设计年产150万吨的中厚板厂毕业设计说明书.doc

内蒙古科技大学
本科生毕业设计说明书

题 目：设计年产150万吨的中厚板厂

内蒙古科技大学毕业设计说明书

摘要

此设计是以包头地区为条件，设计年产量150万吨的中厚板厂，分析了在包头地区建造新的中厚板厂的可行性和必要性。结合设计条件及年产量要求完成了10个产品品种、10个产品规格的产品方案表和金属平衡表。以钢种为X70的连轧坯轧制中厚板。
第一章 是中厚板的国内外发展概况和建厂可行性分析报告，总结了当前世界各国中厚板生产技术的先进水平，包括设备、技术及理念等，然后进行了建厂的可行性分析；
第二、三章是对设计任务、生产品种及工艺流程进行了确定，制定了生产工艺和产品方案；
第四章对轧制规程进行了介绍比如：压下装置、轧制速度制度、挠度、温度制度，并对其进行了详细的计算与制定；
第五章对设计进行各项力能参数的计算，包括轧制表的计算，也对轧辊强度和轧机主电机能力进行了校核；
第六章介绍了车间平面布置，选择了加热炉、主电室、轧辊间的配置，确定主要设备的间距；
第七章是对设计车间产量进行了计算，包括各设备的生产能力、车间平均小时生产能力及车间年生产能力；
第八章编制了技术经济指标，确定了车间内各项设备、原材料、动力等利用程度的指标。
最后根据设计参数，绘制车间平面布置图。

关键词：中厚板；车间设计；生产工艺

I

Abstract

This design that take the Baotou area as a condition, has designed the annual yield of 1.5 million tons new medium and heavy plate factory, analysed the feasibility and necessity of the construction of a new plate factory in Baotou area. Combined design conditions and the requirements of annual yield,the design completes 10 product varieties,10 product specifications and metal balance sheet table. A cogged ingot of X70 is used for the rolling medium plate.
Chapters 2 and 3 is a design task, the production process carried out to determine the species and to develop the production process and product solutions;.
The plans of the products,the sorts of the products,the process flow and technological demand are described in the second and third chapter.
The fourth rolling regulations were introduced such as: pressure device, rolling speed system, temperature regime, and its detailed calculation and formulation.
The fifth chapter is about the calculation of the steel rolling,equipment capability,tool designing and intension verifying.
The sixth chapter is about the choice of mostly and assistant equipment which according to equipment parameter.
The outputs of workshop,which involve the average output of per hour and the whole year outputs were calculated in the eighth chapter.
The tenth chapter is about the technical and economic targets including the use of equipments,raw materials and power. At last,the layout of workshop was drawed according to designing parameters.

