年产340万吨热轧带钢1800车间工艺设计大学说明书-学位论文.doc

毕业设计说明书

设计题目：年产340万吨热轧带钢1800车间工艺设计

河北联合大学迁安学院 毕业设计摘要
毕业论文（设计）原创性声明

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6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
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3）其它

摘 要
本设计为年产340万吨热轧带钢1800车间工艺设计。本着为汽车板供料的原则制定了轧制工艺，其中包括汽车大梁钢、船板钢、管线钢，汽车板用钢等，并以其为出发点，尽量从工艺上使产品做到高质量、高附加值。根据产品规格和设计要求，确定轧机各主要部件的尺寸以及一些必要的工艺参数。本设计经过仔细比较，并结合现场使用情况，2架可逆粗轧，7架精轧轧机，其中前4架精轧为CVC。粗轧两架为CVC，可以按比例凸度轧制，轧制力不必被迫递减，增加粗轧压下量，稳定提供精轧中间坯需要的凸度，降低中间坯厚度，这对产品的残余应力控制起到了关键作用。对典型产品压下规程的设计包括压下量的分配、速度制度的确定、温度制度的确定以及力能参数的计算等。此外，校核轧辊与选择电机。最后，本设计还对车间内的各种消耗和厚度控制等做了简要介绍。

关键词:热轧带钢；汽车板；粗轧CVC板形控制；比例凸度
68

abstract
Abstract
This graduate design which yearly produces 3.4 million tons of hot rolling strips production is 1800 workshop design. To the principle of providing raw materials for car plate steel,we develop a product program including automobile big joist steel, ship plate steel, pipe line steel ,car plate steel and so on, and taking it as the starting point make the products high grade and the high attachment value as far as possible. According to product specifications and design requirements, we identify the major components of the mill size and the necessary parameters.After careful comparison, combining with the use situation in the field we select six CVC mills,including two rough mills and four mills on the first part of the finish rolling , which play a key role in the plate shape control of the product. The Drafting Schedule Design of the typical product also includes reduction distribution, the speed system, the system of determining the temperature, calculating mechanical parameters and parameters selected. Checking roll and choice electrical are the key problems to normal production.In order to work smoothly, the design does not allow equipment full-load or overload of work for a long time. In addition, this design also made the brief introduction to every kind of consumption in workshop and thickness control.

Keywords: hot rolling strip steel; two separate reversible rolling mills; CVC plate shape control
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目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
综 述 2
第1章 建厂依据及产品大纲 4
1.1 建厂依据 4
1.2 产品大纲 4
1.2.1 原料规格选择 4
1.2.2 产品规格 4
1.2.3 钢种分类及比例 5
1.2.4 规格详细分类表 5
1.2.5 热轧带钢用途及发展方向 5
1.2.6 汽车板用钢介绍 6
1.2.7 设计目的 7
第2 章 轧机设备比较与选择 8
2.1 轧钢机数量的选择 8
2.1.1 道次选择 9
2.1.2 立辊选择 9
2.1.3 粗轧轧机 10
2.1.4 精轧机机组的选择 11
2.1.5 热卷箱的选择 14
第3 章 典型产品的压下规程设计和辊型设计 16
3.1 压下规程设计 16
3.1.1 坯料尺寸 16
3.1.2 粗精轧机组压下量分配 16
3.1.3 咬入能力校核 17
3.1.4 确定速度制度 18
3.1.5 轧制温度的确定 20
3.1.6 轧制压力的计算 21
3.1.7 计算传动力矩 23
3.1.8 轧辊辊缝和转速的设定 24
3.2 轧辊辊型设计 26
第4 章 轧制图表与年产量计算 31
4.1 轧制图表 31
4.1.1 轧制图表的基本形式及其特征 31
4.2 轧钢机的产量计算 32
4.2.1 轧钢机小时产量 32
4.2.2 轧机平均小时产量 33
4.2.3 轧钢车间年产量计算 34
第5章 轧辊强度的校核与电机能力验算 35
5.1 轧辊的强度校核 35
5.1.1 支撑辊弯曲强度 35
5.1.2 工作辊的扭转强度校核 37
5.1.3 工作辊与支撑辊的接触应力校核 38
5.2 电机的校核 41
5.2.1 电机负荷图 41
5.2.2 主电机的功率计算 43
第6章 辅助设备的选择 45
6.1 加热炉的选择 45
6.2 除鳞设备的选择 45
6.3 剪切设备的选择 46
6.4 冷却设备的选择 47
6.5 卷取机的选择 47
6.6 活套支撑器 48
第7章 轧制工艺过程 52
7.1 原料选择和加热 52
7.1.1 原料选择 52
7.1.2 加热 52
7.2 钢的轧制过程 53
7.2.1 除鳞 54
7.2.2 粗轧 54
7.2.3 精轧 54
7.3 轧后冷却及卷取 55
第8章 热处理工艺 56
8.1 热处理工艺 56
8.2热处理的工艺分类 57
8.3热处理的工艺手段 57
第9 章 板带精度控制 59
9.1 板带凸度的研究 59
9.1.1凸度来源，使用 59
9.1.2比例凸度 59
9.1.3工作辊热凸度计算模型 59
9.2 厚度控制 61
结 论 66
参考文献 67
致 谢 68

