热轧带钢生产线及设备的毕业设计论文模板.docx

板带材生产技术水平不仅是冶金工业生产发展水平关键标志，也反应了一个国家工业和科学技术发展水平。建设现代化热轧宽带钢轧机要满足现代工业对热轧板品种质量要求。最终产品质量取决于连铸坯质量，传统厚度板坯连铸工艺显著优于薄板坯连铸工艺。薄板坯连铸连轧更适于生产中低级板材品种，在薄规格产品生产方面含有显著优势。为了满足高质量和高性能板材要求，采取厚板坯常规连轧生产方法更合理。
基于这些考虑，此次设计结合唐钢1700mm、本钢1700mm、宝钢1580mm、鞍钢1780mm热轧生产线设计了200万吨1700mm常规热连轧生产线。在此设计中具体地介绍了加热、粗轧、热卷取、精轧、冷却、卷取等一系列过程。
其中精轧机选择六架大断面牌坊和高吨位轧制力轧机,采取 HC轧机、CVC轧机、工作辊正弯辊（WRB）技术和厚度自动控制（AGC）等技术来控制板型和厚度。另外，为提升轧件温度，降低头尾温差，在精轧前采取无芯轴隔热屏热卷箱。设计中包含技术参数大部分取自现场经验数值，用到部分公式也是来自于实际经验公式。
关键词: 常规热连轧；热卷箱；层流冷却；厚度自动控制

