年產(chǎn)63萬噸熱軋線材車間設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　年產(chǎn)63萬噸熱軋線材車間設(shè)計</p><p><b>　　摘　　要</b></p><p>　　根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的要求，設(shè)計年產(chǎn)63萬噸的熱軋高速線材生產(chǎn)車間，采用單線軋制方式。產(chǎn)品規(guī)格為Φ5.5~16mm，單卷盤重約2噸。本設(shè)計產(chǎn)品包括碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。</p><p>　　本車間設(shè)計的內(nèi)容主要有：產(chǎn)品大綱和金屬平衡表

2、的制定；設(shè)計工藝方案和工藝流程；工作制度的確定及軋機生產(chǎn)能力分析；主要設(shè)備的選擇；輔助設(shè)備的選擇及計算；車間平面布置及起重運輸；車間技術(shù)經(jīng)濟指標；環(huán)境保護；孔型設(shè)計；軋機力能參數(shù)計算及電機設(shè)備校核等。</p><p>　　本設(shè)計原料采用連鑄坯，以減少金屬的損失，而且連鑄坯的組織結(jié)構(gòu)較好，這也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量；還可以減少軋制間隙時間，提高生產(chǎn)率。</p><p>　　加熱爐為步進梁式加熱爐，

3、進出料方式采用側(cè)進側(cè)出，以保證爐子的嚴密性，加熱能力為120t/h。加熱爐由微機控制，出爐溫度為1050~1250°C。</p><p>　　軋機采用高速線材軋機，全線均為無扭軋制，終軋保證速度為100 m/s，最高軋制速度為120m/s。</p><p>　　為改善產(chǎn)品微觀組織，軋后采用控制冷卻技術(shù)，軋后冷卻通過水冷箱和一套斯太爾摩冷卻運輸系統(tǒng)來完成。斯太爾摩冷卻運輸系統(tǒng)采用延

4、遲型冷卻運輸裝置，它適用于冷卻各類碳鋼，具有較好的冷卻效果。</p><p>　　總之，上述先進工藝技術(shù)和設(shè)備是本設(shè)計的產(chǎn)品高質(zhì)量的重要保證；同時也為高線生產(chǎn)車間設(shè)計提供了一個很好的樣板。</p><p>　　A workshop of new hot rolled high-speed wire with the output of 630,000 t/a</p><

5、p><b>　　Abstract</b></p><p>　　According to the requirements of graduation design, a new single line of high-speed wire rod workshop with the output of 630,000 t / a will be built. Product speci

6、fications are for 5.5~16 mm diameter, each coil weighs about 2 tons. The products in this design include the carbon structural steel and high-quality carbon steel.</p><p>　　The main contents of the design ar

7、e mainly as follows, formulation of products scheme and metal balance, design of technological plan and process, the determination of work routine and production capacity analysis of rolling mill, choice of the main equi

8、pment, choice and calculation of the auxiliary equipment, the grooves design, the layout of workshop and hoisting and conveying equipment, check of roll strength and motor power, technical and economic indicators of the

9、workshop and environmental</p><p>　　The continuous casting billet is used as raw materials in this design to reduce the metal loss. The better microstructure of the billets can also improve the quality of th

10、e product and reduce the rolling gap time to increase productivity.</p><p>　　The reheating furnace is a walking beam type furnace which is side entry and side exit to ensure the tightness of the furnace. The

11、 heating capacity is 120t / h. The furnace is controlled by the computer. The exit temperature is 1050~1250°C.</p><p>　　The high-speed wire rod mill is used in this workshop. No twist rolling is realize

12、d across the rolling line. The finishing ensure speed is 100 m / s, maximum rolling speed of 120m / s.</p><p>　　The controlled cooling technology is used after rolling through the cooling water box and a Ste

13、lmor cooling conveyor system to improve product microstructure. Stelmor transportation system by the delayed cooling type cooling transport devices, which applies to various carbon steels and has better cooling effect.&l

14、t;/p><p>　　In short, the advanced technology and equipment, the design of the product is an important guarantee of high quality and providing a good model for the high speed wire production workshop designing.&

15、lt;/p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　1 產(chǎn)品方案和金屬平衡4</p><p>　　1.1 車間產(chǎn)品大綱4</p><p>　　1.2 產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行標準及產(chǎn)品交貨條件4</p>

16、<p>　　1.2.1 執(zhí)行標準4</p><p>　　1.2.2 交貨條件4</p><p><b>　　1.3 原料5</b></p><p>　　1.3.1 原料來源和年需要量5</p><p>　　1.3.2 鋼坯尺寸和質(zhì)量要求5</p><p>　　1.3.3 連鑄坯

