年产100万吨1700冷轧车间工艺设计毕业设计说明书

毕业设计说明书

设计题目：年产100万吨1700冷轧车间工艺设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

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2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

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1）设计（论文）

2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

摘要

教研室（或答辩小组）及教学系意见

华北理工大学信息学院

摘要

由于冷轧薄板具有很高的尺寸精度，表面质量和优良的综合性能，因此得到了越来越广泛的应用，成为国民经济中各生产建设领域所必须的材料，尤其是在家电板和汽车板的应用。本文结合武钢冷轧薄板厂的相关资料，同时参考了多家现代冷轧厂的资料，设计了年产100万吨1700冷轧车间。设计内容包括选择轧机形式、确定布置形式、根据典型品种（厚度为2mm）进行压下规程设计和有关计算（力能参数计算、轧辊强度验算和电机能力验算等）。选择辅助设备（包括镀锌、彩涂线等）。主设备采用了酸轧联合机组，退火炉选择罩式退火炉，轧机为板形调控灵敏CVC形式。

由于冷轧薄板具有很高的尺寸精度，表面质量和优良的综合性能，因此得到了越来越广泛的应用，成为国民经济中各生产建设领域所必须的材料，尤其是在家电板和汽车板的应用。

本设计力图设计出能生产高档家电板和汽车板的冷轧薄板厂，所采用的设备都是经参考相关资料对比后选取的最佳设备，以保证产品的质量和生产的顺利进行，从而实现优质，高产，低消耗，环保的目标。

关键词1700冷轧薄板；酸轧联合机组；冷轧工艺与设备；压下规程

Abstract

Abstract

As cold rolling sheet has high dimensional accuracy, surface quality and excellent overall performance,so it has been more widely used in all areas of production and constrcution,especially in the household appliances and motor vehicle plates.This article combines with the information of Wusteel Cold Mill Plant.At the same time ,it refer to other modern cold mill plant.So I design an 1700 Cold Rolling Mill Plant with an annual output of 1.0 million tons.The component of design includes the choice of rolling mill forms,the arrangement of mills,according to the typical varieties(thickness of 2mm)to design the reduction of order and calculation(the parameters of force and energy,the strength of roll and the capacity of electrical motor),the choice of auxiliary equipment(including galvanized line,color coating line).The main equipment uses the continuous picking line coupled to tandom mill.The annealing furnace chooses bell-type annealing furnace.The mills choose CVC rolls to control the shape of sheet.

Because of cold rolled sheet has the size precision is high, the surface quality and excellent comprehensive properties, so it has been used more and more widely, as must the areas of the building materials production in the national economy, especially the application at home plate and a plate of automobile.

This article tries to design the Cold Mill Plant capables of producing high-grade household appliances and motor vehicle sheet.Meanwhile,the equipment compared with reference to relevant information and then choose the best equipment to ensure production quality and prodution proceed smoothly,thus achieving the target of excellent qualilty, low cost ,high productivity and environment protection.

Keywords 1700cold-rolling，continuous pickling line coupled to tandom mill，cold rolling technology and equipment，reduction of order

目录

目录

摘要 (1)

Abstract ........................................................................................................................ III 第1章绪论............................................................................................................. - 1 - 1.1 引言 ................................................................................................................ - 1 - 1.2 冷轧薄钢板生产的发展史 ............................................................................ - 2 - 1.3 国内外冷轧薄板的发展现状 ........................................................................ - 3 - 1.4 冷轧设备种类和特点 .................................................................................... - 3 -

1.4.1 轧机.......................................................................................................... - 3 -

1.4.2 退火设备.................................................................................................. - 4 - 1.5 冷轧生产的发展方向 .................................................................................... - 4 - 第2章建厂依据和产品大纲................................................................................. - 6 -

2.1 建厂依据 ........................................................................................................ - 6 - 2.2 制定产品大纲 ................................................................................................ - 6 -

2.2.1 产量及钢种.............................................................................................. - 7 -