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引 言
在一个国家的国民经济中，钢铁材料一直占据着举足轻重的地位。从煤炭、水电、石油、化工、到铁路、机械、建材等等部门，都需要有质量优良、品种齐全、数量足够的钢铁，因此钢铁工业的发展对于国家的现代化建设具有十分重要的意义。
自1924年第一台带钢热连轧机投产以来，连轧带钢生产技术得到很大的发展。特别是20世纪60年代以来由于可控硅供电电气传动及计算机自动控制等技术的发展，液压传动、升速轧制、层流冷却、高精度轧制等工艺的利用，热连轧发展更为迅速。但是，随着我国钢铁工业产能的增加以及资源条件的限制，热轧宽带钢轧机建设的大跨进式发展在2010年后不可能。总体看，我国钢铁生产的总体产能过剩并具有明显的结构性矛盾，一是高端钢材产品不能满足国内需求，二是低端长材产品严重过剩。预计以后在热轧宽带钢轧机领域更多的是生产环节的技术进步和产品的升级。
从我国目前板带市场需求情况和生产能力来看，高附加值的热轧带钢生产还是有很大的利润空间。采用常规板坯连铸、热送热装和直接轧制工艺，可稳定生产以汽车面板为代表的高档板材品种，除生产工艺成熟、效率高、产品质量高外，还可缩短工艺流程，降低生产成本。
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综 述
热轧薄板用途广泛，300mm以下窄带钢主要用于焊管和小五金冲压件，600mm以上中宽带多供给冷轧板原料，用于家电生产。1.5m左右宽薄带大量供给冷轧作为原料，用于火车或汽车车厢冲压。高质量厚带卷可生产大口径天燃气的输送焊接管线。汽车板更是在尺寸、板形、表面光洁度有更高的要求，特别需要有大的压缩比，保证组织性能的均匀性。我国近年钢铁产量大幅攀升，许多普钢供大于求，但高端产品显有不足，如汽车板很不能适应汽车工业的飞速发展。
薄板散热大，容易温度不均，最初人们使用叠轧薄板，厚度不均，表面质量差，而且是单张生产，产量极低。热轧带钢时，总是希望保持头尾温度一致，这就使人们出现采用连轧缩短轧制时间的想法。为此，1924年美国轧钢工程师首先试验热带连轧机，用人工控制转速，实现活套自由轧制。以后，人工转速控制又向自动转速控制发展，到20世纪60年代以前，带钢热连轧机自动化发展主要集中在调速系统、辊缝调节系统，以后向厚度自动控制系统扩展。第一套模拟厚度控制系统在1957年投入使用，促使连轧速度和精度提高不少。
由于计算机可以设定程序并获取多方面的过程信息，按照事先编排的程序，快速作出判断和选择方案，向多个执行机构发出动作指令。因而，计算机在轧制过程控制中在线应用开始被人们所期待。
美国是实用计算机诞生地，也是尝试在工业领域应用计算机最早的国家。20世纪60年代初，麦克劳思钢铁(MclouthSteel)公司在他们自己的1525mm带钢热连轧机上开始使用计算机，设定精轧机组的辊缝和速度，大大提高产量和质量，获得极大成功。
中国板带起步于1962年鞍钢半连轧，是由前苏联设计制造，压下为电动压下，1976年武汉引进新日铁热带连轧新技术，使国人顿开眼界。1986年国家斥资500亿，在上海宝钢建设能生产多种钢材的特大型联合企业，使我国钢铁生产水平有了较大发展。
2011年国内生产粗钢70924.08万吨，比上年增加6625.22万吨，增长15.66%，增幅比2010年回落2.67个百分点，总体呈缓慢增长态势。目前，国际经济严重疲软，市场需求较少。国内经济建设发展很不平衡，许多地区基建放缓，更多地区没有足够资金进行建设。造成目前钢铁产量过剩较大，价格偏低，企业利润在盈亏线上挣扎。
统计表明，截至目前，我国已建1000mm以上热轧生产线已超过70条，2010年国内生产能力为19000万吨左右热轧薄板卷原卷（其中8260万吨为冷轧基板供应量，4000万吨商品量，500万吨用于生产硅钢片），国内需求为13230万吨左右。表面上看产能过剩5770多万吨。但是以目前来看，薄板坯实际上只能生产普碳钢板，导致我国继续进口优质宽薄板。因此，建设生产为高档汽车板冷轧供料的热连轧生产线是当务之急。
为生产汽车板，必须使用200mm以上厚板坯，也就需要两架可逆粗轧。本设计采用两架凸度控制的CVC粗轧机，从粗轧就按比例凸度控制板厚，轧制力不必被迫递减，增加粗轧压下量，也为精轧机提供厚度和凸度稳定的坯料。
轧制过程中，轧件边部散热总是较大，造成温度偏低，国外一些先进热带生产线在粗轧之后的辊道上加装边部加热器，很好的补偿了中间坯边部温度，只是电加热运行成本很高，国内只有宝钢1810车间安装这种设备。煤气加热方式还在研究，本设计在辊道边保留加热器安装位置，待技术成熟再行使用。

