年产150万吨中厚板车间工艺设计样本Word下载.docx
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1.2项目概述:
通过对国内外中厚板市场现状分析以及前景预测,综合对本地各种物料供应、能源等其他资源分析,咱们选取区域与资源优势居一体唐山曹妃甸地区作为建厂厂址,设计一座年产量150万吨4300热轧中厚板车间,并且可以生产规格齐全、性能优良,能满足市场需求产品。
1.3中厚板简介
中厚钢板:
厚度不不大于4mm钢板属于中厚钢板。
其中,厚度4.0-20.0mm钢板称为中厚板,厚度20.0-60.0mm称为厚板,厚度超过60.0mm为特厚板。
中厚板用途:
中厚板重要用于建筑工程、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,范畴也十分广。
(1)造船钢板:
用于制造海洋及内河船舶船体。
规定强度高、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。
规定承受动载荷、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,由于锅炉钢板处在中温(350℃如下)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,规定保证一定强度,还要有良好焊接及冷弯性能。
(4)压力容器用钢板:
重要用于制造石油、化工气体分离和气体储运压力容器或其他类似设备,普通工作压力在常压到320kg/cm2甚至到630kg/cm2,温度在-20~450℃范畴内工作,规定容器钢板除具备一定强度和良好塑性和韧性外,还必要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2.5-12.0mm低合金热轧钢板。
由汽车大梁形状复杂,除规定较高强度和冷弯性能外,规定冲压性能好。
1.4国内中厚板生产技术现状
1.4.1中厚板轧钢生产线工艺装备
中厚板轧钢生产线工艺装备是在钢坯质量一定前提下保证最后产品质量重要环节。
以往轧钢厂是以轧机为中心,别的装备往往是因陋就简,特别是在以普材为主生产厂更是如此。
中厚板生产尽管在加热和精整工序上考虑了某些如不产生划伤和剪切质量等因素,但是随着产品质量、品种规格、产品档次和用途等市场因素变化,各生产厂已开始逐渐注重并对整个工艺线进行分析、升级和改造。
由于历史因素,国内当前大某些中厚板轧机生产线总体装备水平与国外先进水平存在一定差距。
重要体当前:
1)规模小,装备水平低;
2)加热炉大某些为推钢式,加热能力和质量保证能力差;
3)后部精整能力局限性,因陋就简,如矫直机(几乎没有冷矫),纵剪能力达到30mm以上不多,且剪切质量差。
在线无损探伤线、热解决和喷丸等工艺大某些工厂没有配备;
4)核心技术不精、不专,重要体当前控温、辊型设计、水冷和控制轧制等,特别是独特、具备自主知识产权工艺、产品不多。
与国外先进公司比较,国内中厚板轧钢厂尽管在装备上存在着一定差距,但近几年某些大钢厂正在逐渐引进、消化和改造一批中厚板生产设备和工艺,如首钢和济钢3500mm轧机、鞍钢4300mm轧机和宝钢5000mm轧机等陆续投产;
首秦公司4300mm轧机,天津、唐钢和福建三明3500mm轧机等一大批即将投产中厚板轧机,将逐渐参加中厚板市场竞争,这对国内中厚板生产公司提高整体装备水平、提高产品档次和质量将会起到极大增进作用
1.4.2中厚板生产技术是产品核心
随着国内中厚板产能增长、工艺不断升级改造和引进新工艺装备,产品档次提高和质量提高应源于工艺技术开发和应用。
钢铁产品当代技术重要有4个方面,即钢质干净技术、微合金化技术、晶粒细化技术和尺寸、表面精准化技术。
这4方面技术集成最后体当前钢材性能最佳和生产成本最低。
钢质干净技术是冶炼专业工作,但后3个方面技术将与轧制工艺技术紧密有关。
微合金化设计与轧制工艺紧密配合,形成细晶强化。
实践证明:
细晶强化变化了以往碳当量强化机理;
微合金元素V、N-V、Nb和Ti等合金元素不同组合,在一定轧制工艺条件下,以析出强化、固溶强化方式提高钢材综合性能。
1.5中厚板轧机生产工艺发展趋势
1.5.1中厚板轧机生产工艺方案
一种是老式常规中厚板生产线,如三辊式劳特轧机、单机架四辊轧机、双机架两辊粗轧+四辊精轧、双机架四辊粗轧+四辊精轧机组。
此外一种是20世纪80年代逐渐发展起来,即可单张钢板轧制,又可采用卷轧方式生产中厚板。
宽炉卷轧机产品定位于中低档,适合单一品种、大批量、高效率,单机架宽炉卷轧机年生产规模110万吨,投资较高。
韶钢一期新建单机架3500mm轧机,生产规模80万吨,预留二期上热卷箱及卷取机位置,总投资14亿元(外汇4200万美元);
