金屬材料與熱處理技術(shù)畢業(yè)論文

1 （ 2016 屆） 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 題 目 名 稱 ： 年產(chǎn)量 80 萬(wàn)噸高速線材車間工藝設(shè) 計(jì) 學(xué)院（部） ： 冶金工程學(xué)院 專業(yè) ： 金屬材料 與熱處理技術(shù) 學(xué) 生 姓 名 ： 朱恩寶 班級(jí) ： 金屬 1301 學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師姓名 ： 杜民獻(xiàn) 職稱： 講師 最終評(píng)定成績(jī) ： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 2 2016 屆 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 第一部分 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3 （ 2016 屆） 專科 科畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 名 稱 ： 年產(chǎn)量 80 萬(wàn)噸高速線材車間工 藝設(shè)計(jì) 學(xué)院（部） ： 冶金工程學(xué)院 專業(yè) ： 金屬材料 與熱處理技術(shù) 學(xué) 生 姓 名 ： 朱恩寶 班級(jí) ： 金屬 1301 學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師姓名 ： 杜民獻(xiàn) 職稱： 講師 2016 年 5 月 4 湖南工業(yè)大學(xué) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)，題目年產(chǎn)量 80萬(wàn)噸高速線材車間工藝設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文章以明確方式注明。除此之外，本設(shè)計(jì)不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。本人完全意識(shí)到本聲明應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。 作者簽名： 朱恩寶 日 期： 2016 年 5 月 日 5 摘 要 根據(jù)設(shè)計(jì)要求擬建一個(gè)優(yōu)碳年產(chǎn) 80 萬(wàn)噸的高速線材生產(chǎn) 車 間。它的最高軋制速度為 110m/s，產(chǎn)品規(guī)格為 12卷單重約 2 噸。 連鑄坯在步進(jìn)梁式加熱爐中使用煤氣加熱，側(cè)進(jìn)側(cè)出，加熱能力為 75t/h。加熱爐由微機(jī)控制，出爐溫度為 900 1050。 該套軋機(jī)采用全連軋無(wú)扭工藝，連鑄坯為 150 150約為 12m，單重約為 方坯。在 13 架平立 置了 2架預(yù)精軋機(jī)， 13 架精軋機(jī)。 軋后冷卻通過(guò)水冷箱和一套斯太爾摩冷卻運(yùn)輸線（ 120m）來(lái)完成。該套斯太爾摩冷卻運(yùn)輸系統(tǒng)采用延遲型冷卻裝置，可對(duì)成品軋材的最終性能控制如抗拉強(qiáng)度及產(chǎn)品的金相組織和氧化鐵皮厚度進(jìn)行最終控制。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于控軋和控冷，無(wú)張力軋制，最佳剪切尺寸控制和缺陷檢測(cè)。 關(guān)鍵詞 ： 高速線材；生產(chǎn)方案；孔型設(shè)計(jì)；校核 6 目 錄 摘 要 . 5 第一章 緒 論 . 8 第二章 產(chǎn)品方案的確定與編制金屬平衡表 . 11 品方案的確定 . 11 品方案 . 11 定金屬平衡表 . 13 定計(jì)算產(chǎn)品的成品率 . 13 算產(chǎn)品的選 擇 . 14 算產(chǎn)品選擇的原則 . 14 算產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) . 15 壓水除鱗 . 18 制 . 18 制冷卻 . 19 整 . 20 切、廢鋼及氧化鐵皮清除 . 20 案的比較及選擇 . 21 制速度的確定 . 21 數(shù)的確定 . 22 機(jī)架數(shù)的確定 . 22 線生產(chǎn)的主要設(shè)備的 特點(diǎn)及其選用 . 23 線生產(chǎn)的主要設(shè)備概況 . 23 型系統(tǒng)的選擇 . 30 軋、中軋孔型系統(tǒng)選擇 . 31 精軋、精軋機(jī)組孔型的選擇 . 32 要參數(shù)的計(jì)算 . 33 型孔型 (計(jì)系數(shù)的確定 . 33 道次延伸系數(shù)的確定 . 35 擦系數(shù)的確定 . 35 型設(shè)計(jì) . 36 型設(shè)計(jì)說(shuō)明 . 36 孔型計(jì)算方法 . 37 型設(shè)計(jì)步驟： . 39 第六章 軋機(jī)力能參數(shù)計(jì)算及電機(jī)設(shè)備校 . 45 制壓力的計(jì)算 . 45 均單位壓力的計(jì)算 . 