搜索
安徽冶金科技职业学院2010级材料成型与控制技术专业毕业论文1板材车间的布置及生产工艺对产品质量的影响朱林摘要：随着轧钢工程的自动化，连续化，大型化的发展，车间布置显得尤为重要。因为车间布置得好坏会影响到一定的生产率，如果车间布置的合理，有利于提高生产率。钢板分为薄板、中厚板、厚板。中厚板主要用于桥梁工程、筑路工程、贮存容器制造锅炉制造、建筑工程等。为提高产品质量，生产工艺变得尤为重要，生产工艺是提高产品质量的主要手段，首先要做到尺寸精确板型好，表面质量性能高。生产工艺主要有：加热温度，速度，时间；轧制过程，粗轧，精轧、精整等。关键词：板材车间布置中厚板生产工艺前言21世纪世界钢铁工业发展的一个显著特点是钢材市场竞争愈演愈烈，竞争的焦点是钢材的质量逐步提高而成本降低。随着科学技术的发展,已陆续建成和正在建设一大批现代化高性能板材轧机。这批新轧机和原有的20多台老轧机在平面布置上都存在一些问题,最突出的是极大多数厂的厂房总长度偏短,促使工艺流程不顺;设备间距偏短,冷床长度与面积不够;板坯、中间坯及成品仓库偏小;轧机区布置车底式炉使环境恶化,换轧辊不能直接拉入轧辊间内;废边不能集中处理收集,造成车间杂乱;与炼钢连铸衔接不好,执行热装热送工艺很困难等。特别是双机架之间和切头、切边及定尺3台剪之间间距过小时,使控制轧制和剪切线的能力受到很大限制,另外,对车间环境与交通运输的影响也很大。一、板材车间布置图4-1板材车间平面布置图Ⅰ—板坯场；Ⅱ—主电室；Ⅲ—轧辊间；Ⅳ—轧钢跨；Ⅴ—精整跨；Ⅵ—成品库1—视状炉；2—连续式炉；3—高压水除磷；4—粗轧机；5—精轧机；6—矫直机；7—冷床；8—切头剪；9，10—双边剪；11—堆垛机；12—端剪；13—超声波探伤器；安徽冶金科技职业学院2010级材料成型与控制技术专业毕业论文214—压力矫；15—淬火机；16—热处理炉；17—涂装机；18—喷砂设备1、板材车间各项主要设备布置应遵循的基本要求1.1加热炉加热炉有连续式、室式及车底式三种炉型,以连续式为主,连续式炉与轧制线成90°布置,便于上料和出钢,应尽量接近轧机,以缩短送钢时间。还要考虑发生事故与清炉时返回料的路线,同时要安排好烟筒的位置,使烟道距离缩至最小。室式炉一般布置在连续式炉旁,起辅助加热作用,采用装出料机装出料,将加热好的原料直接送至受料辊道上,薄坯料降温过快,切忌耽搁时间过长。车底式炉加热原料吨位大,需用大吨位吊车协助操作装出炉。若炉子布置在主轧跨内,可利用已有大吊车节省设备,但对主轧跨环境有不利影响;若布置在原料仓库内,需新添一台大吊车,但对原料堆存与环境大有益处。加热好的大锭吊至作业线上经一次除鳞后送轧机轧制。图4-22300中板车间平面布置图（通用设计）1—加热炉；2—轧钢机；3—一十一棍矫直机；4—冷床；5—翻板机；6—划线小车；7—横切铡刀剪；8—纵切铡刀剪1.2除鳞箱为了使加热好的板坯和钢锭出炉后尽快送入除鳞箱内除鳞,除鳞箱布置应尽可能靠近炉子。因板坯温度愈高,除鳞效果越好。要求出炉后不得停留,立即进行除鳞,停留时间过长,铁皮增厚,除鳞效果差。除鳞箱靠近加热炉,不会有高压水喷射入炉内的危险,但使轧机和炉子间距离缩短,好处很大。1.3轧机轧制线由加热炉、除鳞箱、轧机、控轧装置、快冷装置、热矫直机及冷床等所组成,其中轧机是轧制线的主体。轧机组成有单机和双机两种,有时还附设有立辊轧机,双机并附设立辊时轧制线会增长很多。轧机尽可能接近加热炉,第一座加热炉中心线距粗轧机中心线距离(L)为:L=l成品前道次(Max)+l坯(Max)+lNo.1炉至除鳞箱+Δl富裕式中:l表示为轧件长度和设备间距离;Δl富裕取5～10m。另外,机前附设有立辊轧机时,应增加立辊轧机至粗轧机之间距离;采用控轧工艺时,应增加控制待钢辊道的位置,一般机前应留有2～3块待轧轧件长度的距离;若采用两阶段控轧,第一阶段在粗轧机上完成时,粗轧机前也应留出适当的待轧距离,这样势必拉大轧机与炉子间距离,是须慎重考虑的难题。