1、設計年產量為200萬噸的CSP薄板車間摘要 本設計以生產產品規格為7.5mm×1500mmQ345E低合金鋼為例，設計一個年產量為200萬噸的CSP熱軋薄板廠。設計內容主要包括興建該廠的可行性分析、制定產品大綱、CSP工藝過程的制定、主輔設備選擇、以及軋制過程中主要參數計算、軋制過程中主要參數校核、車間生產能力的計算、輔助設備的選擇以及廠房平面布置等內容，并據設計計算結果完成了CAD車間平面布置圖的繪制。關鍵詞：CSP；參數計算；參數校核Designed annual output of 200 tons of sheet metal workshop CSPAbstractThe

2、design specifications for the production of products 7.5mm×1500mmQ345E low alloy steel, for example, designing an annual output of 200 tons of CSP thin workshop. Mainly includes the construction of the plant design feasibility analysis, development of product mix, CSP formulation process, main

3、and auxiliary equipment selection, as well as calculate the main parameters during the rolling process, the main parameters of the rolling process checking, workshop production capacity is calculated auxiliary equipment selection and plant layout, etc., and according to the design calculations compl

4、eted CAD floor plan drawing workshop.Keywords:CSP;parameter calculation;parameter checking第一章 前言1.1 CSP生產線歷史簡介 眾所周知，CSP技術取得成功的一個重要因素是它可靠地把冶金學家所追求的近終形鑄造和直接軋制的夢想變成了現實1。 自1989年世界上第一臺工業化的薄板坯連鑄連軋生產線投產以來，過去的11年中已有36條生產線相繼運作，2000年可形成年產4825萬噸的生產能力。薄板坯連鑄連軋工藝技術裝置日趨完善，市場競爭更具實力，原因在于它的工藝優勢：投資低、能耗低、生產成本低、維護費用低、成材

5、率高。兩流薄板坯連鑄機與一套熱連軋機相配可產160250萬t/a熱軋帶卷，可以分別與電爐或高爐轉爐流程相聯接。薄板坯連鑄連軋技術越來越顯示出它的生命力2。1.2國內外CSP生產線概況1.2.1國內CSP生產線發展概況概況自1989年世界上第1條薄板坯連鑄連軋(Thin Slab Casting and Rolling，簡稱TSCR)生產線在美國Nucor公司問世以來，薄板連鑄連軋因節約能源和減少投資Ifu獲得了迅速的發展3。它是繼轉爐煉鋼取代平爐煉鋼、連鑄工藝取代模鑄工藝后鋼鐵生產技術的第二次革命。該項技術是在煉鋼、連鑄和軋鋼的最新技術成果基礎上迅速發展起來的鋼鐵冶金工業的新工藝、新技術，具有

6、節能降耗、提高產品質量、降低生產成本、縮短生產周期及簡化工藝流程等優點，綜合經濟效益相當可觀4。到目前為止全世界共有各種類型的薄板坯連鑄連軋生產線60多套，總生產能力近1億噸/年，其中我國已投產14條薄板坯連鑄連軋生產線，年生產能力達3_500多萬噸。目前，薄板坯連鑄連軋工藝生產線的主要類型有:德國SMS公司的CSP（Compact Strip Production,即緊湊式帶鋼生產)和ISP（Inline Strip Production,即串列式帶鋼生產)、意大利DANIELI公司的FTSR（Flexible Thin Slab Rolling for Quality,即靈活的薄板坯連鑄連

7、軋)、口本住友公司的QSP（Quality Strip Production)以及奧地利VAI公司CONROLL等，其中CSP工藝是目前技術最為成熟、應用最為廣泛的薄板坯連鑄連軋工藝。與傳統的連鑄連軋生產工藝相比，CSP生產線具有基建投資少、生產周期短、節約能源、成材率高等優點。因而，在全球能源嚴重緊缺和板材市場巨大需求的今天，CSP工藝在技術和經濟效益方面具有巨大的優勢。目前全世界已建成投產的CSP生產線有30余條，其產能已超過_5000萬噸/年，其中國內有7條(珠鋼、邯鋼、包鋼、馬鋼、漣鋼、酒鋼、武鋼)，年生產能力已突破1500萬噸，產能占熱軋板材的15% 2001年以來投產的生產線的達產

8、速度快于國外同類生產線邯鋼薄板坯連鑄連軋生產線1999年12月投產，2000年達到設計生產能力，是所有已投產的CSP生產線中達產最快的。包鋼的薄板坯連鑄連軋生產線是我國第一套雙流CSP生產線，2002年8月投產，2003年超過了設計生產量，比邯鋼更快，是國際上達產速度最快的。 2003年已投產的5條線為所在企業創造了可觀效益已投產5條生產線2003年的生產指標見表1-15。表1-1為2003年我國薄板坯連鑄連軋生產指標廠名連鑄機流數和鑄坯規格/mm2003年軋材產量/萬噸鋼水成材率/%鋼材合格率/%珠鋼1流，(10001350)×50112.5098.299邯鋼1流，(9001680

9、)×70153.2697.5698.43包鋼2流，(12501500)×67(12501500)×50251.8198.8599.13鞍鋼1流，(9601520)×(100130)220.8595.8299.81唐鋼1流，(9501680)×(7085)55.7687.2299.47 已投產的5條生產線技術操作指標的差別很大。表1-2技術操作指標中有一些不具備可比性，但相當一部分是可比的，如:作業率、連澆爐數、燃料消耗等。另一方面，與設計技術操作指標對比，還有一些指標未達到。差距就意味著潛力。表1-2為2003年我國薄板坯連鑄連軋生產線技術操作