安阳钢厂新建中厚板炉卷车间,生产能力110万吨,总投资约18亿元。
常规中厚板轧机产品定位于中高档,具备投资省、见效快、备品备件国产化率高等长处,如北台、济钢双机架3500mm中厚板轧机,年生产能力140万吨(生产普碳钢时),投资约12~14亿元。
1.5.2中厚板车间现状及发展趋势
(1)主轧机型式
从机架构造来看有二辊可逆式、三辊劳特式、四辊可逆式、万能式和复合式之分,而当代建设轧机大某些是四辊可逆式和万能式,而二辊可逆式和三辊劳特式在当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;
四辊轧机构造趋于稳定和成熟,为了增长轧机强度和刚度,增大机架牌坊立柱断面尺寸和重量、支撑辊直径,以承受更大轧制力。
普通单位轧制力都在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5~7.8m/s,牌坊主柱截面在9000cm2以上,每片单重达300t吨以上,并采用迅速换辊装置。
换一次工作轧辊只8-15min,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γ射线测厚仪。
(2)加热炉
步进式加热炉被公以为当代最先进炉型。
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,而新建在建生产线中有13条选用此炉型,比起国内原先普遍使用推钢式加热炉在提高板坯质量、减少氧化、烧损等方面大大迈进了一步。
从与轧制产能匹配角度和轧制品种考虑,宝钢5.0m轧机设立了2座,首钢4.3m轧机设立了3座。
(3)快冷装置
在生产高级别、高技术含量、高附加值产品时,普通都采用控制轧制技术工艺。
此技术应用必要有良好冷却系统相配合,新建和在建生产线大多都装备了先进快冷系统。
装置普通都采用DQ+U形管层流冷却型式,某些老生产线近几年也对冷却系统进行了改造,当前酒钢中板采用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装备。
(4)热矫直机
年此前大都采用辊式矫直机,此型式由于受辊径和辊距配合限制,因此矫直板厚有一定范畴,普通最厚与最薄之比为4,新生产线中大都采用有张力机能新型矫直机。
其矫直最厚与最薄之比可以达到25,并且矫直力也可以增长一倍。
也有些老生产线对原有矫直机进行了改造,如济钢中厚板采用了从法国进口11辊四重式矫直机,效果较好,矫直精度达1.5mm/m。
(5)冷床
由于此前大多数生产线采用拉钢冷床,非但容易划伤钢板,也容易导致钢板冷却不均匀。
新建生产线冷床大都采用步进格板式或盘辊式,有足够面积放置钢板,不需要在冷床迈进行热剪分段,对提高成材率有利。
也有某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]。
1.5.3国内外中厚板新产品新工艺新技术开发
近几年国内中厚板品种开发重要环绕某些专用钢板钢质纯净化、低碳高强化、耐高温、耐高压、耐断裂、耐腐蚀等方面展开,并获得了长足进步:
(1)新产品开发
有15家公司能生产X65级别管线钢,8家能生产X70级,宝钢、鞍钢、舞钢、武钢、济钢等具备了生产X80级能力,其中宝钢、鞍钢、武钢已能大批量生产,并于年完毕了X100级实验室工作。
宝钢、舞钢、武钢、鞍钢、马钢等能生产高档别海洋石油平台用钢。
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、AH32-EH36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送、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40%-70%以上,热装温度达450-680以上,吨钢燃耗降至0.8GJ如下,并在板坯仓库内设立保温坑或罩,尽量提高板坯装炉温度。
当前,日本已实现了直接轧制,使燃料达到零耗。
2)控轧控冷技术
将控轧与快冷有效地相结合在一起是中厚板生产技术一大进步,这种工艺可明显地改进钢板性能,减少生产成本与节约贵重叠金元素。
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解决钢板,有厂已实现控轧率达60%以上。
条件好厂以TMCP为主,而普通厂均以CR生产。
当前等轧方式都采用在轧机先后延伸辊道上多块钢板轧制来实现。
日本TMCP有快冷装置称之为水冷型,而不用快冷称之为非水型。
各公司均有自己专利,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控制技术,目的是生产出尺寸偏差非常小、切头尾和切边很少、矩形、近似矩形及齐边(不切边或铣边)、性能均一平直钢板。
