1、 湖南工业大学专科毕业设计I（2011 届）专科毕业设计（论文）资料题 目 名 称： 年产量 150 万吨冷轧带钢车间工艺设计 学 院（部）： 冶金工程学院 专 业： 金属学与热处理技术 学 生 姓 名：班 级：指导教师姓名：最终评定成绩： 湖南工业大学教务处湖南工业大学专科毕业设计II2011 届专科毕业设计资料第一部分 设计说明书湖南工业大学专科毕业设计III（2011 届）专科毕业设计题 目 名 称： 年产量 150 万吨冷轧带钢车间工艺设计 学 院（部）： 冶金工程学院 专 业： 金属材料与热处理技术 学 生 姓 名： 谭 潭 班 级： 材料 0822 学号 08395222243 指
2、导教师姓名： 刘 友 良 职称 副 教 授 最终评定成绩： 2011 年 5 月湖南工业大学专科毕业设计IV摘 要冷轧带钢具有表面质量高、性能好、品种多和用途广等特点。特别是随着汽车工业和家电行业的迅速发展，人们对汽车及家电外壳的质量和性能要求也越来越高，因此，发展冷轧板带钢十分必要。本设计是参照鞍钢三冷轧厂而进行的冷轧带钢车间设计，设计年产量为 120 万吨。本设计在参考鞍钢三冷轧厂的设备条件下，参照了诸多文献及实际资料，以年产量为基础，结合各产品市场前景合理地分配了各产品产量，并制定了轧制制度，校核了部分主要设备及车间年产量，综合了各项技术经济指标，并绘制了车间平面图。此做了篇关于张力自动
3、控制技术方面的专题论述。并附有一篇短暂的增加微织构弹流润滑间的薄膜厚度方面的英文资料外及其中文翻。关键词：表面质量，轧制制度，校核湖南工业大学专科毕业设计1目 录第 1 章 综述 11.1 冷轧的基本知识.11.2 冷轧带钢的生产工艺.21.2.1 生产工艺流程 .21.2.2 冷轧生产的特点 .31.3 冷轧带钢生产的发展.4第 2 章 产品方案 .62.1 产品方案.62.1.1 生产规模 .62.1.2 产品方案 .62.1.3 生产方案的确定 .62.2 坯料的确定 .72.2.1 坯料的选择 .72.2 坯料的技术条件7第 3 章 轧制工艺过程及金属平衡 .93.1 轧制工艺过程.9
4、3.2 各工艺流程环节简介.93.2.1 带钢酸洗 .93.2.2 带钢冷轧 103.2.3 退火 103.2.4 带钢的平整 113.2.5 涂层机组 113.2.6 横切机组.123.2.7 纵切机组.123.2.8 重卷机组 123.3 金属平衡表的制定 123.3.1 金属平衡 123.3.2 成材率的计算.123.3.3 金属平衡表的制定 12第 4 章 设备选择和参数的确定 144.1 机组组成 144.2 机组设备144.2.1 酸洗 冷轧联合机组.144.2.2 连续退火机组 174.2.3 单机架平整机组.194.2.4 涂层机组.21湖南工业大学专科毕业设计24.2.5 横
5、切机组.224.2.6 纵切机组 234.2.7 重卷机组.23第 5 章 轧制制度的制定.245.1 典型产品的规格及性能.245.1.1 典型产品的原料的选择 245.1.2 典型产品的压下规程的制定 .245.2 轧制规程具体计算.245.2.1 轧制速度的计算原理 .245.2.2 张力计算.255.2.3 轧制力的计算原理 .25第 6 章 轧机能力校核.346.1 轧辊校核346.1.1 轧辊咬入校核 346.1.2 轧辊各部分尺寸的确定 346.1.3 轧辊转速的确定 356.1.4 各机架所需校核的具体数据如下 366.2 轧辊强度校核366.2.1 支撑辊强度校核 366.2
6、.2 工作辊强度计算 376.3 电机功率校核40第 7 章 车间年产量计算.427.1 轧机工作图表427.2 轧机轧制节奏的确定 427.3 轧机小时产量计算437.4 轧机平均小时产量447.5 车间年产量计算44第 8 章 各项技术经济指标468.1 技术经济指标 468.2 轧钢厂的环保 478.2.1 绿化 478.2.2 各类有害物质的控制及防治 478.3 节 能 49第 9 章 车间平面布置.509.1 仓库面积计算 .509.1.1 原料仓库面积 50湖南工业大学专科毕业设计39.1.2 中间仓库面积.509.1.3 成品仓库面积.509.1.4 其它面积 509.2 设备
