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包钢生产实习指导书 （第四稿2011.7.3）
钢铁是人类社会发展中最为广泛而实用的材料。车间厂房、普铁高铁、跨江跨海大桥、房屋建筑、汽车、船舶、机械零件都离不开钢铁。因而，钢铁是是工业基础，是实力的象征，
中国由于历代以来盲目自大、不思进取、重文轻理和民国五十多年的战乱，加上外族的侵略，在欧美、日本钢铁业极其发达的时期，中国仅在汉阳、鞍山、上海、唐山等地有钢铁小厂，总能力不到200万吨，没有联合钢铁企业工艺与设计的技术人员。发展钢铁是建设强大中国的必然需求。49年鞍钢开始恢复生产，53年在苏联帮助下进行现代钢铁规划建设。
1．包钢历史
钢铁生产中矿石及辅料、水、煤等原料的运输量极大，一般要布置在离铁矿、水源比较近的城镇。产品运输量也大。
1931年，白云鄂博地磁异常现象引起有关专家者的关注。1941年地质学家再次勘查确认储藏为4亿吨磁铁矿。
解放后，内蒙古自治区在乌兰夫主席（蒙族）的大力倡导下，国家邀请前苏联钢铁专家前来考察勘定，确认该矿山可以建设大中型规模钢铁联合企业（开矿寿命50年以上）。1954年国务院第 次会议正式批准包钢作为钢铁基地之一，准备把包钢建设成为与武钢、太钢并称的中国另三大钢铁基地，这也是国家在“一五”期间建设的156个重点项目之—。包钢整体由采矿、选矿、烧结、炼铁、炼钢、初轧、轨梁、无缝几大部分组成，整个联合企业投资计划170亿，一期工程五年完工盈利，规划建设年产大型钢材70万吨轨梁厂（Φ950开坯）、年产大口径钢管40万吨无缝厂（Φ400）、初轧厂（Φ1150提供大断面异型坯和粗圆轧坯），解决国家建设战略急需的大型型材和大口径钢管，以此产量，包钢可以持续生产60年。
包钢建在矿山正南150公里，靠近黄河，老包头以西20公里的地方，钢厂上风以东2公里，筹建昆都仑区，使得包钢处于矿山，煤（包头附近煤源和水源供给保障）又在铁路沿线，地理位置十分优越。
苏联专家考察最后确定，钢铁厂建在矿山正南150公里，靠近黄河，老包头（东河区）以西20公里的地方，钢厂以东2公里，筹建昆都仑区，使得包钢处于矿山、煤（包头附近有丰富煤源）和水源供给有保障，包钢地处内蒙古中西部地区，位于铁路京兰线上，交通自然比较便利。而山西、内蒙古自治区都是工业煤炭富集区，所以设计初期，包钢具有良好的先天发展条件，凸现合理计划的优越性。时称“草原钢城”。包钢的建设结束了自治区“手无寸铁”的历史。
2．包钢的建设与发展
为建设宝钢，国家从鞍钢等地调集建设施工队伍，并筹建永久居民生活区，主要设备都在苏联换购，一般设备物资由国内供应。这是在内蒙古、包头市没有任何钢铁工业基础的条件下，开始建设现代大型钢铁联合企业。昔日渺无人烟的广袤大地转眼变成十几万人的市府。
在59年9月，炼铁厂1＃高炉建成以后，国家投资战线拉得过长，设备采购能力下降。到1959年以后，时常出现等待安装设备的情况。适逢中苏关系破裂，苏联专家撤走并带走图纸，停供设备，使包钢建设受到严重的打击，包括炼钢、初轧等车间变成设备不配套的半吊子工程。在苏联彻底断供设备的情况下，国内只能参考刚刚建成的鞍钢，逐步进行余缺设备的设计与制造，加上操作技术人员的匮缺，安装调试都遇到巨大困难。在炼钢和初轧刚能完成试产之时，人们也发现铁水在高温下与鞍钢完全不同，出铁粘连，风口损坏严重，完全用本地磁选矿基本无法正常生产。从开建到上设备，包钢经历10年左右，经过近八、九年探索，炼铁摸索出混合外料，到1969年，轨梁，大无缝设备材全部配套建成。
除了设备资金困难，更缺乏技术人员。1960年，又遇到三年自然灾害，国家再没有力量投资当时还远不能赢利的企业，部分非一线职工都下放到农场，生产自救，维持最低开支，基本建设陷于停顿。就在这种困难的时刻，日本某株式会提出用大米以一比一的比例更换包钢炼钢钢渣，这一消息引起包钢领导的震动。消息传到国务院，周恩来总理亲自指示钢研总院研究所检测钢渣中的成分。最后得出结论：白云鄂博铁矿含有稀土和放射性元素。
于是，包钢重新得到国家重视，一方面解决铁水黏度大的问题，一方面成立稀土公司，专门进行稀土等特殊物质的提取与应用研究。
