热轧板带钢课程设计

辽宁科技大学

课程设计说明书

设计题目：热轧板带钢

学院：材料与冶金学院

专业班级：材控09班

学生姓名：

指导老师：

2013 年 1 月 05日

1．前言............................ - 0 - 2．工艺流程及其设备................ - 2 -

2.1生产工艺流程图.............. - 2 -

2.2 生产工艺流程简介........... - 3 -

2.3产品钢种 ................... - 4 -

2.4 板坯规格................... - 4 -

2.5 产品规格................... - 5 -

2.6 主要设备................... - 5 -

2.7 工艺流程................... - 5 -

2.7.1 加热................. - 6 -

2.7.2 除鳞................. - 6 -

2.7.3 定宽................. - 6 -

2.7.4 粗轧机的主要参数..... - 8 -

2.7.5 保温罩............... - 9 -

2.7.6 边部加热............. - 9 -

2.7.7 飞剪................. - 9 -

2.7.8 精轧................ - 10 -

2.7.9 卷取................ - 12 - 3．典型产品轧制工艺制定........... - 13 -

3.1 已知条件.................. - 13 -

3.2 压下规程的制定............ - 13 -

4.力学性能计算.................... - 15 -

4.1轧制力的计算 .............. - 15 -

4.1.1 粗轧................ - 16 -

4.1.2 精轧................ - 17 -

4.2轧制力矩的计算............. - 18 -

4.2.1 粗轧................ - 19 -

4.2.2 精轧................ - 20 -

5.设备能力校核.................... - 20 -

5.1 咬入能力校核.............. - 21 -

5.1.1粗轧 ................ - 21 -

5.1.2 精轧................ - 21 -

5.2 轧辊强度校核.............. - 21 -

5.2.1粗轧 ................ - 21 -

5.2.2 精轧................ - 23 -

6、结语........................... - 27 -

7、参考文献....................... - 28 -

1．前言

带钢宽度600mm一下的称为窄带钢，超过600mm的称为宽带钢。世界上第一台带钢热连轧机于1905年在美国投产，生产宽200mm的带钢。带钢热轧机的技术经济指标优越，发展很快。在工业发达国家，1950年以前热轧宽带钢的产量约占钢材总产量的25%，70年代已达50%左右。热轧带钢原料是连铸板坯或粗轧板坯，厚度为130~300mm。板坯在加热炉加热后，送到轧机上轧成厚1.00~25.4的带钢，并卷成钢卷。轧制的钢种有普通碳钢。低合金碳钢、不锈钢、硅钢等，其主要用途是作冷轧带钢、焊管、冷弯和焊接型钢的原料，或用于制作各种结构件、容器等。

带钢热轧机由粗轧机和精轧机组成。粗轧机组半连续式、3/4连续式和全连续三种：①半连续式破磷（去掉氧化铁皮）机架和一台带有立辊的可逆式机架；

② 3/4连续式则除上述机架外，还有两台串列连续布置机架；③全连续式由6~7机架组成。精轧机由5~7台连续布置的机架和卷取机组成。带钢热轧机按棍身长度命名，辊身长度在914mm以上的称为宽带钢轧机。

钢带热轧按产品宽度和生产方式有四种方式：宽带钢热连轧。宽带钢可逆式热轧、窄带钢热连轧以及用行星轧机热轧带钢。

宽带钢热连轧采用的热连轧机的发展经历了三代：

第一代宽带钢热连轧机最早的宽带钢热连轧机时1962年在美国投产的。采用四辊式轧机以提高刚性，生产宽而薄的产品。精轧机组的主电动机为直流电机，用电动机发电——发电机组供电。这代轧机所用板坯厚150~200mm宽1200~1550mm，长2.5~5m。从粗轧机出来的轧件厚度一般为20~30mm，精轧机速度为每秒8~10m。最大卷重小于10吨，单位宽度重约8kg/mm。年生产能力约

60~200万吨。1959年中国鞍山钢铁公司投产的1700半连续式轧机就属于这一类型。

第二代宽带钢热连轧机 1961年在美国投产，其特点是在轧机上采用增速轧制工艺。当带钢从精轧机出来，前端喂入卷取机后，精轧机、辊道和卷取机同时加速，使精轧机速度提高到每秒15~20m，单位宽度重量达18~20kg/mm，