45 7 軋制壓力 P . 47 輥強(qiáng)度校核 . 47 型在軋輥上的配置 . 47 輥強(qiáng)度校核 . 50 險(xiǎn)斷面尺寸的確定 . 50 輥強(qiáng)度校核 . 51 動(dòng)力矩計(jì)算 . 53 擦力矩 . 54 轉(zhuǎn)力矩 . 54 力矩 . 55 機(jī)校核 . 55 機(jī)校核 . 55 規(guī)格產(chǎn)品軋制時(shí)間，間隙時(shí)間的確定 . 58 種軋制時(shí)間，間隙時(shí)間的確定 . 58 熱爐小時(shí)生產(chǎn)能力計(jì)算 . 59 作制度及年工作時(shí)間的確定 . 60 機(jī)負(fù)荷率及軋機(jī)年產(chǎn)量計(jì)算 . 60 機(jī)負(fù)荷率 . 60 機(jī)年產(chǎn)量 . 61 熱爐的生產(chǎn)能力計(jì)算 . 61 計(jì)條件 . 61 熱爐生產(chǎn)能力計(jì)算 . 62 第八章 廠房平面布置和起重運(yùn)輸設(shè)備 . 63 房平面布置 . 64 軋跨 . 64 品跨 . 64 輥及導(dǎo)衛(wèi)軸承加區(qū)域 . 64 間原料及成品跨面積計(jì)算 . 65 ，不僅決定于其本身的生產(chǎn)工藝技術(shù)與裝備水平，而且在很大程度上更有賴于其原料 線材的冶煉與軋制技術(shù)。也就是說(shuō)，線材品種質(zhì)量的提高，將大大促進(jìn)線材制品行業(yè)的發(fā)展與 進(jìn)步，否則線材制品行業(yè)的發(fā)展將受到制約，甚至處于落后狀態(tài)。這是 100 多年來(lái)線材制品行業(yè)發(fā)展歷史所證實(shí)的因此線材與其制品的關(guān)系是密不可分的。 線材一般是指直徑為 5 16熱軋圓鋼或相當(dāng)該斷面的異型鋼，因以盤卷狀態(tài)交貨，統(tǒng)稱為線材或盤條。國(guó)外線材規(guī)格已擴(kuò)大到約 見線材多為圓斷面，異型斷面線材有橢圓形、方形及螺紋形等，但生產(chǎn)數(shù)都很少。 線材在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用與地位是非常重要的，首先，線材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的比例很大、一般國(guó)家線樹產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的 8% 10%，而我國(guó)卻占20%以上；其次，線材 用途十廣泛，除直接用作建筑鋼材外，線材的深加工產(chǎn)品用途更為廣泛和重要。例如各類商品鋼絲及專用彈簧鋼絲、焊絲、冷繳鋼絲、鍍鋅鋼絲、通訊線、輪胎鋼絲及鋼簾線、高強(qiáng)度鋼絲及鋼紗線舶承鋼絲、模具鋼絲、不銹鋼絲、各種鋼絲繩、鋼釘、標(biāo)誰(shuí)件等等，可以說(shuō)遍布國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，是不可或缺的重要品種。國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家線材加工比在 70%左右，我國(guó)為 30%左右。 線材生產(chǎn)的興起與發(fā)展是隨著科技進(jìn)步、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。線材軋機(jī)的開發(fā)與創(chuàng)新是線材生產(chǎn)發(fā)展的首要條件。 據(jù)記載，世界上第一臺(tái)線材軋機(jī)在 16 世紀(jì)已經(jīng)問(wèn)世當(dāng)時(shí)是用鍛 坯軋制 9 線材而比較正規(guī)的線材軋機(jī)在 18 世紀(jì)中期才出現(xiàn)，由粗軋及精軋兩列橫列式軋機(jī)組成。因?yàn)椴捎梅磭P及人工喂鋼軋制，其軋速度超過(guò) 8m/s，同時(shí)受頭尾溫差大的影響，線材存在著尺寸精度差、盤重小、性能不穩(wěn)定等致命缺點(diǎn)，限制了橫列式軋機(jī)的發(fā)展。 為了保證產(chǎn)品質(zhì)量并提高產(chǎn)量，同時(shí)也為了降低生產(chǎn)成本，必須提高軋制速度，所以 20 世紀(jì)初開發(fā)了半連續(xù)式軋機(jī)。該軋機(jī)由粗、中、精軋機(jī)組組成，粗軋及中軋采用連軋，精軋機(jī)組仍采用橫列式軋機(jī)，即活套軋制；復(fù)二重軋機(jī)是半連續(xù)式軋機(jī)的一個(gè)特例，中軋及桔軋機(jī)列在兩個(gè)正圍盤之間采用連軋，實(shí)現(xiàn)了 機(jī)械化操作，軋制速度提高到 16m/s，生產(chǎn)能力有很大提高，盤重增加到200右，尺寸精度較橫列式為好，但品種及質(zhì)量未有根本好轉(zhuǎn)。 20 世紀(jì) 60 年代是線材生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的興盛與創(chuàng)新時(shí)期，在軋制速度不斷提高的同時(shí)也解決丁大盤重線材的控制冷卻問(wèn)題，因此從根本上解決了盤重增大后，內(nèi)層的線村長(zhǎng)時(shí)間在高溫下停留生成粗大的晶粒，使內(nèi)外線材的力學(xué)性能差別很大，表面氧化鐵皮厚等問(wèn)題。 