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第1章 建厂依据及产品大纲
1.1 建厂依据
我国已建立的热连轧生产线已超过70条，设计产品的规格据称最薄达到0.8mm，意欲以热轧产品取代冷轧。但目前经济可生产的规格远在1.5mm以上。如一些薄板坯车间，在薄规格生产时故障率高，辊耗大，过渡轧材多，均匀加热难，板型控制难度大，废品率高。这样按综合成本计算，热轧超薄板与用热轧2.0mm作原料，冷轧生产1.0mm的带钢成本相当，甚至更高，质量还远不如冷轧。
本溪传统热轧厂曾经介绍，采用传统轧机，降低精轧入口中间坯的厚度，成功轧出1.5mm薄带。宝钢2050轧机采用升速轧制也能稳定生产1.5mm薄板，甚至试轧过1.2mm。其成功关键在于带钢软，中间坯厚度小和中间坯凸度稳定。
1.2 产品大纲
产品大纲是进行车间设计的主要依据，不同规格、不同品种、不同质量决定不同的生产工艺和设备选择水平，即确定轧机形式和组成以及其他各项设备与水平。因而产品大纲是车间今后组织生产的依据，产品方案一旦确定，不但规定了车间的类型，同时也规定了车间生产品种的方向，产品大纲的主要内容包括：
A、车间生产的钢种和生产的规模；
B、各类产品的品种和规格；
C、各类产品的数量和其在总产量中所占的比例等。
1.2.1 原料规格选择
本设计选定使用占地少加热能力大的步进加热炉，最终确定原料规格为：
板坯厚度：220mm
板坯宽度：900~1600mm
板坯长度：10m
钢卷重量：30t
1.2.2 产品规格
带钢厚度：2.0~18mm
带钢宽度：900~1600mm
钢卷内径：760mm
钢卷外径：1000~1950mm
单位宽度卷重：19kg/mm
1.2.3 钢种分类及比例
表1-1 钢种分类及比例
钢种
C含量
比例
IF钢
C≤0.005%
20%
管线钢（X70，X80）
C≤0.08%
20%
优质钢（08, 08AL）

