孙梦楠 铁素体不锈钢精密薄板车间设计.doc

辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第57页摘 要本设计说明书包括：铁素体不锈钢精密薄板车间设计和专题。其中车间设计部分内容参考了东亚精密不锈钢有限公司先进的生产工艺流程和实际需求，设计了一个生产工艺优化、设备先进、节能环保型的现代化精密不锈钢薄板生产车间。本车间主要设备包括十四辊、二十辊可逆式轧机两台, 退火炉以及剪切机组和平整机组等。本车间设计选取了430、439和443等三种牌号的铁素体不锈钢薄板为典型产品，制定和优化了轧制、退火、剪切和平整等主要的生产工艺制度，并且详细分析了车间的各项技术经济指标，绘制了车间平面布置图。本设计的专题论文题目为“抗菌不锈钢研发现状”，其内容有重要的现实意义，可以帮助我们对未来不锈钢的发展与研发提供很多参考和展望。关键词：铁素体不锈钢；车间设计；退火；抗菌不锈钢 Abstract Specification of the design include: ferritic stainless steel precision sheet metal workshop design and project. Among them workshop design part content reference to East precision stainless steel limited company advanced production process and the actual needs, design a production process optimization, equipment advanced, energy-saving and environment-friendly modern precision stainless steel sheet production workshop. The main workshop equipment includes fourteen rollers, twenty roller reversible rolling mill two, annealing furnace and shear machine and leveling unit. This workshop designed to select the430,439 and 443 and three grades of ferritic stainless steel sheet as a typical product, formulation and optimization of rolling, annealing, shear and formation, the main production process system, and detailed analysis of the workshop and the various technical and economic indexes, drawing a workshop layout. The design of the monograph entitled " current situation of research and development of antibacterial stainless steel", its content has the important practical significance, can help us for the future development and research and development of stainless steel with a lot of reference and prospect.Key words: ferrite stainless steel; workshop design; annealing; antibacterial stainless steel目 录 摘 要I第1章 绪 论11.1不锈钢的标识方法11.1.1 不锈钢的编号和表示方法11.2不锈钢的分类21.3 