為了進(jìn)一步解決產(chǎn)品品種及質(zhì)量問(wèn)題，英國(guó)在 1862 年建成了第一臺(tái)連續(xù)式軋機(jī)。該軋機(jī)機(jī)座采用串列式布置形式，軋件同時(shí)在幾個(gè)機(jī)架中軋制，各道次的金 屬秒流量相等?？蓡螜C(jī)驅(qū)動(dòng)，有較高的調(diào)整精度，實(shí)現(xiàn)微張力或無(wú)張力軋制：由于沒(méi)有穿唆軋制，沒(méi)有大活套，所以頭尾溫差小，產(chǎn)品性能得到改善。到 20世紀(jì) 50 年代，隨著機(jī)械制造、電氣傳動(dòng)及控制水平的提高，線材軋制速度達(dá) 36m/s，尺寸公差 (0.4)重為 500右，一套軋機(jī)年廣量在30 50 萬(wàn)噸。當(dāng)時(shí)典型的連續(xù)式線材軋機(jī)是兩線 8 架集體傳動(dòng)的美國(guó)摩根型軋。 10 目前世界上應(yīng)用最廣泛的摩根型高速無(wú)扭軋機(jī)是美國(guó)摩根公司 1962 年開始研制的， 1966 年首先應(yīng)用于加拿大鋼鐵公司哈密爾頓廠。第一套摩根型高速線材軋機(jī)于 1966 年 9 月正式投產(chǎn)，軋制速度 43 50m/s，同時(shí)摩根公司和加拿大斯太爾摩公司聯(lián)合，開發(fā)了線材軋后控制冷卻系統(tǒng)，稱之為斯太爾摩線。 高速線材軋機(jī)一出現(xiàn)就顯示出極大的優(yōu)越性，繼美國(guó)之后，其他一些國(guó)家和公司也紛紛創(chuàng)新高速線材軋機(jī)，出現(xiàn)了各種機(jī)型。目前基本上有四種 1)測(cè)交 45的美國(guó)摩根型； 2)15 75 的德國(guó)德馬克型； 3)頂交 45 的英國(guó)阿希洛型；4) 0 9平 立布置的意大利達(dá)涅利肋型。其中摩根機(jī)型應(yīng)用最廣泛。各種機(jī)型各有優(yōu)點(diǎn)，但基本工藝特點(diǎn)差異不大。 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，國(guó)外主要產(chǎn)鋼國(guó)家普遍采用高速線材軋 機(jī)和控制冷卻技術(shù)作為線材生產(chǎn)的主要工藝技術(shù)；在冶煉方面主要是用轉(zhuǎn)爐或電爐初煉，然后采用爐外精煉技術(shù)進(jìn)行二次精煉，同時(shí)基本上是以連傳代替模鑄，而且采用全保護(hù)澆鑄；所以生產(chǎn)出的線材生產(chǎn)率高、成本低、品種多、質(zhì)量又好。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前世界上有近 3 萬(wàn)條高速線材軋機(jī)。年產(chǎn)線材約 7000萬(wàn)噸、其中高線產(chǎn)量約 80%以上，線材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量 9% 10%；各國(guó)的輸出量與輸入量平均在 20%左右。美國(guó)是世界上最大的線材輸入國(guó)，每年線材消費(fèi)員約 800 萬(wàn)噸，而本國(guó)每年只牛產(chǎn) 400 450 萬(wàn)噸，輸入量占 30% 50%，日本是 世界上線材輸出量最大的國(guó)家每年線材產(chǎn)量約 750 萬(wàn)噸，輸出量約 20萬(wàn)噸；世界上線材產(chǎn)量最大的國(guó)家是中國(guó)， 19 四年線材實(shí)際產(chǎn)量為 260B 萬(wàn)噸。 目前我國(guó)擁有線材軋機(jī)近 110 套，其中復(fù)二重軋約占 半，橫列式線材軋機(jī)有近 30 套 (將逐步被淘汰 )；其余 40 多套多為高速線材軋機(jī)，其中從國(guó)外引進(jìn)的高水平線材軋機(jī)有 20 多臺(tái)國(guó)產(chǎn)高速線材軋機(jī)有近 20 套。 1999 年，全 11 國(guó)生產(chǎn)線材 2608 萬(wàn)噸，其中高線產(chǎn)量 1218 萬(wàn)噸，高線比已經(jīng)達(dá)到 優(yōu)質(zhì)硬線比約 10%，但精練比不到 30%。 從品種與質(zhì)量來(lái)看，我國(guó)對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 洲標(biāo) 本標(biāo)準(zhǔn) 所列線材鋼種、規(guī)格等基本可以全部生產(chǎn)，而且能達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。國(guó)產(chǎn)線材除個(gè)別品種外 (如鋼簾線、氣門彈簧、超低碳不銹鋼用線材等 )，基本都能滿足用戶要求，供需基本平衡，自給率達(dá) 93%。 第二章 產(chǎn)品方案的確定與編制金屬平衡表 品方案的確定 品方案 線材車間工藝設(shè)計(jì)首先要考慮車間產(chǎn)品方案的選擇，產(chǎn)品方案的選擇確定了生產(chǎn)品種，從而可以確定生產(chǎn)工藝流程、軋機(jī)布置等一系列選擇，就是說(shuō)，產(chǎn)品方案是線材生產(chǎn)車間工藝設(shè)計(jì)的第一步，也是主要依據(jù)。 