毕业设计(6)年产420万吨热轧带钢车间设计[管理资料]

摘要

本设计说明书是参照鞍钢1780热轧带钢生产线设计的年产量为420万吨的热轧带钢厂。典型产品为16MnR，，宽度为1520mm。整个设计说明书包括绪论、正文和专题三部分。第一部分为绪论，介绍了热轧带钢的发展状况以及整个设计所应完成的内容。第二部分为正文（从第2章到第9章）正文说明整个设计的总体方案，主要包括产品方案和生产方案的制定，金属平衡和工艺流程的制定、生产设备的选择、工艺参数计算、轧制力能参数校核。设计的第三部分为专题部分，简单介绍了关于高铁重轨的性能特点和性能要求，热处理的作用，热处理方法的分类、各种方法的优缺点，存在什么问题，以及重轨热处理技术的发展方向。另外，绘制了一张车间平面布置图。整个设计理论联系实际，设计了技术先进，经济效益大的热轧带钢生产线。

关键词：热轧带钢；工艺设计；高铁重轨；热处理

Abstract

This specification refers to anshan Steel’s 1780 strip line design for the production of hot rolling strip steel factory 420 million tons. Typical products for 16MnR, products for mm thickness and width for 1520mm. The design manual includes three parts: introduction, text and topic .The first part is introduction, introduces the development status of strip and whole design should complete content. The second part (from chapter 2 text to chapter 9) is the text. The body of the whole design of the overall program description, including product and production plan formulation, metal balance and process, production equipment, process parameter calculation, rolling force. The third part of the design for the projects section, introduced the characteristics and performance requireents of GaoTieChong rail . It also induces the heat treatment, heat treatment methods of function of classification, the advantages , disadvantages of various methods, the existing problems, and what the heavy rail heat treatment technology development direction. In addition, draw a workshop layout. The whole design linkes theory and practice together. It also designs the advanced technology and economic benefit of strip line.

Key words: hot rolling strip steel;high-speed railway rails; heat treatment

目 录 1文献综述 ............................................................ 1

热轧带钢发展历史 ........................................................................................................... 1

热轧带钢的种类及用途 ................................................................................................... 2

...................................................................................................................................... 2 ...................................................................................................................................... 3 热轧带钢生产工艺 ........................................................................................................... 3 几种新技术简介 ............................................................................................................... 5

中间坯保温技术和边部感应加热技术 .................................................................... 5 组织性能控制与铁素体区轧制新技术 .................................................................... 5 自由程序轧制技术 .................................................................................................... 6 ............................................................................................................................................. 7

热轧工艺润滑技术问题 ............................................................................................ 7 热轧过程中产生氧化铁皮的问题 ............................................................................ 7 小结 ................................................................................................................................... 8

2 产品方案与金属平衡 .................................................. 9

............................................................................................................................................. 9

热轧产品品种及产品钢号标准 ................................................................................ 9 产品品种规格及代表尺寸 ...................................................................................... 10 年计划产量及所占比例 .......................................................................................... 11 ........................................................................................................................................... 12

原料的选择 ..................................................................................................................... 14

原料种类及规格 ...................................................................................................... 14 板坯技术条件 .......................................................................................................... 14 年需坯数量 .............................................................................................................. 15

3 轧制工艺过程及轧制制度的制定 ....................................... 17

........................................................................................................................................... 17

典型产品生产工艺流程示意图 .............................................................................. 17

生产工艺流程简介 .................................................................................................. 17 ........................................................................................................................................... 19

加热制度 .................................................................................................................. 19 压下制度 .................................................................................................................. 21 速度制度 .................................................................................................................. 23 温度制度 .................................................................................................................. 27 辊型制度 .................................................................................................................. 30 厚度制度 .................................................................................................................. 31 轧机工作图表 .......................................................................................................... 32

4 设备参数的选择 .................................................... 33

........................................................................................................................................... 33

........................................................................................................................................... 34

板坯高压水除鳞装置 .............................................................................................. 34 粗轧机组 .................................................................................................................. 35 粗轧机小立辊 .......................................................................................................... 35 保温罩 ...................................................................................................................... 35 精轧区设备选择 ............................................................................................................. 36

飞剪 .......................................................................................................................... 36 精轧除鳞箱 .............................................................................................................. 36 精轧机组 .................................................................................................................. 37 精轧区其他设备 ...................................................................................................... 38 冷却装置 ......................................................................................................................... 39 卷取区 ............................................................................................................................. 40

5 轧制力与轧制力矩计算 ............................................... 41

轧制力计算 ..................................................................................................................... 41

计算公式 .................................................................................................................. 41 轧制力计算结果 ...................................................................................................... 42 ........................................................................................................................................... 43

.................................................................................................................................... 43 .................................................................................................................................... 44

6 设备能力参数校核 ................................................... 44

轧制力能参数 ................................................................................................................. 44

轧辊强度校核 ................................................................................................................. 45

参数计算 .................................................................................................................. 45 R1轧辊强度校核 .................................................................................................. 47 咬入角校核 ..................................................................................................................... 50 加热炉能力校核 ............................................................................................................. 51 电机功率校核 ................................................................................................................. 51

7 轧机生产能力校核 ................................................... 53

年产量计算 ..................................................................................................................... 53

工作制度与工作时间 .............................................................................................. 轧机生产能力校核 ..................................................................................................

8 车间技术经济指标 ................................................... 56

概述 ................................................................................................................................. 56

车间各项技术经济指标分析及制定 ............................................................................. 57

9 节能与环境保护 .................................................... 61

绿化布置 ......................................................................................................................... 61

污染物处理 ..................................................................................................................... 62

水处理 ...................................................................................................................... 62 废气处理 .................................................................................................................. 62 热轧润滑油处理 ...................................................................................................... 63 噪声处理 ......................................................................................................................... 63 废弃物处理 ..................................................................................................................... 63 现场节能技术与措施 ..................................................................................................... 63

高铁重轨热处理技术的发展 .............................................

1. 高铁重轨的性能特点和性能要求 ............................................................................ 65

高铁重轨的概念 ...................................................................................................... 65 .................................................................................................................................... 65 .................................................................................................................................... 65 2 高铁重轨的热处理技术 ............................................................................................... 66

高铁重轨热处理的作用 .......................................................................................... 66 高铁重轨热处理方法的分类及其优缺点 .............................................................. 67 高铁重轨热处理存在的问题 .................................................................................. 68 3重轨热处理技术的发展方向 ........................................................................................ 68

环保节能是近代重轨热处理技术发展的主题 ...................................................... 69 贝氏体重轨热处理工艺 .......................................................................................... 69 4 小结 ............................................................................................................................... 70

结 论 .............................................................. 71 致 谢 .............................................................. 71

参考文献 ........................................................................................................................... 72

1文献综述

热轧带钢发展历史

～8mm成卷带钢的工艺。带钢宽度600mm以下称为窄带钢；超过600mm的称为宽带钢。第一台带钢热连轧机于1905年在美国投产，生产宽 200mm的带钢。由于带钢热轧机的技术经济指标优越，所以发展很快。在工业发达的国家，1950年以前热轧宽带钢的产量约占钢材总产量的25％,70年代已达50％左右热轧带钢的原料是连铸板坯或初轧板坯，厚度为130～300mm。板坯在加热炉中加热后,～，并卷成钢卷。轧制的钢种有普通碳钢、低合金钢、不锈钢和硅钢等。其主要用途是作冷轧带钢、焊管、冷弯和焊接型钢的原料；或用于制作各种结构件、容器等[1]。

带钢热轧机由粗轧机和精轧机组成。粗轧机组分半连续式、3/4连续式和全连续式三种：①半连续式有一台破鳞（去掉氧化铁皮）机架和 1台带有立辊的可逆式机架；②3/4连续式则除上述机架外，还有2台串列连续布置机架；③全连续式由6～7台机架组成。精轧机组均由5～7台连续布置的机架和卷取机组成。带钢热轧机按轧辊辊身长度命名,辊身长度在914mm以上的称为宽带钢轧机。精轧机工作辊辊身长度为1700mm的，称为1700mm带钢热轧机，这种轧机能生产1550mm宽的带钢卷[2]。

带钢热轧按产品宽度和生产工艺有四种方式：宽带钢热连轧、宽带钢可逆式热轧、窄带钢热连轧以及用行星轧机热轧带钢。

宽带钢热连轧采用的热连轧机的发展经历了三代：

第一代宽带钢热连轧机 最早的宽带钢热连轧机是1926年在美国投产的。采用四辊式轧机以提高刚性，生产宽而薄的产品。精轧机组的主电机为直流电机，用电动机－发电机组供电。这代轧机所用板坯厚150～200mm，宽1200～1550mm,～5m。从粗轧机出来的轧件厚度一般为20～30mm,精轧机最高速度为每秒钟8～10米。最大卷重小于10吨，单位宽度卷重约8kg/mm。年生产能力约60～200万吨，1959年中国鞍山钢铁公司投产的1700mm半连续式轧机就属于这一类型。

第二代宽带钢热连轧机 1961年在美国投产，其特点是在轧机上采用增速轧制工艺。当带钢从精轧机出来，前端喂入卷取机后,精轧机、辊道和卷取机同时加速,使精轧机速

度提高到每秒钟15～20m,单位宽度卷重达18～20kg/mm，卷重达30吨，年生产能力达400万吨。在这类轧机上采用了自动厚度控制，测厚和测宽仪表，完善的除铁鳞和带钢冷却控制系统，良好的速度控制系统和微张力活套装置。同时加大了轧机刚性和主电机功率，增设了快速换辊装置，并开始采用计算机控制系统，提高了表面质量和厚度的精度。

第三代宽带钢热连轧机 随着第二代轧机技术的成熟和应用，结合连铸机和步进式加热炉的发展，1970～1978年发展出第三代轧机。配合这类轧机的加热炉能加热重达45吨,长达15m的板坯。并可减少加热时产生的黑印，减少板坯表面划伤，每座炉子的加热能力达 300吨。单位宽度卷重达36kg/mm，。年生产能力达600万吨。第三代轧机有下列特点:①减少粗轧机组的长度，节省设备和厂房投资,多数采用3/4连续式轧机。精轧机列由7个机架组成,进入精轧机列的轧件厚度为30～50mm。②轧制成品尺寸范围为 ～25mm，但其经济合理性尚需从全局考虑。③用液压弯辊装置控制板形并用带钢层流冷却以提高钢板质量。并试安装板形检测仪闭环控制板形。④采用计算机管理和控制全车间(从板坯库到成品库)的生产过程。⑤在降低能耗、提高作业率、改进产品质量、提高成材率等方面取得成就，如带钢的宽度公差达到±1mm，,％，氧化铁鳞损失降为 ％，～％，成材率达到99％。改进轧辊材质,采用轧制润滑油，延长了轧辊寿命；并装设快速换辊装置，使总换辊时间由总操作时间的10～15％减少到4％,有些车间的轧机作业率提高到90％[3]。

热轧带钢的种类及用途

1、热轧普通碳素结构带钢（GB3524-83）

热轧普碳带钢采用普通碳素结构钢作材质，，宽度50-1200mm的带钢。 （1）主要用途

主要用作冷轧坯料、冷弯型钢的坯料、焊接钢管坯和自行车、小五金制品的制造。 （2）材质的牌号与化学成分、力学性能 符合GB700-79(88)的规定。 2、压力容器用热轧带钢(GB5681-85）

（1）主要用途 用于制造低压力容器。

（2）材质的牌号与化学成分、力学性能 符合GB700-79(88)的规定。

压力容器用热轧带钢一般带钢厚度4mm，宽度为80mm的倍尺，长度不小于70m（卷）。

1、热轧优质碳素结构钢带钢（GB8749-88）

（1）主要用途

作为冷轧带钢的坯料，也可用于制造自行车、缝纫机零件及五金制造。 （2）材质的牌号与化学性能

符合GB699(优质碳素结构钢技术条件)的规定。 （3）带钢规格尺寸 （）,宽度100-250mm。

2、热轧高电阻电热合金带（GB1234-85） 热轧高电阻电热合金带俗称镍铬合金带。 （1）主要用途

用于制造电炉、民用电器的发热元件和电阻件。 （2）材质的牌号与化学成分

热轧高电阻电热合金带钢所采用材质牌号为CR20Ni80、Cr15Ni60、1Cr13Al14、0Cr25Al5、1Cr25Al9和9Cr18等，其化学成分符合GB1234-85的规定。 （3）合金带的规格尺寸与生产单位

带钢厚度2-6mm；宽度20-100mm；长度≥5m或重量为8kg。

热轧带钢生产工艺

如今，以连铸板坯为原料广泛用于生产热轧带钢；传统的初轧板坯只用于特殊情况。连铸板坯的应用可以提高带钢的纯净度、性能和表面质量。

为了再加热时节能的需要，通常将板坯直接热装入推钢式加热炉，热板坯（约600 ℃）被加热至轧制温度（1200～1250 ℃）。加热时间应充足，以使整个轧件温度场分布均匀。加热后用高压水除鳞（除去加热期间在板坯表面形成的氧化铁皮）。轧制前可用压力定宽机控制板坯宽度以提高生产灵活性。在半连续热轧带钢厂，两次粗轧过程都由往复式万能轧机来完成。经第二架粗轧机轧制后，板坯被轧制成厚度约为40mm的带坯。用切头剪剪断端部后，带坯经7机架精轧机组轧制，。最后，带钢被水冷至卷取温度。为达到质量要求并获得热轧带钢的性能参数，在精轧和冷却阶段，应对带钢的厚度、宽度、平整度和终轧温度进行精确控制[4]。

