年產量110萬噸中厚板車間設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 晶粒集聚長大的傾向越大，奧氏體的晶粒越粗大，鋼的機械性能越低。所以終軋溫度也不能太高，最好在850℃左右，不要超過900℃，也不要低于700℃。表31碳鋼的最高加熱溫度和理論過燒溫度含碳量（質量百分數）/％最高加熱溫度/℃理論過燒溫度/℃含碳量（質量百分數）/％最高加熱溫度/℃理論過燒溫度/℃13501320125011801490147013501280112010801050122011801140B加熱溫度與軋制工藝關系上面討論的僅是確定加熱溫度的一般原則。實際生產中，鋼的加熱溫度還需結合壓力加工工藝的要求。如軋制薄鋼帶時為了滿足產品厚度的要求，比軋制厚度鋼帶時的加熱溫度要高一些；坯料大加工道次多要求加熱溫度高些，反之小坯料加工道次少則要求加熱溫度低些等。這些都是壓力加工工藝特點決定的。高合金鋼的加熱溫度則必須考慮合金元素及生成碳化物的影響，要參考相圖，根據塑性圖、變形抗力曲線圖和金相組織來確定。目前國內外有一種意見，認為應該在低溫下軋制，因為低溫軋制所消耗的電能，比提高加熱溫度所消耗的熱能要少，在經濟上更合理。鋼的加熱速度通常是指鋼在加熱時，單位時間內其表面溫度升高的度數，單位為℃/h。有時也用加熱單位厚度鋼坯所需要的時間（min/cm），或單位時間內加熱鋼坯的厚度（cm/min）來表示。鋼的加熱速度和加熱溫度同樣重要。在操作中常常由于加熱速度控制不當，造成鋼的內外溫差過大，鋼的內部產生較大的熱應力，從而使鋼出現裂紋或斷裂。加熱速度愈大，爐子的單位生產率就愈高，鋼坯的氧化、脫碳愈少，單位燃料消耗量也愈低。所以快速加熱是提高爐子各項指標的重要措施。但是，提高加熱速度收到一些因素的限制，對厚料來說，不僅受爐子給熱能力的限制，而且還收到工藝上鋼坯本身所允許的加熱速度的限制，這種限制可歸納為在加熱初期斷面上溫差的限制，在加熱末期斷面上燒透程度的限制和因爐溫過高造成加熱缺陷的限制。下面分述它們對加熱程度的影響：（1）在加熱初期，鋼坯表面與中心產生溫度差。表面的溫度高，熱膨脹較大，中心的溫度低，熱膨脹較小。而表面與中心是一塊不可分割的金屬整體，所以膨脹較小的中心部分將限制表面的膨脹，使鋼坯表面部分收到應力；同時，膨脹較大的表面部分將強迫中心部分和它一起膨脹，是中心收到拉應力。這種應力稱為“溫度應力”或“熱應力”。（2）在加熱末期，鋼坯斷面同樣具有溫度差。加熱速度愈大，則形成的內外溫度差愈大，這種溫度愈大，可能超過所要求的燒透程度，而造成壓力加工上的困難。因此，所要求的燒透程度往往限制了鋼坯加熱末期的加熱速度。但是，實際和理論都說明，為了保證所要求的最終溫度差而降低整個加熱過程的加熱速度是不合算的。因此，往往是在比較快的速度加熱以后，為了減少這一溫度而降低它的加熱速度或執行均熱，以求得內外溫度均勻。這個過程稱為“均熱過程”。（3）鋼坯表面的溫度是和爐溫想聯系的。爐溫過高給準確地控制鋼坯表面溫度帶來困難。特別是當發生待軋時，將因爐溫過高而造成嚴重氧化、脫碳、粘鋼、過燒等。這在連續加熱爐上常是限制加熱的主要因素。