17、的化學成分5</p><p>　　1.4 金屬平衡表5</p><p><b>　　2 設(shè)計方案7</b></p><p>　　2.1 軋機數(shù)量的確定7</p><p>　　2.2 軋機布置方案8</p><p><b>　　3 工藝流程9</b></p

18、><p>　　3.1 工藝流程圖9</p><p>　　3.2 生產(chǎn)工藝流程簡述10</p><p>　　3.2.1 坯料的選擇及加熱10</p><p>　　3.2.2 坯料的除鱗10</p><p>　　3.2.3 坯料的軋制10</p><p>　　3.2.4 冷卻10</p

19、><p>　　3.2.5 后期工作11</p><p>　　4 工作時間及軋機生產(chǎn)能力分析12</p><p>　　4.1 車間工作制度和年工作小時12</p><p>　　4.2 軋機生產(chǎn)能力分析12</p><p>　　5 主要設(shè)備的選擇14</p><p>　　5.1 加熱爐1

20、4</p><p>　　5.1.1 爐型選擇14</p><p>　　5.1.2 加熱爐尺寸的確定14</p><p>　　5.2 軋機形式以及軋輥材質(zhì)的選擇15</p><p>　　5.2.1 軋機的選擇15</p><p>　　5.2.2 軋輥尺寸參數(shù)的確定15</p><p>　

21、　5.3 粗軋機組17</p><p>　　5.4 中軋機組17</p><p>　　5.5 預精軋機組18</p><p>　　5.6 精軋機組18</p><p>　　5.7 減定徑機組18</p><p>　　6 輔助設(shè)備的選擇及計算19</p><p>　　6.1 P/F線

22、運輸能力驗算19</p><p>　　6.1.1 “C”形鉤的運輸周期19</p><p>　　6.1.2 “C”形鉤數(shù)量確定19</p><p>　　6.2 斯太爾摩冷卻運輸線的選擇19</p><p>　　6.3 其它輔助設(shè)備的選擇21</p><p>　　7 車間平面及起重運輸25</p>

23、;<p>　　7.1 車間平面布置25</p><p>　　7.1.1 車間平面布置的原則25</p><p>　　7.1.2 平面布置的內(nèi)容25</p><p>　　7.1.3 軋制設(shè)備間距的確定26</p><p>　　7.2 車間原料和成品庫能力的計算26</p><p>　　7.2.1

24、有效方式26</p><p>　　7.2.2 原料庫和成品庫堆放面積的負荷計算27</p><p>　　7.3 起重運輸設(shè)備的選擇和性能參數(shù)28</p><p>　　7.4 其它設(shè)施的布置28</p><p>　　8 孔型設(shè)計(Φ7.0mm)29</p><p>　　8.1 孔型設(shè)計的準備計算29<

25、/p><p>　　8.1.1 延伸系數(shù)的分配29</p><p>　　8.1.2 26道次孔型系統(tǒng)選擇30</p><p>　　8.2 減定徑及精軋機組孔型設(shè)計30</p><p>　　8.2.1 圓孔型設(shè)計31</p><p>　　8.2.2 橢圓孔型設(shè)計34</p><p>　　8.3

26、 預精軋機組孔型設(shè)計38</p><p>　　8.3.1 圓孔型設(shè)計38</p><p>　　8.3.2 橢圓孔型設(shè)計40</p><p>　　8.4 中軋機組孔型設(shè)計41</p><p>　　8.4.1 圓孔型設(shè)計41</p><p>　　8.4.2 橢圓孔型設(shè)計43</p><p&g

27、t;　　8.5 粗軋機組孔型設(shè)計45</p><p>　　9 軋機力能參數(shù)計算及電機設(shè)備校核52</p><p>　　9.1 軋制壓力的計算52</p><p>　　9.1.1 平均單位壓力計算52</p><p>　　9.1.2 總軋制壓力53</p><p>　　9.2 軋輥強度校核53</p&

28、gt;<p>　　9.2.1 孔型在軋輥上的配置53</p><p>　　9.2.2 軋輥強度校核54</p><p>　　9.2.3 危險斷面尺寸的確定54</p><p>　　9.2.4 軋輥強度校核55</p><p>　　9.3 傳動力矩計算56</p><p>　　9.3.1 軋制力矩

29、56</p><p>　　9.3.2 摩擦力矩57</p><p>　　9.3.3 空轉(zhuǎn)力矩57</p><p>　　9.3.4 動力矩57</p><p>　　9.4 電機校核57</p><p>　　9.4.1 各種軋制時間及間隙時間的確定57</p><p>　　9.4.2 電

