240万吨csp热轧薄板厂设计说明-学位论文.doc
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内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书 毕业设计说明书 240万吨CSP热轧薄板厂设计 摘要 本设计以生产产品规格为12mm×1550mmX65管线钢为例,设计一个年产量为240万吨的CSP热轧薄板厂。设计内容主要包括兴建该厂的可行性分析、产品大纲的编制、产品平衡计算、主辅设备选择、以及生产工艺流程设计、轧制规程的计算、辊形设计和轧辊强度的校核、电机功率的校核、车间生产能力的计算、轧机工作图标的确定以及车间平面布置等内容。 参考其他已建厂的参数经验,指定产品大纲、确定压下规程,选择主要轧制设备,进行计算。 关键词:CSP 连铸连轧 轧制工艺 强度校核 Design of CSP Hot rolling Sheet Plant 240 ton’ Annual Output Abstract The design specifications for production of product is 12mm1550mm X65 steel as an example. Design a production capacity of 2.4 million tons production of CSP. Design features include the construction of the plant feasibility analysis, the preparation of the outline of the products, metal balance calculation,rolling determining the csale, products blance calculation,the mainequipments choice, the choice of auxiliary equipments. Economical and technical indicators of development an production process design, system temperaure, the speed of the system,cone unit rate calculation the calculation of rollling a point of order, roll strength checking, checking the electrical power, workshop production,the mill work chart to determine yhe plant layout an so on. Reterence other plant parameters of experience,the design products outline,selcet apoint of other to determine major reduction rolling equpments,calculation. Keywords: CSP Continuous casting and rolling Rolling progirss Strength check 81 目 录 摘要 I ABSTRACT II 第一章 建设一个CSP车间的可行性和必要性分析 1 1.1 CSP生产线历史简介 1 1.2国内外CSP生产线概况 1 1.2.1国内CSP生产线发展概况概况 1 1.2.2世界其他各国的薄板坯连铸连轧生产线近况 3 1.3在包头建设csp钢厂的必要性和可行性研究 4 第二章 产品方案编制 6 2.1产品大纲的编制 6 2.1.1 产品大纲的制定原则 6 2.1.2产品大纲 6 2.2金属平衡表的编制 7 2.2.1编制依据及内容 7 2.2.2金属平衡表的编制 8 第三章 CSP生产工艺过程的制定 9 3.1制定工艺过程的依据 9 3.2CSP生产工艺流程图 10 