112万吨热轧h型钢车间工艺设计——毕业设计.docx

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1、新建112万吨热轧H型钢车间工艺设计摘要热轧H型钢作为一种新型建筑用钢，具有截面模数大，重量轻，节省金属的有点，可使建筑结构减轻3040%。2015年建筑钢结构的发展目标，是争取每年全国建筑钢的用钢量达到钢材总量的6%,热轧H型钢的需求将得到迅速的发展。结合国内H型钢生产的实际情况，本设计将新建一座年产112万吨的热轧H型钢车间。主要产品包括窄翼缘、中翼缘、宽翼缘H型钢，其规格为H200600mm,车间综合成材率为95.04%车间采用目前世界上最先进的轧制技术之一三机架串列轧制法，轧件依次通过开坯机、万能粗轧机组（包括轧边机）、万能精轧机，生产线上的五台轧机呈BD-URjEUR2-UF布置,俗

2、称“1一31”布置。坯料采用连铸异型坯,规格有750x450x100和500x300x100两种,年需坯料116.67万吨，两种坯料长度范围为：4.411.0m。本设计的主要内容有：车间产品大纲和金属平衡、方案选择、工艺流程、设备选择、孔型设计、生产能力计算、设备验算、车间组成和布置、重要技术经济分析、环境保护以及使用AutoCAD绘制孔型图和工艺平面布置图。关键词：热轧H型钢；万能轧机；车间设计ProcessdesignofanewH-beamworkshopwithanannualoutputof1.12milliontonsAbstractAsanewtypeofbuildingstee

3、l,hotrolledH-sectionsteelhasalargesectionmodulus,lightweightandalittlemetalsaving.Itcanlightentheconstructionstructureby30400.Itistostrivefortheannualsteelconsumptionofconstructionsteelinthewholecountrytoreach6%ofthetotalsteelquantity.ThedemandforhotrolledH-sectionsteelwillbeobtained.Rapiddevelopmen

4、t.AccordingtotheconditionofH-beamproduct,inthisdesign,anewH-beamworkshopwillbebuilt,Itsannualproductionis1.12milliontons.ThemainproductincludesHN、HM、HW,theweb-depthisfrom200to600mm,thecomprehensiveyieldoftheshopis96%.Theproductionlineadoptsoneofthemostadvancedtechnologyintheworld,whichiscalledthree-

5、stand-stringrollingtechnology,asitsusuallycalledis”1-3-1style.Thebilletisrolledbyroughmill,universalroughmill(includingedgingmill),universalfinishingmill.ThefivestandsisallocatedasBD-UREUR2-UF.TheinitialmaterialsareC.C.beamblank,andwithaneedof0.8615milliontonsayear,whichincludingtwodifferentdimensio

6、ns:750450100and5OO3OO1OO,theirlengthrangefrom4.0mto11.0m.Themaintaskofthedesignincludes:schemeofproductsandbalanceofmetal,selectingofrawmaterial,alternativesselection,technologicalprocess,equipmentselection,rollpassdesign,productioncapacitycalculation,equipmentstrengthcalculation,majorobjectsoftheba

7、rplant,layoutofworkshop,technologicaleconomicanalysis,andcircumstanceprotection.ItisalsoincludingthepassdiagramplottingandthelayoutofplantdrawingbyAutoCAD.KeyWords：HotrollingH-beam;Universalmill;Workshopdesign目录摘要I1概述11.1 产品介绍11.1.1 简介11.1.2 产品特点11.1.3 品种规格11.1.4 生产历史11.2 H型钢的生产方法21.3 生产H型钢新工艺21.4 产

8、品用途及实例31.5 H型钢未来的展望32产品大纲及金属平衡42.1 产品大纲42.2 产品技术要求42.3 原料选择62.3.1 原料的种类选择62.3.2 原料规格选择72.3.3 原料断面确定72.3.4 原料公差82.3.5 钢种的选择82.3.6 坯料长度及年需要量计算82.4 金属平衡表93设计方案103.1 生产工艺方案选择103.1.1 轧制方案及轧机布置形式选择103.1.2 精整工艺方案选择113.2 设备简述114生产工艺流程及工艺制度124.1 生产工艺流程图124.2 生产工艺流程简述1243加热工艺制度141.1.1 5OO3OO1OO异形坯的加热工艺要求141.1