按照要求，热轧带钢可以按以下形式交货：轧制状态（表面由一薄层氧化铁皮），酸洗涂油状态（无氧化铁皮），平整状态（对轧后的整卷带钢给以轻微压下量的轧制过程），热轧卷，纵切成窄带钢，切成定尺的钢板，切边热卷等。

图1 热轧带钢生产工艺图

几种新技术简介

中间坯保温技术和边部感应加热技术

粗轧机出口带坯长度可达80～90m，进精轧机轧制过程中，为了减少输送辊道上的温度降，以节约能耗，近年来很多工厂还采用在输送辊道上安置绝热保温罩或补偿加热炉（器）。保温罩内表面附一层吸热温升快、热反射率高的特殊合金层，有效地提高了进入精轧的中间坯温度，从而可降低加热炉出坯温度，提高成材率，节约燃耗。还可提高板带末端温度、减少带钢头尾温差，使板带温度更加均匀，可轧出更宽、更薄、重量更大及精度性能质量更高的板卷[5]。

带坯在轧制过程中，边部由于散热较快，其温降大于中部温降，温差大约为100℃。边部温差大，在带钢横截面上晶粒组织不均匀，性能差异大，同时，还将造成轧制中边部裂纹和对轧辊严重的不均匀磨损。因此，在精轧机组前对带坯边部进行加热，将温度补偿到与中部温度一致[6]。一般采用电磁感应加热器，可使带坯边部温度提高30～50℃，使带钢横向温度更加均匀，从而减少带钢边部裂纹，以适应轧制薄规格产品和硅钢、不锈钢、高碳钢等特殊品种的钢。 组织性能控制与铁素体区轧制新技术

热轧板带钢的内在质量除了受材料本身化学成分的影响之外，很大程度上取决于轧制过程中的变形制度和冷却制度。通过控制变形量的分配、终轧温度、卷取温度、冷却速度，可以控制产品的晶粒度、析出、相变、微结构形态等组织结构特征和屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、韧性等力学性能参数。热轧带钢中最有效的组织性能控制手段是通过控制轧件在层流冷却区的冷却过程来控制卷取温度[7]。

铁素体区轧制工艺，又称为温轧（Warm Rolling），最初开始于20世纪80年代后期。其初始的设计思想是简化工艺、节约能源为主要目的，力图以传统的连铸坯为原料，通过铁素体区轧制，生产一种可直接使用或供随后冷轧生产的价格便宜、质软、非失效的热轧板。由于IF钢的γ→α转变温度较高，很难保证IF钢在奥氏体区终轧，相反容易实现铁素体区轧制，所以铁素体区轧制工艺随着IF钢的发展应运而生。IF钢铁素体区轧制工艺与传统的IF钢生产工艺区别，在于传统的IF钢热轧生产中粗轧和精轧温度均在

Ar3以上，即在奥氏体区轧制，而铁素体区轧制时精轧在Ar3以下，即在铁素体区轧制。

铁素体区轧制是在Ar3温度以下轧制，由于温度低，可降低加热温度，这样不仅可以节约燃料，开发加热炉的潜在生产力，从而提高效益，还可以大幅度降低由此产生的氧化铁皮损耗，且氧化铁皮量大大减少，不仅提高了成材率和带钢的表面质量，还使冷轧前酸洗效率提高。由于采用较低的轧制温度，首先表现为轧件表面质量的提高，其次，铁素体区带钢的内部应力较低，可有效地提高带钢的平直度。因此，铁素体区热轧对产品质量是有利的。

通过降低精轧机机组的轧制温度，能有效地减少轧辊磨损、增加有效工作时间，提高生产率。

采用铁素体区热轧工艺，通过铁素体区热轧生成的｛111｝织构能够遗传到冷轧过程并在冷轧过程中得到加强，因此铁素体轧制工艺可以以较小的冷轧压下率得到传统工艺在较大压下率情况下得到的相或更强的｛111｝织构，保证冷轧板的深冲性能。

IF钢在铁素体区热轧时，若能采取合理的控制轧制、控制冷却制度和较好的润滑条件，产品经退火或高温卷取酸洗后可作为成品直接使用，并使IF钢的r值达到接近3的超级深冲钢，从而免去了冷轧工艺，使产品成本大大降低[8]。 自由程序轧制技术

轧制程序是决定板坯轧制顺序的基准，它对产品的质量、轧制能耗、成本和成材率都有直接影响。传统的轧制程序不仅不适应于连铸——热装、连铸——直接轧制等技术，了生产计划安排和轧机能力提高，而且也不利于板带表面质量和尺寸精度的提高。

在传统的热轧带钢生产中，每次换辊后轧辊为冷态，没有热凸度，为了维持正常生产所需要的凸度，必须按一定的规程组织轧钢生产，产品的宽度轧制顺序应首先安排宽度较窄的“烫辊材”，使轧辊生成较为稳定的热凸度，然后按照一定的步长，逐渐增加宽度，达到最大可轧宽度，在稳定生产一段时间后，轧辊开始在最大宽度上的磨损增加，又需逐渐地减小宽度，直到轧到最小宽度后，轧辊报废。除了宽度方面的之外，轧件的厚度和硬度（指不同钢种变形抗力的差别）的跳跃也不能太大。

这种安排轧制计划的方式与钢材买方市场的现实相矛盾，目前在世界范围内钢材生产能力已过剩，轧钢厂只能按照用户的需求安排轧制计划，而不能拘泥于已有形式。另一方面，以大幅度节能为目标开发出的连铸连轧直接轧制技术，也需要突破传统轧制计

划的，开发应用自由程序轧制技术（Schedule Free Rolling）迫在眉睫。

随着轧制技术的不断发展，特别是热轧工艺润滑、在线辊型检测、在线磨辊、高精度板形控制（工作辊横移、交叉等）、定宽压力机和高精度宽度控制以及耐磨性能优良的新材质轧辊等技术的相继开发与应用，保证了轧辊磨损、板厚、板形控制等技术问题，使得有可能突破传统轧制计划的，实现自由程序轧制技术。但在具体应用方面，还不够完善，其经验还不够成熟，有待于人们进一步研究，相信在不久的将来真正意义的自由程序轧制技术会得以实现[9]。

虽然我国热轧带钢生产的产量和技术已有极大发展，但在发展中也存在一定问题。

热轧润滑技术可明显减少辊耗，减小轧制力制力矩，提高作业率，并显著改善热轧带钢表面质量及后续冷轧带钢表面质量，经济效益非常明显。因此，近年来，热轧润滑技术得到了越来越广泛的关注和应用[10]。

随着钢铁工业的发展和市场竞争的加剧，热连轧厂生产任务不断扩大，薄规格钢种比例也越来越大为满足市场的需求，提高产品质量，确保生产任务的完成，经过市场调研和技术储备，热连轧厂决定采用工艺润滑技术，以实现增加不锈钢，硅钢及普通钢单位轧制量以及不锈钢普通钢规格薄化的目的。

热连轧工艺润滑经过两年的工业试验及大量的生产试验，已取得成功，现已交付生产，投入正常使用。工艺润滑的投入使用，标志着热连轧生产技术水平又迈上一个新台阶。

热轧过程中产生氧化铁皮的问题

由于钢材的热轧制过程是在800～1200℃的高温中进行，所以在加热或轧制过程中表面会产生氧化铁皮。表面附着氧化铁皮就进行轧制是钢材表面受损伤的主要原因。热轧时轧辊与轧件间存在氧化铁皮，给热传导和表面形状带来很大影响，特别是由于氧化铁皮的变形和破坏的形态，产生各种各样的表面损伤。一般带钢在热轧过程中形成的氧

化铁皮可以分为三种形态：在加热炉内形成的初生(一次)氧化铁皮，在精轧前形成的二次氧化铁皮，以及精轧及其后续冷却过程中形成的三次氧化铁皮。初生（一次）氧化铁皮由设置在粗轧机前的1＃除鳞箱经高压水除鳞去除，二次氧化铁皮由布置在粗轧机组内的高压除鳞水和精轧机组前的2＃除鳞箱去除，三次氧化铁皮通过精轧区带钢表面温度控制、工作辊辊面状态控制等来控制其厚度以及与带钢基体的结合状态，最后通过冷轧前的酸洗去除。

质检人员在开卷判定时，一般是按氧化铁皮酸洗后影响深度进行分级，共5种：好、粗糙、轻微、中等、严重。严重表示酸洗后会留有黑点；中等表示已酸洗干净但会留有手感明显的麻坑；轻微表示已酸洗干净但会留有手感不明显麻坑或目视可见的小白条。现在，根据影响氧化铁皮产生的原因，可以分为除鳞系、板道系、温度系、轧辊系、粘铁[11]。

小结

热轧带钢品种多、成本低，我国板带钢市场仍有较大的缺口，而且板带钢消费比例逐年上升，市场潜力大，因此板带钢的发展前景是美好的[12]。但是，目前我国板带生产与利用在资源配置方面还有许多不甚合理之处，与国外先进技术相比还有一定的差距。在这种情况下，应充分发挥窄带钢小而全、成本低、品种多的特点，通过技术改造，合理调整产品结构 ，提高产品质量，开拓热轧带钢产品应用新领域。

2 产品方案与金属平衡

产品方案是进行车间设计、制定产品生产工艺过程、确定轧机组成或选择各项设备的主要依据，包括车间拟生产的产品名称、品种、规格及年产量计划。本车间依据设计任务书要求，经过对同类厂的调查和统计分析，选取具有代表性的品种和规格作为典型产品。

编制产品方案的原则及方法：（1）国民经济发展对产品的要求，既考虑当前的急需又要考虑将来发展的需要。（2）考虑产品的平衡，考虑全国各地的布局和配套加以平衡。（3） 建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等可能性。（4）考虑轧机生产能力的充分发挥，提高轧机的生产技术水平。 热轧产品品种及产品钢号标准

本次热轧带钢车间设计参照鞍钢1780热轧生产先进行。根据现场的生产实际和要求，其产品主要供给冷轧厂、硅钢厂和生产热轧商品卷。产品的材质主要有低碳钢、低合金结构钢、管线用碳素钢、热轧无取向硅钢、汽车用钢、一般耐热钢等。

产品钢号标准：

：(JIS G3141) SPCC、SPCD、SPCE、CQ、DQ、DDQ、HSLA；

（1）热轧软带钢: (JIS G3141) SPHC、SPHD、SPHE；

（2）一般结构用热轧带钢：(JIS G3101)相当于SS330、SS400、SS490、SS0；Q195、Q215、Q235（中国标准）

(3) 机械结构用碳素钢：08AL（中国标准）；

(4)一般结构低合金热轧带钢：(JIS GB106) SM400B、SM400C； (5)钢管用热轧带钢：（API-5LS标准） X-42、X-60、X-65、X-70； (6)冷轧无取向硅钢用热轧带钢：（旧JIS标准） S30-S60；

(7)一般耐热性能热轧带钢：(JIS G3125) SPHA、（中国标准）09CuPTiRe。 产品品种规格及代表尺寸 1. 产品规格，

产品规格列表

规格 厚度(mm) 宽度(mm) 内径(mm) 外径(mm) 最大卷重(t) 最大单位宽度(kg/mm)

热轧商品卷

800-1630 φ762 φ1100-2150

30 23 板坯200mm厚

供冷轧钢卷

800-1630 φ762 φ1100-2150

30 -- --

横切钢板

800-1630

-- -- 30 -- --

分卷钢卷

800-1630 φ762 φ1100-2150

30 -- --

2. 产品极限尺寸，

产品极限尺寸列表

钢种 低碳钢 碳素结构钢 低合金结构钢

代表钢号 SPHC S15C SM400C

极限尺寸（厚×宽） ×800 ×1630 ×800 ×1630 ×800 ×1630

管线钢 X42～X70 ×800 ×1630

3.

