熱軋板帶鋼課程設計

1、<p>　　課 程 設 計 說 明 書</p><p>　　設計題目： 熱軋板帶鋼</p><p>　　學院： 材料與冶金學院</p><p>　　專業(yè)班級： 材控09班</p><p><b>　　學生姓名： </b></p><p><b>　　指導老師： </b&g

2、t;</p><p>　　2013 年 1 月 05日</p><p>　　1．前言- 1 -</p><p>　　2．工藝流程及其設備- 3 -</p><p>　　2.1生產(chǎn)工藝流程圖- 3 -</p><p>　　2.2 生產(chǎn)工藝流程簡介- 4 -</p><p>　　2.3產(chǎn)品鋼

3、種- 5 -</p><p>　　2.4 板坯規(guī)格- 5 -</p><p>　　2.5 產(chǎn)品規(guī)格- 5 -</p><p>　　2.6 主要設備- 5 -</p><p>　　2.7 工藝流程- 6 -</p><p>　　2.7.1 加熱- 6 -</p><p>　　2.7.2

4、 除鱗- 7 -</p><p>　　2.7.3 定寬- 7 -</p><p>　　2.7.4 粗軋機的主要參數(shù)- 7 -</p><p>　　2.7.5 保溫罩- 8 -</p><p>　　2.7.6 邊部加熱- 8 -</p><p>　　2.7.7 飛剪- 9 -</p><p

5、>　　2.7.8 精軋- 9 -</p><p>　　2.7.9 卷取- 10 -</p><p>　　3．典型產(chǎn)品軋制工藝制定- 11 -</p><p>　　3.1 已知條件- 11 -</p><p>　　3.2 壓下規(guī)程的制定- 11 -</p><p>　　4.力學性能計算- 12 -<

6、;/p><p>　　4.1軋制力的計算- 12 -</p><p>　　4.1.1 粗軋- 12 -</p><p>　　4.1.2 精軋- 14 -</p><p>　　4.2軋制力矩的計算- 15 -</p><p>　　4.2.1 粗軋- 15 -</p><p>　　4.2.2 精

7、軋- 16 -</p><p>　　5.設備能力校核- 17 -</p><p>　　5.1 咬入能力校核- 17 -</p><p>　　5.1.1粗軋- 17 -</p><p>　　5.1.2 精軋- 17 -</p><p>　　5.2 軋輥強度校核- 17 -</p><p&g

8、t;　　5.2.1粗軋- 17 -</p><p>　　5.2.2 精軋- 19 -</p><p>　　6、結語- 23 -</p><p>　　7、參考文獻- 24 -</p><p><b>　　1．前言</b></p><p>　　帶鋼寬度600mm一下的稱為窄帶鋼，超過600mm

9、的稱為寬帶鋼。世界上第一臺帶鋼熱連軋機于1905年在美國投產(chǎn)，生產(chǎn)寬200mm的帶鋼。帶鋼熱軋機的技術經(jīng)濟指標優(yōu)越，發(fā)展很快。在工業(yè)發(fā)達國家，1950年以前熱軋寬帶鋼的產(chǎn)量約占鋼材總產(chǎn)量的25%，70年代已達50%左右。熱軋帶鋼原料是連鑄板坯或粗軋板坯，厚度為130~300mm。板坯在加熱爐加熱后，送到軋機上軋成厚1.00~25.4的帶鋼，并卷成鋼卷。軋制的鋼種有普通碳鋼。低合金碳鋼、不銹鋼、硅鋼等，其主要用途是作冷軋帶鋼、焊管、冷彎和

10、焊接型鋼的原料，或用于制作各種結構件、容器等。</p><p>　　帶鋼熱軋機由粗軋機和精軋機組成。粗軋機組半連續(xù)式、3/4連續(xù)式和全連續(xù)三種：① 半連續(xù)式破磷（去掉氧化鐵皮）機架和一臺帶有立輥的可逆式機架；② 3/4連續(xù)式則除上述機架外，還有兩臺串列連續(xù)布置機架； ③ 全連續(xù)式由6~7機架組成。精軋機由5~7臺連續(xù)布置的機架和卷取機組成。帶鋼熱軋機按棍身長度命名，輥身長度在914mm以上的稱為寬帶鋼軋機。<

