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

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1、河北聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要 年產(chǎn)90萬噸棒材車間設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)90萬噸棒材車間工藝設(shè)計(jì)。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(jìn)行該車間的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)采用全連續(xù)軋制生產(chǎn)工藝，全線共有軋機(jī)18架，其中粗軋機(jī)6架，中軋機(jī)6架，精軋機(jī)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(kù) 。棒材以定尺交貨，橫列式、半連續(xù)式、全連續(xù)式各種軋機(jī)都可以進(jìn)行生產(chǎn)。采用全連續(xù)式平立交替布置軋機(jī)，以保證產(chǎn)量減少事故。 此設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)任務(wù)書出發(fā)，首先論述了棒材的發(fā)展概況和市場(chǎng)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(jī)的選擇、孔型系統(tǒng)的選擇及典型產(chǎn)品的孔型設(shè)計(jì)、力能參數(shù)的計(jì)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(jì)；孔型設(shè)計(jì)；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(jì)目錄 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 目 錄 III 引 言 1 第1章 文獻(xiàn)綜述 2 1.1我國(guó)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(jì)線材少 3 1.2棒材的種類和用途 3 1.3市場(chǎng)對(duì)棒材的質(zhì)量要求 4 1.4棒材的生產(chǎn)特點(diǎn) 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(shí)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(jī)選擇及工藝流程 17 3.1軋機(jī)型式對(duì)比與選擇 17 3.1.1開式機(jī)架 17 3.1.2閉式機(jī)架 17 3.1.3半閉口機(jī)架 17 3.1.4無牌坊軋機(jī) 17 3.1.5懸臂式機(jī)架 18 3.1.6平立可轉(zhuǎn)換軋機(jī) 19 3.2軋機(jī)布置選擇比較 21 3.2.1橫列式軋機(jī) 21 3.2.2順列式布置的軋機(jī) 22 3.2.3連續(xù)式布置的軋機(jī) 22 3.2.4軋機(jī)機(jī)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(diǎn) 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(gè)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(zhǎng)度 34 3.5.4軋輥軸承 35 3.5.5軋輥輥頸直徑和輥頸長(zhǎng)度的確定 36 3.5.6軋輥的調(diào)整機(jī)構(gòu) 37 3.6 軋機(jī)主傳動(dòng) 38 3.6.1 減速機(jī)和齒輪機(jī)座 38 3.6.2 電機(jī)

10、38 3.6.3 連接軸 39 第4章 孔型系統(tǒng)選擇與設(shè)計(jì) 41 4.1孔型設(shè)計(jì)理論 41 4.1.1孔型設(shè)計(jì)的內(nèi)容 41 4.1.2孔型設(shè)計(jì)的基本原則 41 4.1.3孔型設(shè)計(jì)考慮的幾點(diǎn)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(jì)原則 42 4.2.3棒材孔型系統(tǒng) 43 4.3孔型的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì) 48 4.4.1箱型孔的設(shè)計(jì) 50 4.4.2圓孔和橢圓孔的設(shè)計(jì) 51 4.5孔型配置 54 第5章 軋制節(jié)奏圖表與產(chǎn)量計(jì)算

11、55 5.1咬入角的計(jì)算 55 5.2前滑值的計(jì)算 55 5.2.1摩擦系數(shù)的選擇 55 5.2.2中性角的計(jì)算 55 5.2.3前滑值的計(jì)算 55 5.3 軋輥轉(zhuǎn)速及電機(jī)速度的確定 56 5.4軋制節(jié)奏圖表 56 5.4.1 軋制間隙時(shí)間 56 5.4.2 各道次軋制間隙時(shí)間 57 5.4.3 總間隙時(shí)間 58 5.5軋鋼機(jī)產(chǎn)量的計(jì)算 59 5.5.1 軋鋼機(jī)產(chǎn)量概述 59 5.5.2 車間年產(chǎn)量的計(jì)算 61 5.6提高軋鋼機(jī)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(jì)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(jì)算及電機(jī)校核 66 6.2.1 平均單位壓力的計(jì)算 66 6.2.2 總軋制壓力模型 66 6.3 軋制力矩的計(jì)算 67 6.4 附加摩擦力矩的計(jì)算 68 6.4.1 軋輥軸承中的附加摩擦力矩 68 6.4.2 傳動(dòng)機(jī)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(jì)算 69 6.5 空轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算 69 6.6 靜力矩的計(jì)算 69 6.7 等效力矩的計(jì)算 70 6.8 電機(jī)功率的計(jì)算 70 6.9對(duì)輥身計(jì)算彎曲強(qiáng)度 70 6.10對(duì)輥頸計(jì)算彎曲和扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 71 6.11對(duì)輥