以上的兩個溫度差（加熱初期為避免裂紋和斷裂所允許的內外溫差和加熱末期因燒透程度的要求內外溫差）都對加熱速度有所限制，以及準確地控制鋼坯達到所要求的加熱溫度所需要的加熱時間，這三個要素構成了制定加熱制度的主要基礎。一般低碳鋼大都可以進行快速加熱而不會給產品質量帶來什么影響。但是，加熱高碳鋼和合金鋼時，其加熱速度就要受到一些限制，高碳鋼和合金鋼坯在500~600℃以下時易產生裂紋，所以加熱速度的限制是很重要的。鋼的加熱時間是指鋼坯在爐內加熱至達到軋制所要求的溫度時所必需的做少時間，通常，總加熱時間為鋼坯預熱、加熱和均熱三個階段的總和。要精確地確定鋼的加熱時間是比較困難的。因為它受到很多因素影響，目前大都根據現有爐子的實踐大致估計，也可根據推薦的經驗公式計算。鋼的加熱時間采用理論計算很復雜，并且準確性也不大，所以在生產實踐中，一般連續式加熱爐加熱鋼坯常采用經驗公式：τ=CS式中 τ—加熱時間，h S—鋼料厚度，cm C—每厘米厚鋼料加熱所需的時間，h/cm. 對低碳鋼 C=~ 對中碳鋼和低中合金鋼 C=~ 對高碳鋼和高合金鋼 C=~ 對高級工具鋼 C=~則有，典型產品（一）的坯料在加熱爐中加熱的時間為： Τ=CS = = （h）在實際生產中，鋼坯的加熱時間往往是變化的。這是因為加熱爐必須很好地與軋機配合。在生產某些產品的過程中，爐子生產率小于軋機的產量時，常常為了趕上軋機的產量而造成加熱不均，內外溫差很大，甚至有時為了提高出爐溫度而將鋼表面燒化，而其中間溫度尚很低，造成加熱質量很差。若爐子生產率大于軋機的產量時，則鋼在爐內的停留時間大于所需要的加熱時間，造成較大的氧化燒損量，這些情況均不符合加熱要求。如遇到上述情況，應對爐子結構及操作方式合理的改造或調整，使爐子產量和軋機產量相適應。加熱制度是指在保證實現加熱條件的要求下所采取的加熱方法。具體地說，加熱制度包括溫度制度和供熱制度兩個方面。對連續式加熱爐來說，溫度制度是指爐內各段的溫度分布。供熱制度對連續加熱爐是指爐內各段的供熱分配。從加熱工藝的角度來看，溫度制度是基本的，供熱制度是保證實現溫度制度的條件，一般加熱爐操作規程上規定的都是溫度制度。具體的溫度制度不僅決定于鋼種、鋼坯的形狀尺寸、裝爐條件，而且依爐型而異。加熱爐的溫度制度大體分為：一段式加熱制度、兩段式加熱制度、三段式及多段式加熱制度。這里重點介紹三段式加熱制度。三段式加熱制度是把鋼坯放在3個溫度條件不同的區域內加熱，依次是預熱段、加熱段、均熱段（或稱應力期、快速加熱期、均熱期）。這種加熱制度是比較完善的加熱制度，鋼料首先在低溫區域進行預熱，這時加熱速度比較慢，溫度應力小，不會造成危險。當鋼溫度超過500~600℃以后，進入塑性范圍，這時就可以快速加熱，直到表面溫度迅速搞到出爐所要求的溫度。加熱期結束時，鋼坯斷面上還有較大的溫度差，需要進入均熱期，此時鋼的表面溫度不再升高，而使中心溫度逐漸上升，縮小斷面上的溫度差。三段式加熱制度既考慮了加熱初期溫度應力的危險，又考慮了中期快速加熱和最后溫度的均勻性，兼顧了產量和質量兩個方面。在連續式加熱爐上采用這種加熱制度時，由于有預熱段，出爐廢氣溫度較低，熱能的利用較好，單位燃料消耗低。