11、;/p><p>　　鋼帶熱軋按產(chǎn)品寬度和生產(chǎn)方式有四種方式：寬帶鋼熱連軋。寬帶鋼可逆式熱軋、窄帶鋼熱連軋以及用行星軋機熱軋帶鋼。</p><p>　　寬帶鋼熱連軋采用的熱連軋機的發(fā)展經(jīng)歷了三代：</p><p>　　第一代寬帶鋼熱連軋機 最早的寬帶鋼熱連軋機時1962年在美國投產(chǎn)的。采用四輥式軋機以提高剛性，生產(chǎn)寬而薄的產(chǎn)品。精軋機組的主電動機為直流電機，用電動機發(fā)

12、電——發(fā)電機組供電。這代軋機所用板坯厚150~200mm寬1200~1550mm，長2.5~5m。從粗軋機出來的軋件厚度一般為20~30mm，精軋機速度為每秒8~10m。最大卷重小于10噸，單位寬度重約8kg/mm。年生產(chǎn)能力約60~200萬噸。1959年中國鞍山鋼鐵公司投產(chǎn)的1700半連續(xù)式軋機就屬于這一類型。</p><p>　　第二代寬帶鋼熱連軋機 1961年在美國投產(chǎn)，其特點是在軋機上采用增速軋

13、制工藝。當帶鋼從精軋機出來，前端喂入卷取機后，精軋機、輥道和卷取機同時加速，使精軋機速度提高到每秒15~20m，單位寬度重量達18~20kg/mm，卷重達30噸，年生產(chǎn)能力達400萬噸。在這類軋機上采用了自動厚度控制，測厚和測寬儀表，完善的除鐵鱗和帶鋼冷卻控制系統(tǒng)，良好的速度控制系統(tǒng)和微張力活套裝置。同時加大了軋機剛性和主電機的功率，增設了快速換輥裝置，并開始用計算機控制系統(tǒng)，提高了表面質量和厚度的精度。</p><

14、p>　　第三代寬帶鋼熱連軋機 隨著第二代軋機技術的成熟和應用，結合連鑄機和步進式加熱爐的發(fā)展，1970~1978年發(fā)展出第三代軋機。配合這類軋機的加熱爐能加熱重達45噸，長達15m的板坯。并可減少加熱時產(chǎn)生的黑印，減少板坯表面劃傷，每座加熱爐的加熱能力能達三百萬噸。單位寬度卷重達36kg/mm，軋制最高速度達每秒28.5m。年生產(chǎn)能力達600萬噸。第三代軋機有下列特點：① 減少粗軋機的長度，節(jié)省設備和廠房的投入，多數(shù)采用3/4

15、連軋機。精軋機列由7個機架組成，進入精軋機列的軋件厚度為30~50mm。 ② 軋制成品尺寸范圍為0.8~25mm，但其經(jīng)濟合理性尚需從全局考慮。 ③ 用液壓彎輥裝置控制板形并用帶鋼層流冷卻以提高鋼板質量。并式安裝板形檢測儀閉環(huán)控制系統(tǒng)。 ④采用計算機管理和控制車間(從板坯庫到成品庫)的生產(chǎn)過程。 ⑤ 在降低能耗、提高作業(yè)率、改進產(chǎn)品質量、提高成材率等方面取得成就，如帶鋼寬度公差達到±1mm，厚度公差達到0.05mm，廢品率降低

16、到0.02%,氧化鐵皮損失降為0.7%，切頭量為0.05~0.1%，成材率達99%。改進軋輥材質，采用軋制潤滑油，延長了軋輥的壽命；并裝設快速換</p><p>　　2．工藝流程及其設備</p><p>　　2.1生產(chǎn)工藝流程圖</p><p><b>　　連 鑄 坯 </b></p><p><b>　　↓&

17、lt;/b></p><p><b>　　步進式加熱爐加熱 </b></p><p><b>　　↓</b></p><p><b>　　爐后高壓水除鱗 </b></p><p><b>　　↓</b></p><p>　　E