整个钢铁企业经过多年实践摸索，生产逐步增加。但由于上下游配套和操作水平等各种原因，仍然多年没能达到设计产量和品种的开发，成为潜在的生产能力，长期处于生产亏损的边缘。
改革开放以后，包钢首先引进高水平线材（天诚高线），开始赢利性生产。至1999年，包钢领导进行了背水一战的决策，集资并贷款28亿建立CSP薄板坯连铸连轧，这些项目一改过去十多年不达产的窘境，都是按计划投产，提前达产，产品质量上乘，CSP薄板厂还获得西马克的亚洲模范厂称号，它们在钢铁热潮中为包钢立下功劳，也由此建立了信心，总结出保证投入即产的施工与生产管理方式。此后包钢又投资轨梁厂的万能轧机和高速百米轨淬火生产线和现代双机列宽厚板轧机，同时扩建市场更需要的Φ180无缝钢管，它们也都实现一次性配套，一年达产的正常周期。2005年还建成宽带冷轧厂，冷板冲压性能达到较好水平。
包钢的翻身与扩建，不但包钢自身生产品种全面，成为大型板、管、型、棒、线全套联合钢材生产基地，还使其工艺设备基本达到现代水平。同时，还带动许多钢铁服务、机械制造、加工等行业，使包头经济得到恢宏发展。
现在，包钢成为我国重要的钢铁工业基地和最大的稀土工企业，拥有“包钢股份”和“稀土股份”，是内蒙古自治区最大的两个上市公司。包钢由于产品规格大小兼有，地理位置特殊，市场竞争能力较强，2008年包钢产值达到400亿的空前水平。
3．各轧钢厂生产实习大纲
3.1 包钢轨梁厂（Φ850横列三辊轧机生产线与四辊万能生产线）
大型钢梁需用大型轧机生产，大于Φ800的型钢轧机称为轨梁轧机。三辊横列轧机是轧机横开一列布置，可以只用一个交流电机向一个方向拖动。包钢轨梁厂轧机为Φ850二列式布置，成为中国最大型钢轧机，可以轧制80公斤重轨，25#工字钢。这类大断面产品需用大坯料以保证压缩比，全国使用数量不多，但战略意义十分重要。
轨梁厂第一列是Φ900二辊可逆开坯机，开口度达600mm，坯料尺寸上限很大。第二列为三架横列轧机，前后升降台，升降台内有机械翻钢扶手。轧后有热锯机，可以定尺锯切各种型材，但收缩尺寸不易严格控制。
从轧制变形上看，二辊闭口孔型轧制重轨的踏面和轨底质量远不如万能轧机。2000年国家修建京九铁路，全部从加拿大国家钢铁公司进口。
为此，继攀钢100米新线之后，包钢轨梁厂2002年筹款18亿兴建万能轧机和百米轨淬火生产线，完成现代型钢轧机扩建改造。四辊万能轧机引进世界最先进的德马克公司UEU技术，这种万能连轧机工艺技术先进成熟，与莱钢、津西大H型钢轧机完全一样，在线液动精密调节辊缝。轧机坐落在轨道上，换辊时由侧面牌坊拆开，移动水平辊和立辊轴承座进行新旧更换，它可以生产高档重轨和大号H型钢。轧辊位置全部检测，计算机指令辊缝控制调整。轧机后冷床厂房错位布置，避免百米长轨过跨难题。设备布置见下图：
3.2 包钢宽带钢CSP 薄板坯连铸连轧生产厂
传统板带生产线是采用粗轧机可逆轧制数道次后，进入连续精轧。在这种工艺里，使用180~250mm厚坯，一般需要两架以上的粗轧机。双可逆粗轧是前后粗轧机都可逆轧制，道次搭配十分灵活。厚度、凸度、表面光洁度和精轧机利用率都得到满意效果。厚带使用厚坯，薄带使用薄坯，只要加热条件允许，一般可以顺利生产各种品种带钢。
薄板坯连铸连轧是近十几年板带短流程轧制的创新工艺，CSP技术是浇铸90mm薄板坯，用隧道炉连续补热后，作为中间坯直接进入六架连续精轧机轧出成品，年产200万吨。该工艺目的是小系统短流程，低产量低投资紧凑型薄板轧制。但坯料过薄，轧制厚带时压缩比小，铸态晶粒破碎不充分，破碎的晶粒畸变能也超高，产品强度高，塑性伸长率低，组织性能不理想。尤其轧制薄坯压下过大，板型凸度难以控制。轧辊磨损严重，表面质量也不稳定。在超低碳超纯净前提下，可以生产冷轧用低碳钢。但该工艺始终不易生产超薄规格和特殊钢种，大大限制产品种类和品种。在普钢带卷过剩的条件下，这类生产线很有可能改造成单架可逆粗轧，轧中薄坯，扩大产品品种和规格。
包钢上马宽带，选择了1700mmCSP薄板坯工艺，由于设备配套到位，操作技术人员用心，从施工投产到稳定达产都缩短了计划，被西马克认定为技术转化和国外投资双赢的典范。该厂建成后及时达产，赶上钢材高价位，提前还清贷款，一时成为财政的支柱。其设备布置见下图。