30、機校核58</p><p>　　10 車間技術(shù)經(jīng)濟指標及環(huán)境保護59</p><p>　　10.1 車間技術(shù)經(jīng)濟指標59</p><p>　　10.2 環(huán)境保護60</p><p>　　10.2.1 編制依據(jù)60</p><p>　　10.2.2 本設(shè)計中對污染的防治及綜合治理60</p>

31、<p><b>　　致 謝62</b></p><p><b>　　參考文獻63</b></p><p>　　附錄A 各道次孔型圖64</p><p>　　附錄B 程 序68</p><p><b>　　引 言</b></p>&l

32、t;p>　　1. 線材的基本狀況</p><p>　　線材是指直徑為5~22mm的熱軋圓鋼或者相當此斷面的異形鋼。因以盤條形式交貨，故又通稱為盤條。線材斷面周長很小，常見的產(chǎn)品規(guī)格直徑為5~13mm。國外線材規(guī)格已擴大到Φ50mm。常見線材多為圓斷面，異型斷面線材有橢圓形、方形及螺紋形等，但生產(chǎn)數(shù)量很少。根據(jù)軋機的不同可分為高速線材(高線)和普通線材(普線)兩種。</p><p>　

33、　線材是用量很大的鋼材品種之一，在國民經(jīng)濟中的作用與地位較重要，是不可或缺的重要品種。其軋制后可直接用于鋼筋凝土的配筋和焊接結(jié)構(gòu)件，也可經(jīng)再加工使用。例如，經(jīng)拉拔成各種規(guī)格鋼絲，再捻制成鋼絲繩、編織成鋼絲網(wǎng)和纏繞成型及熱處理成彈簧；經(jīng)熱、冷鍛打成鉚釘和冷鍛及滾壓成螺栓、螺釘?shù)?；?jīng)切削成熱處理制成機械零件或工具等等。</p><p>　　20世紀70年代以來，國外主要產(chǎn)鋼國家普遍采用高速線材軋機和控制冷卻技術(shù)作為線

34、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)進行二次精煉，同時基本上是以連鑄代替模鑄，而且采用全保護澆鑄；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。</p><p>　　目前世界上應用最廣泛的摩根型高速無扭軋機是美國摩根公司1962年開始研制的，1966年首先應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于1966年9月正式投產(chǎn)，軋制速度43~50m/s，如

35、今高線的軋制速度在80~160m/s。同時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。</p><p>　　我國目前是世界上最大的線材生產(chǎn)國，線材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的比例很大，一般線材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的8%~10%，而我國占20%以上；年產(chǎn)量占世界生產(chǎn)總量三分之一以上，線材也是我國第二大鋼材生產(chǎn)品種，在國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)量比重一直較高，近幾年國內(nèi)線材產(chǎn)量基本與國內(nèi)粗鋼產(chǎn)量增長速度差不多，

36、保持在20%左右。據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示：2012年1~10月，國內(nèi)線材的產(chǎn)量達1.129億噸，同比增長11.4%。2012年10月份，我國生產(chǎn)線材1235萬噸，同比增長18.01%[14]。</p><p>　　2. 高速線材軋機生產(chǎn)的工藝特點與產(chǎn)品特點</p><p>　　高速線材軋機的工藝特點可以概括為連續(xù)、高速、無扭和控冷。其中無扭精軋是保證高速的前提條件，是現(xiàn)代線材生產(chǎn)的核心技術(shù)之一。為

37、提高生產(chǎn)率和解決大盤重線材軋制過程中的溫降問題，就要求精軋的高速度；而精軋的高速度則要求軋制過程中軋件無扭轉(zhuǎn)，否則軋制事故頻發(fā)，軋制過程將無法進行。因此高速無扭精軋是現(xiàn)代高速線材的一個基本特點。</p><p>　　高速線材軋機的產(chǎn)品特點是大盤重，高速度，高質(zhì)量。因為高速度，所以軋制過程中溫降很小，甚至有溫升，使得盤重得到大大提高，也因為基本沒有溫降，軋件各部分的溫度均一，所以微觀組織均一。又因為采用了控冷工藝，

38、所以產(chǎn)品組織得以改善，產(chǎn)品質(zhì)量也大的提高了[14]。</p><p>　　3. 本設(shè)計中采用的先進技術(shù)和設(shè)備</p><p>　　為保證高質(zhì)量產(chǎn)品的生產(chǎn)，本設(shè)計采用了以下先進技術(shù)和先進設(shè)備：</p><p>　　1)連續(xù)化全無扭軋制，粗軋、中軋、預精軋、精軋機組平立交替布置。精軋機組和減定徑機組軋輥為頂交45° 布置，全線實現(xiàn)無扭軋制，產(chǎn)品性能大幅度提高；

