设计产140万吨的中厚板厂毕业设计.doc
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1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题 目:设计年产量140万吨的中厚板厂专 业:材料成型及控制工程班 级:成型06-1班设计年产量为140万吨的中厚板厂摘 要中厚板是冶金产品中的重要产品之一,它的生产水平和产品质量代表了一个国家钢铁工业的发展水平。中厚板生产产品的发展趋势是以高强、专用特殊板为主,生产技术的发展趋势是以TMCP和微合金化为主,辅之以满足下游用户特殊需要的探伤、喷丸和热处理等工艺。本次设计是以包头地区为建厂地点,设计年产量为140万吨的中厚板厂,以12mm25000mm6000-12000mm的碳素结构钢板Q345B为典型产品。本设计通过查阅相关文献资料,简单介绍了中厚板的发展现
2、状,并分析了建厂的可行性。设计主要内容是制定了产品大纲,确定了生产工艺流程,选择了轧机及辅助设备。并根据典型产品重点制定了压下规程,计算了辊形,校核了轧辊及主电机。最后用CAD以1:200的比例画出车间平面图。关键词 中厚板 生产工艺 轧机 平面布置The design of the medium plate plant with the annual output of 1,400,000 tonsAbstractMedium plate is one of the important products in metallurgy field, the level of its manufa
3、cture and the quality of product represent the development level of steel industry of the country. The medium plate manufacturing technology will develop fast along with the development of the steel industry and change of the requirement of the downstream industry. The tendency of the medium plates
4、product development is mainly on the high-strength, special utility ones, tendency of the manufacturing technology is mainly on the TMCP and microalloy technology, subsidiary technology are the detection, blast grit, and heat treatment which meets the special requirement of the downstream customers.
5、 This design can be divided into 9 chapters, mainly introduced are the development of medium plate in our country, the necessity and reliability of this plant in Baotou area, Design production capacity of 1,400,000 tons of plate plant to 12mm 2500mm 600012000mm of Q345B carbon structural steel produ
6、cts for the typical product. The design information through access to relevant literature, product schedule, process, equipment, table of rolling, annual output, subsidiary equipment, strength test and the test of the engine power, and the last chapter is the layout of the workshop. Keywords: medium
7、 plate; process of manufacture; rolling mill; plane layo目录摘 要IAbstractII第一章 我国中厚板生产现状与发展11.1 我国中厚板生产技术现状及发展趋势11.2中厚板在国外的发展状况21.3 建厂可行性和必要性的分析21.3.1市场需求情况21.3.2资源情况31.3.3 交通情况31.3.4能源情况31.3.5 场址选择4第二章 产品方案编制52.1产品方案依据及产品方案的编制原则及方法52.2 金属平衡表制定52.2.1成材率概念52.2.2金属消耗分析62.3 产品的技术要求72.4 尺寸及外形的测量72.4.1 尺寸及允
8、许偏差72.4.2 产品的化学成分8第三章 中厚板工艺过程及其制定93.1 工艺过程制订的依据93.2 中厚板生产工艺流程93.3 原料表面缺陷的清理103.4 原料加热103.5除磷123.6轧制123.6.1粗轧123.6.2精轧13第四章 中厚板轧机主要性能参数选择144.1 中厚板轧机型式144.2 中厚板轧机布置154.3 中厚板轧机参数确定154.3.1 轧辊154.3.2 轧辊轴承及轴承座164.3.3 压下与平衡装置174.3.4 机架174.3.5 换辊装置174.3.7除鳞设备184.3.8轧制冷却设备18第五章 中厚板压下规程制定195.1 中厚板压下规程制定195.2
9、压下规程设计195.3轧机主电机校核295.3.1转矩图与力矩图分析295.4验算电机容量305.4.1电机的参数305.4.2电机的校核30第六章 轧辊强度校核336.1 中厚板轧辊的强度计算特点336.2 轧辊强度校核336.3两辊辊面接触应力计算35第七章 轧机生产能力计算377.1 轧钢机工作图表377.2 轧机小时产量计算377.2.1轧机小时产量计算377.2.2 轧钢机平均小时产量387.3轧机年产量计算387.3.1车间工作制度和工作时间的确定397.3.2计算年轧钢机产量39第八章 辅助设备408.1 加热设备选择408.2 剪切机选择418.2.1双边剪418.2.2剖分剪
10、428.2.3定尺剪428.3 矫直设备选择438.4 冷却设备448.4.1 冷床448.4.2 冷床主要参数确定458.4.3 翻板机选择468.5 起重运输设备选择468.5.1 辊道选择468.5.2 起重设备选择468.6 定尺钢板的表面检查和修磨478.7钢板的收集、堆放及包装478.7.1 钢板收集应遵循的原则478.7.2 堆放应注意事项48第九章 中厚板车间平面布置499.1 平面布置的原则499.2 金属流程线的确定499.3 设备间距的确定499.4 仓库面积计算509.4.1 原料仓库面积计算519.4.2 成品仓库面积确定519.5 车间其他设施面积的确定529.5.