確定產(chǎn)品方案的原 則如下： （ 1） 滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)產(chǎn)品的需要，特別要根據(jù)市場(chǎng)信息解決某些短缺產(chǎn)品的供應(yīng)和優(yōu)先保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要部門對(duì)于鋼材的需要。 （ 2） 要考慮地區(qū)之間產(chǎn)品的平衡。正確處理長(zhǎng)遠(yuǎn)與當(dāng)前、局部與整體的關(guān)系。做到供應(yīng)適應(yīng)、品種平衡、產(chǎn)銷對(duì)路、布局合理。 （ 3） 考慮軋機(jī)生產(chǎn)能力的充分利用。如果條件具備，努力爭(zhēng)取軋機(jī)向?qū)I(yè)化和產(chǎn)品系列化方向發(fā)展，以利于提高軋機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平。 （ 4） 考慮建廠地區(qū)資源、坯料的供應(yīng)條件、物資和材料等運(yùn)輸情況。 12 要適應(yīng)當(dāng)前改革開放的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)需要，力爭(zhēng)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(guó)際市場(chǎng) 。 品大綱 根據(jù)線材的生產(chǎn)現(xiàn)狀、社會(huì)線材需求量，產(chǎn)品生產(chǎn)以及現(xiàn)如今我國(guó)生產(chǎn)能力和技術(shù)的發(fā)展水平， 現(xiàn)擬訂產(chǎn)品方案： 產(chǎn)品規(guī)格： 13型產(chǎn)品： 鋼種：碳素結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、冷鐓鋼和焊條鋼。 各類產(chǎn)品的年產(chǎn)量及其在總年產(chǎn)量中所占百分比見表 品方案表 序號(hào) 品種 規(guī)格 /產(chǎn)量 /萬(wàn)噸 合計(jì) /噸 百分比 /% 1 普通低碳鋼 67 17 普通低碳鋼 5 14 鋼絲繩鋼 7 5 12 15 4 焊條鋼 0 10 鋼簾線鋼 0 10 合金結(jié)構(gòu)鋼 6 9 螺紋鋼 8 7 計(jì) 80 80 100 13 定金屬平衡表 定計(jì)算產(chǎn)品的成品率 成品率是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，成品率的高低反映了生產(chǎn)組織管理及生產(chǎn)技術(shù)水平的高低。成品率是指成品質(zhì)量與投料 量之比的百分?jǐn)?shù)。換句話，也就是指一噸原料能夠生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品重量的百分?jǐn)?shù)。其計(jì)算公式為： %100 Q （ 2 式中： A 成品率， %； Q 投料量（原料重量）， t； W 金屬的損失重量， t。 影響成品率的因素： （ 1） 燒損：金屬在高溫狀態(tài)下的氧化損失稱為燒損。 （ 2） 溶損：是指在酸、堿洗或化學(xué)處理等過(guò)程中的溶解損失。 （ 3） 幾何損失：包括切損、殘屑。 （ 4）工藝損失：又稱技術(shù)損失，是指?jìng)€(gè)工序生產(chǎn)中由于設(shè)備和工具、技術(shù)操作以及表面介質(zhì)問(wèn)題所造成的不符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。 屬平衡表的制定 表 屬平衡表 序號(hào) 品種 規(guī)格 /產(chǎn)量/萬(wàn)噸 軋廢 /噸 切損 /噸 燒損 /噸 成材率/% 年需坯 /萬(wàn)噸 1 普通低碳鋼 6計(jì) 17 17 244 244 1466 1466 1390 1390 14 2 普通低碳鋼 計(jì) 9 5 14 287 92 379 1004 399 1403 909 609 1518 鋼絲繩鋼 7計(jì) 7 5 12 102 92 194 663 430 1093 665 578 1243 焊條鋼 計(jì) 10 10 246 246 1228 1228 926 926 鋼簾 線鋼 計(jì) 10 10 163 163 1060 1060 677 677 合金結(jié)構(gòu)鋼 6計(jì) 9 9 205 205 717 717 1278 1278 螺紋鋼 8計(jì) 7 7 82 82 530 530 688 688 計(jì) 80 1513 7497 8190 算產(chǎn)品的選擇 本車間擬生產(chǎn)多個(gè)品種 多個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品，但是，不可能對(duì)每種產(chǎn)品的每一個(gè)品種、規(guī)格及狀態(tài)都進(jìn)行詳細(xì)的工藝計(jì)算。為了減少設(shè)計(jì)工作量，加快設(shè)計(jì)速度，同時(shí)又不影響整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，從中選擇典型產(chǎn)品作為計(jì)算產(chǎn)品。 