60%
1.2.4 规格详细分类表
表1-2 产品规格
产 量 （wt）
宽 度 （mm）

合计
比 例

800～1000
1000～
1200～1400
1400～
1550～

1200
1550
1650
厚度
2～4
3
5
8
7
10
33
10%
（mm）
4～6
8
9
15
14
40
86
25%

6～9
11
10
25
23
30
99
30%

9～18
17
15
35
25
30
122
35%
合 计（t）
39
39
83
69
110
340

比 例
11.00%
11.00%
26.00%
20.00%
32.00%

100%
1.2.5 热轧带钢用途及发展方向
热轧板宽带钢以深冲钢板、耐腐蚀高强度热轧钢板、成型性优异的高强及超高强钢板、超宽幅汽车钢板、热镀锌钢板、超细晶高强度钢板为发展目标。由于将采用无头轧制技术、薄板坯连铸连轧工艺、控制冷却技术等轧制工艺生产热轧薄带钢，因此可以较好地控制热轧带钢的组织和性能。在冷却技术方面，以温度预测模型为基础，采用细分的冷却箱和缓慢冷却装置，开发高精度的冷却系统，对钢材的组织和性能进行控制。
带钢是有一个比较特殊的钢铁产品，其直供比例非常高，40%以上直接进入厂家。通过对近五年的统计，可看出带钢消费正以一个较快的速度发展。在国内外带钢生产逐渐减少的情况下，我国作为一个发展中国家，对带钢的需求不断增加，虽然受汽车等产业规模的限制，但五金产品国内外需求量都较大。同时我国现在基础建设规模很大，对焊管、型材的需求也相应增加，带钢的需求仍保持较高水平。
1.2.6 汽车板用钢介绍
本车间的主要产品是汽车板用钢IF钢，其有自己的特性。介绍如下。
IF钢的特点是含碳量很低，加入Ti和Nb之后，形成Ti和Nb的C，N化合物，由于钢中无间隙原子，而使其具有优越的深冲性能。自1949年由Comstcok等人提出来之后，由于受当时冶炼水平的限制，钢中C，N含量较高，须加入的较多Ti，而且价格昂贵，因此，在生产中受到了限制。20世纪60年代，由于真空脱气技术在冶金生产中的应用，钢中Ti含量可以降低到0.01%以下，于是商用Ti-IF钢面世，同时Nb在改善深冲性能方面的作用也被发现和应用。IF钢广泛应用于汽车制造业，尤其是汽车外板，内板，需要很好的深冲性能，以使其容易成型。
随着高强度钢板的采用，汽车用钢板减薄，对钢板的防腐蚀性提出了更高的要求，这就促进了高强度表面处理钢板的发展，特别是热镀锌钢板。目前，国外在高强度IF冷轧钢板的基础上又开发了一系列热镀锌高强度IF钢板(多为合金化热镀锌钢板)，它把IF钢的超深冲性、合金元素(P、Mn、Si等)的固溶强化性和热镀锌的高耐蚀性三者融于一体，是一种理想的汽车用钢板，使强度—深冲性—耐蚀性达到较好匹配。但是由于热镀锌合金化工艺的特殊性，将造成成型性能的下降，表4是热镀锌镀层对IF钢性能的影响。因此和冷轧及热镀锌产品相比，为了获得高n值和高r值的合金化热镀锌钢板，必须对钢板的成分和工艺进一步优化。可以认为，能否生产这种钢板代表了一个钢铁企业的汽车用钢板的生产水平。
表1-4 热镀锌镀层对钢性能的影响