产品宽度代表尺寸 单位：mm 宽度 代表尺寸

产品厚度的代表尺寸 单位：mm 厚度 代表尺寸

800-1000 900

1001-1100 1050

1101-1300 1200

1301-1500 1400

1501-1630 1600

年计划产量及所占比例

要求生产的产品量为420万吨/年。。

按产品流向分配的年产量

产品规格

计划产

产品种类

厚度 （mm）

热轧商品卷板 冷轧用热轧板卷 经横切的商品板 经分卷的商品卷 管线钢用热轧卷

合计

--

宽度 (mm) 800-1630 800-1630 800-1630 800-1630 1015-1630

--

内径(mm) 762 762 762 762 762 --

外径 (mm) 1000-2150 1000-2150 1000-2150 1000-2150 1000-2150

--

最大卷

量（t/a）

重（t） 30 30 30 30 30 --

600000 1500000 800000 1200000 100000 4200000

100 例% 所占比

按产品规格分配的年产量表 单位：mm

厚度

宽度

合计

900~1000

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 合计t/a %

120000 100000 60000 80000 90000 70000 60000 580000

1001~1100 100000 140000 100000 140000 130000 170000 100000 880000

1101~1300 110000 160000 160000 120000 140000 140000 120000 950000

1301~1500 180000 140000 150000 160000 120000 80000 140000 970000

1501~1630 100000 180000 120000 100000 100000 130000 90000 820000

t/a 610000 720000 590000 600000 580000 590000 510000 4200000 100

% 100 100

金属平衡是反应在某一定时期内（通常是1年），制品金属材料的收支情况。它是编制车间生产预算与制定计划的重要数据，同时对于设计车间的内部运输与外部运输，以及车间的平面布置都是极为重要的数据。

本厂设计年产能力420万吨，需要连铸坯量4288486吨，。

供冷轧钢卷 1500000t

100% 1500000t 供分卷钢卷 1210531t % 连铸坯 4288486t % 热轧生产线 42195t 横切商品板 8059t % 管线热轧卷 100000t 100% 100000t 热轧商品卷 600000t 100% 600000t 1200000t

800000t 成品钢卷 4200000t

根据生产实际经验及产品方案，。

金属平衡表

序号

机组及产品名称

板坯量 （t）

热轧钢卷量（t）

成品板卷 （t）

成材率 %

金属消耗

轧制线 精整线 氧化及烧损 切损及废品 切损及废品 t % t % t %

1 2 --

轧机 热轧钢卷（板）

小计 带钢成品 供冷轧钢卷 供分卷钢卷 供横切钢卷 管线钢用卷 热轧商品卷 小计

-- -- -- -- -- -- 1500000 1200000 800000 100000 600000 4200000

-- -- 100 100 100

-- -- -- -- -- -- 30019 42285 -- -- 30019 42285 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10531 -- -- -- -- 59 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 195

4288486 4288486

-- -- -- -- -- -- 4228447

42195 42195 42195

1500000

1210531 8059

100000 600000

42195

原料的选择 原料种类及规格

原料选为为连铸坯，年需要量4288486t，板坯由鞍钢炼钢厂连铸车间供给。这些板坯经表面清理、检查合格、打印标记后送到本车间。。

板坯规格 厚度（mm） 230（标准坯）

长度（m）

宽度（mm） 1000~1700

重量（t）

Max：30

板坯技术条件

。

产品工艺及质量控制精度

质量控制项目 厚度精度 宽度精度

保证偏差 ±㎜ 0～7㎜

测量长度百分数

% %

凸度精度 平直度 终轧温度 断面轮廓 楔形 卷曲温度

±㎜ 38i ±20℃ ±㎜ ≤%h ±15℃

% % % % % %

表面质量：钢板和钢带的表面不允许有裂纹、结疤、折叠、气泡和夹杂。钢板和钢带不得有分层。

钢板和钢带的表面允许有深度和高度不大于厚度公差之半的折印、麻点、划伤、小拉痕、压痕以及氧化铁皮脱落所造成的表面粗糙等局部缺陷。对表面的薄层氧化铁皮、轻微铁锈和残余涂料、活痕等不影响表面质量的局部缺陷亦允许存在。

钢板和钢带表面的局部缺陷，允许用修磨方法清除，但清除深度不得大于钢板和钢带厚度公差之半。

钢带允许带缺陷交货，但缺陷部分不得超过每卷长度的8％。 年需坯数量

根据产品方案和金属平衡确定车间年需坯数量，。

年需坯数量表 宽度

厚度

1000~1100 1101~1200

~

120000

100000

1201~1400 110000

1401~1600 180000

1601~1700 100000

t/a 610000

%

合计

~ ~ ~ ~ ~ ~ 合计t/a %

100000 60000 80266 90000 70000 60000 580266

140000 100000 140000 130000 170220 100000 880220

160000 163000 120000 140000 140000 120000 953000

200000 150000 165000 120000 80000 140000 1035000

190000 130000 100000 100000 130000 90000 840000

790000 603000 605266 580000 590220 510000 4288486 100

100 100

3 轧制工艺过程及轧制制度的制定

典型产品生产工艺流程示意图

本热轧带钢生产车间的年产量为420wt/a，典型产品为16MnR，×1520mm。为保证产品质量与产量，生产采取较为先进的生产工艺流程，。

连铸板 坯 步进式加热炉 高压水除鳞 飞剪 保温罩 R 1 E , E 2 ） 粗（ 1 轧机（ 带 前 后 立辊） 高压水除鳞箱 精轧机组轧制 精轧机层流冷 却 卷取 ， 分 卷， 横切 检查 卷取机成品

生产工艺流程简介

热轧车间和连铸车间毗邻布置，在连铸车间经冷却、火焰处理、标记后的合格连铸

板坯以及表面质量和内部质量合格的热连铸板坯，由辊道送到本厂板坯库。

热连铸坯分别存放在四个板坯跨内，当连铸机和热轧机的生产计划相匹配时，热坯也可以从来料辊道经中间辊道直接磅到加热炉后的装料辊进行装炉。根据生产计划的要求计算机对选用的板坯进行最优化处理，使板坯库以最小的工作量进行装炉操作。板坯由吊车吊到上料辊道后进行称重，核对号码，确认无误后，按装料顺序由辊道将板坯送到的加热炉。

DHCR 直接热装坯约占10％，t≥700℃。HCR保温后装炉坯约占50％，t≥550℃；CCR冷装坯约占40％,t≥室温。

为使轧机充分发挥能力，上述不同温度的板坯可以进行组合装炉，如果冷热坯间温差太大，可由计算机进行计算，合使冷热坯间保持一个必要的间距。板坯在加热炉内一般加热到1200～1250℃出炉。

加热出炉后的板坯，首先经过高压水除鳞清除氧化铁皮，而后进入粗轧机组，R1粗轧机为四辊可逆式轧机，与可逆式立辊轧机E1靠近布置，板坯在E1R1上轧制3道后，经辊道送至E2R2四辊可逆式轧机轧制3道次，轧成30～60mm的中间带坯。带坯经中间辊道送至切头飞剪剪去带坯头、尾，然后经精轧机前除鳞设备除去带坯表面的氧化铁皮，送入精轧机组轧制。

粗轧机组产生废带坯，由设在中间辊道传动侧的废品推出机推至废品台架上，切割后用载重小车运走。为了减少带坯在中间辊道上的温降和带坯头尾温差，在中间辊道上设有保温罩。为减少切损，切头飞剪设有最佳化剪切系统。～。为确保轧制精度和控制板型，在F1～F7精轧机上设有动作灵敏、控制精度高的液压AGC厚度自动控制系统。该控制系统代替过去常规采用的电动活陶器和微张力控制两套系统。

成品带钢经精轧机组后的输出辊道上的层流冷却系统后，使温度降到规定的卷曲温度，由液压助卷卷曲机卷成钢卷。卷曲完后，由卸卷小车将钢卷托出卷曲机，经卧式自动打捆机打捆后，再由卧式翻卷机将钢卷翻卷成立卷放在链式运输机中心位置上，由链式运输机和步进梁运送钢卷，必要时将钢卷送到检查机组打开钢卷头部进行检查。钢卷经称重打印后根据下一工序决定钢卷的流向。去精整线的钢卷先翻成卧卷再由运输机送到本车间热钢卷库分别进行加工；去冷轧厂的钢卷由运输机运到钢卷转运站，再由钢卷运输小车送至冷轧厂。

板带钢轧制工艺制度主要包括：

（1）压下制度 它是板带轧制工工艺制度中最基本的核心内容，直接关系到产量、质量和操作的稳定性。其主要内容是确定所采用的轧制方法、轧制道次和道次压下量。

（2）温度制度 包括加热温度制度，轧制温度制度（开轧、终轧温度和道次温度的确定）和冷却温度制度（包括卷曲温度和缓冷制度等）。温度制度取决于对产品的性能要求和变形制度、但对变形制度本身又有所影响。

（3）速度制度 多数板带轧机与不可逆式的型钢轧机不同，采用可调速的可逆轧机或连轧机。速度制度的合理与否同样影响轧机的产量和轧钢过程的顺利进行。

所谓合理的工艺制度，是相对而论的。因为某一制度都是针对某一特定的设备条件、车间布置、原料供应等具体情况而制定。另一方面，优质、高产、低消耗是工艺制度所追求的目标，但这三者在客观上是有一定矛盾的，而质量的多项指标之间也存在一定的矛盾，因而工艺制度只能根据具体要求求得总体上的合理性。 加热制度

在热轧带钢的生产中，为使钢材便于轧制，就必须根据钢本身特性的不同而采取不同的加热制度。加热质量的好坏与带钢轧制工艺及质量有着密切的联系。 1. 加热目的

在轧钢之前，要将原料进行加热，其目的在于提高钢的塑性，降低变形抗力及改善金属内部组织性能，以便于轧制加工。 2．加热要求

钢坯在轧制前加热的好坏直接影响轧机产量、产品质量和能量消耗、设备安全及其他技术经济指标。对此，必须满足以下加热要求：

1）加热温度要准确、不产生过热和过烧；

2）加热时板坯内外温度要均匀，尽量将温差级在允许范围内，否则产生热应力；

3）尽量减少板坯加热时氧化损失，以降低成本，提高表面质量； 4）防止含碳量高的板坯在加热时脱碳；

5）不同的钢种制定不同的合理的加热制度。

钢的加热温度主要应根据各种钢的特性和压力加工工艺要求，从保证钢材质量和产量出发进行确定。 1）加热温度的上限和下限

对低合金钢和碳钢，可根据Fe-C平衡相图确定加热温度的上限和下限，理论上应当是固相线AE，实际上加热温度上限一般低于100~150℃。其下限理论上高于Ar3（高30~50℃），这个温度通常是1150~1250℃。此外还要考虑到出炉到轧制终了时的全部温降情况。

2）加热温度必须考虑轧钢工艺的要求、设备布置特点等。

3）合金钢的加热温度，尤其高合金钢中合金元素的种类、含量不同，故具体考虑。

板坯的加热时间可按下面的经验公式计算： 1） 冷装加热时间：

τ=C·B ()

式中: τ——加热时间，小时； B——钢坯厚度，厘米； C——系数； 2） 热装加热时间：

钢坯热装时加热时间取决于其入炉温度，温度越高，加热时间越短。故热装加热时间可按下面公式确定：

t1=(T-200)

式中： T—装炉时金属温度，℃。

系数C的选择

钢种 碳素钢

合金结构钢 高合金结构钢

C ~ ~ ~

高合金工具钢 ~

本设计采用热装加热，依据典型产品取C=， 则加热时间t1=××（550-230）=。 压下制度

板带钢轧制压下规程是半袋轧制制度最基本的核心内容，直接关系着轧机的产量和产品的质量。其内容包括确定采用的轧制方法，轧制道次及每道次的压下量等。热轧带钢的压下规程包括粗轧和精轧两部分。

本次设计的典型产品是：16MnR，×1520mm。

粗轧机的作用是将加热后的板坯，经本机组的粗轧机轧制成规定的厚度和宽度的中间坯。

（1） 根据产品选择原料选择连铸坯的规格为：230×1500×10000mm，。

坯料的化学成分 单位：%

牌号

C ≤

Si ～

Mn ～

P ≤

S ≤

Alt ≥

16MnR

（2）根据成品板宽确定精轧目标宽度

由公式： BF=BC×（1+C1×TF7）+β () 式中BC——成品板宽，mm；

BF——精轧目标宽度，mm； C1——热膨胀率，×10-5；

TF7——精轧末架出口温度，取880℃； β——宽展边余量，一般为6~8mm。

则：BF=BC×（1+C1×TF7）+β=1520×（1+×10-5×880）+6=。 （3）确定出F1E的目标宽度BF1E

由公式: BF1E=BF-ΔBF () 式中：ΔBF——精轧机组的总宽展量。

由于精轧机组的宽展量较小，为方便计算可以忽略不计，故ΔBF=0，则： BF1E=BF=。

（4）粗轧各道次压下量分配

。

各道次压下率分配范围

轧制道次 轧5道的ε% 轧6道的ε%

1 20 15~23

2 30 22~30

3 35~40 20~35

4 35~50 27~40

5 30~50 30~50

6 -- 15~35

本设计粗轧时由两架粗轧机轧6道次，根据实际经验，中间坯厚度范围在30~60mm，本设计取30mm，粗轧总压下量为200mm。。

粗轧各道次压下分配

轧制道次 ε%

Δh（mm） 轧前H (mm) 轧后h（mm） 1 15 35 230 195 2 25 49 195 146 3 32 48 146 98 4 39 98 69 5 21 69 48 6 8 48 40 （5）粗轧各道次宽展量计算

由公式: ΔBi=Ki×Δhi () 式中：ΔBi——第i道次的宽展量，mm； Δhi——第i道次的压下量，mm； Ki——各轧机宽展系数，取K=。 则： ΔB1=K×Δh1=×35=; ΔB2=K×Δh2=×49=; ΔB3=K×Δh3=×48=; ΔB4=K×Δh4=×39=; ΔB5=K×Δh5=×21=; ΔB6=K×Δh6=×8=; ∑ΔBi=60mm (6)宽向所需的总的侧压量