13、頭驗(yàn)算扭轉(zhuǎn)強(qiáng)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(jì)算 76 7.2.5 爐子尺寸的計(jì)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(jì) 78 7.4 剪切設(shè)備的選擇 79 7.4.1 1#飛剪機(jī) 79 7.4.2 2#飛剪機(jī) 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(jī) 88 7.6.2 輥道的選用 90 7.7 堆垛機(jī) 91 7.8 打捆機(jī) 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(jī)距離的確定 93 8.3.2 軋機(jī)間距的確定 94 8.3.3 水冷區(qū)域的確定 94 8.4制動(dòng)裙板 95 8.5廠房布置 95 8.6倉(cāng)庫(kù)面積計(jì)算 96 8.6.1原料倉(cāng)庫(kù)面積的計(jì)算 96 8.6.2 成品倉(cāng)庫(kù)面積的計(jì)算 96 8.7 車間其他設(shè)施面積的確定 97

15、 8.7.1 操縱臺(tái)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(jì)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(jì)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(dòng)組織 103 9.5.1 勞動(dòng)定額 103 9.5.2 車間勞動(dòng)人員 103 第10章 環(huán)境保護(hù)及綜合利用 104 10.1軋鋼廠的環(huán)境保

16、護(hù) 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(xiàn) 108 致 謝 110 附 錄 111 河北聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)引言 引 言 鋼鐵材料以其所具有的特性——較高的強(qiáng)度、韌性、易加工成型性、綠色可循環(huán)性在未來很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)仍將是重要的結(jié)構(gòu)材料。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的大國(guó)，消費(fèi)市場(chǎng)巨大，對(duì)鋼鐵的需求，特別是對(duì)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(gè)工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，鋼鐵生產(chǎn)狀況是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志。我國(guó)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(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和出口需要所決定。 棒材的斷面形狀簡(jiǎn)單，比起線材一般斷面大很多，因此散熱慢，允許軋制時(shí)間長(zhǎng)，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(jī)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(shí)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(jī)剛度低，加熱溫度的波動(dòng)必然帶來嚴(yán)重的產(chǎn)品尺寸波動(dòng)，加上橫列式速度慢、軋制時(shí)間長(zhǎng)，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(dòng)很大，優(yōu)質(zhì)率極低。 全連續(xù)軋機(jī)一般采用平立交替，軋件無扭，事故少、產(chǎn)量高，可以實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的專業(yè)化生產(chǎn)和組織性能控制.同時(shí)軋機(jī)采用高剛度，控制自動(dòng)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(fèi)。合金棒材在機(jī)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(dá)到相當(dāng)高的強(qiáng)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(jì)按照任務(wù)書要求，設(shè)計(jì)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(jì)。 118 河北聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第1章 文獻(xiàn)綜述 在現(xiàn)代社會(huì)的國(guó)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(guó)際經(jīng)濟(jì)危機(jī)的大環(huán)境下，由于我國(guó)采取擴(kuò)大內(nèi)需，建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施，鼓勵(lì)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(guó)防建設(shè)，都需要有質(zhì)量?jī)?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(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，住房尚需大量發(fā)展，建筑用鋼的需求在很長(zhǎng)一段時(shí)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(huì)越來越多。 1.1