合金元素对钢板性能及热镀锌镀层的影响：
同深冲IF钢一样，按微合金化元素种类的不同，高强度IF钢也分为三类，以Ti-IF、Nb-IF和(Ti+Nb)—IF为基的高强度钢。Ti-IF钢虽然对生产工艺参数的变化不敏感，但力学性能的平面各向异性(△r值)大；Nb-IF钢的平面各向异性小，但力学性能对生产工艺参数比较敏感，一般要采用高温卷取。近年来(Ti+Nb)—IF钢引起了人们的重视，其优点是：(1)力学性能对生产工艺不敏感，整卷性能均匀；(2)晶粒细化，降低钢的各向异性；(3)抗二次加工脆性好；(4)热镀锌合金化时，界面反应均匀，抗粉化性能较好，特别适合热镀锌用基板。
1.2.7 设计目的
本设计课题是年产340万吨的板带钢生产车间。这是一个大型的轧钢车间，其投资大，消耗大，生产量大。板带钢是我国钢铁生产的主打产品，需求量很大。今后几年市场需求仍然会有较大增长。另外带钢的延伸产品还有一定市场空间，如装潢用的五金材料，发展十分快，不少五金产品出口到东南亚、欧美等国际市场，拉动了国内的带钢生产。由于市场对板带钢的需求仍然很大，而且在近几年不会下降，因此该大型生产车间的建立是可行的。
带钢生产技术发展至今已有80多年的历史，现在已经是第四代轧机，板形控制技术目前也已经发展得较为成熟。在相关技术比较完善的情况下，建立大型轧钢厂可以节约很多在技术改进上的投资，可以在建成时就采用目前最先进的技术，还可以借鉴其他车间的生产经验，少走一些弯路，一步到位。
综上所述，本设计的选题是有意义且可以实现的。

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第2 章 轧机设备比较与选择
2.1 轧钢机数量的选择
轧钢机是生产的设备，是完成金属轧制变形的主要设备，并且代表着生产技术的水平，造价极为昂贵。而且，轧钢机架的选择对车间生产和投资有着非常大的影响，轧机多投资大，轧机过少，压下大，轧制稳定性差，难于控制。带钢轧机为平辊轧制，轧制力大，为了能控制良好板型，机架必须有较大的刚度，轧辊应有较大的抗弯挠度。以往粗轧为二辊轧机，尽管直径较大，但挠度还是较大，不能满足凸度控制要求。四辊轧机作为粗轧，又有工作辊辊径偏小，带来新的咬入问题。当选用中薄板坯或薄板坯后，绝对压下量大大减少，这一问题自然消失，所以现代板带轧机得粗轧与精轧都是四辊轧机。
轧钢机选择的主要依据是：车间生产的钢材的钢种，产品品种和规格，生产规模的大小以及由此确定的产品生产工艺过程，对轧钢车间设计而言，轧钢机选择的主要内容是：确定轧钢机的结构形式，主要技术参数，选用轧钢机的架数以及布置形式。
下面比较几种轧制工艺：
（1）常规连轧工艺
常规连轧工艺通常是采用200～250mm厚板坯为原料，经过多机架连轧出1.25～25mm厚成品板带。常规连轧工艺又可分为全连轧工艺、3/4连轧工艺、半连轧工艺和炉卷工艺几种，目前以3/4连轧和半连轧工艺居多。常规板带轧制工艺已成熟，基本上实现了计算机在线控制下的高速化、连续化、大型化和高精度，在控制产品质量上，实现了在线板形、板厚和板宽的自动控制。这种常规连轧工艺经济规模多在200～400万t/a。其优势是生产规格灵活、适应面广、高质量、高产量、多品种，但设备投资大。
（2）薄板坯连铸+连轧工艺
这种工艺在生产周期短、轧线占地少、减少投资，普钢带卷生产成本比常规工艺更有优势，一直得到世界钢铁界普遍关注，特别是美国的纽柯公司的薄板坯连铸连轧生产线1989年投产以来，在世界上掀起了采用新工艺热潮，标志板带生产工艺进入又一崭新阶段，但该工艺吨钢投资比并不少，而且对钢水要求很高，浇铸钢种有限，本质细晶粒，适合超细晶钢类的产品生产，不适合用作冷轧的原料。压缩比小，许多钢种、规格受到限制。
（3）直接铸轧成成品宽带钢工艺
本工艺是由日本金属与德国克虏伯公司联合开发成功的，1993年在日本新日铁光厂正式投产。其采用电炉钢水直接铸轧成1.6～5mm(厚)×800～1220mm(宽)带钢，代替常规连轧工艺。该工艺已铸轧出SUS-304不锈钢带及低碳钢带，用这种工艺生产的带钢既可作为成品销售，据报道可作为冷轧原料。
（4）采用常规连铸坯的紧凑式热轧带钢工艺(SCHSM)
本设计按照任务书要求，采用220mm厚连铸坯为原料，生产2.2mm厚度、卷重30t钢带，它可以生产全部钢种。
2.1.1 道次选择
为简化连铸生产，前面已经选择单一坯料（厚度220mm），由产品大纲已确定的典型厚度（2.2mm），本设计中间坯取20mm，可得粗轧延伸系数如下：
粗轧， =220/20=11
粗轧道次 ，确定粗轧道次为6道次。
精轧， =20/2.2=9.09
精轧道次 ，确定精轧道次为7道。
2.1.2 立辊选择
由于连铸坯宽度不易改动，但产品宽度要求有些不同。为能少量控制坯料宽度，在粗轧之前一般配置立辊轧机E1进行侧边压下。E1安装在R1粗轧机身前面，配有液压缸，主要用于控制宽度和边部质量加工，主要参数如下
宽度压下量：最大50mm（25mm/边）
轧制力：最大300吨
轧制速度：最大22r/min
主传动电机：2-AC88Kw*0-150r/min成对的水平电机
轧辊开口度：最大1600mm，最小800mm
轧辊调整速度：通过液压缸调整，30mm/s
轧辊调整装置：四个液压缸驱动
轧辊：最大φ764mm，最小φ680mm，辊身长φ500mm：
立辊压下小，延伸极少，主要是边端双鼓形。故延伸计算时不予考虑。