双机架轧机粗轧机和精轧机之间距离(L)为:L=l粗轧件(Max)+l精轧成品前道次轧件(Max)+l控轧装置位置+Δl富裕式中:l安徽冶金科技职业学院2010级材料成型与控制技术专业毕业论文3表示为轧件长度和设备距离;Δl富裕取5～10m。另外,当粗轧机出成品板时,应留出成品板收集输送装置的位置。例如德国迪林根厂5500/4800mm双机架轧机生产的最大板长为50m,控轧和粗轧出成品板时,L定为120m,为全球双机架间定的最大距离;而意大利塔兰托厂4826/4826mm双机架轧机生产的最长板为60m,未执行控轧工艺情况下,将L定为110m。L应确保两架轧机能力均匀分配,以达到最佳的状态,但L太小时两架轧机互相干扰,限制了控轧的有效执行。1.4快冷装置安置快冷装置不会影响轧机到热矫直机的距离,因此,也不会增加轧制线的长度。但快冷装置至轧机的距离各不相同,一般都在20m左右,最近的只有14.5m,最远的达60m左右,多数在轧制中和控轧待钢时都可穿越快冷装置,但设有预矫直机时要穿越的话比较困难。1.5矫直机按用途与布置分有热矫直机、热处理矫直机、冷矫直机及压平机4种。热矫直机是一台必备的设备,直接布置在轧机后的作业线上,至轧机的最小距离(Lmin)为:Lmin=2.5l板(Max)式中:l板(Max)为轧制成钢板的最大长度。例如德国迪林根厂5500/4800mm轧机热矫直机距4800mm精轧机距离为120m,轧制成板最长达50m;原冀东大厂5500/5500mm轧机Lmin为180m,而l板(Max)为60m。热处理矫直机设在常化炉后面,矫直机前后有一块板的辊道长度,采用磁盘吊车收集成垛。当有两座以上热处理炉时共用一台矫直机即够。冷矫直机可布置在剪切线后面,也可单独布置一条作业线。当冷矫直机的作业率很低时,也可将冷矫直机布置在热处理炉后面,代替热处理矫直机,做成一台冷热两用矫直机。压平机只用于厚板冷压平,多单独布置在成品仓库附近,50mm以上厚板不多时,也可以不设压平机。1.6冷床冷床必需有足够面积将800℃左右的热钢板迅速均匀冷至150℃以下,而且使钢板很平直,下表面不得有划伤缺陷,冷床长度应满足最长钢板需要,尽量不采用热切工艺。冷床还有轧机和剪切线能力不平衡时的缓冲功能。由于剪切线配置的不同,冷床布置方式也千差万别,至今尚无一个典型的布置形式。钢板应得到充分冷却,冷床面积尽量小,以减少设备重量和厂房面积,并使冷床面积得到充分利用。另外,钢板冷却路线应尽量短,以免造成划伤。特别是厚的与薄的钢板应有不同的路线,薄的钢板冷却路线短,而厚的钢板冷却路线长。。目前,冷床配置少则一个大冷床,多则达4个冷床。1.7检查修磨由于原料质量好和工艺流程中划伤环节的减少,所以钢板表面缺陷已很少,因此,检查修磨工作量大大减轻。国外已出现取消检查修磨台架的做法,只在剪切线后设置一台翻板机,做个别钢板的抽查。但我国新建厂仍采用检查修磨台架,但台架面积已缩小很多。1.8剪切线板厚50mm以下进剪切线,大于50mm板另设火焰切割机。剪切线长度主要取决于剪机之间距离,而剪机之间距离并不取决于待剪切钢板的最大长度。距离太小,剪机互相等钢和干扰,增长剪机的剪切周期。切头剪与双边剪之间距离要求切头剪切头或分段、双边剪前对正对线及双边剪步长切边三项操作互不干扰、互不防碍,因此距离比较大,一般取1.5～2倍钢板最大长度;双边剪与定尺剪之间,因定尺剪是剪切线的咽喉,为了第二块板及时跟上前一块板,减少两块板之间的间歇时间,势必要求上一块板应等在定尺剪前准备位置。而且也不能耽误双边剪工作。因此,其距离需取2倍钢板最大长度,如果取1.5～2倍,则大部分产品均能满足,少数最大长度钢板受一些干扰,剪切线长度可适当缩短一些。关于布置位置,需视生产厂要求而确定,但应在剪切线后流水作业,留出一段辊道长度,以避免漏号或混号。1.9超声波探伤装置超声波探伤装置布置方式有剪切线前面、中间、后面及旁通道、离线和地上小车等6安徽冶金科技职业学院2010级材料成型与控制技术专业毕业论文4种。