20、我國(guó)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(qiáng)度和韌性、易加工成型性、綠色可循環(huán)性在未來時(shí)期內(nèi)仍將是重要的結(jié)構(gòu)材料。隨著我國(guó)汽車制造、電氣機(jī)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(duì)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(guó)目前線棒材生產(chǎn)有如下特點(diǎn)[2]。 1.1.1 產(chǎn)能高 我國(guó)線棒材無論是軋機(jī)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(zhǎng)(年平均增長(zhǎng)速度為15 %左右),目前我國(guó)線棒材占鋼材總產(chǎn)量的48 %～50 %。與此同時(shí),美國(guó)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(duì)平穩(wěn)。因此我國(guó)線棒材無論是所占鋼材總產(chǎn)量的比例還是絕對(duì)產(chǎn)量均高于美國(guó)和日本。 1.1.2 生產(chǎn)裝備參差不齊 近年來我國(guó)小型軋機(jī)向連續(xù)化發(fā)展,線材生產(chǎn)則趨向采用高速線材軋機(jī),到2002 年6 月底,全國(guó)共投產(chǎn)連續(xù)及半連續(xù)小型軋機(jī)70 套,設(shè)計(jì)產(chǎn)能超過2 100 萬t/ a ,其中國(guó)產(chǎn)化設(shè)備超過40 %。到目前為止,全國(guó)共投產(chǎn)高速線材軋機(jī)約70 臺(tái)套(含線棒材復(fù)合軋機(jī)) ,設(shè)計(jì)產(chǎn)能超過1 700 萬t/ a [2]。國(guó)產(chǎn)化設(shè)備最高精軋速度可達(dá)90 m/ s。與此同時(shí),我國(guó)目前尚有一些落后的小型線材軋機(jī)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(guó)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(jī)投產(chǎn)后2 年左右即能達(dá)到或超過設(shè)計(jì)產(chǎn)量。2000 年以后,不少小型線材軋機(jī)的成材率達(dá)到97 % ,一些實(shí)行負(fù)偏差軋制的軋機(jī),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(jí)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(kuò)大高強(qiáng)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(kuò)大產(chǎn)品規(guī)格上采取了多項(xiàng)措施。最近新投產(chǎn)的幾套高速線材軋機(jī),可提供Ф5～25 mm線材,直徑公差達(dá)0.1 mm ,橢

23、圓度達(dá)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(jì)線材少 金屬制品是高速線材的深加工產(chǎn)品,其使用價(jià)值優(yōu)于熱軋產(chǎn)品,可節(jié)約金屬30 %～40 %。據(jù)統(tǒng)計(jì),發(fā)達(dá)國(guó)家金屬制品的產(chǎn)量已占線材產(chǎn)量的50 %～70 %。我國(guó)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(jìn)口。 工業(yè)發(fā)展的歷史表明，鋼鐵工業(yè)是整個(gè)工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，鋼鐵生產(chǎn)狀況往往是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志。隨著我國(guó)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(yùn)輸、國(guó)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(gè)國(guó)家鋼鐵工業(yè)發(fā)展的尺度。 一個(gè)完整的金屬壓力加工車間設(shè)計(jì)，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(yùn)輸、采暖與通風(fēng)等設(shè)計(jì)[2]。它們之間是一個(gè)完整的不可分割的整體，要求各個(gè)不同的設(shè)計(jì)部門互相協(xié)作，緊密配合，其中車間工藝設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的主體。 1.2棒材的種類和用途 棒材是一種簡(jiǎn)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(shí)被稱為帶肋鋼筋。棒材的斷面形狀最主要的還是圓形。國(guó)外通常認(rèn)為，棒材的斷面直徑是Φ9~300 mm。國(guó)內(nèi)在生產(chǎn)時(shí)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(jìn)行這些深加工，加工之前需要進(jìn)行退火、酸洗等處理。加工后為保證使用時(shí)的機(jī)械性能，還要進(jìn)行淬火、正火或滲碳等熱處理。有些產(chǎn)品還要進(jìn)行鍍層、噴漆、涂層等表面處理。 1.3市場(chǎng)對(duì)棒材的質(zhì)量要求 由于棒的用途廣泛，因此市場(chǎng)對(duì)它們的質(zhì)量要求也是多種多樣的，根據(jù)不同的用途，對(duì)力學(xué)強(qiáng)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(diǎn) 棒材的斷面形狀簡(jiǎn)單，用量巨大，適于進(jìn)行大規(guī)模的專業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)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(jì)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(huì)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(diǎn)是斷面較線材大的多，散熱慢，可軋時(shí)間長(zhǎng)，但壓縮比不很大。長(zhǎng)度定尺交貨，使得可有多種生產(chǎn)方式進(jìn)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?yàn)?，三輥橫列式速度慢、軋制時(shí)間長(zhǎng)，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(jī)提高軋制速度可以解決上述矛盾，滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)的使用也可減少事故，這些都推動(dòng)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(guó)都以連鑄坯為主，對(duì)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(zhǎng)120~200 mm。連鑄時(shí)希望坯料斷面大，而軋制工序?yàn)榱诉m應(yīng)小直徑、長(zhǎng)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(zhǎng)，最