此技术可扩大产品,生产出各种异形板。
因而,该控制已成为中厚板生产技术中一项不可或缺新颖工艺。
控制板形普通由纵向(长度)、横向(宽度)及平面三某些所构成,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自身刚度以外,为了减少生产中轧辊挠度和钢板凸度,采用了某些补偿与修正办法。
如弯工作轧辊或弯支撑辊(塔兰托等厂)、阶梯辊(大某些厂都用)、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)及持续可变凸度轧机(如奥克塞洛森德厂CVC轧机)等。
1.5.3国内外中厚板产能分析以及市场前景预测
据记录资料显示,国内中厚板生产线大概有52条,产能达5410万吨。
北方鞍钢、安钢、舞阳、太不锈等,南方宝钢、武钢、重钢等均有一定知名度,并且都做出了自己特色产品。
例如,宝钢汽车用版、武钢冷轧硅钢片、太钢不锈钢板、重钢锅炉及压力容器板船板、安钢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、高强度中厚板精品基地。
国内板管比达50.43%,中厚板国内市场占有率达97.3%,较前几年有明显提高。
日本、韩国及欧美国家板管比达到60%以上,而国内板管比例同钢铁发达国家相比仍有一定差距,仍需要进一步提高。
(1)新农村建设
国内要在本世纪中叶建成当代化国家,必定会实现农村与农业当代化。
因此在此后40年左右时间内,新农村建设对中厚板需求必会呈现递增趋势。
相信这个需求足以可以支撑国内整个中厚板产业。
(2)船板行业
在全球造船业中,韩国、日本和中华人民共和国是最大三家造船国,当前定单总量超过5000万t。
特别是船用中厚板,韩国和中华人民共和国造船业需用量供不应求,将拉动船板需求空间。
国内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3%~5%速度增长。
造船业技术发展方向是轻量化,对此需要钢铁生产公司提供更多高强度、高精度、良好低温冲击韧性和焊接性船板。
同步,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。
因此,世界及中华人民共和国造船业发展对船用中厚板有长期需求。
国内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;
浙江造船订单已经排到,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。
受中华人民共和国造船能力限制,近期中华人民共和国海运集团被迫将8条13300原则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,这也表白韩国在世界造船市场仍居领先优势。
而随着韩国造船业继续扩张,韩国市场中厚板供应已是极度匮乏,不得不大量从中华人民共和国和日本进口厚板。
依照韩国造船协会记录和预测,韩国船用厚板缺口为260万吨,大概在350万吨,而缺口将达到440万吨。
韩国从中华人民共和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,韩国被迫到中华人民共和国谋求增长资源,前9个月,国内对韩国已经出口厚板165万吨,一举超过日本131万吨,成为韩国厚板最大供应国。
由于韩国船用厚板缺口更大,而韩国和日本钢铁业界也不肯过多扩大产能,因而,可以预见,韩国将对中华人民共和国中厚板需求产生更大依赖。
(3)建筑钢构造行业
国内钢构造行业开始崛起,专用板材,特别是中厚板需求旺盛。
由于其具备构造合理、强度高、重量轻、抗震性能好、施工简便快捷、材料消耗少、节约土地资源、提高环保及外形美观等一系列长处,在国外应用广泛。
如日本钢构造建筑占建筑总面积50%左右,韩国约占20%。
当前国外发达工业国家钢构造面积占总建筑面积40%以上,钢构造用钢量占钢产量25%~40%左右。
随着消费构造升级和城乡化以及环保规定提高,国内长期以来混凝土构造、砌钳构造开始向钢构造转型,当前已开发出用于房屋建筑、塔桅、容器、管构造及管道、海洋工程、桥梁、市政建设、机械设备、家居用品、种植业设施十大钢构造,其生产规模、技术设备接近国际先进水平。
1)大型展览馆
西安筹划都市中心北移,形成于咸阳一体化连接,在建设过程中将建设5-6座大型展览馆,所有采用钢构造建筑。
其中,成都、银川、西宁、兰州、呼和浩特、包头等都市大型展览馆正在规划立项,相信在不久将来,中西部地区都市展览馆项目将会更加普及。
与此同步,对中厚板需求必会呈现上升趋势。
2)大型体育馆