7、间距确定 .519.2.1 轧机机列间的距离.519.2.2 轧机到切断设备的距离 519.3 车间跨距组成 .51致 谢.52参考文献：.53湖南工业大学专科毕业设计 11 综述1.1 冷轧的基本知识钢板的冷轧作为一种生产工艺，几十年来经过了多种演变，它由单机架非可逆单张轧制，到成卷可逆轧制，发展到多机架的全连续轧制。冷轧不同于其他的轧制方法，它是将冷坯在常温下进行轧制，与热轧相比，冷轧轧制时金属变形抗力很大。冷轧的道次压下率小，轧制设备要求也就特别高。冷轧能够轧制出高精度及性能优异的板带钢产品，其主要特点为：1) 可以生产厚度较簿的产品（分为板带钢与箔材） ，板带钢厚度在 0.104.0
8、毫米之间；宽度在 6002500 毫米之间；箔材厚度为 0.0020.2 毫米，宽度为 200600 毫米。2) 冷轧板带钢表面质量高，不存在热轧常出现的麻点或压入的氧化铁皮等缺陷，同时还能根据用户的不同使用要求轧制出不同表面粗糙度的板带钢。3) 能够保证产品的尺寸精确，厚度均匀，板型平直，同板差不超过 0.01-0.03 毫米，完全能够达到高精度公差的要求。4) 冷轧产品的性能及金属组织能够满足一些特殊的要求，如对电磁、深冲性能的要求等。具有代表性的冷轧产品是：金属镀层簿板（包括热镀锌板带、电镀锌板带、电镀锡板带等） 、深冲钢板（以汽车板为典型）电工用硅钢板、彩涂钢板、不锈钢板及特殊的冷轧板
9、带钢等。冷轧板带钢轧机可分为：二辊式、四辊式、六辊式、及其他多种多辊式。冷轧板带钢起初为单机架可逆轧制。随着市场对冷轧产品需求的迅速增长，冷轧生产从简单的单机架可逆轧制，向多机架连轧发展。冷连轧生产工艺技术随之得到迅猛的发展。按照冷轧产品品种、规格，有三机架、四机架、五机架连轧机及以生产镀锡原板为主要品种的六机架连轧机等。最高轧制速度可达 41 米/秒。目前五机架连轧机组使用最为广泛。而且连轧机的生产形式也在发生变化，从常规的连轧机组发展到全连续式冷连轧机组，即将带钢的头尾焊接在一起，进行“无头轧制” ，使连轧机组的生产能力大幅度提高。世界上第一台五机架全连续式冷轧机组（1425 毫米）197
10、1 年 6 月在日本钢管福山厂投产运行成功。全湖南工业大学专科毕业设计 2连续式冷轧机组的出现给冷轧生产技术开创了全新的局面，它可以使产品产量、质量、收得率进一步提高，减少操作过程，节省人力和降低消耗。二十世纪八十年代初，日本新日铁成功地将酸洗机组与冷连轧机组连成一条机组达到连续生产。酸洗、轧机联合后，不但保留了全连续轧机的优点，并有所发展，酸轧联合机组的优点： 投资成本低、减少工序、节省人力、缩短生产时间、生产成本低、减少金属损耗、提高收得率、提高产品质量等。由于采用酸轧联合机组，使酸洗能力提高 10%，冷轧能力提高 40%。到目前为止，全世界已建成二十多条酸轧联合机组，其发展势头相当迅猛。
11、冷连轧板带机组轧机形式多为四辊不可逆式轧机或六辊不可逆式轧机。而轧制硅钢、不锈钢、高碳高合金钢、特殊钢及极簿材等轧机形式则多为多辊式冷轧机比如十二辊轧机、二十辊轧机、森吉米尔轧机等等。冷轧板带的生产工序繁多，工艺复杂，产品多样，其机组也特别多，生产也最复杂。可以这么说，今天冷轧生产综合利用了现代冶金、机械、电气、化学、自控制等学科的最新成就而成为轧钢厂中能力最强、效率最高、生产过程机械化与自动化程度最先进的工厂，是轧钢生产向现代化发展的先锋。如酸洗冷连轧联合机组、罩式退火炉机组、连续退火机组、热镀锌机组、电镀锌机组、电镀锡机组、电工钢机组、彩涂机组及精整机组等等。产品特点 1：因为没有经过退火
12、处理，其硬度很高（HRB大于90），机械加工性能极差，只能进行简单的有方向性的小于90度的折弯加工（垂直于卷取方向）。 简单点儿来说，冷轧，是在热轧板卷的基础上加工轧制出来的，一般来讲是热轧-酸洗-冷轧这样的加工过程。 冷轧是在常温状态下由热轧板加工而成，虽然在加工过程因为轧制也会使钢板升温，尽管如此还是叫冷轧。由于热轧经过连续冷变型而成的冷轧，在机械性能比较差，硬度太高。必须经过退火才能恢复其机械性能，没有退火的叫轧硬卷。轧硬卷一般是用来做无需折弯，拉伸的产品，1.0 以下厚度轧硬的运气好的两边或者四边折弯1.2 冷轧带钢的生产工艺1.2.1 生产工艺流程热轧带钢酸洗冷轧退火平整剪切检查分类