28、長(zhǎng)達(dá)22 m。一些車間為擴(kuò)大產(chǎn)品上限，有時(shí)也選兩種坯料，這時(shí)粗軋第一架的能力要加大，同時(shí)設(shè)備作業(yè)率降低。一個(gè)車間最好一個(gè)坯料規(guī)格，這樣軋機(jī)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(jì)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(kuò)大。對(duì)機(jī)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(jìn)步，使這些鋼種也可以采用連鑄進(jìn)行生產(chǎn)。 當(dāng)采用常規(guī)冷裝爐加熱軋制工藝時(shí)，為了保證坯料全長(zhǎng)的質(zhì)量，對(duì)一般鋼材可采用目視檢查，手工清理的方法。對(duì)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(jìn)行檢查

29、和清理，必要時(shí)進(jìn)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(shí)，必須保證無缺陷高溫鑄坯的生產(chǎn)。對(duì)于有缺陷的鑄坯，可進(jìn)行在線熱檢測(cè)和熱清理，或通過檢測(cè)將其剔除，形成落地冷坯，進(jìn)行人工清理后，再進(jìn)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(shí)，軋制變形時(shí)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(shí)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(duì)易脫碳的鋼種，要嚴(yán)格控制高溫段的停留時(shí)間，采取低溫、快熱、快燒等措施。對(duì)于現(xiàn)代化的棒材生產(chǎn)，一般是用步進(jìn)式加熱爐加熱，由于坯料較長(zhǎng)，爐子較寬，為保證尾部溫度，采用側(cè)進(jìn)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(jì)效益，適合棒材的軋制方式是連軋。連軋時(shí)一根坯料同時(shí)在多機(jī)架中軋制，在孔型設(shè)計(jì)和軋制規(guī)程設(shè)定時(shí)要遵守各機(jī)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(jī)在軋制中將會(huì)出現(xiàn)前后機(jī)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(duì)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(shí)的退火和調(diào)質(zhì)等工序，得到產(chǎn)品的特殊機(jī)械性能，可以采用控制軋制或低溫軋制等措施，這時(shí)軋機(jī)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(shí)軋件出精軋機(jī)的溫度較高，對(duì)優(yōu)質(zhì)鋼材，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，要進(jìn)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(jī)在軋件進(jìn)入冷床前對(duì)建筑用鋼筋進(jìn)行余熱淬火。余熱淬火軋件的外表面具有很高的強(qiáng)度，內(nèi)部具有很好的塑性和韌性，建筑鋼筋的平均屈服強(qiáng)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(shí)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(duì)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(duì)坯料進(jìn)行表面缺陷和內(nèi)部質(zhì)量檢查。因此加熱爐還要對(duì)冷坯重新加熱再進(jìn)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(huì)很快應(yīng)用于生

33、產(chǎn)實(shí)踐，以充分利用能源。對(duì)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(shí)可減少鋼坯的庫(kù)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(jì)效益。 1.6.2 柔性軋制技術(shù) 實(shí)現(xiàn)了連鑄熱裝熱送甚至連鑄坯直接軋制等先進(jìn)的工藝以后，對(duì)于小批量、多品種的生產(chǎn)，在規(guī)格和品種改變時(shí)，會(huì)增加軋機(jī)停機(jī)的時(shí)間。為減少停機(jī)，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(zhǎng)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(duì)深加工的影響較大，故用戶對(duì)棒材的尺寸精度要求越來越高。棒材在軋制時(shí)，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(yàn)確定的，孔型不能嚴(yán)格限制寬度方向的尺寸。另外機(jī)架間的張力和軋件的頭、尾溫差也會(huì)明顯地對(duì)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(dá)到0.10 mm。發(fā)展的目標(biāo)是使棒材產(chǎn)品的尺寸精度達(dá)到0.05 mm。 1.6.4 繼續(xù)提高軋制速度 目前，先進(jìn)的棒材軋機(jī)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(huì)繼

