年产量110万吨中厚板车间设计可行性研究报告.docx
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年产量110万吨中厚板车间设计可行性研究报告
年产量110万吨中厚板车间设计可行性研究报告
1概述
在钢铁产品当中,钢板是钢材的重要品种,在发达国家,钢板产量占钢材生产总量50%以上。
中厚板(厚度大于4.0mm)广泛用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁、锅炉制造等,是极其重要的刚才品类之一。
随着我国工业的发展,对中厚板产品,无论从数量上还是从品种质量上都是提出了更高的要求。
近代由于船舶制造、桥梁建筑、石油化工、汽车制造等工业迅速发展,以及钢板焊接构件、焊接钢管及型钢的广泛应用,使国内对中厚板的市场需求一直保持增长态势,因而中厚板生产得到了很快的发展,中厚板在国民经济中的地位日趋重要。
钢板是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材,分类方法如下:
按厚度分类:
1)薄板;2)中板;3)厚板;4)特厚板。
我国的分类标准中,称厚度在4.0mm以上的为中,厚板(其中4~20mm为中板,20~60mm为厚板,60mm以上的为特厚板),0.2~0.4mm为薄板,0.2mm以下称为极薄板带钢或箔材。
钢板的这种分类虽然也是基于各类产品相似的技术要求和产品工艺与设备特点,但实际上各国习惯并不一样。
从钢板的规格来看,世界上生产钢板的厚度范围最薄已达到0.001mm,最厚达到500mm,宽度范围最宽达5350mm,最重250t。
按生产方法分类:
1)热轧钢板;2)冷轧钢板。
按表面特征分类:
1)镀锌板(热镀锌板、电镀锌板);2)镀锡板;3)复合钢板;4)彩色涂层钢板。
按用途分类:
1)桥梁钢板;2)锅炉钢板;3)造船钢板;4)装甲钢板;5)汽车钢板;6)屋面钢板;7)结构钢板;8)电工钢板(硅钢片);9)弹簧钢板;10)其他用途钢板。
一个钢种的钢板可以有不同的规格、不同的用途,同样一个用途的钢板也可采用不同的钢种来生产,因此,标志一个钢板品种通常是用钢板的钢种、规格、用途等来表示。
板带钢的用途非常广泛,对板带材的技术要求具体体现为产品的标准,板带材的产品标准一般包括有品种(规格)标准、技术条件、试验标准及交货标准。
根据板带材的用途不同,对其提出的技术要求也各不一样,但对板带刚产品的基本要求仍可以归纳为“尺寸精确板形好,表面光洁性能高”。
对板带钢产品的基本要求包括化学成分、几何尺寸、板形、表面、性能等几个方面。
钢板的化学成分要符合选定品种的钢的化学成分(通常是知熔炼成分),这是保证产品性能的基本条件。
钢板的外形尺寸包括厚度、宽度、长度以及他们的公差应满足产品标注的要求。
例如公称厚度为0.2~0.5mm的冷轧板带钢,其厚度允许偏差A级精度为±0.04mm,B级精度为±0.05mm,公称宽度不大于1000mm的冷轧板带钢宽度允许偏差为+6mm,公称长度不大于2000mm的冷轧板钢的长度允许偏差为+10mm。
对钢板而言,钢板的厚度精度要求是钢板生产和使用时特别关注的尺寸。
钢板的厚度控制是一条钢板生产线技术装备水平的重要标志之一。
钢板常常最为包覆材料和冲压等进一步深加工的原材料的使用,使用上要求板形平坦。
在钢板的技术条件中对钢板的不平度提出的要求,以钢板自由放在平台上,不施加任何外力的情况下,钢板的浪形和瓢曲程度的大小来度量。
不同品种的钢板不平度的要求不同,例如公称厚度大于4-10mm的热轧钢板、钢带在测量长度1000mm条件下,不平度要不大于10mm;公称厚度不大于0.70-1.50mm、公称宽度大于1000-1500mm的冷轧钢板、带钢,不平度要不大于8mm。
使用钢板做原料生产的零部件,原钢板的表面一般是工作面或外表面,从使用的要求出发对钢板表面有较高的要求,生产中从设备和工艺上要保障能生产出满足表面质量要求的产品。
