年產(chǎn)90萬噸棒材車間設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書1

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1、河北聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計摘要 年產(chǎn)90萬噸棒材車間設(shè)計 摘 要 本設(shè)計為年產(chǎn)90萬噸棒材車間工藝設(shè)計。品種為圓鋼和螺紋鋼的小型棒材廠，在此選擇Φ16mm的圓鋼作為典型產(chǎn)品進行該車間的設(shè)計。 本設(shè)計采用全連續(xù)軋制生產(chǎn)工藝，全線共有軋機18架，其中粗軋機6架，中軋機6架，精軋機6架，終軋最大軋制速度為16m/s。采用主要工藝流程為選定坯料→加熱→除鱗→軋制（粗、中、精軋）→冷卻（水冷、風(fēng)冷）→打捆→檢查→入庫 。棒材以定尺交貨，橫列式、半連續(xù)式、全連續(xù)式各種軋機都可以進行生產(chǎn)。采用全連續(xù)式平立交替布置軋機，以保證產(chǎn)量減少事故。 此設(shè)計以設(shè)計任務(wù)書出發(fā)，首先論述了棒材的發(fā)展概況和市場需求

2、，建廠的必要性和可能性，然后選擇典型產(chǎn)品的產(chǎn)品大綱的制定、軋機的選擇、孔型系統(tǒng)的選擇及典型產(chǎn)品的孔型設(shè)計、力能參數(shù)的計算及校核、輔助設(shè)備的選取、車間布置等。 關(guān)鍵詞: 車間設(shè)計；孔型設(shè)計；棒材 ABSTRACT This is the technology design for producing 900,000 tons of hot rolled bar workshop per year.Round steel with diameter of 16 mm is chosen as typical product

3、of the workshop to be designed. And we carry out national standard during the production .We use continuous rolling technology ，there is 18 mill in common ,6 for roughing mill ,6 for medium mill ,6 for finishing mill . The largest end mill speed is about 16m/s .This paper also analyzed the contemp

4、orary rod production in China. A series of problems to be solved are put forward. The design bases on the design paper, which firstly states the development. The necessity and possibility of setting up a plant are also discussed. Then the design is set out in certain procedures, mainly including t

5、he making of product outline, choosing mills, choosing pass system, designing of pass in typical products force and energy parameters calculating and checking, auxiliary equipment, choosing workshop arrangement. Keywords: workshop design，pass design，bar IX 河北聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)

6、設(shè)計目錄 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 目 錄 III 引 言 1 第1章 文獻綜述 2 1.1我國線棒材發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.1.1 產(chǎn)能高 2 1.1.2 生產(chǎn)裝備參差不齊 2 1.1.3 管理水平逐年提高 3 1.1.4 高質(zhì)量、高附加值的經(jīng)濟線材少 3 1.2棒材的種類和用途 3 1.3市場對棒材的質(zhì)量要求 4 1.4棒材的生產(chǎn)特點 4 1.5棒材的生產(chǎn)工藝 4 1.5.1 坯料 4 1.5.2 加熱和軋制 5 1.5.3 棒材的冷卻和精整 6 1.6棒材軋制的發(fā)展方向 6 1.6.1 連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制 6 1.6

7、.2 柔性軋制技術(shù) 6 1.6.3 高精度軋 7 1.6.4 繼續(xù)提高軋制速度 7 1.6.5 低溫軋制 7 1.7棒材生產(chǎn)的目的和意義 8 第2章 建廠依據(jù)和產(chǎn)品大綱 9 2.1建廠依據(jù) 9 2.2廠址的選擇 9 2.2.1建廠地區(qū)選擇應(yīng)考慮的要求 10 2.2.2建廠地址的選擇 10 2.3 產(chǎn)品大綱的確定 11 2.3.1 產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn) 11 2.3.2 產(chǎn)品大綱編制時應(yīng)注意的問題 11 2.3.3 產(chǎn)品方案的主要內(nèi)容 12 2.4 產(chǎn)品質(zhì)量 12 2.5 產(chǎn)品大綱 13 2.6坯料選擇 14 2.7 坯料選用所考慮因素 15 2.7.1 坯料形狀尺寸

8、15 2.7.2 鋼坯的重量 15 2.7.3 坯規(guī)格及允許偏差 15 2.7.4 坯料的檢查與清理 16 第3章 軋機選擇及工藝流程 17 3.1軋機型式對比與選擇 17 3.1.1開式機架 17 3.1.2閉式機架 17 3.1.3半閉口機架 17 3.1.4無牌坊軋機 17 3.1.5懸臂式機架 18 3.1.6平立可轉(zhuǎn)換軋機 19 3.2軋機布置選擇比較 21 3.2.1橫列式軋機 21 3.2.2順列式布置的軋機 22 3.2.3連續(xù)式布置的軋機 22 3.2.4軋機機架數(shù)確定 23 3.3 棒材軋制生產(chǎn)工藝的制定 24 3.3.1 制定生產(chǎn)工藝的

9、原則 24 3.3.2 生產(chǎn)工藝流程圖 25 3.3.3 生產(chǎn)工藝特點 27 3.3.4 軋制方案制定 27 3.4 生產(chǎn)工藝的過程 27 3.4.1 坯料表面預(yù)處理 27 3.4.2 坯料加熱 28 3.4.3 鋼材的軋制 29 3.4.4 鋼材的冷卻與精整 31 3.5軋輥的各個參數(shù) 31 3.5.1軋輥的材質(zhì)選擇 32 3.5.2軋輥直徑 33 3.5.3輥身長度 34 3.5.4軋輥軸承 35 3.5.5軋輥輥頸直徑和輥頸長度的確定 36 3.5.6軋輥的調(diào)整機構(gòu) 37 3.6 軋機主傳動 38 3.6.1 減速機和齒輪機座 38 3.6.2 電機

10、38 3.6.3 連接軸 39 第4章 孔型系統(tǒng)選擇與設(shè)計 41 4.1孔型設(shè)計理論 41 4.1.1孔型設(shè)計的內(nèi)容 41 4.1.2孔型設(shè)計的基本原則 41 4.1.3孔型設(shè)計考慮的幾點因素： 41 4.2孔型系統(tǒng)的選擇 42 4.2.1棒材的連軋 42 4.2.2連軋孔型設(shè)計原則 42 4.2.3棒材孔型系統(tǒng) 43 4.3孔型的設(shè)計計算 45 4.3.1典型產(chǎn)品 45 4.3.2 軋制各道次面積的確定 48 4.4成品孔型的設(shè)計 48 4.4.1箱型孔的設(shè)計 50 4.4.2圓孔和橢圓孔的設(shè)計 51 4.5孔型配置 54 第5章 軋制節(jié)奏圖表與產(chǎn)量計算

11、55 5.1咬入角的計算 55 5.2前滑值的計算 55 5.2.1摩擦系數(shù)的選擇 55 5.2.2中性角的計算 55 5.2.3前滑值的計算 55 5.3 軋輥轉(zhuǎn)速及電機速度的確定 56 5.4軋制節(jié)奏圖表 56 5.4.1 軋制間隙時間 56 5.4.2 各道次軋制間隙時間 57 5.4.3 總間隙時間 58 5.5軋鋼機產(chǎn)量的計算 59 5.5.1 軋鋼機產(chǎn)量概述 59 5.5.2 車間年產(chǎn)量的計算 61 5.6提高軋鋼機產(chǎn)量的主要途徑 62 第6章 力能參數(shù)的校核 63 6.1軋制溫度的計算 63 6.1.1 軋制道次中的溫度變化的影響因素 63 6

