年产160万吨中厚板厂的工艺设计课程样本.docx
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1、北 京 科 技 大 学专 业 课 程 设 计题目:年产160万吨中厚板厂工艺设计(经典产品:244350mm D36船板钢)11月14日摘 要 此次设计对象是年产量160万吨4600mm中厚板厂。结合设计条件及年产量要求完成了10个产品品种、10个产品规格产品方案表和金属平衡表。以钢种为Q195连铸坯(500mm1500mm4100mm)轧制中厚板,经典产品规格为24mm4350mm。整个设计分四章进行具体描述,序言为中厚板中国外发展概况介绍及分析,总结了目前世界上中厚板生产技术优异水平,包含设备、技术及理念。第一章关键介绍设计要求和方案选择。第二章分为七个小节,前三个小节分别对设计任务、生产
2、品种及工艺步骤进行了确定;制订了产品方案和生产工艺;介绍了车间平面部署,确定设备间距、生产流线及设施面积计算;第四小节对车间产量进行计算,包含各设备生产能力、车间平均小时生产能力及车间年生产能力;第五小节进行力能参数计算,内容包含轧制表计算、工具设计及强度校核;第七小节进行主辅设备选择,依据产品要求,合理确定设备参数。第三章编制了技术经济指标,确定了车间内各项设备、原材料、动力等利用程度指标。第四章依据设计参数,绘制出简单车间平面部署图。AbstractIn this paper, a rolling machine production line was designed for mediu
3、m plate in which the typical production is D36 ship plate (24mm4350mm). There are four chapters were written to describe this design. The first part gave the design requirement .And in the second part, the body part , all of the design details were discussed and determined. In Chapter 3, in view of
4、the economy and environment, some indexes of the production line were discussed. Finally, the workshop plan figure was put in the last chapter.目录摘 要IIIAbstractIII前 言51.设计要求及方案选择51.1设计要求51.2产品方案确实定51.2.1产品纲领51.2.2经典产品技术要求及金属平衡图52.分析和设计52.1坯料选择和工序组成52.1.1坯料选择52.1.2工艺步骤确实定52.2轧机组成52.2.1轧机型式及部署形式52.2.2轧
5、机各部分选择52.3工艺制度编制52.3.1变形制度确实定52.3.2温度制度52.3.3速度制度52.3.4关键设备距离确实定52.4产量计算52.4.1车间工作制度和工作时间确实定52.4.2轧钢机产量计算52.4.3仓库面积计算52.5力学参数计算52.6关键设备校核52.6.1轧辊强度验算52.6.2主电机校核52.7辅助设备选择53.车间经济技术指标53.1技术指标53.2 环境指标54.车间平面部署5致 谢5参考文件5前 言中厚板是指厚度4.5-25.0mm钢板, 厚度25.0-100.0mm称为厚板,厚度超出100.0mm为特厚板。中厚板关键应用于建筑工程、机械制造、容器制造、造
6、船、桥梁建造等。还能够用来制造多种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、造船钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板、拖拉机一些零件及焊接构件等。通常中厚板用途简明总结以下:广泛用来制造多种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、桥梁用钢板、造般钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板、拖拉机一些零件及焊接构件具体应用。伴随国民经济建设,其需求量很之大,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、耐蚀性能全部好。(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)
