冷軋車間設(shè)計(jì)

1綜述1.1冷軋薄板簡(jiǎn)介金屬在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行軋制變形叫做冷軋，一般指薄板不經(jīng)加熱而在室溫直接進(jìn)行軋制加工。冷軋后的帶鋼可能燙手，但還是叫冷軋[1]。鋼的冷軋是在19世紀(jì)中葉始于德國(guó)，當(dāng)時(shí)只能生產(chǎn)寬度20~25mm的冷軋薄板。美國(guó)1859年建立了25mm冷軋機(jī)，1887年生產(chǎn)出寬度為l50mm的低碳鋼板。1880年以后冷軋鋼板生產(chǎn)在美國(guó)、德國(guó)發(fā)展很快，產(chǎn)品寬度不斷擴(kuò)大，并逐步建立了附屬設(shè)備，如剪切、矯直，平整和熱處理設(shè)備等，產(chǎn)品質(zhì)量也有了提高。寬的冷軋薄板(韌帶)是在熱軋成卷帶鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。首先是美國(guó)早在1920年第一次成功地軋制出寬帶鋼，并很快由單機(jī)不可逆軋制而跨入單機(jī)可逆式軋制。1926年阿姆柯公司巴持勒工廠建成四機(jī)架冷連軋機(jī)。我國(guó)冷軋寬帶鋼的生產(chǎn)開始于1960年，首先建立了1700mm單機(jī)可逆式冷軋機(jī)，以后陸續(xù)投產(chǎn)了1200mm單機(jī)可道式冷軋機(jī)，Mxw1400mm偏八輥軋機(jī)、1150mm二十輥冷軋機(jī)和1250mmHC單機(jī)可逆式冷軋機(jī)等，70年代投產(chǎn)了我國(guó)第一套1700mm連續(xù)式五機(jī)架冷軋機(jī)，1988年建成了2030mm五機(jī)架全連續(xù)冷軋機(jī)。近年來我國(guó)冷軋薄板生產(chǎn)能力增加了20多倍，生產(chǎn)裝備技術(shù)水平已由只能生產(chǎn)低碳薄板而發(fā)展到能生產(chǎn)高碳鋼、合金鋼、高合金鋼、不銹耐熱冷軋薄板、鍍鋅板、涂層鋼板、塑料復(fù)合薄板和硅鋼片等。但隨著四化建設(shè)的發(fā)展，無論在數(shù)量和品種質(zhì)量上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了四化建設(shè)發(fā)展的需要，為此我們必須增建新輪機(jī)，改造現(xiàn)有冷軋機(jī)，大力發(fā)展冷軋生產(chǎn)。冷軋生產(chǎn)可提供大量高精確度和性能優(yōu)良的鋼板和帶材，其最主要的特點(diǎn)是加工溫度低，同熱軋生產(chǎn)相比，它有以下優(yōu)點(diǎn)：1.冷軋帶鋼產(chǎn)品尺寸精確，厚度均勻，帶鋼厚度差一般不超過0.01~0.03mm或更小，完全可以符合高精度公差的要求。2.可獲得熱軋無法生產(chǎn)的極薄帶材(最薄可達(dá)0.001mm以下)。3.冷軋產(chǎn)品表面質(zhì)量?jī)?yōu)越，不存在熱軋帶鋼常常出現(xiàn)的麻點(diǎn)、壓入氧化鐵皮等缺陷，并且可根據(jù)用戶的要求，生產(chǎn)出不同表面粗糙度的帶鋼(光澤面或麻糙面等)，以利于下道工序的加工。4.冷軋帶鋼具有很好的力學(xué)性能和工藝性能(如較高的強(qiáng)度、較低的屈服極限、良好的深沖性能等)。5.可實(shí)現(xiàn)高速軋制和全連續(xù)軋制，具有很高的生產(chǎn)率。1.2冷軋薄鋼板生產(chǎn)工藝特點(diǎn)冷軋的生產(chǎn)方法較好的解決了鋼板在熱軋過程中溫度和溫度降不均勻，性能不一致的問題，保證良好的板型及表面光潔度。冷軋帶鋼的軋制工藝特點(diǎn)有以下3點(diǎn)[2]：1.在軋制過程中產(chǎn)生不同程度的加工硬化。加工硬化超過一定程度后，帶鋼因過分硬脆而不適于繼續(xù)軋制。因此帶鋼經(jīng)冷軋一定的道次(即完成一定的冷軋總壓下量)之后，往往要經(jīng)軟化熱處理(再結(jié)晶退火等)，使軋件恢復(fù)塑性，降低變形抗力，以便繼續(xù)軋薄。在冷軋生產(chǎn)過程中，每次軟化退火之前完成的冷軋工作稱為一個(gè)“軋程”。在一定軋制條件下，鋼質(zhì)愈硬、成品愈薄，所需的軋程愈多。2.過程必須采用工藝?yán)鋮s和潤(rùn)滑。冷軋帶鋼的變形功約有84％~88％轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使帶鋼與軋輥的溫度升高，故須采用冷卻措施。輥面溫度過高會(huì)引起工作輥淬火層硬度下降，影響帶鋼的表面質(zhì)量和軋輥壽命。輥溫的升高和輥溫分布不均勻會(huì)破壞正常的輥形，直接影響帶鋼的板形和尺寸精度。同時(shí)，輥溫過高也會(huì)使冷軋工藝潤(rùn)滑劑失效(油膜破裂)，使冷軋不能順利進(jìn)行。為了保證冷軋的正常生產(chǎn)，對(duì)軋輥和帶鋼應(yīng)采取有效的冷卻與調(diào)節(jié)輥溫的措施。水是比較理想的冷卻劑，油的冷卻能力則比水差得多。因此大多數(shù)生產(chǎn)軋機(jī)都用以水為主要成分的冷卻劑。冷軋采用工藝潤(rùn)滑的主要作用是減小金屬的變形抗力，這樣在已有的軋機(jī)能力條件下實(shí)現(xiàn)更大的壓下，還可使軋機(jī)生產(chǎn)出更薄的產(chǎn)品。工藝潤(rùn)滑對(duì)降低軋輥的溫升也起到良好的作用；采用工藝潤(rùn)滑還可起到防止金屬粘輥的作用。常用的工藝潤(rùn)滑劑有乳化液、各種黏度的礦物油(機(jī)油等)和動(dòng)、植物油(牛油、菜油、棕櫚油等)。3.采用張力軋制。張力軋制就是帶鋼在軋輥中軋制變形是在一定前張力和后張力作用下進(jìn)行的。1.3冷軋鋼板的分類表1-1冷軋產(chǎn)品主要牌號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格及用途品名牌號(hào)供貨標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件規(guī)格厚×寬（mm）主要用途普碳鋼（CQ）Q195-235A.B/FGB112530.3~3.5×800~1550一般成形加工用鋼。如：自行車配件、水箱外殼、制桶等St12Q/ASB312SPCCQ/ASB311優(yōu)結(jié)鋼（DQ）A08Q/ASB800.3~3.5×800~1550沖壓成形加工用鋼。如：汽車門、窗、檔泥板、農(nóng)機(jī)配件等08Al10#-50#Q/ASB80GB13237St13Q/ASB312SPCDQ/ASB311深沖鋼（DDQ）SC1GB52130.3~3.5×800~1550深沖壓成形加工用鋼。如：汽車油箱、前車燈、門窗、頂蓋等。St14Q/ASB312SPCEQ/ASB311含磷鋼06－08AlPQ/ASB890.6~3.0×800~1300高強(qiáng)度沖壓成形加工用鋼。如：汽車頂蓋、擋泥板等10AlPQ/ASB264耐候鋼05CuPCrNi鞍鐵冷2000－11.5~3.0×800~1550鐵道車輛車箱板09CuPCrNi鞍鐵冷2000－110CrNiCu(A)鞍電協(xié)89－11.2~1.5×950~1050鍋爐空氣預(yù)熱器1.4冷軋薄板鋼生產(chǎn)的發(fā)展薄板的生產(chǎn)技術(shù)是鋼鐵工業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志。薄鋼板除了供汽車、農(nóng)機(jī)、化工、食品罐頭、建筑、電器等工業(yè)使用外，還與日常生活有直接關(guān)系，如家用電冰箱、洗衣機(jī)、電視機(jī)等都需要薄鋼板。因而在一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家中，薄鋼板占鋼材的比例逐年增加，在薄板、帶鋼中，冷軋產(chǎn)品占很大部分。近年來，冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個(gè)方面：1.增加鋼卷質(zhì)(重)量。增加鋼卷質(zhì)量是提高設(shè)備生產(chǎn)能力的有效方法，因?yàn)槔滠埌鍘т撌且凿摼矸绞缴a(chǎn)的，每一個(gè)鋼卷在送到機(jī)組內(nèi)軋制或處理前，都必須經(jīng)過拆捆、開卷、穿帶，然后加速到正常速度工作，在每一卷終了時(shí)又需要有減速、剪切、卷取及卸卷的過程，占用較多的生產(chǎn)時(shí)間。鋼卷質(zhì)量增大后，可相應(yīng)地增加作業(yè)的時(shí)間，而且由于每卷板帶鋼長(zhǎng)度的增加，鋼板在穩(wěn)定速度下軋制的時(shí)間也相應(yīng)增加，機(jī)組的速度才能真正得到提高，帶鋼的質(zhì)量也才能得以改善。