12、.1.2 各道次軋制溫度的確定 64 6.2軋制力能計算及電機校核 66 6.2.1 平均單位壓力的計算 66 6.2.2 總軋制壓力模型 66 6.3 軋制力矩的計算 67 6.4 附加摩擦力矩的計算 68 6.4.1 軋輥軸承中的附加摩擦力矩 68 6.4.2 傳動機構(gòu)中的摩擦力矩 68 6.4.3附加摩擦力矩 68 6.4.4 輻射熱所引起的溫降計算 69 6.5 空轉(zhuǎn)力矩的計算 69 6.6 靜力矩的計算 69 6.7 等效力矩的計算 70 6.8 電機功率的計算 70 6.9對輥身計算彎曲強度 70 6.10對輥頸計算彎曲和扭轉(zhuǎn)強度 71 6.11對輥

13、頭驗算扭轉(zhuǎn)強度 72 第7章 輔助設(shè)備的選擇 73 7.1選擇原則 73 7.2 加熱設(shè)備 73 7.2.1入爐設(shè)備 73 7.2.2 出爐設(shè)備 74 7.2.3 爐型的選擇 74 7.2.4 加熱爐產(chǎn)量計算 76 7.2.5 爐子尺寸的計算 76 7.3導(dǎo)位、活套設(shè)備 78 7.3.1 導(dǎo)衛(wèi)裝置 78 7.3.2 活套活套的設(shè)計 78 7.4 剪切設(shè)備的選擇 79 7.4.1 1#飛剪機 79 7.4.2 2#飛剪機 81 7.4.3 3#倍尺剪 82 7.4.4 4#定尺剪 83 7.5 冷床的選擇 85 7.5.1冷床的結(jié)構(gòu)與形式 85 7.5.2冷

14、床的參數(shù)確定 86 7.6 起重設(shè)備的選擇 88 7.6.1 起重機 88 7.6.2 輥道的選用 90 7.7 堆垛機 91 7.8 打捆機 91 第8章 棒材廠工藝平面布置 92 8.1 車間平面布置 92 8.2 車間布置原則 92 8.3 設(shè)備間距的確定 93 8.3.1 熱爐到第一架軋機距離的確定 93 8.3.2 軋機間距的確定 94 8.3.3 水冷區(qū)域的確定 94 8.4制動裙板 95 8.5廠房布置 95 8.6倉庫面積計算 96 8.6.1原料倉庫面積的計算 96 8.6.2 成品倉庫面積的計算 96 8.7 車間其他設(shè)施面積的確定 97

15、 8.7.1 操縱臺位置的選擇 97 8.7.2 主電室位置的選擇 97 8.7.3 柱距尺寸 98 8.7.4 吊車軌面標(biāo)高 98 第9章 車間技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 99 9.1 各類材料消耗指標(biāo) 99 9.2 各類材料消耗指標(biāo) 99 9.3金屬消耗概述 100 9.3.2 燃料消耗 101 9.3.3其余的材料消耗 102 9.4綜合技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 102 9.4.1日歷作業(yè)率 102 9.4.2成材率 102 9.5 車間勞動組織 103 9.5.1 勞動定額 103 9.5.2 車間勞動人員 103 第10章 環(huán)境保護及綜合利用 104 10.1軋鋼廠的環(huán)境保

16、護 104 10.2節(jié)能和綜合利用 105 10.2.1軋鋼廠的節(jié)能 105 10.2.2軋鋼廠的綜合利用 106 結(jié) 論 107 參考文獻 108 致 謝 110 附 錄 111 河北聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計引言 引 言 鋼鐵材料以其所具有的特性——較高的強度、韌性、易加工成型性、綠色可循環(huán)性在未來很長一段時期內(nèi)仍將是重要的結(jié)構(gòu)材料。我國是一個發(fā)展中的大國，消費市場巨大，對鋼鐵的需求，特別是對線棒材需求量仍然很大。工業(yè)發(fā)展的歷史表明，鋼鐵工業(yè)是整個工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，鋼鐵生產(chǎn)狀況是衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志。我國棒材的總產(chǎn)量在鋼材總量中的比例超過40%，在世界上是

17、最高的。這是國內(nèi)經(jīng)濟建設(shè)和出口需要所決定。 棒材的斷面形狀簡單，比起線材一般斷面大很多，因此散熱慢，允許軋制時間長，頭尾溫差大的問題不突出，但上限產(chǎn)品容易壓縮比不足。與其他熱軋一樣，為能軋制高尺寸精度的產(chǎn)品，必須保證加熱均勻一致，軋機剛度盡可能的高，軋制中，做到冷卻一致。軋制中還有磨損帶來孔型的變化，影響軋制的持久穩(wěn)定。 棒材以直條交貨，軋制單根棒條可以使用最小坯料，軋制道次也不是很多，降溫不是主要考慮問題，因而把棒材軋制是所有軋材中最容易實現(xiàn)的品種，它可以有多種方式。從三輥橫列式，到扭轉(zhuǎn)二重式，從各種半連續(xù)式到全連續(xù)式，都能生產(chǎn)棒材，但其產(chǎn)量、尺寸精度、成材率、合格率卻都大不一樣。三輥軋

18、機剛度低，加熱溫度的波動必然帶來嚴(yán)重的產(chǎn)品尺寸波動，加上橫列式速度慢、軋制時間長，導(dǎo)致軋件頭、尾溫差加大，容易尺寸不一致，并且性能不均，產(chǎn)量很低，質(zhì)量波動很大，優(yōu)質(zhì)率極低。 全連續(xù)軋機一般采用平立交替，軋件無扭，事故少、產(chǎn)量高，可以實現(xiàn)了大規(guī)模的專業(yè)化生產(chǎn)和組織性能控制.同時軋機采用高剛度，控制自動化程度較高，使尺寸精度和合格率得到很大提高，尤其成材率提高，減少回爐煉鋼的浪費。合金棒材在機械軸類零件中有廣泛的應(yīng)用，在軋制加工的基礎(chǔ)上，熱處理性能極為優(yōu)良，可以經(jīng)過淬火，達到相當(dāng)高的強度和韌性。但合金鋼熱塑性差，加工性能差，軋制變形要求減少道次壓下。 本設(shè)計按照任務(wù)書要求，設(shè)計年產(chǎn)90萬t全連

19、續(xù)式棒材車間。選擇Φ16 mm的圓鋼作為典型產(chǎn)品的孔型設(shè)計。 118 河北聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計說明書 第1章 文獻綜述 在現(xiàn)代社會的國民生產(chǎn)中，棒材作為鋼鐵產(chǎn)品的組成部分，即便是在當(dāng)前國際經(jīng)濟危機的大環(huán)境下，由于我國采取擴大內(nèi)需，建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施，鼓勵發(fā)展房地產(chǎn)業(yè)的政策，棒材的生產(chǎn)仍然十分重要。由于鋼鐵材料的用途十分廣泛，不論農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防建設(shè)，都需要有質(zhì)量優(yōu)良，品種齊全，數(shù)量足夠的鋼鐵，因此鋼鐵工業(yè)的發(fā)展有著非常重要的意義[1]。我國是一個發(fā)展中國家，住房尚需大量發(fā)展，建筑用鋼的需求在很長一段時間內(nèi)都將是很高的。另外隨著人民生活水平的提高，相應(yīng)汽車用鋼的需求也會越來越多。 1.1

20、我國線棒材發(fā)展現(xiàn)狀 鋼鐵材料以其所具有的特性———較高的強度和韌性、易加工成型性、綠色可循環(huán)性在未來時期內(nèi)仍將是重要的結(jié)構(gòu)材料。隨著我國汽車制造、電氣機械、船舶制造工業(yè)的發(fā)展,板材、管材在鋼材中所占的比例將逐漸提高,線棒材所占比例將有所下降,但其絕對值仍在上升。而且線棒材生產(chǎn)結(jié)構(gòu)將發(fā)生很大的變化。我國目前線棒材生產(chǎn)有如下特點[2]。 1.1.1 產(chǎn)能高 我國線棒材無論是軋機數(shù)量,還是產(chǎn)量均居世界第一位,而且其產(chǎn)量還在以較快速度增長(年平均增長速度為15 %左右),目前我國線棒材占鋼材總產(chǎn)量的48 %～50 %。與此同時,美國同期線棒材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的22 %左右,日本同期線棒材產(chǎn)量占鋼

