毕业设计年产150万吨冷轧薄板车间设计 精品.docx

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毕业设计

年产150万吨冷轧薄板车间设计

摘要

本设计说明书是参照鞍钢及宝钢冷轧薄板厂工艺流程，结合现代化生产实际要求设计了年产150万吨冷轧薄板钢厂的生产车间。

典型产品为Q235B，20钢,08Al冷轧薄板带钢。

该车间的主体设备包括：

酸洗机组、五机架冷连轧机组、连续退火机组、单机架四辊式平整机组、横切、纵切及卷曲机组等。

产品具有使用规格范围宽、厚度精确、尺寸偏差小、表面光洁、板形好、性能稳定等特点。

设计时以年产量为基础，结合各产品的市场前景合理地分配了各产品产量，制定了典型产品金属平衡表和轧制规程，并且优化了冷轧薄板的生产工艺，综合了各项技术经济指标，并绘制车间平面图。

此外，本说明书还包括专题研究论文：

Mg-4Zn-1.5RE合金轧制板材的再结晶组织观察与分析。

关键词：

冷轧薄板；热处理工艺；再结晶退火；车间设计

ABSTRACT

Thisdesignmanualisasteelworkthatproducesandmanufactures1,500,000tonscoldrolllamellainoneyearcombiningmoderncapacityandphysicalrequirementstodesign,accordingtothecold-rolledsheetofAnshanIronandSteelandBaosteel.ThetypicalproductsareQ235B,20steeland08Alspecificationscold-rolledsheetsteel.Thisworkshopequipmentincludes:

picklingline,thefivestandcoldrollingmill,continuousannealingunits,singleframefourrollerlevelingunit,crosscut,longitudinalcuttingandrewindingmachine,etc.Theproductcanbeusedinthecharacteristicsofthewidespecificationrange,precisethicknessandsmallsizedeviation,smoothsurface,goodboardshape,thestableperformanceandsoon.Peoplehaveassignedeachproductoutputreasonablyanddrewupthemetalbalancedofthetypicalmodelproductandstrandingsystemregulationscombiningeachproduct'smarketprospect,basedonannualoutputwhendesigning.Notonlythose,butalsopeoplehaveoptimizedproductionprocessofthecold-rolledsheet,synthesizedvarioustechnicalandeconomicindicators,anddrewtheworkshopplan.Inaddition,themanualalsoincludedaspecialsubjectsearchthesis:

observationandanalysisoftherecrystallizationoftheMg-4Zn-1.5REalloystrandingsystemboardmaterialorganizes.

Keyword：

Coldrolledsheet;Heattreatmentprocess;Recrystallizationannealing;Workshopdesign

1综述

1.1冷轧薄板简介

金属在再结晶温度以下进行轧制变形叫做冷轧，一般指薄板不经加热而在室温直接进行轧制加工。

冷轧后的带钢可能烫手，但还是叫冷轧[1]。

钢的冷轧是在19世纪中叶始于德国，当时只能生产宽度20~25mm的冷轧薄板。

美国1859年建立了25mm冷轧机，1887年生产出宽度为l50mm的低碳钢板。

1880年以后冷轧钢板生产在美国、德国发展很快，产品宽度不断扩大，并逐步建立了附属设备，如剪切、矫直，平整和热处理设备等，产品质量也有了提高。

宽的冷轧薄板（韧带）是在热轧成卷带钢的基础上发展起来的。

首先是美国早在1920年第一次成功地轧制出宽带钢，并很快由单机不可逆轧制而跨入单机可逆式轧制。

1926年阿姆柯公司巴持勒工厂建成四机架冷连轧机。

我国冷轧宽带钢的生产开始于1960年，首先建立了1700mm单机可逆式冷轧机，以后陆续投产了1200mm单机可道式冷轧机，Mxw1400mm偏八辊轧机、1150mm二十辊冷轧机和1250mmHC单机可逆式冷轧机等，70年代投产了我国第一套1700mm连续式五机架冷轧机，1988年建成了2030mm五机架全连续冷轧机。

近年来我国冷轧薄板生产能力增加了20多倍，生产装备技术水平已由只能生产低碳薄板而发展到能生产高碳钢、合金钢、高合金钢、不锈耐热冷轧薄板、镀锌板、涂层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。

但随着四化建设的发展，无论在数量和品种质量上都远远满足不了四化建设发展的需要，为此我们必须增建新轮机，改造现有冷轧机，大力发展冷轧生产。

冷轧生产可提供大量高精确度和性能优良的钢板和带材，其最主要的特点是加工温度低，同热轧生产相比，它有以下优点：

1.冷轧带钢产品尺寸精确，厚度均匀，带钢厚度差一般不超过0.01~0.03mm或更小，完全可以符合高精度公差的要求。

2.可获得热轧无法生产的极薄带材（最薄可达0.001mm以下）。

3.冷轧产品表面质量优越，不存在热轧带钢常常出现的麻点、压入氧化铁皮等缺陷，并且可根据用户的要求，生产出不同表面粗糙度的带钢（光泽面或麻糙面等），以利于下道工序的加工。