7、锅炉钢板:用于制造多种锅炉及关键附件,因为锅炉钢板处于中温(350以下)高压状态下工作,除承受较高压力外,还受到冲击,疲惫载荷及水和气腐蚀,要求确保一定强度,还要有良好焊接及冷弯性能。(4)压力容器用钢板:关键用于制造石油、化工气体分离和气体储运压力容器或其它类似设备,通常工作压力在常压到320kg/cm2甚至到630kg/cm2,温度在-2050范围内工作,要求容器钢板除含有一定强度和良好塑性和韧性外,还必需有很好冷弯和焊接性能。(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。中国是造
8、船业大国,预期以后几年将是中国造船业大力发展一段时期,造船技术发展,促进造船及采油平台用钢需求量不停增加,这就需要大量高强度、高精度、含有良好低温冲击韧性、焊接性能船体用结构钢。焊接钢结构用中厚钢板产品(通常指厚度范围为680mm钢板)已几乎占全部扁平材钢铁产品(Flat Steel Products)二分之一,并被认为是当今钢结构桥梁、船舶及海洋平台、高层建筑钢结构、管线、压力容器等制造领域用钢主导产品。毋庸置疑,这些领域对结构轻量化、低制造成本、高安全可靠度等技术经济指标不停追求,也带动了世界范围内中厚钢板产品开发及工程应用。总观世界上钢铁技术发达国家中厚板钢铁产品开发及应用发展历程不难发
9、觉,中厚钢板产品开发正如其它薄带材、长型材、铸锻材等一样,首先充足利用了近、现代冶金学研究结果,其次又因其产品厚度、工程应用等特殊要求而带动了冶金学理论不停发展,二者相辅相成,相互促进,并成为铁基材料学中研究最多对象产品之一。即使中国中厚板轧机数量和产量已居世界之最,但和国外优异水平相比轧机规模小、装备水平低、生产能力分散。中国每套中厚板轧机平均能力最高为61. 5 万t,低于国外89 万t。日本最高为202万t 。中国单机产量仅为日本26 %,德国45 %(数据)。日本中厚板生产为世界之冠,约占钢板生产20%以上。中厚板生产日益趋向合金化和大型化。轧机日趋重型化、高速化和自动化,绝大多数是大
10、轧制力、大功率、高刚度最新一代中厚板轧机, 为实现其真正意义上控轧控冷工艺、生产出性能优良中厚板产品发明了装备上有利条件。到 年6月, 中国已建成和正在计划建设中厚板生产线共有55 条, 其中轧机尺寸3.5m 9 条、2.8m 4 条、3.8m 2 条、4.3m 1 条、5.1m 2 条( 未计算正在设计中鞍钢在营口鲅鱼圈5.5m 生产线), 18 条生产线能释放产能 万t。依据上海钢联电子商务股份研究中心公布中国钢铁市场估计汇报(年度汇报),期间,欧债危机间歇性发作,钢铁市场消极情绪难以缓解。3月份以来,国际钢市整体表现震荡走低,10月份以后,越来越多钢厂加入到减产行列,后期市场供给连续下降
11、。欧洲市场需求疲软,而且现在需求仍在萎缩,钢厂减产短期内并不能引领市场复苏,欧洲钢铁市场或仍将保持低迷。美国薄板价格继续下滑,长材稳定。现在美国经济相对很好,钢铁需求问题不大,薄板价格下滑关键是供给过剩。亚洲市场整体下滑,中国市场暴跌带动周围市场下滑。亚洲市场宏观面主动原因正在积累,比如中国宏观调控方向发生微调,印尼和越南央行开始降息,需求前景有转好迹象。7月份以后,因为铁矿石价格上涨,大中型企业大多处于赢亏平衡或亏损状态,9月份以后,钢铁企业全国钢铁企业几乎没有赢利,中小企业赢利情况也比较严峻。为了变革低迷行业现实状况,中国钢铁企业开始采取多个方法。吞并重组,提升行业集中度,提升技术含量,加
12、工配送,扩大企业产业链,加强对原料价格掌控能力、合适扩大非钢产业投入等等是企业走出目前困境,值得尝试很好路径。加强企业研究能力,以前期“重生产”主动向“重采购和销售”经营模式转变,逐步掌握并利用金融、期货市场规避价格风险,提升对信息服务重视和利用程度,降本增效。成功企业经验应该能够借鉴和吸收,期待中国钢铁企业能够立即地“由大到强”。11 月,钢铁工业“十二五”发展计划正式对外公布,对未来五年钢铁行业发展战略和目标做出了调整,并对钢铁工业转型升级进行了布署。计划计划回顾了“十一五”期间中国钢铁工业取得关键成就和现在面临关键问题,明确了“十二五”期间钢铁工业发展九项关键任务,包含加紧产品升级、深入
13、推进节能减排、强化技术创新和技术改造、淘汰落后生产能力、优化产业布局、增强资源保障能力、加紧吞并重组、深入提升国际化水平和加强钢铁产业链延伸和协同,并从发展环境、粗钢消费量和中远期粗钢消费量进行了估计。表0-1.下游行业关键用钢材品种关键差距及“十二五”期间升级方向中国钢铁工业现已进入全方面结构调整期。企业全方面实施结构调整,转变经济增加方法,提升市场竞争力,这也是企业面对日趋猛烈市场竞争所做出肯定选择。1.设计要求及方案选择 1.1设计要求 设计主体为一条中厚板生产线。年产量160万吨,以244350D36船板钢为经典产品。 1.2产品方案确实定表1-1.产品纲领1.2.1产品纲领 序号产品
