热轧板带钢(16Mn----4.5×1800mm).doc
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辽宁科技大学
课程设计说明书
设计题目：
热轧板带钢（16Mn4.5×1800mm）
学院：
材料与冶金学院
专业班级：
学生姓名：
指导老师：
2013年1月05日
目录
1．前言 1
1.116mn钢板 3
1.216mn钢板化学成分 3
1.316mn钢板力学性能 3
1.416mn钢板主要特性 3
2．工艺流程及其设备 3
2.1生产工艺流程图 3
2.2产品钢种 5
2.3板坯规格 6
2.4产品规格 6
2.5主要设备 6
2.6工艺流程 7
2.7加热 7
2.8除鳞 8
2.9粗轧机的主要参数 8
2.10保温装置 8
2.11边部加热 9
2.12切头飞剪 9
2.13精轧机主要参数 10
2.14卷取 10
3.轧制表的制定 11
4.轧制力的计算 12
4.1粗轧 13
4.2精轧 17
5.生产设备校核 22
5.1轧辊的校核 22
5.2粗轧机轧辊强度校核 23
5.3精轧轧辊强度的校核 26
5.4接触应力的计算 32
6．结语 34
7．参考文献 34
1．前言
伴随着相关技术领域的技术进步，近20年来热轧带钢生产和研究领域新技术层出不穷，推进了工艺、设备、技术的飞跃发展。
如果说20世纪30年代热带连轧的成功标志着现代热轧带钢技术发展的第一个里程碑，20世纪60年代计算机控制系统在热带轧制中的应用是第二个里程碑，那么20世纪80年代以后出现并逐渐完善的、以高精度数学模型和智能轧制技术为代表的高新技术群可以说为热轧带钢技术发展树立了第三个里程碑。
现代热轧带钢生产本身已经达到了相当高的水平，同时也为相关的轧制领域起到了示范、带动和推进作用。
时间
80年代前
80年代
90年代
2000年后
厚度控制
测厚AGC
监控AGC
液压压下
绝对值AGC
前馈AGC，流量AGC
机架间测厚、测速
智能厚控系统
宽度控制
立辊宽度控制
AWC（R机组）
立辊短行程控制
AWC（F机组）
高精度张力控制
轧件头尾曲线优化控制
板形控制
基于负荷分配的板形控制
各种板形控制轧机（CVC、PC、PC...）
板形板厚解藕控制
板形、板凸度、断面轮廓综合控制
其他
热装轧制
计算机设定
参数检测
自由程序轧制
直接轧制
冷却轧制
薄板坯连铸连轧
热轧无头轧制
热轧超薄规格
在线磨辊、高速钢轧辊
智能轧制技术
信息处理技术
薄带钢铸轧
随着我国国民经济建设的飞速发展，市场对钢材产品需求量的高速
增长和对产品质量的更高要求，使得目前热轧钢的生产一方面是产销两旺的
良好态势，另一方面也为热轧生产提出了更高的工艺技术要求和质量要求，加
剧了市场竞争。
面对轧钢产能的持续增加和国内企业间技术装备水平、产品
质量、品种规格等差距的逐步缩小的现实，常规热连轧企业间、薄板坯连铸连
轧企业间甚至窄热连轧材企业间的竞争强度必然进一步加大，常规热连轧工
艺、簿板坯连铸连轧工艺、窄热连轧材工艺之间的竞争也将进一步加大，加之
目前我国轧钢产品的质量和技术含量上和发达国家还有较大的差别，使轧钢
产品在国际上的竞争力相对较弱。
这就对我国热轧生产企业提出了更高的要
求，做强、做精、做大、做优也理所当然地成为许多中小型企业共同追求的目
标。
因而，如何提高热轧生产技术水平、改进工艺设备、提升产品质量，增加企
业效益，提高企业竞争能力，迅速达到做强、做精、做大、做优的目标，就成为当前热轧钢生产企业最为关注的焦点。
1.116mn钢板
（又叫Q345B）是低合金结构钢,它具有良好的综合力学性能、焊接性能及低温冲击韧性，冷冲压及可切削性均好，和A3号钢相比，成分上仅多了一点锰，除具有同样好的塑性和焊接性外，而屈服强度却提高50%左右，耐大气腐蚀约提高20--38%，低温冲击韧性也比A3钢优越，但其缺口敏感性较碳钢大，在有缺口存在时，疲劳强度比A3钢低，且易产生裂纹，故在加工时应引起注意。
这种钢一般在热轧或正火状态下使用，正火后可改善钢材的塑性、低温冲击韧性或冷压成型等加工性能。
1.216mn钢板化学成分
化学成份：
C0.12--0.20,Mn1.20--1.60,Si0.20--0.65,S≤0.045,P≤0.045
1.316mn钢板力学性能
力学性能（以直径20——36为例）；抗拉强度470--620N/mm2,屈服点≥315N/mm2,伸长率≥21%屈服强度：
δs=345MPa