21、材總產(chǎn)量的27 % 左右,而且?guī)啄陙懋a(chǎn)量相對平穩(wěn)。因此我國線棒材無論是所占鋼材總產(chǎn)量的比例還是絕對產(chǎn)量均高于美國和日本。 1.1.2 生產(chǎn)裝備參差不齊 近年來我國小型軋機向連續(xù)化發(fā)展,線材生產(chǎn)則趨向采用高速線材軋機,到2002 年6 月底,全國共投產(chǎn)連續(xù)及半連續(xù)小型軋機70 套,設(shè)計產(chǎn)能超過2 100 萬t/ a ,其中國產(chǎn)化設(shè)備超過40 %。到目前為止,全國共投產(chǎn)高速線材軋機約70 臺套(含線棒材復(fù)合軋機) ,設(shè)計產(chǎn)能超過1 700 萬t/ a [2]。國產(chǎn)化設(shè)備最高精軋速度可達90 m/ s。與此同時,我國目前尚有一些落后的小型線材軋機再生產(chǎn)。據(jù)調(diào)查,約有40 %的小型型鋼(線棒材)

22、生產(chǎn)線屬于落后淘汰設(shè)備,約30 %的落后線材生產(chǎn)線應(yīng)被淘汰。 1.1.3 管理水平逐年提高 近年來,我國線棒材廠總體生產(chǎn)管理水平不斷提高,一般連續(xù)小型及高速線材軋機投產(chǎn)后2 年左右即能達到或超過設(shè)計產(chǎn)量。2000 年以后,不少小型線材軋機的成材率達到97 % ,一些實行負(fù)偏差軋制的軋機,成材率約在98 %以上。另外,由于注重產(chǎn)品質(zhì)量的提高,開發(fā)了400 MPa Ⅲ級帶肋鋼筋。并且,不少企業(yè)努力增加硬線生產(chǎn)比例,特別是在擴大高強度低松弛預(yù)力鋼絲、鋼絞線生產(chǎn)份額,改善冷墩鋼質(zhì)量,擴大產(chǎn)品規(guī)格上采取了多項措施。最近新投產(chǎn)的幾套高速線材軋機,可提供Ф5～25 mm線材,直徑公差達0.1 mm ,橢

23、圓度達0.14 mm,可滿足不同用戶的需求。 1.1.4 高質(zhì)量、高附加值的經(jīng)濟線材少 金屬制品是高速線材的深加工產(chǎn)品,其使用價值優(yōu)于熱軋產(chǎn)品,可節(jié)約金屬30 %～40 %。據(jù)統(tǒng)計,發(fā)達國家金屬制品的產(chǎn)量已占線材產(chǎn)量的50 %～70 %。我國雖然線材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的21. 9 %(居世界第一位) ,可用于金屬制品的只占線材產(chǎn)量的30 % ,很多高質(zhì)量要求的產(chǎn)品仍靠進口。 工業(yè)發(fā)展的歷史表明，鋼鐵工業(yè)是整個工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，鋼鐵生產(chǎn)狀況往往是衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志。隨著我國改革開放，現(xiàn)代化事業(yè)的發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防和科學(xué)技術(shù)等部門都需要大量鋼材。鋼材產(chǎn)量、品種、質(zhì)量是衡

24、量一個國家鋼鐵工業(yè)發(fā)展的尺度。 一個完整的金屬壓力加工車間設(shè)計，其內(nèi)容包括生產(chǎn)、工藝、設(shè)備、土建、供水和排水、供氣、供電、運輸、采暖與通風(fēng)等設(shè)計[2]。它們之間是一個完整的不可分割的整體，要求各個不同的設(shè)計部門互相協(xié)作，緊密配合，其中車間工藝設(shè)計是整個設(shè)計的主體。 1.2棒材的種類和用途 棒材是一種簡單斷面型材，一般是以直條狀交貨。棒材的品種按斷面形狀分為圓形、方形和六角形以及建筑用螺紋鋼筋等幾種，后者是周期斷面型材，有時被稱為帶肋鋼筋。棒材的斷面形狀最主要的還是圓形。國外通常認(rèn)為，棒材的斷面直徑是Φ9~300 mm。國內(nèi)在生產(chǎn)時約定俗成地認(rèn)定為：棒材車間的產(chǎn)品范圍是斷面直徑為Φ10~5

25、0 mm。 棒材的用途非常廣泛，除建筑螺紋鋼筋等可直接被應(yīng)用的成品之外，一般都要經(jīng)過深加工才能制成產(chǎn)品。深加工的方式有熱緞、溫鍛、冷鍛、拉拔、擠壓、回轉(zhuǎn)成形和切削等，為了便于進行這些深加工，加工之前需要進行退火、酸洗等處理。加工后為保證使用時的機械性能，還要進行淬火、正火或滲碳等熱處理。有些產(chǎn)品還要進行鍍層、噴漆、涂層等表面處理。 1.3市場對棒材的質(zhì)量要求 由于棒的用途廣泛，因此市場對它們的質(zhì)量要求也是多種多樣的，根據(jù)不同的用途，對力學(xué)強度、冷加工性能、熱加工性能、易切削性能和耐磨耗性能等也各有所偏重[3]?？偟囊笫牵禾岣邇?nèi)部質(zhì)量，根據(jù)深加工的種類，材料本身應(yīng)具有合適的性能，以減少深

26、加工工序，提高最終產(chǎn)品的使用性能。 用作建筑材料的螺紋鋼筋，主要是要保證化學(xué)成分并具有良好可焊性，要求物理性能均勻、穩(wěn)定，以利于冷彎，并有一定的耐蝕性。 1.4棒材的生產(chǎn)特點 棒材的斷面形狀簡單，用量巨大，適于進行大規(guī)模的專業(yè)化生產(chǎn)。我國棒材的總產(chǎn)量在鋼材總量中的比例超過40 %，在世界上是最高的。預(yù)計隨著我國經(jīng)濟現(xiàn)代化程度的逐漸提高。棒、線材在鋼材總量中的比例將會逐步降低。 棒材的斷面尺寸比線材要大，但仍是熱軋材中較小的。棒材的特點是斷面較線材大的多，散熱慢，可軋時間長，但壓縮比不很大。長度定尺交貨，使得可有多種生產(chǎn)方式進行軋制。但隨著尺寸精度和表面質(zhì)量要求增加，橫列式已經(jīng)多數(shù)被淘汰

27、。因為，三輥橫列式速度慢、軋制時間長，導(dǎo)致軋件終軋溫度下降過多，頭、尾溫差加大，結(jié)果造成軋件頭、尾尺寸公差不一致，并且性能不均。采用平立交替軋機提高軋制速度可以解決上述矛盾，滾動導(dǎo)衛(wèi)的使用也可減少事故，這些都推動了棒材生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。 1.5棒材的生產(chǎn)工藝 1.5.1 坯料 棒材的坯料現(xiàn)在各國都以連鑄坯為主，對于某些特殊鋼種有使用初軋坯的情況。為兼顧連鑄和軋制的生產(chǎn)，目前生產(chǎn)棒材的坯料斷面形狀一般為方形，邊長120~200 mm。連鑄時希望坯料斷面大，而軋制工序為了適應(yīng)小直徑、長尺寸，保證終軋溫度，則希望坯料斷面盡可能小。從壓縮比上看希望斷面大些，以提高變形比。生產(chǎn)棒材的坯料一般較長，最

