150万吨中厚板设计说明书_毕业设计说明书

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题目设计年产150万吨的中厚板厂专业材料成型及控制工程班级成型072班内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书1摘要本设计是以包头地区为条件，设计了年产量150万吨的中厚板厂，分析了在包头地区建造新的中厚板厂的可行性和必要性。结合设计条件及年产量要求完成了10个产品品种、10个产品规格的产品方案表和金属平衡表。以钢种为Q345B的连轧坯（200MM2100MM3800MM）轧制中厚板，典型产品规格为25MM3300MM，第一章为中厚板的国内外发展概况及建厂可行性分析，总结了当前世界上中厚板生产技术的先进水平，包括设备、技术及理念等，然后详细进行了建厂的可行性分析；第二、三章是对设计任务、生产品种及工艺流程进行了确定，制定了产品方案和生产工艺；第四、五章介绍了车间平面布置，确定设备的间距、生产流线及设施面积的计算；第七章进行力能参数的计算，内容包括轧制表的计算、工具设计及强度校核；第八章进行主辅设备选择，根据产品的要求，合理的确定设备参数；第九章是对车间产量进行了计算，包括各设备的生产能力、车间平均小时生产能力及车间年生产能力；第十章编制了技术经济指标，确定了车间内各项设备、原材料、动力等利用程度的指标。最后根据设计参数，绘制出了车间平面布置图。关键词中厚板；车间设计；生产工艺内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书2ABSTRACTTHISDESIGNTHATTAKETHETAOTOUAREAASACONDITION，HASDESIGNEDTHEANNUALYIELDOF1，5MILLIONTONSNEWMEDIUMANDHEAVYPLATEFACTORY，ANALYSEDTHEFEASIBILITYANDNECESSITYOFTHECONSTRUCTIONOFANEWPLATEFACTORYINTAOTOUAREACOMBINEDDESIGNCONDITIONSANDTHEREQUIREMENTSOFANNUALYIELD，THEDESIGNCOMPLETES10PRODUCTVARIETIES，10PRODUCTSPECIFICATIONSANDMETALBALANCESHEETTABLEACOGGEDINGOT200MM2100MM3800MMOFQ345BISUSEDFORTHEROLLINGMEDIUMPLATE，ANDATYPICALPRODUCTSPECIFICATIONSIS25MM3300MMTHISDESIGNINVOLVESELEVENTHCHAPTERS，THEFIRSTCHAPTERDESCRIBESTHEPRODUCTS，EQUIPMENTSANDTHEDEVELOPINGSITUATIONSOFMAINMEDIUMPLATEENTERPRISESABOUTTHEINTERNALANDEXTERNALTHEPLANSOFTHEPRODUCTS，THESORTSOFTHEPRODUCTS，THEPROCESSFLOWANDTECHNOLOGICALDEMANDAREDESCRIBEDINTHESECONDANDTHIRDCHAPTERTHEFOURTHANDFIFTHCHAPTERISABOUTTHEPLANEDISPOSEOFTHEWORKSHOP，FIXINGTHESPACEBETWEENFLOWNLINEANDTHEEQUIPMENTAREASTHESENVENTHCHAPTERISABOUTTHECALCULATIONOFTHESTEELROLLING，EQUIPMENTCAPABILITY，TOOLDESIGNINGANDINTENSIONVERIFYINGTHEEIGHTHCHAPTERISABOUTTHECHOICEOFMOSTLYANDASSISTANTEQUIPMENTWHICHACCORDINGTOEQUIPMENTPARAMETERTHEOUTPUTSOFWORKSHOP，WHICHINVOLVETHEAVERAGEOUTPUTOFPERHOURANDTHEWHOLEYEAROUTPUTSWERECALCULATEDINTHENINTHCHAPTERTHETENTHCHAPTERISABOUTTHETECHNICALANDECONOMICTARGETSINCLUDINGTHEUSEOFEQUIPMENTS，RAWMATERIALSANDPOWERATLAST，THELAYOUTOFWORKSHOPWASDRAWEDACCORDINGTODESIGNINGPARAMETERSKEYWORDSMEDIUMPLATE；WORKSHOPDESIGNING；PRODUCTIONTECHNICS内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书3目录摘要1ABSTRACT2第一章总论811工程总述812国内外中厚板车间现状及发展趋势8121中厚板简介8122中厚板的用途8123中厚板车间现状及发展趋势9124国内外中厚板新产品新工艺新技术的开发1013包头建设中厚板车间的可行性与必要性分析11131原料供应情况分析11132区域辅助设施状况12133国内外中厚板产能分析以及市场前景预测1314总结16第二章产品大纲的确定和金属平衡表的编制1821生产规模的制定1822产品方案的编制18221产品方案18222产品方案的编制原则及依据18223产品大