35、續(xù)提高。然而，對(duì)于較大斷面的棒材，不能盲目的提高終軋速度，因?yàn)槠鋽嗝娲螅鋮s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(jī)上，從開軋到終軋，軋件溫降很小，甚至?xí)郎?。在生產(chǎn)實(shí)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(jī)具有實(shí)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(jì)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(jī)軋件溫降很小或升溫的特點(diǎn)，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(jī)功率消耗增加的因素，節(jié)能可達(dá)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(jī)械性能，效果優(yōu)于任何傳統(tǒng)的熱處理方法。 目前對(duì)低溫軋制實(shí)施的主要限制是，由于軋機(jī)和驅(qū)動(dòng)主電機(jī)是按傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)的，因此設(shè)備能力不足，無法實(shí)現(xiàn)控制低溫軋制。 本設(shè)計(jì)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(guó)的棒材發(fā)展史可以看出，我國(guó)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(qiáng)度偏低、松弛較大向高強(qiáng)度、低松弛的鋼絞

37、線、鋼絲發(fā)展;同時(shí)，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(bǔ)充，它們的存在與發(fā)展，取決于其產(chǎn)品的質(zhì)量、價(jià)格和售后服務(wù)，它們將通過市場(chǎng)機(jī)制與細(xì)直徑的熱軋帶肋鋼筋進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。 棒材廣泛用于被廣泛用于民用建筑、高層建筑、重點(diǎn)工程：機(jī)場(chǎng)、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(jì)，目前我國(guó)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(duì)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(dòng)化和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，具有很

38、大的現(xiàn)實(shí)意義。 在本設(shè)計(jì)中，自動(dòng)化程度極高，從坯料上料到成品，一線全部自動(dòng)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(jiǎn)化了工藝過程，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，設(shè)計(jì)采用全連軋生產(chǎn)線，縮短了軋制周期，提高了軋機(jī)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(guó)棒材生產(chǎn)的裝備水平比較低，為了擴(kuò)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(shí)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(shí)，需積極發(fā)展供需矛盾比較突出的品種，抓住市場(chǎng)機(jī)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(jí)鋼技術(shù)；多線切分技術(shù)，國(guó)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(qiáng)度鋼在市場(chǎng)上所占的比重會(huì)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(shì)。熟練掌握并應(yīng)用好多線切分技術(shù)對(duì)連軋棒材生產(chǎn)線是十分必要的。我們的綜合實(shí)力不比國(guó)外差，部分引進(jìn)生產(chǎn)線在管理、裝備、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都優(yōu)于國(guó)外企業(yè)，競(jìng)爭(zhēng)力是非常明顯的。 國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)棒材的需求量是巨大的，且對(duì)其質(zhì)量要求也越來越高。棒材廣泛用于機(jī)械、汽車、船舶、建筑等工業(yè)領(lǐng)