28、長達22 m。一些車間為擴大產(chǎn)品上限，有時也選兩種坯料，這時粗軋第一架的能力要加大，同時設(shè)備作業(yè)率降低。一個車間最好一個坯料規(guī)格，這樣軋機有最大的利用率[5]。 連鑄可以明顯節(jié)能、提高產(chǎn)品質(zhì)量和收得率，有巨大的經(jīng)濟效益，這已經(jīng)在普通鋼種上得到廣泛應(yīng)用，也正在向高檔鋼材和特殊鋼種的生產(chǎn)迅速擴大。對機械結(jié)構(gòu)用鋼，由于中心偏析和延伸比等問題，連鑄質(zhì)量較難保證，由于電磁攪拌、低溫鑄造等技術(shù)的顯著進步，使這些鋼種也可以采用連鑄進行生產(chǎn)。 當(dāng)采用常規(guī)冷裝爐加熱軋制工藝時，為了保證坯料全長的質(zhì)量，對一般鋼材可采用目視檢查，手工清理的方法。對質(zhì)量要求嚴(yán)格的鋼材，則采用超聲波探傷、磁粉或磁力線探傷等進行檢查

29、和清理，必要時進行全面的表面修磨。棒材產(chǎn)品軋后還可以探傷和檢查，表面缺陷還可以清理。 采用連鑄坯熱裝爐或直接軋制工藝時，必須保證無缺陷高溫鑄坯的生產(chǎn)。對于有缺陷的鑄坯，可進行在線熱檢測和熱清理，或通過檢測將其剔除，形成落地冷坯，進行人工清理后，再進入常規(guī)工藝軋制生產(chǎn)。 1.5.2 加熱和軋制 棒材加熱和軋制的工藝流程如下： 冷坯加熱 粗軋 中軋 精軋 冷卻 精整 連鑄坯熱裝加熱 1) 加熱。在現(xiàn)代化的軋制生產(chǎn)中，棒材的軋制速度很高，一般在12m/s以上時，軋制變形時的溫升較為明顯，與散熱抵消以后，甚至還出現(xiàn)升溫。棒材斷面大，軋制

30、時間短，而且冷床散熱慢，故一般棒材軋制的加熱溫度較低，出口速度也不太高。加熱要嚴(yán)防過熱和過燒，要盡量減少氧化鐵皮。對易脫碳的鋼種，要嚴(yán)格控制高溫段的停留時間，采取低溫、快熱、快燒等措施。對于現(xiàn)代化的棒材生產(chǎn)，一般是用步進式加熱爐加熱，由于坯料較長，爐子較寬，為保證尾部溫度，采用側(cè)進側(cè)出的方式。為適應(yīng)熱裝熱送和連鑄直軋，有的生產(chǎn)廠采用電感應(yīng)加熱、電阻加熱以及無氧化加熱等[4]。 2) 軋制。為提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，適合棒材的軋制方式是連軋。連軋時一根坯料同時在多機架中軋制，在孔型設(shè)計和軋制規(guī)程設(shè)定時要遵守各機架間軋件出入口速度相等或稍有速差的原則。在棒材軋制的過程中，前后孔型應(yīng)該交替地壓下軋

31、件的高向和寬向。軋輥軸線全平布置的連軋機在軋制中將會出現(xiàn)前后機架間軋件扭轉(zhuǎn)的問題，扭轉(zhuǎn)將帶來軋件表面易被扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)劃傷，軋制不穩(wěn)定等問題。粗軋速度慢，一些車間在粗軋采用平輥軋制，平立交替的中精軋采用橢圓-圓孔型。盡管粗軋速度低，只要有扭轉(zhuǎn)，事故還是增加，對塑性差的鋼種也有限制，容易出現(xiàn)角裂。 3) 控制軋制。為了細(xì)化晶粒，減少深加工時的退火和調(diào)質(zhì)等工序，得到產(chǎn)品的特殊機械性能，可以采用控制軋制或低溫軋制等措施，這時軋機能力更要有富裕。 1.5.3 棒材的冷卻和精整 由于棒材軋制時軋件出精軋機的溫度較高，對優(yōu)質(zhì)鋼材，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，要進行控制冷卻，冷卻介質(zhì)有風(fēng)、水霧等等。即使是一般建筑用鋼材

32、，冷床也需要較大的冷卻能力，有一些棒材軋機在軋件進入冷床前對建筑用鋼筋進行余熱淬火。余熱淬火軋件的外表面具有很高的強度，內(nèi)部具有很好的塑性和韌性，建筑鋼筋的平均屈服強度可提高約1/3。 1.6棒材軋制的發(fā)展方向 1.6.1 連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制 由于實現(xiàn)了連鑄，棒材生產(chǎn)可以不經(jīng)過開坯工序。目前，即使是對于高檔鋼材也可以使用連鑄坯生產(chǎn)，但是連鑄還是無法保證提供無缺陷坯料，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要在冷狀態(tài)下對坯料進行表面缺陷和內(nèi)部質(zhì)量檢查。因此加熱爐還要對冷坯重新加熱再進行軋制。今后隨著精煉技術(shù)、連鑄無缺陷技術(shù)、坯料熱狀態(tài)表面缺陷和內(nèi)部質(zhì)量檢查技術(shù)的發(fā)展，連鑄坯熱裝熱送將會很快應(yīng)用于生

33、產(chǎn)實踐，以充分利用能源。對于一般材質(zhì)以及高檔鋼材的棒材連鑄坯直接軋制技術(shù)仍在研究之中。連鑄坯以650～800℃熱裝熱送，可提高加熱爐的能力20%～30%，比冷裝減少坯料的氧化損失0.2%～0.3%，節(jié)約加熱能耗30%～45%。同時可減少鋼坯的庫存量，減少設(shè)備和操作人員，縮短生產(chǎn)周期，加快資金周轉(zhuǎn)，可見有巨大的經(jīng)濟效益。 1.6.2 柔性軋制技術(shù) 實現(xiàn)了連鑄熱裝熱送甚至連鑄坯直接軋制等先進的工藝以后，對于小批量、多品種的生產(chǎn)，在規(guī)格和品種改變時，會增加軋機停機的時間。為減少停機，人們研究了柔性軋制技術(shù)，該技術(shù)利用無孔型軋制、共用孔型等手段迅速改變軋制規(guī)程，改變產(chǎn)品規(guī)格。另外，長壽命軋輥、快速

34、換輥技術(shù)等的日趨成熟都為棒線材的柔性軋制提供了條件。 1.6.3 高精度軋 棒材的直徑公差大小對深加工的影響較大，故用戶對棒材的尺寸精度要求越來越高。棒材在軋制時，軋件高度上的尺寸是由孔型高度來保證，但寬度上的尺寸卻是算出來的或者是根據(jù)經(jīng)驗確定的，孔型不能嚴(yán)格限制寬度方向的尺寸。另外機架間的張力和軋件的頭、尾溫差也會明顯地對軋件的尺寸產(chǎn)生影響。棒材產(chǎn)品的尺寸精度目前可以達到0.10 mm。發(fā)展的目標(biāo)是使棒材產(chǎn)品的尺寸精度達到0.05 mm。 1.6.4 繼續(xù)提高軋制速度 目前，先進的棒材軋機的終軋速度一般為17～18m/s ，隨著飛剪剪切技術(shù)及控制冷卻等技術(shù)的完善，棒材的終軋速度還會繼

35、續(xù)提高。然而，對于較大斷面的棒材，不能盲目的提高終軋速度，因為其斷面大，冷卻較慢，若終軋速度過高，冷卻將成問題，這必將導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，或者導(dǎo)致冷床過大，增加輔助投資。 1.6.5 低溫軋制 在棒材連軋機上，從開軋到終軋，軋件溫降很小，甚至?xí)郎亍Ｔ谏a(chǎn)實踐中經(jīng)常出現(xiàn)因終軋溫度過高而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降或螺紋鋼成品孔型不能順利咬入等問題，故棒材連軋機具有實現(xiàn)低溫軋制的條件。低溫軋制不僅可以降低能耗，并且還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，可創(chuàng)造很大的經(jīng)濟效益。 棒材的低溫軋制規(guī)程一般有兩種。一種是利用連軋機軋件溫降很小或升溫的特點，降低開軋溫度，從1050～1100℃降至850～950℃，終軋溫度與開軋溫度