3.3 CSP生产工艺流程及主要设备简介 10 3.4 CSP生产工艺流程特点 11 第四章 主要设备的选择 13 4.1机架数目的确定 13 4.2轧机技术性能参数 13 4.3轧辊尺寸的确定 14 第五章 压下规程的确定 16 5.1 压下规程的制定依据 16 5.1.1 轧制制度确定的原则及要求 16 5.1.2 变形制度的确定 16 5.2速度制度的确定 17 5.3温度制度的确定 17 5.4各道次压下量的分配 18 5.5各机架轧制速度的确定 18 5.5.1各机架轧制速度的计算 18 5.5.2各架轧机速度范围的确定 19 5.6各机架轧制温度的计算 20 5.7轧机咬入能力校核 22 5.8轧制压力的计算 24 5.8.1各道次的平均变形速度的计算 24 5.8.2求各道次的变形抗力 25 5.8.3平均单位压力的计算 27 5.8.4轧制压力的计算 27 5.9轧机的轧辊辊型设计 28 5.9.1影响辊缝形状的因素 28 5.9.2辊形的设计 31 5.10电动机传动轧辊所需力矩的确定 34 5.10.1传动力矩的组成 34 5.10.2轧制力矩的确定 35 5.10.3附加摩擦力矩的确定 37 5.10.4空转力矩的确定 40 5.10.5电机轴上总的传动力矩 40 5.11轧制规程表的确定 42 第六章 轧制过程中主要参数的校核 43 6.1电机能力的校核 43 6.1.1等效力矩的确定 43 6.1.2电动机功率的确定 44 6.2 轧机的强度校核 45 6.2.1板带轧辊的强度特点 45 6.2.2轧辊的强度校核 48 第七章 车间生产能力的确定 60 7.1轧机小时产量的确定 60 7.1.1轧机小时产量计算 60 7.1.2轧钢机平均小时产量 60 7.2轧钢车间年产量计算 61 7.3轧钢机的工作图表 62 7.3.1轧钢机的工作图表的意义 62 7.3.2连续式轧机轧制图表的特征 62 第八章 辅助设备选择 64 8.1加热设备的选择 65 8.2剪切设备(事故剪)的选择 66 8.3高压水除鳞箱的选择 67 8.4活套支撑器的选择 67 8.4.1热连轧带钢轧机精轧机组的生产特点 67 8.4.2活套支撑器的作用 68 8.4.3活套支撑器的类型 68 8.4.4活套支撑器的工作特征 69 8.4.5所选活套支撑器的参数 69 8.5冷却设备的选择 69 8.6卷取设备的选择 70 8.6.1带钢生产工艺对卷取的要求 71 8.6.2带钢卷取机的结构特点 71 8.6.3带钢卷取机区的主要技术参数 72 第九章 厂房平面布置 75 9.1平面布置的原则 75 9.2金属流程线的确定 75 9.3设备间距的确定 76 9.4仓库面积的确定 77 9.5其它设施面积的确定 78 9.5.1操作台位置选择 78 9.5.2主电室 78 9.5.3运输通道的确定 78 9.6轧辊堆放场地的确定 79 参 考 文 献 80 致 谢 81 第一章 建设一个CSP车间的可行性和必要性分析 1.1 CSP生产线历史简介 自1989年世界上第一台工业化的薄板坯连铸连轧生产线投产以来,过去的11年中已有36条生产线相继运作, 2000年可形成年产4825万t的生产能力。薄板坯连铸连轧工艺技术装置日趋完善,市场竞争更具实力,原因在于它的工艺优势:投资低、能耗低、生产成本低、维护费用低、成材率高。两流薄板坯连铸机与一套热连轧机相配可产160~250万t/a热轧带卷,可以分别与电炉或高炉—转炉流程相联接。薄板坯连铸连轧技术越来越显示出它的生命力。 1.2国内外CSP生产线概况 1.2.1国内CSP生产线发展概况概况 2001年以来投产的生产线的达产速度快于国外同类生产线邯钢薄板坯连铸连轧生产线1999年12月投产,2000年达到设计生产能力,是所有已投产的CSP生产线中达产最快的。包钢的薄板坯连铸连轧生产线是我国第一套双流CSP生产线,2002年8月投产,2003年超过了设计生产量,比邯钢更快,是国际上达产速度最快的。 2003年已投产的5条线为所在企业创造了可观效益已投产5条生产线2003年的生产指标见表1-1【1】。 