Key words: medium plate ； Workshop designing； Production technics

II

目录

摘要 I
Abstract II
第一章 总论 1
1.1 工程总述 1
1.2 国内外中厚板车间现状及发展趋势 1
1.2.1中厚板简介 1
1.2.2 中厚板的用途 1
1.2.3 中厚板车间现状及发展趋势 2
1.2.4 国内外中厚板新产品新工艺新技术的开发 3
1.3 包头建设中厚板车间的可行性与必要性分析 4
1.3.1 原料供应情况分析 4
1.3.2区域辅助设施状况 5
第二章 产品生产大纲及技术要求 7
2.1 产品生产大纲 7
2.2原料及金属平衡表的编制 9
2.2.1原料来源及规格 9
2.2.2 编制金属平衡表 9
第三章 生产工艺流程 11
3.1 生产工艺流程的制定依据 11
3.2生产工艺流程图及简介 12
3.4 典型产品的介绍和工艺制度 14
3.4.1典型产品工艺制度 15
第四章 轧机及其参数的选择 17
4.1中厚板轧机型式 17
4.2轧机参数选择 18
4.2.1 3800mm四辊可逆粗轧机的参数选择 18
4.2.2 4100mm四辊可逆精轧机的参数选择 19
4.3轧辊尺寸及材质 20
4.3.1轧辊的参数计算 20
4.3.2轧辊挠度的计算 21
第五章 轧制规程的计算 23
5.1制定压下规程 23
5.1.1咬入条件的计算 24
5.1.2确定轧制方法 24
5.1.3轧制工艺 24
5.2轧制速度制度 25
5.2.1确定速度图形式 25
5.2.2选择各道次咬入、稳定轧制、抛出转速 26
5.2.3计算各道次纯轧时间 27
5.2.4确定各道次间隙时间 28
5.3温度规程的制定 29
5.3.1温度规程的确定 29
第六章 力能参数计算 32
6.1确定各道变形抗力 32
6.1.1各道变形程度的计算 32
6.1.2计算各道平均变形速度 33
6.1.3变形抗力的计算 34
6.2轧制压力的计算 35
6.2.1计算各道变形区长度 35
6.2.2计算各道平均单位压力 36
6.2.3计算各道总压力 37
6.3确定各道次传动力矩 38
6.3.1传动力矩的组成 38
6.3.2按轧制力计算轧制力矩 39
6.3.3附加摩擦力矩的确定 40
6.3.4空转力矩的确定 43
6.3.5计算传动力矩 44
6.4绘制轧制图表 44
6.5轧辊强度校核 46
6.5.2 粗轧机校核 46
6.5.3精轧机校核 48
6.6电机能力校核 50
6.6.1粗轧机电机校核 50
6.6.2精轧机电机校核 51
6.7轧钢机工作图表 52
第七章 车间的平面布置及主要设备距离 53
7.1 车间的平面布置 53
7.1.1车间布置原则 53
7.1.2选择金属流程线 53
7.1.3生产设备的布置 53
7.2加热炉、主电室、轧辊间的配置 54
7.3主要设备间距的确定 55
第八章 工作时间及年产量计算 57
8.1车间工作制度和工作时间的确定 57
8.2轧钢机产量计算 57
8.2.1 轧机小时产量计算 57
8.2.2轧钢机平均小时产量 58
第九章 主辅设备的选择及性能参数的确定 61
9.1加热炉的选择 61
9.1.1推钢式加热炉 61
9.1.2步进式加热炉 63
9.2 高压水除鳞装置 64
9.3 立辊机架 65
9.4 粗轧机入口推床（粗轧机出口、精轧机入出口） 65
9.5 3800mm四辊可逆粗轧机 65
9.6 4100mm四辊可逆精轧机 67
9.7 剪切设备的选择 68
9.7.1切头剪 68
9.7.2双边剪 69
9.7.3定尺剪、火焰切割机 69
9.8 轧机机架的选择 70
9.9 轧辊压下装置的选择 71
9.10 轧辊平衡装置的选择 72
9.11 矫直机的选择 73
9.12冷却设备的选择 74
9.13冷床 75
9.14在线超声波探伤装置 76
9.15起重运输设备的选择 77
9.15.1辊道选择 77
9.15.2起重机选择 79
参考文献 81
致谢 82

