开题报告

华北理工大学本科生毕业设计开题报告题目：年产130万吨1790冷轧车间工艺设计学院：冶金与能源学院专业：材料成型及控制工程班级：12成型01姓名：方鑫学号：201214660106指导教师：宋卓斐老师2015年11月22日一、题目来源背景（现状、前景）1.冷轧带钢技术的特点在相关学科和技术发展的基础上，冷轧技术发展迅速，面貌日新月异，逐渐形成了现代冷轧工艺。当今现代冷轧工艺技术的特点和发展趋势基本可以归纳为如下几个方面：1)大力开发高精度轧制技术。提高轧制产品的精度，是用户的需要，也是轧制技术发展的永恒目标。产品的精度主要指产品的外形精度尺寸，它是社会主义市场经济发展的需求，也是作为产品的最基本的条件。对于薄板带钢来说，外形尺寸包括厚度、宽度、板形、板凸度、平面形状等等。在所有的尺寸精度标准中，厚度精度指标是最基本、最重要的指标。通过对轧制过程控制计算机的高精度设定和基础自动化的AGC控制系统的改进，厚度精度已经达到了很高的水平。为了提高薄板带钢的板形质量，板形控制技术得到了长足的进步。除了一般的配辊、配辊型曲线、轧制负荷分配等手段之外，硬件水平的提高，特别是轧机水平的改进起到了重要的作用，CVC、PC、HCW、DSR等新机型的出现使薄板带钢的板形质量发生了质的飞跃。随着用户对产品要求的不断提高，产品的表面问题也已经成为制约开拓市场的严重问题。除了高压水除鳞之外，冷却水的质量和保养以及水质的清洁度，润滑技术的改进，都可以大幅度提高钢材的表面质量。2)以过程冶金理论为基础，以低合金钢为重点，提高产品的冶金质量，扩大品种。轧制过程是赋予金属一定的尺寸和形状的过程，同时也是赋予金属材料一定组织和性能的过程。轧材的最终组织性能取决于钢的化学成分、洁净度和均匀度，以及加工过程的热履历。以物理冶金理论为基础，通过材料化学成分的优化和工艺制度的改进，已经大幅度提高了现有钢种的质量，并通过Nb、V、Ti微合金化开发出大批优良的新钢种。3)提高连铸比，大力推广连铸连轧工艺及短流程技术。采用连铸技术可以大幅度降低能耗，提高成材率，提高轧制产品的质量。近年我国的连铸比大幅度提高，促进了相关轧制技术的发展，特别是连铸和轧制衔接技术的发展。短流程是钢铁工业的发展方向，是目前国外竞相开发的热点。尽管目前还存在各种各样的问题，短流程这个大趋势是绝对不会逆转的。此外，半凝固态压力加工和薄带连续铸轧在将来一定会获得大的发展。4)轧制过程连续化的新进展——无头轧制技术。轧轧制过程的连续化是轧制技术发展的重要方向。无头轧制是连续轧制的新发展。冷轧机组通过轧前焊接、轧后切断以及轧制中的动态改变规格，最早实现了无头轧制技术。20世纪80年代又将冷连轧与酸洗机组连接起来，建立了酸洗—冷轧连续式机组(CDCM)的无头轧制技术。20世纪90年代，又开发成功常规板坯连续化的热轧无头轧制技术和与薄板坯连铸连轧相对应的无头轧制技术。5)采用柔性化的轧制技术。所谓柔性化轧制是指将组织性能在线优化控制技术应用于轧制过程，用同一种成分的坯料来生产不同性能的产品，简化炼钢和连铸的操作和管理，利用对钢材性能柔性的控制实现轧制生产的大规模定制。柔性化轧制的特点是可显著降低生产工序成本，简化炼钢和连铸的操作和管理，是未来钢铁生产技术的发展趋势。在激烈的市场竞争中，为了适应用户多品种、小批量、短交货期的需要，迫切需要开发柔性化的轧制技术。6)轧制过程的自动控制和智能控制。自动化是现代化轧钢厂提高产品质量的为重要的手段。现代化的轧钢厂采用了多种自动化系统进行产品的质量监督和控制。自动化技术与轧制技术的交叉和融合，将为轧钢厂提高产品质量、降低成本、增加效率提供最为有效的手段。另一方面，在目前实现自动化的基础上，尽量采用人工智能技术，实现轧制过程的人工智能控制，是一个新的重要的方向。在这方面，利用ANN（人工神经网络）、模糊逻辑（Fuzzy）、专家系统、GA（遗传算法）进行对过程的诊断、优化、控制，进行信息处理，具有非常广阔的发展空间。