技术条件中通常要求钢板和钢带表面不得有气泡、裂纹、结疤、拉裂和夹杂,钢板和钢带不得有分层;钢板表面上的局部缺陷可用修磨的方法清楚,清楚部位的钢板厚度不得小于钢板最小允许厚度。
根据钢板用途的不同,对钢板和钢带的性能要求不同,对性能的要求包括4个方面:
力学性能、工艺性能、物理性能、化学性能。
对力学性能的要求包括对强度、塑性、硬度、韧性的要求,对绝大多数的钢板、钢带产品而言力学性能是最基本的要求;工艺性能包括冷弯、焊接、深冲等性能;材料使用过程中对物理性能有要求时在技术条件中提出,如电机和变压器用钢对磁感强度、铁磁损失等物理性能提出要求;材料使用过程中对化学性能有要求时在技术条件提出,如不锈钢板、钢带对防腐、防锈、耐酸、耐热等化学提出要求。
1.1中厚板钢板生产的发展概况
1.1.1世界厚板中生产技术的发展
18世纪初,西欧国家在二辊周期式薄板轧机上生产小块中板。
美国在1850年左右,用二辊可逆式轧机生产中板。
轧机前后设置传动辊道,用机械化操作实现来回轧制,而且轧辊辊身长度已增至2m以上,不过,轧辊是靠蒸汽机传动的。
1864年美国创建了世界上第一套三辊劳特式轧机,它不需要轧辊正反转而利用升降台进行来回轧制,当初盛行一时,推广于世界。
到1891年,美国钢铁公司霍姆斯特德厂,为了提高钢板厚度的精度,投产了世界上第一套四辊可逆式厚板轧机。
1981年卢肯斯钢铁公司科茨维尔厂为了满足军舰用板的需要,建成了一套5230mm四辊式轧机,这是世界上第一套5m以上的特宽的厚板轧机。
1907年美国钢铁公司南厂为了轧边,首次创建了万能式厚板轧机,这套轧机立辊能力很小,板边压下量很有限,虽然效果不明显,但在当时还是十分新奇的。
南厂在1931年还建成了世界上第一套连续式中厚板轧机,在精轧机组后设精整作业线,用于大量生产厚度为10mm左右的中板,满足了市场上对这类尺寸钢板的需要。
欧洲国家中厚板生产也是比较早的。
1910年,捷克斯洛法克投产了一套4500mm二辊式厚板轧机。
1940年德国建成了一套5000mm四辊式厚板轧机。
1940年,意大利投产了一套4600m二辊式厚板轧机。
1913年,西班牙建成了一套二辊式厚板轧机。
这些轧机都是用于生产机器和兵器用的钢板,多数是为了二次世界大战备战的需要。
1941年日本制钢公司室兰厂投产了一套5280mm四辊式厚板轧机,采用蒸汽机传动,主要是满足海军用钢板的需要。
第二次世界大战期间,美、苏、英、法、德、意、日、加等八国为了制造军舰和坦克等武器,先后都投产了一批厚板轧机。
第二次世界大战后,机器制造、造船,建筑、桥梁、压力容器罐及大直径输送管线等部门的发展,特别是海上运输,能源开发与焊接技术的进步,对中厚钢板的需要量和品种质量方面提出了更高的要求。
20世纪50年代工业发达国家除完成大量技术改造之外,还新建成一批4064mm(160in)一下的低刚度轧机。
20世纪60年代发展以4700mm为主大刚度的双机架轧机,实现了控制轧制操作的要求,使中厚板的质量有了大幅度的提高,并且掌握了中厚板生产的计算机控制。
20世纪70年代轧机又升了一级,发展以5500mm为主的特宽型的单机架轧机,以满足天然气和石油等长距离输送所需要大直径线用板。
20世纪80年代,由于中厚板使用部门的萧条,许多主要产钢国家的中厚板产量都有所下降,西欧国家、日本和每个关闭了一批中厚板轧机(宽度一般在3、4m一下)。
德国帝森公司拥有4套中厚板轧机,现只剩杜依堡3700mm最好的1套,其他三套都以二手设备出售。
日本原有15套宽厚板这几,现在只留有8套比较好的,其余7套都淘汰了。
美国原有18套宽厚板轧机,现在还有一半在生产,其他都被迫停产。
世界上曾有中厚板轧机200多套,其中宽厚板轧机约120套,目前只剩下中厚板轧机约150套,其中宽厚板轧机约70套。
20世纪80年代开始,国外除了大的厚板轧机以外,其他大型的轧机已很少再建。