10、指標廠名拉坯速度/(m·min-1)鑄機作業率/%平均連澆爐數平均連澆時間漏鋼次數漏鋼率/%加熱爐燃耗/(kg·t-1)軋機作業率/%珠鋼邯鋼包鋼鞍鋼唐鋼4.55.83.84.852.12.43.798368.681.486.733.567.738.4515.415.95.92550336.6569.4_337.2_655211300.30.480.4110.0660.772026.8_38.7767.86574.7780.684.332.5 發揮薄板坯連鑄連軋技術潛力的關鍵之一在于發揮連澆的優勢。抓連澆爐數的增加就必須解決鑄機漏鋼和提高整個作業線作業率的問題，從而提高生產

11、線的效率。 連鑄連軋工藝的獨特優勢薄板坯連鑄連軋工藝是由薄板坯連鑄機與常規寬熱帶連軋機的精軋機組集成而來的。連軋機組的能力與常規熱帶連軋機相當，而薄板坯鑄機能力低于連軋機組。常規熱連軋機生產薄規格產品的不利點是單位時間內產量大幅度下降，而這正是薄板坯連鑄連軋生產線的固有特性。生產薄規格熱軋板是薄板坯連鑄連軋技術的獨特優勢。近幾年我國進口熱軋板中大都屬于薄規格產品，特別是厚度2mm的薄板。發揮薄板坯連鑄連軋技術的獨特優勢將大大促進我國鋼鐵產品結構的調整。 對新工藝決不能滿足于掌握操作技術、達到并超過設計能力，還必須做到自主設計，制造、并有所改進與提高。我們應努力使我國的薄板坯連鑄連軋生產線成為效

12、率最高且最經濟的生產線。 我國薄板坯連鑄連軋技術還有很大發展空間。在2010年期間，我國板材年產量達1.11.3億t。其中需要中厚板軋機生產的中厚板約在2000萬t/a水平。需要由熱連軋機生產的板材，約在0.91.1億t之間。在2003年底，我國熱連軋機生產能力為4708萬t/a(其中常規熱連軋機為3126萬t/a，薄板坯連鑄連軋1442萬t/a，爐卷140萬t/a)。在建熱連軋機生產能力3850萬t/a(其中常規熱連軋機2450萬t/a，薄板坯連鑄連軋1400萬t/a)，尚有10003000萬t/a的規模擴大空間。從發展觀點看，今后常規熱連軋機與薄板坯連鑄連軋生產能力之比應在11或64之間。

13、則我國這一規模發展空間將主要由薄板坯連鑄連軋技術來填補。 其技術發展空間如前所述，薄板坯連鑄連軋技術是新開發的薄板坯連鑄技術與常規熱連軋機組的集成。集成技術屬于生產要素的一種新的組合，新的組合就會產生新的生產力，從而產出新的貢獻，同時提供今后潛力開發的空間。薄板坯連鑄連軋技術提供的發展空間有：(1)利用軋機能力余量大的潛力，開發薄規格熱軋板生產技術，替代部分冷軋產品；(2)利用薄板坯溫度均勻的潛力，開發生產平直度高的產品；(3)利用薄板坯冷卻速度快的優勢，開發生產強度更高的普碳鋼和部分應用廣泛的不銹鋼和硅鋼。1.2.2世界其他各國的薄板坯連鑄連軋生產線近況在歐洲、日本以及一大批新興國家經濟的增

14、長帶動下，全球經濟達到了近年來的最好水平。尤其是歐洲經濟的快速發展，吸納了大量中國產鋼材。目前歐洲和中國的制造業都處于旺盛發展期，對鋼鐵的需求仍然十分強勁。因此，按照目前歐洲經濟的發展判斷，歐洲鋼材市場可以給中國相當大的支撐。同時今年一季度中國經濟繼續保持著異乎尋常的發展速度，GDP增長達到11.1。 美國紐柯廠有多條CSP生產線。同時在ARMCO(阿姆科)建立了一條CONROLL生產線，生產75125mm的中等厚度板坯軋薄板。1997年又在IPSCO(依波斯柯)投產了一條ISP生產線，年產125萬t的212.7mm熱軋帶卷(寬12192438mm)。近年來加拿大的阿爾戈馬(Algoma)廠采

15、用達涅利(Danieli)技術建立了一臺兩流薄板坯連鑄連軋生產線，年產200250萬t。美國的北極星(North)BHP廠引進了住友公司的中等厚度板坯鑄機和達涅利的熱連軋機建成一條年產135萬t的生產線，帶鋼最小厚度2.7mm。應指出，自1998年來有大量低價薄板材涌入美國市場，使多條薄板坯連鑄連軋生產線遭遇打擊，但仍能有較大發展。 最先引進CSP生產線的是墨西哥希爾沙廠，它生產1.52、1.37、1.21、1.06、0.91mm厚，寬8311270mm的熱軋帶鋼，40%國內出售，25%銷往美國，其余出口中東和拉美。又增建了第2臺薄板坯連鑄機，產量翻倍，以生產1.5mm熱軋帶卷為主。 韓國的浦