引 言
板带产品技术要求具体表现为产品标准，包含四个方面：(1)尺寸精度高。板带钢通常厚度小、宽度大，厚度微小波动将引发使用性能和金属消耗巨大改变，板带必需含有高精度尺寸。(2)无板形缺点。板带越薄，对板形不均敏感性越大。(3)确保表面质量。板带表面不得有气泡、结疤、拉裂、刮伤、折叠、裂缝、夹杂和氧化铁皮压入。(4)含有优良性能。板带钢性能要求关键包含机械性能、工艺性能和一些钢板特殊物理或化学性能。
现在传统热轧宽带钢轧机采取特色技术有：
(1)连铸坯热装和直接热装。该技术要求炼钢和连铸机稳定生产无缺点板坯；热轧车间最好和连铸机直接连接，以缩短传送时间；在输送辊道上加设保温罩及在板坯库中设保温坑；板坯库中要含有对应热防护方法。
(2)板坯定宽压力机。可连续进行板坯侧压，运行时间短，效率高，板坯温降小，侧压后板坯头尾形状好，狗骨断面小，板坯减宽侧压有效率达90 %以上。
(3)粗轧机短行程控制和宽度自动控制。经立辊宽度压下及水平辊厚度压下后 , 板坯头尾部将发生失宽现象。依据其失宽曲线采取和该曲线对称反函数曲线 , 使立辊轧机辊缝在轧制过程中不停改变。这么轧出板坯再经水平辊轧制后 , 头尾部失宽量降低。
(4)中间坯保温技术和边部感应加热技术。中间坯长度可达80～90m，进精轧机轧制过程中为降低带坯头尾温差，设置保温罩是简单有效技术。精轧机组前带坯边部电感应加热器是针对轧制薄规格产品和硅钢、不锈钢、高碳钢特殊品种设置。
从中国现在板带市场需求情况和生产能力来看，热轧板生产能力大大高于冷轧能力。采取常规板坯连铸、热送热装和直接轧制工艺,可稳定生产以汽车面板为代表高级板材品种,除生产工艺成熟、效率高、产品质量高外,还可缩短工艺步骤,降低生产成本。选择这种工艺方案,热轧板品种质量定位很高,品种齐全,尤其是生产超深冲钢、高强度钢、奥氏体不锈钢、高钢级管线钢等时适宜采取厚板坯常规热连轧工艺。
但因为连铸和热连轧生产线投资百分比通常约为连铸20%, 轧机80%,热连轧机是决定规模和投资关键原因。从生产规模看, 要充足发挥热连轧机生产能力, 必需配置足够生产能力辅助设备和确保连铸坯质量和供给量。采取连铸、炼钢、轧钢生产计划计算机一体化管理系统，以确保物流匹配，使投资效益最大化。
1 文件综述
1.1 热轧板带钢发展历史
1.1.1 热轧板带钢生产发展史
热轧板带钢轧机发展已经有70多年历史，汽车工业、建筑工业、交通运输业等发展，使得热轧及冷轧薄钢板需求量不停增加，从而促进热轧板带钢轧机建设取得了快速和稳定发展。从提升生产率和产品尺寸精度、节能技术、提升成材率和板形质量、节省建设投资、降低轧制线长度实现紧凑化轧机部署到热连轧机和连铸机直接连接部署，热轧板带钢生产技术经历了不一样发展时期。
1960年以前建设热带钢轧机称第一代热带钢轧机。这一时期热带钢轧机技术发展比较缓慢,其中最关键技术进步是将厚度自动控制（AGC）技术应用于精轧机，从根本上改善了供给冷轧机原料板带钢厚度差。
20世纪六、七十年代是热轧板带钢轧机发展关键时期。同时连铸技术发展成熟，促进热连轧机从最初使用钢锭到使用连铸坯，从而大幅度提升产量并能够为冷轧机提供更大钢卷。热轧板带钢轧机生产工艺过程是钢铁工业生产中自动化控制技术最发达工序。60年代后新建热带钢轧机很快采取了轧制过程计算机控制，将热轧板带钢轧机发展推向一个新发展阶段，这一时期新建轧机称为第二代热带钢轧机。1969年至1974年在日本和欧洲新建轧机称为第三代热带钢轧机。
20世纪80年代，板带钢生产愈加重视产品质量，同时对于低凸度带材需求量不停增加，这使板带钢板形控制技术成为热轧板带钢轧制技术关键课题之一。90年代，热轧板带钢在工艺方面有重大突破，1996年日本川崎钢铁企业成功开发无头连续轧制板带钢技术，处理了在常规热连轧机上生产厚度0.8～1.2 mm超薄带钢一系列技术难题。热连轧生产线产品规格最薄达0.8mm,但实际生产中并不追求轧制最薄规格，因为薄规格生产故障率高,辊耗大,吨钢酸洗成本高等。待技术发展到故障率等降低后,才能经济地批量生产。
1.1.2 中国热轧板带钢生产发展史
中国热连轧带钢发展,大致经历了三个阶段:
第一阶段,以大企业为主,以处理企业有没有为关键目标早期发展阶段。这个时期热轧板带钢轧机建设只能靠国家投入,因为资金、技术等限制,轧机水平参差不齐。1989投产宝钢2050mm轧机代表了当初国际优异水平,采取了一系列最优异热连轧生产技术。不过,这个时期投产二手设备则是国外五六十年代装备 ( 1994年投产太钢1549mm轧机、梅钢1422mm轧机) ,整体技术水平相对落后,在安装过程中进行了局部改造 ,但整体技术水平提升有限。还有两套国产轧机投产: 1980年投产本钢1700mm轧机和1992年投产攀钢1450mm轧机，这两套轧机整体水平不高，产品和国际水平差距较大。但在当初条件下,这几套轧机满足了国民经济建设需要，同时培养了一大批技术人才。
第二阶段,全方面提升技术水平,瞄准世界最高、最新技术，全方面引进阶段。20世纪90年代以后,各大企业均以引进国外最优异技术为主。如1999年投产鞍钢 1780mm轧机、1996年投产宝钢1580mm轧机 ,是世界传统热连轧带钢轧机最优异水平代表,除通常现代化轧机采取优异技术以外,还采取了轧线和连铸机直接连接部署形式,板坯定宽压力机, PC板形控制系统,强力弯辊系统，轧辊在线研磨,中间辊道保温技术和带坯边部感应加热技术，轧机全部采取交流同时电机和GTO电源变换器及4级计算机控制，精轧机采取了全液压压下及AGC技术。中国还引进了三套薄板坯连铸连轧生产线,即1999年投产珠钢1500mm薄板坯生产线、邯钢1900mm薄板坯生产线和投产包钢1750mm薄板坯生产线，这些生产线是当初世界最优异薄板坯生产线。这些生产线引进使中国拥有了新一代热连轧带钢生产技术。
第三阶段,这个阶段是近几年开始,是以提升效益、调整品种结构、满足市场需要和提升企业竞争能力为目标发展阶段。因为多年国家经济快速发展,对钢材需求不停增加,所以除国营大中型企业外,中小型企业,甚至民营企业全部把生产宽带钢作为以后发展关键,或引进或采取国产技术,或建设传统热连轧宽带钢轧机或建设薄板坯连铸连轧生产线。同时,这个阶段对引进二手轧机和原技术较落后国产轧机进行了全方面技术改造,使其达成了现代化水平。国外刚出现半无头轧制技术、铁素体加工技术、高强度冷却技术、新型卷取机等,在部分轧机上也已应用。现在中国热连轧技术装备已完全摆脱落后状态,并已处于世界优异水平之列。