纲1923执行标准2024原料及金属平衡表的编制20241原料来源及规格20242编制金属平衡表21第三章生产工艺流程的制定2331生产工艺流程2332控制轧制25321控制轧制原理25内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书4322轧制过程中超细晶粒的控制2633控制冷却27331控制冷却的主要方式2734中厚板的热处理2735典型产品的工艺制度28第四章车间的平面布置和轧机的选择2941车间的平面布置29411车间布置原则29412选择金属流程线29413生产设备的布置2942轧机的类型、轧辊尺寸及材质30421轧机的类型30422轧辊尺寸及材质31第五章主要设备距离的确定3351加热炉间距3352轧机机架间距3353轧钢机与加热炉距离33第六章产品技术要求、技术条件及产品标准3461产品技术要求（化学成分、尺寸、重量及允许偏差）34611钢坯的尺寸、外形及允许偏差34612非合金钢和合金钢成品化学成分允许偏差34613合金钢成分化学允许偏差35614按厚度偏差种类分37615合金钢成分化学允许偏差37616不切边钢带的宽度允许偏差38617单轧钢板的不平度38618单轧钢板的镰刀弯39619重量39第七章典型产品工艺计算41内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书571确定轧制方法4172轧制阶段工艺计算41721轧机组压下规程的制定41722确定速度制度4373轧制力能参数的计算44731计算各道轧制温度44732计算各道变形程度46733计算各道平均变形速度46734计算各道的变形抗力46735计算各道变形区长度47736计算各道平均单位压力47737计算各道总压力4874轧机主电机能力校核48741计算各道轧制力矩49742附加摩擦力矩及各道次静力矩的计算4975轧辊强度校核52751工作辊强度计算53752支撑辊强度计算54753两辊辊面接触应力计算54第八章主辅设备的选择及性能参数的确定5581加热炉的选择55811推钢式加热炉55812步进式加热炉5782高压水除鳞装置5883立辊机架5984粗轧机入口推床（粗轧机出口、精轧机入出口）59853800MM四辊可逆粗轧机59863800MM四辊可逆精轧机6087剪切设备的选择62内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书6871切头剪62872双边剪62873定尺剪、火焰切割机6388轧机机架的选择6489轧辊压下装置的选择64810轧辊平衡装置的选择66812冷却设备的选择68813冷床69814在线超声波探伤装置70815起重运输设备的选择708151辊道选择708152起重机选择72第九章工作时间及年产量计算7491车间工作制度和工作时间的确定7492轧钢机产量计算74921轧机小时产量计算74922轧钢机平均小时产量75第十章经济技术指标77101各类材料消耗指标771011金属消耗771012燃料消耗781013电能消耗781014轧辊消耗781015水的消耗78102综合技术经济指标79第十一章中厚板厂的环境保护81111绿化81112各类有害物质的控制与防治81参考文献84内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书7致谢85内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书8第一章总论11工程总述（1）项目名称设计年产150万吨的中厚板厂（2）项目概述经过对国内外中厚板市场现状的分析以及前景预测，综合对当地各种物料供应、能源等其它资源的分析，我们选择区域与资源优势居一体的唐山曹妃甸地区作为建厂厂址，设计一座年产量150万吨中厚板车间，以25MM3300MM为其典型产品，并且能够生产规格齐全、性能优良，能满足市场需求的产品。12国内外中厚板车间现状及发展趋势121中厚板简介中厚钢板厚度大于4MM的钢板属于中厚钢板。其中，厚度40200MM的钢板称为中厚板，厚度200600MM的称为厚板，厚度超过600MM的为特厚板。122中厚板的用途中厚板主要用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁等行业，并且随着国民经济建设其需求量非常之大，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、耐蚀性能都好。（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）锅炉钢板用于制造各种锅炉及重要附件，由于锅炉钢板处于中温（350以下）高压状态下工作，除承受较高压力外，还受到冲击，疲劳载荷及水和气腐蚀，要求保证一定强度，还要有良好的焊接及冷弯性能。（4）压力容器用钢板主要用于制造石油、化工气体分离和气体储运的压力容器或其它类似设备，一般工作压力在常压到320KG/CM2甚至到630KG/CM2，温度在20450范围内工作，要求容器钢板除具有一定强度和良好塑性和韧性外，还必须有较好冷弯和焊接性能。（5）汽车大梁钢，用于制造汽车大梁（纵梁、横梁）用厚度为25120MM内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书9的低合金热轧钢板。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。