16、項(POSCO)光陽廠，1997年建的CSP生產線(2號)，1998年中期工程即暫停，已決定和原有的1號生產流程(180萬t/a)一同出售，主要原因是鋼鐵工業布局不合理，太集中了。泰國NTS公司引進了CSP工藝，1997年夏在喬恩布日(Chonburi)建成，薄板坯厚4570mm，產品為12mm熱軋帶卷，產量120萬t/a，生產正常。SSM公司采用了QSP技術，澆注9070mm，生產熱軋帶卷。馬來西亞梅加廠(Maga Steel)用了6億美元在橡膠園建成了兩條CSP生產線，1998年投產以來生產正常，有望突破250萬t/a。印度伊斯帕特集團1998年第一條CSP生產線投產后，又訂了第二套設備，

17、計劃2000年初達到200萬t/a。 第一條CSP生產線建在西班牙的比斯卡亞ACB廠(Aceria Compactade Bizkaia)，1998年投產以來，受歐盟限產要求，產量不大。德國的蒂森(Thyssen)1999年4月9日投產了CSP生產線，它和轉爐相連，生產(4570)mm×1600mm鑄坯，1.23.0mm的高強度帶鋼和0.8mm的軟鋼，現已滿負荷生產200萬t/a。荷蘭的霍戈文公司正在艾默伊登廠建設150萬t/a的ISP生產線，爭取2000年投產，生產(11.25)mm×(7501560)mm的熱軋帶卷。此外，非洲埃及亞歷山大國家鋼鐵公司(EZZ)1999年

18、來投產了100萬t/a的CSP生產線。南非的薩爾達尼廠(SALDANHA)建成了一流年產140萬t的ISP生產線。澳洲的BHP公司擬引入QSP技術，建立第一條薄板坯連鑄連軋生產線。綜上所述，各種薄板坯連鑄連軋技術正被全世界各國廣泛使用。從這些生產線中總結出該技術的發展趨勢：與高爐轉爐流程嫁接，用更純凈的鋼水作原料，以生產1 mm的薄規格產品；熱軋薄帶部分取代冷軋產品。1.3必要性和可行性分析 目前，鋼鐵企客戶對鋼材的品種、規格需求越來越多樣化，客戶需求呈現小批量，多品種特點，企業經營方式由傳統的以定銷改變為按訂單生產，企業的生產規模也由過去的大批大量生產方式改變為多品種、小批量生產方式，所以如

19、何最大限度的滿足用戶的特殊加工要求，如何把握合同煩人進度實現按期交貨，成為鋼鐵企業爭取客戶的一個重要因素，企業必須具備靈活的調整計劃和調整生產的手段，實現敏捷和精益制造。 近幾年，中國CSP板消費量隨著國內造船、基礎建設、石油化工、機械制造等行業的發展，呈快速增長趨勢。同時，中國正進入建筑業向制造業轉型期，對板材，特別是高附加值板材需求強勁，而目前國內CSP板生產在品種、規格和質量等方面均存在不足，每年還需進口一定量的高附加值CSP板。這樣的缺口，導致市場對CSP板的需求將持續保持增長勢頭。隨著經濟的發展，CSP板的產品規格將滿足不了造船業、機械制造業的發展需求。因此擬投資建設的CSP板車間生

20、產線，旨在充分利用自身在CSP板的技術、管理和用戶群等方面的優勢，進一步優化產品結構，增加高附加值產品的占有率；為各行業配套提供板材，以滿足不同客戶的需求，提高市場競爭力；實現持續穩定健康發展。 隨著CSP板需求的增加，品種逐步在擴大，質量也有所改善與提高。但我國CSP板生產技術、軋機裝備水平、品種、質量、數量等目前還不能滿足用戶要求。與國外先進水平相比，差距還相當大，幾乎落后二三十年。隨著市場的變化，矛盾還會更突出。為滿足國民經濟發展對CSP板的需求，今后應加強管理，完善工藝，增加產量，擴大品種，提高質量，重視CSP板的生產和建設與改造。 包頭市地處內蒙古高原的南端，陰山山脈橫貫市區中部，形

21、成北部高原、中部山地、南部平原三個地形區域。中國最重要的稀土，鋼鐵，冶金，機械制造，軍工基地。 改革開放以來，包頭市的經濟建設進入了持續、快速、健康的發展時期，產業結構不斷調整、基本產業得到加強，國民經濟快速增長，形成了以銅鐵冶金、稀土冶金及應用、機械制造、有色金屬、紡織、電子、化工等行業為主的門類齊全的工業體系，與韓國、日本、美國、泰國、中國香港等30多個國家和地區建立了貿易往來，出口商品多達27個大類，近200個品種。包頭的礦產資源具有種類多、儲量大、品位高、分布集中、易于開采的特點，尤以金屬礦產得天獨厚，其中稀土礦不僅是包頭的優勢礦種，也是國家礦產資源的瑰寶。已發現礦物74種，礦產類型1

22、4個。 充足的水資源是包頭經濟賴以發展的重要條件。黃河流經包頭境內214公里，是包頭地區工農業生產和人民生活的主要水源。此外，艾不蓋河、哈德門溝、昆都侖河、五當溝、水澗溝、美岱溝等河流，水流量可觀，也是可以利用的重要水資源。 包頭可利用地表水總量為0.9億立方米（不包括黃河過境水）。地下水補給量為8.6億立方米。包頭地區的生活、工業及農業用水設施已經能夠滿足本地區經濟社會發展的需要。 包頭年平均氣溫6.4，年降水量310毫米，無霜期110142天。礦產資源豐富，已探明40多種。 交通運輸發達，是京包、包蘭、包白、包神、包西等鐵路的交會處；民航有飛往北京、上海、廣州、成都、武漢、沈陽、大連、三亞

