2 軋鋼機工作圖表的制定629.2.1 軋機工作圖表的意義629.2.2 軋機工作圖表的制定62第10章 軋鋼車間平面布置及經濟技術指標6410.1 軋鋼車間平面布置6410.1.1 軋鋼車間的平面布置原則6410.1.2 金屬流程線的確定6410.2 各類材料消耗指標6610.3 綜合技術經濟指

13、標68參考文獻71致 謝73引言引 言薄板坯連鑄技術TSCR（ThinSlab Casting and Rolling）自1989年開發(fā)成功并在Nucor投入商業(yè)化生產以來取得了很大的進步，是當代冶金領域前沿性、變革性技術，是氧氣轉爐和連續(xù)鑄鋼技術發(fā)明和應用之后，煉鋼生產的第三次革命，連鑄技術自之所以被廣泛地應用于鋼鐵工業(yè)生產中，主要是由于它的低生產成本、高產品質量、高生產能力以及對環(huán)境更為友好。但在對該項技術實施過程中，也遇到了不少問題，這給我們提出了亟待解決研究的課題。首先由于是薄板坯的生產，想要得到性能良好、表面質量高的產品，就得要求鑄出無缺陷、內部組織均勻的坯子；鑄坯的厚度較薄，一些工

14、廠對結晶器的開發(fā)與使用還不夠成熟，常出現拉漏等問題。其次在生產薄規(guī)格產品時，帶鋼容易跑偏和發(fā)飄易造成甩尾，而且板形和軋后的冷卻制度不容易控制，嚴重影響產品質量。最后由于現階段生產的板坯厚度較薄在壓縮比方面受到限制，產品的種類不能覆蓋傳統(tǒng)工藝的全部產品。根據任務書要求本設計為年200萬噸的薄板坯連鑄連軋生產線。結合目前薄板坯連鑄連軋的生產問題，本次的設計參考唐鋼FTSR現場實際，對工藝設備進行部分改造，運用先進的控制技術，使之能盡量順利實現薄規(guī)格產品生產并提高產品質量，增加薄規(guī)格產品在產品大綱中的比例；適應其今后向中等板坯發(fā)展的趨勢，增大產品開發(fā)的潛力。第1章 文獻綜述第1章 文獻綜述1.1 國

15、內外發(fā)展現狀 在鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展的進程中，薄板坯連鑄連軋技術的發(fā)展和應用發(fā)揮了重要的作用，自1998年8月我國第一條薄板坯連鑄連軋生產線在廣州珠江鋼廠建成投產以來，國內相繼建設投產了13條、28流鑄機的生產線，形成薄板坯連鑄連軋生產能力為3280萬噸，2006年中國薄板坯連鑄連軋熱軋板卷總產量為2435.8萬噸，比2005年產量增加539.8萬噸，2007年1-8月份總產量達到2064.6萬噸，總產量位居世界第一。 薄板坯連鑄連軋工藝起初生產的是普通中等強度的低碳熱帶鋼，在過去的十幾年里，其產品范圍不斷擴展，現在已經能夠生產或在試生產的主要產品有：低碳鋼，結構鋼和HSLA 鋼(改進成形性的HS

16、LA ，適用于焊接的細晶粒結構鋼，耐候鋼，特種含磷低合金鋼)；管線鋼(St E48017 ，X70)；可熱處理鋼(碳鋼，碳鉻鋼，碳錳鋼，碳錳硼鋼，碳鉻鉬鋼，碳鉻鉬釩鋼)；彈簧鋼(非合金彈簧鋼，合金彈簧鋼)；工具鋼(碳素工具鋼，合金工具鋼)；耐磨鋼(90Mn4)；電工鋼(無取向硅鋼、取向硅鋼)；不銹鋼(鐵素體類，奧氏體類)等1。例如，德國蒂森鋼鐵公司的CSP主要產品有，低碳鋼(0102%01075%C，SAE1006)，結構鋼(S235、S275、S355) ，含微量合金元素鈮、釩的細晶結構鋼( S420MC S340MC)，高強度低合金( HSLA)鋼，可熱處理鋼(28Mn6、27MnB5、S

17、AE1050)，雙相鋼，無取向硅鋼，IF 鋼等。美國紐柯公司的CSP 線最近在開發(fā)生產含Nb系列的高強度低合金鋼產品(HSHA-Nb、HSHA-Nb-Mo、HSHA-Nb-Mo-Ni)，板材的屈服強度從430MPa到530MPa，抗拉強度從510MPa到650MPa。此外，紐柯公司還開發(fā)了一種卡車車架用鋼，此鋼的屈服強度達到550MPa，沖擊韌性值187J(室溫)和66J(-20)，墨西哥的希爾沙CSP 廠生產的熱軋產品可滿足結構型材、汽車板材、鍍鋅板、電工鋼和制管等的市場需求。意大利AST 廠為第一家生產不銹鋼的CSP廠，其每年大約生產100萬t 鐵素體和奧氏體類不銹鋼以及硅鋼2。08年我國