随着生产进行，也深感原来六架轧机道次太少，不利于轧制2.0以下薄件，故在2005年增加一架减轻成品道次压下，以稳定薄带卷质量。
3.3 包钢宽带钢冷轧厂
冷轧薄板是所有轧制工艺的技术颠峰，它对热轧来料硬度、厚度、凸度都有严格要求。包钢宽带钢冷轧厂是继CSP热轧投产后的后续加工线。采用西马克四架6辊CVC+1HC的五架连轧工艺，实现对板形的有效控制。为能使硬度偏高的薄板坯热轧卷符合冷轧要求，包钢集中力量攻克冶炼超低碳纯净钢难关，最终使热卷初步符合冷轧轧制要求。
冷轧工艺为并卷、酸洗、轧制、卷取，还有退火、平整、分卷、镀锌、彩涂等工序。
包钢宽带冷轧厂设计年产140万吨，2008年达到80万吨。产品质量基本满足家电板冲压要求。采用普通长段缓冲，厂房标高较低。在线辊形控制、酸液再生、卡伦塞式连续卷取等技术达到先进水平。
车间平面图如下：

3.4 包钢中厚板厂
中厚板轧制产品范围是4~20mm和20~60mm。产品以平板交货，不需卷曲，产品平直度和光洁度是重要的质量要求，凸度与残余应力严重影响后续工序的加工，一般要求7小时以上的退火，消除残余应力。
现代中厚板车间都采用两架可逆四辊轧机，前面为粗轧，后面为精轧。粗精分开有利于延长精轧辊表面光洁度寿命，保证产品表面质量。但因轧制道次少，轧机不能过多，否则产量过高，冷却成问题，后续退火应接不暇。
中厚板轧制一般采用横-纵轧或纵-横-纵轧。轧制时方向有变化，中心杂质扩散好。方板坯转向是由粗轧机前或机后锥形辊道完成。
为使钢板提高使用性能，目前都采用低温大压下控制轧制，需要中间轧件搁置降温。故现代厚板轧机的轧辊单位宽度轧制力从1.5t/mm，上升到2t/mm。轧机距离达98米。
同时，现代厚板轧制实行板形控制轧制，可以按照比例凸度要求调整辊形，不必采用传统逐渐变小轧制力的压下规则。
热轧后进行层流冷却，之后进行热矫直，在滚轮冷床面上，冷至330℃以下进行冷矫。较直后进行切头尾和切边。随后进行超声探伤，辊底炉或罩式炉退火。退火后有时需平整。
包钢厚板粗精轧机都选择轧制能力8000吨，精轧还采用抽辊控制板形和射线板型检测，达到现代轧机控制水平，为生产特种钢板奠定设备基础，有望更好发挥包钢含有稀土元素的优势。中厚板目前最宽达到五米多，但在内陆地区多数使用和运输在3.0米以内。包钢中厚板轧机选择4100mm，最宽轧制3.5米。
车间平面图如下：