123中厚板车间现状及发展趋势（1）主轧机的型式从机架的结构来看有二辊可逆式、三辊劳特式、四辊可逆式、万能式和复合式之分，而现代建设的轧机大部分是四辊可逆式和万能式，而二辊可逆式和三辊劳特式在现代轧机建设中已不多见。新建设中厚板轧机宽度尺寸在三米以上；四辊轧机的结构趋于稳定和成熟，为了增加轧机强度和刚度，增大机架牌坊立柱断面尺寸和重量、支撑辊直径，以承受更大的轧制力。一般单位轧制力都在20MN/MM以上，单位功率在2KW/MM以上，刚度在20MN/MM以上。轧机尺寸在3500MM以上，轧制速度达578M/S，牌坊主柱截面在9000CM2以上，每片单重达300T吨以上，并采用快速换辊装置。换一次工作轧辊只815MIN，换支撑辊只1H之内。主传动采用交流电动机，带有HAGC、弯工作轧辊PC或CVC板形控制装置及近接射线测厚仪。（2）加热炉步进式加热炉被公认为当代最先进的炉型。老生产线中只有鞍钢厚板、武钢轧板、济钢中厚板、邯钢中板采用，而新建在建的生产线中有13条选用此炉型，比起我国原先普遍使用的推钢式加热炉在提高板坯质量、减少氧化、烧损等方面大大前进了一步。从与轧制产能匹配角度和轧制品种考虑，宝钢的50M轧机设置了2座，首钢43M轧机设置了3座。（3）快冷装置在生产高等级、高技术含量、高附加值产品时，一般都采用控制轧制技术工艺。此技术的应用必须有良好的冷却系统相配合，新建和在建的生产线大多都装备了先进的快冷系统。装置一般都采用DQU形管层流的冷却型式，一些老生产线近几年也对冷却系统进行了改造，目前酒钢中板采用ADCO气雾冷却，鞍钢厚板、新余中板、舞阳厚板、武钢轧板等采用U形管层流冷却，首钢中板、南钢中板采用直流式层流冷却，都属于比较先进实用的装备。（4）热矫直机2005年以前大都采用辊式矫直机，此型式由于受辊径和辊距的配合限制，内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书10所以矫直板厚有一定范围，一般最厚与最薄之比为4，新生产线中大都采用有张力机能的新型矫直机。其矫直最厚与最薄之比可以达到25，而且矫直力也可以增加一倍。也有些老生产线对原有的矫直机进行了改造，如济钢中厚板采用了从法国进口的11辊四重式矫直机，效果较好，矫直精度达15MM/M。（5）冷床由于以前大多数生产线采用拉钢冷床，非但容易划伤钢板，也容易造成钢板冷却不均匀。新建生产线的冷床大都采用步进格板式或盘辊式，有足够的面积放置钢板，不需要在冷床前进行热剪分段，对提高成材率有利。也有一些老生产线对冷床进行了改进，如柳钢采用步进式冷床，浦钢和济钢采用了盘辊式，效果都不错2。124国内外中厚板新产品新工艺新技术的开发近几年我国的中厚板品种开发主要围绕一些专用钢板的钢质纯净化、低碳高强化、耐高温、耐高压、耐断裂、耐腐蚀等方面展开，并取得了长足的进步1新产品开发有15家企业能生产X65级别的管线钢，8家能生产X70级，宝钢、鞍钢、舞钢、武钢、济钢等具备了生产X80级的能力，其中宝钢、鞍钢、武钢已能大批量生产，并于2005年完成了X100级的试验室工作。宝钢、舞钢、武钢、鞍钢、马钢等能生产高级别的海洋石油平台用钢。以及CORTEN耐候桥梁板、BHW35高压锅炉板、P20塑料用模具板、N19低温板、AH32EH36级和F级船板、HT80高强板，百万千瓦火电及核电用特厚钢板、25万千伏安以上变压器用高磁感低铁损取向硅钢等高附加值产品已经相继开发。（2）新技术的应用1）热送热装技术为了节能和提高炉子加热能力，新建厂都很注意炼钢连铸和轧钢加热之间板坯运输、保温及调度等关系，做到生产管理一贯制，做到热装热送率达4070以上，热装温度达450680以上，吨钢燃耗降至08GJ以下，并在板坯仓库内设置保温坑或罩，尽可能提高板坯装炉温度。目前，日本已实现了直接轧制，使燃料达到零耗。2）控轧控冷技术内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书11将控轧与快冷有效地相结合在一起是中厚板生产技术的一大进步，这种工艺可显著地改善钢板性能，降低生产成本与节约贵重合金元素。而中厚板轧机最适合于控轧控冷工艺，许多钢板都可用此工艺生产，某些方面其性能超过热处理钢板，有的厂已实现控轧率达60以上。条件好的厂以TMCP为主，而一般厂均以CR生产。目前等轧方式都采用在轧机前后延伸辊道上多块钢板轧制来实现。日本TMCP有快冷装置的称之为水冷型，而不用快冷的称之为非水型。各公司都有自己专利，如新日铁为NIC，日本钢管为NCT，川崎为SCR和KTR，住友金属为SHT和SSC，神户为KONTROLL。3板形控制技术这是一项钢板三维立体形状的控制技术，目标是生产出尺寸偏差非常小、切头尾和切边极少、矩形、近似矩形及齐边（不切边或铣边）、性能均一的平直钢板。此技术可扩大产品，生产出各种异形板。因此，该控制已成为中厚板生产技术中一项不可或缺的新颖工艺。控制板形一般由纵向（长度）、横向（宽度）及平面三部分所构成，三者互相配合与影响，统一运筹而轧制出最佳板形和最经济的钢板。这项技术除加大机架牌坊立柱截面和支撑辊直径来提高轧机本身刚度以外，为了减少生产中轧辊挠度和钢板凸度，采取了一些补偿与修正措施。如弯工作轧辊或弯支撑辊（塔兰托等厂）、阶梯辊（大部分厂都用）、可变凸度辊（原和歌山厂用VC辊）、高精度辊型轧机（如福山厂HC轧机）、交叉轧辊轧机（如君津厂和浦项厂PC轧机）及连续可变凸度轧机（如奥克塞洛森德厂CVC轧机）等。13包头建设中厚板车间的可行性与必要性分析131原料供应情况分析内蒙古自治区拥有丰富的铁、稀土、铌等多种金属共生矿床的矿区，归包头市管辖，是包头五个区之一称为白云矿区。白云鄂博矿山东西延伸约20余公里，相对高度约200米，稀土资源储量占全国的97，为除中国以外世界总储量的5倍多。