18、鋼材生產總量超過三億噸，鋼材產品的結構調整取得成效，板帶產品由于市場需求得到極大的擴充，產品比例超過45，但數量和質量的需求仍在不斷的增加，高精尖產品年進口量4000萬噸，尤其各種用途的寬面冷軋深沖板。這一差距表明我國仍需繼續(xù)增加寬面板帶材生產量，提高冷軋鋼材生產的比例。目前，我國已經建立了近十條薄板坯連鑄連軋生產線，設計產品的規(guī)格最薄達到0.8mm，意欲以熱軋產品取代冷軋。但目前經濟可生產的規(guī)格遠在1.5mm以上，因為薄規(guī)格生產的故障率高，輥耗大，過渡軋材多，加熱難度大，板型控制難度大等，這樣按綜合成本計算，與用熱軋2.0mm作原料，冷軋1.0mm的帶鋼成本相當，甚至更高。因此薄板坯連鑄連軋

19、生產線并不追求軋制最薄規(guī)格，待技術發(fā)展到故障率等降低后，才能經濟的批量生產。另外，薄板坯連鑄連軋工藝仍有許多不足之處：首先，薄板坯連鑄連軋的生產品種受限，產品檔次不高，在實際生產中面臨著擴大品種、改善質量的任務，其產品與傳統(tǒng)熱帶鋼軋機產品尚有一定差距。由于薄板坯連鑄連軋一般采用5090的板坯，在軋制生產時，板坯壓縮比明顯不夠，生產如深沖鋼、管線鋼等生產工藝要求嚴格、高質量、高附加值的產品很困難，主要是偏析數量多，夾雜多，擴散相對不足，不利于生產高質量的帶鋼。其次，薄板坯連鑄機漏鋼率相對較高，軋機生產能力得不到充分發(fā)揮。1.2 國內新產品的開發(fā) 從近年來我國薄板坯連鑄連軋生產技術發(fā)展現

20、狀分析可見，薄板坯連鑄連軋生產的熱軋板卷在我國目前和將來的熱連軋板帶產品中，均占有較大的比例(約30%左右)，其生產線裝備均達到或接近國際一流水平，代表著我國鋼鐵生產先進流程的重要方面。近幾年，一些薄板坯連鑄連軋企業(yè)在高效化生產及新線達產、新產品研究開發(fā)、軋制過程控制工藝技術開發(fā)、鋼的組織性能特征研究及控制等方面取得了一批新成果，其中部分成果達到國際領先水平。我國鋼鐵企業(yè)也應看到，同傳統(tǒng)流程比較，薄板坯連鑄連軋工藝在冶金工藝過程機理方面有其明顯的特征；在工藝過程控制方法和技術上，需要根據流程特點充分挖掘和發(fā)揮流程的潛力，進行較為系統(tǒng)的、創(chuàng)新性的研究開發(fā)，才能創(chuàng)造更高的水平和效益。在冷軋料方面成

21、功地解決了薄板坯連鑄連軋生產線生產的熱軋卷屈服強度過高，影響冷軋生產的問題，并使屈服強度穩(wěn)定在280300MPa之后，低碳鋼冷軋基料的生產已趨正常。馬鋼CSP生產線進行開發(fā)研究后，已成功地將冷軋基料在熱軋卷產量中的比例由2004年的30%提高到2005年的7%，2006年01-09月繼續(xù)保持平均69.7%的比例(如包括外供的專用于冷軋坯料的熱軋商品板卷，冷基料實際比例已超過80% ，這在世界薄板坯連鑄連軋生產線中也是居于前列的)。2006年以來，唐鋼、包鋼、邯鋼等企業(yè)的冷軋基料比例都超過41%，而全國12條生產線生產的冷軋基料比例平均達3%。這說明全國薄板坯連鑄作業(yè)線的產品中約有1/3左右可以

22、供冷軋深加工用。1.3 薄板坯連鑄連軋的研究意義薄板坯連鑄連軋( Thin Slab Casting and Rolling 簡稱TSCR) 是近20年來開發(fā)成功的生產熱軋板卷的一項短流程工藝， 是繼氧氣轉爐煉鋼、連續(xù)鑄鋼之后鋼鐵工業(yè)最重要的革命性技術之一， 是熱軋板帶近終形產品軋制的現代技術。自1989年美國紐柯鋼公司的Crawfordsville廠建成世界首條薄板坯連鑄連軋生產線以來，該項技術獲得了迅猛發(fā)展3。薄板坯連鑄連軋工藝在技術和經濟等方面與傳統(tǒng)的熱軋帶鋼相比，具有非常大的優(yōu)越性。傳統(tǒng)的熱軋帶鋼生產一般是煉鋼車間冶煉、鑄坯，冷卻后送往軋鋼車間進行二次加熱軋制成材，煉鋼和軋鋼相對較獨立