算產(chǎn)品選擇的原則 有代表性：從中找出 12 種產(chǎn)量較大、產(chǎn)品品種、規(guī)格、狀態(tài)、工藝特點(diǎn)等有代表性。 通過(guò)所有的工序：是指所選的所有計(jì)算產(chǎn)品要通過(guò)各工序，但不是說(shuō)每一種計(jì)算產(chǎn)品都通過(guò)各工序。 所選的計(jì)算產(chǎn)品要與實(shí)際接近。 15 計(jì)算產(chǎn)品要留一定的調(diào)整余量。 根據(jù)以上原則，本設(shè)計(jì)計(jì)算產(chǎn)品如表 算產(chǎn)品 鋼種 牌號(hào) 鋼坯 規(guī)格 彈簧鋼 6550 150 計(jì)算產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 在制定工藝流程時(shí)，不論用哪種加工方式和選用什么工序，都必須保證產(chǎn)品達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求，產(chǎn)品才能具有較高的使用價(jià)值。因此，產(chǎn)品的技術(shù)要求是制定工藝流程的首要依據(jù)，是組織生產(chǎn)的基本文件。 根據(jù) B/算產(chǎn)品的幾何形狀與尺寸精確度，鋼的化學(xué)成分與性能以及表面質(zhì)量如下： 1. 直徑允許偏差 直徑允許偏差為 2. 脫碳層深度 允許脫碳深度為 3. 不圓度偏差 不圓度不大于公差直徑的 50%。 4. 化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn) 牌號(hào) 化學(xué)成分 % 不大于 % C n P S i 16 65. 力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn) 牌號(hào) 抗拉強(qiáng)度 伸長(zhǎng)率 收縮率 65001200 8 30 6. 表面質(zhì)量 盤條的表面不得有肉眼可見的裂紋、結(jié)疤、折疊及夾雜。允許以實(shí)際尺寸算起不超過(guò)尺寸公差之半的個(gè)別細(xì)小劃痕、壓痕、麻點(diǎn)及 深度不超過(guò) 小裂紋存在。 第三章 生產(chǎn)工藝流程的制定 訂生產(chǎn)工藝流程 合理的生產(chǎn)工藝流程應(yīng)該是在滿足產(chǎn)品技術(shù)條件的前提下，要盡可能低的消耗，最少的設(shè)備、最小的車間面積、最低的產(chǎn)品成本，并且根據(jù)車間具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件確定車間機(jī)械化和自動(dòng)化程度，以利于產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的不斷提高和使工人具有較好的勞動(dòng)條件。 訂生產(chǎn)工藝流程的依據(jù) 根據(jù)生產(chǎn)方案的要求：由于產(chǎn)品的產(chǎn)量、品種、規(guī)格及質(zhì)量的不同，所采用的生產(chǎn)方案就不同，那么主要工序就有很大的差別。因此生產(chǎn)方案是編制生產(chǎn)工藝流程的依據(jù)； 根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求：為了滿足產(chǎn)品技術(shù)條件，就要有相應(yīng)的工序給予保證，因此，滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求是設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)。 根據(jù)車間生產(chǎn)率的要求：由于車間的生產(chǎn)規(guī)模不同，所要求的工藝過(guò)程復(fù)雜 17 程度也不同。在生產(chǎn)同一產(chǎn)品情況下，生產(chǎn)規(guī)模越大的車間，其工藝流程也越復(fù)雜。因此，設(shè)計(jì)時(shí)生產(chǎn)率的要求是設(shè)計(jì)工藝流程的出發(fā)點(diǎn)。 藝流程簡(jiǎn)介 鋼坯的準(zhǔn)備：連鑄坯加熱：將鋼坯加熱到奧氏體溫度， 以利于軋制。 高壓水除鱗：坯料在加熱爐加熱之后，進(jìn)入粗軋機(jī)組之前，需高壓水除鱗 ，破除坯料表面的氧化鐵皮和次生氧化鐵皮，以免壓下表面產(chǎn)生缺陷。 粗、中、精軋機(jī)組軋制：使軋件軋成成品的尺寸，其中，粗軋機(jī)組 6 架，中軋機(jī)組 6架，預(yù)精軋機(jī)組 4 架， 8 架精軋機(jī)， 4架的減定徑機(jī)組 ，這條生產(chǎn)線上共有 28 架軋機(jī)。 飛剪切頭尾：軋件進(jìn)入每組軋機(jī)之前都要進(jìn)行切頭尾工作，目的是為了除去溫度過(guò)低的頭部以免損傷輥面，并防止軋件頭部卡在機(jī)架間導(dǎo)衛(wèi)裝置中，卡斷剪用于中軋機(jī)組、預(yù)精軋機(jī)組和精軋機(jī)組前，在事故狀態(tài)下碎斷軋件。 穿水冷卻：為了降低進(jìn)入精軋機(jī)組的軋件溫度，在精軋機(jī)組之前設(shè)置水箱，以控制終軋溫度。 吐絲成卷：軋 出的線材在穿水冷卻后，通過(guò)吐絲成卷形成散卷。 