白云鄂博矿是一座世界罕见的多金属共生矿床，分布在东西长18公里，南北宽约3公里，总面积48平方公里的范围内。现已探明矿体内蕴藏着160多种矿物，70多种元素。矿物种类主要有铁、铌和稀土矿物。其中铁矿储量内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书1295亿吨，铌矿储量519万吨，稀土矿工业储量3600万吨，占全世界的36，占全国的90以上，因而被誉为“稀土之乡”。另外，还蕴藏着铜、石英石、莹石、磷灰石、软锰矿等多种矿物。白云鄂博现在是包头钢铁公司的主要原料基地，对包头市和自治区的经济发展发挥着举足轻重的作用。白云鄂博铁矿是包钢的主要原料基地，是举世闻名的稀土之乡。1957年2月27日建矿，经过“七五”、“八五”扩建改造，现已形成年产矿石1000多万吨的现代化大型露天矿山，拥有固定资产原值16亿元以上，设备总重量3万吨，职工总数6000多人。132区域辅助设施状况（1）交通运输状况包头素以“水旱码头”而闻名。如今，它已经成为连接华北、西北的重要公路、铁路、航空交通枢纽。包头的公路交通四通八达，已形成网络。北京至银川的110国道、包头至南宁的210国道贯穿全市。被称为塞外第一桥的黄河公路大桥，长810米，宽12米，桥梁经久牢固，造型别致，使黄河南北变通途。呼包高速公路西起包头东兴，东至呼和浩特罗家营，全长1466公里，是我国少数民族地区最早建设的高速公路之一。贯通我国华北、西北地区的大动脉京包、包兰铁路在包头接轨，旅客列车东南行可直达北京、上海、宁波；西行可直达银川、兰州；南下可直达太原、西安。呼市到东胜、包头到集宁的当日往返列车以及包头市内的包白（白云鄂博）、包石（石拐）和环城等铁路，连接着包头市各区旗县。（2）水资源条件充足的水资源是包头经济赖以发展的重要条件。黄河流经包头境内214公里，水面宽130米到458米，水深16米到93米，平均流速为每秒14米，最大流量每秒6400立方米，年平均径流量为260亿立方米，是包头地区工农业生产和人民生活的主要水源。此外，艾不盖河、哈德门沟、昆都仑河、五当沟、水涧沟、美岱沟等河流，水流量可观，也是可以利用的重要水资源。包头土地总面积27768平方公里，其中，山地占1449，丘陵草原占7551，平原占10。已开发和利用的土地中，市区面积为1405平方公里；内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书13耕地面积占土地面积比重143；森林面积1492千公顷，草原面积20865千公顷。（3）能源供应包头地区有着良好的煤电产业发展基础，丰富的赋存和易于开采的煤炭资源。包头周围煤炭资源主要集中在鄂尔多斯盆地，包含准格尔、东胜、卓资山三大煤田，保有资源储量达121785亿吨，约占全区保有资源总量的5439。煤炭以长焰煤为主，煤质优良，具有低硫、低灰、高发热量的特点。而且本地煤田规模大，宜于露天或大型机械化矿井开采，是理想的能源重点开发区。2007年9月底包头市内发电企业总装机容量已经突破600万千瓦，电力供应持续平稳，不仅充分供给市内用电而且电力远输北京、河北，支援华北电力。包头唯一一座50万千伏安变电站位于稀土高新区希望工业园区内。幸福变电站、昆河变电站、哈林变电站、高新变电站、稀土工业园变电站都位于稀土高新区及周边。包头周边地区天然气资源总量107万亿立方米，居中国第一位。特别是苏里格气田天然气储量达到5000亿立方米以上，该气田不仅是中国的第大气田，而且列入世界知名大气田行列，包头距该气田仅有200公里，包头市工业、居民生活均已采用了清洁的天然气能源。（4）总结在白云铁矿的充足原料的支持下，结合便利的交通情况，可以使产品迅速的辐射到全国。充足的能源、资源使产品的成本大幅度下降。因此在包头建设中厚板厂是可行的。133国内外中厚板产能分析以及市场前景预测据统计资料显示，2008年我国中厚板生产线大约有52条，产能达5410万吨。北方的鞍钢、安钢、舞阳、太不锈等，南方的宝钢、武钢、重钢等均有一定的知名度，并且都做出了自己的特色产品。比如，宝钢的汽车用版、武钢的冷轧硅钢片、太钢的不锈钢板、重钢的锅炉及压力容器板船板、安钢的低合金板材基本上占据了国内市场。而首钢京唐应将其定位在建设高附加值、高强度的中厚板精品基地。内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书142007年我国的板管比达5043，中厚板国内市场占有率达973，较前几年有明显的提高。日本、韩国及欧美国家的板管比达到60以上，而我国的板管比例同钢铁发达国家相比仍有一定的差距，仍需要进一步提升。（1）新农村建设我国要在本世纪中叶建成现代化国家，肯定会实现农村与农业的现代化。所以在今后的40年左右时间内，新农村建设对中厚板的需求必会呈现递增趋势。相信这个需求足以能够支撑我国整个中厚板产业。（2）船板行业在全球造船业中，韩国、日本和中国是最大的三家造船国，目前定单总量超过5000万T。特别是船用中厚板，韩国和中国的造船业需用量供不应求，将拉动船板需求空间。我国的造船业去年为世界第三，年造船能力350万T左右，年需要钢板100万T，并还以年35的速度增长。造船业的技术发展方向是轻量化，对此需要钢铁生产企业提供更多高强度、高精度、良好低温冲击韧性和焊接性的船板。同时，由于船运市场不断升温，船舶租赁经营市场旺盛，船舶修理量上升，亦加大了船用中厚板用量。所以，世界及中国造船业的发展对船用中厚板有长期需求。我国LPG船今明新增47艘。华北地区最大天津临海造修船基地正在建设，而今年订单就超过78万吨；浙江造船的订单已经排到2012年，其中海洋工程船全球第一，约占全球35，其中光舟山造船订单2500万吨。