大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告　　　　　題目： 年產(chǎn)150萬噸中厚板車間工藝設(shè)計(jì) 　　　　　學(xué) 院： 冶金與能源學(xué)院 　　　　　專 業(yè)： 材料成型及控制工程 　　　　　班 級(jí)： 　　　　　姓 名： 　　　　　學(xué) 號(hào)： 　　　　　指導(dǎo)教師： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2015年 11 月 15 日　　　　　　　　　一． 選題背景1.1題目來源　　冶金行業(yè)經(jīng)過了近８年的高速發(fā)展，行業(yè)的鋼材產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到近６億噸／年已有和在建的中厚板生產(chǎn)線近７０條，中厚板生產(chǎn)能力達(dá)到接近７０００萬噸／年但是國際金融危機(jī)的影響和國內(nèi)經(jīng)濟(jì)周期的調(diào)整，鋼鐵產(chǎn)品市場成了典型的買方市場冶金企業(yè)如何在這一輪經(jīng)濟(jì)調(diào)整中，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型成了決定企業(yè)生存的關(guān)鍵。

各中厚板生產(chǎn)廠紛紛根據(jù)自身的技術(shù)裝備特點(diǎn)、技術(shù)研發(fā)能力、市場客戶需求確定自己的產(chǎn)品戰(zhàn)略定位綜合實(shí)力強(qiáng)的企業(yè)，全力體現(xiàn)出產(chǎn)品的差異化戰(zhàn)略，堅(jiān)持不懈地開發(fā)生產(chǎn)其他企業(yè)無法生產(chǎn)或難于生產(chǎn)的市場短線、高檔產(chǎn)品高檔次產(chǎn)品開發(fā)離不開性能控制技術(shù)，性能控制的新技術(shù)不僅提高鋼板的性能，還可以帶來生產(chǎn)成本的降低1.2項(xiàng)目概述：　　經(jīng)過對(duì)國內(nèi)外中厚板市場現(xiàn)狀的分析以及前景預(yù)測，綜合對(duì)當(dāng)?shù)馗鞣N物料供應(yīng)、能源等其它資源的分析，我們選擇區(qū)域與資源優(yōu)勢居一體的唐山曹妃甸地區(qū)作為建廠廠址，設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)量150萬噸4300熱軋中厚板車間，并且能夠生產(chǎn)規(guī)格齊全、性能優(yōu)良，能滿足市場需求的產(chǎn)品1.3中厚板簡介　　中厚鋼板：厚度大于4mm的鋼板屬于中厚鋼板其中，厚度4.0-20.0mm的鋼板稱為中厚板， 厚度20.0-60.0mm的稱為厚板，厚度超過60.0mm的為特厚板　　中厚板的用途：　　中厚板主要用于建筑工程、機(jī)械制造、容器制造、造船、橋梁等行業(yè)，并且隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)其需求量非常之大，范圍也十分廣　?。?）造船鋼板：用于制造海洋及內(nèi)河船舶船體要求強(qiáng)度高、塑性、韌性、冷彎性能、焊接性能、耐蝕性能都好　　（2）橋梁用鋼板用于大型鐵路橋梁。

要求承受動(dòng)載荷、沖擊、震動(dòng)、耐蝕等 　?。?）鍋爐鋼板：用于制造各種鍋爐及重要附件，由于鍋爐鋼板處于中溫（350℃以下）高壓狀態(tài)下工作，除承受較高壓力外，還受到?jīng)_擊，疲勞載荷及水和氣腐蝕，要求保證一定強(qiáng)度，還要有良好的焊接及冷彎性能　　（4）壓力容器用鋼板：主要用于制造石油、化工氣體分離和氣體儲(chǔ)運(yùn)的壓力容器或其它類似設(shè)備，一般工作壓力在常壓到320kg/cm2甚至到630kg/cm2，溫度在-20~450℃范圍內(nèi)工作，要求容器鋼板除具有一定強(qiáng)度和良好塑性和韌性外，還必須有較好冷彎和焊接性能　　（5）汽車大梁鋼，用于制造汽車大梁（縱梁、橫梁）用厚度為2.5-12.0mm的低合金熱軋鋼板由汽車大梁形狀復(fù)雜，除要求較高強(qiáng)度和冷彎性能外，要求沖壓性能好1.4我國中厚板生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀1.4.1中厚板軋鋼生產(chǎn)線的工藝裝備中厚板軋鋼生產(chǎn)線的工藝裝備是在鋼坯質(zhì)量一定的前提下保證最終產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)以往的軋鋼廠是以軋機(jī)為中心，其余的裝備往往是因陋就簡，尤其是在以普材為主的生產(chǎn)廠更是如此中厚板的生產(chǎn)盡管在加熱和精整工序上考慮了一些如不產(chǎn)生劃傷和剪切質(zhì)量等因素，但是隨著產(chǎn)品質(zhì)量、品種規(guī)格、產(chǎn)品檔次和用途等市場因素的變化，各生產(chǎn)廠已開始逐步重視并對(duì)整個(gè)工藝線進(jìn)行分析、升級(jí)和改造。