卷重达30吨，年生产能力达400万吨。在这类轧机上采用了自动厚度控制，测厚和测宽仪表，完善的除铁鳞和带钢冷却控制系统，良好的速度控制系统和微张力活套装置。同时加大了轧机刚性和主电机的功率，增设了快速换辊装置，并开始用计算机控制系统，提高了表面质量和厚度的精度。

第三代宽带钢热连轧机随着第二代轧机技术的成熟和应用，结合连铸机和步进式加热炉的发展，1970~1978年发展出第三代轧机。配合这类轧机的加热炉能加热重达45吨，长达15m的板坯。并可减少加热时产生的黑印，减少板坯表面划伤，每座加热炉的加热能力能达三百万吨。单位宽度卷重达36kg/mm，轧制最高速度达每秒28.5m。年生产能力达600万吨。第三代轧机有下列特点：①减少粗轧机的长度，节省设备和厂房的投入，多数采用3/4连轧机。精轧机列由7个机架组成，进入精轧机列的轧件厚度为30~50mm。②轧制成品尺寸范围为0.8~25mm，但其经济合理性尚需从全局考虑。③用液压弯辊装置控制板形并用带钢层流冷却以提高钢板质量。并式安装板形检测仪闭环控制系统。④采用计算机管理和控制车间(从板坯库到成品库)的生产过程。⑤在降低能耗、提高作业率、改进产品质量、提高成材率等方面取得成就，如带钢宽度公差达到±1mm，厚度公差达到0.05mm，废品率降低到0.02%,氧化铁皮损失降为0.7%，切头量为0.05~0.1%，成材率达99%。改进轧辊材质，采用轧制润滑油，延长了轧辊的寿命；并装设快速换辊装置，使总换辊时间由总操作时间的10~15%减少到4%，有些车间的轧机作业率提高到90%。

2．工艺流程及其设备2.1生产工艺流程图

图2-1 生产工艺流程图

2.2 生产工艺流程简介

2150ASP中薄板坯连铸连轧生产线生产组织管理由三级计算机管理系统组成，按照热轧的生产计划，连铸安排浇铸计划，提供表面质量和内部质量全部合格的连铸板坯，通过板坯运输辊道，直接送到加热炉上料辊道，由加热炉上料长行程装钢机将板坯送入加热炉内加热。板坯在衔接辊道上（入炉辊道前辊道），经自动测长、高温计测温，以便板坯按布料图定位准确对中及加热炉过程计算机根据入炉板坯温度，对板坯进行最佳化加热控制。

板坯在加热炉内加热到11500C~12500C，由加热炉出钢机托出炉外，放到出炉辊道上，部分碳素钢和某些低合金钢可采用“低温出炉”轧制工艺。

加热好的板坯由辊道运送，首先经过炉后高压水除鳞箱清除氧化铁皮，然后板坯进入四辊可逆粗轧机进行轧制。四辊可逆粗轧机带有前后附着立辊，前立辊奇道次轧制，后立辊偶道次轧制，道次最大侧压量为50mm。板坯在四辊可逆粗轧机上轧制3~5道次后，轧成30~60mm厚的中间带坯。在四辊可逆粗轧机

轧制中，利用设在四辊可逆粗轧机前后的高压水清除板坯再生氧化铁皮。四辊可逆粗轧机前后立辊设有自动宽度控制系统AWC，其目的主要是为了修正因轧制力的变化，而在板坯宽度上引起的误差，以及修正板坯头尾端的宽度差。四辊可逆粗轧机后设有测宽仪和高温计，监视带坯宽度和温度，并为精轧机设定提供修正数据。四辊可逆粗轧机设有除尘装置。为减少中间带坯的温降和带坯头尾温差，在输出辊道上设有保温罩，中间带坯经保温罩送往切头飞剪切头、尾。四辊可逆粗轧机如果产生废带坯或因精轧机组故障，不能继续轧制的带坯，首先抬起保温罩，然后由废品推出机把带坯整体推出到废品台架上，再利用人工火焰切割分段，用吊车运走。切头飞剪前设有带坯头部形状检测仪，实现飞剪最佳化剪切，以减少切头损失，提高收得率。飞剪前预留带坯边部加热器位置。带坯经切头、尾后，进入精轧前高压水除鳞箱，清除再生氧化铁皮，然后经过