由公式：∑ΔB’=(C2×B坯-BF1E)+ ∑ΔBi () 式中：∑ΔB’——宽向的总侧压量，mm； C2——热膨胀系数，；

B坯——常温下的坯料宽度，mm； 则∑ΔB’=(C2×B坯-BF1E)+ ∑ΔBi=(×)+60= （7）各道次宽度计算

各道次宽度等于轧前宽度减去侧压量再加上宽展量，。

各道次宽度计算 单位：mm 道次 轧前宽度 侧压量 宽展量 轧后宽度

1 1500

2 --

3

4

5 --

6 10 1480

F1E 1480 --

精轧机组的主要任务是把从粗轧机架输送来的中间坯通过七机架连轧，把带坯轧成符合用户要求的合格产品。

精轧机组压下量分配原则：第一架可以预留适当的余量，即是考虑到带坯厚度的可能波动和可能产生咬入困难等，而使压下量略小于设备允许的压下量；第二、三架要充分利用设备能力，给予尽可能大的压下量；以后各架逐渐减小，到最末一架一般在10~15%左右，以保证板型，厚度精度及性能质量。。

。

连轧机组各机架压下率一般分配范围 机架号 ε%

ε%

1 40~50 40~50

2 35~45 35~45

3 30~40 30~40

4 25~35 25~40

5 15~25 25~35

6 10~15 20~28

7 -- 10~15

精轧机组压下规程 单位：mm

机架号 轧前H 轧后h Δh ε%

1 40 24 16

2 24 15 9

3 15 10 5

4 10 7 3

5 7

6 1

7

速度制度

制度速度制度就是确定各道次的速度图，并计算各道次的纯轧时间及间隙时间。 1. 粗轧速度制度

根据体积不变原理：BHL=bhl可以粗略得出各轧机道次连铸坯的长度，。（由于长度方向有切头尾，而厚度方向变化很小，所以厚度和长度方向不考虑热膨胀。）

粗轧各轧机道次连铸坯的长度 参数

0

1

2

3

4

5

6

B(mm) H(mm) L(m) 1500 230 10 195 146 98 69 48 1480 40

本设计粗轧机共轧6道次。根据经验资料取平均加速度a＝40rpm/s,平均减速度为b=60rpm/s。采用梯形速度图，：

tzhnhnyanhnpb2222160Lnhnynhnp() () nhπD2a2b式中：L——该道轧后轧件长度，m；

nh——梯形速度图的恒定转速，转/分； ny——轧件的咬入速度，转/分； np——轧件的抛出速度，转/分；

D——工作辊的直径m，取D=。

粗轧各道次速度制度 道次 L（m）

ny（转/分） nh（转/分） np（转/分） tzh（s） tj（s）

1 20 40 20 12

2 20 40 20 12

3 20 40 20 8

4 20 40 20 12

5 20 40 20 12

6 20 40 20 --

注：tj为道次间隙时间

轧件出粗轧机的速度可由公式求出：

πDn （） 60Dn3.141.2040所以： V=2.51m/s

6060 V， m/s，粗轧机到精轧机组的距离共120m，因此，尾部轧完后， m/s的速度逐渐降到精轧第一架的咬入速度0. 5m/s，=，此段运行时间取为36s。

粗轧速度图

2．精轧机速度制度

（1）确定最末架轧机F7的出后（出口）速度V7

末架出口速度的上限受电机能力带钢轧厚的冷却能力，并且厚度小于2mm的薄带钢在速度太高时，还会在辊道上产生漂浮跳动现象，但速度太低又会降低产量且影响轧制速度，故应尽可能采取较高的速度。末架穿带速度一般以成品厚度为依据，。，故取穿带速度为10m/s。末架轧机最高轧制速度取为20m/s。

末架穿带速度

成品厚度mm

~ ~ ~

穿带速度m/s

成品厚度mm

~ ~ ~ ~

穿带速度m/s

成品厚度mm

~ ~ -- --

穿带速度m/s

-- --

(2)带钢热连轧机组的速度曲线图

精轧速度图

其中，A点：穿带开始时间,穿带速度为10m/s；B点：带钢头部出末架至其头部达

到计数器设定值点后（0~50mm）开始第一级加速，~；C点：带钢头部咬入卷取机后开始第二级加速， m/s2；D点：带钢以工艺制度设置的最高速度轧制，取15 m/s；E点带钢尾部离开第三架时，机组开始减速，减到13 m/s；F点：带钢尾部离开第六架，以13m/s速度等待抛出；G点：带钢尾部离开精轧机组，开始第二次降速；H点轧机以穿带速度等待下一条带钢。I点；第二条带钢开始穿带。 （3）轧制时间的计算

1）AB段：取SAB50m，tABSAB/VA50/105s 2）BC段：精轧机组末架轧机至卷曲机的距离为125m， 则：SBC125-SAB125-5075m，取加速度a10.15 m/s2 则：VC2a1SBCVB21/220.15751021/211.07m/s；

tBC(VC-VB)a1(11.07-10)0.157.13s 3)CD段：取加速度a20.25 m/s2

则：tCD(VD-VC)a2(15-11.07)0.2515.72s

SCD(VD-VC)2a2(152-11.072)0.252204.91mm 4）EF段：S06m，

L1h3h4h5h6S0h76.143.682.391.7261.555.72m

L2h5h6S0h72.391.7261.516.44m

2式中L1L2——带钢尾部出第三架，六架轧机时，这时还能轧出的带钢长度； hi——第i架轧机轧出厚度； S0——精轧机各架间距；

SEFL1L255.7216.4439.28，VE15m/s，VF13m/s，

此段加速度为：a3VE2VF22S15EF2132239.280.71m/s2，

tEFVEVFa315130.712.81s；

5）FG段：SFGL216.44m，tFGSFGVF1.26s； 6）DE段：成品带钢长度：

L2301500103.51475.97667.84m，取L=667m； 则：DE段所轧带钢长度为：

SDELSABSBCSCDSEFSFG6675075204.9139.2816.44281.37mtDESDEVD1172.371578.2s；

7）GHI段：，间隙时间15s。 综上：精轧机组的纯轧时间为：

tzhtABtBCtCDtDEtEFtFG5.007.1315.7278.22.811.26110.08s（4）其它各机架速度制度的确定

由秒流量相等的原则，即h1V1(1S1)h2V2(1S2)...h7V7(1S7)。其中Si为第i架的前滑值，hi为第i架的轧出厚度。由于热轧过程中前滑很小，可以忽略不计，故上式可转化为h1V1h2V2...h7V7。从而得出其它各架的速度，。

精轧机组各架轧制速度 单位：m/s

机架 稳定轧速 穿带速度

1

2

3

4

5

6

7 15 10

V0

注：V0为进精轧机组的咬入速度

温度制度

板坯的加热温度，由Fe-C相图，定为1200℃，考虑到钢坯从加热炉到粗轧机组有温降，第一道次开轧温度定为1150℃。由于轧件头部和尾部温度降不同，为设备安全着想，确定各道次温降时应以尾部温度为准。

对于粗轧来说各道次的温降可采用下面的公式：

tt012.9Zh1000 （）

T4式中：t——道次温降，℃； t0——前一道次温度，℃。

Z——该道次间隙时间和纯轧时间； h——该道次轧前厚度，mm； T——前一道次的绝对温度，K。 则第一道次轧后尾部温度为：

115012.95.16/2301150273/10001148.81℃

4第二道次轧后尾部温度：

115012.9(5.16126.75)/1951150273/10001143.71℃

4第二道次轧前头部温度：

1148.8112.912/1951148.81273/10001145.57℃

4第三道次轧后尾部温度:

1145.5712.9(6.75129.85)/1461145.47273/10001135.24℃

4第三道次轧前头部温度：

1143.7112.912/1461143.17273/10001139.44℃

4接着进入第四架粗轧机，第四架的轧前头部温度为：

1139.4412.9(9.858)/1461139.44273/10001133.16℃

4第四道次轧后尾部温度：

1133.1612.916.06/981133.16273/10001124.℃

4第五道次轧前头部温度：

1124.12.912/981124.273/10001118.86℃

4第五道次轧后尾部温度：

1133.1612.9(16.61224.78)/691133.16273/10001094.14℃

4第六道次轧后尾部温度：

1094.1412.931.35/481094.14273/100010.52℃

4道次 1 2

3

4

5

6

温度（℃）

2. 精轧温度

根据现场经验，带坯在辊道上运行时的温降为1~2℃/s，设定辊道降温为10℃，精轧在除鳞箱的温降为30℃，由于精轧前立辊与精轧机组距离较近，忽略此处温降，=℃。精轧末架的出口温度为880℃。考虑到轧制过程中塑性变形热和摩擦热，以冷却水降温，辐射散热等多重因素的影响，结合现场实际，采用温降公式：

th0it0c0h1 i ct0tnhn0h 0hn其中t0，h0——精轧前轧件的温度℃和厚度mm；

tn，hn——轧件终轧温度℃及厚度mm。

根据上公式

c10.528803.50403.517.69℃

th401t0c00h110.5217.6911052.73℃

124ttch402000h110.5217.6911035.04215℃

thh110.5217.694013t0c003101011.45℃

tth4040c00h110.5217.69147981.12℃

tth0h110.5217.6940150c054.9937.80℃

th406t0c00h110.5217.691900.77℃

63.9

（） （）h40t7t0c00110.5217.691880.04℃ 取880℃

3.5h7考虑到现场轧制生产中，精轧机组间采用冷却水控制温度，根据生产需要，。

精轧各架温度变化

机架 温度(℃)

1

2

3

4

5

6

7 880

CVC带表“连续可变凸度”，其技术的基本原理是将上下工作辊的辊型设计成花瓶的S型，然后相对180°布置，组成相互对称的辊缝形状，通过工作辊沿轴向移动，达到改变工作辊所组成辊缝形状，以控制带钢的横截面形状及延伸情况，从而得到所要求的板型。CVC技术在不断减少对轧辊支持作用的情况下，实现了轧辊凸度的连续变化，从而起到板型控制作用。该装置即满足了对控制辊缝的要求，又节省了大量的配置辊型的轧辊，也就是既提高了板型质量，又降低了生产成本。

CVC辊型图辊原理

PC辊原理图

CVC辊型

中性

正辊

负辊

PC辊为Pair Cross的缩写，即上下工作辊（包括支撑辊）轴线有一个交叉角度，上下轧辊（平滚），当轴线有交叉角度时将形成一个相当于有辊型的辊缝形状（相当于轧辊具有正凸度）。因此PC辊为了得到整凸度辊缝形状就必须采用带有负凸度的轧辊。轧辊交叉调节出口断面形状的能力相对比较大，但是由于轧辊交叉将产生较大的轴向力，因此，交叉角度不能太大，否则将影响轴承寿命。目前一般小于1°。

PC辊在应用中的另一问题是轧辊的磨损，为此，目前PC轧机都带有在线磨损装置以保持辊缝形状的稳定。

PC轧辊的优点是调节凸度的能力较大，但是存在很大的轴向力而了其调节能力。PC辊的缺点是机构复杂以及轴向力（达到轧制力的8%~10%）将使轴承寿命缩短，使维护工作量增大，并增加了轧制力测量的滞后性，采用PC辊时弯辊力一般不能超过80t。PC轧辊一般用于凸度预定，不用于在线（轧制时）调节。

本设计精轧机组F1，F5～F7为常规轧机；F2～F4为PC轧机，F4～F7带有ORG装置，对工作辊的偏磨损及表面粗糙，通过段差磨削及表面磨削来消除，可进行不受同宽度轧制，宽度逆转轧制的自由轧制，同时，可以延长换辊周期。F1～F7采用横移台车快速换工作辊，减少停轧时间。

热轧带钢厚度精度一直是提高产品质量的主要目标。板带钢轧制厚度波动主要来源于轧制力的波动，影响厚度波动的因素有以下几个方面：

（1）由带钢本身工艺参数波动造成，这包括来料头尾温度不均、水印、来料厚度不均以及化学成分偏析等。

（2）由轧机参数变动造成，这包括支承辊偏心、轧辊热膨胀、轧辊磨损以及油膜轴承油膜厚度变化等。轧机参数变动将使辊缝发生周期变动（偏心）及零位偏移（热膨胀等）。这将在辊缝不调整情况下，使轧件厚度发生周期波动火缓慢变化。

自动厚度控制系统是用来克服带钢工艺参数波动对厚差的影响，并对轧机参数的波动给予补偿。

轧钢机工作图表是研究和分析轧制过程的工具，它表示和反映了轧制道次和时间的关系。其中T为轧制节奏时间，TZ为总延续时间，Δt上块轧完到下块开始轧制的间隙时间，Σtj为各道次的间隙时间之和。

。

道次 T Δt TZ 时间/s 粗轧机的工作图表

：

Tz4.946.469.6013.6619.4323.411248133.50s，t15s

设定：TTZt133.5015148.50s ，

道次 T TZ 时间 精轧机的工作图表

其中 tzh110.08s,t15s

111tS....j0VVV6211116....12.98s 8.720.812.44TZtzhtj110.0812.98123.06s,Ttzht110.0815125.08s