3.5 包钢带钢厂
包钢股份一轧厂是1998年建设的热轧窄带车间，年产17万吨，经过7次改造成为3/4连轧，生产1.6~5.0x183~350mm窄带。粗轧采用Φ600三辊轧机往复轧制。中轧为立辊和二辊水平两架轧机。精轧平立组合11架450四辊连轧机。无弯辊控制，因而简化设备和生产操作。凸度控制量很小，依靠温度或张力控制轧制力，调整板形。热轧之后，采用三角区扭转直立，摆动输出，折叠-平板运输立式冷却，立式卷取。
部分窄带带材进入后序冷轧工序。冷轧先进行切头、破鳞矫直、焊接、酸洗、水洗、烘干、切边、张力轧制、卷取、退火、平整等。
窄带冷轧同样不采用辊形直接调整，只是依靠张力大小改变轧制力，间接调整板形。
直接窄冷带轧制与宽带裁剪生产相比，技术简单，生产容易，产品适合小五金、小机械、日常金属装饰盒、高速路护栏等用途。车间平面图如下：

3.6 包钢棒线材厂（包钢天诚线材厂）
线材特点是断面小、散热快。增大盘重需要出口速度提高。故标准高线布置为直线型，轧机平立交替，轧件无扭，同时采用滚动导卫，适应轧件高速运行。高线精轧都采用悬臂成组传动，十架平立交替，由四台电机并联增速拖动，减少各道咬入瞬间动态速降。为使盘重达到1.5吨以上，轧制周期小于90秒（头尾温差小于30℃），出口速度最高达到150m/s，包钢天诚高线设计132m/s，国产高线设计出口速度90m/s。轧制细线材需要高速。高线速度越高，设备精度和计算机控制速度水平要求越高。
高刚度轧机对抵抗温度波动带来尺寸波动具有明显效果，现代高线产品尺寸误差限定在±0.2mm以内。高线轧机粗、中轧都采用无牌坊高刚度轧机，也可使用闭口内压下二辊轧机（国产），六架为一组，中间有飞剪切头。但预精轧六架有两种选择，一种仍选高刚度轧机，一种是后四架选悬臂轧机。这是从磨损角度考虑，因为预精轧轧件已经较细，轧制公里数较长，轧槽磨损大，容易破坏堆拉关系，频繁出现事故，成为生产主要矛盾，而这时轧制力已经较小。因而，在精轧机组采用碳化钨硬质辊环轧辊的基础上，新上高线便有将预精轧后四架布置成碳化钨辊环的悬臂轧机，而且可以是成对交叉组合或四架组合布置，称为微型无扭机组。这是现代高线设计思想，占地少，生产稳定性好，可以轧硬线。
另外，预精轧机之间设置3~5个活套，保证进精轧前轧件无张力。张力对尺寸影响极大。
轧件变形功部分转为热，当轧速高于15m/s时发热大于散热而使轧件温度升高。高温下细轧件在精轧机里下垂，容易卡钢，故预精轧后留有一段水冷段，降低轧件温度，否则需限制出口速度。吐丝机前也放置多段水冷恢复段，可以按照钢种要求，灵活控制吐丝温度。
包钢高线（包括天成高线）都是按照上述原则选择，稳定生产细硬线。平面布置如下：

棒材虽然定尺交货，可以用三辊横列轧机生产，但从产量、质量控制上考虑还是单线无扭连轧效益显著。棒材生产线一般选择18架轧机，每六架一组，中间放置切头飞剪，切去头部低温开裂端，减少咬入事故。全线最好使用无牌坊轧机，平立布置。无牌坊轧机在准备车间调整好辊缝，更换时间短，但备件成本极高。
包钢棒材厂粗轧水平轧机利用老式闭口二辊轧机，整体更换，既利用旧设备又达到缩短换辊时间的目的。现场粗轧入口到加热炉距离较远，可以另安装大号轧机，轧制大断面坯，生产大直径圆钢。
棒材成品经倍尺飞剪进入步进齿条冷床散开冷却。出口如果不切断，还可进入80m导槽筒，直接导向加勒特卷取机，盘成粗线卷交货。平面布置如下：