然而，鋼卷質(zhì)量也不可無限制地增加，它受到開卷機(jī)、卷取機(jī)等機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度的限制，也受到電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍的限制，而且卷重太大還會(huì)給車間內(nèi)鋼卷的運(yùn)輸和存放帶來困難。目前，冷軋帶卷的質(zhì)量已達(dá)40t，個(gè)別的達(dá)到60t，以帶鋼單位寬度計(jì)算的卷重達(dá)到30~36kg/mm。2.提高機(jī)組和軋機(jī)的速度。以五機(jī)架軋機(jī)為例，20世紀(jì)50年代大都在20m/s左右，60年代以來已逐步提高到30m/s左右，最高軋制速度達(dá)37.5m/s。六機(jī)架冷連軋機(jī)的最高軋制速度已超過了40m/s。但是，軋制速度的進(jìn)一步提高會(huì)受到工藝潤(rùn)滑材料與方式的限制。其他作業(yè)線(如單機(jī)架平整機(jī)組、雙機(jī)架平整機(jī)組、各剪切機(jī)組、連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組、酸洗機(jī)組、電鍍錫機(jī)組等)的機(jī)組速度也都相應(yīng)提高。3.提高產(chǎn)品厚度精度。為提高冷軋板帶鋼的厚度精度，在冷軋機(jī)上采用了全液壓壓下裝置，以便增加軋機(jī)壓下裝置的反應(yīng)速度，并采用了厚度自動(dòng)控制裝置。對(duì)于高速、高產(chǎn)量的帶鋼冷連軋機(jī)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制。4.改善板形。在板帶鋼冷連軋機(jī)上，廣泛采用液壓彎輥裝置來改善板形。5.提高自動(dòng)化程度。在生產(chǎn)操作自動(dòng)化方面，普遍采用各種形式的極限開關(guān)、光電管等，對(duì)每個(gè)動(dòng)作實(shí)行自動(dòng)程序控制，實(shí)現(xiàn)了鋼卷對(duì)板帶鋼邊緣糾偏、機(jī)組中板帶鋼速度的自動(dòng)調(diào)整、剪切鋼板的自動(dòng)分選等自動(dòng)化操作和控制。6.改進(jìn)軋機(jī)結(jié)構(gòu)。1971年以來，出現(xiàn)了全連續(xù)式冷連軋機(jī)。這種軋機(jī)只要一次引料穿帶后，就可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軋制。此時(shí)，后續(xù)帶卷的頭部通過焊接機(jī)與前一帶卷尾部焊接在一起。為了保證帶鋼能夠連續(xù)軋制，在連軋機(jī)入口端設(shè)置了活套裝置。在冷連軋機(jī)組出口端沒置了分卷用的飛剪機(jī)，并設(shè)置了兩臺(tái)卷取機(jī)，以便交替地卷取帶鋼。全連續(xù)式冷連軋饑即使在換輥時(shí)，帶鋼依然停留在軋機(jī)內(nèi)。換輥一結(jié)束，軋機(jī)可立即進(jìn)行軋制。采用全連續(xù)式冷連軋機(jī)，可以提高生產(chǎn)率30%~50%，產(chǎn)品質(zhì)量和收得率也都得到提高。7.改進(jìn)生產(chǎn)工藝。不斷采用新工藝、新設(shè)備，例如深沖鋼板連續(xù)退火作業(yè)線和淺槽鹽酸酸洗、HC軋機(jī)、和異步軋制等，以簡(jiǎn)化冷軋工藝過程，提高冷軋帶鋼的精度和節(jié)省能量。2產(chǎn)品方案確定2.1產(chǎn)品方案1.產(chǎn)品方案的定義：產(chǎn)品方案是指所設(shè)計(jì)的工廠或車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品名、品種、規(guī)格、狀態(tài)以及年計(jì)劃產(chǎn)量。產(chǎn)品方案一般在設(shè)計(jì)任務(wù)書中加以規(guī)定，產(chǎn)品方案是進(jìn)行車間設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品方案可以確定生產(chǎn)方案（工藝）及選擇設(shè)備。2.制定產(chǎn)品方案的依據(jù)編制產(chǎn)品方案時(shí)主要從以下各點(diǎn)進(jìn)行考慮的：(1)滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)產(chǎn)品的需求，特別是要解決某些短線產(chǎn)品的供應(yīng)和優(yōu)先保證最重要的國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門對(duì)產(chǎn)品的需求；(2)考慮產(chǎn)品的平衡，即要考慮各種產(chǎn)品在全國(guó)范圍內(nèi)的平衡和各地區(qū)內(nèi)的平衡問題，以及可能出口的問題；(3)考慮軋機(jī)生產(chǎn)能力的充分利用和建廠地區(qū)納的合理分工；(4)專慮建廠地區(qū)資源及鋼材的供應(yīng)條件，物資和鋼材等的運(yùn)輸條件；(5)根據(jù)當(dāng)前技術(shù)上的可能性，逐步解決產(chǎn)品品種規(guī)格的更新問題，力爭(zhēng)做到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化；本車間產(chǎn)品方案如表2-1表2-1產(chǎn)品方案產(chǎn)品名稱產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)量/萬噸所占比例/%厚/mm寬/mm長(zhǎng)/mmQ235B0.3-2.01000-19801200-30001005008Al0.3-2.01000-19801200-30005025200.3-2.01000-19801200-300050252.2生產(chǎn)方案生產(chǎn)方案就是生產(chǎn)方法。本設(shè)計(jì)主要參考鞍山鋼鐵股份有限公司1700mm冷軋廠的工藝設(shè)計(jì)。典型產(chǎn)品為0.80mm×1550mm薄鋼板。生產(chǎn)方案是指為完成設(shè)計(jì)任務(wù)書中所規(guī)定的產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)而采取的生產(chǎn)方法。根據(jù)設(shè)計(jì)的規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求，考慮當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐木唧w條件，找出合理的生產(chǎn)方案。生產(chǎn)方案選擇的依據(jù)：生產(chǎn)方案的選擇與設(shè)備的選擇密切相關(guān)，二者應(yīng)同時(shí)加以考慮，確定生產(chǎn)方案時(shí)主要考慮以下四點(diǎn)[3]：1.金屬與合金的品種、規(guī)格、狀態(tài)及質(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(jì)的車間就有很大的差別，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?。寒a(chǎn)量不僅決定工藝過程的特點(diǎn)，同時(shí)也對(duì)設(shè)備的選擇、鑄錠尺寸、產(chǎn)品規(guī)格有著直接的影響。3.投資、建設(shè)速度、機(jī)械化與自動(dòng)化程度、勞動(dòng)條件、工人與管理人員的數(shù)量以及將來的發(fā)展。4.考慮經(jīng)濟(jì)效果，采用那種方案合理，適合建廠原則，在設(shè)計(jì)時(shí)可比照一個(gè)工藝比較成熟的廠。根據(jù)以上所述的原則，參照現(xiàn)有的生產(chǎn)方法，選擇的生產(chǎn)方案是五機(jī)架全連續(xù)軋制冷軋帶鋼生產(chǎn)方法。同時(shí)生產(chǎn)實(shí)踐和國(guó)外技術(shù)發(fā)展表明:鹽酸酸洗效率高，質(zhì)量好，不浸蝕帶鋼基體，廢酸可以再生。所以酸洗機(jī)組均采用鹽酸酸洗而不再用硫酸酸洗。2.3產(chǎn)品性質(zhì)為了更好的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行軋制和熱處理我們對(duì)產(chǎn)品的性質(zhì)進(jìn)行了分析，見表2-2。