18、1R1E2粗軋機可逆軋制 </p><p>　　↓─→ 廢中間坯切割外運 </p><p><b>　　保 溫 罩 </b></p><p><b>　　↓</b></p><p><b>　　飛剪切頭尾 </b></p><p><b>　　

19、↓</b></p><p><b>　　精軋前高壓水除鱗 </b></p><p><b>　　↓</b></p><p><b>　　精軋機組軋制 </b></p><p><b>　　↓</b></p><p>&l

20、t;b>　　帶鋼層流冷卻 </b></p><p><b>　　↓</b></p><p><b>　　卷取機卷取 </b></p><p><b>　　↓</b></p><p><b>　　鋼卷運輸系統(tǒng)運輸 </b></p>

21、;<p><b>　　↓→ 鋼卷檢查</b></p><p><b>　　在線稱重、噴印 </b></p><p><b>　　↓</b></p><p>　　下卷入庫存放、包裝外運 </p><p>　　圖2-1 生產(chǎn)工藝流程圖</p><

22、p>　　2.2 生產(chǎn)工藝流程簡介</p><p>　　2150ASP中薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線生產(chǎn)組織管理由三級計算機管理系統(tǒng)組成， 按照熱軋的生產(chǎn)計劃，連鑄安排澆鑄計劃，提供表面質量和內部質量全部合格的連鑄板坯，通過板坯運輸輥道，直接送到加熱爐上料輥道，由加熱爐上料長行程裝鋼機將板坯送入加熱爐內加熱。板坯在銜接輥道上（入爐輥道前輥道），經(jīng)自動測長、高溫計測溫，以便板坯按布料圖定位準確對中及加熱爐過程計算機根據(jù)

23、入爐板坯溫度，對板坯進行最佳化加熱控制。</p><p>　　板坯在加熱爐內加熱到11500C~12500C，由加熱爐出鋼機托出爐外，放到出爐輥道上，部分碳素鋼和某些低合金鋼可采用“低溫出爐”軋制工藝。</p><p>　　加熱好的板坯由輥道運送，首先經(jīng)過爐后高壓水除鱗箱清除氧化鐵皮，然后板坯進入四輥可逆粗軋機進行軋制。四輥可逆粗軋機帶有前后附著立輥，前立輥奇道次軋制，后立輥偶道次軋制，道

24、次最大側壓量為50mm。板坯在四輥可逆粗軋機上軋制3~5道次后，軋成30~60mm厚的中間帶坯。在四輥可逆粗軋機軋制中，利用設在四輥可逆粗軋機前后的高壓水清除板坯再生氧化鐵皮。四輥可逆粗軋機前后立輥設有自動寬度控制系統(tǒng)AWC，其目的主要是為了修正因軋制力的變化，而在板坯寬度上引起的誤差，以及修正板坯頭尾端的寬度差。四輥可逆粗軋機后設有測寬儀和高溫計，監(jiān)視帶坯寬度和溫度，并為精軋機設定提供修正數(shù)據(jù)。四輥可逆粗軋機設有除塵裝置。為減少中間帶

25、坯的溫降和帶坯頭尾溫差，在輸出輥道上設有保溫罩，中間帶坯經(jīng)保溫罩送往切頭飛剪切頭、尾。四輥可逆粗軋機如果產(chǎn)生廢帶坯或因精軋機組故障，不能繼續(xù)軋制的帶坯，首先抬起保溫罩，然后由廢品推出機把帶坯整體推出到廢品臺架上，再利用人工火焰切割分段，用吊車運走。切頭飛剪前設有帶坯頭部形狀檢測儀，實現(xiàn)飛剪最佳化剪切，以減少切頭損失，提高收得率。飛剪前預留帶坯邊部加熱器位置。帶坯經(jīng)切頭、尾后，進入精軋前高壓</p><p><

26、;b>　　2.3產(chǎn)品鋼種</b></p><p>　　低碳鋼、碳素結構鋼、低合金鋼、管線鋼、低硅無硅電工鋼、耐候鋼、合金鋼（σb≤700N/m2）。</p><p><b>　　2.4 板坯規(guī)格</b></p><p><b>　　表2-1 板坯規(guī)格</b></p><p><