11、1 操纵台位置选择529.5.2 主电室529.5.3 轧辊堆放场地529.5.4 运输通道的确定529.6 中厚板车间厂房组成及立面尺寸确定539.6.1 厂房跨度布置539.6.2 厂房跨度大小539.6.3 柱距尺寸539.7 车间经济技术指标549.8各类材料的消耗指标549.9综合技术经济指标549.9.1日历作业率549.9.2有效作业率549.9.4合格率559.9.5劳动生产率55第十章 轧钢厂的环境保护与综合利用5610.1轧钢厂的环境保护5610.1.1绿化5610.1.2各种有害物质的控制与防治5610.1.3噪音的防治5610.1.4水质的处理5710.2轧钢厂的节能和
12、综合利用5710.2.1轧钢厂的节能5710.2.2加热炉的余热利用5710.2.3氧化铁皮的利用5710.2.4废酸的利用58参考文献59致 谢60第一章 我国中厚板生产现状与发展1.1 我国中厚板生产技术现状及发展趋势1中厚板产品具有品种多、用途广和批量小等特点,面对的用户较为广泛,由此造成其生产工艺也相对复杂多变。但是最主要的仍然是满足用户表面形状(包括规格)和使用性能这两方面的要求,因此,中厚板生产技术也主要是围绕着这两个方面进行开发研究。钢铁产品的现代技术主要有四个方面,即钢质洁净技术、微合金化技术、晶粒细化技术和尺寸、表面精准化技术。这四方面的技术集成后的目标是保证钢材性能最佳和生
13、产成本最低。钢质洁净技术是冶炼专业的工作,但后三个方面的技术将与轧制工艺技术紧密相关。微合金化的设计与轧制工艺紧密配合,形成细晶强化。实践证明:细晶强化改变了以往碳当量的强化机理;微合金元素V、N2V、Nb和Ti等合金元素的不同组合,在一定的轧制工艺条件下,以弥散强化、固溶强化的方式提高钢材的综合性能。首钢在近几年的品种钢开发中,运用V、N2V、Nb和Ti等合金元素,与轧钢工艺结合,较好地开发了高强板、Z向板、管线用钢和桥梁板等控轧控冷产品。2003年首钢中厚板轧钢厂实施工艺升级改造后,强化了加热能力、轧制能力( 70 MN的3. 5 m轧机) 、快速冷却能力和AGC系统等,已上升为以生产中档
14、产品为主的中厚板轧钢厂,即产品强度以345C /D /E级以上的为主,专用板以高强船板、桥梁、容器、高层建筑和管线(X65 以下)为主,取消了普碳和一般低合金板产品。目前,国内新建中厚板厂和主要骨干企业均采用了一批新技术,开发了一批新产品,如舞阳厚板厂、鞍钢厚板厂和济钢中厚板厂等开发出了X70管线、550D超低碳贝氏体高强结构钢等一大批技术含量高、质量等级高的产品。这些产品的开发和更高级产品的开发研制,标志着中国的中厚板行业已经从规模效益型向品种质量效益型转变,标志着随着工艺装备的提高,工艺技术以微合金化和控轧控冷为主的结合日趋成熟,标志着随着冶炼、连铸、轧制技术的提高逐步可以满足高档产品的国
15、产化。我国中厚板生产技术近几年的发展可以用产量、品种板比例、成材率和工序能耗等主要指标来考核。,前三项指标逐年提高、最后一项指标逐年下降。下一阶段中厚板生产技术的发展应以品种、规格、专用板和特殊条件板为核心。发展趋势为钢质的洁净化、低碳高强化、适合大线能量焊接以及综合性能优良。对于特殊用途板还要求耐高温、耐高压、抗裂和耐蚀等性能,中厚板生产要围绕着这些产品开发核心技术。1.2中厚板在国外的发展状况 以日本为例,日本中厚板轧机装备水平及其生产技术的改进与创新,首先是日本中厚板轧机厚度自动控制,它采用了由高响应性的液压AGC系统、射线测厚仪等传感器, 以及高精度数学模型构成的计算机厚度控制系统。厚
16、度自动控制有3个要点, 一是采用弹跳方程等数学模型实现高精度设定二是采用绝对值AGC控制钢板全长的厚度精度三是通过道次间、板坯间的实测值与模型计算值的对比实现模型自学习。还有就是平直度和板秃度的控制, 为了保证钢板的平直度, 需严格控制各道次的板凸度。日本的中厚板轧机除配备必要的辊型和实施设计合理的轧制规程外, 还具备WRB、WRS等控制手段.再就是宽度和平面形状控制,为减少切头、切尾、切边量, 日本各中厚板厂都开发了平面形状控制技术, 钢板轧后尽可能接近矩形。JFE水岛厂开发的MAS轧制方法, 可定量地预测轧后钢板的平面形状, 在成形轧制或展宽轧制的最后一个道次, 将钢板纵向断面轧成设定形状