表2-2典型產(chǎn)品鋼牌號(hào)的化學(xué)成分，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)wt.%牌號(hào)碳C硅Si錳Mn硫S磷P其他Q235B0.12～0.20≤0.300.30～0.70≤0.045≤0.045-08Al≤0.08≤0.03≤0.65≤0.030≤0.035Al≤0.02~0.07200.17~0.230.17~0.370.35~0.65≤0.035≤0.035Cr、Ni、Cu≤0.253冷軋薄板軋制工藝過程3.1軋制工藝過程工藝制度是生產(chǎn)的核心，它貫穿于整個(gè)生產(chǎn)過程。工藝制度的合理程度直接影響著工廠的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。冷軋板帶鋼的產(chǎn)品品種很多，生產(chǎn)工藝流程亦各有持點(diǎn)。原料（熱軋板卷）原料（熱軋板卷）酸洗淬火，堿、酸洗檢查清理淬火，堿、酸洗冷軋電解清洗冷軋平整連續(xù)鍍鋅脫碳退火退火退火剪切平整成品退火平整橫剪橫剪涂層機(jī)組拉伸熱平檢查重卷縱剪橫剪連續(xù)鍍錫矯直不銹鋼板拋光入庫(kù)包裝鍍錫板普通深沖板電工硅鋼板鍍鋅板涂層板圖3.1冷軋工藝流程普通薄鋼板一般采用厚度為1.5~6mm的熱軋帶鋼作為冷軋坯料。冷軋的生產(chǎn)工藝流程是：熱軋板卷(原料)—酸洗—冷軋—脫脂—退火—平整—剪切—成品交貨。冷軋工藝流程[4]如圖3.13.2各工藝流程環(huán)節(jié)簡(jiǎn)介1.酸-軋聯(lián)合機(jī)組：2.立式退火機(jī)組：3.平整機(jī)組：4.重卷機(jī)組： 5.剪切機(jī)組(1)橫切機(jī)組： (2)縱切機(jī)組：3.2.1酸洗熱軋廠運(yùn)送來的熱軋鋼卷，是在高溫下進(jìn)行軋制和卷取的，帶鋼表面在該條件下生成的氧化鐵皮，能夠很牢固地覆蓋在帶鋼的表面上，并掩蓋著帶鋼表面的缺陷。若將這些帶著氧化鐵皮的帶鋼直接送到冷軋機(jī)去軋制，則其一，在大壓下量的條件下進(jìn)行軋制，會(huì)將氧化鐵皮壓入帶鋼的基體，影響冷軋板的表面質(zhì)量及加工性能，甚至造成廢品；其二，氧化鐵皮破碎后進(jìn)入冷卻潤(rùn)滑軋輥的乳化液系統(tǒng)，損壞了循環(huán)設(shè)備，縮短了乳化液的使用壽命；其三，損壞了表面粗糙度很低、價(jià)格昂貴的冷軋輥，因此，帶鋼在冷軋之前，必須清除其表面氧化鐵皮，除掉有缺陷的帶鋼。清除板帶鋼表面氧化鐵皮及切掉有缺陷部分的板帶鋼，這一工序通常由連續(xù)酸洗機(jī)組來完成。3.2.2冷軋冷軋是冷軋板帶鋼生產(chǎn)中一個(gè)最重要的工序。熱軋板帶鋼經(jīng)過一定程度的冷軋變形獲得了厚度很薄、尺寸精確、表面光潔和板形平直的冷硬狀態(tài)鋼板，再經(jīng)過以后熱處理和精整就能使帶鋼具有良好的力學(xué)性能和加工性能或優(yōu)良的電磁性能。另外，鍍涂層處理還可使得鋼板具有良好的抗腐蝕性能，從而使冷軋鋼板在汽車、儀表、家用電器，食品罐頭，輕工和建筑等行業(yè)中得到了極為廣泛的應(yīng)用。由此，冷軋工序的工藝設(shè)備條件也就決定了該冷軋薄板廠的規(guī)模和技術(shù)質(zhì)量水平。冷軋機(jī)是冷軋生產(chǎn)的主體設(shè)備。為了滿足冷軋薄板生產(chǎn)的品種、規(guī)格、質(zhì)量及不同生產(chǎn)規(guī)模的要求，冷軋薄板生產(chǎn)工藝經(jīng)歷了從單張到成卷生產(chǎn)的變革。由可逆式連軋到全連續(xù)以及聯(lián)合機(jī)組的發(fā)展中，形成了各種形式和不同特色的冷軋機(jī)。現(xiàn)代冷軋機(jī)的裝備水平也有了很大提高，并趨向高效率、高質(zhì)量、連續(xù)化和自動(dòng)化。冷軋機(jī)成為現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)中高效率生產(chǎn)設(shè)備之一，是鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展和裝備水平提高的一個(gè)重要標(biāo)志。3.2.3熱處理冷軋薄板熱處理生產(chǎn)是冷軋薄板生產(chǎn)工序中的一個(gè)主要組成部分。熱處理技術(shù)的發(fā)展是伴隨著冷軋機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐漸發(fā)展起來的。在冷軋薄板的生產(chǎn)過程中，退火是一個(gè)重要的工序。在冷變形過程中，金屬晶粒將沿著變形的方向被拉長(zhǎng)。冷變形會(huì)引起晶粒取向的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在多晶體內(nèi)形成一定類型的織構(gòu)。另外，晶體內(nèi)的結(jié)構(gòu)缺陷還會(huì)增加，如位錯(cuò)密度、空位、及間隙原子密度明顯升高；亞晶界、層錯(cuò)和孿晶界大量出現(xiàn)，以及形成胞狀結(jié)構(gòu)。由于冷變形的變化造成金屬許多結(jié)構(gòu)敏感性質(zhì)的改變，如出現(xiàn)加工硬化(硬度、強(qiáng)度升高，塑性、韌性下降)以及力學(xué)和物理性能的各向異性現(xiàn)象等[5]。這些缺陷和變化都需要通過軋后的再結(jié)晶退火過程予以消除。因此，再結(jié)晶退火是冷軋后的重要的物理冶金過程之一，也是工業(yè)上控制和改變金屬材料組織、織構(gòu)和性能的重要手段。冷軋薄板在退火過程中經(jīng)歷的回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大三個(gè)過程都影響成品板材的性能，冷軋退火的目的是降低冷加工硬化、恢復(fù)變形金屬的塑性[6,7]，研究冷軋薄板再結(jié)晶溫度以及壓下率對(duì)再結(jié)晶溫度的影響，對(duì)冷軋薄板生產(chǎn)具有重要的實(shí)際意義，能夠?yàn)槔滠埍“迳a(chǎn)時(shí)退火工藝制度的制定提供理論依據(jù)[8,9]。1退火爐工藝流程(1)預(yù)熱段帶鋼進(jìn)爐子入口密封裝置后，經(jīng)4個(gè)垂直道次，由預(yù)熱后的保護(hù)氣體（氮?dú)浠旌蠚怏w）預(yù)熱到220～260℃后進(jìn)入加熱段。該段保護(hù)氣體由加熱段和保溫段輻射管中的廢氣通過2臺(tái)換熱器加熱到430℃（最高），再由循環(huán)風(fēng)機(jī)抽取預(yù)熱后的保護(hù)氣體通過4個(gè)帶圓形噴嘴的氣體噴射箱強(qiáng)制噴射到帶鋼上。一個(gè)張力測(cè)量輥，一臺(tái)工業(yè)電視監(jiān)視在爐內(nèi)帶鋼運(yùn)行情況。(2)加熱段帶鋼經(jīng)過預(yù)熱段與加熱段之間的爐喉進(jìn)入加熱段，加熱段共22個(gè)道次。該段采用輻射管加熱分多個(gè)溫度控制區(qū)，出口輻射高溫計(jì)測(cè)量帶鋼溫度反饋控制各溫度控制區(qū)溫度。燃燒系統(tǒng)由主燒嘴（帶有助燃空氣換熱器）、點(diǎn)火燒嘴（點(diǎn)火裝置-點(diǎn)火電極和火焰檢測(cè)器）、點(diǎn)火助燃風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、W型輻射管（306套）和熱交換器等組成。燒嘴采用“抽-鼓”式燒嘴，燃燒控制精確，燃燒效率好。為減小輻射管對(duì)爐輥的直接熱輻射，減小帶鋼的熱瓢曲，在該段安裝遮熱擋板，使薄板與爐輥溫度一致。一套輥凸度控制裝置安裝在該段5套爐頂輥的爐輥室內(nèi)。由于在加熱段入口帶鋼溫度較低，而爐內(nèi)溫度較高，為了保證爐輥輥凸度，對(duì)加熱段入口5個(gè)爐頂輥邊部噴射氮?dú)浔Ｗo(hù)氣體，減少帶鋼跑偏和熱瓢曲傾向。加熱段設(shè)二套雙輥糾偏裝置，一個(gè)張力測(cè)量輥，2臺(tái)工業(yè)電視。(3)保溫段（均熱段）保溫段的設(shè)計(jì)和加熱段相同，帶鋼被W型輻射管燒嘴（39套）加熱并保持在保溫溫度。保溫段共9個(gè)道次，分2個(gè)溫度控制區(qū)。一臺(tái)出口輻射高溫計(jì)測(cè)量帶鋼溫度反饋控制各溫度區(qū)溫度。燃燒系統(tǒng)與加熱段相同，與加熱段共用廢氣排放風(fēng)機(jī)，與緩冷段共用一套雙糾偏輥，設(shè)一個(gè)張力測(cè)量輥，一臺(tái)工業(yè)電視。(4)緩冷段緩冷段共5個(gè)道次。