27、;b>　　2.5 產(chǎn)品規(guī)格</b></p><p><b>　　表2-2 產(chǎn)品規(guī)格</b></p><p><b>　　2.6 主要設備</b></p><p>　　2150生產(chǎn)線的主要設備包括：</p><p><b>　　三座進步式加熱爐；</b><

28、/p><p>　　一臺板坯高壓水除鱗箱；</p><p><b>　　三架立輥軋機；</b></p><p>　　一架四輥可逆式粗軋機；</p><p><b>　　十二組保溫罩；</b></p><p>　　一臺轉鼓式切頭飛剪；</p><p>　　一臺

29、精軋高壓水除鱗箱；</p><p><b>　　六架四輥連軋機組；</b></p><p><b>　　一套層流冷卻裝置；</b></p><p><b>　　三臺地下臥式卷取機</b></p><p><b>　　2.7 工藝流程</b></p&g

30、t;<p>　　連鑄 → 板坯 → 進步式加熱爐 → 高壓水除鱗 → 粗軋機（帶立輥） → 保溫罩 →飛剪 → 高壓水除磷 → FE連軋前立輥 → 精軋機層流冷卻 → 卷取機 → 檢查 → 卷取分卷橫切 → 成品</p><p><b>　　2.7.1 加熱</b></p><p>　　（1）作用：對鋼坯或鋼釘加熱到一定溫度，使它具有一定的可塑性，然后進

31、行軋制。</p><p>　?。?）設備：進步梁式加熱爐（三座）</p><p>　　（3）設備性能：采用進步式加熱爐，每座加熱爐最大生產(chǎn)能力為270t/h；</p><p>　　采用高架式機械─液壓裝鋼機和機械─液壓出鋼機；</p><p>　　采用高爐、焦爐、轉爐混合煤氣加熱。</p><p>　　表2-3 加熱爐

32、主要參數(shù)</p><p><b>　　2.7.2 除鱗</b></p><p>　　一臺板坯高壓水除鱗箱：使板坯上一部分氧化鐵皮破碎</p><p>　　一臺精軋高壓水除鱗箱：清除二次氧化鐵皮</p><p><b>　　2.7.3 定寬</b></p><p>　　表2-4

33、 立輥主要參數(shù)</p><p>　　2.7.4 粗軋機的主要參數(shù)</p><p>　　表2-5 粗軋機主要參數(shù)</p><p><b>　　2.7.5 保溫罩</b></p><p>　　保溫罩的作用：保溫罩是安裝在中間輥道上的一種防止輻射散熱的保溫裝置。熱軋帶鋼具有表面積與體積比值打的特點，其散熱方式主要是輻射，中間坯

34、在輥道上輸送過程中，輻射熱損失達90%，對流損失9%，與輥道接觸的傳導損失不到1%。保溫罩主要作用是以中間坯的輻射熱作為熱源，采用反射率大于吸收率的材料做反射板，將熱量反射給中間坯，減少中間坯的熱損失和頭尾溫差。</p><p><b>　　形式：液壓傾動式</b></p><p>　　液壓缸行程：560mm</p><p>　　開啟角度：

35、0。 45。 90。</p><p>　　2.7.6 邊部加熱</p><p>　　帶坯在軋制過程中，邊部由于散熱較快，其溫降大于中部溫降，溫差大約為100℃。邊部溫差大，在帶鋼橫截面上晶粒組織不均勻，性能差異大，同時，還將造成軋制中邊部裂紋和對軋輥嚴重的不均勻磨損。因此，在精軋機組前對帶坯邊部進行加熱，將溫度補償?shù)脚c中部溫度一致。一般采用電磁感應加熱器，可使帶坯邊部溫度提高

36、50℃到100℃，使帶鋼橫向溫度更加均勻，從而減少帶鋼邊部裂紋，以適應軋制薄規(guī)格產(chǎn)品和硅鋼、不銹鋼、高碳鋼等特殊品種的鋼。</p><p><b>　　2.7.7 飛剪</b></p><p>　　表2-6 飛剪機主要參數(shù)</p><p>　　作用：用飛剪切去頭部和尾部，切頭的目的是為了除去溫度過低的頭部以免損傷輥面，并防止“舌頭”、“魚尾”卡