图2.1 粗轧机组轧制六道次的典型布置形式
2.1.3 粗轧轧机
（1）全连续式
全连续式轧机粗轧机由5～6个机架组成，每架轧制一道，全部为不可逆式，大都采用交流电机传动。这种轧机产量可高达400～600万t／年，适合于大批量单一品种生产，操作简单，维护方便，但设备多，投资大，轧制流程线或厂房长度增大。粗轧机组的利用率不是很高，或者说粗轧机生产能力与精轧机组不相平衡。
（2）半连续式
半连续式轧机有两种形式：图3（c）粗轧机组由一架不可逆式二辊破鳞机架和一架可逆式四辊机架组成，主要用于单一生产成卷带钢。由于二辊轧机破鳞效果差，故现在已经很少采用。图3（d）粗轧机组是由两架可逆式轧机组成，主要用于复合半连续轧机，设有中厚板加工线设备，既生产板卷，又生产中厚板。这样半连续式轧板粗轧阶段道次可灵活调整，设备和投资都较少，故使用于产量要求不高，品种范围又广的情况。但是经实践证明，这种形式轧出的中间坯有一定的缺点，不能很好的保证中间坯的厚度和凸度。
（3）3／4连续式
为了充分利用粗轧机，同时也为了减少设备和厂房面积，节约投资，而广泛发展了一种3／4连续式新布置形式，它是在粗轧机组内设置l～2架可逆式轧机，把粗轧机由六架缩减为四架。对绝大多数产品，轧机的薄弱环节不是在粗轧机组，3／4连轧机已能够满足精轧能力的要求。3／4连轧机的可逆式轧机可以放在第二架，也可以放在第一架，前者优点是大部分铁皮已在前面除去，使辊面和板面质量好些，但第二架四辊可逆轧机的换辊次数比第一架二辊可逆式要多二倍。这种形式最大的优点就是后边的两架四辊轧机，这两架轧机很好的控制了中间坯的参数。使中间坯的厚度，凸度等重要的指标得到了很大的改观。轧机所需设备少，厂房短，总的建设投资要少5％一6％，生产灵活性也稍大些，但可逆式机架的操作维修要复杂些，耗电量也大些。对于年产300万t左右规模的带钢厂，采用3／4连轧机一般较为适宜。
（4）两架独立可逆轧机
本次设计的形式属于半连续式，粗轧选用二辊和四辊可逆轧机，随着制造轧机技术的提高，本设计的轧机的作用相当与3/4连轧中的二辊轧机和四辊轧机，先对板坯进行大压下，同时控制中间坯的厚度，凸度等。为后边精轧减轻了负担。有足够的能力轧出板形，凸度要求很高的汽车板用钢。本设计的粗轧机，驱动主要由调速电机，减速机齿轮机座及轧钢机接轴构成。
2.1.4 精轧机机组的选择
当今新型热带轧机主要有：HC轧机、 CVC轧机、PC轧机等。现在介绍如下：
1. HC轧机（High Crown Control Mill）
HC轧机为高性能板形控制轧机的简称，是日立公司研制的一种新型六辊轧机，它是在普通四辊轧机的基础上增加两个可轴向移动的中间辊其出发点是为了改善或消除四辊轧机中工作辊和支撑辊之间有害的接触部分。HC轧机利用轧辊轴向串动装置，就能适应带钢宽度变化的要求，使辊身接触长度作相应的改变。
HC轧机的主要特点：
1）具有大的刚度稳定性。
2）HC轧机具有很好的控制性。
3）HC轧机由于上述特点因而可以显著提高带钢的平直度，可以减少板、带钢边部变薄及裂边部分的宽度，减少切边损失。
4）压下量由于不受板形限制而可适当提高。
2. CVC(Continuously Variable Crown)轧机
CVC的基本原理是：将工作辊辊身沿轴线方向一半削成凸辊型，另一半削成凹辊型，整个辊身成S型或花瓶式轧辊，并将上下工作辊对称布置，通过轴向对称分别移动上下工作辊，以改变所组成的孔型，从而控制带钢的横断面形状而达到所要求的板形。(调节带钢凸度的原理图如下)