23、，生產不連續(xù)。而薄板坯連鑄連軋是幾個工序之間緊密連續(xù)，鑄坯和軋制之間在線進行少量補熱，形成一條連續(xù)的生產作業(yè)線，其特點是：(1) 工藝流程簡化，設備減少，生產線短。薄板坯厚度較薄， 可以省去傳統(tǒng)熱軋帶材粗軋，節(jié)省設備約30%，從而降低了單位基建造價，噸鋼投資下降19%34%。(2) 生產周期短。連鑄連軋省去了大量的中間倒運及停滯時間，從鋼水冶煉至熱軋成品輸出，僅需1.5h，而傳統(tǒng)熱軋帶鋼生產需要5h左右，從而減少了流動資金的用。(3) 節(jié)約能源，提高成材率。薄板坯連鑄連軋能耗降低約20%，成材率提高約2%3%，降低了生產成本。(4) 產品的尺寸精度高， 性能穩(wěn)定、均勻。(5) 適合生產薄及超薄

24、規(guī)格的熱軋板卷，產品的附加值高，從而實現高的經濟效益。雖然現階段的薄板坯連鑄連軋還存在一些問題，例如：生產品種受限， 產品檔次不高；漏鋼率相對較高， 軋機生產能力得不到充分發(fā)揮；緩沖能力弱等等，但隨著研究的不斷深入這些問題正在或終將被解決。在能源危機日益嚴重，市場競爭日趨激烈的今天，薄板坯連鑄連軋以其自身的眾多優(yōu)點，技術的成熟和不斷改進終將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的生產方式。第2章 建廠的依據及車間的概述第2章 建廠的依據及車間的概述2.1 建廠的依據2.1.1 地理與資源1. 豐富的能源1）遵化和遷安有豐富的鐵礦，并且唐山曹妃甸港的建設，便于購買澳礦運輸。2）開灤集團可以提供充足的煤燃料。3）陡河電廠、唐山

25、電廠可以提供充足的電力。4）東北部有陡河水庫可以提供充足的水資源。2. 便利的交通唐山地處京津之側擁有便利的鐵路，曹妃甸和京唐港提供了便利、廉價的水運，唐津高速公路、唐港高速公路以及107國道、205國道、102國道提供了便捷的公路運輸。3. 豐富的人力資源省內的高校擁有燕山大學、河北理工大學等冶金工科院校，北京和天津的各高校在中國更是排名靠前。2.1.2 可行性研究中國正處于經濟發(fā)展時期，鋼鐵消費良好，該車間年產200萬噸，銷售不是問題。還可通過曹妃甸港，經過便利的海上運輸，實現出口。雖然我國的鋼鐵業(yè)有了很大的發(fā)展，但是我國的產品結構類型還很不合理，板帶在鋼材中的比例僅為25%左右，而在發(fā)達

26、國家多達50%60%，甚至更多。板帶不但可以作為成品使用，有時也作為半成品使用，常用于彎曲型鋼、焊接型鋼、焊管的原料，可以大大減輕設備量，降低成本。板帶與型鋼相比，具有形狀簡單，不用換輥就可以調整產品，適合高速度自動化的控制，連續(xù)大規(guī)模的生產，同時具有高精度、高性能質量等優(yōu)點。目前薄板坯連鑄連軋帶卷已達到0.8mm，這一厚度已接近我國冷軋廠生產厚度0.70.8mm的冷軋板。部分冷軋板市場正逐步被價格相對便宜同等規(guī)格的薄板坯連鑄連軋產品所代替。如作為建筑涂層板原料，冷軋板不如熱軋板附著性好，而冷軋板有相當部分的產品用來涂層。尤其是表面質量沒有特殊要求的產品中可不經過冷軋，直接使用熱軋板。隨著熱軋

27、超薄帶鋼品種規(guī)格增多，冷軋品種供應的范圍越來越小。薄板坯連鑄連軋生產線的產品將大量擠占0.82.0mm之間的冷軋產品市場。而傳統(tǒng)熱軋帶鋼產品將分別被擠到主要生產3mm以上規(guī)格帶卷和0.8mm以下的冷軋帶鋼供料。因此薄板坯連鑄連軋生產的超薄熱帶具有廣闊的前景和生命力。薄板坯連鑄連軋工藝在技術和經濟等方面與傳統(tǒng)的熱軋帶鋼相比，具有工藝流程簡化，設備減少，生產線短；生產周期短，節(jié)約能源，提高成材率；產品的尺寸精度高，性能穩(wěn)定、均勻；適合生產薄及超薄規(guī)格的熱軋板卷，產品的附加值高，從而實現高的經濟效益4。綜合以上幾點，建設一條現代化的板帶生產線是可行，甚至是必要的。2.2 車間的概述2.2.1 產品大

28、綱的擬定原則1.產品大綱是進行車間設計時制定產品生產工藝過程確定軋機組成和選擇各項設備的主要依據。產品大綱一經確定，車間的類型及其性質即已確定。 產品大綱的編著原則：1)滿足國民經濟特別需要，根據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。作到供求適應、品種平衡、產銷對路、布局合理、要防止不顧軋機特點和條件一哄而上、一哄而下的傾向。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。4)考慮建廠地區(qū)資源的供應條件，物資和材料運輸的情況。5)要適應當前對外開放、對內搞活的經濟形