37、在機架間的導衛(wèi)裝置或輥縫和卷取機縫隙中。</p><p><b>　　2.7.8 精軋</b></p><p>　　表2-7 精軋機主要參數(shù)</p><p>　　作用：精軋的主要任務是延伸和質量控制</p><p><b>　　2.7.9 卷取</b></p><p>　　表

38、2-8 卷取機主要參數(shù)</p><p>　　卷取優(yōu)點：提高軋制速度和軋件長度，保證高生產(chǎn)率，并且經(jīng)濟。</p><p>　　3．典型產(chǎn)品軋制工藝制定</p><p><b>　　3.1 已知條件</b></p><p>　　坯料尺寸：H=170mm B=1950mm </p><p

39、>　　成品尺寸：h=3.8mm b=1850mm</p><p><b>　　鋼種：16MnL</b></p><p>　　3.2 壓下規(guī)程的制定</p><p><b>　　粗軋：</b></p><p>　　表3-1 粗軋壓下制度</p><p><

40、b>　　精軋：</b></p><p>　　表3-2 精軋壓下制度</p><p><b>　　4.力學性能計算</b></p><p><b>　　4.1軋制力的計算</b></p><p>　　S.Tkelund公式是用于熱軋時計算平均壓力的半經(jīng)驗公式，其公式為</p&g

41、t;<p><b>　　其中：</b></p><p>　　對鋼軋輥，a=1; 對鑄鐵軋輥， a=0.8 ;</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　t: 軋制溫度， ；</p><p>　　C：以%表示碳含量；</p><p>

42、;　　Mn: 以表示錳的含量；</p><p>　　:決定于軋制速度的系數(shù)；</p><p>　　表4-1 與速度的關系表 </p><p><b>　　4.1.1 粗軋</b></p><p>　　粗軋1 H=170mm h=142mm 28mm B=1850mm </p

43、><p>　　t=1150℃ v=1000mm/s R=650mm</p><p><b>　　4.1.2 精軋</b></p><p>　　精軋1 H=34mm h=28mm 6mm B=1850mm</p><p>　　t=950℃ v=218/0mm/s R=425mm</p>

44、;<p>　　4.2軋制力矩的計算</p><p>　　傳動兩個軋輥所需的軋制力矩為：</p><p>　　其中：P─軋制力；x─力臂系數(shù)；─咬入?yún)^(qū)長度</p><p>　　上式中的力臂系數(shù)x根據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其范圍為熱軋板帶時。一般的，軋制力臂系數(shù)隨著軋制厚度的減小而減小。</p><p><b>　　4.2.1

45、 粗軋</b></p><p>　　粗軋1 p=1960.33t x=0.5 R=0.65m m </p><p><b>　　4.2.2 精軋</b></p><p>　　精軋1 P=2312.46t x=0.5 R=0.425m m </p><p><b>　　5.設備能力

46、校核</b></p><p>　　5.1 咬入能力校核</p><p><b>　　5.1.1粗軋</b></p><p>　　粗軋第二道次壓下量最大，故校核其咬入能力。咬入條件：</p><p><b>　　咬入條件滿足。</b></p><p><b&g

47、t;　　5.1.2 精軋</b></p><p>　　精軋第二道次壓下量最大，故校核其咬入能力。咬入條件：</p><p><b>　　咬入條件滿足。</b></p><p>　　5.2 軋輥強度校核</p><p><b>　　5.2.1粗軋</b></p><p&

48、gt;　　需校核軋制力最大，輥徑最小的道次，故校核第三道次。</p><p><b>　?。?）軋輥參數(shù)：</b></p><p>　　支撐輥：輥身直徑：mm 輥身長度：mm</p><p>　　輥頸直徑：mm 輥頸長度：mm</p><p>　　壓下螺絲間的距離：mm</p><p>&l

49、t;b>　　工作輥：</b></p><p>　　輥身直徑：mm 輥身長度：mm</p><p>　　輥頸直徑：mm 輥頸長度：mm</p><p>　　壓下螺絲間的距離：mm</p><p>　　輥頭寬度：mm 取，則mm</p><p><b>　　校核</b>&