由于歷史原因，我國目前大部分中厚板軋機(jī)生產(chǎn)線的總體裝備水平與國外先進(jìn)水平存在一定的差距主要體現(xiàn)在：1)規(guī)模小，裝備水平低；2)加熱爐大部分為推鋼式，加熱能力和質(zhì)量保證能力差；3)后部精整能力不足，因陋就簡，如矯直機(jī)(幾乎沒有冷矯)，縱剪能力達(dá)到30 mm以上的不多，且剪切質(zhì)量差在線無損探傷線、熱處理和噴丸等工藝大部分工廠沒有配備；4)核心技術(shù)不精、不專，主要體現(xiàn)在控溫、輥型設(shè)計(jì)、水冷和控制軋制等，尤其是獨(dú)特的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝、產(chǎn)品不多與國外先進(jìn)企業(yè)比較，國內(nèi)中厚板軋鋼廠盡管在裝備上存在著一定的差距，但近幾年一些大鋼廠正在逐步引進(jìn)、消化和改造一批中厚板生產(chǎn)設(shè)備和工藝，如首鋼和濟(jì)鋼的3 500 mm軋機(jī)、鞍鋼的4 300 mm軋機(jī)和寶鋼的5 000 mm軋機(jī)等陸續(xù)投產(chǎn)；首秦公司的4 300 mm軋機(jī)，天津、唐鋼和福建三明的3 500mm軋機(jī)等一大批即將投產(chǎn)的中厚板軋機(jī)，將逐漸參與中厚板的市場競爭，這對(duì)我國的中厚板生產(chǎn)企業(yè)提升整體裝備水平、提升產(chǎn)品檔次和質(zhì)量將會(huì)起到極大的促進(jìn)作用1.4.2中厚板的生產(chǎn)技術(shù)是產(chǎn)品的核心隨著國內(nèi)中厚板產(chǎn)能增加、工藝不斷升級(jí)改造和引進(jìn)新的工藝裝備，產(chǎn)品檔次的提升和質(zhì)量的提高應(yīng)源于工藝技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。

鋼鐵產(chǎn)品的現(xiàn)代技術(shù)主要有4個(gè)方面，即鋼質(zhì)潔凈技術(shù)、微合金化技術(shù)、晶粒細(xì)化技術(shù)和尺寸、表面精準(zhǔn)化技術(shù)這4方面的技術(shù)集成最終體現(xiàn)在鋼材性能最佳和生產(chǎn)成本最低鋼質(zhì)潔凈技術(shù)是冶煉專業(yè)的工作，但后3個(gè)方面的技術(shù)將與軋制工藝技術(shù)緊密相關(guān)微合金化的設(shè)計(jì)與軋制工藝緊密配合，形成細(xì)晶強(qiáng)化實(shí)踐證明：細(xì)晶強(qiáng)化改變了以往碳當(dāng)量的強(qiáng)化機(jī)理；微合金元素V、N-V、Nb和Ti等合金元素的不同組合，在一定的軋制工藝條件下，以析出強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化的方式提高鋼材的綜合性能1.5中厚板軋機(jī)生產(chǎn)工藝的發(fā)展趨勢1.5.1中厚板軋機(jī)生產(chǎn)工藝方案　　一種是傳統(tǒng)的常規(guī)中厚板生產(chǎn)線，如三輥式勞特軋機(jī)、單機(jī)架四輥軋機(jī)、雙機(jī)架兩輥粗軋+四輥精軋、雙機(jī)架四輥粗軋+四輥精軋機(jī)組另外一種是20世紀(jì)80年代逐步發(fā)展起來的，即可單張鋼板軋制，又可采用卷軋方式生產(chǎn)中厚板　　寬爐卷軋機(jī)產(chǎn)品定位于中低檔，適合單一品種、大批量、高效率，單機(jī)架寬爐卷軋機(jī)年生產(chǎn)規(guī)模110萬噸，投資較高韶鋼一期新建單機(jī)架 3500mm 軋機(jī)，生產(chǎn)規(guī)模80萬噸，預(yù)留二期上熱卷箱及卷取機(jī)的位置，總投資14億元（外匯4200萬美元）；安陽鋼廠新建中厚板爐卷車間，生產(chǎn)能力110萬噸，總投資約18億元。