1.416mn钢板主要特性
主要特性:
综合性能好，低温性能好，冷冲压性能，焊接性能和可切削性能好16Mn钢板属低合金钢板系列，在此系列中，为最普通材质，或者牌号的钢板。
根据特殊的要求，可以对钢板进行一些特殊的处理：
热处理和Z向性能。
热处理：
控轧，正火等等。
Z向性能：
Z15，Z25，Z35
2．工艺流程及其设备
2.1生产工艺流程图
连铸坯
↓
步进式加热炉加热
↓
炉后高压水除鳞
↓
E1R1E2粗轧机可逆轧制
↓─→废中间坯切割外运
保温罩
↓
飞剪切头切尾
↓
精轧前高压水除鳞
↓
精轧机组轧制
↓
带钢层流冷却
↓
卷取机卷取，分卷，横切
↓
钢卷运输系统运输
↓→钢卷检查
在线称重、喷印
↓
下卷入库存放、包装外运
图2-1生产工艺流程图
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。
连铸板坯通过辊道和跨车送到本厂板坯库，有三条工艺流程线，冷装轧制、热装轧制、直接热装轧制。
由于工艺流程的区别，入加热炉的板坯温度是不一样的。
直接热装轧制板坯温度t=800℃，热装轧制板坯温度t=600℃。
热板坯经测温后装入加热炉。
板坯在加热炉内一般加热到1200~1250℃由四臂式出料机托出炉外。
部分碳素钢和某些低合金钢可采用“低温出炉”轧制工艺，其出炉温度为1100℃以上，轧制带钢厚度约为2.0毫米以上。
加热炉出炉的板坯，首先经过粗轧除鳞箱用高压水清除氧化铁皮，然后送到定宽压力机和粗轧机进行轧制。
R粗轧机是四辊可逆轧机，将板坯轧成厚度30~60毫米的中间带坯。
粗轧带坯经中间辊道、切头飞剪输入辊道，对边部需要加热的带坯经边部感应加热器加热，随后用切头剪切去带坯的头、尾不合格部分，再经过精轧机前的立辊轧机轧制后送入六机架精轧机组轧制，进精轧机的速度随成品的厚度而定，厚度越薄速度越快。
带坯经过F1~F6机架四辊式精轧机组，轧制成厚度为1.8~25.4毫米的成品带钢，精轧出口温度在880℃左右，成品带钢经精轧机组后的输出辊道上的层流冷却装置冷却，将带钢冷却到规定的卷取温度（500~780℃），一般在600℃左右，然后由地下液压式卷取机卷成卷。
卷取完的钢卷，由卸卷小车将钢卷从卷取机卸出，经卧式打捆机打捆后，用钢卷小车送到钢卷升降机托住钢卷，钢卷升降机下降，由一号钢卷运输链接受钢卷，然后由钢卷运输链系统运送。
对需要检查的钢卷则送到检查线，打开钢卷进行检查。
钢卷经称重、喷印后，根据下一工序决定钢卷的流向。
钢卷为卧式运输，运输链和运输链之间用可升降的钢卷车过渡连接，钢卷需转向运输的位置采用了升降机。
2.2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（σb≤700N/m2）。
2.3板坯规格
表2-2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12.15m）
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CAK101、CAK103。
2板坯表面质量全部为合格无缺陷连铸坯
2.4产品规格
表2-3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，kg/mm
18.65（板坯135mm厚）
注：
热连轧钢板和钢带的尺寸外形、重量及允许偏差执行Q/ASB269的规定,同时满足用户的要求。
2.5主要设备
1250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；
2.6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加热
作用：
对钢坯或钢锭加热到一定温度，使它具有一定的可塑性，然后进行轧制
设备：
步进梁式加热炉（三座）
设备性能：
加热炉采用歩进式加热炉，每座加热炉最大生产能力为270t/h。
加热炉采用高架式机械 —液压装钢机
加热炉采用机械—液压出钢机
采用高炉、焦炉、转炉混合煤气加热。
表2-4设备各部分参数
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
2.8除鳞
除鳞箱通常设在加热炉出口侧附近，为了提高除鳞效果，也有和二辊水平轧机或立辊轧机一起设置的。
上述轧机通过机械方法破坏表面氧化铁皮，然后用高压水喷射，以起到除鳞作用.