铁素体不锈钢现状、性能及发展41.3.1 铁素体不锈钢的分类41.3.2 铁素体不锈钢的性能41.3.4素体不锈钢的发展方向61.4车间设计的意义8第2章 产品方案的确定92.1 产品方案92.2 生产方案92.3 不锈钢产品的尺寸范围10第3章 生产设备的选择123.1 选择设备应遵守的原则123.1.1 选择设备应遵守的原则123.2 森吉米尔可逆式轧机的选择123.3 连退机组的选择(AP(I)机组)143.4 平整和拉矫机组的选择153.5 辅助设备的选择19第4章 典型产品工艺制度的制定214.1轧制工艺制度214.2 430铁素体不锈钢的热处理工艺244.3 439铁素体不锈钢的热处理工艺264.4 443铁素体不锈钢的热处理工艺284.5 平整工艺制度304.6 小结31第5章 典型产品的性能分析335.1 430铁素体不锈钢的性能分析335.1.1 430铁素体不锈钢的特性335.1.2 430铁素体不锈钢的应用345.2 439铁素体不锈钢的性能分析345.2.1 439铁素体不锈钢的特性345.2.2 439铁素体不锈钢的应用355.3 443铁素体不锈钢的性能分析35第6章 车间组织和经济技术指标376.1车间劳动组织与人员配备376.1.1 直接生产组376.1.2 辅助生产组376.1.3 技术组386.1.4 行政管理组386.1.5 其他人员386.1.6 该车间总人数386.2 车间的经济分析396.2.1 基本建设投资计算396.2.2 生产成本的分析396.2.3 车间技术经济指标406.3 车间主要技术经济指标的计算416.3.1 车间年产量416.3.2 车间电力安装容量426.3.3 电力的计算426.3.4 生产用水量计算45专题: 抗菌不锈钢研发现状47致 谢55参考文献56第1章 绪论 不锈钢（Stainless Steel）指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。实际应用中，经常将耐腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。不锈钢基本合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。不锈钢中的主要合金元素是Cr（铬），只有当Cr含量达到一定值时，钢才有耐蚀性。因此，不锈钢一般Cr（铬）含量至少为10.5%。 不锈钢作为作用广泛的高附加值产品, 近20年来在钢产量水平未变的条件下却得到了迅猛发展。随着我国国民经济持续快速发展和人民生活水平的提高，不锈钢的表观消费量急剧增长，从2001年连续居世界第一，2004和2005年份起，分别达447万t和522万t，约占世界总消费量25%。它之所以拥有如此广阔的市场,是因为不锈钢具有耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点随着科技的发展和生态环境的变化,各行各业对不锈钢的要求也越来越高。如何将其潜能挖掘到极致也越来越受到各国科学家们的关注。进入两千年,我国不锈钢第一大国的优势得以体现,但也仅仅停留在产量上.面对美国,日本等国的高端Cr系不锈钢的广泛应用,我国的产品质量确实还存在一定差距。面对未来,必将有性能更出众的不锈钢产品被开发出来。工业生产中经常遇到各种腐蚀介质,有各种强酸,有机酸,盐溶液及含有腐蚀气体和水蒸气的气氛。它们对生产流程中应用的容器,管道,反应塔,泵等,会发生各种腐蚀作用,也只有不锈钢材料才能适应这样的环境。1.1不锈钢的标识方法1.1.1 不锈钢的编号和表示方法 用国际化学元素符号和本国的符号来表示化学成份，用阿拉伯字母来表示成份含量：如中国、俄国 12CrNi3A；用固定位数数字来表示钢类系列或数字；如：美国、日本、300系、400系、200系； 用拉丁字母和顺序组成序号，只表示用途。 1.1.2 国际不锈钢标识方法 美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中：奥氏体型不锈钢用200和300系列的数字标示，例如，某些较普通的奥氏体不锈钢 是以201、 304、 316以及310为标记。铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。铁素体不锈钢是以430和446为标记，马氏体不锈钢 是以410、420以及440C为标 记，双相（奥氏体铁素体）不锈钢、沉淀硬化不锈钢以及含铁量低于50%的高合金通常是采用专利名称或商标命名。1.1.3 我国的编号规则采用元素符号 用途、汉语拼音，平炉钢：P、 沸腾钢：F、 镇静钢：B、甲类钢：A、T8：特8、 GCr15：滚珠。 合结钢、弹簧钢，如：20CrMnTi 60SiMn、（用万分之几表示C含量）。 不锈钢、合金工具钢（用千分之几表示C含量），如：1Cr18Ni9 千分之一（即 0.1%C）,不锈钢C0.08% 如0Cr18Ni9,超低碳C0.03% 如0Cr17Ni13Mo。1.2不锈钢的分类 不锈钢可以按用途、化学成分及金相组织来大体分类。按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等；按主要化学成分分类，基本上可分为含铬不锈钢和含铬镍不锈钢两大系统；按室温下的金相组织结构分类，有铁素体型、奥氏体型、马氏体型和双相不锈钢。此外，还有按照耐腐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。下面按室温下的金相组织结构,着重介绍一下几个典型钢种。1. 铁素体不锈钢是指它的铬含量在11%-30%, 具有体心立方晶体结构,在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比有高的屈服强度,低的冲击韧性和高的韧脆转变温度。同时,它还有较好的抗晶间腐蚀和点腐蚀的能力。这类钢在一般情况下不含镍，有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，这类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢通常存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。炉外精炼技术（AOD或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低，因此使这类钢获得广泛应用。铁素体不锈钢由于原子扩散快,有低的晶粒粗化温度和高的晶粒粗化速率.在600以上,铁素体不锈钢的晶粒就开始长大,而奥氏体不锈钢相应的温度为900.若铁素体钢中有一定量奥氏体或Ti(C,N),就可以阻碍晶粒长大,提高晶粒粗化温度。细化铁素体不锈钢晶粒还可以提高钢的强度.增加铁素体不锈钢中在高温的奥氏体量后,在冷却时将发生马氏体转变,得到铁素体加部分马氏体的组织。少量马氏体(15%-20%)将降低钢的屈服强度,增加均匀伸长率,对塑性有利时细化了铁素体晶粒,就消除了含有部分马氏体对冲击韧性的不利影响,降低钢的韧脆转化温度。铁素体不锈钢存在475脆性。当钢中Cr的含量w(Cr)高于15.5%,随着铬含量增加,其脆性倾向也增加。因而要避免在400到500范围停留。高铬铁素体不锈钢产生低温脆性的原因是钢中含有碳,氮,氧等夹杂。若采用精炼技术,如真空感应熔炼,电子束精炼,氩氧混吹脱碳等,可大大降低高铬钢中的间隙元素和夹杂元素的含量,能显著提高铁素体不锈钢的塑性和韧性,降低韧脆转化温度。2. 奥氏体不锈钢分为组织稳定和亚稳定的奥氏体不锈钢两大类,后者在大变形量下要发生马氏体转变。稳定的奥氏体不锈钢具有低的屈服强度和高的塑性,韧性,低的韧-脆转化温度。 在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除了耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。3. 马氏体不锈钢通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢，通俗地说，是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型，如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。