2.2.2 规格.......................................................................................................... - 7 -

2.2.3 产品规格详细.......................................................................................... - 7 -

2.2.4 产品执行标准.......................................................................................... - 7 - 第3章酸洗段设备与工艺..................................................................................... - 8 -

3.1 酸洗机组的设备 ............................................................................................ - 8 -

3.1.1 半连续式酸洗机组.................................................................................. - 8 -

3.1.2 连续塔式酸洗机组.................................................................................. - 8 -

3.1.3 连续卧式酸洗机组.................................................................................. - 9 -

3.1.4 酸洗机组的选型...................................................................................... - 9 - 3.2 酸洗机组的工艺 .......................................................................................... - 10 -

3.2.1 入口段.................................................................................................... - 10 -

3.2.2 工艺（酸洗）段.................................................................................... - 11 -

3.2.3 酸洗机组的基本数据参数.................................................................... - 12 - 第4章轧钢机类型和布置形式比较选择........................................................... - 14 -

4.1 连轧机形式选择 .......................................................................................... - 14 - 4.2 轧机的选择 .................................................................................................. - 15 -

4.2.1 CVC轧机 ............................................................................................... - 15 -

4.2.2 HC轧机.................................................................................................. - 16 -

目录

4.2.3 VC轧机 .................................................................................................. - 16 -

4.2.4 轧机选择................................................................................................ - 18 - 第5章压下规程设计........................................................................................... - 20 -

5.1 确定压下规程 .............................................................................................. - 20 -

5.1.1 原料尺寸................................................................................................ - 20 -

5.1.2 各轧机压下量分配................................................................................ - 20 -

5.1.3 五机架连轧各架轧机的压下量分配.................................................... - 21 - 5.2 确定轧机速度制度 ...................................................................................... - 23 -

5.2.1 轧制速度的确定.................................................................................... - 23 -

5.2.2 轧辊转速的确定.................................................................................... - 24 -

5.2.3 加速度的选择........................................................................................ - 24 - 第6章力能参数的计算及空载辊缝的设定....................................................... - 26 -

6.1 轧制力 .......................................................................................................... - 26 -

6.1.1 轧制力的计算........................................................................................ - 26 - 6.2 计算空载辊缝 .............................................................................................. - 30 -

6.2.1 咬入能力校核........................................................................................ - 32 - 6.3 轧制力矩的确定 .......................................................................................... - 33 -

6.3.1 轧制力矩的确定.................................................................................... - 33 -

6.3.2 摩擦力矩的确定.................................................................................... - 33 -

6.3.3 空转力矩的确定.................................................................................... - 35 - 第7章电机能力验算........................................................................................... - 37 - 第8章轧辊强度校核........................................................................................... - 41 - 8.1 轧辊强度的校核 .......................................................................................... - 41 -

8.1.1 支撑辊强度校核.................................................................................... - 41 -

8.1.2 工作辊强度校核.................................................................................... - 42 -

8.1.3 工作辊与支撑辊间的接触应力............................................................ - 43 - 第9章年产量的计算........................................................................................... - 47 - 9.1 轧钢机工作图表 .......................................................................................... - 47 -

9.1.1 研究轧制工作图表的意义.................................................................... - 47 -

9.1.2 轧制图表的基本形式及其特征............................................................ - 47 - 9.2 轧机年产量计算 .......................................................................................... - 48 -

9.2.1 轧钢机小时产量.................................................................................... - 48 -

9.2.2 轧机平均小时产量................................................................................ - 50 -

9.2.3 轧钢车间年产量计算............................................................................ - 51 -

9.2.4 提高轧钢机产量的途径........................................................................ - 52 -

目录

第10章金属及其它消耗..................................................................................... - 53 - 10.1 金属消耗 .................................................................................................... - 53 - 10.2 燃料消耗 .................................................................................................... - 53 - 10.3 电能消耗 .................................................................................................... - 54 - 10.4 轧辊消耗 .................................................................................................... - 54 - 10.5 水的消耗 .................................................................................................... - 55 - 10.6 蒸汽消耗 .................................................................................................... - 55 -