4 设备参数的选择

1．为了完成每年420wt板坯任务，车间设置三座步进梁式加热炉。 2．炉子形式，步进梁式板坯加热炉。 3．加热能力：

最大产量：350t/h，加热230×1500×100000mm的板坯从20℃到1200℃，装料间隔50mm。

4．炉子主要尺寸:

炉子基本尺寸

名称

尺寸，mm

装料辊道、出料辊道中心线距离

两炉中心线距离

炉子全长 炉子有效长度 装料前室长度 预热段长度 加热1段长度 加热2段长度 均热段长度 炉子宽度 炉膛内宽度

47500 24000 42470 40020 2450 11322 9113 9485 10100 124 11716

5．加热炉炉型图及尺寸

装料前室 预热段 加热1段 加热2段 均热段

1000 700 1500 800 2450 900 850

2800 2000 • 加热炉炉型图及尺寸

700

板坯高压水除鳞装置

高压水除鳞装置设备性能

项目 型式 集管数，个 压力，MPa 水量，m3/h 喷嘴型式 喷嘴型号 数量，个

指标 高压水喷射式 上/下各2 16 420 扁平喷射型 相当于DNH1525 66（合计）

粗轧机组

车间设有两架粗轧机（R1，R2）,与力辊一起构成万能轧机对板坯进行压下，然后供给精轧机轧制，粗轧机入口处设有导板，使轧件对中，轧辊轴承座下部设有换辊滑板。

粗轧机主要参数

粗轧机 型式

最大轧制力t 工作辊mm 支持辊mm 主电动机 KW&rpm 轧制速度m/s

R1R2 四辊可逆式 4000

Φ1200/Φ1100×1780 Φ1550/Φ1400×1780 2-AC 7000kw 0±40/80 r/min

0～～

粗轧机小立辊

粗轧机小立辊（E1E2）附在每架粗轧机前面，与粗轧机一起构成万能轧机，对粗轧机中的板坯在宽度上进行强有力的压缩，并保持带钢宽度一致，同时也起着对准轧制中心线的作用。

粗轧机小立辊设备主要参数

轧机小立辊 最大轧制力t 最大轧制速度m/s 轧辊直径mm 轧辊开口度mm 主传动功率kw 最大压下量mm

E1E2

400 0～～ Φ1180～1080 770～1780 2×1450

60（板坯230mm）

保温罩

本设备是放在延迟辊道上，主要是防止带钢的温降，以保证精轧的开轧温度，同时也起到节能消耗的作用。

保温罩设备性能

项目

指标

型式

液压缸行程，mm 液压缸工作压力，MPa

开启角度，(°) 数量，个 液压倾动式

560 21 0、45、90

11

精轧区设备选择

飞剪

飞剪设备性能 序号 1

名称 切头剪形式

剪切材料 剪切温度

2

剪切能力

剪切负荷 剪切规格 切头长度 剪切速度 形式

3 4

减速机

减速比 润滑 电动机

碳素钢 900℃

技术数据 异周速滚筒式

低合金钢 900℃

最大1175吨 最大60mm×1630mm

500mm 约60~150m/min 二级齿轮减速机

1/ 强制给油 1-AC2000kw×680rpm

精轧除鳞箱

精轧除鳞箱设备性能

项目

除鳞箱型式

上夹送辊型式 上夹送辊尺寸，mm 上夹送辊压下装置 上夹送辊数量，根 辊道辊和下夹送辊型式 辊道辊和下夹送辊尺寸，mm

下夹送辊数量，根 辊道辊数量，根 电动机，台×KW×r / min 辊道速度，m / min 除鳞上集管数量，根

指标

双夹送辊形高压水喷射式

空心空转辊式 ф510×L 1930 气缸驱动式

2

单独驱动式 ф350×L 1930

2 4 6××250 0～275 2

除鳞集下管数量，根

除鳞喷咀型号

每根除鳞集管喷咀数量，个

除鳞压力，MPa 水量，m3/h 除鳞罩 2 DNH1525

20 16 450

液压缸驱动开闭式

精轧机组

精轧机组为7架四辊不可逆式连轧精轧机（F），各机架间距6000mm，传动系数设有安全装置。轧机牌坊为闭口式，工作辊和支持辊用喷嘴来冷却。1780精轧机组是日本三菱重工设计，设备由三菱重工与中国一重合作制造或从日本引进。主要包括：测量辊 、切头剪、精轧机除鳞机、F1E立辊轧机、7架精轧机及其附属设备组成。 F1，F5～F7为常规轧机；F2～F4为PC轧机，F4～F7带有ORG装置，设计年生产能力420万吨。

F1E立辊有AWC(宽度自动控制)功能 。

精轧机采用全液压压下装置AGC 系统, 液压缸行程为120mm,增加了压下的快速性，提高板厚的精度。目前AGC 系统厚度控制数学模型不断完善, 控制精度不断提高。

精轧机组F1～F7采用热轧油工艺润滑技术 。 F1～F7采用横移台车快速换工作辊，减少停轧时间。 。

精轧机组设备主要参数

设备性能 数量 类型 最大轧制力 开口度（最大辊径）

工作辊直径

F4~F7: φ700/φ625

辊身长度 材质

1780mm 高速钢 / 高镍铬

参数 7架 四辊不可逆轧机 4000t/每机架 F1~F370mm,F4~F760mm

F1~F3: φ800/φ710

支承辊尺寸 材质

1550/1400×1760 45Cr4NiMoV F1~F3 AC10000×100/200 F4 AC 7500×157/314

主传动电机功率KW

F5 AC 7500×203/406

和转速r/min

F6 AC 7500×240/480 F7 AC6000×275/550

精轧区其他设备

活套支持器用于张紧精轧机架间的带钢，使精轧机架间的带钢在恒定的微张力状态下保持一定的微套量，形成张力调节的缓冲环节。活套辊放下时，活套辊上表面高出理论轧线的高度。活套装置（）。

活套装置设备性能

项目

型 式

活套动作角度，（°） 活套初始角度，（°） 辊径×辊身长，mm

L1～L3

电动机， KW× r / min

L4～L6

指标

电动式

60(轧钢时)，90(换辊时)

ф184×1830 3×2—DC 60×58 3×1—DC 90×58

3. 精轧机引料辊

精轧机引料辊

项目

机 架 辊身直径，mm

材 质 数 量，根

电动机，台×KW× r/min 辊子转速，m/min

F1 350 空心锻钢

1 AC ×250 0～275

指标

F7 300

厚壁钢管，表面喷焊

2

2 ×AC8×1400 0～1319

4. 轧辊交叉装置

轧辊交叉装置参数

型式

电动单侧交叉方式

交叉角，（°） 丝 杆(直径×螺距), mm 交叉速度（丝杆速度）,mm/s

电机，台×KW×r / min

Max. 180×16

2× AC 44×1300

4. 磨辊装置

F4～F7轧机在线磨辊装置。

F4～F7轧机在线磨辊装置

项目 型 式 研磨范围 研磨方式

砂轮尺寸（外径×内径×有效厚），mm

砂轮研磨速度，r / min 摆动速度，mm / s 砂轮推压力，kg 砂轮倾斜角度

指标

2磨头组合型定压推压方式(杯型)

工作辊辊身全长磨削

全面磨削、段差磨削和全面、段差并用磨削

φ240×φ120×75

800～1000(2个机架)，400～5004（个机架）

50～80 100～140 随工作辊倾斜

冷却装置

轧辊冷却：F1～F7入口侧上支持辊各设置一根集管。

F1～F7入口侧上、下工作辊各设置一根集管。 F1～F3出口侧上、下工作辊各设置三根集管。 F4～F7出口侧上、下工作辊各设置二根集管。

除鳞集管： F1～F3机架间上下各设置1根除鳞集管。

带钢冷却集管：F3～F7机架间上下各设置1根带钢冷却用集管、氧化物清除集管F1～F7出口轧制线两侧各设置1根侧喷集管，上部设置一根水切喷射集管。 除尘集管：F1～F7出口侧上、下各一根。

ORG的水切集管：F4～F7入口侧的侧导板的两侧各有一根

冷却装置压力及水质

使 用 部 位

F1～F7工作辊冷却 F3～F7机架间冷却、

F1～F7出口侧除尘喷射及吹扫喷水

飞剪输入辊道冷却

飞剪冷却

精轧除鳞箱辊道冷却 F1～F7支持辊冷却 F1～F7机架间活套辊冷却 飞剪输入辊道内部冷却

油冷却装置

层流冷却系统设备性能

项目

阀门数量型式

组数

1～12组每组集管数量，根 13～15组每组集管数量，根

每组流量，m3/h 集管内压力，MPa 冷却水温度，℃ 总水量，m3/h 冷却水区域长度，mm

侧喷组数，组 侧喷压力， MPa

上部

126个空气操作蝶阀

15 6 12 504 ≤35 7560

压 力，MPa

水 质

直接水

间接水

下部

108个空气操作蝶阀

15 12 12 504 ≤35 7560

82800 16

卷取区

主要设备性能

卷取能力

材 料

抗拉强度，

等 级

N/mm2

碳 素 钢 低合金钢 卷取温度

700 700

屈服强度，N/mm2

0 0

厚 度，mm 宽度，mm

卷取速度，m/min

400℃~800℃

1630 1630

＜250 ＜200

项目

型 式 窗口直径，mm 带钢厚度，mm 带钢宽度，mm 板卷外径，mm 板卷内径，mm 板卷重量，t 单位卷重，kg/mm

额定功率，KW

传动电机

转速，r/min

卷取速度，rpm 卷取机框架厚度，mm

指标

液压3助卷辊卷取机

2350 ~ 800~1630 1000~2150

762 最大30 23 2~500 320/960 最大1300 150

5 轧制力与轧制力矩计算

轧制力计算

计算公式

1. ，其公式为；

（1m)(k) （） 式中：m——表示外摩擦时对P影响的系数，m当t≥800℃,Mn%≤%时，

1.6fRh1.2h；

HhK=10×（）（+C+Mn+）Mpa

式中：t——轧制温度，C、Mn为以%表示的碳、锰的含量；

hR——平均变形系数，； Hh2vη——粘性系数，0.1(140.01t)C'

f——摩擦系数，fa(1.050.0005t)，对钢辊a=1，对铸铁辊a=；

‘C——决定于轧制速度的系数，。

C与速度的关系

轧制速度（m/s）

系数C

‘’＜6 1

6~10

10~15

15~20

2. 各道轧制力计算公式为

PFpBHbhRhp 2

轧制力计算结果

粗轧机轧制力计算结果

道次 T(℃) H(mm) h(mm) Δh(mm) R(mm) f m K(Mpa) C' η

230 195 35 600 1

195 146 49 600 2

146 98 48 600 3

98 69 39 600 4

69 48 21 600 5

48 40 8 600 6

1

1

1 1 1

1

v（mm/s）

ξ

2510 2510 2510 2510 2510 2510

P(Mpa)

BH（mm） bh（mm） P(KN)

1500 14174

18018

19902

20618

18317

1480 12070

精轧机轧制力计算结果 道次 T(℃) H(mm) h(mm) Δh(mm) Ri(mm) f m K(Mpa) C' η

v（mm/s）

ξ

1 40 24 16 400

2 24 15 9 400

3 15 10 5 400

4 10 7 3 350

5 7 350

6 1 350

7 880 350

1

1210

1

2200

1

3660

6110

9410

13080

15000

P(Mpa)

(BH+bh)/2 P(KN)

110

15671

15112

14179

18065

14813

7925

传动两个轧辊所需要的轧制力矩为：

MZ2Pxl2PxRh，

式中：P——轧制力； x——力臂系数； l——咬入区的长度。

上式中的力臂系数x根据大量实验数据统计，~。一般的，轧制力臂系数随着轧制

厚度的减小而减小。 1 。

粗轧轧制力矩计算结果

道次 Ri（m） Δh(m) P(KN) x M（）

1 14174

2 18018

3 19902

4 20618

5 18317

6 12070

。

精轧轧制力矩计算结果

道次 Ri（m） Δh(m) P(KN) x M（）

1

2

3

4

5

6

7

110

15671

15112

14179

18065

14813

7925

6 设备能力参数校核

轧辊的物理性质

轧辊名称 工作辊F1~F3

-- 工作辊F4~F7

-- 支持辊F1~F7

--

材质 实心锻钢

-- 高镍铬 -- 高速钢 --

许用应力 [σ]=120MPa [τ]=60MPa [σ]= 120MPa [τ] =60MPa [σ] =120MPa [τ] =60MPa

泊松比

-- --

弹性模量（Gpa）

E=206 -- E=206 -- E=206

R1工作辊

-- R1支持辊

--

合金锻钢

-- 合金锻钢

--

[σ] =120MPa [τ] =60MPa [σ] =120MPa [τ] =60MPa

-- --

E=206 -- E=206 --

轧辊强度校核

在本设计中，由于粗轧两架轧机相同，所以对于同一辊径的情况下，只需校核压下

量最大的一道。对于R1校核第二道次，F1~F3校核第一道，F4~F7校核第四道。由于各机架均为四辊轧机，所以本设计以粗轧机为例进行校核。

校核时，需要校核轧制力较大，轧辊尺寸较小的道次。对于四辊轧机，当采用工作辊驱动时，由于工作辊受弯矩小，主要由支承辊承担，量辊之间圧靠会产生接触应力，因此在设计校核中，支撑辊校核辊身与辊径的弯曲应力，工作辊校核辊身弯曲应力，辊头的弯曲组合应用，以及两辊间的接触应力大小。 参数计算