表1-1 2003年我国薄板坯连铸连轧生产指标 厂名 连铸机流数和 铸坯规格/mm 2003年轧材 产量/万t 钢水成 材率/ % 钢材合格率/ % 珠钢 1流,(1000~1350)×50 112.50 98.2 99 邯钢 1流,(900~1680)×70 153.26 97.56 98.43 包钢 2流,(1250~1500)×67 (1250~1500)×50 251.81 98.85 99.13 鞍钢 1流, (960 ~ 1520) ×(100~130) 220.85 95.82 99.81 唐钢 1流, (950~1680)×(70~85) 55.76 87.22 99.47 已投产的5条生产线技术操作指标的差别很大。表2技术操作指标中有一些不具备可比性,但相当一部分是可比的,如:作业率、连浇炉数、燃料消耗等。另一方面,与设计技术操作指标对比,还有一些指标未达到。差距就意味着潜力。 表1-2 2003年我国薄板坯连铸连轧生产线技术操作指标 厂名 拉坯速度/(m·min-1) 铸机作业率/% 平均连浇炉数 平均连浇时间 漏钢次数 漏钢率/% 加热炉燃耗/(kg·t-1) 轧机作业率/% 珠钢 邯钢 包钢 鞍钢 唐钢 4.5~5.8 3.8 4.8~5 2.1~2.4 3.79 83 68.6 81.4 86.7 33.56 7.73 8.45 15.4 15.9 5.92 550 336.6 569.4 _ 337.2 _ 65 52 11 30 0.3 0.48 0.411 0.066 0.77 20 26.8 _ 38.77 67.8 65 74.77 80.6 84.3 32.5 发挥薄板坯连铸连轧技术潜力的关键之一在于发挥连浇的优势。抓连浇炉数的增加就必须解决铸机漏钢和提高整个作业线作业率的问题,从而提高生产线的效率。 连铸连轧工艺的独特优势薄板坯连铸连轧工艺是由薄板坯连铸机与常规宽热带连轧机的精轧机组集成而来的。连轧机组的能力与常规热带连轧机相当,而薄板坯铸机能力低于连轧机组。常规热连轧机生产薄规格产品的不利点是单位时间内产量大幅度下降,而这正是薄板坯连铸连轧生产线的固有特性。生产薄规格热轧板是薄板坯连铸连轧技术的独特优势。近几年我国进口热轧板中大都属于薄规格产品,特别是厚度≤2mm的薄板。发挥薄板坯连铸连轧技术的独特优势将大大促进我国钢铁产品结构的调整。 对新工艺决不能满足于掌握操作技术、达到并超过设计能力,还必须做到自主设计,制造、并有所改进与提高。我们应努力使我国的薄板坯连铸连轧生产线成为效率最高且最经济的生产线。 我国薄板坯连铸连轧技术还有很大发展空间预计到2010年后,我国板材年产量将达1.1~1.3亿t。其中需要中厚板轧机生产的中厚板约在2 000万t/a水平。需要由热连轧机生产的板材,约在0.9~1.1亿t之间。到2003年底,我国热连轧机生产能力为4 708万t/a(其中常规热连轧机为3 126万t/a,薄板坯连铸连轧1 442万t/a,炉卷140万t/a)。在建热连轧机生产能力3850万t/a(其中常规热连轧机2 450万t/a,薄板坯连铸连轧1 400万t/a),尚有1000~3000万t/a的规模扩大空间。从发展观点看,今后常规热连轧机与薄板坯连铸连轧生产能力之比应在1∶1或6∶4之间。则我国这一规模发展空间将主要由薄板坯连铸连轧技术来填补。 其技术发展空间如前所述,薄板坯连铸连轧技术是新开发的薄板坯连铸技术与常规热连轧机组的集成。集成技术属于生产要素的一种新的组合,新的组合就会产生新的生产力,从而产出新的贡献,同时提供今后潜力开发的空间。薄板坯连铸连轧技术提供的发展空间有:(1)利用轧机能力余量大的潜力,开发薄规格热轧板生产技术,替代部分冷轧产品;(2)利用薄板坯温度均匀的潜力,开发生产平直度高的产品;(3)利用薄板坯冷却速度快的优势,开发生产强度更高的普碳钢和部分应用广泛的不锈钢和硅钢。 1.2.2世界其他各国的薄板坯连铸连轧生产线近况 美国纽柯Ⅰ厂有多条CSP生产线。同时在ARMCO (阿姆科)建立了一条CONROLL生产线, 生产75~125 mm的中等厚度板坯轧薄板。 1997年又在IPSCO (依波斯柯)投产了一条ISP生产线,年产125万t的2~12.7 mm热轧带卷(宽1219 ~ 2438 mm)。