随着奥运会在北京成功举办,体育馆建设在国内东部沿海都市形成热潮,由于人们已经明显意识到体育事业对经济刺激效应。
鸟巢便是体育场馆钢构造建筑典范,咱们坚信在相称长一段时期内,国内大中型都市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构造代表作,在某些发达大都市大型娱乐中心已经相继问世。
随着国内经济高速发展,人们物质生活不断提高,对精神生活需求会更加迫切。
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
当经济发展同人口数量成一定规模时候,某些寻常生活所需配套设施也会相继建成。
而大型批发市场于商贸中心建设也在情理之中。
(4)电力和桥梁建设
发电设备当前处在国家建设超常规发展特殊时期,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。
该类产品重要以高技术含量、高附加值、高强度专用中厚板为主,将来需求量增长较快。
例如正在建设田湾核电站二期、岭澳核电站二期,同步筹划开工建设山东海阳核电项目、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。
同步,国内是一种多江河湖海国家,交通运送业发展亦带动桥梁建设,如将来仅在长江上就准备建设十几座大桥,对高质量桥梁钢需求很大,该类钢重要是高附加值专用中厚钢板。
例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,正在筹办建设。
(5)工程机械制造行业
工程机械行业是专用中厚板需求重要行业之一。
尽管宏观控制使工程机械行业短期受到影响,但国家城乡化是长期目的,工程机械行业,如挖掘机和装载机增长趋势不会变化,对专用中厚板保持长期需求;
同步,由于工程机械行业机电一体化发展方向,用钢量将进一步增长。
将来国内电力和矿业发展对矿山机械用量将不断增长,如采煤机、液压支柱以及采煤运送机等使用数量将会有较大增长,对中厚板中高附加值钢板需求较大。
(6)油气运送行业
随着国内天然气资源开发和石油需求大幅增长,此后十几年将是国内油气输送业蓬勃发展时期,这就需要使用大量高性能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、伊朗等国通往中华人民共和国石油输送管线等大型工程项目都需要大量高性能中厚板。
(7)汽车行业
汽车行业将来发展对专用中厚板需求也会增长。
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、以及车轮等构造件广泛使用中厚板。
(8)大飞机项目
国家投资亿作为资金支持启动了大飞机项目,同步在上海和西安成立了相应集团公司作为保障,这就必然需求特种性能中厚板作为发展大飞机项目基本材料保障[3].
综上,中厚板生产尚有很大提高空间,生产技术有待深化,其应用前景也非常广泛。
二、设计方案
2.1重要研究内容
1)中厚板生产现状,前景,建厂目和意义,产品范畴和产品规格。
2)厂址选取、车间平面布置,产品大纲制定
3)典型产品道次选取(产品规格厚度为24mm),轧机布置选取比较,粗轧机、精轧机形式对比。
4)压下分派,轧制规程计算,温降计算,轧制力计算。
5)电机校核,轧辊强度校核,年产量计算
6)辅助设备校核:
加热炉形式选取,卷取机校核。
7)金属平衡、燃料消耗计算。
2.2.办法手段
设计年产150万吨4300中厚板车间。
通过设计方案比较,选取连铸机、轧钢机以及各种辅助设备形式,拟定布置方式;
依照典型产品规格(厚度为24mm)进行压下规程设计和计算(力能参数计算、轧辊强度验算和电机能力校核);
并对选用新工艺和技术进行简要阐明。
2.3.重要工序概述
2.3.1生产工艺流程图
步进式加热炉→高压水除磷→粗轧机→精轧机→加速冷却装置→热矫直机→冷床→检查修磨架→切头剪→双边剪→超声波探伤→冷矫直机→压力矫直机→热解决线→涂漆线→成品库
2.3.2生产工艺流程简介:
合格定尺或倍尺冷坯连铸车间运送到轧钢车间板坯库。
坯料在加热炉内加热到1100~1250℃,出于缩短轧制过程中待温时间和细化奥氏体晶粒双重规定,普通需采用低温加热温度,即1050℃左右。
加热温度和加热时间控制应保证微合金化成分在奥氏体中某些固溶和奥氏体晶粒均匀化。
加热合格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高压水喷除板坯上、下表面氧化铁皮,然后经轧机前输入辊道输送至粗轧机进行粗扎轧制。
在粗轧机先后设有回转辊道和推床;
在精轧机前设立有回转辊道,先后设立有推床。
普通状况下,普通轧制、控制轧制过程都包括成形轧制、展宽轧制和延长轧制三个基本阶段。
.