該段采用氣體噴射冷卻，循環(huán)風(fēng)機(jī)把經(jīng)過冷卻器冷卻的保護(hù)氣體由4個(gè)冷卻氣體噴箱通過扁平噴嘴噴射到薄板上。緩冷段設(shè)4個(gè)溫度控制區(qū)，從靠近出口的第四冷卻控制區(qū)開始逐區(qū)開始冷卻。出口輻射高溫計(jì)測(cè)量薄板溫度反饋控制各溫度區(qū)溫度。電加熱器用于預(yù)熱（開爐時(shí)）和冷速過快時(shí)進(jìn)行輔助加熱以保證緩冷段出口薄板溫度。為了盡量減小帶鋼通過爐頂輥時(shí)薄板變形，緩冷段在上爐輥室設(shè)輥凸度控制系統(tǒng)和爐輥遮熱板保證爐輥輥形，減少帶鋼瓢曲傾向。(5)快冷段快冷的目的就是將高溫下溶解在鐵素體晶格中的高濃度的碳，保持到較低的溫度(250℃左右)，使鐵素體晶格產(chǎn)生嚴(yán)重的晶格畸變，從而有利于Fe3C在鐵素體晶粒內(nèi)部形核，F(xiàn)e3C形核之后的長(zhǎng)大主要取決于熱擴(kuò)散過程，顯然溫度越高擴(kuò)散系數(shù)越大，過時(shí)效時(shí)間就可縮短，所以快冷到250℃左右之后，又要加熱到400℃左右的過時(shí)效溫度，以利于過飽和固溶體中的碳盡快析出[16]。(6)傾斜過時(shí)效段過時(shí)效溫度也不能固定在400℃，因?yàn)殡S著時(shí)效過程的進(jìn)行，在400℃溫度條件下，鐵素體內(nèi)碳的過飽和度越來越小，最后接近其平衡濃度，即Fe-Fe3C相圖PQ線。如果緩慢降低過時(shí)效溫度,即傾斜過時(shí)效的話，碳的平衡濃度將隨著溫度的降低沿PQ線而降低，這就相當(dāng)于增加了傾斜過時(shí)效過程碳的過飽和度，故有利于固溶碳的進(jìn)一步析出，使最后殘余的固溶碳含量降低。這一方面可以降低固溶硬化，更主要的是減小了固溶碳對(duì)可動(dòng)位錯(cuò)的封鎖或者釘扎，使材料的抗時(shí)效性能、沖壓性能顯著提高。在爐子過時(shí)效段，通過電加熱方式使帶鋼在一定的過時(shí)效溫度下，保持所需要的過時(shí)效時(shí)間。(7)終冷段薄板在終冷段經(jīng)過帶圓孔形噴嘴的噴氣冷卻系統(tǒng)后冷卻到150℃左右。冷卻系統(tǒng)由帶有圓形噴嘴的2套冷卻噴箱（14個(gè)噴箱）、8臺(tái)冷卻氣體循環(huán)風(fēng)機(jī)和8臺(tái)循環(huán)氣體冷卻器等組成。該段有6個(gè)道次，一個(gè)張力測(cè)量輥和一套密封輥裝置。經(jīng)終冷段冷卻后，薄板經(jīng)氣體密封裝置后進(jìn)入水淬槽。水淬槽循環(huán)水被一臺(tái)板式換熱器冷卻，由循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)以減少脫鹽水的消耗。在水淬槽之后，大部分水將被擠干輥擠干，剩余的水分由一臺(tái)熱風(fēng)干燥器噴嘴噴射出的熱空氣吹干。在干燥器的出口，帶鋼溫度在120-150℃。退火爐數(shù)據(jù)見表3-1。表3-1退火爐數(shù)據(jù)段別道次主要設(shè)備溫度控制區(qū)預(yù)熱段(PHS)4氣體噴射設(shè)備2加熱段(HS)22輻射管8保溫段(SS)9輻射管2緩冷段(SCS)5氣體噴射設(shè)備4快冷段(RCS)1氣體噴射設(shè)備6輥過時(shí)效段(OAS)35電加熱2終冷段(FCS)6氣體噴射設(shè)備26.工藝制定(1)加熱制度的確定正確選擇加熱工藝，不僅要考慮金屬的加熱溫度是否達(dá)到了出爐的要求，還應(yīng)考慮斷面上的溫度差，即溫度的均勻性。金屬的加熱制度和金屬種類、鋼錠或鋼坯的尺寸大小、溫度狀態(tài)及爐子結(jié)構(gòu)有關(guān)。鋼材的加熱制度，按爐內(nèi)溫度的變化，可以分為一段式加熱制度、二段式加熱制度、三段式加熱制度和多段式加熱制度。本車間退火線采用二段式加熱制度[17]。二段式加熱制度是使金屬先后在兩個(gè)不同的溫度區(qū)域內(nèi)加熱，由預(yù)熱期和加熱期組成。該制度的特點(diǎn)是金屬加熱速度較慢，中心與表面的溫差小，斷面溫度均勻性好，適合斷面小的板帶材。(2)加熱時(shí)間的確定工件加熱時(shí)間取決于工件的重量與爐子的熱容量。計(jì)算加熱時(shí)間是根據(jù)工件的有效厚度（或直徑）乘以加熱系數(shù)，τ=αH式中：τ——加熱時(shí)間，min；α——加熱系數(shù)，min/mm；H——有效厚度或直徑，mm。查得碳素結(jié)構(gòu)鋼在空氣爐中加熱，溫度700~900℃時(shí)的加熱系數(shù)為1.0min/mm[18]。(3)加熱速度的確定鋼的加熱速度主要決定于鋼的導(dǎo)熱系數(shù)的大小。鋼質(zhì)不同，導(dǎo)熱系數(shù)也不同，所以確定加熱速度時(shí)，鋼質(zhì)是考慮的主要依據(jù)。鋼中碳含量和合金含量對(duì)熱傳導(dǎo)影響較大。如它們的含量高，則導(dǎo)熱系數(shù)小，加熱速度就要適當(dāng)慢一些，避免內(nèi)外溫度差過大而造成組織和性能的不均。預(yù)熱段加熱速度一般是不加限制的，其原因是根據(jù)再結(jié)晶過程的原理，帶鋼從室溫加熱到220~260℃，薄板內(nèi)部組織無顯著變化，軋制過程中被拉長(zhǎng)的晶粒剛剛獲得恢復(fù)，尚未形成再結(jié)晶，在這個(gè)溫度區(qū)間加熱速度快慢對(duì)性能和表面影響不大；鋼卷經(jīng)過加熱段達(dá)到保溫溫度，正是再結(jié)晶形成階段，加熱速度對(duì)薄板的性能和表面質(zhì)量都有相當(dāng)大的影響，因而在這個(gè)溫度區(qū)間加熱速度必須予以控制。(4)保溫溫度和保溫時(shí)間的確定鋼的再結(jié)晶溫度不是固定的某一溫度。再結(jié)晶溫度與帶鋼內(nèi)部組織狀態(tài)有關(guān)，如加工變形量越大，晶格歪扭和晶粒被拉長(zhǎng)軋碎的現(xiàn)象嚴(yán)重，薄板內(nèi)能也就越大，越易形成再結(jié)晶，即在較低的溫度就能進(jìn)行再結(jié)晶。如低碳鋼再結(jié)晶有時(shí)在450℃就開始。實(shí)際生產(chǎn)中使用的再結(jié)晶溫度是在570~720℃范圍內(nèi)根據(jù)產(chǎn)品選擇的。保溫溫度及保溫時(shí)間主要依據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件及鋼種和薄板的厚度來確定。保溫時(shí)間、保溫溫度還與薄板厚度有關(guān)，卷重大、鋼板厚，則保溫溫度高，保溫時(shí)間也要長(zhǎng)。(5)冷卻速度和出爐溫度的確定出爐溫度的確定，是以薄板出爐后與空氣接觸不發(fā)生氧化為依據(jù)的；考慮到爐子利用率和確保表面質(zhì)量，出爐溫度應(yīng)當(dāng)以120~150℃為宜。產(chǎn)品工藝如表3-2。表3-2冷軋帶鋼立式退火工藝制度[19-20]密度ρ/t·m-3熔點(diǎn)/℃Ac1溫度/℃保溫溫度/℃保溫時(shí)間/min運(yùn)行速度/m/min爐內(nèi)運(yùn)行時(shí)間/minQ235B7.8614687447203.31057.808Al7.8914907327604909.3207.80143073570031206.8Q235B鋼板的含碳量在0.12~0.20范圍內(nèi)，其臨界相變溫度約744℃。該鋼種碳含量控制并不嚴(yán)格，含有合金元素較多，選擇720℃退火，即稍低于Ac1溫度的再結(jié)晶退火。使鋼板退火后，有良好的性能。綜合以上各部分制度考量，制定Q235B連續(xù)退火工藝如下：薄板由室溫進(jìn)入爐內(nèi)介質(zhì)由H2和N2組成的非氧化性氣氛中經(jīng)25s連續(xù)加熱至240℃，經(jīng)125s加熱到保溫溫度720℃；保溫50s；經(jīng)35s緩冷至660℃；后快速水冷卻至240℃左右；再加熱至400℃進(jìn)入200s的傾斜過時(shí)效段；最后氣冷至120-150℃出爐空冷至室溫。通過此連續(xù)退火的鋼板具有較高強(qiáng)度及延伸率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。Q235B鋼板的退火曲線如圖3-13：圖3-13Q235B退火曲線08Al鋼帶的含碳量為0.08左右，其臨界相變溫度約732℃。08Al鋼板需要有良好的深沖性，所以退火時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，退火后晶粒組織均勻，以獲得良好的深沖性能。