淬火后硬度较高，不同回火温度具有不同强韧性组合，主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。根据化学成分的差异，马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同，还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体（或半马氏体）沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。4. 奥氏体-铁素体双相不锈钢是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%28%，Ni含量在3%10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。1.3 铁素体不锈钢现状、性能及发展，1.3.1 铁素体不锈钢的分类根据钢中铬含量的不同大致分为低铬铁素体不锈钢（Cr11%-15%）,中铬铁素体不锈钢（Cr16%-20%）和高铬铁素体不锈钢（Cr21%-30%）三类。具体的钢号大致有:0Cr13Al、00Cr12、00Cr11Ti、1Cr15、1Cr17、00Cr17、1Cr17Mo、00Cr17Mo、00Cr18Mo2、00Cr30Mo2、00Cr27Mo。1.3.2 铁素体不锈钢的性能现代铁素体不锈钢不仅成本低，而且拥有奥氏体不锈钢大多数力学性能和耐蚀性能，还在一些性能上优于奥氏体不锈钢，特别是在深冲性、耐高温氧化性和无应力腐蚀断裂倾向上表现出色，是一种“经济型”不锈钢。相较于奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢线膨胀系数较低，约为前者的60到70，热导率较高，约为前者的130150%。铁素体不锈钢较低的线膨胀系数，非常适用于热胀、冷缩和有热循环的使用条件，最典型的例子是铁素体不锈钢应用于汽车排气系统。铁素体不锈钢有磁性，热导率高，非常适用于有热交换。现代铁素体不锈钢具有良好的综合力学性能。其屈服强度较奥氏体不锈钢高，伸长率略低，与碳钢相当，但加工硬化倾向小。传统铁素体不锈钢具有明显的室温脆性，韧脆转变温度在室温以上。而现代铁素体不锈钢，特别是薄截面尺寸钢，其室温脆性得到了明显改善。铁素体不锈钢除了具有耐腐蚀性能好，比普通钢长久耐用, 耐高温氧化及强度高，容易塑性加工, 光洁度高焊接性能好等一般不锈钢都有的特点外还有其特别的性能。与奥氏体不锈钢相比有高的屈服强度,低的冲击韧性和高的韧脆转变温度。同时,它还有较好的抗晶间腐蚀和点腐蚀的能力。铁素体不锈钢由于原子扩散快,有低的晶粒粗化温度和高的晶粒粗化速率。在600以上,铁素体不锈钢的晶粒就开始长大,而奥氏体不锈钢相应的温度为900。若铁素体钢中有一定量奥氏体或Ti(C,N),就可以阻碍晶粒长大,提高晶粒粗化温度。细化铁素体不锈钢晶粒还可以提高钢的强度。增加铁素体不锈钢中在高温的奥氏体量后,在冷却时将发生马氏体转变,得到铁素体加部分马氏体的组织。少量马氏体将降低钢的屈服强度,增加均匀伸长率,对塑性有利。由于同时细化了铁素体晶粒,就消除了含有部分马氏体对冲击韧性的不利影响,降低钢的韧脆转化温度。低碳、氮的铁素体不锈钢加入Ti高温性能及高温强度都很好,可焊性也比较好。典型的钢430热膨胀率低,成型性及耐蚀性非常好。加入Nb和Zr元素的铁素体不锈钢耐热耐蚀性好,加工和焊接性也更优。正是因为它自身的特点,所以该产品在精炼技术,热轧酸洗,热处理及冷轧防皱等技术上还是存在问题的。近些年随着中国不锈钢需求的强劲增长,市场上金属镍的价格急剧攀升,SUS304,SUS316等含镍奥氏体不锈钢的价格随之飞涨,开发能够替代SUS304的铁素体不锈钢成为摆在不锈钢生产企业面前的重要课题。替代SUS304的铁素体不锈钢应该具有与SUS304相当的耐腐蚀性能,且应具备良好的加工性能。针对汽车尾气系统用铁素体不锈钢,它的工作环境比较特殊。所以,除了要求它有良好的力学性能外还必须有好的耐晶间腐蚀和耐凝聚液腐蚀的能力。