1.2 热连轧技术发展现实状况
1.2.1 带钢生产技术进步
最近十几年,热连轧技术有了很大进步,在热轧带钢轧机部署形式发展方面,总结起来,关键有六种形式：
1.经典传统热带钢连轧机组,这种机组通常是2架粗轧机,7架精轧机,2台地下卷取机,年总产量350～550万t ,生产线总长度400～500m,有部分新建机组装备了定宽压力机( SP)。这类轧机采取铸坯厚度通常为200～250mm,特点是产量高,自动化程度高,轧制速度高(20 m/ s 以上),产品性能好。
2.紧凑型热连轧机,通常机组组成为1架粗轧机,1台中间热卷箱,5～6架精轧机,1～2台地下卷取机,生产线长度约300m ,年产量200～300万t。采取铸坯厚度200mm 左右,投资比较少,生产比较灵活,因为使用热卷箱温度条件很好,能够不用升速轧制(轧制速度14 m/ s左右) 。
3.新型炉卷轧机机组,通常采取1台粗轧机,1台炉卷轧机,1～2台地下卷取机,产量约100万t ,其中有生产线能够生产中板也能够生产热轧板卷,关键用于不锈钢生产,投资较小,生产灵活,适合多品种。
4.热轧带钢另一生产形式是薄板坯连铸连轧,按结晶器形式不一样,分别有多个形式,如SMS开发CSP、DANIELY开发H2FRL等,由薄板坯铸机、加热炉和轧机组成,刚性连接,铸坯厚50～90mm,产量120～200万t ,轧机部署形式有粗轧加精轧为2 + 5部署,1+ 6部署,也有7架精轧机组成生产线。薄板坯连铸连轧特点是生产周期短、产品强度高、温度和性能均匀性好,不过表面质量、洁净度控制方面比传统厚板坯难度大。
5.国外发展无头(半无头)轧制技术,日本是在传统粗轧机后设置热卷箱,飞焊机,把中间坯前一坯尾部和下一坯头部焊接在一起,进入精轧机组时形成无头带钢进行轧制,在卷取机前再由飞剪剪断,该生产线能够20 m/ s速度轧制生产。0. 8～1. 3 mm厚带钢。德国发展是半无头轧制技术,她们利用薄板坯连铸连轧生产线,铸造较长铸坯,如200m,进人精轧,而且轧后进行剪切,在精轧机组中形成有限无头连轧。这种生产线特点是适合于稳定生产薄规格带钢,降低了薄规格带钢生产中轧废和工具损失。欧洲还在开发基于薄板坯连铸连轧技术无头轧制技术,经过深入提升铸坯拉速,使连轧机和连铸机速度得到匹配,实现真正连铸连轧。
6.正在开发生产热带钢技术是薄带直接连铸并轧制技术,钢水在2 个辊中铸成5～6mm带钢,经过1架或2架轧机进行小变形轧制和平整,生产出热带钢卷。欧洲、日本和澳大利亚全部进行过类似试验,美国NUCOR建立了工业试验厂,德国THYSSEN-KRUPP也建立了相同试验工厂,据介绍年产50万t带钢厂已经试验成功,不过相关生产稳定性、成本、产品质量、产品范围和应用领域深入报道还未见到。
1.2.2 热带钢装备技术进步
现在热连轧机很多技术发展仍然集中在板形、厚度精度、温度和性能正确控制、表面质量控制等方面,比如广泛使用强力弯辊(WRB)系统、工作辊窜辊( HCW、CVC)和对辊交叉( PC)技术,工作辊精细冷却、高精度数学模型不停改善等,全部使热轧产品质量不停提升。值得提出新型轧机技术是日本发明在热连轧机组最终3个机架上采取单辊驱动和不一样辊径工作辊轧制技术(SRDD),该技术是轧制中驱动大直径下工作辊(直径620mm),而较小直径上工作辊从动,其优点是轧制中有剪应力产生,降低轧制力、降低边降和增大压下量。在中国称为异步轧制技术,中国试验室试验也表明,该生产方法对降低轧制力有显著效果。在现在情况下用低温大变形生产超细晶粒钢和超高强度钢,这种设备是很有效,不过相关质量、稳定性等方面尚无深入报道。全部新建轧机全部有完善检测技术和手段,如厚度、宽度、速度、凸度、平直度、表面等,使带钢精度更高,质量愈加好。
1.3 中国热轧板带钢发展趋势
1.3.1 近代热轧板带钢生产技术发展关键趋向
1.热轧板带材短步骤、高效率化。这方面技术发展关键可分两个层次：(1)常规生产工艺革新。为了大幅度简化工艺过程，缩短生产步骤，充足利用冶金热能，节省能源和金属等各项消耗，提升经济效益，不仅充足利用连铸板坯为原料，而且不停开发和推广应用连铸板坯直接热装和直接轧制技术。(2)薄板坯和薄带坯连铸连轧和连续铸轧技术是近十年来兴起冶金技术大革命，伴随这一技术逐步完善，必将成为以后建设热轧板带材生产线关键方法。
2.生产过程连续化。近代热轧生产过程实现了连续铸造板坯、连续轧制和连铸和轧制直接衔接连续化生产，使生产连续化水平大大提升。
3.采取自动控制不停提升产品精度和板形质量。在板带材生产中，产品厚度精度和平直度是反应产品质量两项关键指标。因为液压压下厚度自动控制和计算机控制技术采取，板带纵向厚度精度已得到了显著提升。但板带横向厚度(截面)和平直度(板形)控制技术往往尚感不足，还急待开发研究。为此而出现了多种高效控制板形轧机、装备和方法。这是近代板带轧制技术研究开发最活跃一个领域。
4.发展合金钢种及控制轧制、控制冷却和热处理技术，以提升优质钢及特殊钢带组织性能和质量。利用锰、硅、钒、钦、银等微合金元素生产低合金钢种，配合连铸连轧、控轧控冷或形变热处理工艺，能够显著提升钢材性能。多年来，因为工业发展需要，对不锈钢板、电工钢板(硅钢片)、造船钢板、深冲钢板等生产技术提升尤其注意。多种控制钢板组织性能技术，包含对组织性能预报控制技术得到了开发研究和重视。
1.3.2 中国热带轧机发展趋势
1.热轧带钢轧机建设深入发展。多年中国热连轧带钢生产发展极其快速，邯钢、南钢、安钢、武钢、宣钢、承钢等也正在计划建设热带轧机。假如全部轧机全部建成,产能得到发挥,则带钢产量将很可观,中国钢材板带比低、薄板长久供不应求情况将根本改变。
　　2.轧机国产化率逐步提升。进入二十一世纪以后,除热连轧带钢产量大幅度提升、轧机建设快速发展以外,轧机国产化问题也有了长足进步。现在由国外总承包项目国产化率普遍达成70 %以上,有达成90 %。而且部分项目已做到全部国产化,如鞍钢1700、2150mm轧机、济钢1700mm轧机、莱钢1500mm轧机、新丰1700mm轧机、唐钢1700mm轧机等,由中国总承包,装备全部中国设计制造,少许关键件在国外自主采购。中国装备即使在整体技术水平上和外国优异水平有一定差距,但已达成较高水平,以鞍钢1700mm轧机为例,其质量水平和其1780mm轧机相差不大。国产装备另一优势是价格优势。如引进国外薄板坯连铸连轧生产线通常需投资20～23亿人民币,但采取国产中等厚度薄板坯仅需15～17亿人民币,其产量和国外生产线基础相同。
