设计年产220万吨的CSP薄_板厂.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流设计年产220万吨的CSP薄_板厂.精品文档.*科技大学本科生毕业设计说明书题 目:设计年产220万吨的CSP薄板厂(典型产品X80)学生姓名:*学 号:*专 业:材料成型及控制工程班 级:成型*班指导教师:* 教授摘 要本设计是以包头地区为条件,设计年产量为220万吨的CSP薄板厂,以设计规格为10mm1600mm X80为例。主要内容包括在包头兴建该厂的可行性,产品大纲的编制,金属平衡表以及工艺流程,轧机参数的确定,压下规程的确定,轧机力能参数的确定,轧机生产能力的确定,轧辊强度校核及主电机校核,以及主辅设备的选择及性能参数的确定,年产量
2、计算,车间平面布置,仓库面积计算等内容。最终根据设计和计算利用CAD完成了CSP热轧薄板厂车间平面布置图。关键字:CSP ;连铸连轧 ;车间设计;工艺流程AbstractThe design is based on the condition of Baotou area, designed annual capacity of 2.2 million tons of CSP sheet plant, the design specifications for the 10mm 1600mm X80 example. The main contents include the construc
3、tion of the plants feasibility in the header, the outline of the preparation of products, metal balance and process flow, mill parameter determination, reduction of order to determine the strength parameters to determine rolling mill, rolling mill production capacity to determine, roller intensity C
4、heck and check of main motor and auxiliary equipment, the selection and determination of performance parameter, annual basis, the shop layout, storage area calculation and so on. Design and calculation of the final use of CAD according to the completion of the CSP hot rolled sheet plant shop floor p
5、lan.Keywords: CSP; continuous casting and rolling; plant design; process目录摘 要.IAbstract.II第一章 建设一个CSP车间的可行性和必要性.11.1 CSP生产线历史简介11.2 国内外CSP生产线概况21.2.1 国内CSP生产线发展概况21.2.2 世界其他各国的薄板坯连铸连轧生产线近况61.3 在包头建设CSP钢厂的必要性可行性7第二章 产品方案编制112.1 产品大纲的编制112.1.1 产品大纲的制定原则112.1.2 产品大纲122.2 金属平衡表的编制132.2.1 编制依据及内容132.2.2