29、勢，力爭做到產品結構和產品標準的現代化5。2.2.2 產品大綱的制定本設計考慮以上各點，立足唐山，面向全國和世界各國而定，產品大綱如下：1. 生產規(guī)模年產各種規(guī)格的熱帶鋼200萬噸。2. 產品規(guī)格帶鋼厚度：0.812.7mm帶鋼寬度：9001600mm鋼卷重量：約20t單位寬度卷重：16.4 kg/mm3. 產品分類按鋼種分配的熱軋板帶產品方案見表2-1。表2-1 按鋼種分配的熱軋板帶的產品序號鋼種代表鋼號年產量/wt比例%1普通碳素結構鋼Q235 Q27540202優(yōu)質碳素結構鋼08 08Al90453低合金鋼16Mn70354合計200100按產品規(guī)格分配熱軋板帶方案見表2-2。表2-2

30、按產品分配的熱軋板帶產 量 /wt寬 度 /mm合 計/wt比 例%8001000100012001200140014001600厚度/mm0.81.55781030151.5481828660304661262650256125203056030合 計/t24577247200比 例%1228.53623.51004. 原料選擇根據現場的實際經驗，采用厚度70-90mm連鑄板坯為原料，由連鑄車間供給。本次設計的典型產品采用的是沒有經過連鑄機軟壓下的90mm厚的板坯，而在生產超薄規(guī)格時采用的是經過軟壓下的厚度減為70mm厚的板坯。2.3 工藝流程從兩流連鑄機來的合格定尺板坯經過橫移車移送到裝鋼

31、輥道，稱重后，直接熱裝入蓄熱式步進梁式加熱爐；供合格冷坯從板坯跨，經過上料臺架送到裝鋼輥道，稱重后，裝入加熱爐。當板坯溫度加熱到1150-1250時，板坯出爐，首先經過18Mpa高壓水除鱗，除去其爐生氧化鐵皮，進入帶立輥E1 的兩架可逆粗軋機R1和R2 軋制3 至7 道次，中間坯厚度15-25mm。正常軋制時，一般R1 軋制3道次。在生產管線鋼等變形抗力較大規(guī)格時，考慮R1 和R2軋制6 道次。中間坯經過保溫段（如果生產管線鋼就要經過冷卻段）進入飛剪切頭、切尾，經18Mpa 高壓水除鱗，除去其表面的再生氧化鐵皮，進入六架精軋機軋制成厚度為216mm 的成品。通過設定合適的終軋速度和機架間冷卻水

32、保證終軋溫度。出精軋機后，帶鋼在輸出輥道上經層流冷卻裝置冷卻到規(guī)定的卷取溫度，然后進入兩臺地下卷取機，卷取完畢后，經鋼卷運輸系統(tǒng)傳送，進行打捆、稱重、噴號，天車吊運到鋼卷庫，冷卻后發(fā)貨。流程如下：連鑄機液芯壓下飛剪機輥底式加熱爐高壓水除鱗立輥軋機四輥粗軋機（2架）中間冷卻（或保溫罩）轉鼓式飛剪四輥精軋機組（6架）帶鋼層流冷卻高速飛剪卷取檢查打捆稱重打印入庫6。7第3章 車間的布置及所用設備的選擇第3章 車間的布置及所用設備的選擇3.1 車間布置及設備選用的原則首先，在連鑄機、液芯壓下、粗軋機與精軋機之間設計保溫罩或冷卻區(qū)等方面，主要是考慮產品的規(guī)格，實際現場的生產以及帶鋼內部組織性能的影響，而

33、做出選擇；其次，為了使得本次的設計更貼近實際，在選定軋機型號及確定軋輥、各架軋機之間的距離等方面，主要是依據唐鋼薄板坯連鑄連軋的車間設計，并針對本次設計要求做一些改動；在確定軋機數目及布置上，考慮的是目前連鑄機鑄出的坯料質量、大壓下導致跑偏、軋制薄規(guī)格時的發(fā)飄及整個軋制穩(wěn)定配合等方面，而作出了本次的設計。在設計中，選用的設備、技術、軋機數目、布置及選用的原因將在下面做具體的介紹。 3.2 結晶器的選擇 我們知道，連鑄技術自1937年德國人S.Junghans發(fā)明振動結晶器以來，之所以被廣泛地應用于鋼鐵工業(yè)生產中，主要是由于它的低生產成本、高產品質量、高生產能力以及對環(huán)境更為友好。連鑄技術在大量

34、的重要技術諸如鋼包回轉臺、滑動噴嘴、密封澆鑄、彎月面控制、引錠桿、電磁攪拌、連續(xù)彎曲與松弛、小輥、動態(tài)二次冷卻、中間包加熱、中間包熱交換、自動澆鑄、液壓振動、電磁制動、漏鋼（BO）預報、輕壓下、板坯熱裝軋制（HCR）和直接熱軋（HDR）等等技術被發(fā)明以后，取得了快速的進展。這些技術大大改善了產品質量，提高了連鑄效率。薄板坯連鑄技術TSCR（ThinSlab Casting and Rolling）自1989年開發(fā)成功并在Nucor投入商業(yè)化生產以來取得了很大的進步。TSCR工藝使得小型工廠進入扁平材生產領域成為可能。首先，TSCR為扁平材的生產提供了經濟節(jié)約的方法。其次，TSCR非常適合被廣泛