受中国造船能力限制，近期中国海运集团被迫将8条13300标准箱集装箱船订单交给韩国三星重工，该笔订单金额高达106亿港元，这也表明韩国在世界造船市场仍居领先优势。而随着韩国造船业的继续扩张，韩国市场中厚板供应已是极度匮乏，不得不大量从中国和日本进口厚板。根据韩国造船协会的统计和预测，06年韩国船用厚板缺口为260万吨，07年大约在350万吨，而08年缺口将达到440万吨。06年韩国从中国和日本分别进口厚板168万吨和177万吨，而随着日本厚板紧张，出口量下降，韩国被迫到中国寻求增加资源，07年前9个月，国内对韩国已经出口厚板165万吨，一举超过日本的131万吨，成为韩国厚板最大供应国。由于08年韩国船用厚板的缺口更大，而韩国和日本钢铁业界也不愿过多扩大产能，因此，可以预见，韩国将对中国的中厚板需求产生更大的依赖。（3）建筑钢结构行业内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书15我国钢结构行业开始崛起，专用板材，特别是中厚板需求旺盛。由于其具有结构合理、强度高、重量轻、抗震性能好、施工简便快捷、材料消耗少、节省土地资源、提高环保及外形美观等一系列优点，在国外应用广泛。如日本钢结构建筑占建筑总面积的50左右，韩国约占20。目前国外发达工业国家钢结构面积占总建筑面积40以上，钢结构用钢量占钢产量的2540左右。随着消费结构升级和城镇化以及环保要求的提高，我国长期以来的混凝土结构、砌钳结构开始向钢结构转型，目前已开发出用于房屋建筑、塔桅、容器、管结构及管道、海洋工程、桥梁、市政建设、机械设备、家居用品、种植业设施的十大钢结构，其生产规模、技术设备接近国际先进水平。1）大型展览馆西安计划城市中心北移，形成于咸阳的一体化连接，在建设过程中将建设56座大型展览馆，全部采用钢结构建筑。其中，成都、银川、西宁、兰州、呼和浩特、包头等城市大型展览馆正在规划立项，相信在不久的将来，中西部地区城市的展览馆项目将会更加普及。与此同时，对中厚板的需求必会呈现上升趋势。2）大型体育馆随着08年奥运会在北京的成功举办，体育馆的建设在我国东部沿海城市形成热潮，因为人们已经明显的意识到体育事业对经济的刺激效应。鸟巢便是体育场馆钢结构建筑的典范，我们坚信在相当长的一段时期内，我国大中型城市的体育场馆建设将会如火如荼。3）大型娱乐中心国家大剧院、梅兰芳歌剧院和上海大剧院是钢结构的代表作，在一些发达大城市大型娱乐中心已经相继问世。随着我国经济的高速发展，人们物质生活的不断提高，对精神生活的需求会更加迫切。而在中西部地区大型娱乐中心也正在立项，规划建设。4）大型批发市场及商贸中心当经济的发展同人口数量成一定规模的时候，一些日常生活所需的配套设施也会相继建成。而大型批发市场于商贸中心的建设也在情理之中。（4）电力和桥梁建设内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书16发电设备目前处于国家建设超常规发展特殊时期，2005年新增发电设备装机容量将达到5000万KW，拉动电站用钢需求。该类产品主要以高技术含量、高附加值、高强度的专用中厚板为主，未来需求量增长较快。比如正在建设的田湾核电站二期、岭澳核电站二期，同时计划开工建设的山东海阳核电项目、广东阳江核电项目、浙江三门核电项目、辽宁红沿河核电项目、江西彭泽县核电项目、重庆市涪陵核电项目等都需要大量高强度中厚板。同时，我国是一个多江河湖海的国家，交通运输业的发展亦带动桥梁建设，如未来仅在长江上就准备建设十几座大桥，对高质量的桥梁钢需求很大，该类钢主要是高附加值的专用中厚钢板。比如安徽省望东长江公路大桥项目、内蒙古自治区额布都格口岸哈拉哈河界河公路桥项目等已经通过可行性研究，正在筹备建设。（5）工程机械制造行业工程机械行业是专用中厚板需求的主要行业之一。尽管宏观控制使工程机械行业短期受到影响，但国家城镇化是长期目标，工程机械行业，如挖掘机和装载机增长趋势不会改变，对专用中厚板保持长期需求；同时，由于工程机械行业机电一体化的发展方向，用钢量将进一步增加。未来我国电力和矿业的发展对矿山机械用量将不断增加，如采煤机、液压支柱以及采煤运输机等使用数量将会有较大增加，对中厚板中高附加值钢板需求较大。（6）油气运输行业随着我国天然气资源的开发和石油需求的大幅增长，今后十几年将是我国油气输送业蓬勃发展的时期，这就需要使用大量高性能的专用中厚板来制造管道和储油罐等油气输送用品。西气东输二期、三期工程，哈萨克斯坦、俄罗斯、伊朗等国通往中国的石油输送管线等大型工程项目都需要大量高性能的中厚板。（7）汽车行业汽车行业未来的发展对专用中厚板的需求也会增长。汽车板属于高附加值产品，特别对于载货汽车，横梁、竖梁、车桥、以及车轮等结构件广泛使用中厚板。（8）大飞机项目2008年国家投资2000亿作为资金支持启动了大飞机项目，同时在上海和西安成立了相应的集团公司作为保障，这就必然需求特种性能的中厚板作为发展大内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书17飞机项目的基础材料保障3。14总结展望后期中厚板市场，我国西部开发；中部崛起；东北振兴等战略举措还在加紧实施，这些地区的发展正在成为新一轮经济增长的动力，并将继续拉动中厚板产品的消费。另一方面，我国钢铁产业的投资高峰已经过去，投资增幅呈不断下降趋势，后期虽然还有一些新增产能陆续投入生产，但随着中厚板产品结构的调整，以及钢企协调机制的逐渐完善，中厚板产能释放将十分有限，有利于市场的维护和稳定。