对于特殊状况下,还可采用完全横轧、完全纵轧、角轧-纵轧法等一系列轧制办法,通过控制轧制过程得到所需产品。
在精轧机与热矫直机之间设有一套钢板加速冷却系统。
钢板在成品轧制最后一种道次抛钢后,由辊道运送,按照给定速度直接进入ACC装置。
钢板通过ACC装置时,上、下两面同步喷水进行加速冷却,使钢板温度由约700~800℃(即奥氏体区或双相区)迅速下降至约400~650℃。
在上、下两面喷冷同步,还由侧面以约1.0MPa中压水喷吹清除钢板表面汽化层,保证冷却效果。
钢板普通在600~850℃进行热矫,较薄钢板温度也许减少至500~550℃,较厚钢板可接近800~900℃。
矫直速度是依照钢板矫直温度、厚度及强度性能等因素拟定,速度范畴为0~2.5m/s。
热矫后钢板普通在600~900℃左右进入冷床。
钢板在冷床上,在无相对摩擦、不受划伤状况下通过,温度下降至100~150℃左右时离开冷床。
然后再通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。
冷却后钢板由辊道输送,进入剪切线。
不大于50mm厚钢板一方面通过切头剪,切除头尾"
舌形"
和"
鱼尾"
某些,并视板长和板形状况进行分段解决,为后续边部剪切做好准备。
双边剪中移动剪依照设定成品宽度预先调定位置,左右剪机依照板厚调节剪刃间隙,剪切钢板两边。
通过剪切后钢板再通过超声波探伤仪进行探伤,合格产品进入下一道工序,不合格产品根据缺陷限度做进一步后续解决。
探伤合格钢板在输送过程中通过表面检查站时,在良好照明条件下,人工对上下表面、边部、平直度和标记质量等进行目视检查,如发现质量不合钢板,送至剪后横移修磨台架,依照缺陷类别,决定对钢板进行修磨、矫直或其他解决。
需要热解决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,标记内容可涉及公司标志、钢号(钢种及钢级)、钢板号、熔炼号、尺寸及重量等,对经行业协会承认生产专用钢板,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。
三、进度安排
我设计筹划进程是:
9月30日~11月15日开题阐述,寻找英文专业资料,翻译;
11月15日~13月30日所建厂产品范畴,应用领域,产品特性,建厂经济根据;
典型产品延伸计算,道次选取,轧机布置选取比较;
压下量分派,轧制规程计算,温降计算,轧制力计算;
1月1日~1月30日轧制图表,年产量计算;
轧制力计算;
轧辊强度校核,电机校核;
辅助设备校核;
加热炉形式选取,卷取机校核等;
2月1日~3月1日金属平衡,消耗计算。
撰写论文、段落清晰、内容合理,表达规范;
4月修改论文,准备答辩。
四、参照文献
[1]王延溥,齐克敏,金属塑性加工学-轧制理论与工艺,冶金工业出版社,.8
[2]王国栋,中华人民共和国中厚板轧制技术与装备,冶金工业出版社,.10
[3]崔风平,中厚板生产与质量控制,冶金工业出版社,.10
[4]张景进,中厚板生产,冶金工业出版社,.3
[5]王生朝,中厚板生产实用技术,冶金工业出版社,.6
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