第一章 总论
1.1 工程总述
（1）项目名称: 设计年产150万吨的中厚板厂
（2）项目概述：经过对国内外中厚板市场现状的分析以及前景的预测，综合对当地各种物料供应、能源等其它资源的分析，我们选择区域与资源优势居一体的内蒙古包头地区作为建厂厂址，设计一座年产量150万吨中厚板车间，以25mm×3200mm，X70管线钢为其典型产品，并且能够生产规格齐全、性能优良，能满足市场需求的产品。
1.2 国内外中厚板车间现状及发展趋势
1.2.1中厚板简介
中厚钢板：厚度大于4mm的钢板属于中厚钢板。其中，厚度4.0-20.0mm的钢板称为中厚板， 厚度20.0-60.0mm的称为厚板，厚度超过60.0mm的为特厚板。
1.2.2 中厚板的用途
中厚板主要用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁等行业，并且随着国民经济建设其需求量非常之大，范围也十分广。
（1）造船钢板：用于制造海洋及内河船舶船体。要求强度高、塑性、韧性、冷弯性能、焊接性能、耐蚀性能都好。
（2）桥梁用钢板用于大型铁路桥梁。要求承受动载荷、冲击、震动、耐蚀等。 
（3）锅炉钢板：用于制造各种锅炉及重要附件，由于锅炉钢板处于中温（350℃以下）高压状态下工作，除承受较高压力外，还受到冲击，疲劳载荷及水和气腐蚀，要求保证一定强度，还要有良好的焊接及冷弯性能。
（4）压力容器用钢板：主要用于制造石油、化工气体分离和气体储运的压力容器或其它类似设备，一般工作压力在常压到320kg/cm2甚至到630kg/cm2，温度在-20~450℃范围内工作，要求容器钢板除具有一定强度和良好塑性和韧性外，还必须有较好冷弯和焊接性能。
（5）汽车大梁钢，用于制造汽车大梁（纵梁、横梁）用厚度为2.5-12.0mm的低合金热轧钢板。由汽车大梁形状复杂，除要求较高强度和冷弯性能外，要求冲压性能好。
1.2.3 中厚板车间现状及发展趋势
（1） 主轧机的型式
从机架的结构来看有二辊可逆式、三辊劳特式、四辊可逆式、万能式和复合式之分，而现代建设的轧机大部分是四辊可逆式和万能式，而二辊可逆式和三辊劳特式在现代轧机建设中已不多见。新建设中厚板轧机宽度尺寸在三米以上；四辊轧机的结构趋于稳定和成熟，为了增加轧机强度和刚度，增大机架牌坊立柱断面尺寸和重量、支撑辊直径，以承受更大的轧制力。一般单位轧制力都在20MN/mm以上，单位功率在2KW/mm以上，刚度在20MN/mm以上。轧机尺寸在3500mm以上，轧制速度达5~7.8m/s，牌坊主柱截面在9000cm2以上，每片单重达300t吨以上，并采用快速换辊装置。换一次工作轧辊只8-15min，换支撑辊只1h之内。主传动采用交流电动机，带有HAGC、弯工作轧辊PC或CVC板形控制装置及近接γ射线测厚仪。
（2）加热炉
步进式加热炉被公认为当代最先进的炉型。老生产线中只有鞍钢厚板、武钢轧板、济钢中厚板、邯钢中板采用， 而新建在建的生产线中有13条选用此炉型， 比起我国原先普遍使用的推钢式加热炉在提高板坯质量、减少氧化、烧损等方面大大前进了一步。从与轧制产能匹配角度和轧制品种考虑， 宝钢的5.0m 轧机设置了2 座，首钢4.3m 轧机设置了3 座。
（3）快冷装置
在生产高等级、高技术含量、高附加值产品时， 一般都采用控制轧制技术工艺。此技术的应用必须有良好的冷却系统相配合， 新建和在建的生产线大多都装备了先进的快冷系统。装置一般都采用DQ+U 形管层流的冷却型式， 一些老生产线近几年也对冷却系统进行了改造， 目前酒钢中板采用ADCO 气雾冷却， 鞍钢厚板、新余中板、舞阳厚板、武钢轧板等采用U 形管层流冷却， 首钢中板、南钢中板采用直流式层流冷却， 都属于比较先进实用的装备。
（4）热矫直机
2005 年以前大都采用辊式矫直机， 此型式由于受辊径和辊距的配合限制， 所以矫直板厚有一定范围， 一般最厚与最薄之比为4， 新生产线中大都采用有张力机能的新型矫直机。其矫直最厚与最薄之比可以达到25， 而且矫直力也可以增加一倍。也有些老生产线对原有的矫直机进行了改造， 如济钢中厚板采用了从法国进口的11 辊四重式矫直机， 效果较好，矫直精度达1.5mm/m。
（5）冷床
由于以前大多数生产线采用拉钢冷床， 非但容易划伤钢板， 也容易造成钢板冷却不均匀。新建生产线的冷床大都采用步进格板式或盘辊式， 有足够的面积放置钢板， 不需要在冷床前进行热剪分段， 对提高成材率有利。也有一些老生产线对冷床进行了改进， 如柳钢采用步进式冷床， 浦钢和济钢采用了盘辊式， 效果都不错[2]。
1.2.4 国内外中厚板新产品新工艺新技术的开发