1.3.3 铁素体不锈钢的破坏形式1 室温脆性和裂纹敏感性高铁素体不锈钢的室温、低温塑性差，缺口敏感性高，对晶间腐蚀比较敏感，而且这些缺点随铁素体不锈钢截面尺寸的增加，冷却速度的变慢和焊接的热影响而更加强烈地显示出来。铁素体不锈钢性能上的几乎所有缺点都与钢中的碳、氮有关。随碳、氮含量的增加，铁素体不锈钢的冲击韧性下降，脆性转变温度明显上移，尤其是当钢中铬含量高时更为明显。钢的缺口敏感性，冷却速度效应和尺寸效应也随着钢中碳、氮量的增加而显著增强。钢中氧含量也有类似影响，随氧含量的提高，铁素体不锈钢的脆性转变温度升高。随C、N含量增加，铁素体不锈钢的晶间腐蚀敏感性增加，碳、氮对铁素体不锈钢的耐腐蚀，耐点蚀，耐缝隙腐蚀和耐应力腐蚀也都是有害的。在冶炼过程中虽然能够去除钢中部分或大部分的碳和氮，但若要完全的去除却是非常困难的，钢中碳、氮含量越低，铁素体不锈钢的生产成本就越高。近年来，出现了工业生产的低碳、氮和超低碳、氮的高纯铁素体不锈钢，虽然克服了一些不足，但并未彻底解决问题。2 起皱起皱是铁素体不锈钢在成型过程中应变量较大时易产生的一种表面缺陷，发生在板带的轧制方向，表现为狭窄凸起条纹，即表面皱折。可通过控制生产工艺减轻起皱，例如减少连铸坯的柱状晶，增加等轴晶；选择适宜的板坯加热温度，低的终轧温度和高的退火温度等。1.3.4素体不锈钢的发展方向传统铁素体不锈钢的发展和应用长期受到钢的脆性、晶间腐蚀倾向、焊接性能和成形性能不足等因素的干扰，这些缺点与钢中的间隙元素含量较高有关。上世纪70年代以来，随着ADO、VDO等炉外精炼技术的发展，铁素体不锈钢中间隙元素、的含量得到大大降低，研制生产出了一系列低、和超低、的新型铁素体不锈钢，即现代铁素体不锈钢。现代铁素体不锈钢的出现，使得传统铁素体不锈钢的缺点和不足得到了极大程度的克服。与奥氏体不锈钢相比，铁素体不锈钢不含Ni或少含Ni，价格成本低廉且稳定，且具有线膨胀系数低，耐高温氧化性能优异，无应力腐蚀断裂倾向等优点。在Ni资源紧缺、Ni价大幅上涨和波动的背景下，现代铁素体不钢的成本和性能的双重优势，为其应用打开了广阔的前景。1 产品方面(1)超低碳氮铁素体不锈钢近些年随着中国不锈钢需求的强劲增长,市场上金属镍的价格急剧攀升, 导致SUS304,SUS316等含镍奥氏体不锈钢的价格随之飞涨,开发能够替代SUS304的铁素体不锈钢成为摆在不锈钢生产企业面前的重要课题。替代SUS304的铁素体不锈钢应该具有与SUS304相当的耐腐蚀性能,且应具备良好的加工性能。日本JFE公司最近率先推出了在许多用途下能够替代SUS304的443CT铁素体不锈钢,深受广大用户欢迎。一般认为,铁素体不锈钢的耐腐蚀性基本上是由铬和钼含量决定的,但与奥氏体不锈钢相比,由于铁素体不锈钢中碳、氮的固溶度非常小,碳化物、氮化物容易在晶界析出而导致耐晶间腐蚀性能降低。因此,对铁素体不锈钢来说,除提高铬含量外,不仅要降低碳、氮含量 ,还要加入稳定化元素钛、铌,固定游离的碳、氮原子以确保钢的耐晶间腐蚀性能。为保证钢的加工性能,特别是深拉伸性能,须进一步提高钢的塑性应变比r值。(2)发展超级铁素体不锈钢铁素体不锈钢具有独特的特点与优势,表现在不含镍或少含镍,生产成本低;热膨胀系数低,导热性好,具有良好的耐蚀性能(尤其是耐应力腐蚀性能优于奥氏体不锈钢)和抗氧化性,在汽车排气系统、家电和电子工业等领域有着广阔的应用前景,在诸多应用领域已取代0Cr18Ni9 (304)钢。为此世界各国均在致力于发展400系列铁素体不锈钢,我国也是以提高铁素体不锈钢的比重作为调整当前不锈钢品种、结构的重点。由于铁素体不锈钢存在可焊性差、脆性倾向大、晶间腐蚀敏感性大等缺点,在生产和使用上受到限制。进一步研究证明,铁素体钢的高温脆性、冲击韧度、可焊性都与钢中间隙元素含量有关。通过降低钢中碳和氮的质量分数,添加Ti、Nb、Zr、Ta等稳定元素,添加Cu、Al、V 等焊缝金属韧化元素三种途径,就可以改善铁素体钢的可焊性和脆性,从而大大地扩大其应用范围。当前铁素体不锈钢按(C +N) %多少分为4个级别,分别为:(C +N) > 0. 03% 为常规素体不锈钢, 表示为0Cr;0. 03% 为超低碳铁素体不锈钢,表示为00Cr;0. 02% 为高纯铁素体不锈钢,表示为000Cr; 0. 01% 为超纯铁素体不锈钢, 表示为0000Cr。