精轧机F

1前的小立辊轧机F

E轧制，再送入精轧机组。带坯经过F

（预留F

）

四辊式精轧机组，轧制成1.8~25.4mm的成品带钢。

2.3产品钢种

低碳钢、碳素结构钢、低合金钢、管线钢、低硅无硅电工钢、耐候钢、合金钢（σ

≤700N/m2）。

2.4 板坯规格

表2-1 板坯规格

厚度（mm）长度（m）宽度（mm）重量（t）

135、170、200 （标准坯135mm）

15～18

（200mm厚的板坯最大长度为12.15 m）

1000～2000 Max：37.9

注：1板坯尺寸偏差的及其它指标的的执行标准为CAK 101、CAK103。 2板坯表面质量全部为合格无缺陷连铸坯

2.5 产品规格

表2-2 产品规格

规格热轧商品卷供冷轧钢卷横切钢板

厚度（mm） 1.8 ~ 25.4

宽度（mm）1000 ~ 2000

长度（mm）

内径（mm）φ762

外径（mm) φ1100 ~φ2100

最大卷重(t) 37.3

最大单位宽度重量

18.65（板坯135mm厚）

(kg/mm)

注：热连轧钢板和钢带的尺寸外形、重量及允许偏差执行Q/ASB 269的规定,同时满足用户的要求。2.6 主要设备

2150生产线的主要设备包括：

1）三座进步式加热炉；

2）一台板坯高压水除鳞箱；

3）三架立辊轧机；

4）一架四辊可逆式粗轧机；

5）十二组保温罩；

6）一台转鼓式切头飞剪；

7）一台精轧高压水除鳞箱；

8）六架四辊连轧机组；

9）一套层流冷却装置；

10）三台地下卧式卷取机

2.7 工艺流程

连铸→板坯→进步式加热炉→高压水除鳞→粗轧机（带立辊）→保温罩→飞剪→高压水除磷→ FE连轧前立辊→精轧机层流冷却→卷取机→检查→卷取分卷横切→成品

2.7.1 加热

（1）作用：对钢坯或钢钉加热到一定温度，使它具有一定的可塑性，然后进行轧制。

（2）设备：进步梁式加热炉（三座）

（3）设备性能：①采用进步式加热炉，每座加热炉最大生产能力为270t/h；

②采用高架式机械─液压装钢机和机械─液压出钢机；

③采用高炉、焦炉、转炉混合煤气加热。

表2-3 加热炉主要参数

装钢机最大行程 4.36m

装炉板坯最大重量32t

出钢机最大水平行程 4.925m

出炉板坯最大重量32t

炉子有效长度为40.02m

炉子宽度12.644m

炉子内宽度11.716m

2.7.2 除鳞

一台板坯高压水除鳞箱：使板坯上一部分氧化铁皮破碎

一台精轧高压水除鳞箱：清除二次氧化铁皮

2.7.3 定宽

表2-4 立辊主要参数

主要参数

数值

立辊轧机型式

上传动附属可逆立辊轧机

平辊时最大压下量，㎜

max50 mm

轧制压力，kN MAX 3800

轧制力矩，kNM 2×340 （1.5倍过载）

轧辊尺寸,㎜

φ1200/φ1100 ×650

轧辊开口度，㎜

950~2150

轧制速度，m/s 0/2.79/5.58m/s

平衡压力，MPa 16

主电动机，KW×rpm 2×AC1200kW×0±200/400 r/min

换辊方式

2.7.4 粗轧机的主要参数

表2-5 粗轧机主要参数

项目2150ASP

粗轧机支持辊尺

寸，mm

φ1650/1500×2150 粗轧机工作辊尺

寸，mm

φ1300/φ1200×2150 最大轧制压力，t 5000

道次最大压下

量，mm

主电机功率，kW

转速，r/min 2-AC 10000 40/90

轧制速度，m/s 0~5.89

立柱断面，cm2 8925

附着式立辊数

目，架

立辊最大侧压

量，mm

50(板坯135mm)

2.7.5 保温罩

保温罩的作用：保温罩是安装在中间辊道上的一种防止辐射散热的保温装置。热轧带钢具有表面积与体积比值打的特点，其散热方式主要是辐射，中间坯在辊道上输送过程中，辐射热损失达90%，对流损失9%，与辊道接触的传导损失不到1%。保温罩主要作用是以中间坯的辐射热作为热源，采用反射率大于吸收率的材料做反射板，将热量反射给中间坯，减少中间坯的热损失和头尾温差。