3.世界最新技术不停被采取。现在中国已建和在建热轧生产线中采取了很多最新技术,如半无头轧制技术,其在国外刚开发很快,中国已经有多条生产线采取或预留 (唐钢、马钢、涟钢、本钢、通钢等)；如高性能控制器,西门子刚推出新一代闭环工艺和传动控制器 TDC,中国已经有太钢 1549mm轧机、武钢2250mm轧机采取,北京科技大学国家轧制中心负担莱钢 1500mm轧机自动化控制系统也采取了该控制器,使中国紧跟国外最优异技术发展。事实表明,在采取最新技术方面热连轧领域已处于国际前沿水平。
1.4 热轧板带钢生产工艺及其特点
1.4.1 常规热连轧工艺
常规厚板坯热连轧生产工艺含有很多特点: (1)生产能力大；(2)产品品种规格范围宽、产品精度高、质量稳定,规格可覆盖全部板材产品,产品最宽可达mm 以上,可生产包含汽车板、家电板、硅钢、管线板、造船板、容器板等高纯净度、高精度和高强度全部热轧产品；(3)生产效率高、成材率高、自动化程度高；(4)压缩比大于其它多种工艺；(5)多年来常规板坯连铸和热连轧工艺取得突破性进展,包含连铸坯热送热装和直接轧制技术、无头轧制技术、连铸板坯结晶器在线调宽技术、定宽压力机调宽技术等。所以现在这种生产工艺仍是大型或特大型钢铁联合企业建设热轧宽带钢轧机首选。因为连铸连轧工艺生产步骤多、工艺步骤长、占地面积大、能耗较高,所以生产成本相对较高；生产优质高级产品时,需配置技术含量高炼钢、精炼和连铸设施,投资对应增大；另外,生产超薄带钢难度大,生产成本高。
1.4.2 薄(中，厚)板坯连铸连轧工艺
因为薄板坯 (厚度为50mm)连铸连轧时铸坯薄、拉速高,易产生纵向裂纹,所以造成板坯表面质量差,组织不均匀,限制了很多品种生产。在对于表面光洁度要求不高场所下，其产品能够部分替换冷轧产品，省去冷轧各个步骤。尤其坯料连续铸造后，在轧制前仅有一次补热，生产过程得到简化，降低了成本。为了扩大生产品种,将出结晶器铸坯厚度增加到90mm,经软压下后减薄到70mm ,形成中薄板坯连铸连轧生产方法,可实现铁素体轧制,能生产包晶钢等。中厚板坯连铸连轧也是在薄板坯连铸基础上,将铸坯厚度增至90～150mm,轧制工艺和设备配置靠近常规工艺,使带坯温度和性能更均匀,生产品种不停扩大,逐步靠近常规工艺生产品种范围。薄板坯连铸连轧生产工艺含有特点是: (1)生产能力适中,适合中型钢铁企业生产板材, 2流连铸机经济规模可达250万t左右；(2)部署紧凑、设备重量轻、厂房面积小、步骤短、能源和动力消耗较少、生产运行成本较低；(3)采取半无头轧制工艺 ,适合批量生产1.5mm以下薄规格热轧板 ,实现“以热代冷”；(4)生产通常见途板材和超薄带钢市场竞争力较强。因为薄板坯连铸拉坯速度较高 ,所以铸坯易产生横向角裂和表面纵裂等缺点 ,使带钢表面质量不及常规工艺产品水平；另外,也不利于生产要求压缩比较大品种。现在,薄板坯连铸连轧生产产品只能覆盖板材品种70 %～80 % ,还有相当一部分产品 ,如汽车面板、超深冲板和表面质量要求高板材、高钢级管线板、奥氏体不锈钢板、部分高碳钢板等尚处于开发试验阶段。鉴于此,世界上已投产40多条薄板坯连铸连轧生产线,中低级产品约占80%。中等厚度板坯连铸连轧工艺拉坯速度处于薄板坯和传统厚板坯之间,连铸坯内在质量有很大提升,板材质量优于薄板坯工艺。所以学术界认为,该工艺在理论上生产产品质量有可能和常规工艺靠近,可达成传统厚板坯水平。
1.5 热轧板带新生产工艺对轧机装备要求
热带钢连轧机在现代轧钢工艺中能够认为是比较成熟技术和设备,装备发展也是围绕着上述部分新工艺深入优化过程,传统热轧工艺和上述部分新工艺相比,除在设备部署上带来改变之外,在温度制度、速度制度、变形制度上也有所改变,这些改变对轧机装备设计提出了新要求。
薄板坯连铸连轧工艺温度制度,较传统热轧带钢生产工艺有较大不一样,板坯温度均匀,温差小于10℃,且在轧制过程中板坯头部进入轧机,板坯其它部分仍在炉内保温,不存在温降问题。传统热轧带钢生产,因为在轧制过程中存在温度降,为避免因温度降造成头尾温差,产生厚度精度差,板形不好和性能不均匀一致等质量问题,在轧制过程中必需要升速轧制。而薄板坯连铸连轧工艺,不存在上述问题,轧机生产能力远大于连铸机生产能力,即使两台连铸机供坯,轧机生产能力也是有富裕。所以没有必需进行升速轧制。薄板坯连铸连轧工艺中每架轧机压下率较传统热轧机压下率高, 轧机负荷较传统轧机要高,这是由薄板坯连铸连轧采取大压下和高刚度轧制工艺决定。但不采取升速轧制对轧机降低负荷有所帮助。在设计中要对机架、轧辊进行优化设计,尤其是为降低轧制力在后几架轧机上尽可能采取小直径工作辊。在生产中因为轧制压力增加,板形控制和厚度控制比传统轧制有更高要求。
1.5.1 板形、板厚控制技术在新生产工艺中应用
板形控制是带钢轧机关键技术,各轧机制造商在此方面全部下大力气开发,展现出多个板形控制技术。这些技术可大致分为工艺方法和设备方法。从设备方法来讲,关键有原始凸度法、液压弯辊法,调整轧辊凸度法,轧辊变形自赔偿法,阶梯形支承辊法,抽动轧辊法,在线磨辊法,轧辊交叉法等。其中抽动轧辊法中CVC、HC结合弯辊技术得到广泛应用,交叉辊法PC轧机,其板形控制能力较强,综合性能优良,是现在发展较快板形控制法,但交叉轧辊带来较大轴向力给设备设计带来不便,且交叉机构较为复杂,是其得到广泛应用巨大障碍。板厚自动控制技术方面,液压AGC已得到普遍认可,采取短行程压下缸,以降低油柱高度提升响应速度,已成为业界共识。
1.5.2 除鳞技术发展
热轧带钢在轧制过程中除鳞效果好坏,直接影响到带卷产品质量。传统热轧带钢生产,均采取高压水除鳞系统,水压达15～18MPa,采取数次除鳞,即粗轧前、精轧前及机架间进行除鳞。伴随薄板坯连铸连轧工艺出现,给除鳞技术带来了一个新课题,薄板坯氧化铁皮在板坯表面很薄且很粘,氧化铁皮极难去除,所以高压水鳞系统水压高达成35MPa,在奥钢联试验机组上水压曾高达55MPa。提升水压对除鳞有一定作用, 但带来部分问题, 如高压系统维修保养工作量增加,事故率增加。深入优化除鳞机喷嘴到板坯表面距离和角度,以达成更高除鳞效果；开发新型高压水流量喷嘴,使水流压力高,且冲击到板坯表面水量小,从而降低板坯表面温降,这是高压水除鳞设备发展方向。