3.7 包钢无缝钢管厂（Φ400/Φ180）
无缝Φ400指产品达到Φ450直径管材。Φ450无缝管在5年前，是国内最大口径管，多用于核电蒸汽管道，战略意义重大，但用量不是很多。
原料为Φ300~Φ350实心圆坯。一般用环形炉加热，穿孔机鼓形辊在轧坯径向周期碾压（横轧），疏松中心区，实现顶头螺旋穿孔，再用二辊轧管机两次带顶头纵向轧制，均匀壁厚，消除内壁微裂纹。之后再用均整机带顶头螺旋加工钢管内壁。中间再热后，经过减定径机加工外圆，得到尺寸合格的钢管。
市场更多使用Φ200以下无缝管材。故另建较先进Φ180车间。与原来Φ400无缝车间不同，该车间使用菌式辊穿孔机，顶头中心度较好，壁厚较为均匀。另外，采用活动芯棒的皮尔格连续轧管机，取消均整工序，提高生产效率和质量。平面布置如下：

3.8 包钢特钢分公司
包钢特钢分公司原来是个体友谊轧钢厂，完全使用包钢坯料生产特殊钢管坯和钢管。车间先用850 初轧机可逆开坯，精轧有七架平立交替高刚度无牌坊连轧机，可以轧制低温或各种特殊圆钢。另有外场地Φ120穿孔机一套。车间设计年产50万吨圆坯，20万吨钢管。

生产实习报告撰写要求：A4 38行，正文小四宋体，标题四号黑体，左右2.5字符空格，上下3字符空格。合订本加总封面，上订装双定书钉。
报告段落格式：1.建厂过程、产品品种与规格、产品用途；2.产品轧制生产工艺特点；3.车间平面图；4.设备参数及使用概述；5.生产过程论述；6.布置图、设备图8幅以上7.同类车间比较与感想

4．包钢生产实习思考题
1． 国家为何在包头建立大型钢铁厂，建厂初期设计有哪些项目？为什么国家投巨资选建这些项目？
2． 包钢为什么经过多年才完成配套，逐步基本达到设计产量、品种、规格？
3． 78年以后，包钢扩展哪些轧钢厂，使之成为板、带、管、型、棒、线全套钢铁基地？
4． 为什么国内钢铁产能会从长期缺口变成大量过剩？演变过程是怎样？
5． 国内钢铁产能总量过剩每个钢铁企业解决办法不外乎是停产等待？洽谈收购？技术改造工艺与设备升级产品？整套拆除卖给国外？分散拆除卖给国内其他厂？各有什么问题？
6． 以百分比衡量钢材产品多少会带来什么危害？
7． 为什么地方政府大力扶持地方钢铁企业？
8． 经济危机下包钢有哪些得天独厚的产品销售条件？高品位铁矿石原料来源有什么困难？
9． 中厚板生产为什么只设置两台轧机？衡量中板现代轧机关键指标有哪些？指标是多少？中厚板生产的特点是什么？
10． 什么是比例凸度？双机架中厚板的精轧机如何按照出口凸度计算中间坯凸度和各道轧制凸度？
11． 为什么精轧机安装CVC板型调整后，可以在遵守比例凸度的条件下，任意安排压下量？
12． 为什么要高温粗轧、降温精轧？中间坯只有20米，但现场轧机间距选择94m 是什么原因？什么是控制轧制？
13． 画出标准中厚板车间布局图，现场暂时缺少哪些设备？
14． 热带按产品宽度、原料厚度、轧机数量、布置可分哪几种？哪些布局目前可以生产各种品种和规格的板带？哪些还不可以？
15． 从投资、占地、产品生产时间、调度灵活性、品种、规格范围比较传统厚坯与薄板坯工艺的优缺点。
16． 板凸度从粗轧到精轧如何确定？为什么要确保中间坯凸度？中宽带钢轧机没有辊形控制装置，如何控制凸度？
17． 为什么薄板坯生产的带卷硬度很高？有什么办法降到200MPa？
18． 为什么说PC板型控制远不如CVC装置稳定?
19． 线材为什么向高速大盘重发展？为什么从多线扭转轧制走向单线无扭？
20． 为什么轧机都向高刚度发展？悬臂轧机有何有缺点？为什么预精轧和精轧要采用碳化钨辊环？
21． 棒材精轧机立机架采用平立两用轧机有何作用？如何设计传动？
22． 900轨梁轧机是什么含义？为什么用横列式布置？轧机前后有何装置？
23． 重轨与大H型钢为什么要用万能四辊轧机生产？什么是UEU万能轧机？如何换辊？如何调辊缝？
24． 什么是曼内斯曼穿孔机？内壁螺旋微裂纹如何产生？如何减少？
25． 轧管机有何作用？有哪几种？往复轧辊与连续轧管有何不同？连续轧管机如何更换芯棒？
26． 三辊减定径机如何布置？如何传动？