常規(guī)中厚板軋機(jī)產(chǎn)品定位于中高檔，具有投資省、見效快、備品備件國產(chǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)，如北臺(tái)、濟(jì)鋼雙機(jī)架3500 mm中厚板軋機(jī)，年生產(chǎn)能力140萬噸（生產(chǎn)普碳鋼時(shí)），投資約12～14億元1.5.2中厚板車間現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 （1）主軋機(jī)的型式　　從機(jī)架的結(jié)構(gòu)來看有二輥可逆式、三輥勞特式、四輥可逆式、萬能式和復(fù)合式之分，而現(xiàn)代建設(shè)的軋機(jī)大部分是四輥可逆式和萬能式，而二輥可逆式和三輥勞特式在現(xiàn)代軋機(jī)建設(shè)中已不多見新建設(shè)中厚板軋機(jī)寬度尺寸在三米以上；四輥軋機(jī)的結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定和成熟，為了增加軋機(jī)強(qiáng)度和剛度，增大機(jī)架牌坊立柱斷面尺寸和重量、支撐輥直徑，以承受更大的軋制力一般單位軋制力都在20MN/mm以上，單位功率在2KW/mm以上，剛度在20MN/mm以上軋機(jī)尺寸在3500mm以上，軋制速度達(dá)5~7.8m/s，牌坊主柱截面在9000cm2以上，每片單重達(dá)300t噸以上，并采用快速換輥裝置換一次工作軋輥只8-15min，換支撐輥只1h之內(nèi)主傳動(dòng)采用交流電動(dòng)機(jī)，帶有HAGC、彎工作軋輥PC或CVC板形控制裝置及近接γ射線測厚儀 （2）加熱爐　　步進(jìn)式加熱爐被公認(rèn)為當(dāng)代最先進(jìn)的爐型老生產(chǎn)線中只有鞍鋼厚板、武鋼軋板、濟(jì)鋼中厚板、邯鋼中板采用， 而新建在建的生產(chǎn)線中有13條選用此爐型， 比起我國原先普遍使用的推鋼式加熱爐在提高板坯質(zhì)量、減少氧化、燒損等方面大大前進(jìn)了一步。

從與軋制產(chǎn)能匹配角度和軋制品種考慮， 寶鋼的5.0m 軋機(jī)設(shè)置了2 座，首鋼4.3m 軋機(jī)設(shè)置了3 座　?。?）快冷裝置　　在生產(chǎn)高等級(jí)、高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品時(shí)， 一般都采用控制軋制技術(shù)工藝此技術(shù)的應(yīng)用必須有良好的冷卻系統(tǒng)相配合， 新建和在建的生產(chǎn)線大多都裝備了先進(jìn)的快冷系統(tǒng)裝置一般都采用DQ+U 形管層流的冷卻型式， 一些老生產(chǎn)線近幾年也對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了改造， 目前酒鋼中板采用ADCO 氣霧冷卻， 鞍鋼厚板、新余中板、舞陽厚板、武鋼軋板等采用U 形管層流冷卻， 首鋼中板、南鋼中板采用直流式層流冷卻， 都屬于比較先進(jìn)實(shí)用的裝備　?。?）熱矯直機(jī)　　2005 年以前大都采用輥式矯直機(jī)， 此型式由于受輥徑和輥距的配合限制， 所以矯直板厚有一定范圍， 一般最厚與最薄之比為4， 新生產(chǎn)線中大都采用有張力機(jī)能的新型矯直機(jī)其矯直最厚與最薄之比可以達(dá)到25， 而且矯直力也可以增加一倍也有些老生產(chǎn)線對(duì)原有的矯直機(jī)進(jìn)行了改造， 如濟(jì)鋼中厚板采用了從法國進(jìn)口的11 輥四重式矯直機(jī)， 效果較好，矯直精度達(dá)1.5mm/m　?。?）冷床　　由于以前大多數(shù)生產(chǎn)線采用拉鋼冷床， 非但容易劃傷鋼板， 也容易造成鋼板冷卻不均勻。