36、相差不大，主要目的是節(jié)能。在扣除因變形抗力增大導(dǎo)致電機功率消耗增加的因素，節(jié)能可達20%左右。另一種是不僅降低開軋溫度，并且將終軋溫度降至再結(jié)晶溫度(700～800℃)以下，除節(jié)能外，還明顯提高產(chǎn)品的機械性能，效果優(yōu)于任何傳統(tǒng)的熱處理方法。 目前對低溫軋制實施的主要限制是，由于軋機和驅(qū)動主電機是按傳統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)設(shè)計的，因此設(shè)備能力不足，無法實現(xiàn)控制低溫軋制。 本設(shè)計負(fù)荷留有較大余量，為控制軋制作準(zhǔn)備。 1.7棒材生產(chǎn)的目的和意義 從我國的棒材發(fā)展史可以看出，我國熱軋帶肋鋼筋的生產(chǎn)水平不斷提高，普通鋼筋從低碳鋼、低合金鋼向微合金鋼發(fā)展;預(yù)應(yīng)力鋼筋從強度偏低、松弛較大向高強度、低松弛的鋼絞

37、線、鋼絲發(fā)展;同時，冷加工鋼筋的發(fā)展趨向是:冷拔鋼絲、冷拉鋼筋從廣泛采用到被淘汰出局，而作為細(xì)直徑的冷軋鋼筋和冷軋扭鋼筋，仍將是普通鋼筋的一種補充，它們的存在與發(fā)展，取決于其產(chǎn)品的質(zhì)量、價格和售后服務(wù)，它們將通過市場機制與細(xì)直徑的熱軋帶肋鋼筋進行競爭。 棒材廣泛用于被廣泛用于民用建筑、高層建筑、重點工程：機場、港口、高速公路、橋梁、電廠等建設(shè)，是一種非常重要的鋼材。型鋼生產(chǎn)在軋鋼車間生產(chǎn)中占有重要的地位，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國每年生產(chǎn)的型材占鋼材生產(chǎn)總數(shù)量的50% 左右，因此，掌握型鋼生產(chǎn)理論與工藝，對提高型鋼產(chǎn)品質(zhì)量和精度，開發(fā)新品種、新工藝、新設(shè)備，完善生產(chǎn)自動化和計算機控制技術(shù)，具有很

38、大的現(xiàn)實意義。 在本設(shè)計中，自動化程度極高，從坯料上料到成品，一線全部自動化，無需人工操作。坯料選用連鑄坯取代初軋鋼坯，提高了成材率，簡化了工藝過程，降低了生產(chǎn)成本。同時，設(shè)計采用全連軋生產(chǎn)線，縮短了軋制周期，提高了軋機產(chǎn)量、軋制精度和成品質(zhì)量，降低了成本。并且在軋制的精軋部分采用平立輥交替軋制，減少軋制事故的發(fā)生，提高了生產(chǎn)效率。 第2章 建廠依據(jù)和產(chǎn)品大綱 2.1建廠依據(jù) 現(xiàn)階段全國棒材生產(chǎn)的裝備水平比較低，為了擴大軋鋼生產(chǎn)能力，尤其提高產(chǎn)品的附加值，就必須建設(shè)符合時代需要的現(xiàn)代化全連續(xù)棒材廠，在品種方面，滿足基本建設(shè)的同時，需積極發(fā)展供需矛盾比較突出的品種，抓住市場機遇，生產(chǎn)特色

39、產(chǎn)品，這樣才能增加效益，使企業(yè)在市場競爭中立于不敗之地。近代棒材生產(chǎn)發(fā)展了許多新技術(shù)，短應(yīng)力無扭高速軋制；大批料低能耗；控軋、控冷超級鋼技術(shù)；多線切分技術(shù)，國內(nèi)兩線切分技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，三線切分技術(shù)目前也有幾家得到成功應(yīng)用，并取得預(yù)期效益。高強度鋼在市場上所占的比重會越來越大，用小規(guī)格產(chǎn)品替代原來的中大規(guī)格已經(jīng)成為必然的趨勢。熟練掌握并應(yīng)用好多線切分技術(shù)對連軋棒材生產(chǎn)線是十分必要的。我們的綜合實力不比國外差，部分引進生產(chǎn)線在管理、裝備、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)都優(yōu)于國外企業(yè)，競爭力是非常明顯的。 國內(nèi)外市場對棒材的需求量是巨大的，且對其質(zhì)量要求也越來越高。棒材廣泛用于機械、汽車、船舶、建筑等工業(yè)領(lǐng)

40、域。我國是一個發(fā)展中國家，住房尚需大量發(fā)展，雖然受國家宏觀調(diào)控政策的抑制，商品房的和數(shù)量和速度明顯下降，但是政府投入大量資金加大對保障性住房的開發(fā)建設(shè)，同時我國住房使用壽命較短，因此建筑用鋼的需求仍然旺盛。另外隨著國家裝備制造業(yè)和家電、汽車行業(yè)的發(fā)展，機械工業(yè)用鋼比例將進一步擴大，根據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會對“十二五”期間鋼材市場消費需求的預(yù)測，我國機械工業(yè)的鋼材消費量將達到1.5億噸（不含汽車、集裝箱和家電用鋼消費），其中優(yōu)質(zhì)鋼棒材4100萬噸，占27.33%，普通長材1400萬噸，占9.3%[6]。綜合以上信息棒材有著廣闊的發(fā)展空間，所以設(shè)計現(xiàn)代化的棒材車間是合理的也是有必要的。 2.2廠址的

41、選擇 廠址選擇工作實際包括兩個方面：一是建廠地區(qū)的確定，一般由上級主管部門在設(shè)計任務(wù)中規(guī)定；二是建廠地址的選擇，由設(shè)計者會同有關(guān)部門共同進行實際調(diào)查研究提出幾個初步方案進行比較，然后選取最優(yōu)方案。 2.2.1建廠地區(qū)選擇應(yīng)考慮的要求 1 必須符合國家工業(yè)布局的基本原則。充分利用各地區(qū)的豐富資源和有利條件，產(chǎn)品合理的分配，使所設(shè)計的廠在最少的投資條件下，獲得最大的經(jīng)濟效益。 2 原料、燃料、動力的來源與運輸條件。要能滿足生產(chǎn)和生活的水質(zhì)和量； 3 適當(dāng)靠近產(chǎn)品銷售地區(qū)； 4 自然條件好，有適宜的氣候環(huán)境； 5 能就近取得足夠的建筑材料； 6 與其它企業(yè)協(xié)作方便。 2.2.2建廠

42、地址的選擇 建廠地址的選擇，就是在指定的建廠地區(qū)內(nèi)，選擇一塊地方，它在自然和地理特點、運輸條件、水電供應(yīng)、布置工廠廠區(qū)及生活區(qū)等方面，都能最大限度地得到滿足[6]。具體要求如下： 1 廠區(qū)面積與外形滿足總平面布置的面積； 2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)滿足建廠的要求； 3 廠址選擇適應(yīng)城市的總體規(guī)劃。從經(jīng)濟方面來看，廠址應(yīng)靠近城市，以便充分利用城市的交通工具與線路，充分利用城市的供排水設(shè)施和動力設(shè)施，利用城市住宅和文化福利沒施； 4 運輸條件滿足工廠生產(chǎn)要求。大型企業(yè)多采用鐵路運輸，因此應(yīng)在鐵路支線段最短；中、小型企業(yè)多為汽車運輸，廠址應(yīng)靠近汽車運輸干線； 5 離電源、水源最近；