13、包装入库湖南工业大学专科毕业设计 31.2.2 冷轧生产的特点冷轧板、带材的轧制工艺特点主要有以下三个方面。1） 加工温度低，在轧制中将产生不同程度的加工硬化。冷轧在金属的再结晶温度以下进行,晶粒被破碎,产生了很高的位错密度,且不能在加工过程中产生回复再结晶,故板带在冷轧过程中必然产生很大的加工硬化,并随着变形程度的增加而加剧,从而使变形抗力及轧制压力增大,降低塑性。当加工硬化超过一定程度后,板料将因过分硬脆而不适合于继续轧制,或者不能满足用户对性能的要求,因此钢材经一定的轧制道次以后,往往要经软化热处理(再结晶退火、固溶处理等) ,使轧件恢复塑性,降低变形抗力,以便继续轧薄。所以在冷轧时,要
14、制定压下规程,决定轧制变形量,并了解金属的加工硬化程度。2） 冷轧中要采用工艺冷却和润滑（工艺润滑） 。采用工艺冷却和润滑是冷轧工艺中的另一大特点。在冷轧过程中,由于金属的变形及金属与辊面的摩擦而产生的变形热及摩擦热,使轧件和轧辊都要产生较大的温升。而轧件的温度过高会使带钢产生浪形,造成板形不均。因此,润滑对冷轧有十分重要的意义,冷轧中采用的润滑剂兼有润滑和冷却的作用,不仅可以显著减少轧辊和带材间的摩擦,从而降低轧制压力和能量消耗,同时还能增加金属延伸,提高带材厚度均匀性及表面质量,防止轧件粘着轧辊。当所轧金属的强度和硬度愈高(合金带材) 或轧制轧件厚度愈薄(薄板带材) 时,工艺润滑和冷却更为
15、重要。有研究证明 ,使用润滑剂后,可使单位压力降低25 %30 % ,轧制道次可减少24 %44 %。冷轧板带常用的工艺润滑剂有纱锭油、棕榈油、蓖麻油、棉籽油及各种成分的乳化液。棕榈油含有较高的脂肪酸,润滑效果好,性能稳定,并且易于从带钢表面除掉,是冷轧中较为理想的润滑剂,但价格较高。也可用蓖麻油、棉籽油代用,也有较好效果。纱锭油也是一种代用油,但轧制后不易去除,使用效果不及蓖麻油和棉籽油。乳化液是由约15 %25 %可溶性油,75 %85 %水和少量无水碳酸钠配制成的混合乳状润滑剂,冷轧中采用乳化液,同时具有润滑和冷却的作用,节约了用油量,并且使用后可以回收,经处理后可以继续使用,因此得到广
16、泛的应用。3) 冷轧中要采用张力轧制。采用带张力轧制是成卷冷轧带钢(包括平整) 的主要工艺特点。 “张力轧制”就是轧件在轧辊中辗轧变形是在一定的前张力与后张力的作用下进行的。轧制时所需的张力由湖南工业大学专科毕业设计 4位于轧机前后的张力卷筒提供,连续式冷轧机各架之间的张力则依靠控制速度来产生。1.3 冷轧带钢生产的发展薄板、带钢的生产技术是钢铁工业发展水平的一个重要标志。薄钢板除了提供汽车、农机、化工、食品罐头、建筑、电器等工业使用外，还与日常生活有直接关系，如家用电冰箱、洗衣机、电视机等都需要薄钢板。因而在一些工业发达的国家中，薄钢板占钢材的比例逐年增加，在薄板、带钢中，冷轧产品占很大部分
17、。近年来，冷轧带钢生产技术的发展主要有以下几个方面：1) 增加钢卷质(重)量。增加钢卷质量是提高设备生产能力的有效方法，因为冷轧带钢是以钢卷方式生产的，每一个钢卷在送到机组内轧制或处理前，都必须经过拆捆、开卷、穿带，然后加速到正常速度工作，在每一卷终了时又需要有减速、剪切、卷取及卸卷的过程，占用较多的生产时间。钢卷质量增大后，可相应地增加作业的时间，而且由于每卷带钢长度的增加，带钢在稳定速度下轧制的时间也相应增加，机组的速度才能真正得到提高，带钢的质量也才能得以改善。然而，钢卷质量也不可无限制地增加，它受到开卷机、卷取机等机械设备的结构与强度的限制，也受到电动机调速范围的限制，而且卷重太大还会
18、给车间内钢卷的运输和存放带来困难。目前，冷轧带卷的质量已达 40t，个别的达到 60t，以带钢单位宽度计算的卷重达到 3036kg/mm 。2) 提高机组和轧机的速度。以五机架轧机为例，20 世纪 50 年代大都在 20m/s 左右，60 年代以来已逐步提高到 30m/s 左右，最高轧制速度达 37.5m/s。六机架冷连轧机的最高轧制速度已超过了 40m/s。但是，轧制速度的进一步提高会受到工艺润滑材料与方式的限制。其他作业线(如单机架平整机组、双机架平整机组、各剪切机组、连续热镀锌机组、酸洗机组、电镀锡机组等)的机组速度也都相应提高。3) 提高产品厚度精度。为提高冷轧带钢的厚度精度，在冷轧机