中厚板轧机是轧钢设备中的主力轧机之一,代表一个国家钢铁工业发展的水平,世界上每个工业先进的国家都拥有若干套。
各国的中厚板轧机和生产技术都各有其特色,钢板质量和各项经济指标也达到了较高的水平。
总的说,目前日本的厚板轧机性能和生产技术在世界上居于领先地位。
当代新型中厚板车间的特点是:
轧钢机的大型化、强固化、轧机的产量高、质量好、消耗低、向连续化、自动化方向发展,不断进取。
1.1.2我国中厚钢板生产的发展
我国第一套中厚板轧机是1936年在鞍山钢铁公司第一中厚板厂建成的2300mm三辊劳特式轧机。
1958年鞍钢建成了2800/1700半连续钢板轧机,1966年武钢建成了2800中厚板轧机和1966年太钢建成了2300/1700炉卷轧机,这3套轧机生产中厚板的机座都是二辊加四辊双机架的形式,均从前苏联引进。
1958年开始,为发展地方刚特企业,仿鞍钢中厚板厂,先后在全国大多数省市建造了13套2300mm级三辊劳特式轧机。
1978年舞钢建造了一套4200mm宽厚板轧机。
由于三辊劳特式轧机固有缺点,自1970年开始,对三辊劳特式轧机进行改造,或者加一台四辊轧机,或者换成四辊轧机及其他形式。
截至2007年底全国有46个企业70余套中厚板轧机,设计年产能力4530万t。
在建中厚板轧机规模2630万t,2010年全国中厚板轧机年产能力达到7160万t。
在建规模最大的地区是华东。
在建中厚板轧机多为大于或等于3800mm宽厚板轧机,这些新建的生产线中,绝大多数是大轧制力、大功率、高刚度的最新一代中厚板轧机,他们都为国际先进水平的宽厚板轧机,为实现控轧控冷工艺、生产出性能优良板产品创造了装备上的有利条件。
在全球至今投入工业生产的16家5000~5500mm级宽厚板厂中,法国1套,中国、美国和德国各两套,俄罗斯4套,日本5套,见表1-1。
国内投产及在建的5m以上轧机生产线装备情况,见表1-2。
国内大型中厚板轧机(4000~5000mm)主要设备和技术状况,见表1-3。
中国已建3500mm级以上宽厚板线厂家见表1-4.其设备基本参数和引进技术情况。
表1-1世界5m宽厚板轧机有关参数
国别
工厂名称
开始生产年代
轧机规格
产能/万t·/a
5m轧机参数
辊身长/mm
轧辊直径/mm
形式
主电机功率/kw
最大轧制力/t
牌坊立柱断面/cm2
牌坊单重/t
美国
卢肯斯公司科茨维尔厂
1918
3560/5230
1270/865
三辊/四辊
30
2x4000HP
4850
181
美国钢铁公司格里厂
1962
4064/5335
1965/825
四辊
120
2x4400
日本
新日铁室兰厂
1940
5300
1600/1100
四辊
36
30000HP
新日铁大分厂
1976
5500
2400/1200
四辊
190
2x8000
10000
11000
365
住友鹿岛厂
1971
5335/4724
2000/1010
四辊
192
2x4500
9000
10000
260
JFE仓獒厂
1976
5500
2400/1200
四辊
100
2x8000
8000
380
JFE京滨厂
1976
5500
2400/1230
四辊
180
2x6400
8000
中国
宝钢
2005
4950/5300
2300/1210
140/180
2X10000
10000
11900
388
沙钢
2007
4900/5050
2300/1210
150/180
2x10000
10000
536
表1-2国内大型宽厚板轧机(5000~5500mm)主要设备和技术状况
序号
工厂名称
轧机规格(宽度mmx辊数)
热矫直机形式
切边剪形式
定尺剪形式
产能/万t·/a
投产时间/改造时间
附注
1
宝钢厚板厂
5100x4+5300x4(立辊+四辊)
四
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