形式：液压倾动式

液压缸行程：560mm

开启角度： 0。 45。 90。

2.7.6 边部加热

带坯在轧制过程中，边部由于散热较快，其温降大于中部温降，温差大约为100℃。边部温差大，在带钢横截面上晶粒组织不均匀，性能差异大，同时，还将造成轧制中边部裂纹和对轧辊严重的不均匀磨损。因此，在精轧机组前对带坯边部进行加热，将温度补偿到与中部温度一致。一般采用电磁感应加热器，可使带坯边部温度提高50℃到100℃，使带钢横向温度更加均匀，从而减少带钢边部裂纹，以适应轧制薄规格产品和硅钢、不锈钢、高碳钢等特殊品种的钢。

2.7.7 飞剪

表2-6 飞剪机主要参数

序

名称技术数据

号

1 切头剪形式异周速滚筒式

2 剪切剪切材碳素钢低合金钢

能力料

剪切温

度

900℃900℃剪切负

荷

最大1175吨

剪切规

格

最大60mm×2000mm 切头长

度

500mm

剪切速

度

约60~150m/s

3 减速

机

形式二级齿轮减速机

减速比14.33

润滑强制给油

4 电动机1—AC200kw×680rpm

作用：用飞剪切去头部和尾部，切头的目的是为了除去温度过低的头部以免损伤辊面，并防止“舌头”、“鱼尾”卡在机架间的导卫装置或辊缝和卷取机缝隙中。

2.7.8 精轧

表2-7 精轧机主要参数

项目2150ASP

立柱断面面

积，cm2

8500

最大轧制力，kN F1-F4: 45000 F5-F6: 40000

工作辊直径，mm F1-F4: φ850/φ

765×2450

F5-F6: φ700/φ

630×2550

支承辊尺寸，mm φ1600/φ1450×2150

窜辊工作辊行程，mm F1-F4: ±150 F5-F7: ±200

主传动电机功率和转速

F1-F5：AC10000kW 150~450 r/min

F6-F7：AC10000kW 200~600 r/min

F1E最大压下

量，mm

F1E轧制压力，

1000 作用：精轧的主要任务是延伸和质量控制

2.7.9 卷取

表2-8 卷取机主要参数

型式三助卷辊

卷取式

三助卷

辊卷取式

三助卷辊卷取

式

卷取带钢厚度 mm

1.5-13.

1.2-19.

1.8-25.4

卷取带钢宽度 mm

770-155

800-163

1000-2000

最大钢卷

重量 t

24 30 37.3 最大单位宽

度重量

kg/mm

18 23 22.4

钢卷内径

φ762 φ762 φ762

钢卷外径mm

φ1150-

φ2000

φ1100-

φ2150

φ1100-φ

2150

卷筒直径mm

φ762/

φ745φ

727

φ762/

φ737φ

727

φ762/φ737

φ727

主电机转速340/100320/960 230/600

r/min 0

主电机功

700 2-500 1000

率 Kw

卷取优点：提高轧制速度和轧件长度，保证高生产率，并且经济。

3．典型产品轧制工艺制定

3.1 已知条件

坯料尺寸：H=170mm B=1950mm

成品尺寸：h=3.8mm b=1850mm

钢种：16MnL

3.2 压下规程的制定

1、粗轧：

表3-1 粗轧压下制度

道次 1 2 3 4 5

H(mm) 170 142 100 66 44 h(mm) 142 100 66 44 34 Δh(mm) 28 42 34 22 10 ε% 16.47 29.58 34.00 33.33 22.73 1150 1130 1110 1090 1070 轧制

温度

（℃）

轧制

速度

（m/s

）

1.00 1.50 1.80

2.00 2.30

2、精轧：

表3-2 精轧压下制度

道次 1 2 3 4 5 6 H(mm

)

34 25 15.5 10 7.4 5.8

h(mm

)

25 15.5 10 7.4 5.8 5

h(mm

)

9 9.5 5.5 2.6 1.6 0.8

ε% 26.4

7 38.0

35.4

26.0

21.3

13.7

轧制

温度

（℃

）

950 940 930 920 910 900

轧制速度（m/ s）2.44 3.94 6.10 8.24 10.5

12.2