新建生產(chǎn)線的冷床大都采用步進(jìn)格板式或盤輥式， 有足夠的面積放置鋼板， 不需要在冷床前進(jìn)行熱剪分段， 對(duì)提高成材率有利也有一些老生產(chǎn)線對(duì)冷床進(jìn)行了改進(jìn)， 如柳鋼采用步進(jìn)式冷床， 浦鋼和濟(jì)鋼采用了盤輥式， 效果都不錯(cuò)[2]1.5.3國內(nèi)外中厚板新產(chǎn)品新工藝新技術(shù)的開發(fā)　　近幾年我國的中厚板品種開發(fā)主要圍繞一些專用鋼板的鋼質(zhì)純凈化、低碳高強(qiáng)化、耐高溫、耐高壓、耐斷裂、耐腐蝕等方面展開， 并取得了長足的進(jìn)步:　　( 1) 新產(chǎn)品開發(fā)　　有15 家企業(yè)能生 產(chǎn)X65 級(jí)別的管線鋼， 8 家能生產(chǎn)X70 級(jí)， 寶鋼、鞍鋼、舞鋼、武鋼、濟(jì)鋼等具備了生產(chǎn)X80 級(jí)的能力， 其中寶鋼、鞍鋼、武鋼已能大批量生產(chǎn)， 并于2005 年完成了X100 級(jí)的試驗(yàn)室工作寶鋼、舞鋼、武鋼、鞍鋼、馬鋼等能生產(chǎn)高級(jí)別的海洋石油平臺(tái)用鋼以及CORTEN 耐候橋梁板、BHW35 高壓鍋爐板、P20 塑料用模具板、N19 低溫板、AH32-EH36 級(jí)和F 級(jí)船板、HT80 高強(qiáng)板，百萬千瓦火電及核電用特厚鋼板、25萬千伏安以上變壓器用高磁感低鐵損取向硅鋼等高附加值產(chǎn)品已經(jīng)相繼開發(fā)　?。?）新技術(shù)的應(yīng)用　　　 1）熱送熱裝技術(shù)　　為了節(jié)能和提高爐子加熱能力，新建廠都很注意煉鋼連鑄和軋鋼加熱之間板坯運(yùn)輸、保溫及調(diào)度等關(guān)系，做到生產(chǎn)管理一貫制，做到熱裝熱送率達(dá)40%-70%以上，熱裝溫度達(dá)450-680以上，噸鋼燃耗降至0.8GJ以下，并在板坯倉庫內(nèi)設(shè)置保溫坑或罩，盡可能提高板坯裝爐溫度。

目前，日本已實(shí)現(xiàn)了直接軋制，使燃料達(dá)到零耗　　2）控軋控冷技術(shù)　　將控軋與快冷有效地相結(jié)合在一起是中厚板生產(chǎn)技術(shù)的一大進(jìn)步，這種工藝可顯著地改善鋼板性能，降低生產(chǎn)成本與節(jié)約貴重合金元素而中厚板軋機(jī)最適合于控軋控冷工藝，許多鋼板都可用此工藝生產(chǎn)，某些方面其性能超過熱處理鋼板，有的廠已實(shí)現(xiàn)控軋率達(dá)60%以上條件好的廠以TMCP為主，而一般廠均以CR生產(chǎn)目前等軋方式都采用在軋機(jī)前后延伸輥道上多塊鋼板軋制來實(shí)現(xiàn)　　日本TMCP有快冷裝置的稱之為水冷型，而不用快冷的稱之為非水型各公司都有自己專利，如新日鐵為NIC，日本鋼管為NCT，川崎為SCR和KTR，住友金屬為SHT和SSC，神戶為KONTROLL　　3)板形控制技術(shù)　　這是一項(xiàng)鋼板三維立體形狀的控制技術(shù)，目標(biāo)是生產(chǎn)出尺寸偏差非常小、切頭尾和切邊極少、矩形、近似矩形及齊邊（不切邊或銑邊）、性能均一的平直鋼板此技術(shù)可擴(kuò)大產(chǎn)品，生產(chǎn)出各種異形板因此，該控制已成為中厚板生產(chǎn)技術(shù)中一項(xiàng)不可或缺的新穎工藝　　控制板形一般由縱向（長度）、橫向（寬度）及平面三部分所構(gòu)成，三者互相配合與影響，統(tǒng)一運(yùn)籌而軋制出最佳板形和最經(jīng)濟(jì)的鋼板。