加熱段可以強化供熱，快速加熱減少了氧化和脫碳，并保證爐子有較高的生產率，所以對許多鋼坯的加熱來說，這種加熱制度是比較完善和合理的。這種就愛熱制度使用于大斷面坯料、高合金鋼、高碳鋼和中碳鋼冷坯加熱。表32加熱制度含碳量（質量百分數）％鋼種出爐溫度/℃各段溫度/℃加熱速度/m/min均熱段一加熱段二加熱段＜Q195F~Q235F Q235~255 15Mn~20Mn 15MnVg16Mnq 15MnVNq 15MnVNR 16MnR 15g~20g 09MnCuPTi 08~25 08F~20F 1180~12301200~12501250~13101170~12307~9/10~Q275 3040 43Mn=40Mn 25g 20CrMnSiA 25CrMnSi1180~12101210177。201270177。301170177。209~10/10~45~60 50Mn=65Mn1170~11901200177。201260177。301160177。2011~12/10特鋼按專用規程（1）鋼的過熱當鋼的溫度超過臨界點Ac3以上時，鋼的晶粒開始長大，晶粒粗化是過熱的主要特征。以過熱的鋼，可進行常化退火處理，以改善其力學性能，為了防止鋼的過熱，在坯料的加熱過程中應掌握好加熱溫度及其在高溫段停留的時間，并應適當縮短加熱時間，當因軋機故障停機時間較長時，應減少燃料用量，適當降低爐膛溫度。常見的幾種典型鋼種的過熱溫度為： 碳鋼（%C） 1250攝氏度 碳鋼（%C） 1150攝氏度 鉻鋼（40Cr） 1150~1200攝氏度 鉻鎳鋼（20CrNi3A） 1150攝氏度 （2）鋼的過燒當鋼加熱到比過熱更高溫度，時間又長時，不僅鋼的晶粒長大，而且晶粒之間邊界開始熔化，氧進入晶粒間隙，使金屬發生氧化并促使熔化，導致晶粒結合力破壞而使鋼失去本身的強度和塑性，這就是過燒。過燒的鋼無法挽救，必須報廢重新冶煉。過燒同加熱溫度及爐內氣氛有關，加熱溫度愈高，高溫段時間停留愈長，爐氣氧化能力愈強，便愈容易發生鋼的過燒，鋼中含碳量愈高，產生過燒的溫度愈低。為了防止鋼的過燒，應避免加熱溫度過高及其在高溫段長時間的停留，軋機發生故障時，應設法降低爐膛溫度并減少進入爐內空氣量。（3）鋼的脫碳鋼在加熱過程中，其表層內含碳量減少稱為脫碳。通常，僅在易脫碳的鋼中予以考慮對含碳量高的鋼及碳素工具鋼等容易脫碳的鋼，不允許長時間在高溫段保溫過待軋，避開易脫碳鋼的脫碳峰值溫度范圍，對易脫碳的鋼，通常應保持爐內的氧化氣氛，是氧化速度大于脫碳速度。（4）鋼的氧化和麻點鋼在高溫爐內加熱時，鋼的表面層同爐氣中氧氣、二氧化碳、水等發生反應并生成氧化鐵皮，不僅造成鋼的損耗，而且因其堆積在推鋼式加熱爐爐底上，影響爐體壽命。當爐內氧化氣氛和坯料在高溫段長時間的停留時，特別是發生軋制故障、加熱調整不及時，將導致鋼的氧化鐵皮增厚，一般情況為1~5mm，嚴重時可達10mm，如不及時清除干凈，在軋制時氧化鐵皮將壓入板面，便形成麻點缺陷。軋機設備事故造成事故造成長時間停軋，是鋼在加熱爐內保溫時間過長，或爐膛溫度和壓力的變化，是停軋時的均熱溫度低于正常的出鋼溫度，此時，時常會引起爐內均熱段坯料表面氧化鐵皮發粘、不宜分離，軋制時易出現麻點。