23、、深圳、昆明、西安、石家莊、長春、蘭州、溫州、鄭州、南京、太原、海口、呼和浩特、銀川等地的班機。 礦產資源豐富，蘊藏有稀土、鐵、煤炭、鋁、金、鈮等54種金屬、非金屬和能源化工原料。 育事業繼續深化改革，加快發展，教育規模、質量、效益出現新局面。科技事業穩步發展。其人力資源豐厚。自治區級全日制本科大學(內蒙古科技大學)為鋼鐵行業的發展輸出知識性人才。 因此從包頭市的地理環境及其水資源,氣候,交通運輸,礦產資源,電力資源,教育資源以及人力資源等各方能因素分析,以包頭為地區為條件建造CSP薄板廠是可行的。其各方面的條件都滿足了生產的需要并且有其自身的優勢，同時巨大的市場需求滿足了CSP薄板行業的可持

24、續發展。第二章 制訂產品大綱2.1產品大綱的制定2.1.1產品大綱的制定原則 產品方案是進行其它工藝設計的首要依據（軋制、選型、廠房），因此工藝設計首先從擬訂車間產品方案開始。作用：產品方案是設計任務書的重要內容之一，在工藝設計中 1）制定生產工藝過程 2）確定軋機機組 3）選輔設 4）確定車間平面布置格局 都以產品大綱為依據。 內容：車間生產的鋼種、生產規模；各種產品的品種、規格；各類產品的數量及其在總產量中所占比例;擬訂產品方案要以上級部門批準的設計任務書及相應文件為依據，一般在設計任務書中只籠統地對車間所要生產的產品提出數量，規格范圍及品種要求（只給定典型產品鋼種、規格及車間總產量），進

25、行工藝設計時，需按照具體條件進行詳細安排（參照同類車間設計，生產技術資料，具體安排產品大綱）編制原則： (1)市場需求（當前市場對相應產品品種、規格、質量上的要求及數量上的供需差異情況） (2)生產所列產品所需坯料供應的可能性（上級車間生產情況）。 (3）為生產所列產品當前技術上的可能性（產品性能、精度保證）。 (4)設備合理利用，有好的技術經濟指標即考慮設備與坯料產品規格之間關系。 (5)產品規格上限：受主軋機設備性能、咬入條件、電機性能影響。 (6)產品規格下限：受軋制道次、冷加工時加工硬化等影響4。產品大綱的編制基于產品大綱編制原則、市場需求以及地區條件編制該產品大綱表2-1產品編制表序

26、號產品名稱規格（mm）年產量（萬t）所占比例技術標準代表鋼種、鋼級1低合金高強度鋼3.010.0×980156020.010%GB/T3274-2007Q345E2碳素結構鋼1.220.0×9801560157.5%JISG3101DINI7100S400;S4903焊接結構鋼2.520.0×9801560199.5%JISG 3106SM400A;SM400B4汽車結構鋼3.012.7×980156032.16%JIS G 3113BG510L5管線鋼1550×12.040.020%GB/T 14164X656焊接氣瓶鋼2.56.0×

27、;980156012.66.3%GB/T 3277-1991HP2957船舶結構用鋼812.0×980156010.55.3%YB/T4159-2007A;B;A328冷成形用鋼1.56.0×980156030.15%JISG 3131-1996SPHC;SPHD;SPHE9熱軋花紋板3.020.0×980156020.910.5%GB/T 3277-1991HQ235B10合計200100%2.2金屬平衡表的制定2.2.1編制依據及內容金屬消耗系數是軋鋼生產中最主要的消耗，通常占產品成本的一半以上，因此，降低金屬消耗對節約金屬，降低產品成本有重要的意義。金屬的消

28、耗通常以金屬消耗系數表示，其計算公式為：K=W/Q （3-1） K金屬消耗系數；W投入的坯料重量；Q合格產品的重量。金屬消耗系數一般由以下金屬消耗組成：1）燒損，2）切損，3）清理表面消耗，4）軋廢，（5）由于加熱、精整造成的缺陷以及鋼號混亂造成的損失等等。1燒損：燒損是金屬在高溫下的氧化損失。它包括坯料在加熱過程中生成的氧化鐵皮和軋制過程中形成的二次氧化鐵皮，據估計軋鋼生產過程中金屬一次加熱和軋制所形成的氧化損失一般在2.0%左右。2 切損：切損包括切頭、切尾、切邊和由于局部質量不合格而必須切除所造成的質量損失。根據現場經驗數據，熱軋寬帶鋼的切損一般是0.4%1.5%。3 清理表面消耗：它包

29、括金屬表面和原料表面缺陷處理、酸洗以及軋后成品表面所造成的金屬損失，約占金屬消耗的0.1%。4 軋廢：軋廢是由于操作不當、管理不善或者出現事故所造成的廢品損失，合金鋼軋制要求較高，生產困難，軋廢量較多，一般為13%，而碳鋼則可小于1%。生產中除以上損失外，還有取樣、檢驗、混號等造成的金屬損失，但數量非常少。2.2.2金屬平衡表的編制以上面的金屬損失量為依據，結合現場經驗，制訂以下的金屬平衡表（見表2-2）。表2-2金屬平衡表序號品種燒損（%）切損（%）軋廢（%）金屬消耗（%）成材率（%）1冷成形用鋼1.20.50.31.0896.922碳素結構鋼1.30.50.41.0896.723焊接結構鋼