近年来加拿大的阿尔戈马(Algoma)厂采用达涅利(Danieli)技术建立了一台两流薄板坯连铸连轧生产线,年产200~250万t。美国的北极星(North)BHP厂引进了住友公司的中等厚度板坯铸机和达涅利的热连轧机建成一条年产135万t的生产线,带钢最小厚度2.7 mm。应指出,自1998年来有大量低价薄板材涌入美国市场,使多条薄板坯连铸连轧生产线遭遇打击,但仍能有较大发展。 最先引进CSP生产线的是墨西哥希尔沙厂,它生产1.52、1.37、1.21、1.06、0.91 mm厚,宽831~1270 mm的热轧带钢,40 %国内出售,25 %销往美国,其余出口中东和拉美。又增建了第2台薄板坯连铸机,产量翻倍,以生产≤1.5 mm热轧带卷为主。 韩国的浦项(POSCO)光阳厂,1997年建的CSP生产线(2号),1998年中期工程即暂停,已决定和原有的1号生产流程(180万t/a)一同出售,主要原因是钢铁工业布局不合理,太集中了。泰国NTS公司引进了CSP工艺,1997年夏在乔恩布日(Chonburi)建成,薄板坯厚45~70 mm,产品为1~2 mm热轧带卷,产量120万t/a,生产正常。SSM公司采用了QSP技术,浇注90~70mm,生产热轧带卷。马来西亚梅加厂(Maga Steel)用了6亿美元在橡胶园建成了两条CSP生产线,1998年投产以来生产正常,有望突破250万t/a。印度伊斯帕特集团1998年第一条CSP生产线投产后,又订了第二套设备,计划2000年初达到200万t/a。 第一条CSP生产线建在西班牙的比斯卡亚ACB厂(Aceria Compactade Bizkaia), 1998年投产以来,受欧盟限产要求,产量不大。德国的蒂森(Thyssen) 1999年4月9日投产了CSP生产线,它和转炉相连,生产(45~70) mm×1600 mm铸坯, 1.2~3.0 mm的高强度带钢和0.8 mm的软钢,现已满负荷生产≥200万t/a。荷兰的霍戈文公司正在艾默伊登厂建设150万t/a的ISP生产线,争取2000年投产,生产(1~1.25) mm×(750~1560)mm的热轧带卷。此外,非洲埃及亚历山大国家钢铁公司(EZZ)1999年来投产了100万t/a的CSP生产线。南非的萨尔达尼厂(SALDANHA)建成了一流年产140万t的ISP生产线。澳洲的BHP公司拟引入QSP技术,建立第一条薄板坯连铸连轧生产线。综上所述,各种薄板坯连铸连轧技术正被全世界各国广泛使用。从这些生产线中总结出该技术的发展趋势:与高炉—转炉流程嫁接,用更纯净的钢水作原料,以生产≤1 mm的薄规格产品;热轧薄带部分取代冷轧产品【2】。 1.3在包头建设csp钢厂的必要性和可行性研究 包头市,位于内蒙古自治区西部,地处渤海经济区与黄河上游资源富集区交汇处,北部与蒙古国接壤,南临黄河,东西接沃野千里的土默川平原和河套平原,阴山山脉横贯中部。包头的地理坐标是东经109度50分至111度25分、北纬41度20分至42度40分,面积为27691平方公里,为内蒙古自治区最大的城市。能为建厂提供一个很好的地理位置。 包头市位于阴山----天山纵向成矿带上,矿产资源丰富,蕴藏有稀土、铁、煤炭、铝、金、铌等54种金属、非金属和能源化工原料。其中最为著名的白云鄂博矿山,是举世罕见的金属共生矿山,铁的探明储量约为10亿多吨,铌的储量居全国之首,稀土储量居世界之最,稀土储量不仅巨大而且品位高、生产成本低,占到全国稀土储量的91.6%,占世界已探明储量的54.2%,1999年包头稀土产量(以氧化稀土计)占世界总产量的60%,是名副其实的“稀土之乡”。丰富的矿产资源为csp产品所需要的其他元素提供了得天独厚的条件。 虽然是西部城市,但包头拥有充足的水资源,而这也是是包头经济赖以发展的重要条件。黄河流经包头境内214公里,水面宽130米到458米,水深1.6米到9.3米,平均流速为每秒1.4米,最大流量每秒6400立方米,年平均径流量为260亿立方米,是包头地区工农业生产和人民生活的主要水源。此外,艾不盖河、哈德门沟、昆都仑河、五当沟、水涧沟、美岱沟等河流,水流量可观,也是可以利用的重要水资源。