国内已研制出000Cr18Mo2Ti和000Cr30Mo2高纯铁素体不锈钢。400系列铁素体不锈钢已用于新型铁路火车车辆车体材料( TCS400) 、冷藏集装箱用不锈钢冷轧板( 410L 00Cr12 ) 、汽车排气系统(436L)和大型储热水槽( 444 )的超纯铁素体不锈钢等。2 工艺方面铁素体不锈钢冷轧带钢大量用于厨房设备、器皿、家电等深冲用途。因此，这种类型的SUS430铁素体不锈钢的冷成型性能十分重要。除了化学成分对冷成型性能的影响之外，生产工艺对冷成型性能也有重要影响。在铁素体不锈钢的生产流程中，为了适应最终冷轧的要求，一个关键且费用很高的工序就是热轧之后的退火。传统的工艺路线是热轧带钢要在罩式炉内完成退火，整个退火周期长，能耗非常高。为了降低能耗，降低生产费用，提高产品的竞争力，同时又要满足最终冷轧对热轧带钢的要求,面对各国将要大量生产铁素体不锈钢，其中大约20%是铁素体不锈钢的特点，经过多年的研究、试验，已经或正在开发了一种较罩式炉退火工艺耗能低、耗时短，具有成本竞争力且能完全满足最终冷轧要求的新工艺，即直接退火工艺。该工艺的基本原理是利用热轧后的余热，立即进行退火处理。直接退火工艺的优点有:热轧钢卷热损失小、电耗低、周期短、生产费用降低约60%、轧材各项性能完全满足要求。近些年,随着真空冶炼技术的巨大进步和铁素体不锈钢所具有的特点和优势,我国也正在大力发展SUS430铁素体不锈钢。其特点是呈强磁性,如能用于电机材料会很好地节省能源。我国正在开发研制,其中热处理对电机用铁素体不锈钢材料的影响是关键7 。 1.4 车间设计的意义众所周知,不锈钢是人们日常生活中应用非常广泛的材料。而随着国家各项事业的发展，对高性能不锈钢的需求日益增多，尤其对具有高强度、高耐蚀性的SUS430铁素体不锈钢的需求越来越多。为了满足包括神州飞船在内的祖国各项事业的需求，拟参照鞍山东亚精密不锈钢生产车间，设计一个工艺优化、设备先进、环保型的现代化精密不锈钢生产车间。第2章 产品方案的确定本设计的目标是建立工艺优化、设备先进、环保型的现代化不锈钢生产车间。本车间以430、439、443优质精密铁素体不锈钢薄板为主，并可对其它牌号的不锈钢进行常规化生产。2.1产品方案1.产品方案的定义：产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名、品种、规格、状态以及年计划产量。产品方案一般在设计任务书中加以规定，产品方案是进行车间设计的主要依据，根据产品方案可以确定生产方案（工艺）及选择设备。2.制定产品方案的依据编制产品方案时主要从以下各点进行考虑的：(1)满足国民经济发展对产品的需求，特别是要解决某些短线产品的供应和优先保证最重要的国民经济部门对产品的需求；(2)考虑产品的平衡，即要考虑各种产品在全国范围内的平衡和各地区内的平衡问题，以及可能出口的问题；(3)考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区纳的合理分工；(4)专虑建厂地区资源及钢材的供应条件，物资和钢材等的运输条件；(5)根据当前技术上的可能性，逐步解决产品品种规格的更新问题，力争做到产品结构和产品标准的现代化；2.2 生产方案生产方案就是生产方法。本设计主要参考东亚精密不锈钢有限公司冷轧厂的工艺设计。生产方案是指为完成设计任务书中所规定的产品的生产任务而采取的生产方法。根据设计的规模、产品质量及技术经济指标的要求，考虑当时当地的具体条件，找出合理的生产方案。生产方案选择的依据：生产方案的选择与设备的选择密切相关，二者应同时加以考虑，确定生产方案时主要考虑以下四点：1.金属与合金的品种、规格、状态及质量要求：品种和规格不同，所采用的生产方案就不同，那么设计的车间就有很大的差别，若产品质量要求不同就是同一种合金品种与规格也可以采用不同的生产方案。2.年产量的大小：产量不仅决定工艺过程的特点，同时也对设备的选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的影响。3. 投资、建设速度、机械化与自动化程度、劳动条件、工人与管理人员的数量以及将来的发展。4.