斯太爾摩散卷冷卻：控冷線按不同的鋼種和產(chǎn)品用途，控制其冷卻速度，以得到相應(yīng)的成品質(zhì)量。 精整與運(yùn)輸：包括集卷、修整、檢查、取樣、捆軋、稱重掛標(biāo)牌，用集卷裝置收集散卷，并將其掛到 形鉤上，依次完成集卷、修整、檢查、取樣、捆軋、稱重掛標(biāo)牌等工序，之后卸卷入庫(kù)。 細(xì)的工藝流程 18 料與加熱 由于生產(chǎn)的產(chǎn)品主要是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，所以不 宜 采用熱裝熱送工藝。將冷卻后連鑄坯由電磁盤吊車提升到 +5 米高的上料臺(tái)架上經(jīng)過(guò)噴丸、探傷，修磨處理 的合格的鋼坯送入入爐輥道，稱重、測(cè)長(zhǎng)后送入加熱爐進(jìn)行加熱。 根據(jù)不同鋼種的加熱制度和加熱要求，鋼坯在步進(jìn)梁式加熱爐內(nèi)加熱至開軋溫度 950 1150，由出爐輥道送往粗軋機(jī)進(jìn)行軋制。 壓水除鱗 由于主要生產(chǎn)的是優(yōu)碳鋼，為保證軋件表面質(zhì)量和成品的綜合性能，須在粗軋機(jī)前設(shè)置高壓水除磷裝置。 制 采用全連軋方式生產(chǎn)，鋼坯出爐后，由輥道將軋件送入由 6架平立交替布置的短應(yīng)力線二輥軋機(jī)組成的粗軋機(jī)組進(jìn)行軋制。軋件出粗軋機(jī)組經(jīng)飛剪切頭后再進(jìn)入有 6架平立交替的短應(yīng)力線二輥組成的中軋機(jī)組 進(jìn)行軋制。中軋機(jī)組軋出的軋件經(jīng)飛剪切頭后由導(dǎo)管經(jīng)立活套進(jìn)入預(yù)精軋機(jī)組，預(yù)精軋機(jī)組由 4 架平立交替的懸臂輥環(huán)式軋機(jī)組成。機(jī)架間設(shè)有立活套器，對(duì)軋件進(jìn)行無(wú)張力軋制或微張力軋制。 從預(yù)精軋機(jī)組出來(lái)的軋件經(jīng)中間水箱冷卻，以保證進(jìn)精軋機(jī)組所需要的軋制溫度，再經(jīng)飛剪切頭，由側(cè)活套器進(jìn)入無(wú)扭精軋機(jī)組進(jìn)行軋制。精軋機(jī)組為 8架“ V”型 45無(wú)扭軋機(jī)，對(duì)軋件進(jìn)行高速、單線、微張，無(wú)扭軋制。 為了提高軋機(jī)作業(yè)率和改善產(chǎn)品質(zhì)量，在精軋機(jī)組后設(shè)置減定徑機(jī)組（ 2 臺(tái)減徑和 2 臺(tái)定徑軋機(jī)），可對(duì)軋件更加高效、高速、高精度，無(wú)扭軋制，終軋最大保 證速度為 100 米 /秒。 19 表 3各種鋼軋制及吐絲溫度表 序號(hào) 鋼種名稱 代表鋼號(hào) 第一架軋機(jī)入口溫度 精軋機(jī)入口溫度 減定機(jī)入口溫度 吐絲溫度 1 優(yōu)碳鋼 70# 950 30 850 10 800 10 840 860 2 低合金鋼 20000 30 880 10 770 20 800 840 制冷卻 從精軋機(jī)組和減定徑機(jī)組出來(lái)的線材進(jìn)入水冷段。采用開環(huán)控制，以控制軋件合理的吐絲溫度和減少氧化鐵皮的生成。軋件由夾送輥進(jìn)入吐絲機(jī)，成線環(huán)進(jìn)入 斯太爾摩冷卻線進(jìn)行控制風(fēng)冷。根據(jù)冷卻的鋼種、規(guī)格的不同，在各生產(chǎn)工藝軟件中對(duì)輥道速度、風(fēng)量、開啟或關(guān)閉保溫罩進(jìn)行設(shè)計(jì)，自動(dòng)調(diào)節(jié)，以控制線材的冷卻速度，從而獲得適應(yīng)于不同要求的線材。代表性線材控制冷卻的目的和控冷工藝如下： 表 3鋼種線材控制冷卻的目的和控冷工藝 序號(hào) 鋼種 最終目的 最終材質(zhì)要求 最終組織要求 控冷工藝 1 優(yōu)碳鋼 省去拉拔加工前的鉛浴淬火 強(qiáng)度高、拉拔性能好，拉拔后韌性高 索氏體 控制風(fēng)冷 2 低合金鋼 簡(jiǎn)化球化退火 接近球化前組織 細(xì)珠光體 延遲冷卻 20 整 經(jīng)風(fēng)冷后的線環(huán)在集卷站收集成盤卷后，經(jīng)芯棒旋轉(zhuǎn)、翻平，再由掛卷小車將盤卷掛至 P/F 線的形“ C”鉤上，繼續(xù)冷卻，并進(jìn)行表面和外形尺寸檢查，剪去超公差和未穿水冷卻的頭尾部，取樣，壓緊打捆，稱重及掛標(biāo)牌，然后到卸卷站卸卷，排齊，由吊車吊至成品跨呈梯形存放，按合同計(jì)劃發(fā)貨。 切、廢鋼及氧化鐵皮清除 整個(gè)軋線共設(shè)有 6 臺(tái)剪機(jī)，其中 3 臺(tái)飛剪機(jī)分別設(shè)置在粗軋機(jī)組后、中軋機(jī)組后，精軋機(jī)組前，用于剪切軋件的頭部和尾部，并可起事故碎斷作用。 3臺(tái)卡斷剪分別設(shè)置在 13#機(jī)組前、精軋機(jī)組前和減定機(jī)組前。 飛剪 切下的頭尾及事故碎斷的廢鋼經(jīng)溜槽落入平臺(tái)下的收集筐中，由叉車堆料場(chǎng)整理存放；其他軋制廢品用火焰切割成小段裝入收集筐中，再由汽車運(yùn)走。 落入鐵皮溝的氧化鐵皮，經(jīng)水沖至沉淀池中，定期用抓斗抓出放到濾水池中，濾干后用汽車運(yùn)走。細(xì)顆粒氧化鐵皮和廢油在水處理站凝結(jié)成沉淀，制成泥餅，由汽車外運(yùn)。 