40、域。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，住房尚需大量發(fā)展，雖然受國(guó)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(duì)保障性住房的開發(fā)建設(shè)，同時(shí)我國(guó)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(guó)家裝備制造業(yè)和家電、汽車行業(yè)的發(fā)展，機(jī)械工業(yè)用鋼比例將進(jìn)一步擴(kuò)大，根據(jù)中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)“十二五”期間鋼材市場(chǎng)消費(fèi)需求的預(yù)測(cè)，我國(guó)機(jī)械工業(yè)的鋼材消費(fèi)量將達(dá)到1.5億噸（不含汽車、集裝箱和家電用鋼消費(fèi)），其中優(yōu)質(zhì)鋼棒材4100萬噸，占27.33%，普通長(zhǎng)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(jì)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(shí)際包括兩個(gè)方面：一是建廠地區(qū)的確定，一般由上級(jí)主管部門在設(shè)計(jì)任務(wù)中規(guī)定；二是建廠地址的選擇，由設(shè)計(jì)者會(huì)同有關(guān)部門共同進(jìn)行實(shí)際調(diào)查研究提出幾個(gè)初步方案進(jìn)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(guó)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(jì)的廠在最少的投資條件下，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。 2 原料、燃料、動(dòng)力的來源與運(yùn)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(diǎn)、運(yùn)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(jì)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(dòng)力設(shè)施，利用城市住宅和文化福利沒施； 4 運(yùn)輸條件滿足工廠生產(chǎn)要求。大型企業(yè)多采用鐵路運(yùn)輸，因此應(yīng)在鐵路支線段最短；中、小型企業(yè)多為汽車運(yùn)輸，廠址應(yīng)靠近汽車運(yùn)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(diǎn)，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(tuán)，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(dá)，并與外部主干鐵路相連。唐山鐵路、公路網(wǎng)發(fā)達(dá)，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(jìn)口和鋼材的出口帶來極大的便利。因此，唐山具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。 結(jié)合唐山具體實(shí)際情況，選擇唐鋼二鋼軋廠內(nèi)部建廠主要還有以下幾個(gè)方面： 1 利用唐鋼現(xiàn)有資源和技術(shù)，加強(qiáng)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(jìn)唐鋼裝備優(yōu)化升級(jí)，打造優(yōu)質(zhì)建材生產(chǎn)基地； 2 唐山及其周邊地區(qū)對(duì)棒材等產(chǎn)品需求旺盛，主要表現(xiàn)在兩個(gè)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(dòng)車組擴(kuò)能和唐山豐潤(rùn)中國(guó)動(dòng)車城的建設(shè)，將會(huì)需要大量?jī)?yōu)質(zhì)棒材；二是建筑用鋼的增長(zhǎng)，雖然受國(guó)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(duì)保障性住房的開發(fā)建設(shè)，就河北省政府下達(dá)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(kuò)大的趨勢(shì)。我國(guó)住房使用壽命較短，同時(shí)唐山承辦2016年世界園藝博覽會(huì)，將會(huì)以此

45、為契機(jī)建設(shè)大量地標(biāo)性建筑，由此可以判斷建筑用鋼市場(chǎng)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(tuán)唐山鋼鐵集團(tuán)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(guó)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(dá)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(guó)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(hào)、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(jī)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)

46、定作實(shí)驗(yàn)時(shí)的取樣部位、試樣形狀和尺寸、試驗(yàn)條件以及實(shí)驗(yàn)方法等。 4. 交貨標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定產(chǎn)品交貨、驗(yàn)收時(shí)的包裝、標(biāo)志方法及部位等。 2.3.2 產(chǎn)品大綱編制時(shí)應(yīng)注意的問題 1 滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)軋制產(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[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(zhǎng)遠(yuǎn)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(duì)路、布局合理。 3 考慮軋機(jī)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(zhēng)取軋機(jī)向?qū)I(yè)化和產(chǎn)品系列化方向發(fā)展，以利提高軋機(jī)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(yùn)輸?shù)那闆r，逐步完善和配套起獨(dú)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(guó)際市場(chǎng). 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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)、進(jìn)行檢驗(yàn)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(zhǎng)的0.25%。 定尺長(zhǎng)度誤差：60mm。 2 螺紋鋼筋按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1499-98組織生產(chǎn)、進(jìn)行檢驗(yàn)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(zhǎng)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(hào) 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(jì) 90 100 該棒

51、材車間設(shè)計(jì)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(zhǎng)度為6mm～12mm，具體的長(zhǎng)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(duì)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?？筛鶕?jù)不同的產(chǎn)品特點(diǎn)，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(jī)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(jī)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(shí)，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(diǎn) 缺點(diǎn) 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(jìn)行清理，壓縮比小，產(chǎn)量低 僅特殊用途軋機(jī)用鋼錠作原材料，大部分鋼錠要經(jīng)初軋機(jī)、中型開坯軋機(jī)或鍛壓機(jī)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(duì)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(jì)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(jiǎn)單的成品鋼材時(shí)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?yàn)檫@樣有利干延伸系數(shù)的分配和減少軋制道次。 對(duì)于連續(xù)式軋機(jī)，溫度條件好，軋機(jī)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(jī)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(zhǎng)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(zhǎng)度/mm 寬度/mm 對(duì)角