包头可利用地表水总量为0.9亿立方米(不包括黄河过境水)。地下水补给量为8.6亿立方米。从50年代起,包头就开始了大规模的水资源开发,先后修建了黄河水源地多处,以及奥陶窑子、团结渠、民生渠、磴口扬水站、画匠营水源地等较大的黄河提水工程,先后构筑了昆都仑、刘宝窑、水涧沟等中小型水库,进行了大规模的水资源开发。由此看来,CSP生产线的用水设施得到了一个很好的保障。 包头土地总面积27768平方公里,其中,山地占14.49%,丘陵草原占75.51%,平原占10%。 已开发和利用的土地中,市区面积为140.5平方公里;耕地面积占土地面积比重14.3%;森林面积149.2千公顷,草原面积2086.5千公顷。其中很多地方可以作为工业园区,可见包头能提供建厂所需土地。 包头是连接中国华北、西北的重要交通枢纽和中国西部重要的邮电通讯中心,现已基本形成了铁路、公路、航空综合交通网络。其中贯通华北、西北地区的大动脉京包、包兰铁路、包神铁路在包交汇,东行可连北京,西行可连兰州,南行可连太原、西安、上海、宁波等地;110、210国道穿越市区、呼包高速公路建成通车,27条公路干线通向全国各地,形成了以丹东----北京-----包头-----银川----拉萨为东西南北州县和北海---西安---包头---白云为南北轴线,连接内蒙古自治区和 近省、市、自治区的公路网络,密度超过了全国平均水平;由此看来,包头的交通运输条件很好,能为产品的对外销售销售提供保障,更为保障资源优势转化为经济优势与外来资源的引进提供了基础条件。 综上所述,包头市资源区位优势突出,各项基础设施较为完善。在能源与原材料价格不断上涨的宏观形势以及国内产业向西部转移移的大趋势下拥有较为广阔的发展前景。而包头市近年来也不断通过改革降低地区比较优势发挥的交易成本,同时通过招商引资与对外合作进一步释放了资源优势对于当地经济的拉动作用。作为市场经济中最重要的微观主体,企业对于包头的经济发展具有无可争议的重要意义。从各个方面来分析,在包头建立一个CSP钢厂很有优势,更有发展前景。 第二章 产品方案编制 2.1产品大纲的编制 2.1.1 产品大纲的制定原则 产品方案是进行其它工艺设计的首要依据(轧制、选型、厂房),因此工艺设计首先从拟订车间产品方案开始。 1)服从国家或地区对产品的需求,在此条件下,根据车间工艺、设备的特点和市场的要求进行产品开发。 2)具有经济观点,主要是生产能力大,消耗指标底,生产技术先进,产品质量高,成本低廉。 3)考虑各产品的平衡,正确处理当前和长远发展的要求,注意地区之间的平衡。 4)考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区产品的合理分工,有条件的要争取轧机向专业化和产品系列化的方向发展,以提高轧机的生产技术水平。 5)注意建厂地区资源及钢坯的供应条件,物资和材料的运输情况,逐步建设和完善我国自己的独立的轧钢生产体系。 6)要逐步解决产品品种和规格的老化问题,要适应当前新的经济形势的变化。 2.1.2产品大纲 基于产品大纲编制原则、市场需求以及地区条件编制该产品大纲 (1)钢坯规格: 厚度: 50~65 mm 宽度范围: 980~1560mm 长度范围: 6~48mm (2)轧制品种: 冷成形用钢,碳素结构钢,焊接结构钢,汽车结构钢,管线钢,焊接气瓶刚, 船舶结构用钢,低合金高强度钢,热轧花纹板。 (3)工艺条件: 炉内温度: 980~1180℃ 炉外温度: 950~1150℃ 终轧温度: 800~1000℃ 轧制速度: 最后一架的速度范围3~12m/s 表2-1产品编制表 序号 产品 名称 规格(mm) 年产量(万t) 所占 比例 技术标准 代表钢种、钢级 1 冷成形用钢 1.5~6.0×980~1560 24 10% JIS G 3131-1996 SPHC;SPHD;SPHE 2 碳素结构钢 1.2~20.0×980~1560 26.4 12% JIS G 3101 DINI7100 S400; S490 3 焊接结构钢 2.5~20.0×980~1560 19.2 8% JIS G 3106 SM400A; SM400B 4 汽车结构钢 3.0~12.7×980~1560 33.6 