由于校核时应考虑危险情况，故有关尺寸应按最危险情况取值，现将有关的轧辊参数列出如下：

1．工作辊

R1粗轧机主要尺寸为：辊径D×辊身长度L；1200mm×1780mm，辊颈采用滚动轴承，故根据经验公式，其尺寸如下：

d0.5~0.55D600~660，取为650mm； l0.83~1.0d539.5~650，取为600mm；

万向接轴示意图

辊头采用滑块式万向接轴，其主要尺寸如下：

辊头的直径D1D5~1512005~151195~1185mm， 取1190mm。 厚度s0.25~0.28D1297.5~333.2mm，取320mm。

b0.15~0.2D1178.5~238mm，取200mm。

b/s0.625，0.208

压下螺丝中心距aLl17806002380mm

抗扭断面系数

b/s

1

2

3

4

5



其它参数选择方法相同，。

工作辊参数选择结果 单位mm 项目 R1 R2 F1~F3 F4~F7

辊径D×辊身长度L

1200×1780

800×1780 700×1780

辊颈d 650

420 350

辊颈l 600 380 300

辊头D1 1190 790 690

辊头b 200 120 110

辊头s 320 200 180

2．支撑辊

R1R2粗轧机主要尺寸为：

辊径D×辊身长度L：1550mm×1780mm 辊颈：d=850mm，l=750mm

压下螺丝中心距aLl17807502530mm

支撑辊参数选择结 单位mm

项目 R1 R2 F1~F7

辊径D×辊身长度L

1550×1780

1400×1760

辊颈d 850

800

辊颈l 750 700

R1轧辊强度校核

由于R1R2、F1~F7轧机均为四辊轧机，校核方法相同。工作辊与支撑辊辊身处的弯矩可按下列公式计算：

M1DPLbPaL，M2D 244224式中：M1D——工作辊辊身处的弯矩； M2D——支撑辊辊身处的弯矩； P——轧制力； L——辊身长度； a——压下螺丝中心距； b——所轧板带钢宽度。

选轧制力大的第四道次进行校核，已知数据：电机功率P=7000kw,辊头宽度：

DS1190320b0211146mm

22222222（1）工作辊辊身的弯曲应力

经支承辊传递，工作辊的压力（最大应力）位于工作辊辊身和辊径（辊颈）的交界处，则

M1DPL2xqxdx

04b工作辊所受轧制载荷均匀分布，则上式可简化为：

M1DPLPbpLb 882441DM1DW1DPLb2.06181071.781.48132442444.474Mpa120Mpa 330.1D0.11.2（2）工作辊辊头的扭转应力

工作辊头为传动端，须校核扭转应力。

a L Mn dg Dg Mn(tm) b l(mm)

工作辊辊头的扭矩图

根据上图的辊头结构图，其合力作用在扁头一个支叉的外侧的b/3处扭转力矩

MnPb6b 26b0b39550P； nM式中：M——接轴所传递的力矩；Mb0——扁头的总宽度与扁头一个支叉的宽度。

P——电机功率，KW，P=7000KW

n——转速，r/min；

v——速度，m/s；vnD160，

D1——辊头直径，m。 所以扭转力矩等于：

9550P95507000bMbbb0.2n40MnPP993Nm

22266666b0bb0b1.1460.2333扭转应力 Mn9938.07Mpa60Mpa 33S0.2080.32（3）两辊的接触应力

接触应力按赫兹公式计算maxqr1r2 2K1K2r1r2式中 q——加在接触表面单位长度上的负荷，qPL接触； r1、r2——相互接触的工作辊与支撑辊的半径；

212112 K1、K2——与轧辊材质有关的系数，K1、K2

E2E1其中1、2、E1、E2——两轧辊材料的泊松比和弹性模量。

L接触和粗轧机第四道次的板宽相等即：L接触1502.3mm

由于工作辊与支撑辊的材质相同，并且泊松比0.3，所以上式可写为：

max0.418qEr1r2

r1r22.061810720610960077510001.4813max0.418(P)3849.01MPa

600775（4）支撑辊的辊身中部弯曲应力

M2DPL2xqxdx

04aqx——工作辊对支撑辊在单位长度上的压力； a——支撑辊两个支反力间的距离。

在计算弯曲强度时，认为a'等于压下螺丝中心距a，而且把工作辊对支撑辊的压力简化为均布载荷，则上式可简化为：

M2DPaPLpaL 482242DM2DW2DPaL2.06181072.531.78224224Mpa22.70120Mpa 330.1D0.11.55p2p2MDz1780mm l/mm

（5）支撑辊辊颈处的弯曲应力

危险断面位于支撑辊辊颈和辊身的连接处（此处支撑辊辊颈所受弯矩最大），则

maxpl2.06181070.75Md42262.95MPa[]120MPa 330.1d0.1d0.10.853符合强度要求。

同理，通过以上公式计算精轧机组第一架和第四架轧机符合要求。因此，可知其它四辊轧机符合条件。

在设计轧制板带时，必须保证其能稳定咬入。其咬入角主要取决于轧机的形式、轧制速度、轧辊材质、表面状态、钢板的温度、钢种特性及轧制润滑等因素的影响。热轧带钢的最大咬入角一般为15°~20°，低速轧制时为15°。轧件能被咬入的条件为摩擦角大于咬入角，即tantan，并且一般的，轧制速度高时，咬入能力低。

根据压下量与咬入角的关系：

hD1cosa,tanβf，取辊径最小时计算。

由此公式，

计算结果

项目 tanα tanβ

R1第二道

F1~F3第一道

F4~F7第四道

注：只对压下量Δh较大的道次进行验证。

考虑到速度因素，以上计算符合要求，咬入能力满足条件。

加热炉能力校核

加热炉小时产量计算：

由公式： QLnGbt 式中：Q——加热炉小时产量，t/h； L——加热炉内有效长度，； n——加热炉内装排数，取1； G——每个钢坯重量，30吨； t——加热时间，h：t2.44h b——加热钢料断面宽度，。

则： Q40.021301.52.44328.03t/h350t/h 所以加热炉的年加热量为：

A3Q73623328.037362724.48万吨420万吨。

电机功率校核

以粗轧机R1的第二道进行校核

1. 轧机功率是轧机电气设备选择的重要参数依据，电机传动轧辊所需的力矩为：

由公式： MmaxMzhMfMkMd i式中 Mzh——轧制力矩，，已求得； Mf——附加摩擦力矩，； Mk——空转力矩，；

Md——动力矩，，匀速转动动力矩为0； i——主电机的减数比，取1。

2. 附加摩擦力矩：

附加摩擦力矩由两部分组成：轧辊轴承中的摩擦力矩Mf1与传动机构中的摩擦力矩Mf2

MfMf1iMf2，

Mf1Pdf，

1Mf21MzhMf1

其中：Mf——附加摩擦力矩，；

Mf1——由轧辊轴承引起的摩擦力矩，； Mf2——由传动机构引起的摩擦力矩，； ——传动效率，；

f——轧辊轴承中的摩擦系数，为滚动轴承，。 d——轧辊辊颈直径。 P——轧制力。

则： Mf1Pdf180180.60.00332.43KN.m

11Mf21MM12965.9432.43157.81KN.m f1zh0.95MfMf1iMf232.43157.81190.24KN.m 13. 空转力矩：

空转力矩是指空载转动轧机主机列所需的力矩，通常由各转动零件自重产生的摩擦力计算之。按经验方法，空转力矩通常约为主电机额定力矩的3%~6%，取5%。

Me9550P700095501671.3KN.m； n40Mk0.05Me0.051671.383.6KN.m；

式中： Me——电机的额定力矩，；

Mk——空转力矩，；

； P——电机功率，

n——电机转速，rpm。

4. 电机能力校核

作用在主电机轴上的力矩为：

MmaxMzh2965.94MfMk190.2483.63239.78KN.m i1MmaxM4000100.624000KN.m

因此电机满足要求。

7 轧机生产能力校核

年产量计算

常用的轧机产量有轧机小时产量和轧钢年产量两种。它们是轧钢车间设计极重要的工艺参数，是衡量轧机技术经济效果的主要指标。

工作制度与工作时间

1780生产线实行三班连续工作制，节假日不休息，。

日历天数

检修时间（天） 大中修

365

15

小修 24

小计 39

额定工作时间 天数 326

小时数 7824

652

400

7362

换辊时间（h）

事故时年工作间（h） 时间（h）

1. 大修每四年一次，中修每年一次，有大修年份无中修。 2. 计划小修每10—15天一次，每次8—16小时。 3. 每天换工作辊8次，每次15分钟。 4. 计划小修时间换支撑辊。

5. 年工作时间包括各工序间干扰时间。 6. 机组利用系数：，

7. 间隙时间：粗轧机板坯间间隙时间为15s，精轧机组带坯间隙时间为15s，粗轧机各道次间隙为12s。 8. 成材率：%。

1．轧机小时产量

实际生产中，由于种种原因轧机小时产量为

A13600QKb， QLBH T式中：A1——轧机小时产量；Q——原料重量（t）；T——轧制节奏时间（s）； b——成材率，K——轧机利用系数；——钢的密度，； L——坯料长度；B——坯料宽度；H——坯料厚度。

根据本车间设计，影响轧机小时产量的主要因素是精轧机组，所以轧制节奏时间按精轧机组轧制时间加上间隙时间计算，本车间间隙时间取15s。

Q7.85103101.50.2327.08t，K0.8，b0.9794，T148.50s；

A360027.080.80.9794514.37t/h。 148.502．轧钢机平均小时产量

当一个车间有若干个品种时，每个品种的小时产量进不同，为计算出年产量，就必须算出轧机轧制的所有产品的平均小时产量，也称为综合小时产量。计算平均小时产量有两种方法：

按轧制品种的百分数计算

AP1aa1a2...nA1A2An

式中： a1 a2…an—不同品种在总产量中的百分数；A1A2…An—不同品种的小时产量。

（2）按劳动量换算系数计算。

选取一种或几种产品作为标准产品，以其它产品的单品种小时产量于标产品的小时产量相比，得出劳动量换算系数。将各产品的单品种小时产量乘以换算系数，即可得到经过换算后的与该品种相当的平均小时产量。

劳动量换算系数X为：X式中：

AbAb A—标准产品的小时产量（t/h）；

A—某种产品的小时产量（t/h）；

劳动换算系数x可根据现场生产数据来确定。主要考虑了生产产品时的难易程度。某些参考资料中都能查到各种劳动换算系数。将上述两公式结合后得到：

AP1aa1aX12X2...nXnAbAbAb

取2mm的带钢作为标准产品，按厚度进行换算后，。

厚度 Xi

Ai（t/h） ai（%）

本设计的平均小时产量AP用下式计算：

AP1aa1a2...nA1A2An665.69t/h10017.029.8515.6330.5620.4712.344.134.88514.37605.142.966.83734.81857.28

3．车间年产量计算：

车间年产量是指在一年内轧钢车间各种产品的综合产量，以综合小时产量为基础进行计算。计算公式如下：

AAPTjwK2

其中：A——年产量，吨/年；

AP——轧机的平均小时产量，吨/小时； Tjw——轧机一年内最大可能工作时间，小时； K2——时间利用系数，。

由上面可知，AP665.69t/h，Tjw7362h，则年产量为：

AAPTjwK2665.6973620.86421.47wt420wt。

所以，年产量能够满足生产需要。

8 车间技术经济指标

概述

车间技术经济指标主要是指轧制线的生产能力、作业率、成材率和轧辊、燃料、电力的单位消耗。它表示轧钢车间各项设备，原料，燃料，动力及劳动力，资金等利用程度的指标，反映了企业的生产技术水平和生产管理制度的执行情况，是评价现场生产效率高低

的重要指标。

车间各项技术经济指标分析及制定

1. 各类材料消耗指标

轧钢生产中主要的原料及动力消耗主要有：金属、燃料、电力、轧辊、水、油、压缩空气、氧气、蒸汽和耐火材料等。由于生产条件的不同，或者由于技术操作水平和生产管理水平的不同，不同差距上述消耗系数会有很大的差异，就是同一差距在不同时期，各种指标也可能因为某种原因而发生更变化。因此，要经常掌握和研究产品的各种消耗指标，才能了解和改进生产。 (1) 金属消耗

金属消耗是轧钢生产中最主要的消耗，因此，降低金属消耗对节约金属，降低成本有主要意义。金属消耗指标通常以金属消耗系数来表示，它的含义是生产一吨合格钢材需要的钢锭或钢坯量，计算公式：K=W/Q，式中K是金属消耗系数；W是投入坯料重量；Q是合格产品重量。