考虑经济效果，采用那种方案合理，适合建厂原则，在设计时可比照一个工艺比较成熟的厂。根据以上所述的原则，参照现有的生产方法，选择的生产方案是20辊森吉米尔轧机冷轧带钢与连续退火炉退火的生产方法。同时生产实践和国外技术发展表明: 硫酸钠水溶液酸洗效率高，质量好，不易浸蚀带钢基体，废酸可以再生。2.3 不锈钢产品的尺寸范围偏差表2.1宽度偏差(JIS G4305-2005) 单位(unit): mm 边部状态宽度400400-630630-1000轧边+100+200+250切边+50+50+50 表2.2厚度偏差(JIS G4305-2005) 单位(unit): mm 厚度宽度160160-250 250-400400-630630-1000<0.10± 0.010±0.020-0.10-0.16± 0.015±0.020-0.16-0.25± 0.020± 0.025±0.030±0.030-0.25-0.40±0.025± 0.030± 0.035± 0.035± 0.0380.40-0.60± 0.035±0.040± 0.040±0.040±0.0400.60-0.80±0.040± 0.045± 0.045±0.045±0.0500.80-1.00±0.040± 0.050± 0.050± 0.050±0.0501.00-1.25±0.050± 0.050± 0.050± 0.060± 0.060第3章 生产设备的选择所谓冷轧不锈钢板带生产,不是单纯的"冷轧"。在冷轧前还要进行退火、酸洗、修磨等处理,冷轧后还要进行平整、矫直、剪切、垛板等,所以整个过程中除了需要热处理炉和轧机主要设备外还必需有以上工艺中所需要的设备。这都是在进行不锈钢生产车间设计时应当重点考虑的方面。根据不锈钢生产工艺专业化要求合理选择生产设备，可以提高设备利用率，提高热处理质量，提高劳动生产率，节约能源消耗，降低生产成本。 3.1 选择设备应遵守的原则3.1.1 选择设备应遵守的原则（1）必须符合我国社会建设的方针、政策：这是衡量设计质量的重要原则。我们要根据自力更生的原则，以采用国内设备为主，适当的引进国外先进设备，合理地选择应用。（2）设备应满足工艺要求：设计的功用是实现工艺参数、保证工艺条件的实施，满足生产要求。所以必须从多方面考虑设备工艺参数的适应性。总之，选择设备必须从具体工艺条件出发。（3）应有良好的劳动条件：改善工人的劳动强度和条件是社会主义国家的基本政策。（4）考虑设备的灵活性：设备的灵活性即设备的使用机动性和广泛适应性；当调整生产或发生事故时，设备容易调整继续生产。（5）尽量选择标准设备，重视辅助设备和工艺设备。（6）正确选择燃料：退火设备的燃料选择，除考虑其技术性能上的要求外，还应考虑到能源的节约和合理使用。（7）注意经济效果：设备选择必须讲求实效，经济耐用。应从经济效果进行全面比较，力求选择技术先进、可靠、节能、切合生产实际的新设备。 3.2 森吉米尔可逆式轧机的选择 轧制不锈钢这样高硬度或冷加工硬化倾向大的材料,而且轧制要达到高效率、高精度,必须用刚性大的轧机。最早的四辊可逆式轧机由于轧制精度不高而且工作辊、支撑辊等都十分庞大,现已满足不了现代化精密不锈钢的生产。取而代之的是各式多辊轧机。比较典型的有20辊森吉米尔轧机:图3.1 森吉米尔二十辊可逆式轧机 这是森吉米尔博士在1933年发明的二十辊森吉米尔轧机(如图3.1)。当时的轧机宽度为800mm，能轧制出厚度为0.13的低碳带钢。目前世界上35个国家里安装并运行着400多台森吉米尔轧机。世界上90%以上的不锈带钢是由森吉米尔轧机轧制的，同时大量的矽钢片，薄规格的有色金属，低碳钢也是由森吉米尔轧机轧制的。最小的二十辊轧机宽度仅100mm，可以轧制出仅有几m厚的超薄带。世界上最宽的二十辊轧机的宽度为2m。目前轧制速度最快的二十辊轧机的速度达1000m/min，当原料厚度3.5-6mm，卷的重量为30吨时，其年产不锈钢可达10万吨。综上所述，森吉米尔二十辊轧机在不锈钢加工领域起着不可忽视的作用。二十辊森吉米尔轧机优点:1)工作辊直径小，工作辊的直径与支撑辊的直径之比可达110，而四辊冷带轧机为13-14，因此，可大大缩小变形区长度。这样在给定的轧制力下，单位压力增加，当钢带张力较大时，可保证很大的压下量。