17、, 从而保证轧后钢板最接近于矩形。在此基础上, 为进一步控制钢板的宽度, 提高宽度精度, 以及实现钢板侧面矩形化控制(防止鼓形), 1984年水岛厂设置了附属立辊, 在可逆轧制的任意道次可进行动态立辊轧制。此外, 由于采用液压AWC、短行程控制等技术, 可控制钢板头尾部和全长的宽度精度。1.3 建厂可行性和必要性的分析1.3.1市场需求情况近些年国内市场对中厚板的需求一直保持增长态势, 尤其是从2000年开始, 这一需求攀升速度急剧加快, 最主要的拉动因素是基础设施建设用钢结构、造船工业、桥梁建设、油气开发及输送等行业的蓬勃发展。中厚板的市场需求主要表现在以下几个方面:(1)加强事关国家经济安
18、全的基础设施建设项目如能源工业建设的需要。(2)建筑钢结构行业的需要。(3)中国造船工业异军突起,已成为世界第三大造船国,对中厚板需求大量增加。(4)传统行业发展的需要。(5)桥梁建设的需要。结论和建议(1)通过对中国中厚板市场供求形势分析可以看出在2005 - 2006年,中国中厚板产能包括热轧机产能都会表现出突发式增长,这也是近几年钢铁企业板坯连铸机建设和投产数量增多的直接原因。预计到2006年之后,国内中厚板市场供求紧张局面将会得到改变或供需趋于平衡。(2)从国内中厚板产品结构看出,目前中国中厚板专用板比例还不足20% ,而国外专用板的比重在40% 70%,所以今后中国专用板的需求会有较
19、大增长,初步估计到2010年中国专用板需求量会由目前的500多万吨增至2000万吨左右。笔者认为中国中厚专用板的生产技术和产品质量不可能在短期内有较大提高和改善,在2006年之前,中国市场新增专用板需求量仍将由国外进口产品代替或占有大部分数量。(3)今后中国新建中厚板轧机应重点建设宽度大于40005000 mm的宽板轧机,同时要努力开发专用板轧制技术和质量攻关工作。在钢种的冶炼工艺上尽量满足专用板钢种的需求,同时研发添加一定量微合金元素的新钢种。积极推广控制轧制( TMCP)技术,通过控制轧制温度、冷却工艺、变形量控制以及钢材成分调整来控制相变过程以及钢材的组织类型、形态和分布以提高钢材的力学
20、性能和研究开发新的品种。1.3.2资源情况包头的自然资源得天独厚,蕴藏有稀土、铁、煤炭、铝、金、铌等54种金属、非金属和能源化工原料。其中最为著名的白云鄂博矿山是举世罕见的金属共生矿山。铁的探明储量约为10亿多吨,铌的储量居全国之首,稀土储量居世界之最。稀土储量不仅巨大而且品位高,生产成本低,占到全国稀土储量的91.6%,占世界已探明储量的54.2%稀土产量(以氧化稀土记)占世界总产量的60%,是名副其实的“稀土之乡”。这为建厂后原材料、辅助材料的开采和运输提供了非常便利的条件。包头的水资源也十分丰富,黄河在包头区域内流程216公里。为包头的工业生产和人民生活提供了充足的水源。1.3.3 交通
21、情况包头位于华北、西北交通要道,是中国西部开发带上的一个经济支撑点。交通运输、邮电通信业十分发达。1.3.4能源情况内蒙古地区预测煤炭储量达12250亿吨,居全国第二位。包头地区有着良好的煤电产业发展基础,丰富的赋存和易于开采的煤炭资源。包头周围煤炭资源主要集中在鄂尔多斯盆地,包含准格尔旗、东胜、卓资山三大煤田。保有资源储量达1217.85亿吨,约占全区保有资源总量的54.39%。煤炭以长焰煤为主,煤质优良,具有低硫、低灰、高发热量的特点。而且本地煤田规模大,宜于露天或大型机械化矿井开采,是理想的能源重点开发区。稳定的煤源保证了电力的正常运转,蒙西电网覆盖自治区中西部地区,供电面积占自治区域的
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