30、1.30.40.61.0896.624汽車結構鋼1.40.40.71.0996.415管線鋼1.40.40.61.0896.526焊接氣瓶鋼1.30.40.51.0896.727船舶結構用鋼1.50.50.61.0896.328低合金高強度鋼1.20.40.31.0897.029熱軋花紋板1.30.50.71.0996.41.第三章 CSP生產工藝過程的制定3.1制定工藝過程的依據盡管由若干工序組成的產品生產工藝過程是比較復雜的，但工序的取舍不是任意的。工藝設計的任務就是要掌握制訂工藝過程的原則，正確地選擇工序內容和確定各個基本工序的主要參數。以達到獲得產量高、質量好、消耗低的目的。制訂工藝過

31、程的主要依據是：A產品的技術條件通常在產品標準中規定了鋼材品種規格，技術條件、產品性能檢驗等內容。但技術要求則是其主要方面，它對產品的質量要求，即它對產品的幾何形狀與尺寸精度確定、鋼的內部組織與性能以及表面質量都作出了明確的規定，顯然，產品的妓術要求是制訂工藝過程的首要依據。因為達到產品技術要求是我們組織生產的出發點。B鋼種的加工工藝性能鋼的加工工藝性能也包括了鋼的變形抗力、塑性、導熱性以及形成缺陷的傾向性等內容。它反映了金屬在加工過程中的難易程度，決定并影響了我們對金屬采用何種加工方式和方法，決定并影響了我們選擇工序內容和確定工藝參數。因此，鋼的加工工藝性能是制訂工藝過程的重要依據。C生產規

32、模大小一般生產規模大小有兩個含義，即企業規模的大小和品種批量的多少。企業規模的大小決定了工藝過程中是采用熱錠作業還是冷錠作業的問題，是次成材還是二個階段生產的問題。至于批量的多少主要反映在選取設備的技術水平、產品成本的高低上，而對產品的工藝過程無顯著彤響。D產品成本成木是生產效果的綜合反映，是各種因素影響的結果。一般鋼的加工工藝性能愈差，產品的技術要求愈高，其生產工藝過程就愈復雜，生產過程中金屬、燃料、電力、勞動力等各種消耗也愈高，產品成本必然會相應提高。反之，則產品成本下降。成本的高低在一定程度上也是工藝過程是不合理的反映。當然，成本還與產量大小、生產技術水平等其他因素有關的。E工人的勞動條

33、件工藝過程中所采用的工序必須保證生產安全，不危及勞動者的身體健康，不造成環境污染。否則，應采取妥善的防護措施。應當說明，上述制定工藝過程的各項依據是相互聯系、相互影響的。在確定工藝過程時應該進行綜合的考慮，任何片面地強調某一方面的做法都會給生產帶來不良影響。3.2 CSP生產工藝流程圖 CSP工藝生產流程一般為電爐或轉爐鋼包精煉爐薄板坯連鑄機均熱(保溫)熱連軋機層流冷卻卷取機，其典型的工藝流程圖如下圖3-1從連鑄機拉出的坯厚<70mm,經過5-7架精軋機，可軋成1-1.25mm厚度鋼帶。在CSP生產過程中，從鋼水冶煉、澆鑄到熱連軋板卷成品離線，僅需1.5h，板坯經歷了由高溫到低溫、由-單

34、向變化過程。武鋼CSP于2004年啟動， 2006年開始建設，并于2009年3月出第一卷鋼。因有1700mm熱連軋生產經驗，在工藝設計過程形成了相應技術6。轉爐精煉爐薄板坯連鑄機切頭剪連鑄薄板坯輥底爐加熱事故剪高壓水除鱗立輥軋邊F1-F6熱連軋制層流冷卻卷取檢驗、稱重熱軋板卷圖3-13.3 CSP生產工藝流程及主要設備簡介 連鑄板坯進入隧道式加熱爐均熱到11001150對中導板的輸送輥事故剪高壓水除鱗CVC軋機軋制 F1立輥附屬的立輥軋機，立輥軋機軋輥的速度預設定，立輥開口度按板坯尺寸進行調節，立輥軋機導向并改善板坯邊部條件后咬入F1，F2F6按規定的帶鋼規格軋出。精軋機前有事故剪，在軋線出現

35、事故時將板坯切斷，軋機和爐子間的坯料退回到爐子內，并碎斷事故剪與F1機架間的廢鋼坯。為了確保軋制的帶鋼精度和控制板形、平直度，精軋機上設有液壓AGC自控系統。F1F3機架工作輥是凸度連續可調控制系統CVC液壓彎輥WRB控制帶鋼凸度，F4F6有CVC和彎輥系統來控制平直度。在生產過程中的控制由過程計算機進行預設，在軋制過程中配以動態彎輥系統調節板形，在F6機架出口側的測量室設有檢測儀等，對軋出的成品進行監測。F1F6各機架之間均設有液壓活套支撐器，在軋制的過程中，通過調整活套的轉角角度，調節套量，以保持恒定的微張力軋制，防止堆鋼事故的發生。成品出鋼后，經層流冷卻到適當溫度進行卷取。成品帶鋼由F6