金属消耗一般由下列的金属消耗组成：烧损、切头尾与切边损失、清理表面的损失、轧废及其它缺陷等造成的损失。生产过程中除了以上所述损失之外，还有取样，检验，铣头，钻眼等造成的损失。一般说来，～，。 （2）燃料消耗

轧钢的燃料消耗主要用于坯料的加热，常用的燃料有煤、煤粉，煤气和重油等。其消耗量一般用每吨钢材加热消耗的燃料重量来表示。每吨钢材的燃料消耗决定与加热时间，加热速度，加热炉结构和产量，坯料的钢种和断面尺寸，入炉时的温度等因素。对连续式加热炉而言，炉子产量越高，相对的入炉消耗就少一些。因此提高轧机作业率，提高炉子生产率是减少单位燃料消耗的重要途径。另外，坯料断面越小，加热时间愈短，炉子热损失就越小，则燃料消耗系数就越小。对于热轧带钢生产，燃料的消耗大约是1505000卡/吨。 (3) 电能消耗

轧钢车间的电能消耗主要驱动主电机和车间内各类辅助设备的电机，照明用电只占耗电总量的很少部分。每吨钢材的电能消耗与钢种，产品种类，轧制道次，轧制温度以及车间用电设备的多少有关。轧制时总延伸系数越大，或者轧制道次越多，电能消耗就

越大。轧制合金比轧制普通碳素钢要高。对于热轧带钢生产，电能消耗为105kWh/t。 (4) 轧辊消耗

轧辊是轧机的主要设备，其消耗量取决与轧辊每车削一次所能轧出的钢材数量和一对轧辊所能车削的次数。影响轧辊消耗量的因素很多，主要有：轧机型式及机架数目；轧辊材质；所轧钢材的钢种和产品形状的复杂程度；轧制过程中金属变形的均匀性；轧制时所采取的冷却方式和工作条件；操作工的操作水平以及轧辊的加工方法。对热轧带钢轧机，～ kg/t， kg/t。 (5) 水的消耗

轧辊车间用水按用途可以分为：生产用水，生活用水和劳动保护用水。其中，生产用水是轧钢厂水消耗的主要方面。生产用水主要用于各项设备和钢材的冷却，冲刷氧化铁皮。轧辊车间耗水量主要取决于车间规模的大小，用水设备的多少，各项设备的需水量以及用水项目的多少。对于热轧带钢轧机，它的用水量为1m3/t。 (6) 压缩空气的消耗

轧钢车间的压缩空气主要用于动力，如加热炉炉门的升降，风铲清理，冷却设备等。轧钢车间单位产品压缩空气消耗量为13 m3/t。 (7) 润滑油的消耗

轧钢车间润滑油消耗包括工艺润滑的消耗，轧机油压平衡用油消耗，各类轴承消耗等。润滑油消耗与车间类型，设备类型等有关。对于中厚板轧钢车间，。 (8) 氧气消耗

轧钢车间氧气的消耗用于废品切割，坯料的表面清理以及检修各类设备等。在轧钢生产中，供应的氧气有两种方法：瓶装运输供应和氧气管道供应。采用管道集中供应，。 （9）耐火材料消耗

耐火材料主要用于加热设备和热处理设备用。因此轧钢车间耐火材料消耗主要取决于加热炉种类，大小，数量和炉子操作技术水平以及检修计划等。生产一吨合格钢材所消耗的耐火材料称为单位产品耐火材料消耗，用来考核车间耐火材料消耗材料。对于中厚板轧钢车间，。 2. 综合经济技术指标 (1) 日历作业率

以轧钢机一年实际工作时间为分子，以日历时间减去计划大修时间为分母，所得的百分数叫做轧机的日历作业率。轧钢机的日历作业率越高，则轧钢机的年产量就越高。故本设计中的轧机日历作业率为：％。 (2) 有效作业率

因为各企业实行的工作制度不同，按日历作业率难以说明轧钢机的有效作业率。为了方便研究分析与对比考察轧钢机的生产率，一般用轧机有效作业率来考核。实际工作占计划工作的百分比称为轧机的有效作业率。％。 (3) 成材率

一吨原料能够轧出合格产品重量的百分数称为成材率。它反映了轧钢生产过程中金属的收支情况，提高成材率的途径是减少金属的损失。％。 (4) 合格率

轧制出的合格产品量占产品总量加轧出的废品的百分比叫合格率。 (5) 劳动生产率

劳动生产者在一定的时间里平均每人生产合格产品的数量称为劳动生产率。劳动生产率的高低反映了劳动者在一定时间内生产产品的多少，换言之，它反映了劳动者向社会提供的物质财富的多少。 。

序号

一 1 二

指标名称 主要产品 年产量

供冷轧用热轧钢卷 热轧商品卷 分卷钢卷 供横切机组钢卷 管线钢卷 主要基础资料

单位 wt wt wt wt wt wt --

指标数据

备注

420 150 60 120 80 10 --

2 3 4 三 5 6 四 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

轧机形式及主要规格 轧机形式为半连续热轧带钢轧机

轧机规格 设备重量 工艺操作设备重量 起重设备总重量 现场制作 电器设备总容量 主传动电机总容量 其它电机总容量 设备负荷及年工作小时 轧机工作小时 轧机负荷率 分卷机组工作小时 分卷机组负荷率 每吨产品消耗指标 金属（连铸板坯） 燃料（煤气） 电力 工业用水 过滤水 蒸汽 压缩空气 氧气 焦炉煤气 轧辊 润滑油 液压油 轧制油

-- -- mm t t t t kW kW kW h h ％ h ％ -- t kCal (kW×h) m3 m3 Nm3 Nm3 Nm3 Nm3 kg L L L

-- -- 1780 13257 4000 170980 97600 73380 45399 6200 94 6900 -- 1505000 105 13

补充新水

20 21 22 23 24 25五26 27 28

干油 耐火材料 捆带及封口 喷涂油漆 定宽压力机模块 剪刃

定员与劳动生产率 职工人数 其中：生产工人 全员劳动生产率

kg kg kg cm3 kg kg -- 人 人 t/(人·m)

-- 1200 1000 3500

从表中情况来看，现场的生产设备重量小，主电机容量较大，该种组合能够满足年产量

要求。

9 节能与环境保护

绿化布置

在厂区的空闲地全部设绿化带，空地和道路的两侧种植花草树木，保证土地不裸露，形成良好的绿化环境。

污染物处理

水处理

本厂用水分为加热炉用水和降低润滑油温度的间接冷却水以及除鳞、轧辊冷却、辊道冷却用的直接冷却水。从节水和环保角度出发，水处理系统采用循环系统。这里的水处理主要是指污水与冷却水的处理。 1. 污水的处理

为节约水资源，降低生产成本，在热轧厂的附近建设回水处理装置，由于在轧制过程中混入水中的铁皮等杂质和润滑油、油脂，为使向系统外排放的水达到标准，现场产生的污水，经地下管道汇集到污水处理池，经过沉淀、过滤、消毒后循环使用。不再可用的污水，达到污水排放标准后排出。对于含油的污水，设置含油排水处理设备，在密度差的作用下与水分离，通过宽带撇油器除去大部分浮油，再通过过滤器进一步过滤除去浮油，以适应不同生产设备排除水质的处理。 2. 冷却水的处理

对于生产过程中的冷却水，经过处理后主要用于回收再利用和供给民用供暖。一部分水以补充水形式排入污水处理系统；水质稍好的，可以进入循环冷却系统加以利用；温度较高的冷却水可以供本地居民供暖所用。 废气处理

热轧厂对大气的污染主要来自两个方面，一是来自热炉烟气排放中的硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳和烟尘；二是轧机在轧制过程中产生的有多种铁的氧化物及润滑油烟组成的红色尘雾，其中以精轧机组最为严重。

为减少废气的排出，在本设计中的加热炉采用高焦转炉煤气，在燃烧时保证充分燃烧。此外，混合煤气经过除焦油、脱硫、吸氨处理，又在烟气出口处设置排烟脱硫装置，因此烟气中的SOx、NOx的浓度均很低，已不构成公害。在轧制过程中产生的粉尘主要来自于精轧区，因此在F4、F5、F6、F7处设置吸尘罩，在离心风机的作用下，粉尘经吸引收集后，进入除尘器进行处理，然后经烟囱排放，捕集到的粉尘则加以回收。此外，现场其他地方设置湿式除尘装置。

热轧润滑油处理

为了提高热轧带钢的质量，热轧中也采用热轧油进行润滑。它可以降低摩擦系数，降低能耗，提高生产率。一般不以纯方式施加矿物油等润滑剂，因为这样易于燃烧，并且污染空气。目前多使用中高级脂肪酸的醇酯等与矿物油组成合成油。

由生产时采用水冷，所以绝大多数的废润滑油进入了污水处理系统。处理时，一般先用毛毡吸附污油，然后进行化学处理，直到达标。

噪声处理

热带厂生产过程的噪声，主要是由轧制过程中板带运行、带钢卷取，精整过程中钢带运行、切板、垛板和空气压缩机、鼓风饥、大型电动机运转以及高压喷水等作业过程个产生的，持续性噪声和精整横切垛板过程中的脉冲性噪声能对人耳造成伤害。

为防止产生较大的噪音污染，特采取以下措施：

1．轧钢车间、精整车间、空压机房均建设厂房外墙，噪声基本抑制在车间内。 2．厂房外有大量的绿地和成排成块的树木，阻断噪声的传播。

3．轧机设备采用自动化控制，使人在远距离的操作室内通过工业电视系统进行监控，从而使噪音传播到作业人员身边的能量减少。

4．操作室采取吸声隔热的建筑结构，故很少有噪声传入。 5．厂区远离居民区，不影响市民的生活。

废弃物处理

对现场生产中的氧化铁皮、废钢等有用的物质回收，回炉重炼。确定无用的废弃物埋掉。

现场节能技术与措施

1．采用连铸坯热装工艺，采用步进式加热炉，并设置中间辊道保温罩，以减少温降，使带钢纵向、横向温度均匀，节约能源；

2．异周速转鼓式飞剪，采用不同的切头和切尾剪刃，利于轧制稳定；设置F1E立辊

轧机，进一步改善带钢边部质量，提高成材率。

高铁重轨热处理技术的发展

摘要：本文介绍了关于高铁重轨的性能特点和性能要求，热处理的作用，热处理方法

的分类、各种方法的优缺点，存在什么问题，以及重轨热处理技术的发展方向。

关键词：高铁重轨；热处理；贝氏体钢轨

1. 高铁重轨的性能特点和性能要求

高铁重轨即建设高速铁路所用的钢轨。高速铁路是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使营运速率达到每小时200公里以上，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。早在20世纪初期，当时火车“最高速率”超过时速200公里者寥寥无几。直到19年日本的新干线系统开通，是史上第一个实现“营运速率”高于时速200公里的高速铁路系统。高速铁路除了在列车在营运达到速度一定标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。广义的高速铁路包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。

高速铁路轨道结构和普通铁路轨道结构一样，由钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔等部分组成。这些力学性质绝然不同的材料承受来自列车车轮的作用力，它们的工作是紧密相关的。任何一个轨道零部件的性能强度和结构的变化都会影响所有其他零部件的工作条件，并对列车运行质量产生直接的影响。钢轨直接承受由机车车辆传来的巨大动力，并传向轨枕；轨枕承受钢轨传来的竖向垂直力、横向和纵向水平力后再将其分布于道床，并保持钢轨正常的几何位置；轮轨间的各种作用力通过轨枕和扣件的隔振、减振和衰减后传递给道床，使道碴重新排列，并将作用力扩散传递于路基。由于列车速度的提高给轨道结构的作用力与速度的N次方成正比，因此高速铁路的轨道必然要比普通线路具有更高的安全性、可靠性和平顺性，而轨道各部件的力学性能、使用性能和组成为结构的性能都比普通轨道部件高得多[13]。

列车速度越高，要求重轨的刚度越大，弹性变形越小。弹性变形过大，高速运行就得不到保证，就像车辆在松软的沙滩上无法快速行驶一样。当然，刚度也不能过大，过大了会使列车振动加大，也不能做到平稳运行。 、耐久、少维修

这要求钢轨在列车荷载的长期作用下，塑性累积变形小。而且在自然条件的长期作用下，其强度不会降低，弹性不会改变。真正做到长寿命，少维修。只有这样，才能高速行车，减少维修费用，并增加运行的安全性。经验告诉我们，线路经常的维修会增大行车事故的概率。

不仅要求静态条件下平顺，而且还要求动态条件下平顺。钢轨几何尺寸的不平顺，自然会引起轨道的几何不平顺。钢轨刚度的不平顺则会给轨道造成动态不平顺。研究表明，由刚度变化引起的列车振动与速度的平方成正比。列车速度越高，刚度变化越剧烈，引起列车振动越强烈。轻则使旅客舒适度降低，重则影响列车运行安全。所以，要求钢轨在线路纵向做到刚度均匀、变化缓慢，刚度突变是不允许的。