10.7 氧气消耗 .................................................................................................... - 55 -

11.8 压缩空气消耗 ............................................................................................ - 55 - 10.9 润滑油消耗 ................................................................................................ - 55 - 第11章辅助设备的选择..................................................................................... - 56 - 11.1 开卷机 ........................................................................................................ - 56 - 11.2卷取机 ......................................................................................................... - 56 - 11.3 单机架平整机 ............................................................................................ - 57 - 11.4 飞剪 ............................................................................................................ - 58 - 11.5 剪切机 ........................................................................................................ - 59 - 11.6 张力矫正机 ................................................................................................ - 60 - 11.7 运输机 ........................................................................................................ - 61 - 11.8退火炉 ......................................................................................................... - 62 - 第12章车间平面布置......................................................................................... - 64 - 12.1 轧钢车间平面布置 .................................................................................... - 64 - 12.2 金属流程线的确定 .................................................................................... - 64 - 12.3 设备间距的确定 ........................................................................................ - 65 - 12.4 仓库面积的确定 ........................................................................................ - 65 -

12.4.1 原料仓库面积计算.............................................................................. - 66 -

12.4.2 成品仓库面积确定.............................................................................. - 66 - 总结..................................................................................................................... - 67 - 参考文献................................................................................................................. - 68 - 谢辞.. (70)

附录 (1)

第1章绪论

第1章绪论

1.1 引言

冷轧是在常温下，对合适的热轧退火带卷进行带张力的轧制压下过程。钢的冷轧于19世纪中叶始于德国，当时只能生产宽20~25mm的冷轧带钢。

必要性：当薄板、带材厚度小至一定厚度时，由于难以保证温度均匀，钢材热轧很难实现。钢材热轧过程中的温降和温度分布不均匀不能轧出头尾尺寸一致的带卷，并且随着钢板厚度比的增大，在无张力的热轧条件下，要保证良好的板形也非常困难。特别是在轧制厚度小而长度大的薄板带产品时，冷却上的差异引起的轧件首尾温差会使产品尺寸超出公差范围，性能出现显著差异。

而且，热轧工艺技术水平尚不能保证钢带表面在热轧过程中不被氧化。氧化铁皮造成的热轧表面质量不光洁，不能达到生产表面光洁程度要求较高的板带钢产品的技术要求。

钢材在热轧过程中的温降和温度分布不均给生产带来了难题，随着钢板宽厚比的增大，在无张力的条件下，要保证良好的板形也非常困难，而冷却上的差异引起的轧件首尾温差往往使产品尺寸超出公差范围，性能出现显著差异。当厚度小于一定限度时，轧件在轧制过程中温降剧烈，以致根本不可能在轧制周期之内保持热轧所需的温度。冷轧薄板可以通过调节轧制和退火工艺，获得具有更多样的力学性能。即可生产高强度冷轧板，也可生产软、冲压性能很高的汽车面板，其具有性能好、品种多、用途广诸多优点，可以在比较广的范围内满足用户的要求。

在对表面质量、板型、厚度公差要求较高的产品，热轧产品无法满足要求。目前热轧工艺技术水平尚不能使钢带表面在热轧过程中不被氧化，也不能完全避免由氧化铁皮造成的表面质量不量热轧不适于生产表面光洁程度要求较高的板带钢产品。另外，由于热轧生产先天性的缺陷，热轧板板型、厚度公差无法与冷轧板相媲美。高级的汽车用钢、家电用钢，只能使用冷轧薄板。