14% JIS G 3113 BG510L 5 管线钢 1550×12.0 60.0 25% GB/T 14164 X65 6 焊接气瓶钢 2.5~6.0×980~1560 21.6 9% GB/T 3277-1991 HP295 7 船舶结构用钢 8~12.0×980~1560 31.2 12% YB/T4159-2007 A;B;A32 8 低合金高强度钢 3.0~10.0×980~1560 15.6 6.5% GB/T 3274 -2007 Q295B; Q345B; Q345C 9 热轧花纹板 3.0~20.0×980~1560 8.4 3.5% GB/T 3277-1991 HQ235B 2.2金属平衡表的编制 2.2.1编制依据及内容 金属消耗系数是轧钢生产中最主要的消耗,通常占产品成本的一半以上,因此,降低金属消耗对节约金属,降低产品成本有重要的意义。金属的消耗通常以金属消耗系数表示,其计算公式为: K=W/Q (3-1) K——金属消耗系数; W——投入的坯料重量; Q——合格产品的重量。 金属消耗系数一般由以下金属消耗组成:1)烧损,2)切损,3)清理表面消耗,4)轧废,(5)由于加热、精整造成的缺陷以及钢号混乱造成的损失等等。 (1)烧损:烧损是金属在高温下的氧化损失。它包括坯料在加热过程中生成的氧化铁皮和轧制过程中形成的二次氧化铁皮,据估计轧钢生产过程中金属一次加热和轧制所形成的氧化损失一般在2.0%左右。 (2)切损:切损包括切头、切尾、切边和由于局部质量不合格而必须切除所造成的质量损失。根据现场经验数据,热轧宽带钢的切损一般是0.4%~1.5%。 (3)清理表面消耗:它包括金属表面和原料表面缺陷处理、酸洗以及轧后成品表面所造成的金属损失,约占金属消耗的0.1%。 (4)轧废:轧废是由于操作不当、管理不善或者出现事故所造成的废品损失,合金钢轧制要求较高,生产困难,轧废量较多,一般为1~3%,而碳钢则可小于1%。 生产中除以上损失外,还有取样、检验、混号等造成的金属损失,但数量非常少【3】。 2.2.2金属平衡表的编制 以上面的金属损失量为依据,结合现场经验,制订以下的金属平衡表(见表2-2)。 表2-2金属平衡表 序号 品种 烧损(%) 切损(%) 轧废(%) 金属消耗(%) 成材率(%) 1 冷成形用钢 1.2 5.5 0.3 1.08 93 2 碳素结构钢 1.3 5.3 0.4 1.08 93 3 焊接结构钢 1.3 5.7 0.6 1.08 92.4 4 汽车结构钢 1.4 5.8 0.7 1.09 92.1 5 管线钢 1.4 5.2 0.6 1.08 92.8 6 焊接气瓶钢 1.3 5.4 0.5 1.08 92.8 7 船舶结构用钢 1.5 5.5 0.6 1.08 92.4 8 低合金高 强度钢 1.2 5.6 0.4 1.08 92.8 9 热轧花纹板 1.3 5.9 0.7 1.09 92.1 第三章 CSP生产工艺过程的制定 3.1制定工艺过程的依据 尽管由若干工序组成的产品生产工艺过程是比较复杂的,但工序的取舍不是任意的。工艺设计的任务就是要掌握制订工艺过程的原则,正确地选择工序内容和确定各个基本工序的主要参数。以达到获得产量高、质量好、消耗低的目的。制订工艺过程的主要依据是: A产品的技术条件 通常在产品标准中规定了钢材品种规格,技术条件、产品性能检验等内容。但技术要求则是其主要方面,它对产品的质量要求,即它对产品的几何形状与尺寸精度确定、钢的内部组织与性能以及表面质量都作出了明确的规定,显然,产品的妓术要求是制订工艺过程的首要依据。因为达到产品技术要求是我们组织生产的出发点。 B钢种的加工工艺性能 钢的加工工艺性能也包括了钢的变形抗力、塑性、导热性以及形成缺陷的倾向性等内容。它反映了金属在加工过程中的难易程度,决定并影响了我们对金属采用何种加工方式和方法,决定并影响了我们选择工序内容和确定工艺参数。因此,钢的加工工艺性能是制订工艺过程的重要依据。 C生产规模大小 一般生产规模大小有两个含义,即企业规模的大小和品种批量的多少。企业规模的大小决定了工艺过程中是采用热锭作业还是冷锭作业的问题,是—次成材还是二个阶段生产的问题。