2)辊系的排列形式及结构特点可保证小直径的工作辊沿着其辊身长度方向在垂直和水平面上具有很高的刚度。3)由于工作辊直径小，工作辊弹性压扁很小，不经中间退火即可用较少道次轧制难变形金属和合金，并可获得很薄的带材。4)由于装有轧辊的辊型控制装置和带钢边缘板形控制装置，可以在轧制过程中控制支撑辊和工作辊的辊型。美国轧制硅钢宽度120mm时，最薄可达0.002mm;日本轧制不锈钢宽200mm时，最薄可达0.01mm，且可保证轧出的钢带具有很高的精度、平面度和表面质量。5)采用多支点梁的背衬轴承支撑辊和整体机架，保证了工作机座具有很大刚性，从而使钢带在宽度和长度方向上达到很窄的厚度公差范围。6)装有计算机控制系统，轧制过程控制自动化程度很高、控制精度高、响应速度快，适于轧制高强度金属及合金等材料。3.3 连退机组的选择(AP(I)机组)为了使不锈钢材获得最佳的使用性能以满足客户的要求,不锈钢生产中都要进行热处理。热处理分为退火、正火、淬火、回火等方式.对不锈钢生产而言,不论何种热处理都习惯上统称为退火。 通过退火，消除因热轧而产生的热轧应力及恢复正常金属组织，以酸洗掉热轧时产生的杂物，并制成最终热轧卷的地方。在冷轧中发生的不锈钢内部组织，通过热处理恢复常态，同时在热处理过程中发生的高温氧化物，为了保持不锈钢的固有表面而再次进行酸洗去掉高温氧化物的工程（工序）。1 退火炉型及参数图3.2 退火炉1-预热装置;2-加热段;3-空气喷射冷却装置;4-喷雾冷却装置;5 6-加热燃料退火炉分为预热段、加热段、空气喷射冷却室和喷雾冷却室。为了节能,带钢在加热到退火温度之前先由燃烧废气辐射预热和强制对流预热;而冷却区则为了温度精确控制和良好板形,采用不同介质分步冷却。炉子示意图见图3.2。所谓AP机组就是将退火、酸洗合于一条生产作业线上,所有带钢开卷后单层厚度在运行过程中同时完成退火、除鳞作业,是连续炉退火的基本特征。根据铁素体不锈钢的特点,这类炉子通常与开卷机、焊机、喷丸机、酸洗等设施共同组合成一条生产作业线(机组).根据铁素体不锈钢的特点,用于冷轧段的中间退火称为AP(I) 。具体性能及参数如下:a 当连续炉各段温度保持恒定时,开卷后的钢带在匀速运行中受热,因而大大缩短加热时间,减少带钢氧化,并使整个带钢受热均匀一致,当然也同样能让带钢均匀冷却,使带钢组织与性能均匀一致,是连续式退火炉与罩式退火炉的区别,也是连续炉的最大优点。b 以何种速度运行，是影响生产能力、保证退火、酸洗质量的关键。一般来说，速度的设定应能在炉子热负荷允许条件下，首先保证退火工艺条件的实现。由于连续炉在退火与酸洗之间没有活套，所设定的速度还必须同时满足除鳞要求。当退火与酸洗发生不同效应时，应该调整酸洗工艺，而不应简化退火工艺，或者降低运行速度。c 运行速度与板的厚度成反比。当板厚增加时，运行速度需减小，以保持瞬间板厚恒定，这是调整板厚与速度的重要依据。d 这种炉子的操作与维护要求特别严格。由于炉子比较长，退火与酸洗又互相牵制，机组速度与炉温一旦发生变化，容易形成比较长的不良段。比如一旦突然停机、个别烧嘴堵塞或熄灭，材质都会出现异常。2 设备特点由于不锈带钢表面质量要求高,而其对表面缺陷又特别敏感,因此应尽量减少炉辊的数量,以防划伤带钢,并可以节能、减少维修量。但是减少炉辊的数量的同时炉辊间距增大,从而使带钢垂度增大,导致炉膛高度增大,带钢运行不稳定性增强,这也是辊子划伤带钢表面的原因。因此应综合考虑这些矛盾因素,合理决定炉辊间距。一般认为在炉内高温段辊的距离为10-13m,炉内低温段及冷却区炉辊间距为5-6m。3.4 平整和拉矫机组的选择一 平整1 平整的目的:平整是冷轧不锈钢精整的第一道工序，也是冷轧的最后一道工序。它不以减小厚度为目的。而是:Ø 消除退火带钢的屈服平台，改善力学性能，保证产品的成形加工性；Ø 修正板形，改善平直度；Ø 根据用户的使用要求，加工光面或麻面板，并改善表面质量。1）消除退火带钢的屈服平台，调整力学性能。冷轧带钢经过再结晶退火，消除了加工硬化组织，但却使力学性能和加工性能变坏。这时带钢的应力应变曲线具有明显的上屈服极限，并且在下屈服极限出现屈服平台。理论和实践都证明了有屈服平台的带钢在冲压加工时会出现滑移线，弯曲成圆时有横向折棱倾向，从而使加工件表面质量不良。而平整