14、名称代表钢号实施标准产品规格(厚宽/MM)产量万T/A%1造船板D36GB71224435024152碳素结构钢Q195GB70040310020.8133管线钢X80API SPEC 5L20260019.2124低合金高强度钢Q295,345GB159160280012.885建筑结构板Q235GJSN490BYB4104-JIS G313650320017.6116锅炉板16MNQ20QGB71320350016107压力容器板20RSPV235GB6554JIS G311510360012.888汽车大梁板06TIL16MNLGB32731226009.669工程机械用钢STE460D
15、IN17102704100161010耐候钢Q235NHGB/T417128310011.27累计1601001.2.2经典产品技术要求及金属平衡图一、产品技术要求为能使实物质量愈加好地符合GB712-,制订了D36高强度船板化学成份、性能及厚度公差内控要求表1-2和表1-3分别列出了船板刚D36熔炼成份和性能要求。表1-2.船板钢D36熔炼成份/%钢种CMnSiPSNbD360.180.91.60.50.0350.0350.020.05表1-3.船板钢D36性能要求钢种s /MPab/MPas/%20冲击功/J纵向横向D36355490630213424注:厚度公差为03 mm成份控制包含以
16、下多个方面:(1)C、 Mn 控制C含量增高,强度、硬度增大, 而塑性、韧性对应降低。Mn 在钢中是有益元素, 锰还能够和S化合成MnS, 减轻硫有害作用。为确保含有良好韧性、 焊接性能和高强度, C 控制在0.08%0.14%,Mn 控制在1.10%1.50%, 利用低C 和微合金化设计原理, 即在CMn固溶强化基础上, 配合细晶强化、沉淀强化手段达成所要求性能。(2) 碳当量为确保钢板含有较高强度和良好焊接性能,在实际生产中合理控制成份, 确保钢板焊接碳当量。新钢企业中板厂采取TMCP状态交货碳当量 Ceq 为0.38%。(3)S、P 控制S 是钢中最有害元素产生“热脆性”使钢材变得极脆,
17、降低钢韧性和塑性。在钢中增加含锰量,可消除硫有害作用,避免“热脆。P也是钢中有害元素提升钢强度和硬度,却使钢室温塑性、韧性急剧降低,脆性转化温度升高,在冷加工中易于断裂,即“冷脆”。P也使焊接性能变坏。为确保各项性能S、P含量应尽可能低。4)Nb 控制Nb作为关键微合金元素,用以细化晶粒提升钢强度和韧。Nb在钢中作用十分显著,能在低碳情况下提升钢强度。Nb在钢中形成细小碳、氮化物,抑制奥氏体晶粒长大和奥氏体再结晶,使钢材晶粒细化。 二、金属平衡图成品率是指成品重量和投料量相比百分数。其计算公为式中 A成品率,;Q投料量(原料重量),t ;W 金属损失重量,t 。成品率是一项关键技术经济指标,成
18、品率高低反应了生产组织管理及生产技术水平高低。影响成品率原因是各工序多种损失。金属损失关键有以下多个:(1)烧损:金属在高温状态下氧化损失称为烧损。金属加热过程中烧损和加热温度和时间相关系,加热温度越高,时间越长,烧损量就越大。烧损率通常在1%5%。(2)切损:切损是指切头、切尾、切边等大块残料损失。钢材切损关键和钢种坯料尺寸和原料情况等相关。本车间产品切损均为0.1%6。(3)轧废:轧件各工序生产中因为设备和工具、操作技术和表面介责问题所造成不符合质量要求产品。表1-4. 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/
19、% 1 造船板 17550 15917 1.4 6.2 1.7 1.103 90.72 碳素结构钢 2223 2022 1.6 6.0 1.4 1.099 91.03 管线钢 8775 7976 1.7 5.8 1.6 1.100 90.94 低合金结构板 17550 15953 1.3 6.0 1.8 1.100 90.95 建筑结构板 17550 15988 1.8 6.1 1.0 1.098 91.16 锅炉板 1769 1396 1.6 6.0 1.4 1.099 91.07 压力容器板 8775 8002 1.7 6.1 1.0 1.096 91.28 汽车大梁板 17550 159
20、25 1.3 6.0 1.7 1.099 91.09 工程机械用钢 17550 15935 1.9 5.8 1.5 1.101 90.810 耐磨钢板 13966 12709 1.8 6.0 1.2 1.099 91.02.分析和设计2.1坯料选择和工序组成 2.1.1坯料选择 原料种类、尺寸重量选择,不仅要考虑其产品和质量,而且要综合考虑生产技术经济指标情况及生产可能条件。为满足成品质量,原料应满足一定技术要求。 本厂以钢种为Q195连铸坯(500mm1500mm4100mm)轧制中厚板,经典产品规格为24mm4350mmD36船板钢。同时,坯料应满足以下技术要求: (1)钢化学成份符合标准
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