43、 6 在公用設(shè)施與生產(chǎn)方面，搞好環(huán)保措施(例如三廢處理)，不致造成環(huán)境污染； 7 選擇合適的居民點，作為職工生活區(qū)。 結(jié)合以上原則，初將廠址選為唐鋼二鋼軋廠內(nèi)部。唐鋼隸屬河北省鋼鐵集團，唐山地理位置優(yōu)越，擁有自己的礦山，毗鄰陡河水資源充足，電力來源于華北電網(wǎng)。唐鋼內(nèi)部公路、鐵路發(fā)達，并與外部主干鐵路相連。唐山鐵路、公路網(wǎng)發(fā)達，有京唐港，并毗鄰秦皇島港、天津港，隨著曹妃甸大型工業(yè)園區(qū)的不斷完善，為鐵礦石的進口和鋼材的出口帶來極大的便利。因此，唐山具有得天獨厚的優(yōu)勢。 結(jié)合唐山具體實際情況，選擇唐鋼二鋼軋廠內(nèi)部建廠主要還有以下幾個方面： 1 利用唐鋼現(xiàn)有資源和技術(shù)，加強唐鋼棒材產(chǎn)業(yè)集中度，

44、優(yōu)化布局，淘汰落后產(chǎn)能，促進唐鋼裝備優(yōu)化升級，打造優(yōu)質(zhì)建材生產(chǎn)基地； 2 唐山及其周邊地區(qū)對棒材等產(chǎn)品需求旺盛，主要表現(xiàn)在兩個方面，一是“十二五”期間，河北裝備制造業(yè)將得到快速發(fā)展，尤其以唐山軌道客車高速動車組擴能和唐山豐潤中國動車城的建設(shè)，將會需要大量優(yōu)質(zhì)棒材；二是建筑用鋼的增長，雖然受國家宏觀調(diào)控政策的抑制，商品房的和數(shù)量和速度明顯下降，但是政府投入大量資金加大對保障性住房的開發(fā)建設(shè)，就河北省政府下達唐山市2011年的保障性安居工程任務(wù)為：建設(shè)保障性住房93216套，總投資251.4億元，此比例在未來幾年還有擴大的趨勢。我國住房使用壽命較短，同時唐山承辦2016年世界園藝博覽會，將會以此

45、為契機建設(shè)大量地標(biāo)性建筑，由此可以判斷建筑用鋼市場仍然有較大發(fā)展。 綜合以上信息，得出結(jié)論將廠址選擇在河北鋼鐵集團唐山鋼鐵集團二鋼軋廠內(nèi)部。 2.3 產(chǎn)品大綱的確定 2.3.1 產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn) 國家有關(guān)部門根據(jù)產(chǎn)品使用上的技術(shù)要求和生產(chǎn)部門可能達到的技術(shù)水平，制定了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。按照制定的權(quán)限與使用范圍的不同、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)可分為國標(biāo)、冶標(biāo)、企標(biāo)等。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)一般包括以下內(nèi)容： 1. 規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定產(chǎn)品的牌號、形狀、尺寸及表面質(zhì)量，并且附有使用供參考的有關(guān)參數(shù)等。 2. 性能標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定產(chǎn)品的化學(xué)成分、物力機械性能、熱處理性能、晶粒度、抗腐蝕性、工藝性能及其他特殊的性能要求等。 3. 試驗標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)

46、定作實驗時的取樣部位、試樣形狀和尺寸、試驗條件以及實驗方法等。 4. 交貨標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定產(chǎn)品交貨、驗收時的包裝、標(biāo)志方法及部位等。 2.3.2 產(chǎn)品大綱編制時應(yīng)注意的問題 1 滿足國民經(jīng)濟發(fā)展對軋制產(chǎn)品的需要，特別要根據(jù)市場信息解決某些短缺產(chǎn)品的供應(yīng)和優(yōu)先保證國民經(jīng)濟重要部門對于鋼材的需要[6]。 2 考慮各類產(chǎn)品的平衡，尤其是地區(qū)之間產(chǎn)品的平衡。要正確處理長遠與當(dāng)前、局部與整體的關(guān)系。做到供求適應(yīng)、品種平衡、產(chǎn)銷對路、布局合理。 3 考慮軋機生產(chǎn)能力的充分利用和建廠地區(qū)產(chǎn)品的合理分工。有條件的要爭取軋機向?qū)I(yè)化和產(chǎn)品系列化方向發(fā)展，以利提高軋機的生產(chǎn)技術(shù)水平。 4 考慮建廠地區(qū)資源及

47、鋼材的供應(yīng)條件，物資和材料等運輸?shù)那闆r，逐步完善和配套起獨立的軋鋼生產(chǎn)體系。 5 做到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化，有條件的要考慮生產(chǎn)一些出口產(chǎn)品，走向國際市場. 2.3.3 產(chǎn)品方案的主要內(nèi)容 1 車間生產(chǎn)的鋼種和生產(chǎn)的規(guī)模； 2 各類產(chǎn)品的品種和規(guī)格； 3 各類產(chǎn)品的數(shù)量和其在總產(chǎn)量中所占的比例等。 2.4 產(chǎn)品質(zhì)量 1 圓鋼按下列國家標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)、進行檢驗和交貨： GB700-88：《碳素結(jié)構(gòu)鋼》 GB/T699-1999：《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》 GB3077-1999：《合金結(jié)構(gòu)鋼》 GB/T6478-2001：《冷鐓和冷擠壓用鋼》 GB1222-84：《彈簧鋼》

48、其中產(chǎn)品尺寸精度應(yīng)滿足GB/T702-86中I組允許偏差，具體數(shù)值為： 直徑公差： Φ20～Φ30mm0.30mm Φ31～Φ50mm0.40mm Φ51～Φ80mm0.60mm 橢圓度： Φ20～Φ40mm不超過直徑公差總值的50%。 Φ41～Φ80mm不超過直徑公差總值的70%。 彎曲：每米不超過2.5mm，總彎曲不超過棒材全長的0.25%。 定尺長度誤差：60mm。 2 螺紋鋼筋按國家標(biāo)準(zhǔn)GB1499-98組織生產(chǎn)、進行檢驗和交貨。 3 成品交貨狀態(tài) 成品棒材以直條成捆狀態(tài)交貨。 棒材定尺長度：6～12m 每捆棒材重量：2000～4000kg 4 打捆道次

49、 6m棒材捆3道； 6～9m棒材捆4道； 9～12m棒材捆5道； 2.5 產(chǎn)品大綱 生產(chǎn)的鋼種主要有：碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼、冷鐓鋼、彈簧鋼等。具體產(chǎn)品大綱見表1： 表1 棒材生產(chǎn)線產(chǎn)品大綱 序號 品種 標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)格/mm 年產(chǎn)量/萬t 比例/% 鋼種 1 圓鋼 GB/T 702—2004 GB 13013—1991 12~16` 4.0 4.44 碳素結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼 彈簧鋼 軸承鋼等 17～20 6.0 6.67 21～25 7.0 7.78 26~30 8.0 8.89

50、31～40 6.0 6.67 41～50 3.0 3.33 2 螺紋鋼 GB/T 1499.2—2007 GB 13013—1991 12～14 9.0 10.0 15～20 10.0 11.1 21～25 11.0 12.2 26～32 10.0 11.1 33～50 6.0 6.67 3 方鋼 GB 13013—1991 1414 6.0 6.67 1616 1818 5050 4 扁鋼 GB/T 704—1998 356 4.0 4.48 10025 合計 90 100 該棒

51、材車間設(shè)計為年產(chǎn)90萬t的鋼材，產(chǎn)品規(guī)格為螺紋鋼Φ12～Φ50mm，圓鋼Φ12～Φ50mm，都以熱軋直條狀態(tài)交貨，定尺長度為6mm～12mm，具體的長度根據(jù)客戶的要求確定。 2.6坯料選擇 目前，軋鋼生產(chǎn)用坯有三種：即用連鑄坯、鋼坯、鋼錠。 鋼錠是煉鋼生產(chǎn)的最終產(chǎn)品，也是鋼材生產(chǎn)的原料。鋼錠質(zhì)量的優(yōu)劣、重量的大小及鋼錠的類型對鋼材產(chǎn)品生產(chǎn)有很大的影響。鋼錠經(jīng)開坯軋制成不同規(guī)格的鋼坯。可根據(jù)不同的產(chǎn)品特點，選擇與成品鋼材形狀相近似的鋼坯。連鑄坯是直接將鋼水鑄成軋機所需要的各種規(guī)格和斷面形狀的鋼坯的生產(chǎn)過程，省去了初軋生產(chǎn)過程。 隨著冶煉技術(shù)的不斷發(fā)展，連鑄和棒材軋機之間的連接的合理優(yōu)化，