35、應用在鋼結構領域的HSLA和多相鋼產品的生產。與傳統(tǒng)工藝所生產的同等級的鋼種相比較，采用TSCR工藝生產的HSLA和多相鋼在市場上更具競爭力。值得一提的是，TSCR工藝由于薄板溫度的均勻性還非常適合硅鋼的生產。眾所周知，在扁平材市場TSCR工藝是傳統(tǒng)工藝的強大競爭對手，據統(tǒng)計目前有超過4000萬噸的薄板都是通過薄板坯連鑄連軋工藝生產的。但對于薄板坯連鑄工藝來講，漏斗型結晶器是其一個最薄弱環(huán)節(jié)，它特別容易在澆鑄包晶鋼的時候形成表面縱向裂紋。平行板結晶器的最小經濟斷面為90mm。當鑄坯厚度為90120mm時，平行板結晶器鑄坯坯殼所受的機械應力小，但是液面波動大，且在水口區(qū)結晶器壁與水口壁間隙小，鋼

36、水不能提供足夠的熱量，保護渣熔化條件不好，澆鑄鋼種范圍小。 因為本次設計目標在于讓薄規(guī)格的產品能夠順利生產，適應薄板坯連鑄連軋向中厚板坯的發(fā)展趨勢以便開發(fā)更多的品種，因此，必須加強結晶器內熔融鋼水的流動和凝固應力控制。其次，薄板坯連鑄的開發(fā)趨勢是提高生產效率，改善高附加值產品的質量。盡管采用了一些像電磁攪拌、強烈二次冷卻等方法，但在鑄坯內部仍然存在一些宏觀偏析，這些缺陷大大影響高碳鋼、管線鋼、低合金高強鋼的質量?；谝陨侠碛?，本次采用寶鋼投入巨資開發(fā)的一套改進的薄板坯連鑄工藝（下稱BSP），它具有一些特殊的特征，諸如低應力結晶器和輕壓下技術等等7。 下面介紹低應力漏斗形結晶器，圖3.1為典型漏

37、斗形結晶器唇形倒圓角區(qū)域，上述漏斗形橫截面的內部曲線由三條突出的弧線組成：AB是直線部分，BC是凹形弧線，CD是凸形弧線。在三條弧線之間是光滑過度，漏斗形垂直的中心部分形狀見圖3.2，EF是直線部分，FG是弧線部分，GH是直線部分。當新形成的板坯殼沿著漏斗形區(qū)域向下移動的時候，板坯的水平曲率不斷地減小，但是當板坯殼向下移動到漏斗形和平面區(qū)域的交界處時，坯殼的曲率和移動方向由于漏斗形曲線的非光滑變化而發(fā)生動態(tài)變化。圖3.1 漏斗形結晶器唇形倒圓角區(qū)域示意圖坯殼的蠕變需要一定的時間，因為當坯殼曲率和移動方向在這一位置變化時，坯殼具有一定的剛性。在坯殼曲率變化不能緊隨結晶器內部空腔曲率變化時，坯殼和

38、結晶器之間就出現一定的間隙，這將導致一個矯直或者校正應力產生。這就是為什么漏斗形結晶器會在結晶器的拐點出現熱斑，進而在結晶器里產生非均勻磨損和龜裂的原因。這也造成了板坯縱向裂紋的出現。圖3.2 漏斗形結晶器垂直截面形狀(a)(b)圖3.3 低應力結晶器橫截面（a）和縱截面（b）坐標系因此，有更多理由必須對漏斗形的形狀曲線進行設計，使得在所有區(qū)域曲率連續(xù)變化而無拐點，從而滿足液態(tài)鋼水在漏斗形區(qū)域向下形成的凝固坯殼，在向下進入平行區(qū)域時承受最小的彎曲或矯直應力，這樣就阻止了坯殼和漏斗形結晶器之間間隙的形成。寶鋼所設計的低應力漏斗形結晶器，凝固坯殼的變形能夠通過設計特殊的結晶器橫截面曲線和縱向曲線得

39、到控制（圖3.3）。 根據鑄坯的寬度不同，寶鋼開發(fā)了兩種低應力結晶器，分別命名為型和型，它們基本上按照上述原理設計和制造，并在商業(yè)薄板坯連鑄機上進行生產試驗，試驗結果表明板坯質量缺陷得到有效控制。在平行試驗中，一流采用低應力結晶器，另一流采用典型商業(yè)漏斗形結晶器，澆鑄鋼種為：+Q235B、L245、Q345C、X60、QstE380TM等等，結晶器和二次冷卻都一樣，試驗結果表明鋼卷的表面質量比目前商業(yè)漏斗形結晶器的產品更為優(yōu)越，縱向裂紋的發(fā)生率也比目前商業(yè)漏斗形結晶器的產品少80。它使用一套結晶器銅板就能夠澆鑄15萬噸的鋼水，只在結晶器漏斗形區(qū)域的末端出現輕微的局部磨損，每次銅板內表面的機械加