7)深加工。产品的深加工少、建设周期短、资金回收快、劳动密集等优点可以用较小的投入带来较大的效益，把产品的最终效益留在钢厂，同时也加强了冶金厂与用户之间密不可分的关系。产品的深加工技术包括涂镀技术、裁剪技术、切分技术、焊接技术、冷弯技术、机械加工技术、复合技术等等，方式繁多，效益明显，是极有前景的发展领域。近年来，产品的深加工技术领域受到人们越来越多的重视。十二五”期间以加快转变经济发展方式为主线，以经济结构战略性调整为主攻方向，转方式、调结构将在一定水平上抑制钢材需求量的过快增长，未来钢材需求不会再有很大的增长空间；同时，各行业转型升级将对钢材品种质量提出更高要求。钢铁行业已进入加快转变发展方式的关键阶段，需要扎扎实实调结构。结构调整迫在眉睫须加强上下游对接合作以及战略性新兴产业快速发展，随着我国激进产业转型升级步伐加快。对高端钢材的需求量在日益扩大。钢铁行业必需适应下游产业发展需要，应加强产业链延伸以及与下游产业对接，实现产业关联互动，共同发展。2.除鳞技术1)酸洗目前,世界各国普遍采用浅槽盐酸酸洗代替老式的硫酸酸洗机组。主要原因为:①盐酸比硫酸有更强的除鳞效果,盐酸酸洗机组前部不用破鳞装置，因而可以简化酸洗设备；②盐酸酸洗比硫酸酸洗更容易去除氧化铁皮,可以得到高质量的酸洗带钢；③浅槽酸洗槽进行排酸比较容易,如有断带发生,可以很快排出酸液,不易产生过酸洗；④盐酸再生系统回收效率高,可达99%,大大地降低了酸的耗量,每生产1t带钢仅耗酸3.5kg。2)机械除鳞NID方法是日本石川岛播磨公司从1973年起着手研究的。此法是将铁砂送入高压水流通过扁缝式喷嘴,使铁砂流布满带钢的横向表面,但此工艺有使喷嘴磨损严重,且不易调整浆液浓度的缺点。新日铁八幡厂一号酸洗机组改造使用NID法,使酸洗速度由180m/min提高到250m/min。用NID法取代酸槽及酸的回收系统,可以节约投资。APO除鳞机组,APO为铁粒磨料除鳞的缩写。原苏联与原西德共同开发研制出三套APO装置的连续式机组于1989年在切列波维茨车试车投产。被除鳞的钢板厚度为1.6～4mm,宽为900～1550mm。除鳞的带钢运行速度为90m/min,年产量为50～60万t,也可对6.5kg/mm2级的低合金钢进行除磷。3.轧机方面的技术1)HC轧机自1980年以来,世界上约有80%以上轧机为新建或改建的HC冷轧机。HC轧机的特点是可以使用平直工作辊；由于压下量的增大,相对地可以使用较厚的热轧料；可以缩小边部减薄的范围；板型控制能力大,可改善板形、产品平直度。2)CVC(连续可变凸度)轧机CVC技术是德国SMS公司开发出来的。CVC六辊轧机是在四辊轧机基础上开发出来的,中间辊为CVC轧辊,工作辊有立平稳定机构,特点是可用小直径工作辊、中间辊或支撑辊传动。工作辊的水平稳定机构优化了轧制工艺条件,中间辊设正负弯辊。这是一种能改善带钢平直度和横断面形状的技术,且易于应用,改造费用低CVC技术通过使用S型轧辊及轧辊轴向移动,使辊缝的形状与带钢的形状有效的配合,可以实现无级调节轧辊凸度,传统轧制需要准备几套不同凸度的轧辊。而CVC轧制只需一种辊型曲线的轧辊。CVC轧机与HC轧机相比不足之处是不能解决边部减薄问题，此外,HC轧机可用平辊,不需磨出凸度。3)UPC(万能板形控制)轧机UPC技术是由德国MDS公司开发的,与CVC技术基本相似,也是一种能改善带钢平直度和横断面形状的技术,且易于应用,改造费用低。UPC技术通过使用雪茄形轧辊及轧辊轴向移动,使辊缝的形状与带钢的形状有效的配合,也可以实现无级调节轧辊凸度。4)CR轧机CR轧机属日本三菱重工业公司开发的一种新型轧机,具有压下量大及板型控制能力强的特点。如用于冷连轧第一架，当轧制低碳钢时,压下量可达60%，也可以用于冷连轧末架，使成品板形得到改善，并能节约能耗。4.退火工序的技术1)全氢罩式退火炉从20世纪70年代在欧洲出现并开始使用。