氧化鐵皮在900~1000℃時有最大粘著力，在1200℃時晶粒邊緣之間有氧化物和硅酸鹽，易于除支熱門貨鐵皮，而1350℃時晶粒邊緣開始氧化。為了最大限度地減少或避免氧化麻點的產生，對碳素和低合金鋼應盡量提高鋼坯的加熱溫度和出爐溫度；縮短加熱時間或快速加熱；減少空氣過剩率；適當2~3Pa微正壓，同時，軋制前應使用高壓水除鱗裝置，清楚氧化鐵皮。鋼的溫度不均；加熱溫度不均包括：鋼的中心溫度和表面溫差大，上、下表面溫差大，鋼在長度方向的溫度不均，鋼的溫度不均會直接影響成品鋼板厚度尺寸精度，還會造成鐮刀旁及波浪等缺陷，以及引起軋機的設備事故。鋼的中心與表面溫差大，這是由于鋼的加熱時間與均熱時間過短所致，應適當延長均熱時間，可減少溫差。由于爐底水管的吸熱及熱氣流上浮，是坯料的下表面加熱條件較差，因此下表面鋼溫通常低于上表面，可以提高下加熱段的溫度，適當延長在均熱段停留時間予以改善。剛在長度方面上的溫度不均，應適當調整燒嘴的開啟度及開啟燒嘴的個數，用以配整燃料在長度方向上的分配。鋼在寬度方向上的溫度不均，是推鋼過頭及出料端負壓過大，吸入冷風所致，這種缺陷可通過正常的推鋼（不推過頭），提高爐膛的壓力，改善爐頭結構等措施。爐子選用步進式連續加熱爐，主要用途是板坯軋制前加熱。加熱的鋼種主要有：碳素結構鋼坯、優質碳素結構鋼坯、低合金鋼高強度結構鋼坯、造船板坯、管線板坯、鍋爐板坯、壓力容器用鋼板坯、橋梁及耐候板坯、工程機械用板板坯、汽車大梁板板坯表33步進梁式加熱爐設備參數鋼坯規格（180~300）mmx（1200~2300）mmx（2200~7500）mm燒嘴數量85個，其中加熱1段26個，加熱2段33個，均熱段26個。裝料溫度冷裝，常溫，熱裝爐子尺寸爐子有效長度40m出料溫度1050~1250℃爐子內寬爐子額定加熱能力160t/h(冷坯，標準板坯：220X2100X3300)布料方式雙排布料料長2200~3600mm最大加熱能力185t/h(冷坯，標準板坯：2200X2100X3300)單排布料料長4200~7500mm設計有效爐底強度606Kg/(平方米每小時)裝出料方式裝料1號、2號爐推鋼機裝料（3號爐裝鋼機裝料）設計燃料種類、燃料發熱量轉焦混合煤氣Q=（1800~2200）出料托鋼機出料設計單位燃耗（冷坯）激光檢測點位置距爐子出料側砌磚線1400mm燃料最大消耗量（標坯）34150立方米/小時爐子裝出料輥道中心距47200mm空氣最大消耗量（標坯）58436立方米/小時爐子砌磚線長4140mm最大煙氣量（標態）92877立方米/秒裝料輥道中心線至裝料端砌磚線2900mm供熱方式空氣、煤氣雙預熱煙囪高度85m空氣預熱溫度500~550℃內徑煤氣預熱溫度250~300℃燒嘴燒嘴配置見表34空氣預熱器形式帶插入件金屬管狀燒嘴型號見表35煤氣預熱器形式金屬管狀爐內水冷管支撐立柱間距2600mm步進機構形式雙輪斜軌式、液壓傳動爐內活動梁間距1380m步進機構行程升降200mm爐內固定梁間距1380m水平590mm冷卻水壓力~凈循環水耗量550~660t/h濁循環水耗量150~180t/h步進周期45s表34燒嘴配置序號分段名稱燒嘴形式燒嘴數量/