選擇760℃退火，此加熱的薄板處于臨界的高溫下退火，不僅滲碳體顆粒全部溶解，而且在鐵素體晶界處存在著加熱時(shí)產(chǎn)生的相變奧氏體在快冷過程中轉(zhuǎn)變的島狀碳化物。薄板在760℃退火后，有很好的抗拉強(qiáng)度，延伸率，屈強(qiáng)比等[21]。綜合以上各部分制度考量，制定08Al連續(xù)退火工藝如下：帶鋼由室溫進(jìn)入爐內(nèi)介質(zhì)由H2和N2組成的非氧化性氣氛中經(jīng)30s連續(xù)加熱至220℃~240℃，經(jīng)150s加熱到保溫溫度760℃；保溫60s；經(jīng)40s緩冷至660℃；后快速水冷卻至240℃左右；再加熱至400℃進(jìn)入240s的傾斜過時(shí)效段；最后氣冷至120~150℃出爐空冷至室溫。通過此連續(xù)退火工藝的鋼板具有較高強(qiáng)度及延伸率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。08Al鋼板的退火曲線如圖3-14：圖3-1408Al退火曲線20#鋼板的含碳量為0.17~0.23，其臨界相變溫度約735℃。該鋼種合金元素的含量控制不嚴(yán)格，且含量較少，所以退火溫度確定為700℃；號(hào)鋼需要較高的抗拉強(qiáng)度，延伸率以及屈強(qiáng)比，所以退火時(shí)鋼板運(yùn)行速度應(yīng)適當(dāng)加快。綜合以上各部分制度考量，制定20#鋼板連續(xù)退火工藝如下：帶鋼由室溫進(jìn)入爐內(nèi)介質(zhì)由H2和N2組成的非氧化性氣氛中經(jīng)20s連續(xù)加熱至220℃~240℃，經(jīng)110s加熱到保溫溫度700℃；保溫45s；經(jīng)30s緩冷至650℃~680℃；后快速水冷卻至240℃左右；再加熱至400℃進(jìn)入175s的傾斜過時(shí)效段；最后氣冷至120-150℃出爐空冷至室溫。通過連續(xù)退火的鋼板具有較高強(qiáng)度及延伸率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。02#鋼板的退火曲線如圖3-15：圖3-1520#退火曲線3.3金屬平衡表的制定金屬平衡表是指生產(chǎn)車間在一定時(shí)期內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)品的收支情況，即投入與產(chǎn)出情況。編制金屬平衡表目的是確定出為完成年計(jì)劃產(chǎn)量所需的投料量。主要工作是計(jì)算產(chǎn)品的成材率、然后編制金屬平衡表。3.3.1金屬平衡金屬平衡定義：金屬平衡是指投入的金屬、產(chǎn)出的金屬與損失的金屬之間的平衡.3.3.2金屬平衡表的制定成材率：合格產(chǎn)品重量與所用原料重量之比稱為成材率。式中b－成材率（）Q－原料重量（噸）W－各種原料造成的金屬損失（噸）金屬平衡如表3-3表3-3金屬平衡表品種各項(xiàng)損失年產(chǎn)量萬噸成材率%需坯量萬噸溶損幾何損失工藝損失萬噸%萬噸%萬噸%08Al0.100.480.864.050.321.505093.9753.3Q235b0.100.470.974.550.321.4710093.51106.9200.080.490.764.700.241.475093.3453.54機(jī)組與參數(shù)選擇4.1機(jī)組參數(shù)酸軋聯(lián)合機(jī)組1條連續(xù)退火機(jī)組2條單機(jī)架四輥平整機(jī)組1條重卷分卷機(jī)組1條縱切機(jī)組及橫切機(jī)組3條4.2酸洗—冷軋機(jī)組1.機(jī)組主要工藝參數(shù)如下：機(jī)組形式：三段紊流鹽酸酸洗+全連續(xù)無頭軋制。最大軋制速度：1350m/min最大軋制力：25MN年軋制量：213.7萬t鋼卷規(guī)格：入口出口帶鋼厚度1.8~6.5mm0.3~3.5mm帶鋼寬度750~1800mm800~1800mm鋼卷內(nèi)徑φ762mmφ610mm鋼卷外徑∮1100~2150mm∮1100~2000mm鋼卷質(zhì)量最大30t最大30t 2.酸軋聯(lián)合機(jī)組主要單體設(shè)備性能參數(shù)如表4-1表4-1冷軋廠聯(lián)合機(jī)組主要單體設(shè)備性能設(shè)備名稱主要性能備注開卷機(jī)卷筒規(guī)格/mm×mmφ760×2025脹徑范圍/mmφ660~800橫向移動(dòng)量/mm約2500卷筒及減速機(jī)軸承耐磨軸承潤(rùn)滑集中稀油潤(rùn)滑傳動(dòng)交流電機(jī)4000kW，n=620/1750r/min七輥矯直機(jī)防皺輥/套1工作輥規(guī)格/mm×mmφ114×1900支撐輥規(guī)格/mm×mmφ200×1900夾送輥傳動(dòng)1臺(tái)交流電機(jī)矯直輥數(shù)量及規(guī)格/只，mm7,φ400×1900矯直機(jī)傳動(dòng)1臺(tái)交流電機(jī)最大速度/m·min-160/120（進(jìn)料/出料最大）焊機(jī)形式激光焊機(jī)制造廠德國(guó)Miebach公司入口活套活套入口速度/mm·min-1≤200活套出口速度/mm·min-1≤230帶鋼儲(chǔ)存量/m584活套車數(shù)量/臺(tái)2軸承耐磨軸承傳動(dòng)鋼繩傳動(dòng)酸洗槽槽數(shù)/個(gè)3長(zhǎng)×寬×深/mm×mm×mm100000×2500×1000加熱形式石墨加熱器沖洗槽槽數(shù)/個(gè)5長(zhǎng)×寬×深/mm×mm×mm20000×2500×1600出口1號(hào)活套活套入口速度/mm·min-1≤230活套出口速度/mm·min-1≤250帶鋼儲(chǔ)存量/mm≤26800活套車數(shù)量/臺(tái)1活套車移動(dòng)距離/mm≤138105活套車速度/m·min-1≤115出口2號(hào)活套活套入口速度/mm·min-1≤250活套出口速度/mm·min-1≤260帶鋼儲(chǔ)存量/mm≤30000活套車數(shù)量/臺(tái)1活套車移動(dòng)距離/mm≤154625活套車速度/m·min-1≤140軋機(jī)主電機(jī)參數(shù)1號(hào)機(jī)架轉(zhuǎn)速/r·min-10~200/600交流5500kW2號(hào)機(jī)架轉(zhuǎn)速/r·min-10~200/600交流5500kW3號(hào)機(jī)架轉(zhuǎn)速/r·min-10~200/600交流5500kW4號(hào)機(jī)架轉(zhuǎn)速/r·min-10~200/600交流5500kW5號(hào)機(jī)架轉(zhuǎn)速/r·min-10~200/600交流5500kW軋機(jī)傳動(dòng)方式上下傳動(dòng)壓下方式1～5機(jī)架壓下伺服液壓缸1、5號(hào)機(jī)架軋輥彎曲和平衡裝置工作輥?zhàn)畲髲澢?KN±500工作輥正負(fù)彎缸缸徑/mmφ120工作輥正負(fù)彎缸行程/mm65支撐輥平衡缸缸徑/mmφ180支撐輥平衡缸缸徑/mm280中間輥?zhàn)畲髲澢?KN+500中間輥正負(fù)彎缸行程/mmφ1202-4機(jī)架彎輥裝置彎輥缸缸徑/mmφ120彎輥栓塞缸桿徑/mmφ70彎輥缸行程/mm上60，下70中間輥竄動(dòng)裝置竄動(dòng)行程/mm490軋制時(shí)竄動(dòng)速度/mm·s-12工作輥換輥時(shí)間/min4.5工作輥同步換輥時(shí)間/min5.5張力計(jì)型號(hào)PFBL161C生產(chǎn)廠家ABB位置1機(jī)架前后，4-5機(jī)架后測(cè)厚儀形式X射線，同位素镅241設(shè)置位置1#前、后，1、4出口生產(chǎn)廠家IMS測(cè)速儀形式激光測(cè)速個(gè)數(shù)/個(gè)4設(shè)置位置1#前、后，4、5出口板形輥供貨商及型號(hào)接觸式設(shè)置位置軋機(jī)出口出口飛剪形式滾筒式飛剪刀片材質(zhì)特殊合金工具鋼卷取機(jī)型式卡魯塞爾式卷取機(jī)臺(tái)數(shù)/臺(tái)1助卷器形式皮帶助卷器軋制油種類Vulcan牌號(hào)Alpha-190乳化液系統(tǒng)能力/L·min-135000排霧能力/m3·h-13600001、5機(jī)架軋輥尺寸輥徑×輥身長(zhǎng)度/mm×mm工作輥φ（430~490）×1780中間輥φ（500~560）×1780支撐輥φ（1400~1525）×17801、5機(jī)架軋輥潤(rùn)滑方式工作輥油氣潤(rùn)滑中間輥油氣潤(rùn)滑支撐輥靜動(dòng)壓潤(rùn)滑2～4機(jī)架軋輥尺寸輥徑×輥身長(zhǎng)度/mm×mm工作輥φ（520~600）×1780支撐輥φ（1400~1525）×17802～4機(jī)架軋輥潤(rùn)滑方式工作輥油氣潤(rùn)滑支撐輥液壓潤(rùn)滑4.3連續(xù)退火機(jī)組 1.