优势：冷轧产品具有表面光洁、尺寸精度高、生产过程没有降温，保证温度均匀的要求、容易实现轧制润滑等优点，因而在薄板带生产中广泛使用冷轧工艺。

冷轧带钢产品的尺寸精度、板形、表面质量和性能都达到很高的要求。

工艺：开卷——酸洗——切边——轧制——拆卷——退火——镀锌（锡、铝）来料要求：来料凸度、厚度、抗力符合要求。

特点：冷轧过程没有再结晶软化，凸度严格按照比例凸度轧制，来料凸度不

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控制必然会产生残余应力出现瓢曲，轧制变形量75~80%。常选五机架连轧或三机架可逆，单机架可逆产量过低。

本文借鉴了武钢冷轧薄板生产厂的生产工艺，产品规格为0.3～3mm冷轧带钢，典型产品为2mm冷轧薄板，设计了年产100万吨1700冷轧薄板车间。由于本人水平有限，时间仓促，设计中肯定有很多不足之处，望老师给予批评指导。

1.2 冷轧薄钢板生产的发展史

钢的冷轧于19世纪中叶始于德国，最初只能生产宽20-25mm的冷轧带钢[1]。美国与1859年制造建成了25mm冷轧机，1887年生产出宽150mm的低碳钢,宽的冷轧薄板是在热轧成卷带钢的基础上发展起来的[2]。美国早在1920年第一次成功的轧制出宽带钢，并很快由单机不可逆轧制跨入单机可逆式轧制。1926年阿姆柯公司巴特勒工厂建成四机架冷连轧机。日本1938年在东洋钢板松下工厂安装了第一台可逆式冷轧机。1940年在新日铁建立了第一套四机架1420冷连轧机。1951年苏联建设了一套2030全连续五机架冷连轧机，年产250万吨[3]。

我国发展较晚，开始于1960年，首先建立了1700mm单机可逆式冷轧机，以后陆续投产了1200mm单机可逆式冷轧机，MKWl400mm偏八辊轧机、1150mm 二十辊冷轧机和1250mmHC单机可逆式冷轧机等。1978年以前,我国冷轧板带生产技术比较薄弱,仅鞍钢和太钢有几台单机架可逆轧机可以生产宽带钢,轧机不仅效率低,装备水平也差,产量无法满足国民经济发展的需求,质量也无法与世界先进水平相抗衡[4]。1978年初,从原西德等国成套引进的1700mm冷轧设备(同时引进了一些专利技术)在武钢成功投产[5]。该机组可年产75万吨冷轧薄板、15万吨镀锌板卷、10万吨镀锡板卷。这套适用于冷轧工艺全过程的先进设备,无论从机械制造、电气传动、自动控制系统以及计算机、仪表、检测元件等都汇集了当时世界上的先进技术。从此,我国冷轧生产技术跨入了一个历史性飞跃发展的新时代。1988年建成了2030mm五机架全连续冷轧机。新建和筹建的百万吨级冷轧厂很多，生产设备技木水平已由只能生产低碳薄板而发展到能生产高碳钢、合金钢、高合金钢、不锈耐热冷轧薄板、镀锌板、涂层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。

冷轧薄板发展如此迅速的的主要原因是：

1) 钢材热轧过程中的温降和温度分布不均匀给生产带来了难题。

特别是在轧制厚度小而长度大的薄板带产品时，冷却上的差异引起的轧件首尾温差往往带使产品尺寸超出公差范围，性能出现显著差异。当厚度小到一定时，轧件在轧制过程中温降剧烈，以致根本不可能在轧制周期之内保持热轧所需的温度。

第1章绪论

2) 在对表面质量、板型、厚度公差要求较高的产品，热轧产品无法满足要求。目前热轧工艺技术水平尚不能使钢带表面在热轧过程中不被氧化，也不能完全避免由氧化铁皮造成的表面质量不量热轧不适于生产表面光洁程度要求较高的板带钢产品。另外，由于热轧生产先天性的缺陷，热轧板板型、厚度公差无法与冷轧板相媲美。高级的汽车用钢、家电用钢，只能使用冷轧薄板。

3) 冷轧薄板可以通过调节轧制和退火工艺，获得具有更多样的力学性能。即可生产高强度冷轧板，也可生产软、冲压性能很高的汽车面板，其具有性能好、品种多、用途广诸多优点，可以在比较广的范围内满足用户的要求。