6、金属平衡表的编制14第三章 CSP生产工艺过程的制定163.1 制定工艺过程的依据163.2 CSP生产工艺流程图173.3 CSP生产工艺流程及主要设备简介193.3.1 CSP生产工艺流程193.3.2 主要设备简介203.4 CSP生产工艺流程特点22第四章 主要设备的选择234.1 机架数目的确定234.2 轧机技术性能参数234.3 轧辊尺寸的确定24第五章 压下规程的确定285.1 5.1 压下规程的制定依据285.1.1 轧制制度确定原则及要求285.1.2 变形制度的确定325.2 速度制度的确定325.3 温度制度的确定335.4 各道次压下量的分配345.5 各机架轧制速度
7、的确定355.5.1 根据流量方程的一般方程(忽略前滑)355.5.2 各架轧机速度范围的确定365.6 各机架轧制温度的计算375.6.1 纯轧时间和间隙时间的确定375.6.2 温度制度的确定385.7 轧机咬入能力校核405.7.1 确定摩擦系数405.7.2 重车后的最小辊径405.7.3 最大压下量的确定415.8 轧制压力的计算425.8.1 各道次的平均变形速度的计算425.8.2 求各道次的变形抗力435.8.3 平均单位压力的计算435.8.4 轧制压力的计算445.9 轧机的轧辊辊型设计455.9.1 影响辊缝形状的因素455.9.2 辊形的设计505.10 电动机传动轧辊
8、所需力矩的确定525.10.1 传动力矩的组成525.10.2 轧制力矩的确定545.10.3 附加摩擦力矩的确定555.10.4 空转力矩的确定575.10.5 电机轴上总的传动力矩57第六章 轧制过程中主要参数的校核596.1 电机能力的校核596.1.1 等效力矩的确定596.1.2 电动机功率的确定596.2 轧机的强度校核606.2.1 板带轧辊的强度特点606.2.2 轧辊的强度校核61第七章 车间生产能力的确定667.1 轧机小时产量的确定667.1.1 轧机小时产量计算667.1.2 轧钢机平均小时产量677.2 轧钢车间年产量计算687.3 轧钢机的工作图表707.3.1 轧
9、钢机的工作图表的意义707.3.2 连续式轧机轧制图表的特征70第八章 辅助设备选择728.1 加热设备的选择728.2 剪切设备(事故剪)的选择748.3 高压水除鳞箱的选择758.4 活套支撑器的选择758.4.1 热连轧带钢轧机精轧机组的生产特点758.4.2 活套支撑器的作用778.4.3 活套支撑器的类型778.4.4 活套支撑器的工作特征788.4.5 所选活套支撑器的参数798.5 冷却设备的选择808.6 卷取设备的选择808.6.1 带钢生产工艺对卷取的要求808.6.2 带钢卷取机的结构特点818.6.3 带钢卷取机区的主要技术参数81第九章 厂房平面布置859.1 平面布
10、置的原则859.2 金属流程线的确定859.3 设备间距的确定879.4 仓库面积的确定879.5 其它设施面积的确定889.5.1 操作台位置选择889.5.2 主电室899.5.3 运输通道的确定899.6 轧辊堆放场地的确定90参 考 文 献91致 谢.92第一章 建设一个CSP车间的可行性和必要性1.1 CSP生产线历史简介 CSP 技术是由德国施罗曼西马克( SMS) 公司研究开发的世界上最早并投入工业化生产的薄板坯连铸连轧技术。世界上第一条CSP生产线, 于1989年在美国Nucor公司的Crawfords-ville厂建成。 根据技术的成熟性和市场的应用使用情况,薄板坯连铸连轧技
11、术的发展可分为以下几个阶段。(1)技术开发期(19851988)1985年德国施罗曼西马克公司设计了一台新型的薄板坯连铸机,该连铸机的特点是采用了漏斗形结晶器,并于1986年以6m/min的拉速成功的生产出50mm1600mm的薄板坯,该技术与其后面的连轧机衔接组成铸轧紧密生产线被称为CSP(Compact Strip Production)技术。(2)技术推广期(19891993)1989年6月,SMS首次将紧凑式热轧带钢(CSP)生产线。在美国的纽柯厂建成并形成了年产80万吨的生产规模,这条生产线是世界上第一条薄板坯连铸连轧生产线,该线的投产是薄板坯连铸连轧技术的里程碑。(3)技术成熟期(