機(jī)組主要工藝參數(shù)如下：鋼卷規(guī)格：入口出口帶鋼厚度0.45~2.0mm0.3~2.0mm（CQ）帶鋼寬度750~1700mm750~1700mm內(nèi)徑φ508/610mmφ508/610mm外徑∮1100~2150mm∮1100~2150mm質(zhì)量最大40t最大40t機(jī)組速度：入口段：最大700m/min 工藝段：最大450m/min 出口段：最大820m/min 2.機(jī)組主要單體設(shè)備性能如表4.2所示。表4.2連續(xù)退火機(jī)組主要單體設(shè)備性能設(shè)備名稱主要性能備注拆困帶方式自動(dòng)開卷機(jī)臺(tái)數(shù)/臺(tái)2開卷方式上開卷入口剪形式橫切剪廢料收集方式皮帶運(yùn)輸焊機(jī)形式窄搭接焊機(jī)制造廠德國(guó)米巴赫公司焊縫清理方式輥亞有無月牙剪有清洗段1號(hào)堿洗槽形式立式堿洗介質(zhì)NaOH溫度/℃701號(hào)刷洗槽形式臥式刷洗介質(zhì)NaOH刷輥材質(zhì)尼龍2號(hào)堿洗槽形式立式堿洗介質(zhì)NaOH溫度/℃702號(hào)刷洗槽形式臥式刷洗介質(zhì)NaOH刷輥材質(zhì)尼龍電解清洗槽形式立式介質(zhì)NaOH3號(hào)刷洗槽形式臥式刷洗介質(zhì)脫鹽水刷輥材質(zhì)尼龍漂洗槽形式臥式介質(zhì)脫鹽水/冷暖水干燥設(shè)備風(fēng)量/m?h2×45000溫度/℃90入口活套形式立式最大活套量/m1016圓盤剪形式回轉(zhuǎn)式爐子段爐子最大能力/t?h238保護(hù)氣體名稱氮?dú)?、氫氣預(yù)熱段加熱方式廢氣熱轉(zhuǎn)換道次/道4加熱段加熱方式輻射管加熱道次/道22均熱段加熱方式輻射管加熱道次/道9第一冷卻段冷卻方式氣冷道次/道5第二冷卻段冷卻方式噴氣，輥冷道次/道1過時(shí)效段加熱方式電加熱道次/道35第三冷卻段冷卻方式氣冷道次/道6出口活套形式立式最大活套量/m1264涂油機(jī)形式靜電涂油機(jī)出口剪形式曲柄式飛剪卷曲機(jī)臺(tái)數(shù)/臺(tái)2卷曲方式上卷取圖4-1立式退火爐4.4單機(jī)架平整機(jī)1.機(jī)組主要工藝參數(shù)如下：機(jī)組形式：?jiǎn)螜C(jī)架四輥濕平整機(jī)。鋼卷規(guī)格：入口出口帶鋼厚度1.8~6.5mm0.3~3.5mm帶鋼寬度750~1800mm750~1800mm鋼卷內(nèi)徑φ610mmφ610mm鋼卷外徑∮1100~2000mm∮1100~2000mm鋼卷質(zhì)量最大30t最大30t最大軋制速度：1200m/min2.機(jī)組主要單體設(shè)備性能如表4.3所示。表4-3單機(jī)架平整機(jī)機(jī)組主要單體設(shè)備性能設(shè)備名稱主要性能備注入口段設(shè)備帶鋼搬入方式步進(jìn)梁有無切頭剪有開卷機(jī)開卷方式雙錐頭開卷機(jī)軋輥尺寸：輥徑×輥身長(zhǎng)度/mm×mm工作輥φ610~550×1780支撐輥φ1525/1400×1780軋輥軸承工作輥四列圓錐滾子軸承支撐輥摩根油膜軸承換輥方式工作輥，支撐輥?zhàn)詣?dòng)壓下方式液壓壓上彎輥方式彎輥方向正彎/負(fù)彎出口段設(shè)備卷取機(jī)卷取方向鉗口順時(shí)針有無稱重設(shè)備有帶鋼打捆半自動(dòng)帶鋼搬出方式鋼卷小車及步進(jìn)梁主電機(jī)總功率/kW開卷機(jī)650×2交流同步電機(jī)平整機(jī)1500交流同步電機(jī)張力卷取機(jī)1900交流同步電機(jī)4.5重卷機(jī)組1.機(jī)組主要工藝參數(shù)如下：鋼卷規(guī)格：入口出口帶鋼厚度1.8~6.5mm0.3~3.5mm帶鋼寬度750~1800mm750~1800mm鋼卷內(nèi)徑φ610mmφ610mm鋼卷外徑最大∮2100mm最大∮1600mm鋼卷質(zhì)量最大30t最大15t機(jī)組速度：傳帶速度24m/min工作速度400m/min年處理量：160t表4-4重卷機(jī)組主要單體設(shè)備性能設(shè)備名稱主要性能備注拆捆帶方式自動(dòng)開卷機(jī)電機(jī)功率/kW355開卷方式上開卷切邊剪形式圓盤剪廢料處理方式廢料卷取機(jī)表面缺陷檢查方式檢查臺(tái)、檢查鏡涂油方式靜電雙面涂油機(jī)卷取機(jī)卷取方式上、下卷取電機(jī)功率/kW355有無皮帶助卷器有打捆方式自動(dòng)稱重機(jī)自動(dòng)5軋制制度的制定5.1下壓規(guī)程的制定本設(shè)計(jì)采用五機(jī)架連續(xù)軋制，制定壓下規(guī)程如下：表5-1冷軋壓下規(guī)程道次號(hào)H/mmh/mm△h/mme/(%)軋速/m.s-1前張力/kN后張力/kN-P/MPa總壓力/MN13.52.4920.908265.3510090577.8914.0922.4921.620.872358.2311010069816.9431.621.0680.55234.0712.4812011086018.2841.0680.890.17816.6714.9814012083111.6150.890.80.091016.675014094112.095.2軋制力的計(jì)算各個(gè)道次的軋制壓力的步驟說明如下：第一道：由原料開始軋制，壓下量為△h=0.908mm.冷軋總壓下率為26%。則平均壓下率為：∑ε=0.4ε0+0.6ε1=0.6×26%=15.6%根據(jù)產(chǎn)品的含碳量查找對(duì)應(yīng)的加工硬化曲線可知：σ0.2=610MPa平均單位張力：=100+90/2=145MPa故1.15-=610-145=465MPal===13.97mm計(jì)算fl/=0.08×13.97/2.996=0.37(fl/)2=0.14計(jì)算a=8(1-μ2)/πE(μ=0.3E=230GPa)=0.003因此2af(1.15-)/(f=0.08)=2×0.003×0.08×465/2.996=0.074所以查圖5-1得:x=fl′/h=0.42查表5-2得：ex-1/x=1.243故MPa由fl′/h=0.42→mmP總=Bl′=1550×15.73×577.89=14.09MN圖5-1確定壓下規(guī)程第二道次軋制壓力的計(jì)算1）求平均壓下率，查鋼種的加工硬化曲線得到1.15s；H2=2.496mm，h2=1.62mm，Δh2=0.87mm，=2.058mm入口總壓下率ε1=18%；出口總壓下率ε2=；所以平均總壓下率查加工硬化曲線得到∑=39.9%時(shí)的1.15s=690MPa2）求平均張力值MPa 3）計(jì)算接觸弧長(zhǎng)度mm則計(jì)算又因?yàn)椋街校骸堓伒膹椥阅Ａ?，E=200Gpa；——泊松比，=0.25；MPa則查圖，得出所以mm當(dāng)時(shí)，由表查出：4）求平均單位軋制力Mpa5）求第二道次總軋制壓力PMN第三道次軋制壓力的計(jì)算1）求平均壓下率，查鋼種的加工硬化曲線得到1.15s；H3=1.62mm，h3=1.068mm，Δh3=0.552mm，=1.344mm入口總壓下率ε2=54.50%；出口總壓下率ε3=；所以平均總壓下率查加工硬化曲線得到∑=50.99%時(shí)的1.15s=790MPa2）求平均張力值MPa3）計(jì)算接觸弧長(zhǎng)度mm則計(jì)算又因?yàn)椋街校骸堓伒膹椥阅Ａ?，E=200GPa；——泊松比，=0.25；MPa則查圖，得出：所以mm當(dāng)時(shí)，由表查出：4）求平均單位軋制力MPa5）求第三道次總軋制壓力PMN第四道次軋制壓力的計(jì)算1）求平均壓下率，查鋼的加工硬化曲線得到1.15s；H4=1.068mm，h4=0.89mm，Δh4=0.178mm，=0.979mm入口總壓下率ε3=63.8%；出口總壓下率ε4=；所以平均總壓下率查加工硬化曲線得到∑=67.52%時(shí)的11.5s=800MPa2）求平均張力值MPa3）計(jì)算接觸弧長(zhǎng)度mm則計(jì)算又因?yàn)椋街校骸堓伒膹椥阅Ａ?