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1、.大学本科生毕业设计开题报告题目： 年产150万吨中厚板车间工艺设计 学 院： 冶金与能源学院 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2015年 11 月 15 日一 选题背景1.1题目来源冶金行业经过了近年的高速发展，行业的钢材产能已经达到近亿吨年。已有和在建的中厚板生产线近条，中厚板生产能力达到接近万吨年。但是国际金融危机的影响和国内经济周期的调整，钢铁产品市场成了典型的买方市场。冶金企业如何在这一轮经济调整中，实现技术和产品的转型成了决定企业生存的关键。各中厚板生产厂纷纷根据自身的技术装备特点、技术研发能力、市场客户需求确定自己的产品战略定位。综合实力强
2、的企业，全力体现出产品的差异化战略，坚持不懈地开发生产其他企业无法生产或难于生产的市场短线、高档产品。高档次产品开发离不开性能控制技术，性能控制的新技术不仅提高钢板的性能，还可以带来生产成本的降低。1.2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4300热轧中厚板车间，并且能够生产规格齐全、性能优良，能满足市场需求的产品。1.3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4.0-20.0mm的钢板称为中厚板， 厚度20.0-60.0m
3、m的称为厚板，厚度超过60.0mm的为特厚板。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
4、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2.5-12.0mm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。1.4我国中厚板生产技术现状1.4.1中厚板轧钢生产线的工艺装备中厚板轧钢生产线的工艺装备是在钢坯质量一定的前提下保证最终产品质量的重要环节。以往的轧钢厂是以轧机为中心，其余的装备往往是因陋就简，尤其是在以普材为主的生产厂更是如此。中厚板的生产尽
5、管在加热和精整工序上考虑了一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的变化，各生产厂已开始逐步重视并对整个工艺线进行分析、升级和改造。由于历史原因，我国目前大部分中厚板轧机生产线的总体装备水平与国外先进水平存在一定的差距。主要体现在：1)规模小，装备水平低；2)加热炉大部分为推钢式，加热能力和质量保证能力差；3)后部精整能力不足，因陋就简，如矫直机(几乎没有冷矫)，纵剪能力达到30 mm以上的不多，且剪切质量差。在线无损探伤线、热处理和喷丸等工艺大部分工厂没有配备；4)核心技术不精、不专，主要体现在控温、辊型设计、水冷和控制轧制等，尤其是独特的、具有
6、自主知识产权的工艺、产品不多。与国外先进企业比较，国内中厚板轧钢厂尽管在装备上存在着一定的差距，但近几年一些大钢厂正在逐步引进、消化和改造一批中厚板生产设备和工艺，如首钢和济钢的3 500 mm轧机、鞍钢的4 300 mm轧机和宝钢的5 000 mm轧机等陆续投产；首秦公司的4 300 mm轧机，天津、唐钢和福建三明的3 500mm轧机等一大批即将投产的中厚板轧机，将逐渐参与中厚板的市场竞争，这对我国的中厚板生产企业提升整体装备水平、提升产品档次和质量将会起到极大的促进作用1.4.2中厚板的生产技术是产品的核心随着国内中厚板产能增加、工艺不断升级改造和引进新的工艺装备，产品档次的提升和质量的提
7、高应源于工艺技术的开发和应用。钢铁产品的现代技术主要有4个方面，即钢质洁净技术、微合金化技术、晶粒细化技术和尺寸、表面精准化技术。这4方面的技术集成最终体现在钢材性能最佳和生产成本最低。钢质洁净技术是冶炼专业的工作，但后3个方面的技术将与轧制工艺技术紧密相关。微合金化的设计与轧制工艺紧密配合，形成细晶强化。实践证明：细晶强化改变了以往碳当量的强化机理；微合金元素V、N-V、Nb和Ti等合金元素的不同组合，在一定的轧制工艺条件下，以析出强化、固溶强化的方式提高钢材的综合性能。1.5中厚板轧机生产工艺的发展趋势1.5.1中厚板轧机生产工艺方案一种是传统的常规中厚板生产线，如三辊式劳特轧机、单机架四
8、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。另外一种是20世纪80年代逐步发展起来的，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的位置，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，具有投资省、见效快、备品备件国产化率高等优点，如北台、济钢双机架3500 mm中厚板轧机，年生产能力140万吨（生产
9、普碳钢时），投资约1214亿元。1.5.2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57.8m/s，牌坊主柱截面在9000cm2以上，每片单重达3
10、00t吨以上，并采用快速换辊装置。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5.0m 轧机设置了2 座，首钢4.3m 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
11、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DQ+U 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， 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
12、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1.5mm/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。1.5.3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，
13、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、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）新技术的应用 1）热送热装
14、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40%-70%以上，热装温度达450-680以上，吨钢燃耗降至0.8GJ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
15、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