4.冷轧带钢具有很好的力学性能和工艺性能（如较高的强度、较低的屈服极限、良好的深冲性能等）。

5.可实现高速轧制和全连续轧制，具有很高的生产率。

1.2冷轧薄钢板生产工艺特点

冷轧的生产方法较好的解决了钢板在热轧过程中温度和温度降不均匀，性能不一致的问题，保证良好的板型及表面光洁度。

冷轧带钢的轧制工艺特点有以下3点[2]：

1.在轧制过程中产生不同程度的加工硬化。

加工硬化超过一定程度后，带钢因过分硬脆而不适于继续轧制。

因此带钢经冷轧一定的道次（即完成一定的冷轧总压下量）之后，往往要经软化热处理（再结晶退火等），使轧件恢复塑性，降低变形抗力，以便继续轧薄。

在冷轧生产过程中，每次软化退火之前完成的冷轧工作称为一个“轧程”。

在一定轧制条件下，钢质愈硬、成品愈薄，所需的轧程愈多。

2.过程必须采用工艺冷却和润滑。

冷轧带钢的变形功约有84％~88％转变为热能，使带钢与轧辊的温度升高，故须采用冷却措施。

辊面温度过高会引起工作辊淬火层硬度下降，影响带钢的表面质量和轧辊寿命。

辊温的升高和辊温分布不均匀会破坏正常的辊形，直接影响带钢的板形和尺寸精度。

同时，辊温过高也会使冷轧工艺润滑剂失效（油膜破裂），使冷轧不能顺利进行。

为了保证冷轧的正常生产，对轧辊和带钢应采取有效的冷却与调节辊温的措施。

水是比较理想的冷却剂，油的冷却能力则比水差得多。

因此大多数生产轧机都用以水为主要成分的冷却剂。

冷轧采用工艺润滑的主要作用是减小金属的变形抗力，这样在已有的轧机能力条件下实现更大的压下，还可使轧机生产出更薄的产品。

工艺润滑对降低轧辊的温升也起到良好的作用；采用工艺润滑还可起到防止金属粘辊的作用。

常用的工艺润滑剂有乳化液、各种黏度的矿物油（机油等）和动、植物油（牛油、菜油、棕榈油等）。

3.采用张力轧制。

张力轧制就是带钢在轧辊中轧制变形是在一定前张力和后张力作用下进行的。

1.3冷轧钢板的分类

表1-1冷轧产品主要牌号、标准、规格及用途

品名

牌号

供货标准或

技术条件

规格

厚×宽（mm）

主要用途

普碳钢

（CQ）

Q195-235A.B/F

GB11253

0.3~3.5×800~1550

一般成形加工用钢。

如：

自行车配件、水箱外壳、制桶等

St12

Q/ASB312

SPCC

Q/ASB311

优结钢

（DQ）

A08

Q/ASB80

0.3~3.5×800~1550

冲压成形加工用钢。

如：

汽车门、窗、档泥板、农机配件等

08Al

10#-50#

Q/ASB80

GB13237

St13

Q/ASB312

SPCD

Q/ASB311

深冲钢

（DDQ）

SC1

GB5213

0.3~3.5×800~1550

深冲压成形加工用钢。

如：

汽车油箱、前车灯、门窗、顶盖等。

St14

Q/ASB312

SPCE

Q/ASB311

含磷钢

06－08AlP

Q/ASB89

0.6~3.0×800~1300

高强度冲压成形加工用钢。

如：

汽车顶盖、挡泥板等

10AlP

Q/ASB264

耐候钢

05CuPCrNi

鞍铁冷2000－1

1.5~3.0×800~1550

铁道车辆车箱板

09CuPCrNi

鞍铁冷2000－1

10CrNiCu（A）

鞍电协89－1

1.2~1.5×950~1050

锅炉空气预热器

1.4冷轧薄板的质量控制

1.4.1钢的化学成分对成品性能的影响

钢的化学成分对性能的影响，特别是碳、锰、硅对产品力学性能的影响存在下列关系：

σb＝25十67C十14Mn十20Si。

而抗拉强度、屈服强度、延伸率决定着冷轧产品的使用性能，特别是薄板的成形性能，所以炼钢控制好化学成分，是保证生产出优质冷轧汽车钢板的基础。

钢中碳含量对成形性能的影响是通过影响屈服极限和塑性应变比R值来实现的。

碳对薄板成形性能的影响可以见图1-1。

标准规定08F钢碳含量为0.05％~0.11％．但常常保证不了成形性能，故控碳含量不大于0.07％。

硫有提高屈服强度的趋势，硫化物夹杂促使钢中带状组织形成，恶化深冲性能，其关系见图1-2。

适量的铝能消除钢的时效硬化性，提高冲压性能，其关系见图1-3。

图1-1塑性应变比R值与含碳量的关系

图1-2硫对屈服极限的影响

图1-3铝含量与屈服权限的关系1—试样1；2—试样2

以同一钢种08Al为例，标准规定磷含量不大于0.035％，硫含量不大于0.040％,而作为复杂冲制零件时必须把磷、硫含量分别控制在0.020％和0.030％以下，因为复杂冲件要求钢板具有很高的塑性。

许多工厂的工作经验指出，为了保证必须的工艺性能和力学性能，钢的正常夹杂物含量要尽量低。

锰含量下限可以降低，1949年原苏联标准规定锰含量为0.30％~0.45％，1990年原苏联标准改为0.20％~0.35％。

日本JISG3141-69规定锰含量没有下限（不大于0.40％）。

实际生产中，原苏联札波罗什冶金工厂锰含量下限为0.25％，日本福山、君津厂锰含量下限一般限定为0.23％。

我们的生产经验是当把锰含量下限限定在0.20％~0.23％时，虽然钢的性能有些提高，但热轮时边上有拉裂，所以把锰含量下限控制在0.26％。

从冲压性能看，半镇静钢板比沸腾钢板冲废率低3％；沸腾钢板代