56、線長(zhǎng)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(zhǎng)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(jìn)，使連鑄坯和軋材的表面質(zhì)量不斷提高，對(duì)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(duì)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(duì)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(jī)選擇及工藝流程 3.1軋機(jī)型式對(duì)比與選擇 3.1.1開式機(jī)架 這種機(jī)架的上蓋（上橫梁）可以拆卸，其優(yōu)點(diǎn)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(jī)上，主要缺點(diǎn)是剛性較差，軋出的產(chǎn)品精度不高[8]。 3.1.2閉式機(jī)架 這種機(jī)架的上蓋和立柱形成封閉式的整體框架。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，具有較高的強(qiáng)度和剛度。因此，閉口式機(jī)架主要用于初軋機(jī)、各種鋼板軋機(jī)、鋼管軋機(jī)。主要缺點(diǎn)是換

58、輥不便。 3.1.3半閉口機(jī)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(diǎn)。 3.1.4無牌坊軋機(jī) 傳統(tǒng)的牌坊軋機(jī)，軋材的尺寸精度（縱向厚度）與軋機(jī)機(jī)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(jī)的特點(diǎn)是：機(jī)架由4根帶左右螺旋的受力拉桿連接一對(duì)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(shí)旋轉(zhuǎn)四根拉桿實(shí)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(jī)構(gòu)對(duì)上輥進(jìn)行手動(dòng)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(shí)，軋

59、輥軸承座可以隨軋輥彎曲而浮動(dòng)，從而使軸承受力均勻機(jī)架有液壓缸移動(dòng)進(jìn)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(jī)架和軸承座彎曲最小，對(duì)機(jī)架的拉桿位置進(jìn)行了優(yōu)化，無牌坊機(jī)架的可靠性高，軸向徑向剛度高，對(duì)實(shí)施低溫軋制有利，且產(chǎn)品尺寸公差小，換輥時(shí)間短。適用于中、精軋機(jī)組。 如圖1所示，提高軋機(jī)剛度途徑為減少機(jī)座中承載體的數(shù)量，即盡量縮短應(yīng)力回線的長(zhǎng)度，于是短應(yīng)力回線軋機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。 圖1 牌坊軋機(jī)與短應(yīng)力線軋機(jī)應(yīng)力回線比較 a，牌坊軋機(jī)；b，短應(yīng)力線軋機(jī) 3.1.5懸臂式機(jī)架 懸臂式機(jī)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(jī)架、

60、立式機(jī)架、平/立可轉(zhuǎn)換機(jī)架。這種機(jī)型的特點(diǎn)是：軋輥輥環(huán)直徑增大約30 %，斷面面積增加約65 %，增強(qiáng)了關(guān)鍵部位的強(qiáng)度，減少了應(yīng)力集中；該機(jī)型有固定的軋制線；易于更換輥環(huán)，維護(hù)及更換到位方便；重量輕，可節(jié)約投資。適用于粗軋機(jī)組。 鋼錠、鋼坯或連鑄坯表面會(huì)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(huì)在軋制過程延伸、擴(kuò)大，輕者造成鋼材應(yīng)力集中和腐蝕的起點(diǎn)，使材料強(qiáng)度和耐腐蝕能力降低，嚴(yán)重的影響金屬在軋制時(shí)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(gè)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(jī)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?zèng)_擊以鏟掉表面缺陷的方法。機(jī)加工清理是軋制重要用途的合金鋼時(shí)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(jí)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(fèi)/% 特點(diǎn) 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(shí)間以便于被研磨處的熱量有足夠時(shí)間擴(kuò)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(jí)合金鋼坯的表面缺陷 機(jī)床清理 60 生產(chǎn)效率低，不同的鋼種選用不同的機(jī)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(jiǎn)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(jì)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(duì)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(jī)的結(jié)