40、工厚度僅為11.3mm，使用壽命比典型漏斗形結晶器長3050。3.3 車間布置及軋機型式及數目等參數的確定軋鋼機是完成金屬軋制變形的主要設備，代表著車間的技術水平，為了實現壓下量極大的控制軋制，現代帶鋼車間都選擇軋制力大的軋鋼機架和軋輥設備。板帶軋機主要是四輥軋機。選擇的主要依據是：車間生產的鋼材的鋼種，產品品種和規(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，軋鋼機選擇的主要內容是：確定軋鋼機的結構形式，確定其主要技術參數，選擇軋機的架數以及布置方式。在選擇軋鋼機是一般要考慮下列各項原則8：1在滿足產品方案的前提下，使軋機布置合理，既要滿足當前生產又要考慮未來的

41、生產發(fā)展。2有較高的生產效率和設備利用系數。3能獲得質量良好產品的同時還要盡可能多得軋制多品種。4有利于軋機機械化，自動化的實現，有助于改善勞動條件。5軋機結構型式先進合理，操作簡單，維修方便。6有良好的綜合技術經濟指標。薄板坯連鑄連軋車間軋機為連續(xù)布置，分粗軋和精軋。主要軋機為四輥高負荷平輥軋機。由于薄板坯的扁平形狀，決定邊部不可能有大的壓下，但設置立輥少量對邊部加工，還是可以少量改變寬度。故一般連軋現場，在粗軋機前，都設置小壓下立輥軋機。3.3.1 立輥軋機的選用1. 立輥軋機立輥軋機安裝在R1粗軋機前面，配有液壓缸，主要用于寬度控制和邊部加工。液壓缸裝配在軋機軸承座架后面框架上，液壓缸用

42、于輥縫調整。立輥軋機的驅動為高架型，由安裝在驅動架上部的兩臺水平電機驅動。軋輥是電控同步，軋輥安裝在鑄鋼軸承箱里，且裝在剛性的框架底座里。這里對立輥軋機的選擇主要是依據唐鋼的數據。其主要的技術參數見表3-1：表3-1 立輥軋機的各種性能參數軋輥640/580×380mm鍛鋼輥 鎳鉻耐磨鑄鐵 HS45±3調寬范圍8001700mm調整速度30mm/秒壓下形式液壓軋制力最大100噸壓下量板坯厚度為90mm時最大7mm(13.5mm/邊)板坯厚度為70mm時為最大3035mm(1517.5mm/邊)軋制速度最大22轉/分(用新輥)主傳動電機2AC88KW×0150rpm

43、成對的水平電機軋輥開口度最大1770mm（換輥時1840mm）最小800mm調整裝置四個液壓缸轉換位置200×565mm行程工作壓力240公斤/平方厘米最大載荷75噸/缸2. 設立輥起的作用1）通過寬度的壓縮，部分解決了在連鑄和連軋中變寬度的問題，與連鑄的條款相配合，使寬度系列可以滿足用戶的要求。2）提高帶卷全長的寬度精度。3）調寬時，板坯變形均勻，也可起到破鱗的目的，為下一步除鱗帶來好處。熱軋帶鋼時不可避免的產生大量氧化鐵皮，如果不清除，軋入板表面不但影響板的表面質量 ，而且增大軋輥的磨損，縮短軋輥壽命。用立輥能疏松板表面的氧化鐵皮，再用高壓水沖擊，可以取得很好的除鱗效果。4）解決

44、在大壓下量的情況下，便不容易開裂的問題，通過一定的壓縮，可以改善邊部的鑄態(tài)組織，使帶鋼的邊部達到用戶要求。5）可以改善連鑄機在線調寬時的過渡問題，因為連鑄機在線調寬時，是一個過程，在板坯上會有從上一個寬度到下一個寬度的過渡區(qū)，這個區(qū)內的板坯寬度是不同的，在生產中必須切掉，從而增加了金屬消耗，通過在線的調寬控制可以部分解決這個問題，把消耗降低。根據本次設計的要求，參考現場經驗，初定軋輥的直徑為600mm×380mm，其他參數如表3所示。3.3.2 軋機數的確定本次設計為薄板坯連鑄連軋，只要知道軋制道次就可以確定機架的數目。軋制道次和機架數目的確定采用下式： (3.1) 式中：機架數目

45、由坯料到成品的總延伸系數； 各道次的平均延伸系數由于設計的本車間應能夠生產超薄熱帶，最薄的規(guī)格為0.8mm故應該按照其最薄規(guī)格產品計算軋機的機架數目。據唐鋼實際生產經驗，生產超薄帶鋼時運用軟壓下技術使鑄坯減薄到70mm左右，而中間坯的厚度可在20mm左右（最薄可到12mm）。粗軋機的平均延伸系數取2，根據上面的公式可算出N= 1.8 由于采用的是連軋故選取了兩架粗軋機。精軋機的平均延伸系數可取為1.8，根據上面的公式可以算出N=5.3。由于本次設計的車間將生產超薄帶鋼，對產品的質量要求較高尤其在板形方面，而且為了緩解粗軋機的壓力和板帶精軋時的跑偏現象故選擇了6架精軋機。 本次設計的典型產品的厚