，E=200GPa；——泊松比，=0.25；MPa則查圖，得出：所以mm當(dāng)時(shí)，由表查出：4）求平均單位軋制力MPa5）求第四道次總軋制壓力PMN第五道次軋制壓力的計(jì)算1）求平均壓下率，查鋼的加工硬化曲線得到1.15sH5=0.89mm，h5=0.8mm，Δh5=0.09mm，=0.845mm入口總壓下率ε4=67.52%；出口總壓下率ε5=；所以平均總壓下率查加工硬化曲線得到∑=73.5%時(shí)的1.15s=820MPa2）求平均張力值MPa3）計(jì)算接觸弧長(zhǎng)度mm則計(jì)算又因?yàn)?，式中：E——軋輥的彈性模量，E=200GPa；μ——泊松比，μ=0.25；MPa則查圖，得出：所以mm當(dāng)時(shí)，由表查出：4）求平均單位軋制力MPa5）求第五道次總軋制壓力PMN6生產(chǎn)組織和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)6.1車間年產(chǎn)量計(jì)算軋制工作圖表軋機(jī)工作圖表即是表示純軋時(shí)間，間隙時(shí)間，軋制節(jié)奏時(shí)間，軋制總延續(xù)時(shí)間內(nèi)在聯(lián)系和變化規(guī)律的圖表。時(shí)間/s時(shí)間/s道次TTz△t圖6.1五機(jī)架冷連軋機(jī)的工作圖表軋機(jī)軋制結(jié)構(gòu)的確定原料平均卷重30t（3.5×1550mm）的冷軋鋼卷20#典型產(chǎn)品為例計(jì)算：原料長(zhǎng)度：m設(shè)在機(jī)架連軋機(jī)上，第n道次軋件斷面積和延伸系數(shù)分別為Fn和un，總的延伸系數(shù)為uz，平均延伸系數(shù)為up，則：連續(xù)軋機(jī)中各機(jī)架tzh相等，各道次純軋時(shí)間之和：式中：——原料長(zhǎng)度；——平均軋速；m/minmin因?yàn)檫B續(xù)軋制，所以各機(jī)架的純軋制時(shí)間相等：則min考慮連續(xù)軋制，則間隙時(shí)間s則軋制節(jié)奏T：s6.2.3軋機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量軋鋼機(jī)軋制某一品種的產(chǎn)品時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出的產(chǎn)品重量為軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量，也稱軋鋼機(jī)的生產(chǎn)率。常以班、小時(shí)、日、月、和年為時(shí)間單位計(jì)算。其中小時(shí)產(chǎn)量為常用指標(biāo)，通常，技術(shù)上可以達(dá)到的小時(shí)產(chǎn)量為A=3600Q·b/T噸/小時(shí)Q─原料重量，噸；T─軋制節(jié)湊，秒；b─成品率，%實(shí)際小時(shí)產(chǎn)量需乘以軋機(jī)利用系數(shù).A1=3600QK1b/T噸/時(shí)K1─軋機(jī)利用系數(shù)，K1≈0.80~0.85；是實(shí)際軋制節(jié)奏時(shí)間與理論軋制節(jié)奏時(shí)間的比值。A1=3600QK1b/Tt/h同樣的方法可以計(jì)算出其他產(chǎn)品的小時(shí)產(chǎn)量如表6.1表6.1其它小時(shí)產(chǎn)量產(chǎn)品名稱利用系數(shù)k1成材率，%小時(shí)產(chǎn)量，t/h08Al0.8193.97273.5Q235b0.8293.51275.5200.8293.34275.06.2.4軋機(jī)的平均小時(shí)產(chǎn)量當(dāng)一個(gè)車間有若干個(gè)品種時(shí)，每個(gè)品種的小時(shí)產(chǎn)量均不同，為計(jì)算出年產(chǎn)量，就必須算出軋機(jī)軋制的所有產(chǎn)品的平均小時(shí)產(chǎn)量，也稱為綜合小時(shí)產(chǎn)量。計(jì)算平均小時(shí)產(chǎn)量有兩種方法：1.按軋制品種的百分?jǐn)?shù)計(jì)算式中a1a2…an─不同品種在總產(chǎn)量中的百分?jǐn)?shù)；A1A2…An─不同品種的小時(shí)產(chǎn)量2.按勞動(dòng)量換算系數(shù)計(jì)算選取一種或幾種產(chǎn)品作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，以其它產(chǎn)品的單品種小時(shí)產(chǎn)量與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的小時(shí)產(chǎn)量相比，得出勞動(dòng)量換算系數(shù)。將各產(chǎn)品的單品種小時(shí)產(chǎn)量乘以換算系數(shù)，即可得到經(jīng)過換算后的與該品種相當(dāng)?shù)钠骄r(shí)產(chǎn)量。X=Ab/A式中Ab─標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的小時(shí)產(chǎn)量，噸/小時(shí)；A─某產(chǎn)品的小時(shí)產(chǎn)量，噸/小時(shí)勞動(dòng)量換算系數(shù)X可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)量數(shù)據(jù)來確定。主要考慮了生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)的難易程度。某些參考資料中都能查到各種產(chǎn)品的勞動(dòng)量換算系數(shù)。教材中給出了型鋼中的以重軌及圓鋼為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的勞動(dòng)量換算系數(shù)。將上述兩公式結(jié)合后可得到：本設(shè)計(jì)軋機(jī)的平均小時(shí)產(chǎn)量采用第一種方法，計(jì)算中不考慮不同產(chǎn)品及不同規(guī)格在生產(chǎn)中的難易程度，但在與產(chǎn)品方案相近的情況下，其計(jì)算結(jié)果還是接近實(shí)際值。t/h6.2.5影響軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量的因素主要的影響因素有：原料重量、成品率、軋制節(jié)奏、軋機(jī)利用系數(shù)。1.原料重量：坯料重量G越高則小時(shí)產(chǎn)量A越高。一般情況下，當(dāng)坯料斷面不變時(shí)，坯料重量G越高則小時(shí)產(chǎn)量A越高，但有一極限值，斷面變化時(shí)，若斷面面積增加則小時(shí)產(chǎn)量開始增加，后期減小，因?yàn)閿嗝嬖黾?，純軋時(shí)間增加。由此可知，采用無頭軋制可增加產(chǎn)量。2.軋制節(jié)奏時(shí)間：T越短時(shí)A越高。軋制節(jié)奏時(shí)間T越短時(shí)A越高，故實(shí)際中可利用合理分配軋制道次，使個(gè)架軋機(jī)負(fù)荷均勻；減少間隙時(shí)間；實(shí)行交叉軋制；強(qiáng)化軋制過程，增加壓下量。3.成品率：b升高則A升高，故應(yīng)減少各項(xiàng)損失。4.軋機(jī)利用系數(shù)：K升高則A升高，故應(yīng)提高作業(yè)水平，提高自動(dòng)化機(jī)械化程度加強(qiáng)管理。6.2.6車間年產(chǎn)量計(jì)算軋鋼車間年產(chǎn)量是指一年內(nèi)軋鋼車間各種產(chǎn)品的綜合產(chǎn)量。計(jì)算公式如下：A=Ap×Tjw×K2噸/年式中Tjw—一年內(nèi)軋機(jī)最大可能工作的小時(shí)數(shù)對(duì)連續(xù)工作制度的軋機(jī)為：Tjw=(365-T1–T2–T3)×(24-T4)其中：T1T2─一年中計(jì)劃大修和定期中小修時(shí)間/天T3─年計(jì)劃換輥時(shí)間/天T4─每天規(guī)定的交接班時(shí)間/小時(shí)?。篢1=25；T2=15；T3=10；T4=1.5Tjw=×(24-T4)=（365-25-15-10）×（24-1.5）=7087.5hK2為軋機(jī)的時(shí)間利用系數(shù)，由于非計(jì)劃停工造成的時(shí)間損失。如事故、斷輥、孔型提前磨損、待料、停電等。一般型鋼軋機(jī)K2=0.8~0.9。A=Ap×Tjw×K2噸/年時(shí)間利用系數(shù)?。簁2=0.80所以，A=AP×Tjw×k2=274.664×7087.5×0.8=155.734萬噸＞150萬噸以上的數(shù)據(jù)可知，設(shè)計(jì)中的軋機(jī)的生產(chǎn)能力完全滿足產(chǎn)品分配方案的要求。