1.3 国内外冷轧薄板的发展现状

武钢—武钢股份投资83.7亿元建的2130mm冷轧机组，年产量215万吨，产品厚度0.2-0.5mm，最大宽度2080mm，最大强度800MPa，其产品用于以轿车板和家电板为代表的覆盖面极广的高档冷轧产品。

鞍钢—继1780mm冷轧机组投产后，鞍钢为配合新建的2150mm的热连轧机组，新建1500 mm冷连轧和2130 mm冷连轧。

首钢—首钢股份总投资54.2亿元的冷轧薄板生产项目年产量可达150万吨，主要目标是汽车薄板。

唐钢—唐钢冷连轧生产线用于与现存的酸洗线联机。酸洗线与一套5机架冷连轧生产线联机能够生产出下游生产线所要求的产品（镀锌线以及其他的生产线）。在5架冷连轧机中，1-4 架轧机为4辊预留Smartcrown轧机，第5架轧机为6辊Smartcrown轧机。生产钢种：CQ:50%；DQ:40%；HSLA:10%。生产宽度为820-1650mm厚为0.3-2.0mm的产品。

1.4 冷轧设备种类和特点

1.4.1 轧机

冷轧机包括CVC轧机，HC轧机，PC轧机，VC轧机等。

CVC轧机是在HCW轧机的基础上研制成功的，CVC辊和弯辊装置配合使用可调辊缝达600微米。CVC精轧机组的配置一般是，前几个机架采用CVC辊主要控制凸度，后几个机架采用CVC辊主要控制平直度。CVC轧机板凸度控制能力强，轧机结构简单，易改造，能实现自由轧制，操作方便，投资较少。

HC轧机的主要特点：具有大的刚度稳定性和很好的控制性同时可以显著提高带钢的平直度，可以减少板、带钢边部变薄及裂边部分的宽度，减少切边损失。

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1.4.2 退火设备

退火方式主要有罩式退火和连续退火。

罩式退火加热时间长，适用于深冲钢。但各部位的加热和冷却过程不同，带卷内部的组织性能有可能产生差异。它采用全氢成分，改进循环系统和水冷措施以及换热方式后，极大地提高了导热系数，缩短了加热时间，减少了带卷内外温差，节约了能源，也提高了产品的质量。但生产高强度钢，表面质量高的品种受到限制。

连续退火工艺克服了分批退火生产周期长、占地大、人力多的不足，以其产量大、效率高、生产稳定得到了飞速发展。连续退火机组可以将表面清洗、退火、平整、分卷剪切等工序集于一身。产品沿纵向长度的力学性能更加一致、更加均匀。质量好，板形平直，金属收得率高;使生产周期从一周缩短至1-2天。尤其是与炼钢技术的结合，可以经济地生产出不同强度级别和深冲等级、表面质量要求的带钢，几乎能满足各行业的要求。

1.5 冷轧生产的发展方向

我国作为发展中国家，冷轧板带的生产必须加快发展，才能满足经济建设的需要。冷轧生产技术正向大型化、集成化、高速化方向发展，而且在进一步地提高自动化和连续化水平。产量和生产率都有显著的提高，产品质量更趋完美。主要向如下几个方向发展和完善：

1) 热轧生产技术的完善，使得某些薄规格热轧产品正在替代同规格的冷轧产品。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) 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，是现代化大型酸洗机组的成熟实例。

3) 酸洗-轧机联合机组将取代其他机型，成为冷轧机中的主力军。对于特殊钢、高强钢和极薄带，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将扮演不可替代的角色。

4) 全氢罩式退火和连续退火机组将优势互补，平分秋色。

5) 涂镀层产品更注重专业化生产，注重清洁和环保，注重降低能耗，注重开发综合性能优良的新品种。

6) 全数字化的交流变频传动技术将取代其他形式，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，可使轧制成