36、機架軋出后經設在輸出輥道上的分級控制的層流冷卻系統將帶鋼由終軋溫度按規定的冷卻制度冷卻到卷取溫度。帶鋼經卷取機前入口側導板對中并正確的導入夾送輥，夾送輥設有PRC控制系統，帶鋼被送進卷取機芯軸和助卷輥之間設定的縫隙，借助助卷輥，帶鋼被纏繞在卷取機的芯軸上，對于4mm的帶鋼，助卷輥實施踏步式控制，以確保卷取帶鋼的質量。卷取完成后，卷取機外支撐打開，卸卷小車將鋼卷取下并送至鋼卷提升車。由此把鋼卷送至帶回轉臺的傳遞小車將鋼卷水平旋轉90°送到1號步進梁上。再把鋼卷送到液壓提升裝置上。提升裝置把帶鋼送到車間地坪線上，由2號步進梁接出臥放的鋼卷。2號步進梁上布置有；帶鋼控制站，稱重，徑向和軸向

37、打捆以及噴印機。在2號步進梁端點設有鋼卷旋轉臺，將帶卷旋轉90°，按生產計劃生產的品種或后部連接的3號步進梁運輸機和鏈式運輸機冷卻后，送到熱軋鋼卷庫，另一部分送到精整作業線進行后續處理或由去冷軋廠的快速運輸裝置送給冷軋廠。3.4 CSP生產工藝流程特點（1）、加熱爐： 采用兩坐隧道式擺動加熱爐，全長200.8米，爐間距7米，爐子外寬3.2米，內寬2.7米。一流為五段式加熱，二流為三段式加熱。爐輥共計336個，間距1.2米，166個爐門，五臺風機與爐體構成燃燒的循環系統，保證加熱質量，燒嘴由氮氣和壓縮空氣全開閉式控制，耗氣3萬米3 /時，時產400多噸。清潔安全，節能高效。（2）、高壓

38、水除鱗 去除出爐板坯表面的氧化鐵皮以及殘余的澆注保護渣。在其他生產線上設置的高壓水除鱗箱一般水壓為1518MPa，而在CSP生產線上的除鱗箱水壓為1240MPa。集水管共有4組，上下各2組，每組噴嘴數量為40個，最大水流量3800m3/h。，噴水寬度可達1600mm。（3）、設有立輥軋機 改善板坯邊部組織結構，實現板坯對中，防止跑偏。輥子直徑為350/320mm，最大壓下量為30mm，最大軋制力可達1700KN。（4）、預留F7位置 隨著軋制能力和控制技術的不斷進步，軋制更薄規格的帶鋼成為現實，但六架精軋機的軋薄能力是有限的，為滿足市場需求，在設計過程中預留了F7的位置，實現7連軋。（5）、厚

39、、凸度控制技術控制系統中采用先進的由二級機控制的CVC厚度控制和WRB凸度控制系統以及彎輥控制系統，控制產品的厚度精度和平直度，保證產品的橫向、縱向精度以獲得良好的板形。（6）、層流精確控制冷卻 冷卻帶鋼至卷取溫度，同時通過調節冷卻水的流量，在長度為52800mm（包括4800mm空冷段）的冷卻系統上使板坯獲得要求的機械性能和適合的卷溫度 。最大流量為5240m3/h，上部共設有一個噴淋區（1MPa、2個集水管），34個精調區（0.07MPa、34個集水管），8個微調區（0.07MPa、4個集水管）。下部設有36個精調區（0.07MPa、108個集水管）和8個微調區（0.07MPa、16個集水

40、管）。閥門：噴淋區1個、精調區有70個（上34，下36）、微調區16個（上、下各8個）。側噴數量13個（1MPa）。 通過層流冷卻的精確控制將帶鋼冷卻到500（520）650后卷取。（7）、采用三助卷輥踏步式地下卷取機。（8）、采用統一三電控制。分區分級控制方式，控制方式包括全自動、半自動和手動控制。部分參數由二級機直接給定控制。3.5軋機的軋輥輥型設計板、帶材橫向厚差和板形主要決定于軋制時實際輥縫的形狀，故必須研究影響實際輥縫形狀的因素，并據以對軋輥原始形狀進行合理的設計。3.5.1影響輥縫形狀的因素 影響輥縫形狀的因素主要有軋輥的彈性變形，軋輥的不均勻熱膨脹和軋輥的磨損。（1）軋輥的不均勻

41、熱膨脹軋制過程中軋輥的受熱和冷卻條件沿輥身分布是不均勻的。在多數場合下，輥身中部的溫度高于邊部(但有時也會出現相反的情況)，并且一般在傳動側的輥溫稍低于操作側的輥溫。在直徑方向上輥面與輥心的溫度也不一樣，在穩定軋制階段，輥面的溫度較高，但在停軋時由于輥面冷卻較快，也會出現相反的情況。軋輥斷面上的這種溫度不均使輥徑熱膨脹值的精確計算很困難。為了計算方便，一般采用如下的簡化公式：式（3-1）式中 TZ 、TB輥身中不和邊部溫度； R 軋輥半徑； 軋輥材料的線膨脹系數，鋼輥可取為13×10-6/，鑄鐵棍為11.9×10-6/； KT考慮軋輥中心層與表面層溫度不均勻分布的系數，一般