近几年我国的中厚板品种开发主要围绕一些专用钢板的钢质纯净化、低碳高强化、耐高温、耐高压、耐断裂、耐腐蚀等方面展开， 并取得了长足的进步:
( 1) 新产品开发
有15 家企业能生 产X65 级别的管线钢， 8 家能生产X70 级， 宝钢、鞍钢、舞钢、武钢、济钢等具备了生产X80 级的能力， 其中宝钢、鞍钢、武钢已能大批量生产， 并于2005 年完成了X100 级的试验室工作。宝钢、舞钢、武钢、鞍钢、马钢等能生产高级别的海洋石油平台用钢。以及CORTEN 耐候桥梁板、BHW35 高压锅炉板、P20 塑料用模具板、N19 低温板、AH32-EH36 级和F 级船板、HT80 高强板，百万千瓦火电及核电用特厚钢板、25万千伏安以上变压器用高磁感低铁损取向硅钢等高附加值产品已经相继开发。
（2）新技术的应用
　 1）热送热装技术
为了节能和提高炉子加热能力，新建厂都很注意炼钢连铸和轧钢加热之间板坯运输、保温及调度等关系，做到生产管理一贯制，做到热装热送率达40%-70%以上，热装温度达450-680以上，吨钢燃耗降至0.8GJ以下，并在板坯仓库内设置保温坑或罩，尽可能提高板坯装炉温度。目前，日本已实现了直接轧制，使燃料达到零耗。
2）控轧控冷技术
将控轧与快冷有效地相结合在一起是中厚板生产技术的一大进步，这种工艺可显著地改善钢板性能，降低生产成本与节约贵重合金元素。而中厚板轧机最适合于控轧控冷工艺，许多钢板都可用此工艺生产，某些方面其性能超过热处理钢板，有的厂已实现控轧率达60%以上。条件好的厂以TMCP为主，而一般厂均以CR生产。目前等轧方式都采用在轧机前后延伸辊道上多块钢板轧制来实现。
3)板形控制技术
这是一项钢板三维立体形状的控制技术，目标是生产出尺寸偏差非常小、切头尾和切边极少、矩形、近似矩形及齐边（不切边或铣边）、性能均一的平直钢板。此技术可扩大产品，生产出各种异形板。因此，该控制已成为中厚板生产技术中一项不可或缺的新颖工艺。
1.3 包头建设中厚板车间的可行性与必要性分析
1.3.1 原料供应情况分析
内蒙古自治区包头市拥有丰富的铁、稀土、铌等多种金属共生矿床的矿区，归包头市管辖，是包头五个区之一称为白云矿区。蒙古语称“白云博格都”，意为“富饶的神山”。位于包头市正北约150公里处，白云鄂博矿山东西延伸约20余公里，相对高度约200米，稀土资源储量占全国的97%，为除中国以外世界总储量的5倍多。白云鄂博矿是一座世界罕见的多金属共生矿床，分布在东西长18公里，南北宽约3公里，总面积48平方公里的范围内。现已探明矿体内蕴藏着175多种矿物，71多种元素。矿物种类主要有铁、铌和稀土矿物。其中铁矿储量14亿吨，铌矿储量660万吨，稀土矿工业储量3600万吨，占全世界的36%，占全国的90%以上，因而被誉为“稀土之乡”。另外，还蕴藏着铜、石英石、莹石、磷灰石、软锰矿等多种矿物。白云鄂博现在是包头钢铁公司的主要原料基地，对包头市和自治区的经济发展发挥着举足轻重的作用。
白云鄂博铁矿是包钢的主要原料基地，是举世闻名的稀土之乡。1957年2月27日建矿，经过“七五”、“八五”扩建改造，现已形成年产矿石1200多万吨的现代化大型露天矿山，拥有固定资产原值16亿元以上，设备总重量3万吨，职工总数6000多人。
白云鄂博铁矿有着得天独厚的资源优势，现已发现175种矿物，71种元素，具有或可能具有综合利用价值的元素有26种。探明铁矿石储量14亿吨，形成主矿、东矿、西矿、东介勒格勒4个工业矿床，全区矿化范围达48平方公里。稀土资源居世界第一位，占世界已探明储量的77%，我国总储量的95%以上。铌资源居世界第二位。此外，在矿体的上盘，还蕴藏着1.5亿吨的富钾板岩，平均品位达氧化钾12.14%。稀土、铌与铁共生，多种物质成份共存，形成了白云鄂博铁矿独特的矿床类型。
1.3.2区域辅助设施状况
（1）交通运输状况
包头以“水旱码头”而闻名。如今，它已经成为连接华北、西北的重要公路、铁路、航空交通枢纽。
包头的公路交通四通八达，已形成网络。北京至银川的110国道、包头至南宁的210国道贯穿全市。被称为塞外第一桥的黄河公路大桥，长810米，宽12米，桥梁经久牢固，造型别致，使黄河南北变通途。
呼包高速公路西起包头东兴，东至呼和浩特罗家营，全长146.6公里，是我国少数民族地区最早建设的高速公路之一。贯通我国华北、西北地区的大动脉京包、包兰铁路在包头接轨，旅客列车东南行可直达北京、上海、宁波；西行可直达银川、兰州；南下可直达太原、西安。呼市到东胜、包头到集宁的当日往返列车以及包头市内的包白（白云鄂博）、包石（石拐）和环城等铁路，连接着包头市各区旗县。