生產(chǎn)工藝流程圖 21 圖 3高速線材車間工藝流程框圖 第四章 主要設(shè)備選擇 案的比較及選擇 制速 度的確定 高速線材軋機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，節(jié)能降耗。因此，目前的廠家均采用連鑄坯 上料運(yùn)送 坯料稱重 加熱 連 鑄坯 熱裝 運(yùn)送 緩沖儲(chǔ)存 高壓水除磷 預(yù)精軋機(jī)軋制 飛剪 切頭 （尾） 中軋機(jī)軋制 粗軋機(jī)軋制 飛剪切頭（尾） 水冷箱 冷卻 飛剪切頭（尾） 無(wú)扭精軋 機(jī)軋制 在線 測(cè)徑 水冷箱 控制冷卻 P&F 線 鉤式運(yùn)輸 機(jī)運(yùn)輸及冷卻 運(yùn)卷小車卸卷、掛鉤 集卷機(jī) 集卷 夾送輥 吐絲機(jī) 頭尾精整 人工表面、 尺寸質(zhì)量 檢查 取樣 盤卷稱重 壓緊打捆 斯太爾 摩運(yùn)輸機(jī)冷卻 發(fā)貨 入庫(kù) 掛標(biāo)簽 卸卷 22 連鑄坯，以及提高軋制速度，減少線數(shù) ，以達(dá)到 優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，節(jié)能降耗的目的。為此，根據(jù)這一要求和發(fā)展趨勢(shì)，以及為獲得高品質(zhì)的優(yōu)質(zhì)碳結(jié)鋼的線材，本設(shè)計(jì)選取保證速度為 100 米 /秒，連續(xù)操作最大軋制速度為 120 米 /秒。 數(shù)的確定 根據(jù)國(guó)內(nèi)外各高線廠的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)的發(fā)展，其趨勢(shì)將以單線為主，具體原因?yàn)椋?1） 隨著扎制速度的提高，單線也能高產(chǎn)； 2） 單線設(shè)備投資少，建廠快，能盡早收回成本，經(jīng)濟(jì)效益好； 3） 單線主廠房小，結(jié)構(gòu)緊湊。 結(jié)合本設(shè)計(jì)的需求產(chǎn)量，設(shè)備技術(shù)水平，并以生產(chǎn)優(yōu)碳鋼為主，為保證產(chǎn)品產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，本設(shè)計(jì)方案將采用單線。 機(jī)架數(shù)的確定 由于本設(shè)計(jì)產(chǎn)品的最小規(guī)格為 ，故在確定機(jī)架數(shù)時(shí)，應(yīng)以 產(chǎn)品作為設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)。根據(jù) 14981知 線材的斷面面積 F 成 2，坯料圓角半徑取 8 計(jì)算斷面面積，坯料斷面面積 F 坯 1202 4（ 82 82/4） 14345 2。對(duì)全連續(xù)高速線材軋機(jī)，平均延伸系數(shù)的范圍為 平均延伸系數(shù) 軋制機(jī)架總數(shù)為 n（ F 坯 F 成 ） / n 28 架 本設(shè)計(jì)計(jì)算產(chǎn)品規(guī)格為 ，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)得知 線材的斷面面積 F 成 2，所以軋制道次總數(shù)為 n（ F 坯 F 成 ） / n26道次。 23 線生產(chǎn)的主要設(shè)備的特點(diǎn)及其選 用 線生產(chǎn)的主要設(shè)備概況 一個(gè)完整合理的高速線材生產(chǎn)主要由以下設(shè)備組成：加熱爐、粗中軋機(jī)、預(yù)精軋機(jī)、精軋機(jī)、減定徑機(jī)、斯太爾摩冷卻線等組成。要成功地設(shè)計(jì)一條高速線材生產(chǎn)線，合理的選擇生產(chǎn)設(shè)備十分重要。選擇設(shè)備的原則是在選擇成熟設(shè)備的基礎(chǔ)上考慮先進(jìn)性，在保證工藝的條件下考慮經(jīng)濟(jì)性。以下就高速線材車間的主要設(shè)備的特點(diǎn)作較全面的討論。 熱爐 常見的加熱爐有推鋼式和步進(jìn)式，步進(jìn)式加熱爐又可分為步進(jìn)梁式和步進(jìn)底式。具體比較見下表 . 表 4幾種常見的加熱爐比較 推鋼式 步進(jìn)底式爐 步進(jìn)梁式 梁底組合式 損傷 重 少 無(wú) 無(wú) 能耗 高 低 較低 低 燒損 脫碳層 12價(jià) 100% 115% 120% 115% 步進(jìn)爐的特點(diǎn)： 1)產(chǎn)量高。坯料四面受熱，大大縮短加熱時(shí)間，能很好地滿足高線加熱坯料量較大的的要求。 2)加熱質(zhì)量好。鋼坯在加熱爐內(nèi)散開布置，加熱溫度均勻，不會(huì)出現(xiàn)一般推鋼式加熱爐爐底處水管產(chǎn)生的黑印；鋼坯與步進(jìn)梁無(wú)摩擦，避 免鋼坯底面劃傷； 24 加熱時(shí)間短，減少鋼坯氧化量及脫碳層；坯料芯部和底部溫差小，全長(zhǎng)加熱均勻。 3）操作靈活。操作不受鋼坯外形的限制，爐長(zhǎng)不受推鋼長(zhǎng)度限制，變換品種容易；步進(jìn)梁可作“踏步”動(dòng)作，使鋼坯溫度均勻；空爐出爐簡(jiǎn)單，時(shí)間短，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 進(jìn)出料方式：出料采用側(cè)出料，進(jìn)料有側(cè)進(jìn)料（密封性好）。 