图2.2 CVC轧制原理图
CVC轧机有很多优点： 板凸度控制能力强，轧机结构简单，易改造，能实现自由轧制，操作方便，投资较少。
CVC轧机的缺点是： 轧辊形状复杂、特殊、磨削要求精度高，而且困难，必须配备专门的磨床；无边部减薄功能，带钢易出现蛇形现象。此外随着轧辊窜动，热辊型及磨损辊型亦将窜动。
3. PC（Paired Crossed Mill）轧机
PC轧机为轧辊成对交叉轧机，其工作原理是相互平行的上工作辊，上支承轴中心线与相互平行的下工作辊，下支承辊轴中心线的交叉成一定角度，这一角度等同于工作辊凸度。
PC轧机的缺点：轧机牌坊加工复杂，开出四个螺母孔，减少轧机立柱刚度。轴承座由牌坊窗口平面约束变成螺丝端头点接触，在高压高速时稳定性下降。轧制结构复杂，轴向力大（达到轧制力的8％～10％）将使轴承寿命缩短，使维护工作量加大。
鉴于以上比较，本设计为：七架四辊精轧机纵向排列，间距为4.6m；F1～F3为CVC轧机，F1～F7均有正弯辊系统。所有机架均设有AGC系统；工作辊轴承为四列圆锥滚动；平衡快中安装工作辊平衡缸。支撑辊采用油膜轴承并有静压系统；轧机工作侧工作辊轴承座配有加紧装置，用于保证轧制过程中辊系的稳定，为了保证轧制线水平，上下支撑辊轴承座上（下部）装有调整垫进行补偿。F1～F7装有ORG系统用于工作辊表面的磨削；轧机进出口安装有上下导板及卫板；为保证带钢平稳输送F7轧机出口安装有机架辊。轧机出口侧均安装冷却水管，工艺润滑装在进口上下刮水板架上，除尘喷水安装在每个机架的出口侧。
精轧机组：
型式：七架，四辊不可逆式带钢连轧机组
板形控制方式：CVC轧机＋工作辊弯辊＋工作辊窜辊
轧辊尺寸：
工作辊：（F1～F3） 850/765mm（直径）×1800mm（辊身长度）
（F4～F7） 760/685mm（直径）×1800mm（辊身长度）
材质：高铬合金铸铁
肖氏硬度：HS70-75
支撑辊：1600/1440mm（直径）×1800mm（辊身长度）
材质：锻钢
肖氏硬度：HS65～71
轧制力： F1～F7 40000kN
开口度：50mm（最大辊径时）
工作辊窜辊行程： ±150mm
工作辊弯辊： 1500kN（F1～F7）
主电机 ：
F1 AC9500 kW×150/340 r/min
F2 AC9500 kW×150/340 r/min
F3 AC9500 kW×150/340 r/min
F4 AC8500 kW×300/650 r/min
F5 AC8500 kW×300/650 r/min
F6 AC8500 kW×300/650 r/min
F7 AC8500 kW×300/650 r/min
AGC液压缸：
机架F1-F7
AGC液压缸：2套/机架
AGC力：19.6MN(2000t/液压缸)
液压缸内径×有效行程及压力：1000mm×265mm 最大30.9MPa(315kg/cm2)
液压缸速度：约3mm/s
传感器：磁尺(2套/液压缸)
2.1.5 热卷箱的选择
热卷箱技术可以解决热连轧带钢生产线上中间坯头尾温差过大导致成品带钢全长机械性能不均和厚度不一致的问题，并且可以缩短辊道而节约大量的投资。在热连轧带钢生产线上采用热卷箱技术是目前世界范围内实现短流程轧制工艺的一种投资少、起点高、见效快的最佳方案。
本次设计的热卷箱其主要工艺参数如下表：