42、為KT=0.9。（2）軋輥的磨損 軋件與工作輥之間及支撐輥與工作輥之間的相互摩擦都會使軋輥不均勻磨損，影響輥縫的形狀。但由于影響軋輥磨損的因素太多，故尚難從理論上計算出軋輥的磨損量，只能靠大量實測來求得各種軋機的磨損規律，從而采取相應的補償軋輥磨損的辦法7。（3）軋輥的彈性變形這主要包括軋輥的彈性彎曲和彈性壓扁。軋輥的彈性壓扁沿輥輥身長度分布是不均勻的，這主要是由于單位壓力分布不均勻所致。此外，在靠近軋件邊部的壓扁也要小一些，使軋件邊部出現變薄區，隨著軋輥直徑的減小，邊部變薄區也減小，一般情況下這個區域雖然不很大，卻也影響成材率。在工作輥與支撐輥之間也產生不均勻彈性壓扁，它直接影響到工作輥的彎

43、曲撓度。軋輥的彈性彎曲撓度一般是影響輥縫形狀的最主要的因素。通常二輥軋機軋輥的彎曲撓度應由彎矩所引起的撓度和切力所引起的撓度兩部分所組成，其輥身撓度差可按下式近似計算： y=PKw式（3-2）式（3-3）式中各符號的含義見圖3-2；Kw為軋輥的抗彎柔度，單位是mm/kN。k為考慮切應力分布不均勻的系數，對圓斷面k=32/27。圖3-2原始輥型凸度的確定對四輥軋機而言，支撐輥的輥身撓度差可以用上式進行近似計算(在保證D1/D2與B/L值正確配合的情況下)。長期以來，根據對軋輥撓度的分析，認為當支撐輥直徑與工作相直徑之比值較大時，彎曲力主要由支撐輥承擔，故工作輥的撓度也可以近似地認為與支撐輥的撓度

44、相等。因而就認為輥型設計時可以用支撐輥的輥身撓度差來代替工作輥的輥身撓度差。但是實際上這樣做是不正確的。理論和實驗都表明，軋制時工作輥的實際撓度比支撐輥大得多。這主要是因為工作輥與支撐輥之間存在有彈性壓扁變形，結果使位于板寬范圍之外的那一部分工作輥受到支撐輥的懸臂彎曲作用，從而大大地增加了工作輥本身的撓度。軋件的寬度愈小，：工作輥的撓度便愈大。因此，在進行輥型設計時，若不考慮工作用這一彈性變形特點，而僅憑支撐輥輥身撓度差的計算來處理問題，其結果必然與實際不符。亦即四輥軋機工作輥的彎曲撓度不僅取決于支撐輥的彎曲撓度，而且也取決于支撐輥和工作輥之間的不均勻彈性壓扁所引起的撓度。如果支撐輥和工作輥輥

45、型的凸度均為零，則工作輥的撓度為： f1 =f2+fy 式（3-3）式中 f1工作輥的彎曲撓度； f2支承輥的彎曲撓度； fy支承輥和工作輥間不均勻彈性壓扁所引起的撓度差。根據有關資料介紹，工作輥撓度計算公式為：式（3-4）支撐輥撓度計算公式為：式（3-5）式中 P軋制力； Kw1工作輥柔度； Kw2支承輥柔度；、系數，可按下式計算：； ， ，這里 a兩壓下螺絲中心距； L輥身長度； b軋件寬度。 工作輥和支承輥之間不均勻彈性壓扁所引起的撓度：其中，式中 D1 、D2工作輥、支承輥直徑；工作輥與支承輥間的平均單位壓力，=P/L。如果工作輥是鑄鐵，支承輥是鍛鋼，n1、n2、和參數如下所示E1=1

46、50GPa，E2=206 GPa，G1=75 GPa，G2=79.38 Gpa，1=0.35，2=0.30，=0.296×10-5mm2/N。由D1 =800mm，D2=1350mm，L=1750mm，可以求得n1=0.090，n2=0.117，=0.237，=10.29×109，=0.296×10-5mm2/N3.5.2輥形的設計從以上分析可知，由于軋制時軋輥的不均勻熱膨脹、軋輥的不均勻磨損以及軋輥的彈性壓扁和彈性彎曲，致使空載時原本平直的輥縫在軋制時變得不平直了，致使板帶的橫向厚度不均和板形不良。為了補償上述因素造成的輥縫形狀的變化，需要預先將軋輥車磨成一定的

47、原始凸度或凹度，賦予輥面以一定的原始形狀，使軋輥在受力和受熱軋制時，仍能保持平直的輥縫。 在設計新軋輥的輥型曲線(凸度)時，主要是考慮軋輥的不均勻熱膨脹和軋輥彈性彎曲(撓度)的影響。由于軋輥熱膨脹所產生的熱凸度，在一般情況下與軋輥彈性彎曲產生的撓度相反，故在輥型設計時，應按熱凸度與撓度合成的結果，定出新輥的凸度(或凹度)曲線。（1）根據大量的實踐資料統計，軋輥不均勻熱膨脹產生的熱凸度曲線，可近似地按拋物線計算：式（3-6）式中 距輥中部為x的任意斷面上的熱凸度；輥身中部的熱凸度，按式（3-5-1）計算； L輥身長度； x從輥身中部到任意斷面的距離，在輥身中部x=0；在輥身邊緣x=L。（2）由軋

48、制力產生的軋輥撓度曲線，一般可以按拋物線的規律計算：式（3-7）式中 距輥身中部為x的任意斷面的撓度； y軋輥中部與邊部的撓度差，對于二輥軋機按式（3-7）計算。將軋輥熱凸度曲線和撓度曲線疊加起來(如圖3-5-2)，得出原為平輥身的軋輥在實際軋制過程巾的輥縫形狀的凸度(或凹度)曲線，即：式（3-8）當x=0時，即在輥身中部，即可得yx=y，ytx=yt ，故得其最大值凸度為：式(3-6)即軋輥輥型的磨削凸凹曲線。如果：值為正值，說明由于軋制力引起的撓度大于不均勻熱膨脹產生的熱凸度，故此時原始輥型應磨成凸度，反之，則為凹度(例如疊軋薄板時)。軋輥必須預先磨制成這樣的原始凸度，才能在實際軋制過程中