19、上采用了全液压压下装置，以便增加轧机压下装置的反应速度，并采用了带钢厚度自动控制装置。对于高速、高产量的带钢冷连轧机，实现了计算机控制。4) 改善板形。在带钢冷连轧机上，广泛采用液压弯辊装置来改善板形。5)提高自动化程度。在生产操作自动化方面，普遍采用各种形式的极限开关、光湖南工业大学专科毕业设计 5电管等、对每个动作实行自动程序控制，实现了钢卷对中、带钢边缘纠偏、机组中带钢速度的自动调整、剪切钢板的自动分选等自动化操作和控制。6) 改进轧机结构 2。1971 年以来，出现了全连续式冷连轧机。这种轧机只要一次引料穿带后，就可实现连续轧制。此时，后续带卷的头部通过焊接机与前一带卷尾部焊接在一起。
20、为了保证带钢能够连续轧制，在连轧机人口端设置了活套装置。在冷连轧机组出口端没置了分卷用的飞剪机，并设置了两台卷取机，以便交替地卷取带钢。全连续式冷连轧饥即使在换辊时，带钢依然停留在轧机内。换辊一结束，轧机可立即进行轧制。采用全连续式冷连轧机，可以提高生产率 3050，产品质量和收得率也都得到提高。7)改进生产工艺。不断采用新工艺、新设备，例如深冲钢板连续退火作业线和浅槽盐酸酸洗、HC 轧机、和异步轧制等，以简化冷轧工艺过程，提高冷轧带钢的精度和节省能量。湖南工业大学专科毕业设计 62 产品方案2.1 产品方案2.1.1 生产规模根据设计任务要求本生产线工程年生产规模为 150 万 t。2.1.
21、2 产品方案产品方案定义：产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品的名称、品种、规格及年计划产量.。表 2-1 主要产品品种及规格产品规格产品名称厚 mm 宽 mm 长 mm产量万吨所占比例%普通碳素钢板 0.3-2.0 10001950 40 30优质碳素钢板 0.3-2.0 10001950 60 50涂层钢板 0.3-2.0 10001950 10004000 20 20合计 120 1002.1.3 生产方案的确定生产方案定义: 生产方案即产品的生产方法.选择生产方案的依据金属与合金的品种、规格、状态及质量要求品种和规格不同，所采用的生产方案就不同，那么设计的车间就有很大的差别，若产
22、品质量要求不同就是同一种合金品种与规格也可以采用不同的生产方案。2）年产量的大小产量不仅决定工艺过程的特点，同时也对设备的选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的影响。湖南工业大学专科毕业设计 73） 投资、建设速度、机械化与自动化程度、劳动条件、工人与管理人员的数量以及将来的发展。4）考虑经济效果，采用那种方案合理，适合建厂原则，在设计时可比照一个工艺比较成熟的厂。所以本设计采用的是全连续式五机架串列式六辊酸轧联合机组。2.2 坯料的确定2.2.1 坯料的选择原料要求：根据金属平衡，年产 150 万吨的冷轧产品，年需要热轧钢卷 157.18 万吨。确定冷轧厂所需的热轧原料规格为：带钢宽度：1000
23、1980mm带钢厚度：1.56.0mm钢卷内径： 762mm钢卷外径： 11002150mm钢卷重量：最大 40 吨单位质量：最大 23kg/mm，平均 18kg/mm.2.2 坯料的技术条件 31）热轧带钢原料不应有边缘裂口、裂缝或向上弯起 90以上的边缘，应卷紧，边缘整齐，内圈无舌头。2）热轧带钢表面不应有粗划痕及轧入外来杂质，必须脱油、脱脂、无漆。3）热轧带钢最大波浪度为：1.53.0mm 带长每 2mm 最大到 20mm3.14.5mm 带长每 2mm 最大到 15mm4.66.0mm 带长每 2mm 最大到 10mm4）厚度偏差见表 2-2湖南工业大学专科毕业设计 8表 2-2 厚度偏差宽度公称厚度 1.75mm 200 200穿带速度 m/min 24 241.75mm 以下 15 9纵切能力1.75mm 以上 6 64.2.7 重卷机组表 4-9 重卷机组参数