表2-1 热卷箱基本工艺参数
带坯厚度
带坯宽度
带卷重量
单位宽度卷重
入口带坯温度
带卷内径
带卷外径
卷取速度
反开卷取速度
/mm
/ mm
/t
/kg
/℃
/mm
/mm
/m
/m
20-30
900-1600
4.86-33.00
5.5 -27
900-1100
160
1250-1950
2.5-5.5
0-2.5

热卷箱设备组成如下：
（1）入口和出口侧导板。用于对中进出热卷箱带坯的头部和尾部，防止带坯跑偏。
（2）进口导槽。由1个顶部入口导板，1个顶槽导板和2个入口导辊组成。当进口导槽枢轴上升时，其接受R 轧机运来的带坯头部并将其引入热卷箱内进行卷取。当枢轴下降时，带坯以直通方式进入精轧机组。
（3）弯曲辊。由2个上弯曲辊和1个下弯曲辊构成。通过对其辊缝调节， 形成不同厚度带坯的曲率和钢卷内径。
（4）卷取站。由成型辊、1#托卷辊和2个侧导板构成。1#托卷辊经翻转臂翻转得到提升，与成型辊一起为带坯提供一个套状空间，使带坯形成卷形。经过弯曲辊作用后的弯曲板坯，进入套状空间且自身缠绕形成带卷。
（5）开卷站。由起落臂(位置调整)、插入臂(压力调整)、2#托卷辊、移送臂及侧导板构成。
（6）夹送辊。位于开卷站之后切头飞剪之前。热卷箱反开卷后带坯经其平整后，通过切头飞剪送入精轧机组轧制。
热卷箱的主要优点详细如下：
（1）减小中间坯温降，均匀带坯头尾温差热卷箱对中间坯有明显保温作用， 中间坯温降速度由原来的1.7℃／s减少到0.06℃／s。若热卷箱不投入运行，成品厚度越薄，中间坯的头尾温差越大。
（2）改善除鳞效果，提高产品质量热卷箱在卷取和反开卷过程中，可使粗轧阶段产生的二次氧化铁皮得以疏松，大块氧化铁皮从带坯表面脱落，实际上，采用热卷箱可以起到机械除鳞作用，显著增强了精轧机组前除鳞箱的使用效果。
（3）节约能源，降低生产成本采用热卷箱后，减少了中间坯热量的散失，且使带坯头尾温度均匀， 出炉温度由通常的1250℃可降至1150～1200℃，降低煤气消耗3％～ 5％ 。采用热卷箱后，精轧机组的轧制能耗显著降低，可实现等温恒速轧制。
（4）节约工程投资。缩短工艺流程采用热卷箱后，可缩短粗轧机组与精轧机组间距40～70m，节约工程投资0.5％ ～3.0％，尤其适合于旧有热轧生产线的改造。
（5） 延长事故处理时间，提高成材率热卷箱可起到缓冲作用，延长精轧及卷板后部工序事故处理时间，降低了中间废品率。实践证明， 中间坯在热卷箱中放置3～5min即可进行正常轧制；放置5～8min，切去外层几圈后仍可进行轧制。
采用热卷箱， 中间坯头尾温差减小，切头切尾量减少，综合成材率可提高0.2％～0.5％。

图2.3 热卷箱结构示意图
1—支撑辊；2—托辊；3—弯曲辊；4—推杆

河北联合大学迁安学院 毕业设计说明书

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