綜上所述并結(jié)合生產(chǎn)優(yōu)碳鋼的質(zhì)量與工藝要求，加熱爐選取步進(jìn)梁式加熱爐。 中軋機(jī) 粗軋機(jī)類型很多，有三輥行星式、平立交替式、水平二輥式等形式。 平立交替式：可實(shí)現(xiàn)軋件無(wú)扭軋制，特別適合高級(jí)線材的生 產(chǎn)，另外可實(shí)行無(wú)孔型軋制?，F(xiàn)已有平立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)，可實(shí)現(xiàn)多線生產(chǎn)，但造價(jià)較高。以前用于高級(jí)鋼的生產(chǎn)，現(xiàn)也普遍應(yīng)用于碳結(jié)鋼生產(chǎn)。 水平二輥式：這種形式的粗軋機(jī)應(yīng)用較普遍 ,尤其適用于以碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼為主的多線軋制。 軋機(jī)形式主要形式是閉口機(jī)架、短應(yīng)力線軋機(jī)和預(yù)應(yīng)力軋機(jī)。 根據(jù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的需，粗、中軋機(jī)組均由交流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)的短應(yīng)力線高剛度機(jī)架的平立交替式軋機(jī)組成，粗軋機(jī)與中軋機(jī)均為 6 架，軋機(jī)平立交替布置，立式軋機(jī)為上傳動(dòng)。 精軋 當(dāng)前多采用平立交替布置，具有懸臂式軋輥的預(yù)精軋機(jī) ，其主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)； 1） 由于機(jī)架平立交替布置，實(shí)現(xiàn)了活套軋制，可以消除粗軋和中軋軋制時(shí)不可避免產(chǎn)生的堆、拉鋼現(xiàn)象而造成的軋件尺寸不均勻，從而使精軋機(jī)組得到尺寸穩(wěn)定且均勻的軋件，這對(duì)獲得高精度的線材創(chuàng)造了極為有利的條件。 2） 機(jī)架間設(shè)有活套從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)張力軋制，消除了由于堆拉鋼而造成的軋 25 件頭、尾尺寸差，減少了切頭、切尾，提高了成材率。 3）本機(jī)組采用懸臂軸，碳化鎢輥環(huán)，硬度高，每孔軋出量可成倍提高，更換輥 環(huán)方便，提高了作業(yè)率。 4） 到預(yù)精軋軋件的斷面較小，為保證軋件斷面形狀正確、尺寸精 確和工藝穩(wěn) 定，道次變形小，懸臂式軋輥的預(yù)精軋機(jī)完全滿足要求，其以設(shè)備重量輕、占地小。 因此，采用 4 架平立交替布置的懸臂式預(yù)精軋機(jī)組是合理的，不僅提高了軋機(jī)作業(yè)率 ,更重要的是保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了金屬收得率，降低了生產(chǎn)成本。 軋機(jī) 精軋機(jī)組是高速線材軋機(jī)最重要的、最關(guān)鍵的設(shè)備之一。當(dāng)今世界主要有四種流行機(jī)組：摩根、阿希洛、德馬克、達(dá)涅利。 26 表 4幾種機(jī)型的主要特點(diǎn)如下表所示 序號(hào) 結(jié)構(gòu)和參數(shù) 主導(dǎo)機(jī)型 摩根型 德馬克 達(dá)涅利 阿希洛 1 工作機(jī)座布置形式 側(cè)交 450，后為頂交 450 側(cè)交 450，后改為150/750 平立交替 頂交 450 2 輥環(huán)直徑 8 “ 5+ 6” 5 210 10 210 2+ 165 8 210 10 3 輥縫調(diào)整機(jī)構(gòu) 偏心套式調(diào)整機(jī)構(gòu) 偏心套式調(diào)整機(jī)構(gòu) 偏心套式調(diào)整機(jī)構(gòu) 帶液壓平衡的擺臂式 4 機(jī)架中心距 800 75000750 及 65020本設(shè)計(jì)采用摩根第六代 架超重型軋機(jī)，因?yàn)樗饕幸韵聨讉€(gè)優(yōu)點(diǎn)： 1)采用頂交 45機(jī)型，傳動(dòng)軸至地面設(shè)備機(jī) 組距離短小，設(shè)備重心低，傾動(dòng)力矩小。機(jī)組穩(wěn)定性好，震動(dòng)小，噪音低，重量小、剛性大。 2)操作視野開闊，便于操作管理。 3)主電機(jī)功率大，為進(jìn)一步提高精軋操作速度和實(shí)現(xiàn)低溫軋制創(chuàng)造了條件。 4)機(jī)架承載能力大，提高了軋制精度，最高軋制速度可達(dá) 140m/s,成品范圍大 ,生產(chǎn)率極高，是目前無(wú)扭精軋機(jī)的主導(dǎo)機(jī)型。 27 定徑機(jī) 泰克森軋機(jī)是摩根公司開發(fā)的一種定、減徑技術(shù)，泰克森的日語(yǔ)意思是“最佳尺寸”，該技術(shù)有效地解決了改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、增加生產(chǎn)率和縮短交貨時(shí)間等問(wèn)題。泰克森軋