年产160万吨的中厚板厂车间设计

年产160万吨的中厚板厂车间设计摘要本设计是以唐山地区为条件，设计了年产量160万吨的4100mm中厚板厂，分析了在唐山地区建造新的中厚板厂的可行性和必要性。结合设计条件及年产量要求完成了10个产品品种、10个产品规格的产品方案表和金属平衡表。以钢种为Q195的连铸坯（500mm×1500mm×4100mm）轧制中厚板，典型产品规格为40mm×3100mm，整个设计分十一章进行详细讲解，第一章为中厚板的国内外发展概况及建厂可行性分析，总结了当前世界上中厚板生产技术的先进水平，包括设备、技术及理念等，然后详细进行了建厂的可行性分析；第二、三章是对设计任务、生产品种及工艺流程进行了确定，制定了产品方案和生产工艺；第四、五章介绍了车间平面布置，确定设备的间距、生产流线及设施面积的计算；第七章进行力能参数的计算，内容包括轧制表的计算、工具设计及强度校核；第八章进行主辅设备选择，根据产品的要求，合理的确定设备参数；第九章是对车间产量进行了计算，包括各设备的生产能力、车间平均小时生产能力及车间年生产能力；第十章编制了技术经济指标，确定了车间内各项设备、原材料、动力等利用程度的指标。最后根据设计参数，绘制出了车间平面布置图。关键词中厚板；车间设计；生产工艺AbstractThisdesignthattaketheTangshanareaasacondition，hasdesignedtheannualyieldof1，6milliontons4100mmnewmediumandheavyplatefactory，analysedthefeasibilityandnecessityoftheconstructionofanewplatefactoryinTangshanarea.Combineddesignconditionsandtherequirementsofannualyield，thedesigncompletes10productvarieties，10productspecificationsandmetalbalancesheettable.Acoggedingot(500mm×1500mm×4100mm)ofQ195isusedfortherollingmediumplate，andatypicalproductspecificationsis40mm×3100mm.Thisdesigninvolveseleventhchapters，thefirstchapterdescribestheproducts，equipmentsandthedevelopingsituationsofmainmediumplateenterprisesabouttheinternalandexternal.Theplansoftheproducts，thesortsoftheproducts，theprocessflowandtechnologicaldemandaredescribedinthesecondandthirdchapter.Thefourthandfifthchapterisabouttheplanedisposeoftheworkshop，fixingthespacebetweenflownlineandtheequipmentareas.Thesenventhchapterisaboutthecalculationofthesteelrolling，equipmentcapability，tooldesigningandintensionverifying.Theeighthchapterisaboutthechoiceofmostlyandassistantequipmentwhichaccordingtoequipmentparameter.Theoutputsofworkshop，whichinvolvetheaverageoutputofperhourandthewholeyearoutputswerecalculatedintheninthchapter.Thetenthchapterisaboutthetechnicalandeconomictargetsincludingtheuseofequipments，rawmaterialsandpower.Atlast，thelayoutofworkshopwasdrawedaccordingtodesigningparameters.Keywordsmediumplate；Workshopdesigning；Productiontechnics1总论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-20~450℃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。日本中厚板生产为世界之冠，约占钢板生产的20%以上。中厚板生产日益趋向合金化和大型化。轧机日趋重型化、高速化和自动化，绝大多数是大轧制力、大功率、高刚度的最新一代中厚板轧机，为实现其真正意义上的控轧控冷工艺、生产出性能优良的中厚板产品创造了装备上的有利条件。到2009年6月，我国已建成和正在规划建设的中厚板生产线共有55条[1]，其中轧机尺寸3.5m的9条、2.8m的4条、3.8m的2条、4.3m的1条、5.1m的2条(未计算正在设计中的鞍钢在营口鲅鱼圈的5.5m生产线)18条生产线能释放产能2000万t。