轧机上的除鳞装置
为了去除轧制过程中产生的二次氧化铁皮，在轧机上也设有除鳞装置。
在轧机的前后、上下共设置四排高压水喷头，上高压水喷头与压下联动而上下移动。
2.9粗轧机的主要参数
表2-6粗轧机的主要参数
项目
2150ASP
粗轧机支持辊尺寸mm
φ1650/1500×2150
粗轧机工作辊尺寸mm
φ1300/1200×2150
最大轧制压力t
5000
道次最大压下量mm
50
主电机功率kW
转速r/min
2-AC10000
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
2
立辊最大侧压量mm
50（板坯135mm）
2.10保温装置
保温装置位于粗轧与精轧之间，用于改善中间带坯温度均匀性和减小带坯头尾温差。
采用保温装置，不仅可以改善进精轧机的中间带坯温度，使轧机负荷稳定，有利于改善产品质量，扩大轧制品种规格，减少轧废，提高轧机成材率，还可以降低加热板坯的出炉温度，有利于节约能源。
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大的特点，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。
2.11边部加热
边部加热器的功能是将中间带坯的边部温度加热补偿到与中部温度一致。
带坯在轧制过程中，边部温降大于中部温降，温差大约为100C左右。
边部温降大，在带钢横断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。
边部加热器的形式有两大类。
一类是保温罩带煤气烧嘴的火焰型边部加热器，另一类是电磁感应加热型边部加热器，这种边部加热器在国外普遍采用，效果更好，因加热温度可以调节，适用各类钢种。
2.12切头飞剪
切头飞剪位于粗轧机组出口侧，精轧除鳞箱前。
它的功能是将进入精轧机的中间带坯的低温和形状不良的头尾端剪切掉，以便带坯顺利通过精轧机组和输出辊道，送到卷取机，防止穿带过程中卡钢和低温头尾在轧辊表面产生辊印。
设备：
飞剪机
表2-7设备性能：
序号
名称
技术数据
1
切头剪形式
异周速滚筒式
2
剪切能力
剪切材料
碳素钢
低合金钢
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
2.13精轧机主要参数
设备：
测量辊、切头剪、精轧除鳞机、6机架精轧机及其附属设备组成。
表2-8设备性能：
项目
2150ASP
立柱断面面积cm2
8500
最大轧制力kN
F1-F4:
45000
F5-F7:
40000
工作辊直径mm
F1-F4:
φ850/φ765×2450
F5-F6:
φ700/φ630×2550
工作辊辊身长度mm
2450
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：
AC10000kW150~450r/min
F6-F7：
AC10000kW200~600r/min
F1E最大压下量mm
10
F1E轧制压力kN
1000
作用：
精轧的主要任务是延伸和质量控制
2.14卷取
卷取机是在高速且有较大冲击力的非常恶劣的条件下进行运转的设备，其结构复杂，故障率高。
要想保持稳定的良好卷取形状，设备制造精度、设备管理制度及设备维护非常重要。
根据卷取机的工作特点及环境条件，对卷取机的性能有特殊要求，如：
（1）卷取机刚度高，不易变形；
（2）耐反复冲击的高强度结构；
（3）保持高机械精度的结构；
（4）设备结构应利于检修和维护；
（5）发生故障率低的机械结构。
设备：
卷取机
表2-9卷取机设备性能：
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
1.5-13.0
1.2-19.0
1.8-25.4
卷取带钢宽度mm
770-1550
800-1630
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mm
φ762
φ762
φ762
钢卷外径mm
φ1150-φ2000
φ1100-φ2150
φ1100-φ2150
卷筒直径mm
φ762/φ745φ727
φ762/φ737φ727
φ762/φ737φ727
主电机转速r/min
340/1000
320/960
230/600
主电机功率Kw
700
2-500
1000
3.轧制表的制定
已知条件
坯料：
H=170mmb=1800mm钢种:
16Mn
成品尺寸：
h=405mmb=1800mm
压下规程的制定
粗轧：
道次
1
2
3
4
5
H（mm）
170
136
91
61
43
h（mm）
136
91
61
43
34
Δh（mm）
34
45
30
18
9
ε%
20.00
33.08
32.96
29.50
20.93
轧制温度
（℃）
1100
1080
1060
1040
1020
轧制速度
（m/s）
1.3
1.5
1.
升级会员 