52、從連鑄坯考慮采用較大的斷面，大連鑄坯在連鑄過程中有利于夾雜物上浮，更能保證質(zhì)量，同時，在壓縮比一定的情況下，較大斷面的連鑄坯有利于生產(chǎn)更大規(guī)格和產(chǎn)品質(zhì)量更好的鋼材。三種原料比較如下表2所示： 表2 軋鋼生產(chǎn)各種原料比較 原料種類 優(yōu)點 缺點 使用條件 鋼錠 不用初軋開坯，可直接軋制成材 金屬消耗大，成材率低，中間不能進行清理，壓縮比小，產(chǎn)量低 僅特殊用途軋機用鋼錠作原材料，大部分鋼錠要經(jīng)初軋機、中型開坯軋機或鍛壓機軋成各種鋼坯 鋼坯 壓縮比大，可中間清理，故產(chǎn)量大。鋼種不受限制，成材率高 需要初軋開坯，使工藝和設(shè)備復(fù)雜。能耗和產(chǎn)品成本提高，比用連鑄坯金屬消耗大得多，成材

53、率低 大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)以及生產(chǎn)品種較多的各種車間 連鑄坯 金屬消耗少，成材率可提高6～12%，不用初軋，縮短工藝流程，可節(jié)能降耗，降低成本 鋼種受到一定限制（主要用于鎮(zhèn)靜鋼），壓縮比較小，對有些產(chǎn)品受到限制，另外連鑄坯規(guī)格較少，不適用于多品種小批量生產(chǎn)的要求，連鑄工藝要求嚴(yán)格 適合于大、中、小多類鋼鐵企業(yè)，生產(chǎn)品種較少，毗連較大的情況；適用于壓縮比要求不特別嚴(yán)格的產(chǎn)品 通過上述比較，本設(shè)計選用連鑄坯作為生產(chǎn)原料。 2.7 坯料選用所考慮因素 2.7.1 坯料形狀尺寸 坯料斷面形狀的選擇主要與軋制產(chǎn)品的形狀有密切的關(guān)系，當(dāng)軋制斷而形狀比較簡單的成品鋼材時可選擇與其形狀相近的鋼坯

54、。棒材軋制常選用方形坯料，因為這樣有利干延伸系數(shù)的分配和減少軋制道次。 對于連續(xù)式軋機，溫度條件好，軋機數(shù)目多，故可選用較大的坯料，使壓縮比增大。壓縮比，一般表示（鋼坯）連鑄坯的平均變形量。壓縮比是保證產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)所要求的最小變形量。連鑄坯內(nèi)部存在缺陷的比例較大，連鑄坯的規(guī)格選取上考慮軋機本身的能力，從而確保連鑄坯的內(nèi)部缺陷在前幾道次的軋制得到消除。建議采用以下的壓縮比能滿足產(chǎn)品質(zhì)量的要求：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的壓縮比>6，40 Cr合金結(jié)構(gòu)鋼的壓縮比>7；合金結(jié)構(gòu)鋼的壓縮比>15。 …………………………………………..（1） 式中： ——錠到成品的壓縮比； ——坯料斷面積, mm

55、2； ——成品斷面積, mm2。 綜合考慮以上因素，選擇連鑄坯斷面面積為165165 mm2. 2.7.2 鋼坯的重量 取連鑄坯的比重為：=7.6510kg/m ……………………….………………（2） 考慮內(nèi)容(1)，已知鋼坯長度為：=14 m。 鋼坯重量為：=7.651014〔16510〕＝2919.8 kg。 取鋼坯重量為：G=3 t ∕根 鋼坯單重為：G1 =208.3 kg ∕m 2.7.3 坯規(guī)格及允許偏差 1)連鑄坯橫斷面尺寸及允許偏差（符合YB2011-8標(biāo)準(zhǔn)），見表3： 表3 連鑄坯橫斷面尺寸及允許偏差 名義尺寸 長度/mm 寬度/mm 對角

56、線長度偏差 單重kg/m 尺寸 偏差 尺寸 偏差 165165 165 5 165 5 ≤7 208.3 2)鋼坯長度定尺：12080～12000 mm，短尺 6000 mm； 3)鋼坯彎曲度不得大于15 mm/m，總彎曲度不得大于80 mm/12 m； 4)端部切斜不得大于20 mm； 5)不得有明顯的扭轉(zhuǎn)。 2.7.4 坯料的檢查與清理 煉鋼工藝的不斷改進，使連鑄坯和軋材的表面質(zhì)量不斷提高，對要求很高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和特殊鋼，在軋制之前，清理坯料表面缺陷對提高產(chǎn)品質(zhì)量起著重要作用[4]。 目前，坯料的檢查主要有拋丸和探傷。連鑄坯質(zhì)量提高后，對高質(zhì)量產(chǎn)品

57、的要求，坯料探傷主要有表面探傷和內(nèi)部探傷。坯料的表面探傷主要有熒光磁粉法、渦流法和漏磁法。后兩者多用于成品探傷，熒光磁粉法則主要用于鋼坯探傷。而鋼坯內(nèi)部的探傷主要是超聲波探傷。 第3章 軋機選擇及工藝流程 3.1軋機型式對比與選擇 3.1.1開式機架 這種機架的上蓋（上橫梁）可以拆卸，其優(yōu)點主要是更換軋輥方便，因此它主要用在換輥比較頻繁的橫列式布置的型鋼軋機上，主要缺點是剛性較差，軋出的產(chǎn)品精度不高[8]。 3.1.2閉式機架 這種機架的上蓋和立柱形成封閉式的整體框架。結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，具有較高的強度和剛度。因此，閉口式機架主要用于初軋機、各種鋼板軋機、鋼管軋機。主要缺點是換

58、輥不便。 3.1.3半閉口機架 其上蓋和立柱的連接完全由斜楔完成，具有換輥方便和剛性較好的優(yōu)點。 3.1.4無牌坊軋機 傳統(tǒng)的牌坊軋機，軋材的尺寸精度（縱向厚度）與軋機機座剛度有直接的關(guān)系，，由此式可知，提高軋材尺寸精度應(yīng)從兩方面著手，即減少和提高K，前者為軋制工藝問題，后者為設(shè)備問題。 該軋機的特點是：機架由4根帶左右螺旋的受力拉桿連接一對軋輥的軸承座，軋制力分布在很短的回路內(nèi)和較大的面積里，并可同時旋轉(zhuǎn)四根拉桿實現(xiàn)上下軋輥的同步壓下調(diào)整，可以保證軋線恒定不變，在上輥操作側(cè)軸承座內(nèi)設(shè)置蝸輪—蝸桿—螺旋副機構(gòu)對上輥進行手動軸向調(diào)節(jié)。軋輥采用液壓柱塞平衡或彈簧平衡，軋輥受力彎曲時，軋

59、輥軸承座可以隨軋輥彎曲而浮動，從而使軸承受力均勻機架有液壓缸移動進行換輥。此外，為了保證軸承座的剛度和從圓柱軸承到拉桿的短距離，使機架和軸承座彎曲最小，對機架的拉桿位置進行了優(yōu)化，無牌坊機架的可靠性高，軸向徑向剛度高，對實施低溫軋制有利，且產(chǎn)品尺寸公差小，換輥時間短。適用于中、精軋機組。 如圖1所示，提高軋機剛度途徑為減少機座中承載體的數(shù)量，即盡量縮短應(yīng)力回線的長度，于是短應(yīng)力回線軋機應(yīng)運而生。 圖1 牌坊軋機與短應(yīng)力線軋機應(yīng)力回線比較 a，牌坊軋機；b，短應(yīng)力線軋機 3.1.5懸臂式機架 懸臂式機架結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示，采用芯軸夾套Norco熱處理輥環(huán)，油膜軸承結(jié)構(gòu)，有水平機架、