目前唐山首钢京唐中厚板应大部分销售到唐山周边地市和华北、东北地区，因为周边地区中厚板生产厂家较少，因此在这些地区有一定的优势。近几年钢板需求量不断增加，首钢京唐中厚板在这些地区钢板销售量会逐年增长。但是从长远来看，曹妃甸建设的是国际化大港口，而首钢京唐建设的是精品钢铁基地，产品的销售应当定位在海外市场，特别是韩国、欧美市场，而中东地区的基础设施建设，印度及非洲新兴国家的需求量会更大。所以二期及三期的产业投资应重点放在产品结构优化上，开发高纯净度、高附加值的中厚板，届时必将会迅速占领海内外市场。从另外方面来讲，世界上著名的的钢铁企业几乎都是选则临海港建厂，像国外比较成功日本的新日铁、韩国的浦项制铁，我国即将建设的千万吨级广东湛江、广西防城港精品钢铁基地等。因此，在华北地区选择唐山曹妃甸建厂是非常合适的。唐山京唐中厚板工程采用双机架四辊可逆轧机的布置型式，其中一边设置一立辊，预留一粗轧机，粗、精轧机均为4100mm，生产规模为160104t/a。表2.1产品大纲序号产品名称代表钢号执行标准原料规格(厚×宽×长/MM)产品规格(厚×宽/MM)产量万T/A%1碳素结构钢Q195GB700500×1500×410040×310024152造船板A，B，D，EGB712500×1500×300050×320020.8133管线钢X80APISPEC5L250×1500×300020×260019.2124低合金高强度钢Q295，345GB1591500×1500×300060×280012.885建筑结构板Q235GJSN490BYB4104-2000JISG3136500×1500×300050×320017.6116锅炉板16MNQ20QGB713300×1800×320020×350016107压力容器板20RSPV235GB6554JISG3115250×1500×300010×360012.888汽车大梁板06TIL16MNLGB3273500×1500×300012×26009.669工程机械用钢STE460DIN17102500×1500×300070×4100161010耐候钢Q235NHGB/T4171300×1800×320028×310011.27合计160100成品率是指成品重量与投料量相比的百分数。其计算公式[5]为%100QWQA（2-1）式中A——成品率，％；Q——投料量（原料重量），t；W——金属的损失重量，t。成品率是一项重要的技术经济指标，成品率的高低反映了生产组织管理及生产技术水平的高低。影响成品率的因素是各工序的各种损失。金属损失主要有以下几种：1）烧损：金属在高温状态下的氧化损失称为烧损。金属加热过程中的烧损与加热温度和时间有关系，加热温度越高，时间越长，烧损量就越大。烧损率一般在1%～5%。2）切损：切损是指切头、切尾、切边等大块残料损失。钢材切损主要与钢种坯料尺寸以及原料状况等有关。本车间产品切损均为0.1%～6％。3）轧废：轧件各工序生产中由于设备和工具、操作技术以及表面介质问题所造成的不符合质量要求的产品。表2.3金属平衡表编号产品单根原料成品烧损/%切损/%轧废/%金属消耗成材率/%重量/kg重量/kg系数/%1碳素结构钢222320221.66.01.41.09991.02造船板17550159171.46.21.71.10390.73管线钢877579761.75.81.61.10090.94低合金结构板17550159531.36.01.81.10090.95建筑结构板17550159881.86.11.01.09891.16锅炉板176913961.66.01.41.09991.07压力容器板877580021.76.11.01.09691.28汽车大梁板17550159251.36.01.71.09991.09工程机械用钢17550159351.95.81.51.10190.810耐磨钢板13966127091.86.01.21.09991.03生产工艺流程的制定图3.1生产工艺流程图4车间的平面布置和轧机的选择综合考虑车间的长度及空间布局，特别是精整跨与加热跨的合理布置，所以车间的金属流动形式采用直线移动式。图4.1车间平面布置简图1原料库2步进式加热炉3辊道4轧机5冷床6剪切机7修磨台架检查修磨台架双边剪和剖分剪成品库横移检查磨模台架涂漆线（预留）压力矫直机超声波探伤热处理线（预留）切头剪冷矫直机板坯二次切割线步进式加热炉高压水除鳞4100mm四辊粗轧机（预留）4100m四辊精轧机加速冷却装置热矫直机冷床控制轧制控制冷却立辊轧制8矫直机9成品跨10轧辊跨11热处理跨（预留）5主要设备距离的确定根据产品大纲的要求，通过计算粗轧机轧出的最大长度约为：20m，精轧机第一架机前轧出长度：38m，并考虑未来发展的需要故轧机机架间距选择为100m。从加热炉到轧机之间有高压水除鳞装置，故计算轧钢机与加热炉距离应由坯料的最大长度加上粗轧机轧出的最大长度，并且在加上一定的余值即可。Lmin=L轧max+（2~3）L坯（5-1）Lmin：加热炉和轧机的最小距离L轧：第一架轧机中轧件长度在充分考虑二期建设需要的基础上，故选择粗轧机与1#步进式加热炉的纵向距离为55m，精轧机与1#步进式加热炉的纵向距离为155m[11]。选定轧机到热矫直机距离为：126。7典型产品工艺计算本设计采用粗轧和精轧两个阶段轧制，即采用综合轧制法与立辊轧边法相结合，先在粗轧阶段用立辊轧制一道次，然后转90°，进行宽展轧制6道次，使坯料的宽度等于成品的宽度，然后再转90°纵轧9道次成型。并且立辊在横轧过程中控