总体来看，中厚板需求前景良好，市场运行乐观内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书18第二章产品大纲的确定和金属平衡表的编制21生产规模的制定包头包钢中厚板工程采用双机架四辊可逆轧机的布置型式，预留一精轧机，精轧机规格为3800MM，生产规模为150104T/A。22产品方案的编制221产品方案产品方案是进行车间设计、制定产品生产工艺过程、确定轧机组成或选择各项设备的主要依据，包括车间拟生产的产品名称、品种、规格几年产量计划。本车间依据设计任务书要求，经过对同类厂的调查和统计分析，选取具有代表性的品种和规格作为典型产品。实际生产中为了满足用户客观上的使用要求，每个品种都必须满足形状、尺寸规格和内部性能的要求。因而，各类产品的分类、编制、牌号、化学成分、品种规格和尺寸公差、生产技术条件、机械性能、验收规程、试验及包装方法、交货状态等，国家均有标准规定，如国标、冶标、企标等，如果国家没有标准规定，可由生产厂家和客户商定。222产品方案的编制原则及依据（1）产品方案的编制原则1）国民经济发展对产品的要求，既考虑当前的急需又要考虑将来发展的需要。2）产品的平衡，考虑全国各地的布局和配套加以平衡。3）建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等可能性。4）考虑轧机生产能力的充分发挥，提高轧机的生产技术水平。2编制依据内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书191）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差别，例如板带材生产车间和管棒型材生产车间就有根本的差别。若产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，同时也对设备选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的影响。例如，对于板材生产来说，产量不大时，可采用单机架生产；而产量大时，采用连轧生产。3）投资与建设速度、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前景。223产品大纲1）产品品种本车间生产的产品品种由本车间生产的产品品种有碳素结构钢板、低合金结构钢板、造船钢板、锅炉钢板、容器钢板、管线钢板、汽车大梁钢板、机械工程用钢及耐磨钢板等4。2）产品规格厚度5150MMMAX400MM宽度9003800MM长度300025000MM单重MAX2964T产量序号产品名称钢种原料规格厚宽长/MM产品规格厚宽/MM万吨/A1碳素结构钢Q345B2002，1003，300253，300225152低合金高强度结构钢Q390B3002，1002，500302，5001510内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书20表21产品大纲23执行标准产品可完全按照中国国家标准GB或中国有关的行业标准以及有关的国际标准组织生产、检验和交货。各类产品以及对应的标准和代表钢号详见表21。24原料及金属平衡表的编制241原料来源及规格表22原料来源及规格3碳素结构钢Q1953001，4002，000382，0001284低合金高强度钢Q2953002，2002，500302，50015105建筑结构板SN490B3002，0002，300182，30015106汽车大梁板16MNL2502，0002，480202，48010577管线钢L2452001，8003，000163，00018128压力容器板SPV2353002，2002，5502652，60015109低合金高强度结构钢板Q420A2001，5002，200202，200105710风电用钢Q460CZ2001，7002，400202，40016511合计150100内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书21长度/MM单重/T项目名称厚度/MM宽度/MM定尺坯倍尺坯定尺坯倍尺坯连铸板坯200、250、300、50012002300150037003，8007，40028119917113982自开坯1201，2001，500166242编制金属平衡表（1）金属平衡表编制依据成品率是指成品重量与投料量相比的百分数。其计算公式5为（21）10QWA其中A成品率，；Q投料量（原料重量），T；W金属的损失重量，T。；成品率是一项重要的技术经济指标，成品率的高低反映了生产组织管理及生产技术水平的高低。影响成品率的因素是各工序的各种损失。金属损失主要有以下几种1）烧损金属在高温状态下的氧化损失称为烧损。金属加热过程中的烧损与加热温度和时间有关系，加热温度越高，时间越长，烧损量就越大。烧损率一般在15。2）切损切损是指切头、切尾、切边等大块残料损失。钢材切损主要与钢种坯料尺寸以及原料状况等有关。本车间产品切损均为016。3）轧废轧件各工序生产中由于设备和工具、操作技术以及表面介质问题所造成的不符合质量要求的产品。如轧漏，轧卡，超差，浪形，轧扭，腰薄，耳子，性能不合格等。它与车间的技术装备、生产管理及操作水平有关。轧废率一般在135。