49、使輥縫保持平直。在實際生產中，原始輥型的選定并不是或者不完全是依靠計算，而主要是依靠經驗估計與對比。在大多數的情況下，一套行之有效的輥型制度都是經過一段時期的生產試軋反復比較其實際效果之后才最終確定下來的，并且隨著生產條件的變化還要作適當的改變。檢驗原始輥型的合理與否應從產品質旦、設備利用情況、操作的穩定性以及是否能有利于輕型控制與調整等方面來衡量。凸度選得過大，會引起中部浪形，并易使軋件橫穿或蛇行乃至張力拉偏造成斷帶等問題；凸度過小又有可能限制軋機負荷能力的充分發揮，即為了防止邊浪而不能施加較大的壓力。當然在采用液壓彎輥裝置的現代化板、帶軋機上，原始輥型凸度的選擇可以大為簡化。但由于彎輥裝置

50、的能力也有一定的限制，因而還需要有一定的原始輥型與之配合工作。輥型凸度選得合適時，液壓彎輥在其能力范圍內將能有效地消除板形缺陷。本設計以第一機架的軋輥為例進行輥型設計。工作輥凸度值的計算用式（3-8）工作輥的最大凸度值為=1.44×10-11=1.573=0.0961=0.621=0.023×10-9=0.23mm所以軋制過程中的輥逢形狀的凸度曲線為：按經驗確定原始輥型凸度的方法，一般都是先參照國內外已有的同類或相似軋機的經驗數據預選一個凸度值，再根據試軋效果逐次加以修訂。至于理淪計算，則多是參考性的。計算結果的參考價值決定于公式的正確性和原始參數的可靠程度。本設計是參考的

51、CVC軋機，其輥型如圖3-3所示。CVC軋機軋機輥型程S形，這種軋機工作輥橫移時，輥逢凸度可以連續由最小值變到最大值。所以調整控板型的能力很強。圖3-3CVC軋輥輥逢形狀變化示意圖 1平輥輥逢；2中凸輥逢；3中凹輥逢第四章 主要設備的選擇4.1機架數目的確定軋鋼機是完成金屬軋制變形的主要設備，是代表車間生產技術水平、區別于其他車間類型的關鍵。因此，軋鋼機選擇的是否合理對車間生產具有非常重要的影響。 本設計為保證軋制質量和滿足軋機的性能采取經典的CSP六連軋機，并且預留第七架軋機的位置，在軋制形式上采用全連續軋制，保證產量。其中各機架有以下特點：（1）、在設計上預留F7的位置用以生產厚度規格小于

52、1.2mm的薄帶鋼；（2）、F1F6機架設有AGC液壓自控系統；（3）、F1F3機架為CVC彎輥控厚系統并設有WRB帶鋼凸度控制裝置；（4）、F4F6機架為CVC彎輥控厚系統控制板帶的平直度；（5）、在F1F6機架間設有活套支撐器，保持恒定的微張力。4.2軋機技術性能參數根據軋制工藝性能參數的要求軋機牌坊分為閉式牌坊和開式牌坊兩類。閉式牌坊是一個將上下橫梁與立柱整體鑄造的封閉式整體框架，而開式牌坊則是非整體結構的框架，牌坊是由立柱中部斷開的兩個部分經連接件連接而成。閉式牌坊具有較高的強度和剛度，主要用于初軋機和板帶機。閉式牌坊在換輥時軋輥沿軸向從牌坊的窗口進出。在本設計中考慮到軋制產品的要求選

53、用閉式牌坊。傳動技術參數如表4-1所示，軋機的技術參數如表4-2所示。表4-1住傳動技術參數機架電機功率（KW）電機轉速（rpm）電機扭矩（KNm）軋制力矩（KNm）F170000130/3305142170F270000130/3305142170F370000130/3305142170F470000130/3305141120F570000130/3305141120F670000160/400371500表4-2 軋機技術參數項 目參數牌坊立柱面積59000機架高度（mm）外側9605內側6605機架寬度（mm）外側3105內側2420機架間距（mm）5500軋機最大允許軋制力（KN）

54、F1F440000F5F6320004.3軋輥尺寸的確定軋輥的主要尺寸就工藝設計來說就是輥身直徑和輥身長度。在確定軋輥主要尺寸時要考慮到軋制時軋輥的抗彎強度和其允許的撓度，以保證軋輥的安全和軋制產品的精確。 在決定軋輥直徑時，必須致意不同軋制情況下咬入角的允許值和壓下量與輥徑之間的比值，以保證軋件的順利咬入，一般選定在15°25°，另外也要考慮接軸的傳動情況和軋輥最大限度的使用效率，以節省軋輥的儲備和消耗，并有較少的換輥時間，本設計參考相同類型的軋機情況選取軋輥直徑。輥身長度是軋輥尺寸的另一個重要參數，一般根據輥身長度和輥徑的比值來確定。式（4-1）式中 -軋輥輥身長度（mm） -軋輥直徑（mm） -系數系數是反映軋機結構特點的重要參數。其對