63、構(gòu)圖 3.1.6平立可轉(zhuǎn)換軋機(jī) 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(jì)的。根據(jù)不同產(chǎn)品的孔型設(shè)置，可靈活地調(diào)整軋機(jī)使其水平布置或垂直布置。機(jī)架可以水平或傾倒90度，放置在一個(gè)小車上。機(jī)架本身結(jié)構(gòu)與普通二輥軋機(jī)機(jī)架基本相同。立輥軋制時(shí)為了平衡軋輥質(zhì)量，在軋輥輥系中增加了止推軸承。機(jī)架與小車用螺栓連接在一起，小車可以水平移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水平軋制換孔槽功能。在垂直軋制時(shí)，小車坐在一個(gè)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪、蝸桿、絲杠螺母機(jī)構(gòu)組成的臺(tái)架上，臺(tái)架可上下移動(dòng)，完成換孔槽動(dòng)作。位置調(diào)整好后，由液壓鎖緊缸將機(jī)架定位。其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。 圖3 平立可轉(zhuǎn)換軋機(jī) 中、精軋機(jī)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(jī)為精軋機(jī)輸送形狀正確、尺寸合格的軋件。第二種情況是由中軋機(jī)組直接軋制出斷面較大的產(chǎn)品，精軋機(jī)組被甩掉(空過)。由替換輥道代替，此時(shí)中軋機(jī)組的作用和精軋機(jī)組一樣成為成品軋機(jī)。 在相同的開軋溫度情況下，中軋機(jī)組軋件溫度為三個(gè)機(jī)組的最低區(qū)域，而精軋機(jī)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(jī)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(jī)可平立轉(zhuǎn)換，此種布置形式的優(yōu)點(diǎn)： 1. 軋制過程穩(wěn)定，此種軋機(jī)在平軋機(jī)上采用橢圓孔型，在立軋機(jī)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(zhǎng)軸

65、，增大了軋件與軋機(jī)的接觸面積，所以增加了軋件在機(jī)架之間運(yùn)行的穩(wěn)定性； 2. 平—立布置的軋機(jī)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(diǎn)：設(shè)施少、占地面積小，更易檢測(cè)和控制；如果采用立平布置，就必須采用側(cè)活套，因?yàn)榱④垯C(jī)上軋出的扁軋件是立著的，對(duì)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(jī)上軋出的成品比水平軋機(jī)軋出的成品質(zhì)量好控制，因?yàn)榱⑹杰垯C(jī)的軋輥運(yùn)行更為平穩(wěn)，成品尺寸波動(dòng)小，精度高。 平立布置軋機(jī)的缺點(diǎn)： 1. 成品軋機(jī)的進(jìn)、出口導(dǎo)衛(wèi)裝置更換調(diào)整較困難； 2. 成品軋機(jī)軋輥軸向調(diào)整不便。 因?yàn)椴捎闷搅⒔惶娴能垯C(jī)布

66、置形式利大于弊，且精軋機(jī)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(jī)示意圖 3.2軋機(jī)布置選擇比較 3.2.1橫列式軋機(jī) 橫列式軋機(jī)，特別是粗軋機(jī)組要求多道次軋制，軋制速度慢，軋制節(jié)奏長(zhǎng)。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(shí)，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(jī)，同一機(jī)列軋輥的轉(zhuǎn)速相同，軋制速度并不隨軋件長(zhǎng)度增加而提高，因而產(chǎn)量小，軋機(jī)勞動(dòng)生產(chǎn)率低，軋制產(chǎn)品的質(zhì)量也差，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，國(guó)外已淘汰。這是橫列式布置軋機(jī)的重要缺點(diǎn)。 3.2.2順列式布置的軋機(jī) 采用跟蹤軋制方式，每架軋機(jī)只軋一道，各架軋機(jī)具有不同的軋制速度，可以隨軋件長(zhǎng)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(jī)只軋一道，軋輥L/D=1.5～2.5，機(jī)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(zhǎng)度隨道次的增加而加長(zhǎng)。機(jī)架之間的距離也隨軋件長(zhǎng)度的增加而增加。因此順列式布置的軋機(jī)有較長(zhǎng)的廠房