内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书22表23金属平衡表编号钢种原料重量/KG成品重量/KG烧损/烧损/轧废/金属消耗系数/成材率/1Q345B2795253520541410999102Q390B6345571114621711039073Q1956556596617581611009094Q2956355577013601811009095SN490B286326001861101098911616MNL4856436116601410999107L2454220383617611010969128SPV2355914530513601710999109Q420A24952245195815110190810Q460CZ331230141860121099910内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书23第三章生产工艺流程的制定31生产工艺流程图31生产工艺流程图生产工艺流程简介合格的定尺或倍尺冷坯通过电动过跨小车将其从连铸车间运送到轧钢车间的板坯库。合格的定尺或可直接入炉的倍尺热坯则是通过连铸车间的板坯热送辊道将其逐块送到本车间的板坯入炉辊道上，经称重后由推钢机退至加热炉内加热。定尺长度比较小的板坯，其倍尺坯料首先在车间内经过板坯二次切割，由人工火焰切割成定尺长度，然后在板坯库的上料辊道上清除毛刺。检查修磨台架双边剪和剖分剪成品库横移检查磨模台架涂漆线压力矫直机超声波探伤热处理线切头剪冷矫直机板坯二次切割线步进式加热炉高压水除鳞3800MM四辊粗轧机3800MM四辊精轧机加速冷却装置热矫直机冷床内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书24坯料在加热炉内加热到11001250。但对于微合金化钢采用控制轧制的情况，出于缩短轧制过程中的待温时间和细化奥氏体晶粒的双重要求，一般需采用低温加热温度，即1050左右。加热温度和加热时间的控制应保证微合金化成分在奥氏体中的部分固溶和奥氏体晶粒的均匀化。加热合格的板坯由出炉辊道送至高压水除鳞箱。在通过除鳞箱时，由压力约21MPA的高压水喷除板坯上、下表面的氧化铁皮，然后经轧机前输入辊道输送至3800MM四棍粗轧机进行粗扎轧制。在粗轧机前后设有回转辊道和推床；在精轧机前设置有回转辊道，前后设置有推床。一般情况下，普通轧制、控制轧制过程都包含成形轧制、展宽轧制和延长轧制三个基本阶段。对于特殊情况下，还可采用完全横轧、完全纵轧、角轧纵轧法等一系列的轧制方法，通过控制轧制的过程得到所需的产品。在精轧机与热矫直机之间设有一套钢板加速冷却系统。加速冷却钢板的厚度一般在10MM以上。钢板在成品轧制的最后一个道次抛钢后，由辊道运送，按照给定的速度直接进入ACC装置。钢板通过ACC装置时，上、下两面同时喷水进行加速冷却，使钢板的温度由约700800即奥氏体区或双相区快速下降至约400650。钢板通过ACC装置的速度约0525M/S，在上、下两面喷冷的同时，还由侧面以约10MPA的中压水喷吹清除钢板表面的汽化层，保证冷却效果。钢板一般在600850进行热矫，较薄的钢板温度可能降低至500550，较厚的钢板可接近800900。矫直速度是根据钢板的矫直温度、厚度及强度性能等因素确定的，速度范围为025M/S。热矫后的钢板一般在600900左右进入冷床。钢板在冷床上，在无相对摩擦、不受划伤的情况下通过，温度下降至100150左右时离开冷床。然后再经过检查修磨台架人工对钢板上下表面、边部、平直度和标记质量等进行目视检查。冷却后的钢板由辊道输送，进入剪切线。小于50MM厚的钢板首先经过切内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书25头剪，切除头尾“舌形”和“鱼尾”部分，并视板长和板形情况进行分段处理，为后续的边部剪切做好准备。双边剪中的移动剪根据设定的成品宽度预先调定位置，左右剪机根据板厚调整剪刃间隙，钢板由设于剪机左右前后的四对夹送辊，送入双边剪并以每分钟最大30次的剪切频率及每刀剪切长度MAX1300MM的剪切步伐，剪切钢板的两边。经过剪切后的钢板再经过超声波探伤仪进行探伤，合格的产品进入下一道工序，不合格的产品依据缺陷的程度做进一步的后续处理。探伤合格的钢板在输送过程中通过表面检查站时，在良好的照明条件下，人工对上下表面、边部、平直度和标记质量等进行目视检查，如发现质量不合的钢板，送至剪后横移修磨台架，根据缺陷类别，决定对钢板进行修磨、矫直或其它处理。需要热处理的钢板再进行调质工艺后，再进入涂漆工序，采用油漆标记和钢印标记，标记内容可包括公司标志、钢号钢种及钢级、钢板号、熔炼号、尺寸及重量等，对经行业协会认可生产的专用钢板，如管线板、船板、锅炉板、海洋平台板等，必要时标印出会员标记。涂漆完毕后由过跨小车将其运至成品库。32控制轧制321控制轧制原理根据热轧过程中变形奥氏体再结晶状态和相变机制的不同，一般将控制轧制划分为三个阶段在奥氏体再结晶区的控制轧制奥氏体再结晶型控制轧制；在奥氏体未再结晶区的控制轧制奥氏体未再结晶型控制轧制；在奥氏体和铁素体两相区的控制轧制两相区控制轧制。在再结晶区轧制时，为控制变形奥氏体的再结晶数量，应尽可能达到完全再结晶，在设备能力许可的条件下，在高温区采取尽可能大的道次压下量，提高道次变形量一般要求1520，最小10，以增加奥氏体的再结晶数量，细化晶粒。再结晶区轧制的终轧温度应10001050，总变形量应控制在60以上。在部分再结晶区轧制时，得到的奥氏体晶粒不均匀，特别是在某一特定变形量的条件下，由于应变诱发晶界迁移，在奥氏体中产生少量特大晶粒，引起组织中出现严重内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书26的混晶现象，导致钢板性能下降，因此要采取待温、快冷等手段防止在部分再结晶区轧制。对于低合金钢，部分再结晶区的温度范围一般认为是9501000。