（2）水资源条件
包头市区可利用的供水水源有:地下水资源、水库水和黄河水。包头市地表水总量为0.9忆平方米（不包括黄河过境水），地下水补给量为8.6亿平方米。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、石登口、画匠营水源地等较大的黄河水堤工程，进行了大规模的水资源开发。还因包头毗邻黄河，所以供水量比较充沛。
（3）能源供应
包头地区有着良好的煤电产业发展基础，丰富的赋存和易于开采的煤炭资源。包头周围煤炭资源主要集中在鄂尔多斯盆地，包含准格尔、东胜、卓资山三大煤田，保有资源储量达1217.85亿吨，约占全区保有资源总量的54.39%。煤炭以长焰煤为主，煤质优良，具有低硫、低灰、高发热量的特点。而且本地煤田规模大，宜于露天或大型机械化矿井开采，是理想的能源重点开发区。
包头周边地区天然气资源总量10.7万亿立方米，居中国第一位。特别是苏里格气田天然气储量达到5000亿立方米以上，该气田不仅是中国的第大气田，而且列入世界知名大气田行列，包头距该气田仅有200公里，包头市工业、居民生活均已采用了清洁的天然气能源。
（4）总结
在白云铁矿的充足原料的支持下，结合便利的交通情况，可以使产品迅速的辐射到全国。充足的能源、资源使产品的成本大幅度下降。因此在包头建设中厚板厂是可行的。