附錄資料：不需要的可以自行刪除車間配線設(shè)計(jì)技術(shù)要求一、總體要求：1、工程概況：本次工程主要為車間內(nèi)部設(shè)備的動(dòng)力電設(shè)計(jì)、安裝部分。2、本工程包含全部電氣配套設(shè)施的采購(gòu)、安裝、對(duì)接；中標(biāo)方負(fù)責(zé)全部電線、電纜、連接頭、動(dòng)力柜、配電盒及其配件的采購(gòu)、搬遷、安裝等，并滿足使用要求。其中主線路的架設(shè)采用橋架支撐空中架設(shè)，距地面高度不低于6米，每根柱子架設(shè)一套。3、本次配電工程中電纜規(guī)格型號(hào)全部為BV系列銅芯電纜，電纜額定電壓為0.66/1KV。電纜品牌：電纜可選用江蘇上上電纜集團(tuán)有限公司，南洋電纜集團(tuán)有限公司，安徽綠寶電纜有限公司，安徽航天電纜集團(tuán)有限公司,山東遠(yuǎn)東電纜有限公司等產(chǎn)品，隨電纜需附有產(chǎn)品合格證和產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)合格證；線纜為BV線纜標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)標(biāo)要求；斷路器選用正泰品牌，隨機(jī)附有產(chǎn)品合格證和產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)合格證。4、電纜鋪設(shè)按國(guó)家電氣安裝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，線號(hào)清晰，線路規(guī)范產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)規(guī)范要求。5、動(dòng)力柜需配置零排和地排,柜體要有相應(yīng)的銘牌和產(chǎn)品合格證，配備電流、電壓表。6、塑料外殼式斷路器均采用正泰品牌標(biāo)準(zhǔn)型3極斷路器。配電柜體均采用上海電器股份有限公司人民電器廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)柜體。7.車間照明燈具要求功率100w，均采用浙江陽(yáng)光品牌；配套開關(guān)采用TCL品牌。二、主材配置圖3-1裝一圖3-1裝一車間廠房布局圖1）配電柜底座安裝10#槽鋼基礎(chǔ)，高度約為200/180cm，周圍需密封,配置零排和地排,柜體要有相應(yīng)的銘牌和產(chǎn)品合格證。配置三相電壓表1塊，安裝電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)1只實(shí)現(xiàn)相間電壓轉(zhuǎn)換；配置三相電流表3塊。2）配電柜箱體高度1800mm，門開啟大于135°，箱體獨(dú)立安裝，頂部、底部可根據(jù)要求開進(jìn)出線孔；安裝板及側(cè)梁可以調(diào)節(jié)、安裝檢修靈活、方便、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性好。柜門附配電柜線路圖。3）技術(shù)參數(shù)（銘牌須有標(biāo)識(shí)）□符合標(biāo)準(zhǔn)：IEC439、GB7251.1-1997、JB／T9661-1999

□額定電壓：AC400V

□額定絕緣電壓：660V

□額定電流：根據(jù)負(fù)荷要求定

□額定短時(shí)耐受電流：30kA

□外殼防護(hù)等級(jí)：IP304）配電柜內(nèi)部使用銅排母線連接，柜內(nèi)母線要求外敷熱縮套管，柜內(nèi)接線端子應(yīng)與出線導(dǎo)線截面匹配，不得使用小端子配大截面導(dǎo)線。2、分線配電柜要求1）配電柜箱體規(guī)格H1200*W600*D400，門開啟大于135°，箱體獨(dú)立安裝，底部可根據(jù)要求開進(jìn)出線孔；安裝板及側(cè)梁可以調(diào)節(jié)、安裝檢修靈活、方便、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性好。柜門附配電柜線路圖。2）技術(shù)參數(shù)（銘牌須有標(biāo)識(shí)）□符合標(biāo)準(zhǔn)：IEC439、GB7251.1-1997、JB／T9661-1999

□額定電壓：AC400V

□額定絕緣電壓：660V

□額定電流：根據(jù)負(fù)荷要求定

□額定短時(shí)耐受電流：30kA

□外殼防護(hù)等級(jí)：IP303）配電柜內(nèi)部使用銅排母線連接，柜內(nèi)母線要求外敷熱縮套管，柜內(nèi)接線端子應(yīng)與出線導(dǎo)線截面匹配，不得使用小端子配大截面導(dǎo)線。3、配電箱1）配電柜箱體規(guī)格600*400，門開啟大于135°，箱體獨(dú)立安裝，底部可根據(jù)要求開進(jìn)出線孔；安裝板及側(cè)梁可以調(diào)節(jié)、安裝檢修靈活、方便、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性好，要求安裝高度離車間地面1.5米。2））配電柜內(nèi)部使用銅排母線連接，柜內(nèi)母線要求外敷熱縮套管，柜內(nèi)接線端子應(yīng)與出線導(dǎo)線截面匹配，不得使用小端子配大截面導(dǎo)線。三、相關(guān)內(nèi)容及要求(一)車架車間配電要求1、總配電柜部分安裝1)從車間內(nèi)配電室接主電纜至主配電柜位置，安裝XL-21配電柜（JP1）1臺(tái)。2)該配電柜采用三相五線制，其中零線、底線由獨(dú)立接線銅排。配電柜要求含總控開關(guān)（塑殼斷路器）1只、車間線路控制開關(guān)3只、備用三相斷路器3只。4)從配電柜對(duì)應(yīng)斷路器三相五線制電纜連接分別至車間三條線路分配控制部分。2、車架車間線路1配電要求1）在車間指定位置（見車間配電圖）放置配電柜JP1-1、JP1-2；配電箱JK1-32）要求配電柜JP1-1含總控開關(guān)1只、三相斷路器3只、兩相斷路器（含漏電保護(hù)）1只、備用三相斷路器2只。配電柜JP1-2含總控開關(guān)1只、三相斷路器6只、兩相斷路器（含漏電保護(hù)）1只、備用三相斷路器2只。配電箱JK1-3含三相斷路器1只。3、車架車間線路2配電要求1）在車間指定位置（見車間配電圖）放置配電柜JP2-1、JP2-2、JP2-3；配電箱。2）要求配電柜JP1-1、JP1-2均含總控開關(guān)1只、三相斷路器3只、兩相斷路器（含漏電保護(hù)）1只、備用三相斷路器2只。配電柜JP1-3含總控開關(guān)1只、三相斷路器6只、兩相斷路器（含漏電保護(hù)）1只、備用三相斷路器2只。配電箱根據(jù)配電圖分配兩相斷路器、三相斷路器，所有斷路器均含有漏電保護(hù)功能。3）車間照明控制依照配電圖安裝于相應(yīng)位置。4、車架車間線路3配電要求1）在車間指定位置（見車間配電圖）放置配電箱。2）要求配電箱根據(jù)配電圖分配兩相斷路器、三相斷路器，所有斷路器均含有漏電保護(hù)功能。5、配線要求1）總配電柜采用1000A斷路器總開關(guān)，1個(gè)400A塑殼斷路器，2個(gè)250A塑殼斷路器2）分線配電箱內(nèi)部采用總開關(guān)250A塑殼斷路器，三相均采用100A塑殼斷路器，兩相采用60A塑殼斷路器，備用斷路器采用100A塑殼斷路器3）配電箱內(nèi)部采用總開關(guān)250A塑殼斷路器，三相均采用60A塑殼斷路器，兩相采用60A塑殼斷路器4）線路2主線采用BV95銅線，零線和地線采用BV50銅線。線路1和線路3主線采用BV50銅線零線和地線采用BV25銅線。5)配電柜支線采用BV25銅線，零線、地線采用10銅線。6)配電箱支線采用BV16銅線，零線、地線采用6銅線7）照明主線采用BV6銅線，燈線采用2.5銅線。6、材料明細(xì)名稱規(guī)格單位數(shù)量備注配電柜XL-21含配套件件1A類分線配電柜H1200*W600*D400件3內(nèi)含7個(gè)塑殼式斷路器B類分線配電柜H1200*W600*D400件2內(nèi)含10個(gè)塑殼式斷路器A類配電箱600×400件23相/1B類配電箱600×400件13相/2C類配電箱600×400件143相/3D類配電箱600×400個(gè)33相/1+2相/2E類配電箱600×400個(gè)23相/2+2相/1F類配電箱600×400個(gè)43相/3+2相/1銅線BV952米約420內(nèi)含接線鼻銅線BV