2 建厂依据及产品纲领
2.1 建厂依据
2.1.1 可行性研究
1. 中国正处于经济发展时期，钢铁消费良好。即使中国钢铁业有了很大发展，不过中国产品结构类型还很不合理，板带在钢材中百分比仅为25%左右，而在发达国家多达50%～60%，甚至更多。中国共进口热轧薄板、冷轧板和镀锌板等各类板材约1600万吨，尤其是薄规格冷、热轧板和热轧酸洗板占当年进口量80%。伴随国家经济发展，尤其是中国农村发展，国家汽（轿）车、家电、集装箱、输油（汽）管线等行业也会随之发展进而刺激各类板材品种需求，市场前景很大。
2. 和薄板坯连铸连轧相比，常规热连轧仍有其本身优势。薄板坯连铸连轧技术晶粒较细，加上轧制大压下，使产品硬度很高，不能按要求向冷轧供给强度低于240MPa软带钢。就向冷轧供料而言，常规热连轧仍有宽广发展空间。
2.1.2 地理和资源
中国有着丰富资源，便利交通为运输提供了保障。国外，如巴西、澳大利亚有着高品味铁矿，经过海运能够运达中国。
中国各大高校如北京科技大学、东北大学、鞍山科技大学和省内燕山大学、河北理工大学等冶金工科院校，可为企业提供一流技术人才。
2.2 产品纲领
产品纲领是设计任务书中关键内容之一，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关键依据。产品纲领不仅要求了车间类型,同时也要求了车间生产品种方向。所以编制产品方案时应注意:
1.满足国民经济尤其需要，依据市场信息处理一些短缺产品供给和优先确保国民经济关键部门对钢材需要。
2.考虑各类产品平衡，尤其是地域之间产品平衡。要正确处理长远和目前、局部和整体关系。作到供求适应、品种平衡、产销对路、布局合理、要预防不顾轧机特点和条件一哄而上、一哄而下倾向。
3.考虑轧机生产能力充足利用和建厂地域产品合理分工。
4.考虑建厂地域资源供给条件，物资和材料运输情况。
5.要适应该前对外开放、对内搞活经济形势，努力争取做到产品结构和产品标准现代化。
2.2.1 坯料
热连轧带钢所用原料关键是连铸板坯和初轧板坯。因为连铸坯很多优点，加之比初轧坯物理化学性能均匀，且便于增大坯重，故对热带连轧更为适宜，其所占比重日益增大。热带连轧机所用板坯厚度通常150～300mm，多数为200～250mm，最厚达350mm。近代连轧机完全取消了展宽工序，方便加大板坯长度，采取全纵轧制，故板坯宽度要比成品宽度大，由立辊轧机控制带钢宽度，而其长度则关键取决于加热炉宽度和所需坯重。板坯重量增大能够提升产量和成材率，但也受到设备条件，轧件终轧温度和头尾许可温差，和卷取机所许可板卷最大外径等限制。现在板卷单位宽度重量不停提升，达成15～30kg∕mm。
综上此次设计选择原料规格以下：
板坯厚度：150～300mm
板坯宽度：800～1600mm
板坯长度 定尺坯4～10.6m