至于批量的多少主要反映在选取设备的技术水平、产品成本的高低上,而对产品的工艺过程无显著彤响。 D产品成本 成木是生产效果的综合反映,是各种因素影响的结果。一般钢的加工工艺性能愈差,产品的技术要求愈高,其生产工艺过程就愈复杂,生产过程中金属、燃料、电力、劳动力等各种消耗也愈高,产品成本必然会相应提高。反之,则产品成本下降。成本的高低在一定程度上也是工艺过程是不合理的反映。当然,成本还与产量大小、生产技术水平等其他因素有关的。 E工人的劳动条件 工艺过程中所采用的工序必须保证生产安全,不危及劳动者的身体健康,不造成环境污染。否则,应采取妥善的防护措施。 应当说明,上述制定工艺过程的各项依据是相互联系、相互影响的。在确定工艺过程时应该进行综合的考虑,任何片面地强调某一方面的做法都会给生产带来不良影响。 3.2CSP生产工艺流程图 以3.1节所叙述的内容为依据制定下面的工艺流程图 转炉 精炼炉 薄板坯连铸机 切头剪 连铸薄板坯 辊底炉加热 事故剪 高压水除鳞 立辊轧边 F1-F6热连轧制 层流冷却 卷取 检验、称重 热轧板卷 图3-1 3.3 CSP生产工艺流程及主要设备简介 连铸板坯进入隧道式加热炉均热到1100℃~1150℃→对中导板的输送辊→事故剪→高压水除鳞→CVC轧机轧制 F1 立辊附属的立辊轧机,立辊轧机轧辊的速度预设定,立辊开口度按板坯尺寸进行调节,立辊轧机导向并改善板坯边部条件后咬入F1,F2—F6按规定的带钢规格轧出。 精轧机前有事故剪,在轧线出现事故时将板坯切断,轧机和炉子间的坯料退回到炉子内,并碎断事故剪与F1机架间的废钢坯。 为了确保轧制的带钢精度和控制板形、平直度,精轧机上设有液压AGC自控系统。F1~F3机架工作辊是凸度连续可调控制系统CVC液压弯辊WRB控制带钢凸度,F4~F6有CVC和弯辊系统来控制平直度。 在生产过程中的控制由过程计算机进行预设,在轧制过程中配以动态弯辊系统调节板形,在F6机架出口侧的测量室设有检测仪等,对轧出的成品进行监测。 F1~F6各机架之间均设有液压活套支撑器,在轧制的过程中,通过调整活套的转角角度,调节套量,以保持恒定的微张力轧制,防止堆钢事故的发生。 成品出钢后,经层流冷却到适当温度进行卷取。成品带钢由F6机架轧出后经设在输出辊道上的分级控制的层流冷却系统将带钢由终轧温度按规定的冷却制度冷却到卷取温度。带钢经卷取机前入口侧导板对中并正确的导入夹送辊,夹送辊设有PRC控制系统,带钢被送进卷取机芯轴和助卷辊之间设定的缝隙,借助助卷辊,带钢被缠绕在卷取机的芯轴上,对于4mm的带钢,助卷辊实施踏步式控制,以确保卷取带钢的质量。卷取完成后,卷取机外支撑打开,卸卷小车将钢卷取下并送至钢卷提升车。由此把钢卷送至带回转台的传递小车将钢卷水平旋转90°送到1号步进梁上。再把钢卷送到液压提升装置上。 提升装置把带钢送到车间地坪线上,由2号步进梁接出卧放的钢卷。2号步进梁上布置有;带钢控制站,称重,径向和轴向打捆以及喷印机。 在2号步进梁端点设有钢卷旋转台,将带卷旋转90°,按生产计划生产的品种或后部连接的3号步进梁运输机和链式运输机冷却后,送到热轧钢卷库,另一部分送到精整作业线进行后续处理或由去冷轧厂的快速运输装置送给冷轧厂。 3.4 CSP生产工艺流程特点 (1)、加热炉: 采用两坐隧道式摆动加热炉,全长200.8米,炉间距7米,炉子外宽3.2米,内宽2.7米。一流为五段式加热,二流为三段式加热。炉辊共计336个,间距1.2米,166个炉门,五台风机与炉体构成燃烧的循环系统,保证加热质量,烧嘴由氮气和压缩空气全开闭式控制,耗气3万米3 /时,时产400多吨。清洁安全,节能高效。 (2)、高压水除鳞 去除出炉板坯表面的氧化铁皮以及残余的浇注保护渣。在其他生产线上设置的高压水除鳞箱一般水压为15~18MPa,而在CSP生产线上的除鳞箱水压为12~40MPa。集水管共有4组,上下各2组,每组喷嘴数量为40个,最大水流量3800m3/h。,喷水宽度可达1600mm。 (3)、设有立辊轧机 改善板坯边部组织结构,实现板坯对中,防止跑偏。辊子直径为Φ350/Φ320mm,最大压下量为30mm,最大轧制力可达1700KN。 (4)、预留F7位置 随着轧制能力和控制技术的不断进步,轧制更薄规格的带钢成为现实,但六架精轧机的轧薄能力是有限的,为满足市场需求,在设计过程中预留了F7的位置,实现7连轧。 (5)、厚、凸度控制技术 控制系统中采用先进的由二级机控制的CVC厚度控制和WRB凸度控制系统以及弯辊控制系统,控制产品的厚度精度和平直度,保证产品的横向、纵向精度以获得良好的板形。 (6)、层流精确控制冷却 冷却带钢至卷取温度,同时通过调节冷却水的流量,在长度为52800mm (包括4800mm空冷段)的冷却系统上使板坯获得要求的机械性能和适合的卷温度 。最大流量为5240m3/h,上部共设有一个喷淋区(1MPa、2个集水管),34个精调区(0.07MPa、34个集水管),8个微调区(0.07MPa、4个集水管)。下部设有36个精调区(0.07MPa、108个集水管)和8个微调区(0.07MPa、16个集水管)。阀门:喷淋区1个、精调区有70个(上34,下36)、微调区16个(上、下各8个)。侧喷数量13个(1MPa)。 通过层流冷却的精确控制将带钢冷却到500℃(520℃)~650℃后卷取。 (7)、采用三助卷辊踏步式地下卷取机。 (8)、采用统一三电控制。分区分级控制方式,控制方式包括全自动、半自动和手动控制。部分参数由二级机直接给定控制。 第四章 主要设备的选择 4.1机架数目的确定 轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备,是代表车间生产技术水平、区别于其他车间类型的关键。因此,轧钢机选择的是否合理对车间生产具有非常重要的影响。 本设计为保证轧制质量和满足轧机的性能采取经典的CSP六连轧机,并且预留第七架轧机的位置,在轧制形式上采用全连续轧制,保证产量。 其中各机架有以下特点: (1)、在设计上预留F7的位置用以生产厚度规格小于1.2mm的薄带钢; (2)、F1~F6机架设有AGC液压自控系统; (3)、F1~F3机架为CVC弯辊控厚系统并设有WRB带钢凸度控制装置; (4)、F4~F6机架为CVC弯辊控厚系统控制板带的平直度; (5)、在F1~F6机架间设有活套支撑器,保持恒定的微张力。 4.2轧机技术性能参数 根据轧制工艺性能参数的要求轧机牌坊分为闭式牌坊和开式牌坊两类。闭式牌坊是一个将上下横梁与立柱整体铸造的封闭式整体框架,而开式牌坊则是非整体结构的框架,牌坊是由立柱中部断开的两个部分经连接件连接而成。闭式牌坊具有较高的强度和刚度,主要用于初轧机和板带机。闭式牌坊在换辊时轧辊沿轴向从牌坊的窗口进出。在本设计中考虑到轧制产品的要求选用闭式牌坊。传动技术参数如表4-1所示,轧机的技术参数如表4-2所示。 表4-1住传动技术参数 机架 电机功率(KW) 电机转速 (rpm) 电机扭矩(KNm) 轧制力矩 (KNm) F1 7000 0~130/330 514 2170 F2 7000 0~130/330 514 2170 F3 7000 0~130/330 514 1470 F4 7000 0~130/330 514 1120 F5 7000 0~130/330 514 500 F6 7000 0~160/400 371 371 表4-2 轧机技术参数 项 目 参数 牌坊立柱面积 59000 机架高度 (mm) 外侧 9605 内侧 6605 机架宽度 (mm) 外侧 3105 内侧 2420 机架间距(mm) 5500 轧机最大允许 轧制力(KN) F1~F4 40000 F5~F6 32000 4.3轧辊尺寸的确定 轧辊的主要尺寸就工艺设计来说就是辊身直径和辊身长度。在确定轧辊主要尺寸时要考虑到轧制时轧辊的抗弯强度和其允许的挠度,以保证轧辊的安全和轧制产品的精确。 在决定轧辊直径时,必须致意不同轧制情况下咬入角的允许值和压下量与辊径之间的比值,以保证轧件的顺利咬入,一般选定在15°~25°,另外也要考虑接轴的传动情况和轧辊最大限度的使用效率,以节省轧辊的储备和消耗,并有较少的换辊时间,本设计参考相同类型的轧机情况选取轧辊直径。 辊身长度是轧辊尺寸的另一个重要参展开阅读全文
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