60、立式機架、平/立可轉(zhuǎn)換機架。這種機型的特點是：軋輥輥環(huán)直徑增大約30 %，斷面面積增加約65 %，增強了關(guān)鍵部位的強度，減少了應(yīng)力集中；該機型有固定的軋制線；易于更換輥環(huán)，維護及更換到位方便；重量輕，可節(jié)約投資。適用于粗軋機組。 鋼錠、鋼坯或連鑄坯表面會存在各種缺陷(如結(jié)疤、折疊、裂紋、皮下氣泡等)，如不在軋制前加以清理去除，會在軋制過程延伸、擴大，輕者造成鋼材應(yīng)力集中和腐蝕的起點，使材料強度和耐腐蝕能力降低，嚴(yán)重的影響金屬在軋制時的塑性和成型，造成廢品。所以坯料表面缺陷的清理是提高鋼材合格率，保證鋼材質(zhì)量的重要措施，也是軋鋼生產(chǎn)分成二個階段的重要原因。 常用的清理表面缺陷的方法很多，常用

61、的有：火焰清理、風(fēng)鏟清理、砂輪清理和機床清理等四種。 火焰清理是指采用乙炔（或煤氣）和氧氣燃燒的高溫火焰將原料表面熔化出去的方法。風(fēng)鏟清理是用0.5～0.6MPa壓力的壓縮空氣使風(fēng)鏟頭做高速沖擊以鏟掉表面缺陷的方法。機加工清理是軋制重要用途的合金鋼時需要用剝皮消除鋼錠和鋼坯的表面缺陷，加工方法包括：刨、銑和車等。研磨清理是用來清理鋼坯表面細(xì)小的缺陷，以及清理有很高硬度的高級合金鋼坯的表面缺陷，采用砂輪來清理。各種清理方法比較見下表4： 表4 各種清理方法比較 清理方法 清理費/% 特點 適用范圍 風(fēng)鏟清理 100 生產(chǎn)效率較低，人工段清理程度，工作量較大 適用于冷狀態(tài)下清理

62、高碳鋼及合金鋼 研磨清理 307 生產(chǎn)效率低，由于急劇的摩擦而產(chǎn)生局部加熱，因此在研磨過程中，采用間歇時間以便于被研磨處的熱量有足夠時間擴散。 清理鋼坯表面細(xì)小的缺陷，以及清理有很高硬度的高級合金鋼坯的表面缺陷 機床清理 60 生產(chǎn)效率低，不同的鋼種選用不同的機加工方法 適用于有重要用途，要求較高的產(chǎn)品， 火焰清理 53 高生產(chǎn)率、低成本，所需設(shè)備簡單，易操作 適用于碳素鋼、普通低合金鋼的清理，而不適用于合金鋼和高碳鋼 本設(shè)計坯料選用熒光磁粉法探傷，成品采用超聲波探傷；普通碳素鋼采用火焰清理，對高要求的鋼材和高合金鋼、軸承鋼等采用研磨清理。 圖2 懸臂式軋機的結(jié)

63、構(gòu)圖 3.1.6平立可轉(zhuǎn)換軋機 采用平立交替式布置是為了滿足靈活的軋制工藝而設(shè)計的。根據(jù)不同產(chǎn)品的孔型設(shè)置，可靈活地調(diào)整軋機使其水平布置或垂直布置。機架可以水平或傾倒90度，放置在一個小車上。機架本身結(jié)構(gòu)與普通二輥軋機機架基本相同。立輥軋制時為了平衡軋輥質(zhì)量，在軋輥輥系中增加了止推軸承。機架與小車用螺栓連接在一起，小車可以水平移動，實現(xiàn)水平軋制換孔槽功能。在垂直軋制時，小車坐在一個由電機驅(qū)動蝸輪、蝸桿、絲杠螺母機構(gòu)組成的臺架上，臺架可上下移動，完成換孔槽動作。位置調(diào)整好后，由液壓鎖緊缸將機架定位。其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。 圖3 平立可轉(zhuǎn)換軋機 中、精軋機的作用是將軋件在高溫狀態(tài)下經(jīng)過孔

64、型逐道次壓縮變形。根據(jù)產(chǎn)品大綱及各車間工藝的不同，第一種情況是由中軋機為精軋機輸送形狀正確、尺寸合格的軋件。第二種情況是由中軋機組直接軋制出斷面較大的產(chǎn)品，精軋機組被甩掉(空過)。由替換輥道代替，此時中軋機組的作用和精軋機組一樣成為成品軋機。 在相同的開軋溫度情況下，中軋機組軋件溫度為三個機組的最低區(qū)域，而精軋機組的軋件溫度則隨著道次的增加而逐漸有所升高。過低的開軋溫度容易在中軋機組前幾架產(chǎn)生堆鋼。 采用平立交替式布置，且精軋部分的偶數(shù)架軋機可平立轉(zhuǎn)換，此種布置形式的優(yōu)點： 1. 軋制過程穩(wěn)定，此種軋機在平軋機上采用橢圓孔型，在立軋機上采用圓孔型，這樣在平輥上軋出的橢圓件在水平方向是長軸

65、，增大了軋件與軋機的接觸面積，所以增加了軋件在機架之間運行的穩(wěn)定性； 2. 平—立布置的軋機可采用立活套，而立—平布置必須采用側(cè)活套。立活套的優(yōu)點：設(shè)施少、占地面積小，更易檢測和控制；如果采用立平布置，就必須采用側(cè)活套，因為立軋機上軋出的扁軋件是立著的，對水平壓輥或水平推輥磨損嚴(yán)重，所以采用平立布置且使用立活套效果更好； 3. 易控制成品質(zhì)量。在立式軋機上軋出的成品比水平軋機軋出的成品質(zhì)量好控制，因為立式軋機的軋輥運行更為平穩(wěn)，成品尺寸波動小，精度高。 平立布置軋機的缺點： 1. 成品軋機的進、出口導(dǎo)衛(wèi)裝置更換調(diào)整較困難； 2. 成品軋機軋輥軸向調(diào)整不便。 因為采用平立交替的軋機布

66、置形式利大于弊，且精軋機的偶數(shù)架次采用平立可轉(zhuǎn)換式，利于切分軋制。其結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。 圖4 平—立輥聯(lián)合軋機示意圖 3.2軋機布置選擇比較 3.2.1橫列式軋機 橫列式軋機，特別是粗軋機組要求多道次軋制，軋制速度慢，軋制節(jié)奏長。而坯料斷面小，軋件溫降快，頭尾溫差大，在給定坯料尺寸、成品規(guī)格時，為盡量減少軋制道次，需盡可能選用快速延伸孔型系統(tǒng)。如橢圓—方、六角—方孔型。橫列式布置的軋機，同一機列軋輥的轉(zhuǎn)速相同，軋制速度并不隨軋件長度增加而提高，因而產(chǎn)量小，軋機勞動生產(chǎn)率低，軋制產(chǎn)品的質(zhì)量也差，不易實現(xiàn)自動控制，國外已淘汰。這是橫列式布置軋機的重要缺點。 3.2.2順列式布置的軋機 采用跟蹤軋制方式，每架軋機只軋一道，各架軋機具有不同的軋制速度，可以隨軋件長度的增加而提高軋制速度，因而具有較高的生產(chǎn)率。每架軋機只軋一道，軋輥L/D=1.5～2.5，機架多采用閉口式，剛度大，產(chǎn)品精度高，不連軋，各架互不影響，調(diào)整方便。 但是軋件軋出的長度隨道次的增加而加長。機架之間的距離也隨軋件長度的增加而增加。因此順列式布置的軋機有較長的廠房