46、度為6mm，屬于較薄的板帶。根據上面公式和經驗可知，為了保持良好的板形粗精軋機的平均延伸系數可取為1.5，故N=6.05（板坯厚度為70mm）。生產該產品時只需要軋制七個道次就可以了，但為了保證產品的質量軋制道次改為八道，故精軋機最后的一架放空，不進行軋制。3.3.3 粗軋機的確定 熱帶軋制和中、厚板軋制一樣，也分為除鱗、粗軋和精軋幾個階段，只是在粗軋階段的寬度控制不但不用展寬，反而要采用立輥對寬度進行壓縮，以調節(jié)板坯寬度和提高除鱗效果。板坯除鱗以后，接著進入二輥軋機軋制(此時板坯厚度大，溫度高，塑性好，抗力小，選用二輥軋機即可滿足工藝要求)。1. 粗軋機數目的確定及原因9本設計考慮實際生產情

47、況，以縮短軋制節(jié)奏，提高產量，減少中間坯的熱量損失為出發(fā)點，根據目前軋輥強度等方面的因素，參考現場的經驗，以及為了配合該車間能生產更薄規(guī)格產品的發(fā)展要求，設計了一種新型的粗軋布置形式：即粗軋由兩機架連續(xù)可逆軋制，這樣可減少間隙時間和靈活的分配軋制道次。另一方面還可以縮短車間長度，減少占地面積，還有利于適應板坯向中等厚度發(fā)展的趨勢，增大了壓縮比提高了產品的質量，為新品種的開發(fā)打下了基礎。其不足之處是粗軋機軋輥表面磨損嚴重，中間坯表面質量欠佳。故須采用強大的四棍軋機進行壓下，才能保證足夠的壓下量和較好的板形。為了使鋼板的側邊平整和控制寬度精確，在以后的每架四輥粗軋機前面，一般設置有小立輥進行軋邊。

48、2. 兩架軋機的各種參數1）材料的選擇由于熱軋的時候工作輥表面溫度高，又受到水的激冷，表面冷熱反復循環(huán)產生工作應力，熱疲勞應力使得軋輥表面產生網狀裂紋，工作輥選擇以輥面硬度為主。四輥機座除了少數機座受輥強度和咬入條件限制采用鑄鋼軋輥以外，其他主要受到扭矩和壓力，彎曲應力較小，軋制速度高，輥面要求光滑以保證板帶的表面的質量而多采用鑄鐵軋輥。支撐輥受壓力大主要受的是彎曲應力，而且直徑較大并要著重考慮強度和軋輥的淬透性，因此多采用含有鉻的合金鍛鋼。2）軋輥尺寸的選擇軋輥是軋鋼機的主要部分，在選取工作輥和支撐輥輥頸的時候要考慮以下幾個方面：(1)工作輥的輥頸可能減小的程度取決于工作輥徑和萬向接軸所傳遞

49、的傳動力矩。(2)為創(chuàng)造良好的變形條件，強度高的帶鋼要求采用較小的工作輥徑。(3)所能傳遞的變形力矩受工作輥斷面積的限制，要求工作輥有較大的傳動大的變形力矩。(4)輥身長度與輥頸的比值不能超過允許值，否則工作輥會彎曲，所以要求輥頸采用較大的值。輥頸直徑和長度與軋輥軸承型式及其工作載荷有關。由于受到軋輥軸承徑向尺寸的限制輥頸直徑比輥身直徑小的多，因此輥身與輥頸過渡處的圓角應該選擇大些。使用滾動軸承由于軸承外徑較大，輥頸尺寸不能過大，一般近似取d=（0.50.55）D。粗軋機為完全相同的兩架均為四輥可逆式軋機，且安裝在立輥軋機之后，驅動主要由調速電機，減速機齒輪機座及軋機接軸構成。類型：四輥可逆式

50、軋機最大軋制力：2500t軋制速度：4377 m/s軋制開口度：200mm主驅動電機： DC5515KW；108/190 r/min軋制力測量：每架裝有兩個負荷傳感器，能力1500t/個工作輥：800/750×1700 中鉻合金鑄鐵輥，肖氏硬度7076支撐輥：1500/1400×1700 鍛鋼，肖氏硬度65713.3.4 中間輥道布置的確定 粗軋到精軋如果考慮不連軋，這個距離是很遠的。投資大、溫降多?，F代軋制速度控制精度很高，可以實現對寬度沒多少影響的微張力軋制?？紤]中間輥道要安裝水冷裝置，以便中間坯降溫實現鐵素體等工藝軋制，必須留有一段距離。根據現場的實際經驗，中間輥道的