在未再结晶区轧制时，钢不发生奥氏体再结晶过程，变形使奥氏体晶粒拉长、压扁，并在晶粒内形成变形带。变形奥氏体的晶界是奥氏体向铁素体转变时优先形核的部位，被拉长的奥氏体晶粒将阻碍铁素体晶粒长大。随着变形量加大，晶体内变形带数量增多，在晶体内的分布也更加均匀，这些变形带也提供相变时的形核地点，因而相变后的铁素体更加细均匀。对于低合金钢，未再结晶区温度范围一般认为是AR3950，在未再结晶区轧制的总变形率应3560，尽可能采用大的道次变形量，为随后奥氏体向铁素体相变形核创造条件，增加形核部位，达到细化铁素体晶粒和珠光体球团尺寸的目的，终轧温度应高于AR36。322轧制过程中超细晶粒的控制晶粒细化可以有效地同时提高材料的强度和韧性。根据物理冶金原理，晶粒细化可以通过从形变奥氏体中由高位错密度实现应变诱发相变的方式，也可以通过从超细的奥氏体晶粒的晶界形核得到超细的铁素体晶粒。一般而言，通过超细奥氏体实现铁素体晶粒的细化可以得到更细的铁素体晶粒尺寸从而得到更优的综合性能。在奥氏体向铁素体转变的相变过程中，奥氏体的晶界是铁素体核心的非均匀形核的位置，因此奥氏体晶粒尺寸对铁素体的形核速率具有显著的影响。超细奥氏体晶粒结构将大大提高晶界界面的面积，从而有效地提高了铁素体形核的速率而细化了最终铁素体晶粒的尺寸。一般认为，奥氏体晶粒尺寸愈小，相变后得到的铁素体晶粒愈细。因此要想得到超细的铁素体晶粒尺寸，首先需要得到超细的奥氏体晶粒尺寸。超细的奥氏体晶粒尺寸可以通过控制动态再结晶过程而获得。在热轧过程中，重要的工艺参数包括温度、应变速度和应变量。其中温度和应变速度的影响可以用一个工艺变量ZZELLERHOLLOMON参数来描述ZEXPQ/RT（31）其中是应变速度；T为形变温度；Q是形变激活能。HODGSON对大量的实验数据进行了分析，发现在热加工过程中动态和亚动态再结晶的晶粒尺寸只是Z参内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书27数的函数。GZHU等人系统分析了ROBILLER和LUTZMEYER对微合金NB钢的实验数据，通过统计分析得到了动态再结晶临界应变和Z参数之间的关系C0048LNZ096（32）由此可见，大的Z参数对应着大的动态再结晶临界应变。因此要想在大的Z参数条件下通过动态再结晶实现奥氏体晶粒尺寸的细化，必要条件是积累足够大的应变C来克服动态再结晶临界应变诱发动态再结晶过程发生。在多道次积累应变过程中，道次之间的静态再结晶将对于应变的积累十分重要。从而被道次之间的静态再结晶所释放。为提高多道次轧制过程中的应变积累，在道次之间的静态再结晶软化应最小化，可以通过降低轧制温度和调整道次的压下量来得到。为了板型控制的需要，可以在最后一个道次之前的道次诱发动态再结晶过程，而在最后一个道次施加一个较小的变形来调整板型7。33控制冷却331控制冷却的主要方式目前，中厚板控制冷却方式主要有压力喷射冷却、层流冷却、雾化冷却、喷淋冷却和直接淬火等。1高压喷射冷却。水以一定压力从喷嘴喷出，水流连续呈紊流状态喷射到钢板表面。这种冷却方法穿透性好，一般在水汽膜比较厚的条件下采用。但是，这种冷却方式用水量大、水花飞溅严重、冷却不均匀、水质要求高、喷嘴易被堵塞而且水的利用率较低。2喷淋冷却。将水加压，由喷嘴喷出的水的流速超过连续喷流，水流破断后形成的液滴冲击被冷却的钢板表面。这种喷嘴冷却能力强，冷却较为均匀，但是需要很高的水压，冷却能力的调节范围较窄，而且对水质要求高。3层流冷却。水以较低压力从水口自然连续流出，形成平滑水流。水流流到钢板表面后在一段距离内仍保持平滑层流状态，可获得很强的冷却能力，冷却均匀。目前，钢板热轧后的层流冷却一般采用板层流水幕冷却和管层流U形管层流两种方式。前者用水量大、冷却效果强，但是不易控制和调节；后者对钢板的冷却比较缓和、均匀，冷却区较长。内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书2834中厚板的热处理中厚钢板热处理的主要方式有正火、调质淬火高温回火、正火控冷、正火回火、回火、退火、直接淬火DQ、直接淬火回火等。其中，处理量最大的是正火板，包括正火回火，大约占所有热处理产品的70左右；其次是调质板，占15左右；其它如回火等占15。中厚板热处理工艺流程见下图8。图32中厚板热处理工艺流程35典型产品的工艺制度本设计的典型产品为Q345B，含C012，并参照有关资料及全国同类产品的热加工制度，得出本设计产品的热加工工艺制度加热温度为12201260，初轧温度11501250，终轧温度为800。其临界转变温度为AC1724，AC3876，AR3850，AR1682MS38010。DQ在线直接淬火轧后钢板（包括厚度大于25MMTMCP钢板）正火淬火（辊底压力淬火机）控制冷却（弱水冷、风冷或空冷）回火（辊底式或步进梁式热处理炉或罩式炉）矫直（冷矫或压力矫）冷床冷却内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书29第四章车间的平面布置和轧机的选择41车间的平面布置411车间布置原则1满足生产工艺要求，使生产流线合理。2即有利于生产又使占地面积小，运输线短，以求缩短周期、提高生产率。3保证操作方便、安全生产。4避免金属流线和其它材料运输线的相互交叉。5考虑将来的发展，留有余地。412选择金属流程线综合考虑车间的长度及空间布局，特别是精整跨与加热跨的合理布置，所以车间的金属流动形式采用直线移动式。413生产设备的布置将车间布置为9跨，原料跨、加热跨、主轧跨、冷床跨、剪切跨、精整跨、热处理跨、成品跨、轧辊跨。表41生产设备布置表项目序号名称主要设备1原料跨火焰切割