除了地上小车探伤用人工操作以外,其它布置方式均用辊道输送钢板,辊道长度视板长而定。上、下料用厂房大吊车,也可设专用磁吊。地上小车探伤一般以100%全面检查为主,需视探伤钢板数量来确定场地面积。1.10钢板收集装置钢板收集是生产的最终一道工序,有收集台架、垛板机及磁吊3种方式收集,各有优缺点。为了减轻收集工作量,也有设置预堆垛装置的,可减少收集装置数量。这项工作占用厂房面积很大,应做好合理堆放,协调内外运输,加强科学管理,尽可能减少成品板的堆存面积及天数。图4-12800厚板车间（双机座）Ⅰ—加热跨；Ⅱ—轧钢跨；Ⅲ—主电室；Ⅳ—精整跨；Ⅴ—成品跨1—加热炉；2—立辊机座；3—而二辊粗轧机；4—四辊万能轧机；5—矫直机；6—翻板机；7—画线车；8—斜刃剪；9—圆盘剪1.11热处理炉板材热处理种类有正火、淬火、回火、退火、调质及缓冷等,热处理炉型有辊底式、外部机械化室式、车底式、罩式、双步进梁式及坑式等。一般板材厂只设有一座辊底式正火炉,为了保证表面质量,采用辐射管加热保护气体炉,处理前将钢板表面铁皮用抛丸机清除。早期曾有将正火炉布置在轧机后旁通线上,利用轧后余热装炉,可节省燃耗和提高炉子生产能力,但因炉子与轧机能力很难配合,故这种布置方式已不采用。调质钢板生产一般都布置两座炉子,一座带保护气体淬火炉,另一座非保护气体回火炉。布置型式有两座炉平行式和串列式两种。前者多用于多功能生产,而后者多用于调质板专业生产。因回火处理周期长,两座炉长度不一样,一般淬火炉取回火炉之长的2/3～1/2。为了节省设备,热处理前抛丸和热处理后矫直、冷却、切断、取样及检查修磨等工序,利用已有冷矫直机、剪切线、抛丸涂漆机组及移送台架等设备,但在布置上需费一番思考。我国热处理炉建设都晚一步,但从发展上看应将位置预留好,以便将来生产更多的高附加值产品.二、中厚板生产工艺流程以及生产工艺对产品质量的影响1、我国目前生产的中厚板，大部分是厚度4.0～20mm，宽度1200～1800mm，长安徽冶金科技职业学院2010级材料成型与控制技术专业毕业论文5度一般不超过10米。2、中厚板生产工艺流程板坯轧制切边加热炉层流冷却定尺剪高压水除磷矫直打包开坯冷床成品3生产工艺对中厚板质量的影响3.1原料选择原料是中厚板生产中的重要环节之一。原料的选择是否合理，将影响轧机的生产率、成材率、钢板质量及成本。原料表面缺陷一般可以采用表面清理的方法消除，然后再加热、轧制，否则会因原料缺陷在轧制过程中扩展造成废品。连铸坯常见缺陷有：表面裂纹、内部裂纹、皮下气孔和夹杂、非夹杂、中心偏析、中心疏松、重皮、划伤、凹坑等。原料表面的缺陷除一些比较轻微的在加热过程中被氧化掉不会影响钢板质量外，尺寸超过一定限度的缺陷都需要采用某种清理方法将其清除掉，以免影响钢板质量而造成废品。表面质量清理不仅能改善钢板表面质量，而且能减少废品，节约金属和降成本。中厚板分厂采用火焰清理方法，按Q/WG（LG）202标准，对板坯进行认真检查和缺陷清理。连铸缺陷对性能的影响连铸缺陷对性能的影响连铸缺陷对性能的影响连铸缺陷对性能的影响(1)裂纹（表面裂纹和内部裂纹）经过加热和轧制后不断扩大，甚至开裂和裂断。(2)钢中含有大量的FeO铸成的钢锭晶间结合力极弱，轧制时极易脆裂造成轧废。(3)当钢中偏析现象严重时，必将导致钢板各部位的性能不均匀，从而影响钢板的使用性能。(4)当缩孔和疏松深入到钢锭深处不切净，轧后形成钢板内部分层，使钢板的力学性能显著下降。(5)钢中的非金属夹杂，轧后在钢板内形成夹层或夹杂，破坏了钢板组织结构，降低了钢的机械性能，使用中易形成应力集中。3.2加热温度板坯加热温度的上限，通常取铁碳平衡相图中固相线NJE以下100-150℃，下限则由终轧温度和轧件温度降而定。从细化晶粒的要求出发，加热温度必须考虑不使加热后奥氏体晶粒粗大和不均。因为，原料的粗大晶粒会使变形后组织晶粒粗大，导致相变后的组织晶粒粗大，使