产品规格

厚度：0.8～12.7mm
宽度：850～1550mm
钢卷内径：Φ759mm
钢卷外径：Φ1200～Φ2025mm
最大卷重：30t
产量：年产220吨
2.2.3 钢种方案
按钢种分类热轧板带产品方案如表1：
表1 按钢种分配热轧板带产品
序号
钢种
代表钢号
年产量（wt）
百分比
1
一般碳素结构钢
Q235～Q275
80
36%
2
优质碳素结构钢
08～08AL
80
36%
3
低合金钢
Q345B
60
28%
4
累计

220

按产品规格分配热轧板带方案见表2。
表2 按产品分配热轧板带
产 量 (wt)
宽 度 （mm）
合 计
（wt）
比 例
800～1000
1000～1200
1200～1400
1400～1600
厚度
（mm）
0.8～1.5
4
6
7
5
22
10%
1.5～4
15
27
29
17
88
40%
4～6
11
22
22
11
66
30%
6～12.7
9
14
15
6
44
20%
合 计（t）
39
69
73
39
220

比 例
18 %
31%
33%
18%

100%
3 车间部署及关键设备选择
3.1 车间部署及设备选择标准
首先，在粗轧机和精轧机之间设计保温罩或热卷箱等，关键是考虑产品规格，实际现场生产和带钢内部组织性能影响，而做出选择；其次，为了使得此次设计更贴近实际，在选定轧机型号及确定轧辊、各架轧机之间距离等方面，关键是依据唐钢一钢轧厂1700生产线车间设计，并针对此次设计要求做部分改动；在确定轧机数目及部署上，考虑是现在连铸机铸出坯料质量、大压下造成跑偏、及整个轧制稳定配合等方面，而作出了此次设计。在设计中，选择设备、技术、轧机数目、部署及选择原因将在下面做具体介绍。
3.2 关键设备选择
轧钢机是完成金属轧制变形关键设备,代表车间生产技术水平,这是区分于其它车间类型关键。所以,轧钢机选择是否合理对车间生产含有很关键影响。因为带钢轧机为平辊轧制,轧制力大,为了能控制良好板形,机架和轧辊必需有较大刚度才行.所以板带轧机关键是四辊轧机。
轧钢机选择关键依据是:车间生产钢材钢种,产品品种和规格,生产规模大小和由此而确定产品生产工艺过程。对轧钢车间设计而言,轧钢机选择关键内容是:确定轧钢机结构形式,确定其关键技术参数,选择轧机架数和部署形式。
在选择轧钢机时通常要注意考虑下列各项标准:
(1)在满足产品方案前提下,使轧机组成合理,部署紧凑
(2)有较高生产效率和设备利用系数
(3)确保取得质量良好产品,并考虑到生产新品种可能
(4)有利于轧机机械化,自动化实现,有利于工人劳动条件改善
(5)轧机结构型式优异合理,制造轻易,操作简单,维修方便
(6)备品备件更换轻易,并利于实现备品备件标准化
(7)有良好综合技术经济指标
3.2.1 板坯宽度侧压设备
宽度精度和厚度精度、板凸度、平直度共同组成带钢外形质量，其中宽度精度是带钢带钢产品外形质量一个关键指标。正确宽度能够提升热轧薄板及其后步工序成材率，既可避免因为过宽造成切边过多，又可降低因为过窄给后步工序带来生产安排混乱。需对成品带钢宽度进行控制，这里先介绍粗轧调宽。粗轧调宽能够经过独立立辊轧机、粗轧机隶属立辊、定宽轧机、大侧压调宽压力机（SP轧机）等设备实现。粗轧调宽在带钢宽度调整和精度控制中占相关键地位。
1.立辊轧机
为了进行宽度控制，传统热连轧机组全部配有独立立辊轧机或在粗轧机上装设隶属立辊，有精轧机前也设置了立辊。依据调宽量大小，板坯能够进行多道次或一道次立轧。
(1)立辊轧机在粗轧机水平轧机前面，大多数立辊轧机牌坊和水平轧机牌坊连接在一起。立辊轧机关键分为两大类，即通常立辊轧机和有AWC功效重型立辊轧机。
①通常立辊轧机是传统立辊轧机，关键用于板坯宽度齐边、调整水平轧机压下产生宽展量、改善边部质量。其结构简单，主传动电机功率小、侧压能力普遍较小，而且控制水平低，不能在轧制过程中进行调整，带坯宽度控制精度不高。
②有AWC功效重型立辊轧机是为了适应连铸发展和热轧带钢板坯热装发展而产生现代轧机。其结构优异，主传动电机功率大，侧压能力大，含有AWC功效，在轧制过程中对带坯进行调宽、控宽及头尾形状控制，不仅能够降低连铸板坯宽度规格．而且有利于实现热轧带钢板坯热装，提升带坯宽度精度和降低切损。有AWC功效重型立辊轧机结构图1所表示。