第二章 产品生产大纲及技术要求
2.1 产品生产大纲
产品方案是设计任务书中的主要内容之一，是进行车间设计时制订产品生产工艺过程、确定轧机组成和选择各项设备的主要依据。产品方案一经确定，车间的类型及性质即已确定。
编制一个车间的产品方案一般是由下达设计任务书的领导机关负责的，由有关部门根据对拟建车间的要求在设计任务书中作出明确的规定，但在我国有时编制产品方案也由设计部门来考虑。
产品方案的主要内容包括：
⑴ 车间生产的钢种和生产规模；
⑵ 各类产品的品种和规格；
⑶ 各类产品的数量和其在总产量中占的比例等。

表2—1 典型产品
序号
钢种
成品规格
厚/宽/长（mm）
年产量
（万吨）
所占比例（%）
1
X70
25×3200
23
15%

表2.2中厚板产品大纲

序号
产品名称
代表钢号
执行标准
原料规格(厚×宽×长/MM)
产品规格(厚×宽/MM)
产量
万T/A
%
1
碳素结
构钢
Q195,
Q235
GB700
500×1500×4100
40×3100
18.2
12
2
造船板
A， B，
D， E
GB712
500×1500×3000
50×3200
19.8
13
3
管线钢
X70X80
API SPEC 5L
250×1500×3000

30×3200
23
15
4
低合金高强度钢
Q295，
Q345
GB1591
500×1500×3000

60×2800
11.8
8
5
建筑结构板
Q235GJ
SN490B
YB4104-2000
JIS G3136
500×1500×3000
50×3200
16.6
11
6
锅炉板
16MNQ
20Q
GB713
300×1800×3200
20×3500
15
10
7
压力容器板
20R
SPV235
GB6554
JIS G3115
250×1500×3000

10×3600

11.8
8
8
汽车大梁板
06TIL
16MNL
GB3273
500×1500×3000
12×2600
8.6
6
9
工程机械用钢
STE460
DIN17102
500×1500×3000
70×4100
15
10
10
耐候钢
Q235NH
GB/T4171
300×1800×3200
28×3100
10.2
7

合计

150
100

2.2原料及金属平衡表的编制
2.2.1原料来源及规格

表2.3 原料来源及规格
项目
名称
厚度/mm
宽度/mm
长度/mm
单重/t
定尺坯
定尺坯
连铸板坯
250，300，500

1400~2300

2500~3600
2.81~19.91
自开坯
≥120
≥1，200
≥1，500
≥1.66

2.2.2 编制金属平衡表
（1）金属平衡表编制依据
成品率是指成品重量与投料量相比的百分数。其计算公式[5]为
（2-1）
其中A——成品率，％；
Q——投料量（原料重量），t ；
W ——金属的损失重量，t。；
成品率是一项重要的技术经济指标，成品率的高低反映了生产组织管理及生
产技术水平的高低。影响成品率的因素是各工序的各种损失。金属损失主要有以
下几种：
1）烧损：金属在高温状态下的氧化损失称为烧损。金属加热过程中的烧损与加热温度和时间有关系，加热温度越高，时间越长，烧损量就越大。烧损率一般在1%～5%。
2）切损：切损是指切头、切尾、切边等大块残料损失。钢材切损主要与钢种坯料尺寸以及原料状况等有关。本车间产品切损均为0.1%～6％。
3）轧废：轧件各工序生产中由于设备和工具、操作技术以及表面介质问
题所造成的不符合质量要求的产品。如轧漏，轧卡，超差，浪形，轧扭，腰薄，
耳子，性能不合格等。它与车间的技术装备、生产管理及操作水平有关。轧废率
一般在1%～3%[5]。

表2.3 金属平衡表
编号 产品 单根原料 成品 烧损/% 切损/% 轧废/% 金属消耗 成材率/%
重量/kg 重量/kg 系数/%
1 碳素结构钢 2223 2022 1.6 6.0 1.4 1.099 91.0