9、.2 750450100异型坯的加热工艺要求144.4 开坯轧制工艺制度154.4.1 开坯机配辑图154.4.2 BD机压下制度154.4.3 温度制度154.4.4 高压水除鳞制度154.4.5 开坯轧制154.4.6 速度制度154.4.7 切舌制度164.5 万能轧制工艺制度164.5.1 万能轧机辑型图164.5.2 万能轧机压下制度164.5.3 温度制度174.5.4 速度制度174.6 热锯工艺制度174.7 冷却工艺制度184.8 矫直工艺制度184.9 冷锯工艺制度185车间工作制度与年工作小时196轧机选择及其生产能力计算与设备及其电机校核206.1 轧机选择206.2

10、轧辐材质选择206.3 开坯机206.3.1 开坯机轧辑设计206.3.2 开坯机主要技术参数216.4 万能粗轧机216.5 轧边机226.6 万能精轧机226.7 轧机生产能力计算226.8 轧机能力及电机能力验算236.8.1 轧制压力计算236.8.2 传动力矩计算256.8.3 电机校核266.8.4 轧辑强度校核277孔型设计及压下规程编制317.1 孔型设计的基本原则317.2 典型产品孔型的确定327.2.1 万能精轧机孔型设计327.2.2 万能粗轧机孔型设计337.2.3 轧边机孔型设计337.2.4 开坯机孔型设计3473典型产品压下规程编制378辅助设备选择及其生产能力

11、计算418.1 主要辅助设备选择及其生产能力计算418.1.1 加热炉418.1.2 锯机428.1.3 冷床438.1.4 矫直机448.1.5 按瓶颈能力计算生产线负荷率错误!未定义书签。8.2 其他辅助设备选择468.2.1 加热炉入炉出炉馄道468.2.2 开坯轧机区468.2.3 能粗轧机区478.2.4 万能精轧机区47X25热:精整X一带格式的:3:小四I,U/8.2.6 检查台架488.2.7 打捆机499车间的平面布置和起重运输509.1 车间平面布置的原则509.2 起重运输设备选择及主要性能参数509.3 金属流线的布置519.4 主厂房平面布置5110主要经济技术指标5

12、311环境保护54致谢55参考文献56附录A轧机和电机能力校核程序及其运行结果58附录B开坯机配辑图61附录C万能轧机组辐形图1带格式的：字体：小四1.1 产品介绍1.1.1 简介腹板（常称为腰）与两翼缘（常称为腿）相垂直，翼缘内外两侧边相互平行，腿端平直，棱角分明，故也被称之为“平行腿工字钢”。因其翼缘较宽，又称为“平行宽翼缘工字钢”。H型钢有热轧和焊接两大类，因其断面形似英文字母“H，故称为H型钢。H型钢规格的表示方法：高度H,宽度B,腰厚tl,腿厚t2,如400*200*8*13表示高度值H为400mm,宽度B为20Omnb腹板厚度tl为8mm,翼缘厚度t2为Bmm0h旅 b -Itt：

13、 dfU t伽侦 力”相 TlMB* 也 J施即 W i- S林钝婢图1H型钢截面图1.1.2 产品特点热轧H型钢是高效节约材，绿色环保型经济断面型钢，是现代钢结构的基础材料之一。与工字钢相比，相同重量下增加承重1530%,方便工程安装。与焊接H型钢相比，减少焊接过程中的人工、能源及材料消耗，避免产品因焊接而产生的缺陷。1.1.3品种规格H型钢的品种规格很多，分类方式也有好几种。按翼缘宽分，有宽翼缘（B/HNLB是翼缘宽，H是腹板高，典型规格H400400）.中翼缘（0.5VB/HV1,典型规格H450x300）和窄翼缘（BHO.5,典型规格H500x200）.按单位重量区分，有轻型、中型和重

14、型，其中重型之中还有极重型（腹板厚3075mm）和超重型（腹板厚大于75mm,最厚者腹板厚为90mm,翼缘厚120mm）。以德国标准为例，腹板高都是IoOmm的H型钢，HElOOA.HElOoB和HEIoOM的每米重量分别为16.7、20.4和22公斤。按用途分类，宽翼缘H型钢又叫做柱型H型钢，窄翼缘H型钢又叫做梁型H型钢。另外，T型钢和H型钢桩也都属于H型钢，前者就是将H型钢从腰部中间切开。1.1.4 生产历史世界上最早出现的H型钢生产设备是在1902年由卢森堡研制的轧制H型钢的生产线，至今已有上百年历史。经过了近一个世纪的发展，H型钢的生产方式也发生了质的变化。万能轧机的建设可分为3个阶段