以上几点要求，目前的普通铁路钢轨是不能满足的。必须在钢轨结构、钢轨材料及钢轨施工工艺等方面采取一系列与普通钢轨不同的技术标准才能实现。具体表现在有一个强度高、刚度大的路基基床，沉降很小或没有沉降的地基以及沿线路方向平缓变化的刚度等三个方面。

2 高铁重轨的热处理技术

热处理的作用就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。按照热处理不同的目的，热处理工艺可分为两大类：预备热处理和最终热处理。 1．预备热处理

预备热处理的目的是改善加工性能、消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织。其热处理工艺有退火、正火、时效、调质等。 2．最终热处理

最终热处理的目的是提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。

高铁重轨热处理方法的分类及其优缺点

钢轨热处理工艺按其原理可分为下列三大类： (1)QT工艺。

它是把钢轨加热到奥氏体化温度，然后喷吹冷却介质，让钢轨表面层急速冷却到马氏体相变温度以下，然后进行回火。其组织为回火马氏体(也叫索氏体)，这是一种传统的金属热处理工艺，它可以提高钢轨硬度和强度，改善钢轨抗疲劳和耐磨耗性能。但这种工艺存在如下缺陷：淬火后钢轨弯曲度大，需要对其进行补充矫直，在淬火的轨头断面上有时出现因贝氏体而引起的硬度塌落。这种淬火+回火工艺及加热方法又可分为以下两种：

1)感应加热轨头淬火工艺，如美国钢铁公司的格里厂、新日铁的八幡、乌克兰的亚速厂等均是采用上述工艺。通过电感应加热，使钢轨加热到A3以上50℃，然后空冷到750℃，喷吹压缩空气，使钢轨冷却到500℃左右，进行自热回火。这种工艺生产稳定，对环境无污染，生产方式灵活，缺点是设备一次性投资大、能耗高。

2)整体加热整体淬火工艺。如前苏联下塔吉尔、库兹涅茨克厂、美国伯利恒的斯蒂尔顿厂都采用这种工艺。采用煤气对钢轨整体加热，然后在油中或温水中进行整体淬火，淬火后的钢轨要在450～500℃进行回火。这种工艺特点是产量高，淬火硬度均匀，可提高全断面钢轨的强韧性。

(2)SQ工艺。它是把钢轨加热到奥氏体化温度后，用淬火介质缓慢冷却进行淬火，直接淬成索氏体(不进行回火)，即细微珠光体，其力学性能、抗疲劳性能、耐磨耗性能均比由QT工艺得到的回火马氏体要好。这种欠速淬火工艺按加热方法也可分为三种： 1)感应加热欠速淬火工艺，如中国攀钢就是先用工频电流对钢轨全断面进行预热，再用中频电流对轨头加热到奥氏体化温度，然后喷吹压缩空气淬火，。该工艺直接得到淬火索氏体，即细片状珠光体。

2)焊气加热欠速淬火工艺。采用煤气先将钢轨预热到450℃，然后快速加热到奥氏体化温度，喷吹压缩空气将钢轨直接淬成索氏体，即细微珠光体。日本钢管的福山厂就是采用这种工艺。

3)利用轧制余热进行热处理的欠速淬火工艺。如日本的新日铁的八幡厂、卢森堡的阿尔贝特—罗丹厂。它是充分利用钢轨在轧制后有800～900℃的高温，直接对钢轨在专

门的冷床上进行喷雾或压缩空气淬火。这是目前世界上最先进的热处理工艺，其最大优点是降低成本，节能但增加了生产技术管理难度，也存在淬火质量均匀性问题。 (3)形变热处理。

这种工艺目前仍处于实验阶段，但从前苏联库钢厂、日本新日铁八幡钢厂的实验结果看，其效果显著，前景可观。其主要工艺是：把钢坯加热到960～1100℃，降温到850～960

℃

左右进行轧制，其终轧和预终轧均是在万能轧机的孔型中进行，这种万能孔型给轨头很大变形量，约14％～16％。在轧后用水雾进行快速冷却到550～600℃，然后在空气中最终冷却。

其轨头的金相组织是比普通热处理还要细微的珠光体，其力学性能为：屈服强度900～980MPa，抗拉强度1280～1330MPa，伸长率10％～11％

，断面收缩率33％～

46％。但这种形变热处理要求有高刚度的轧机、高水平的微机和先进的检测设备，目前其尚未被大量采用，但其技术经济指标是相当先进的，代表着钢轨热处理技术的发展方向。

虽然重轨热处理的技术已经很成熟，但仍然存在着一些问题。近年来，热处理设备制造厂家及热处理工作者在设备及工艺方面做了很多努力，在节能、减排环保方面取得了一定的成绩。

节能减排及环保是保证我国国民经济可持续发展战略实施的重要环节之一；也是高铁重轨热处理行业及热处理工作者终身致力于追求的奋斗目标之一。众所周知，热处理是能耗大户，也是排放及环境污染的大户之一。在热处理工艺中，炉窑加热、淬火冷却等过程中都会带来环境污染问题，特别是在现代工业生产中，随着制造业的蓬勃发展，其中热处理数量与日递增，节能环保己成为近代热处理技术发展的主旋律[14]。

3重轨热处理技术的发展方向

现代化铁路高速、重载和高密度的运输组织方式，使重轨的服役条件更趋恶化，因而对重轨质量的要求也进一步提高；要求重轨重型化、强韧化、定尺化、钢质纯净化，

同时焊接性能更好，平直度要高，表面无缺陷。为此，我国各重轨生产厂纷纷改进工艺，改造、更新设备，潜心研究重轨热处理技术，目的在于不断提高重轨的实物质量和开发高速(200kg/h以上)轨，使重轨生产技术有了突飞猛进的发展。

随着制造业的发展，重轨热处理技术也得到了迅速与发展，其中环保节能特色明显。近代重轨热处理技术中的可控气氛、真空、有良好蔽的感应热处理工艺及等离子热处理、低压渗高压气淬、激光电子束强化、喷雾淬火、真空清洗等分别属于典型清洁工艺和少污染技术，这些工使用的真空炉、气氛炉、离子渗氮炉、低NOx、SOx燃烧加热炉、流态炉属无污染设备。在近代重轨热处理技术中，广泛使用的聚合物淬火剂、无氟氯烃溶剂、AL2O3和SiO2等流态床粒子、氮和各种惰性气体等材料属清洁材料。这就有效地实现了去除或减少热处理污染的目的。

近代重轨热处理技术中还通过采用感应加热、形变热处理(将锻造、热轧、铸造及热处理工序有机的结喷合在一起)、薄层渗入、振动时效等热处理工艺达到环保节能的要求。如重轨热处理渗入工艺中，如果渗层过深，不但降低制件的韧性且不利于性能的提高，还浪费能源，增加成本，更主要的是由于加热时间的增长而使污染上升的，薄层渗入技术的应用就解决了上述问题；振动时效是科技界利用不同频率产生的多谐波共振原理制造的多型振动时效系列电脑控制设备应用到热处理工艺，这不但可彻底根除炉窑加热之污染，且可节能[15]。

贝氏体重轨热处理工艺

新的高强钢轨的研发重点集中在贝氏体钢轨上。贝氏体钢轨具有强度高、韧塑性好，显示出强度和韧塑性的良好配合，尤其韧性更好，是珠光体钢轨的2～3倍。另外，高强韧性的中低碳贝氏体钢轨由于含碳量低。具有较好的焊接性能，同时还可与珠光体钢轨焊接。

贝氏体钢轨的热处理工艺也有如何选择的问题。有3种方案可供选择：一是寻求既能获得贝氏体组织，又不必采用等温淬火，而以一定冷速连续冷却的钢轨热处理新工艺。随着欠速淬火工艺的。随着欠速淬火工艺的不断改善，这种方案将会引起人们注意和重

视。二是选择特殊的等温淬火介质。应用精密的测控装焊置，用等温淬火方法。来获取贝氏体钢轨。三是选择特殊的合金元素提高淬透性，使得热轧空冷或正火即得贝氏体组织，贝氏体空冷自硬化特性将贝氏体钢材料生产和机械制造相结合，从而实现全工序超短生产流程。

国内的许多研究者对贝氏体钢生产工艺以及应用领域的拓展进行了大量的研究与试验。20世纪80年代以来，国内的许多学者曾报道高硅Mn-B系贝氏体钢具有高强韧性而且在高应力冲击条件下的磨损抗力较高，并且进一步研究了在不同回火温度下，高硅Mn-B系贝氏体钢的强韧性以及回火过程中的组织变化，其回火工艺为分别在250、300、400和500℃回火，其回火时间均为2h，研究结果表明，在300℃回火时可获得良好的强韧性配合，450～500℃回火时，表现出回火脆性。以后又有很多研究证明了这一说法，大都认为300～350℃回火可获得良好的强韧性配合，造成这一结果的主要原因是形成无碳化物贝氏体及组织中存在一定量稳定的残余奥氏体有关。

许亚娟等人通过对贝氏体试验钢回火丁艺的研究表明，350℃回火并保温4h及以上可使试验贝氏体钢获得最佳的强韧性配合，屈服强度平均值大于1000Mpa，抗拉强度大于1200Mpa，伸长率和断面收缩率分别大于15％和45％，室温冲击韧度大于150J/cm2。而在450～550℃回火时，出现明显的回火脆性；造成回火脆性的原因与贝氏体钢中的残奥分解析出碳化物以及残奥机械稳定性差有关。应避免贝氏体钢在该温度区间回火。因此应采用350℃×4h回火,贝氏体铁素体条片间和亚单元间的薄膜状残余奥氏体处于稳定状态，对钢的韧性起到了有利作用，而且此时具有较高的屈强比，试验钢获得了较好的强韧性配合[16]。

4 小结

铁路轨道是铁路交通的重要基础。轨道的质量、性能和其使用寿命都直接影响到铁路运输的效率和安全。随着我国高速铁路以及货运重载列车的大规模发展，使得对于铁路轨道的安全性和抗磨损性能提出了更高的要求。钢轨通过提高纯净度、增加有利的合金元素等方法可以在一定程度上提高性能，但提升的性能是有限的。而通过对不同材质的钢轨进行相应的热处理可以以较少的加工费用，较大地提高钢轨的性能，具有非常高的使用价值。．铁轨的材料及其处理方法是今后一段时间里高速、重载铁路发展的一个重点考虑的问题。随着对贝氏体钢研究的逐渐深入，在铁路轨道系统中会有越来越多的

部分应用它，也会对铁路的发展起到非常大的推动作用。

结 论

本设计说明书是以鞍钢1780热轧车间为蓝本而设计的年产量为420万吨的热轧车间。其典型产品是16MnR，×1520mm。

设计的主要内容包括：制定产品方案、轧制制度和选择设备，并校核设备和生产能力。在制定产品方案时，以市场为导向，各产品的产量随市场需求的变化而变化，从而追求最大的经济效益。在制定轧制制度时，以车间典型产品为例，把产品质量放在首位，使所有产品都满足尺寸精度和组织性能的要求。因此，车间采用了多种先进生产技术。如部分坯料采用热装来减少能耗；采用较低的出炉温度来减少二次氧化铁皮的生成以及采用CVC、PC、液压弯辊和控轧控冷等。在选择生产设备时是在满足产品方案和保证生产出高质量产品的前提下，充分考虑设备的先进性和经济上的实惠性，还考虑了设备之间的合理搭配，使各设备得到了充分的利用。最后通过设备和生产能力的校核，验证了所做设计的合理性和可行性。

整个设计以获得最大的经济效益为前提，同时考虑到了环保的要求，总之是达到了高产低耗的要求。

致 谢

参考文献

[1] [M].上海：上海古籍出版社，2009 ，15-18. [2] 彭良贵，刘相华，[J].2007,35（2）：59-62. [3] 王国栋，[J].2007,24（1）：1-6.

[4] 刘义学，于全成，侯刚，[J].2005, 5(2):65-67.

[5] 孙蓟泉 战 波，热轧带钢生产新技术及其特点[J].2006,28(1):5-6. [6] 华维 ,刘丹，热轧带钢边部减薄解决对策[J].2009, 26( 2):57-58.

[7] 翁宇庆，我国轧钢生产技术近年来的进步与发展（二）[J].2008,25(6):1-4. [8] 唐荻 , 米振莉 , 陈雨来，轧钢技术的现状和新发展[J].2007,42(11):1-4.

[9] 蔡丽芳，张杰，曹建国，魏钢城，陈刚，朱新宇，热轧带钢平整机工作辊磨损问题研究[J].2007,(2):38-41.

[10] 胡松涛，胡婕，热轧工艺润滑技术问题的分析与优化[J]，2009,（2）:19-21. [11] 董兴辉，热轧窄带钢生产过程中常见质量问题分析[J]，2009, 32(3)：-56. [12] 刘妍 ,樊仲卿,魏福军，热轧窄带钢生产线轧制工艺改造综述[J]，2009，35（1） [13] [J].铁道工程学报，2007,100（1）：41-42.

[14] 柳叶东，冯耀潮，、减排与环保技术[J].2008，（4）：9-14.

[15] [J].金属世界，2009，（6）：80-82.

[16] 劳丽君，[J].材料热处理技术，2009，38（10）：162-165.