图1有AWG功效重型立棍轧机结构图

本设计在R1前选择带AWC功效重型立辊轧机RE1。其关键技术参考唐钢设计见表3。
表3 立辊轧机多种性能参数
轧辊
φ640/φ580×380毫米
调宽范围
800～1700毫米
调整速度
30毫米/秒
压下形式
电动+液压
轧制力
最大100吨
压下量
板坯厚度为90毫米时最大7毫米(13.5毫米/边)
板坯厚度为70毫米时为最大30～35毫米(15～17.5毫米/边)
轧制速度
最大22转/分(用新辊)
主传动电机
2—AC88KW×0—150rpm成正确水平电机
轧辊开口度
最大1770毫米（换辊时1840毫米）最小800毫米
AWC行程
50毫米
(2)立轧变形特点和平轧完全不一样，经立辊轧机轧制后板坯含有一下形状特点：
①板坯立轧狗骨变形，图2(a)所表示。板坯立轧是经典超高件轧制过程，其突出特点是侧压时变形不深透，金属向厚度方向上流动关键集中在板坯两侧边缘部分，横断面出现显著双鼓形，就是所谓狗骨变形。立辊辊径越大，狗骨形越小。为增加调宽效率，现在普遍采取定宽压力机（SP Sizing Press）,可看做是用半径无限大垂头替换了立辊，定宽压力机狗骨形要比立辊调宽小得多。带有狗骨形板坯经过后步平辊轧机轧制后，较厚边部金属将向宽向流动，造成轧件继续宽展，所以影响宽度精度，降低宽度控制效果。

图2(a)立辊轧边 图2(b)立轧后平扎
②“舌头”及“鱼尾”。经过侧压后板坯，在头尾部分产生严重宽度不均，板坯头尾在轧制方向金属流动阻力小于板坯中部，形成头尾两侧向中间圆弧形，使头尾宽度收缩，最终形成端部内凹形状，即所谓“舌头”及“鱼尾”。这部分带材必需在后续工序中给予切除，造成了金属浪费，图2(b)所表示。 而头尾之间部分，因为金属沿轧制方向流动阻力加大，在长度方向延伸受到限制，形成板坯两侧厚度方向凸起高于头部。
③立轧时板坯拱起。板坯宽厚比较大时，假如采取立辊轧机轧制，轻易使板坯拱起，造成板坯失稳发生弯曲和扭转。
2.定宽压力机
压缩调宽技术是大家为了克服立辊轧制调宽缺点，增大压缩工具和板坯接触长度，改善板坯断面狗骨形，降低板坯头尾部鱼尾和舌头及失宽，提升成材率而提出。实现压缩调宽技术设备是定宽压力机(SP Sizing Press)。定宽压力机在粗轧高压水除鳞装置以后，粗轧机之前，用于对板坯进行全长连续宽度侧压。和立辊轧机相比，SP轧机含有以下优势：(1)板带成材率提升。SP轧机含有较强板坯头尾形状控制功效，金属切损少。(2)调宽能力提升。现在SP轧机最大侧压量达成了350 mm，有效减轻了连铸机不停变换宽度规格负担，提升了连铸机生产率和连铸坯质量及板坯热装率和热装温度。(3)调宽实效提升。侧压变形更深透，板坯变形均匀，平轧是宽展回复减小。(4)宽度精度提升。SP轧机锤头间距可严格控制，有很强定宽作用。
定宽压力机关键形式有长锤头和短锤头两种。
①长垂头定宽压力机。如图3(a)所表示，特点是压缩模具长度略大于板坯长度，板坯遍布在全长上同时受到压缩。操作过程是先由螺杆机构将压缩模具调整到略大于板坯宽度间距，然后快速液压压下机构按规程进行侧压。该定宽压力机是一次将板坯压缩至目标宽度，因为是整个板坯长度上同时进行压缩，所以需要尤其大压缩力。造成设备庞大，投资高，安装维修不便。这种压力机能够改善板坯头尾平面形状，但其调宽量较小，厚160mm 板坯侧压量只有76mm 。
②短垂头定宽压力是用短锤头替换长垂头。如图3(b)所表示，用短锤头数次连续压缩来替换一次性压缩，大大较少了压缩力，减轻了压力机负荷，简化了设备。