15、。1950年以前为第一阶段。1950年至1970年为第二阶段，万能轧机在数量上有迅速发展。自1970年以后，由于计算机技术在工业上的成功应用，牟L制工艺和轧机结构得到了进一步完善。世界各国纷纷建造各种新式万能轧机，万能轧机的建设跃入第三阶段，出现了全连续万能轧机。使用万能轧机除轧制H型钢外，还进一步扩大生产品种以轧制钢轨、槽钢、角钢、扁钢及钢桩，由此带来了型钢生产技术的重大发展。1998年9月，马钢H型钢生产线的投产，是我国生产H型钢历史上的里程碑。随着马钢、莱钢、津西等H型钢大型生产基地的建成，实现了H型钢产品的品种化、系列化、规模化。十年时间，H型钢生产在我国得到了快速的发展。H型钢的生产

16、标志着一个国家钢材品种的发展水平和轧制技术水平，同时也标志着该国的钢结构技术水平。自从H型钢问世以来，它的轧制设备和轧制方法得到了很快的发展。2016年国内热轧H型钢总产量1487万吨,2015年总产量1324.5万吨，较2015年增加162.5万吨，同比增加12.2%。2016年全年出口180万吨左右,占总量的12.1%o1.2H型钢的生产方法H型钢可用焊接和轧制两种方法生产。焊接H型钢是将厚度合适的带钢裁成合适的宽度，在连续式焊接机组上将边部和腰部焊接在一起。焊接H型钢有金属消耗大、生产的经济效益低、不易保证产品性能均匀等缺点网。因此，H型钢生产多以轧制方式为主。H型钢和普通工字钢在轧制上

17、的主要区别是，工字钢可以在两辑孔型中轧制，而H型钢则需要在万能孔型中轧制。使用万能孔型轧制，H型钢的腰部在上下水平辐之间进行轧制，边部则在水平侧面和立短之间同时轧制成型。由于仅有万能孔型尚不能对边端施加压下，这样就需要在万能机架后设置轧边端机，俗称轧边机,以便加工边端并控制边宽。在实际轧制生产中，可以将万能轧机和轧边端机组成一组可逆连轧机，使轧件往复轧制若干次，或者是将几架万能轧机和1-2架轧边端机组成一组连轧机组,每道次施加相应的压下量,将坯料轧成所需规格形状和尺寸的产品。在轧件边部，由于水平辑侧面与轧件之间有滑动，故轧辑磨损比较大。为了保证轧辑重车后的轧辐能恢复原来的形状，除万能成品孔型外

18、，上下水平轻的侧面及其相应的立辐表面都有3。10。的倾角。成品万能孔型，又叫万能精轧孔，其水平辑侧面与水平辑轴线垂直或很小的倾角，一般在0。0.3。，立辐呈圆柱状。用万能轧机轧制H型钢，轧件断面可得到较均匀的延伸，边部内外侧轧辑表面的速度差较小，可减轻产品的内应力及外形上的缺陷。在无万能轧机的情况下，有时为了满足生产建设的急需，也可将普通二馄式轧机加装立辑框架，组成万能孔型轧制H型钢。用这种方式轧制H型钢，产品尺寸精度较低，腰部和边部之间难以形成直角，成本高，规格少，而且轧制柱型H型钢极为困难，故只适用于小批量的应急生产。1.3生产H型钢新工艺（1）防止H型钢腹板中心偏移的新技术：（2）提高产

19、品断面尺寸精度的最新技术和设备；（3）弯曲度控制新技术；（4）辐缝调整液压AGC技术;（5）钢材表面质量控制技术；(6)自动控制燃烧技术：(7)开胡式机架自动换辐技术：(8)UEU串列可逆连轧技术：(9)根缝“零位”自动调整技术；(IO)H型钢优化锯切技术以及控制轧制控制冷却技术1.4产品用途及实例H型钢截面经济合理，重量轻，承载能力强，具有优良的力学性能。同时较工字钢美观，能节省材料。所以被广泛应用于高层建筑、工业厂房、火力发电、机械制造、桥梁、隧道、地下铁道、高速公路、锅炉钢架、码头港湾、造船、海洋平台等领域也例：国家大剧院，国家体育馆，南海海洋石油平台，五棵松体育馆，澳门回归会馆,中央电

20、视台。举个应用实例说明，例如：铁路车辆用钢Z我国铁路货车高速、重载的发展方向，铁路货车特别是平车对大型型钢提出了新的要求。屈服强度要达到420MPa以上，-40C的低温冲击功不小于27J,并需要耐大气腐蚀，质量上则要求尺寸精度高，形状公差小，外观质量好。目前马钢已成功开发并批量生产Q420NQR1和09CuPCrNi-A两个钢种，H630X200、H600X200等多个规格的高强、高韧性、耐候车辆用H型钢产品，目前国内市场占有率100%。并正积极开发450MPa及500MPa级别新产品。1.5H型钢未来的展望(1)建议加强热轧H型钢的市场推广H型钢作为经济型“绿色钢材”，在钢结构建筑上应用，具