2 造船板 17550 15917 1.4 6.2 1.7 1.103 90.7

3 管线钢 8775 7976 1.7 5.8 1.6 1.100 90.9

4 低合金结构板 17550 15953 1.3 6.0 1.8 1.100 90.9

5 建筑结构板 17550 15988 1.8 6.1 1.0 1.098 91.1

6 锅炉板 1769 1396 1.6 6.0 1.4 1.099 91.0

7 压力容器板 8775 8002 1.7 6.1 1.0 1.096 91.2

8 汽车大梁板 17550 15925 1.3 6.0 1.7 1.099 91.0

9 工程机械用钢 17550 15935 1.9 5.8 1.5 1.101 90.8

10 耐磨钢板 13966 12709 1.8 6.0 1.2 1.099 91.0

第三章 生产工艺流程

3.1 生产工艺流程的制定依据
制订生产工艺过程的首要目的是为了获得质量符合要求的产品，其次要在保证质量的基础上追求轧机的高产量，并能够降低各种原料材料消耗，降低生产成本。
尽管由若干工序组成的产品生产过程是比较复杂的，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：
(1)产品的技术条件
即产品的几何形状、尺寸精度、钢的内部组织与性能及表面质量等要达到的某种要求。
(2)钢种的加工工艺性能
钢的加工工艺性能包括了钢的变形抗力、塑性、导热性及形成缺陷的倾向性等内容。它反映了金属在加工过程中和难易程度，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。
(3)生产规模的大小
一般生产规模包括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采用作业还是冷锭作业的问题，是一次成材还是二阶段生产的问题。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的影响。
(4)产品成本
成本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，其生产工艺过程必然就愈复杂，生产中的各种消耗就愈高，产品成本必然会相应提高。反之，成本下降。
(5)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。
上述制定工艺过程的各项依据是相互联系，相互影响的，在确定工艺过程时必须综合考虑。
3.2生产工艺流程图及简介

检查修磨台架
双边剪和剖分剪

成品库
横移检查磨模台架

涂漆线（预留）

压力矫直机

超声波探伤

热处理线（预留）

切头剪

冷矫直机
板坯切割
步进式加热炉

高压水除鳞

粗轧机
精轧机
加速冷却装置
热矫直机
冷床
控制轧制
控制冷却
立辊轧制

图3-1 生产工艺流程图

生产工艺流程简介：
合格的定尺或倍尺冷坯通过电动过跨小车将其从连铸车间运送到轧钢车间的板坯库。合格的定尺或可直接入炉的倍尺热坯则是通过连铸车间的板坯热送辊道将其逐块送到本车间的板坯入炉辊道上，经称重后由推钢机退至加热炉内加热。
定尺长度比较小的板坯，其倍尺坯料首先在车间内经过板坯二次切割，由人工火焰切割成定尺长度，然后在板坯库的上料辊道上清除毛刺。
坯料在加热炉内加热到1100~1250℃。但对于微合金化钢采用控制轧制的情况，出于缩短轧制过程中的待温时间和细化奥氏体晶粒的双重要求，一般需采用低温加热温度，即1050℃左右。加热温度和加热时间的控制应保证微合金化成分在奥氏体中的部分固溶和奥氏体晶粒的均匀化。
加热合格的板坯由出炉辊道送至高压水除鳞箱。在通过除鳞箱时，由压力约21MPa的高压水喷除板坯上、下表面的氧化铁皮，然后经轧机前输入辊道输送至3800mm四棍粗轧机进行粗扎轧制。
在粗轧机前后设有回转辊道和推床；在精轧机前设置有回转辊道，前后设置有推床。
一般情况下，普通轧制、控制轧制过程都包含成形轧制、展宽轧制和延长轧制三个基本阶段。.
对于特殊情况下，还可采用完全横轧、完全纵轧、角轧-纵轧法等一系列的轧制方法，通过控制轧制的过程得到所需的产品。
在精轧机与热矫直机之间设有一套钢板加速冷却系统。加速冷却钢板的厚度一般在10mm以上。钢板在成品轧制的最后一个道次抛钢后，由辊道运送，按照给定的速度直接进入ACC装置。钢板通过ACC装置时，上、下两面同时喷水进行加速冷却，使钢板的温度由约700~800℃(即奥氏体区或双相区)快速下降至约400~650℃。
钢板通过ACC装置的速度约0.5~2.5m/s，在上、下两面喷冷的同时，还由侧面以约1.0MPa的中压水喷吹清除钢板表面的汽化层，保证冷却效果。
钢板一般在600~850℃进行热矫，较薄的钢板温度可能降低至500~550℃，较厚的钢板可接近800~900℃。
矫直速度是根据钢板的矫直温度、厚度及强度性能等因素确定的，速度范围为0~2.5m/s。
热矫后的钢板一般在600~900℃左右进入冷床。钢板在冷床上，在无相对摩擦、不受划伤的情况下通过，温度下降至100~150℃左右时离开冷床。
然后再经过检查修磨台架人工对钢板上下表面、边部、平直度和标记质量等进行目视检查。
冷却后的钢板由辊道输送，进入剪切线。小于50mm厚的钢板首先经过切头剪，切除头尾 “舌形”和“鱼尾”部分，并视板长和板形情况进行分段处理，为后续的边部剪切做好准备。双边剪中的移动剪根据设定的成品宽度预先调定位置，左右剪机根据板厚调整剪刃间隙，钢板由设于剪机左右前后的四对夹送辊，送入双边剪并以每分钟最大30次的剪切频率及每刀剪切长度max.1300mm的剪切步伐，剪切钢板的两边。
经过剪切后的钢板再经过超声波探伤仪进行探伤，合格的产品进入下一道工序，不合格的产品依据缺陷的程度做进一步的后续处理。
探伤合格的钢板在输送过程中通过表面检查站时，在良好的照明条件下，人工对上下表面、边部、平直度和标记质量等进行目视检查，如发现质量不合的钢板，送至剪后横移修磨台架，根据缺陷类别，决定对钢板进行修磨、矫直或其它处理。
需要热处理的钢板再进行调质工艺后，再进入涂漆工序，采用油漆标记和钢印标记，标记内容可包括公司标志、钢号(钢种及钢级)、钢板号、熔炼号、尺寸及重量等，对经行业协会认可生产的专用钢板，如管线板、船板、锅炉板、海洋平台板等，必要时标印出会员标记。涂漆完毕后由过跨小车将其运至成品库。