12、19941999)SMS公司加大了铸坯的厚度在二冷段采用了液芯压下技术,可有效的在二冷区对铸坯进行轻压下。轻压下区既可根据冶金要求和钢种要求限制在“0”扇形段对也可延伸到各扇形段。轻压下区各扇形段内的辊缝由位置变速器控制液压缸来设定、于是就有可能加厚结晶器出口铸坯厚度至7090(100)mm。减小FTSC工艺坯厚增至90mm。根据液芯压下量的大小在浇铸前和浇铸中灵活设定铸坯厚度来适应终轧带卷的要求。同时,针对各厂的不同要求在隧道式加热炉中增加了温度均热段,加长了炉子长度。在高压水除鳞箱上,开发了压力达40兆帕的除鳞装置并缩小了喷嘴与板坯的距离,以提高成品带材的表面质量。(4)技术完善期(200
13、0)经过成熟期对关键技术的不断改进,薄(中厚)板坯连铸连轧生产线的工艺、设备、自控系统日趋完善,其短流程优势得以充分发挥,可以进入一个完善的阶段。目前, CSP技术建成有38台CSP连铸机在内的24 条CSP生产线, 广泛分布在北美、南美、欧洲、亚洲、非洲等世界各地, 生产能力达到3 900万t/年。CSP工艺具有流程短、生产简便且稳定, 产品质量好、成本低, 有很强的市场竞争力等一系列突出优点1.2 国内外CSP生产线概况1.2.1 国内CSP生产线发展概况我国从上世纪90 年代初期着手进行薄板坯连铸连轧技术的引进和建设工作,到2006 年4 月TSCR(薄板坯连铸连轧生产线)广州国际会议为
14、止,已建成和投产9 条薄板坯连铸连轧生产线(不含ASP),其中CSP 6 条,FTSR 3 条;到2006 年5月全部投入生产,总的设计年产量为1870 万t,2005 年生产热轧钢卷1561 万t。表1.1 国内薄板坯连铸连轧生产线技术装备状况生产线唐钢FTSR珠钢CSP邯钢CSP包钢CSP生产规模/ 万t/a150(一流)100(一流)123(一流)200(二流)产品规格/mmmm0.812.7x85016801.212.7x98013501.220x90016801.220x9801500钢种碳素钢、优质碳素结构钢、低合金钢碳素钢、优质碳素结构钢、低合金钢碳素钢、优质碳素结构钢、低合金钢
15、. 碳素钢、优质碳素结构钢,低合金钢产品种类热轧钢卷冷轧原料卷热轧钢卷(预留平整)热轧钢卷(预留平整)热轧钢卷(预留平整)冷轧原料卷冶炼设备及公称 吨位/t转炉电炉 1150转炉2(3)110转炉 2210薄板坯规格 /mmmm70/65(结晶器出口/液芯压下后)x850168050(预留液芯压下)900135070/60(90/65)(结晶器出口/液芯压下后)x900168065/50(结晶器出口液芯压下后)9801560连铸机弧型半径/m5.03.253.253.25冶金长度/m/634097057140结晶器形式H2漏斗型漏斗型漏斗型漏斗型结晶器振动方式液压振动液压振动液压振动液压振动结
16、晶器液而控制自动或半自动Co60,自动开浇Co60,自动开浇Co60,自动开浇拉速/m/min6.05.55.52.86.5板坯规格/mmmm70/653700050x48000(18kg/m)7037590(20kg/m)50x48000(18kg/m)轧机组成2R+5F71R+5F6最大轧制速度/m/s/12.6恒速轧制12.6恒速轧制12.6恒速轧制珠钢的CSP生产线是第一代CSP装备,也是目前我国唯一的电炉短流程扁平材生产。自1999年投产三年来,通过不断技术创新、管理创新,在工艺、产品、管理三方面均取得了突出成效,在开发出高附加值产品的同时降低了成本。珠钢的CSP生产线在装备、工艺和
17、运行整体上达到了国际先进水平。2002年10月25日珠钢续建工程2号150电炉已成功试产,即将形成年产200万吨钢水和190万吨钢材的生产能力。第2流CSP铸机已于2003年2月28日浇钢。自投产以来,珠钢在技术与工艺创新、产品创新和管理创新上有突破性的进展,向国内外全面展示了钢铁行业的竞争力。1997年1月18日,邯郸与德国西马克(SMS)、西门子(Siemens)和洛伊(LOI)三家公司组成的西马克财团正式签订引进薄板坯连铸连轧生产线的合同。1999年12月成功的生产出第一个热轧板卷,2000年8月23日该生产线转入正常生产。这条生产线有别于西马克在世界各地投产的26条生产线中的绝大多数之