21、有自重轻、强度高、施工快的独特优势，其抗震性、大跨度分割及使用面积大的优点也十分显著。从综合成本和效益考虑，钢结构的结构造价在整个工程造价中不到30%,而钢结构的上部结构仅占钢结构造价的50%70%,因而其占工程总投资不到10%。此外，H型钢还具有可回收利用的优点。现在最典型的是中央电视台、北京电视台以及一大批奥运场馆都是钢结构的，而且目前我们可以看到热轧H型钢的用途也正在不断地开发，完全有可能成为传统的钢筋、混凝土的主要替代产品。(2)开发民用建筑目前民用建筑领域，钢结构应用处于发展的起动阶段。我国住宅钢结构的发展空间非常大.据报道，钢结构住宅在近年已完成近500万的试点工程建筑，用钢约30

22、万吨。(3)注重产品开发，实现经营模式转变目前一些钢厂产品开发停滞，不再注重市场的培植。甚至是以产定销，大批量生产，注重量的竞争。为了以便生产，对小批量、利涧低、特殊规格和特殊需求的订单不再接。前些年，产品供不应求时以产量为主；现在，市场需求疲弱，特别是国际市场不景气，钢厂在限产、停产之际，主导厂要转变经营观念，要站在行业的全局，立足长远的发展，要由生产主导型向市场主导转型，以满足用户需求为经营目标。2产品大纲及金属平衡2.1 产品大纲本车间设计年生产能力为112万吨，规格为H200-600mnio表2.1年产112万吨H型钢产品大纲序产品种规格范O年产量所占号类围(mm)准代表规格(mm)(

23、KgZM)(万吨)比例; I I I I I TJ I In I I I Ux !I I I i I I( I I I Il窄翼缘H型钢400x200x8x1365.410.51200-80045O29I474.912.83040015081355.211.7中翼缘GB/T11248831118125.015.22H型钢200-60063-2010440300ll18121.015.24039O3OOIO16105.016.3宽翼缘25025091471.814.03200-400300300101593.09.330H型钢3503501219135.011.7合计1121002.2产品技术要

24、求(1)尺寸、外形允许偏差：1)宽、中、窄翼缘H型钢的尺寸、外形允许偏差应符合表2.2规定：2) H型钢的切断面上不得有大于5mm的毛刺；3) H型钢不得有明显的扭转；4)重量及允许偏差符合表2.3规定；(2)交货状态：H型钢以热轧状态交货。(3)化学成分H型钢的牌号和化学成分(熔炼分析)应符合GB700或GB714、GB171591或GB4171的有关规定。H型钢的成品化学成分允许偏差应符合GB/T222的规定。(4)力学性能:热轧H型钢的力学性能应符合GB700或GB714GB171591或GB4171的有关规定。(5)表面质量：表面不允许有影响使用的裂缝、折登、结疤、分层和夹杂。局部的发

25、纹、拉裂、凹坑、凸起、麻点及刮痕等缺陷允许存在，但不得超出厚度尺寸允许偏差，清理后符合有关规定。表2.2H型钢的尺寸、外形允许偏差项目允许偏差图示高度高度V400+2.0H400-6003.0I6004.0宽度宽度VloO2.0BNloOV2.5200I_OlH2003.0厚tV160.7度116V251.0工-B25-401.5402.0t16-402.0长度7m0+407m长度每增加Im或不足Im时，在上述正偏差的基础上加5mm翼缘高度W300T300T300长度的0.10%中心高度W3002.5偏差且宽度0200;曲度F上下、S=（b企左右大片-b2）2S高度3003.5或宽度200腹板

26、高度400400-6006003.0端面斜度ee300mm的H型钢，II型异形坯主要用来生产腹板高度H500mm和B300mm的H型钢。2.3.4原料公差(1)异形坯的腹部和翼缘的高度及厚度公差1.5%；(2)异形坯的弯曲度：1Im长的坯料最大弯曲度为60mm,每米不超过IOmm：(3)长度公差：最大土20mm：(4)重量公差:最大1.5%。2.3.5钢种的选择本设计所用的钢种为：碳素结构钢、低合金结构钢。其化学成分表见表2.5：表2.5坯料化学成分Cr号钢种标准钢号何子FGB/T700-1988Q235A0.12-0.2200.30-0.700.30.0450.045GB/T1591-1994Q345B0.201.00-1.600.550.040442917(1)入炉钢坯间距设定值：210mm(2)冷钢入炉时(或热送温度小于300C),炉温范围与钢坯在炉子各段加热