50、lt;/p><p><b>　　支撐輥：</b></p><p><b>　　輥身彎曲應力：</b></p><p><b>　　輥頸彎曲應力：</b></p><p><b>　　工作輥：</b></p><p><b>　

51、　輥身彎曲應力：</b></p><p><b>　　輥身接觸應力：</b></p><p><b>　　輥頸彎扭組合應力：</b></p><p><b>　　輥頭扭轉應力：</b></p><p><b>　　所以強度合格。</b><

52、/p><p><b>　　5.2.2 精軋</b></p><p>　　需校核軋制力最大，輥徑最小的道次，故校核第二和第五道次。</p><p><b>　　1. 第二道次</b></p><p><b>　?。?）軋輥參數(shù)：</b></p><p>　　支

53、撐輥：輥身直徑：mm 輥身長度：mm</p><p>　　輥頸直徑：mm 輥頸長度：mm</p><p>　　壓下螺絲間的距離：mm</p><p><b>　　工作輥：</b></p><p>　　輥身直徑：mm 輥身長度：mm</p><p>　　輥頸直徑：mm 輥頸長度：mm&

54、lt;/p><p>　　壓下螺絲間的距離：mm</p><p>　　輥頭寬度：mm 取，則mm</p><p><b>　?。?）校核</b></p><p><b>　　支撐輥：</b></p><p><b>　　輥身彎曲應力：</b></p

55、><p><b>　　輥頸彎曲應力：</b></p><p><b>　　工作輥：</b></p><p><b>　　輥身彎曲應力：</b></p><p><b>　　輥身接觸應力：</b></p><p><b>　　輥

56、頸彎扭組合應力：</b></p><p><b>　　輥頭扭轉應力：</b></p><p><b>　　所以強度合格。</b></p><p><b>　　2. 第五道次</b></p><p><b>　?。?）軋輥參數(shù)：</b></

57、p><p>　　支撐輥：輥身直徑：mm 輥身長度：mm</p><p>　　輥頸直徑：mm 輥頸長度：mm</p><p>　　壓下螺絲間的距離：mm</p><p><b>　　工作輥：</b></p><p>　　輥身直徑：mm 輥身長度：mm</p><p>　

58、　輥頸直徑：mm 輥頸長度：mm</p><p>　　壓下螺絲間的距離：mm</p><p>　　輥頭寬度：mm 取，則mm</p><p><b>　?。?）校核</b></p><p><b>　　支撐輥：</b></p><p><b>　　輥身彎曲

59、應力：</b></p><p><b>　　輥頸彎曲應力：</b></p><p><b>　　工作輥：</b></p><p><b>　　輥身彎曲應力：</b></p><p><b>　　輥身接觸應力：</b></p>&l

60、t;p><b>　　輥頸彎扭組合應力：</b></p><p><b>　　輥頭扭轉應力：</b></p><p><b>　　所以強度合格。</b></p><p><b>　　6、結語</b></p><p>　　通過本次熱軋帶鋼課程設計的學習，

61、讓我更深入的了解到熱軋帶鋼的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程，軋制參數(shù)及熱軋帶鋼的發(fā)展等等。使我知道科學生產(chǎn)馬虎不得，一個小小的錯誤會對國家及工廠造成巨大的損失，所以我們在設計工藝及今后的工作中也要嚴于律己，細心仔細。本次設計不光讓我們掌握到如此豐富的知識，也為我們今后走上工作崗位打上了良好的基礎，可以更快更熟的適應自己的工作崗位，所以這次課程設計使我受益匪淺。</p><p><b>　　7、參考文獻</b&

62、gt;</p><p>　?。?）劉寶珩主編，軋鋼機械設備[M]，北京：冶金工業(yè)出版社，2011</p><p>　?。?）趙志業(yè)主編，金屬塑性變形與軋制理論[M]，北京：冶金工業(yè)出版社，2011</p><p>　?。?）康永林主編，軋制工程學[M]，北京：冶金工業(yè)出版社，2010</p><p>　?。?）劉鴻文主編，材料力學[M]，北京