51、長度設立為約24m。 中間輥道位于R2粗軋機后，輥道的安裝適應中間冷卻噴頭，熱保溫罩和調整側導板，輥道由兩部分組成，一部分用于冷卻噴頭和熱保溫罩，另一部分用于調整側導板。冷卻噴頭，熱保溫罩區(qū)域輥子輥頸比其它輥長，用于保護輥頸軸承，避免被水和熱輻射損壞。這些輥子用內部通水代替輥頸噴水，防止輥身溫度的升高，并保護保溫罩的絕熱材料，防止水浸入。每個輥由電機單獨驅動，由位于輥兩側耐磨軸承支撐，安裝在輥道架或輥道梁上的軸承座上1。其主要技術參數見表3-2。表3-2 中間輥道的各種主要技術參數數 量2組輥道長度頭尾兩輥中心線距離9m輥 距720mm，900mm輥 速約120米/分電 機齒輪電機13-AC，

52、2.2KW，0-130rpm 熱保溫罩保溫罩安裝在粗軋和精軋之間的冷卻區(qū)域，目的是用于奧氏體軋制時，減少溫降。奧氏體軋制時精軋機進口需較高溫度，用保溫罩，保溫罩安裝在輥道上并可旋轉。罩內部裝有100mm厚絕熱材料，絕熱材料表面裝有不銹鋼保護板。其技術特性見表3-3。表3-3熱保溫罩的技術特性參數數 量1個類 型液壓缸翻轉機構（一個液壓缸125/90×1360mm）總長度約8500mm內側寬度約2000mm內側高度約460mm（在輥道上）絕熱材料石棉或則等同的絕熱材料（罩內安裝三層）材料罩焊接鋼結構3.3.5 精軋機的確定1. 選擇精軋機的數目及原因 本次設計選用6架精軋機。對比現場增

53、加一道次，這對降低單架壓下量起到很大作用，也對減少跑偏穩(wěn)定生產有好處，而且可以應對板坯厚度變厚加大壓縮比，增強產品的性能，增加產品的品種。精軋機將采用6架直徑稍小的軋輥，降低軋制力可以更好的保持板形。由于機架數目較多，在軋制薄規(guī)格產品時，為了保證頭尾溫差和卷取溫度的控制，在精軋機布置方面，采用較快的軋制速度和稍小的間距。2. 六架精軋機的確定及選擇當今新型熱帶軋機主要有以下幾種形式：HC軋機、PC軋機、CVC軋機等，現對各軋機做簡單如下：1) HC軋機 HC軋機為高性能板形控制軋機的簡稱，當前日本用于生產的HC軋機是在支撐輥和工作輥之間加入中間輥并使之作橫向移動的六輥軋機。在支撐輥背后再撐以強

54、大支撐梁，使支撐輥能作橫向移動的新四輥軋機正在研究。HC軋機的主要特點有：(1) 具有大的剛度穩(wěn)定性；(2) HC軋機具有很好的控制性；(3)HC軋機由于上述特點因而可以顯著提高帶鋼的平宜度，可以減少板、帶鋼邊部變薄及裂邊部分的寬度，減少切邊損失；(4) 壓下量由于不受板形限制而可適當提高。由于HC軋機的這些特點，使它能高效率地控制板形，因此HC軋機自1972年以后得到了較快的發(fā)展。2)PC軋機 對輥交叉(PC)軋制技術(Pair CrossRoll)。在日本新日鐵公司廣煙廠于1984年投產的1840mm熱帶連軋機的精軋機組上首次采用了工作輥交叉的軋制技術。PC軋機的工作原理是，通過交叉上下成

55、對的工作輥和支撐輥的軸線形成上下工作輥間輥縫的拋物線，并與工作輥的輥凸度等效。等效軋輥凸度Cr由下式表示； (3.2) 式中： b帶材寬度 工作輥交叉角度 DW工作輥直徑因此帶材凸度變化量為：，影響系數圖3.4 PC軋輥交叉角與等效輥凸度因此，如圖3.4所示，調整軋輥交叉角度即可對凸度進行控制PC軋機具有很好的技術性能：(1)可獲得很寬的板形和凸度的控制范圍，因其調整輥縫時不僅不會產生工作輥的強制撓度，而且也不會在工作輥和支撐輥間由于邊部撓度而產生過量的接觸應力。與HC軋機、CVC、SSM及VC輥等軋機相比，PC軋機具有最大的凸度控制范圍和控制能力。(2)不需要工作輥磨出原始輥型曲線。(3)配合液壓彎輥可進行大壓下量軋制，不受板形限制。3)CVC軋機 軋輥凸度連續(xù)可變的軋機CVC(Continuously Variable Crown)軋機這種軋機也是一種新型的四輥軋機。軋輥整個外廓磨成S形(瓶形)曲線，上下軋輥互相錯位180布置，形成一個對稱的曲線輥縫輪廓。由于軋輥具有S形曲線，在軸向移動時使軋輥整個表面的間距發(fā)生了不同的變化，從而部分地改變了板材斷面的凸度，改善了板形。根據唐鋼實踐經驗，PC軋機在控制板型方面動作簡便快捷，工作輥原始輥型可以為平輥，綜合考慮本次設計采用的是動態(tài)PC軋機，比普通的四輥軋機多了2套軋輥交叉?zhèn)鲃酉到y(tǒng)，比四輥WRS軋機的WR軸向移動機