由于在740℃时氢的热传导系数为氮的6.5倍,氢的动力粘度只有氮的50,因此,在强对流型的罩式退火炉中采用纯氢作保护气体,可以提高钢卷加热和冷却速度40%～50%。使用全氢罩式退火炉可得到优质表面的带钢,表面质量接近于连续退火可能达到的质量,总的能耗费用也减少30%。因此,在老厂改造时,特别是炼钢、热轧等工艺条件没有重大改变的情况下,在国外大部分选用全氢退火炉。2)连续退火机组20世纪70年代初期开始出现带有快速冷却系统的连续退火机组,可以满足生产的连续化，缩短生产周期,提高产品质量,减少劳动定额等诸因素的要求。二、主要研究内容、应用价值和生产工艺1.主要研究内容1)所建厂产品范围，应用领域，产品特性，建厂经济依据；2)典型产品总延伸率计算，道次选择，冷轧机布置选择比较；3)压下分配，轧制规程计算，轧制图表，年产量计算；4)温降计算，轧制力、力矩计算；5)凸度规程计算，轧制力挠曲计算，热膨胀计算，原始轧辊辊型设定，弯辊力计算；6)酸洗工艺确定与质量标准；7)平整机工艺制定，平直度、光洁度控制；8)辅助设备校核：圆盘切边剪选择，罩式退火炉；9)金属平衡、燃料消耗计算。2.应用价值进入新世纪以来，我国的经济发展进入了全新的阶段，为了使我国的经济建设更好更快的发展，冷轧产品有重要的作用。经济的快速发展，必然伴随着汽车、家电、建材、罐头盒及包装大量生产，而基础设施的建设，需要大量的不同种类的冷轧产品，因此，在以后很长的时间里，冷轧产品在国家经济建设与发展中占有相当重要的作用。本次毕业设计课题主要是为实现高等院校培养高级应用型、技术型人才的目标所必须的实践性教学环节。通过毕业设计强化我们对基本知识和基本技能的理解和掌握，培养我们收集资料和调查研究的能力，一定的方案比较、论证的能力，一定的理论分析与设计运算能力，进一步提高应用计算机绘图的能力以及编写编制能力。同时通过给轧钢厂车间设计，培养我们综合运用所学知识，使我们能比较熟练掌握车间设计的专项规划的编制过程。通过认真查阅与本设计相关的文献资料，做好设计前的各项准备工作；分阶段按时完成设计中的各项任务，配合指导老师检查，随时修正错误，改进方法，完成本次课题设计任务，可以与同学探讨，但不能简单套用他人成果。另外，本次毕业设计对培养我们独立思考问题和解决问题的能力有很大的提高，为今后工作做好理论储备，都具有十分重要的意义。3.冷轧带钢的生产工艺普通薄钢板一般采用厚度为1.5～6mm的热轧带钢作为冷轧坯料。主要工序有酸洗、冷轧、脱脂、退火、平整、剪切(横切、纵切),如果生产镀层板,还有电镀锡、热涂锡、热涂锌等镀层或涂层工序。冷轧的生产工艺流程是：热轧板卷(原料)→酸洗→冷轧→脱脂→退火→平整→剪切→成品交货。1)原料。要得到均匀的交货性能,必须要对原材料的化学成分进行全检,并根据碳含量进行选材。薄带钢连铸的产业化将会为冷轧原料提供新的来源。高品质的冷轧成品尤其要注重前工序的生产,要有纯净度高、品质优良、性能均匀的原板才能轧出优质的冷轧产品。2)酸洗。冷轧坯料在轧制前必须经过连续酸洗机组清除氧化铁皮,以保证带钢表面光洁,顺利地实现冷轧及其后的表面处理。为获得更佳的酸洗质量,需提高酸液温度并降低酸洗速度。在酸洗技术方面,采用浅槽紊流或喷流酸洗工艺。与旧的深槽式及单一浅槽式酸洗工艺相比,浅槽紊流及喷流酸洗工艺均大大降低了酸洗时间并提高了酸洗质量。新型高效的全自动焊机、大张力拉伸矫直机、故障率低的活套、带快速回转刀头的圆盘剪、先进的自动补酸系统,都是现代化大型酸洗机组的成熟实例。酸洗-轧机联合机组发展迅速，对于特殊钢、高强钢和极薄带钢,可逆轧机(尤其是双机架可逆轧机)辅以现代化的控制手段仍不可替代。3)轧制。酸洗之后即可轧制,为确保冷轧板形，需提供适当的辊型,配合弯辊、窜辊系统轧制。满足了用户对板形质量精度日趋严格的要求。全数字化的交流变频传动技术使得控制过程更快速、更准确。新型激光测速仪和各种厚度、板形及平整度测量仪的应用,可提高轧制成品的厚度精度和平整度。4)清洗，退火。由于冷轧的工艺特点,轧到一定厚度必须