3.4 典型产品的介绍和工艺制度
X70 是国外20 世纪70 年代初发展起来的一种微合金高强度管线钢，采用控轧控冷工艺，得到以针状铁素体为主的组织，强度、韧性和焊接性等性能非常好，已在工程中大量使用，技术已很成熟。早期的管线钢一直采用C、Mn、Si 型的普通碳素钢，在冶金上侧重于性能，对化学成分没有严格的规定。自60 年代开始，随着输油、气管道输送压力和管径的增大，开始采用低合金高强钢（ HSLA），主要以热轧及正火状态供货。这类钢的化学成分：C ≤ 0.2%，合金元素≤ 3% ～ 5%；20 世纪60 年代末70 年代初，美国石油组织在API 5LX 和API 5LS标准中提出了微合金控轧钢X56、X60、X65 三种钢。这种钢突破了传统钢的观念，碳含量为0.1%-0.14%，在钢中加入≤ 0.2% 的Nb、V、Ti 等合金元素，并通过控轧工艺使钢的力学性能得到显著改善。到1973 年和1985 年，API 标准又相继增加了X70 和X80 钢，而后又开发了X100 管线钢，碳含量降到0.01%-0.04%，碳当量相应地降到0.35 以下，真正出现了现代意义上的多元微合金化控轧控冷钢。
X70管线钢成分要求:
管线钢要求具有高屈服强度、高韧性、高焊接性、耐低温性、耐腐蚀性、抗海水和HSSC 性能等, 根据性能要求, 确定X70 的化学成分设计如下表所示

表3-2 X70的化学成分
牌号
C
Si
Mn
P
S
Nb

X70
0.035-0.08
0.10-0.30
1.40-1.60
≤0.015
≤0.005
0.025-0.045
V
Ti
Mo
Ni
Cu
Als
0.04-0.06
0.010-0.020
0.10-0.20
-----
-----
0.015-0,045

3.4.1典型产品工艺制度

实验方案主要围绕以下几个方面设计：①冶金成分对管线钢组织性能的影响，②控制轧制工艺对管线钢组织性能的影响，③控制冷却工艺对管线钢组织性能的影响，④X70管线钢奥氏体的再结晶行为。
具体轧制工艺制度如下所述：
(1)加热制度：加热过程主要考虑Ti，Nb微合金元素与钢中的c，N形成细小弥散的碳氮化合物，并可有效地钉轧在奥氏体晶界，阻碍晶粒长大，降低奥氏体的初始晶粒度。试验采用的加热温度是1250℃。
(2)粗轧制度：粗轧机组轧制，要在奥氏体再结晶的温度