18、处,在于它是和传统长流程中的高炉转炉两工序相接,同时它还创造了西马克公司在全世界已投产的CSP生产线中建设工期最短、投资最省、达产速度最快、漏钢率最低四个第一。其生产工艺流程包括:(1) 高炉供应铁水,冶炼喷吹煤粉达150kg/t,铁水低磷、低硫;(2) 120t的顶吹氧气转炉在三吹二生产条件下,可为CSP生产线提供优质钢水;(3) 钢水经1F炉精炼处理,以确保钢水质量;(4) CSP生产线分两期建设,一期达80万t/a的生产能力。而包钢引进的CSP生产线是我国目前唯一的一次建成的两机两流生产线公用一个中间包,由此它具备了有别于其他生产线的特点:(1)两流铸机生产投资少,单位吨钢成本消耗低,加
19、上生产线炼钢炉系大吨位(210吨)转炉,单位时间内产钢量高,有利于组织生产并可提供质量比较高的钢水。(2)两流铸机生产对事故调节能力增强,由于缓冲能力比一流时大,可有效地将前后工序协调,一旦遇到事故,在单流停浇的情况下仍能继续正常生产,保证中间包内钢水浇空。(3)两流的加热炉给生产线提供了动态加热炉缓冲时间,在连续生产时为轧机工序增加了缓冲空间和缓冲时间,这就为协调生产机事故处理创造了条件。(4)若遇特殊故障,只能单流生产且要维持相当长一段时间时,这种布置则会带来生产成本高、轧机利用率低的特点,当然这是应尽量避免的。从我国第一条CSP生产线于1999年8月在珠江钢铁公司建成投产。随后,邯钢、包
20、钢、马钢、涟钢先后引进了该种生产线,并相继投产。除珠钢采用电炉外,其它均采用转炉提供钢水。目前,这些CSP线都已经配备了两流连铸机,一般机组为6架或7架精轧机紧凑布置,其中只有邯钢设有一架粗轧机和六架精轧机,粗精轧之间采用保温罩进行保温;各生产线都配备了钢水精炼装备,大多数为LF炉,不仅保证了质量,也稳定了连铸工艺。有的厂家如马钢为进一步提高质量和开发品种的需要,除2座LF炉外,还设有1座RH 炉。在我国现有薄板坯连铸连轧生产线的九家钢铁公司,虽然有七家在此之前没有生产热轧宽带钢的生产实践经验,但是,在较短的时间内就管理和掌握了短流程工艺生产线的稳定生产操作技术和设备稳定运行等方面经验。这说明
21、我国这段时期选择短流程生产线对于快速增加热轧宽带钢产能和提高板带比例、调整产品结构是成功的,所取得的成效是显著的。TSCR 短流程工艺从浇铸板坯到轧制成钢卷,在生产操作技术和保证生产线各个工序及设备的稳定运行上,与传统热轧工艺相比要求高得多,难度也大得多,关键在于要保证全线生产的连续运行。已有不少的TSCR 生产线如邯钢、包钢转炉钢水的连浇炉数稳定在20 炉以上,达到2225 炉或以上的生产水(包钢平均一炉钢水为210 t)。连铸机的漏钢率已控制在月目标范围内,唐钢2005 年年平均漏钢率0.39,连铸机年作业率80左右,轧机年作业率88以上。我国已投产的TSCR 生产线在生产操作技术上已经取
22、得快速达产或者超过设计产量这已是自不待言,对企业的产品结构调整和经济效益增长均做出了重要贡献。进一步在生产工艺技术方面显然应该是向品种、规格上提高档次,也就是要发挥TSCR工艺技术的特点,增加薄带钢和超薄带钢的产量,品种向优质、高强度、高附加值产品方向迈进。这是由于TSCR 生产工艺及技术装备的特点决定的,这种工艺更适合生产直接使用的细晶粒高强度钢和薄规格带钢。1.2.2 世界其他各国的薄板坯连铸连轧生产线近况北美:美国自纽柯厂建厂以来,已投入生产的CSP生产线多条。但因1998年有大量低价薄板材涌人美国市场,使多条薄板坯连铸连轧生产线遭遇很大的打击。阿克梅(Acme)广销售量大降,戈拉廷(G
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