短垂头定宽压力机关键有两种形式：一个间歇式，图4所表示。在对板坯进行压缩之前，吃透在打开位置，间距略大于板坯，板坯进入锤头之间位置后停下来，对宽度方向进行压缩，一步压缩到位后锤头分开回到打开位置，然后哦偶板坯向前送深入，开始下一步压缩，如此循环，值板坯尾部压缩完成。另一个连续式，图5所表示。锤头对板坯进行压缩同时，随板坯一起向前沿轧制线方向以相同速度前进。这种运动轨迹为一椭圆形曲线，能够确保板坯在首压缩过程中以一定速度前进，无须是板坯停下来等候。压缩完成后，锤头沿椭圆形曲线再回到打开位置，准备下一次压缩。显然这种连续式定宽压力机生产效率比间断式要高得多。

(a)压缩 (b)打开 (c)送进 (d)再压缩
图4 间歇式调宽压力机动作示意图

图5 连续式调宽压力机

3.2.2 轧制总道次确实定
依据唐钢实习经验和参考文件，取平均延伸系数为1.45，，由产品厚度为5mm，进粗轧机厚度为150mm。则依据公式可得：
轧制总道次数为n=。所以能够确定轧制总道次数为9道次。
3.2.3 粗轧机
1.粗轧机部署形式及数量选择
粗轧区部署形式是依据产量、板卷重量等很多原因决定。粗轧区部署形式关键有全连续式、3∕4连续式、半连续式和其它形式。因为全连轧生产线过长，现在广泛采取是1∕2连轧和3∕4连轧。
(1)全连续式
全连续式粗轧机通常由4到6架不可逆式轧机组成，前几架为二辊式，后几架为四辊式。全连续式粗轧机部署形式关键有两种：一个是全部轧机呈跟踪式连续部署；另一个是前几架轧机为跟踪式，后两架为连轧部署。
经典全连续式粗轧机部署图6所表示。
R1 R2 R3 R4 R5 R6

图6经典全连续式粗轧机部署
全连续式粗轧机在一、二代热轧带钢轧机中居多，因受当初控制水平和机械制造能力限制，粗轧机轧制速度较低，且全部是以断面大、长度短初轧板坯为原料，所以轧机产量取决于粗轧机产量。全连续式粗轧机每架轧机只轧—道，轧件沿一个方向进行述连续轧制，生产能力大，所以在当初发展较快。
伴随粗轧机控制水平提升和轧机结构改善，粗轧机轧制速度提升了，生产能力增大了，粗轧机部署形式也发生了很大改变，相继发展了3∕4连续式和半连续式。相比之下，全连续式粗轧机优点就不显著了，而且其生产线长、占地面积大、设备多、投资大、对板坯厚度范围适应性差等缺点愈加突出，所以近期建设粗轧机已不再采取全连续式。
(2) 3∕4连续式
3∕4连续式粗轧机由可逆式轧机和不可逆式轧机组成，其部署形式有2架轧机，3架轧机或4架轧机。
经典3∕4连续式粗轧机部署图7所表示。

图7 3∕4连续式粗轧机部署
经典3∕4连续式粗轧机由4架轧机组成，第1架为二辊可逆式轧机，第2架为四辊可逆式轧机。第3、4架均为四辊不可逆式轧机。3∕4连续式粗轧机轧制工艺是：板坯在可逆式轧机上往复轧制3～5道次，在不可逆式轧机上轧制l道次。3∕4连续式粗轧机兼有全连续式粗轧机优点，又克服了它缺点，和其相比含有生产线短、占地面积小、设备少、投资省、对板坯厚度范围适应性好等优点。且生产能力也不低，适应于多品种热轧带钢生产。中国热轧宽带钢粗轧机采取3∕4连续式部署有宝钢2050mm、武钢1700mm、太钢1549mm。

(3)半连续式
半连续式粗轧机由1架或2架不可逆式轧机组成。常见部署形式有：
①1架四辊可逆式轧机组成，以下图8所表示。
②由1架二辊可逆式轧机和1架四辊可逆式轧机组成，图8所表示。

图8 两种半连续式粗轧机部署
③由2架四辊可逆式轧机组成，以下图9所表示。