39、</p><p>　　2)坯料采用連鑄坯，金屬收得率高，能源消耗??；</p><p>　　3)采用側(cè)進側(cè)出的步進梁式加熱爐，加熱較均勻，能耗降低，減少燒損；</p><p>　　4)為提高軋件的表面質(zhì)量，開軋前采用了高壓水除鱗；</p><p>　　5)采用控軋控冷設(shè)備，即設(shè)置多段在線水冷箱；</p><p>　　6)

40、為保證成品的尺寸精確，精軋機組后設(shè)有減定徑機組；</p><p>　　7)采用激光測徑儀進行在線檢測產(chǎn)品的尺寸，提高產(chǎn)品精度。</p><p>　　4. 線材軋制的發(fā)展方向</p><p>　　自60年代以來第一臺全新結(jié)構(gòu)的摩根45°高速線材無扭精軋機問世后，引起了線材生產(chǎn)領(lǐng)域的革命性變化。今后其發(fā)展方向主要有[14]：</p><p&

41、gt;　　1.柔性軋制技術(shù)：為了減少軋機的停機時間，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。</p><p>　　2.高精度軋制：線材的直徑公差大小對深加工的影響較大，用戶對線材的尺寸精度要求越來越高。</p><p>　　3.繼續(xù)提高軋制速度：線材要求盤重大，但其斷面積又很小，故線材的長度很長，如此小斷面軋制產(chǎn)品為保證頭、尾溫差，只有采

42、用高速軋制。</p><p>　　4.低溫軋制：在線材軋機上，從粗軋到精軋，軋件溫降很小，甚至會升溫。在生產(chǎn)實踐過程中經(jīng)常出現(xiàn)因終軋溫度過高而導致產(chǎn)品質(zhì)量下降等等的問題。低溫軋制不僅可以降低能耗，而且還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，可創(chuàng)造很大的經(jīng)濟效益。</p><p>　　5.無頭軋制：其主要的作用和特點是減少切損、100%定尺、生產(chǎn)率提高、對導位和孔型無沖擊、尺寸精度高.</p>&

43、lt;p>　　6.切分軋制：其主要的特點是大幅提高產(chǎn)量、擴大產(chǎn)品規(guī)格以及在相同條件下，采用切分軋制可將鋼坯的加熱溫度降低40°C 左右，燃料消耗可降低15%左右，軋輥消耗可降低15%左右。</p><p>　　總之高速線材軋機的產(chǎn)品發(fā)展的總趨勢是提高軋速、增加盤重、提高精度及擴大規(guī)格范圍。</p><p>　　1 產(chǎn)品方案和金屬平衡</p><p>

44、;　　1.1 車間產(chǎn)品大綱</p><p>　　車間產(chǎn)品大綱為[3]：</p><p>　　年生產(chǎn)能力：63萬噸；</p><p>　　產(chǎn)品規(guī)格：Φ5.5~Φ16mm光面線材；</p><p>　　主要鋼種：碳素結(jié)構(gòu)鋼：GB/T700-2006， 代表鋼號：Q235；</p><p>　　優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

45、：GB/T4354-2008， 代表鋼號：45#鋼；</p><p>　　其產(chǎn)品大綱見表1-1。</p><p><b>　　表1-1產(chǎn)品大綱</b></p><p>　　Table 1-1 Product outline</p><p>　　1.2 產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行標準及產(chǎn)品交貨條件</p>

46、<p>　　1.2.1 執(zhí)行標準</p><p>　　GB/T4354-2008 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋盤條。</p><p>　　GB T 701-2008 普通低碳鋼熱軋圓盤條。</p><p>　　1.2.2 交貨條件</p><p>　　按GB/T

47、701-2008國內(nèi)標準交貨。</p><p><b>　　線材尺寸公差：</b></p><p>　　直徑公差：Φ5.5~8mm ±0.10mm</p><p>　　Φ9~16mm ±0.15mm</p><p>　　線材產(chǎn)品的橢圓度均為公差的80%。</p><p

48、>　　線材產(chǎn)品呈盤卷狀交貨或成捆交貨。</p><p><b>　　生產(chǎn)的盤卷尺寸為：</b></p><p>　　線卷外徑：Φ1250mm</p><p>　　線卷內(nèi)徑：Φ850mm</p><p>　　線卷高度約2000mm</p><p><b>　　盤卷單重約2噸。<

49、/b></p><p><b>　　1.3 原料</b></p><p>　　1.3.1 原料來源和年需要量</p><p>　　該車間原料由本廠連鑄機供給的連鑄坯。年產(chǎn)63萬噸線材，成材率為95.5%，年需要66萬噸鋼坯。</p><p>　　1.3.2 鋼坯尺寸和質(zhì)量要求</p><p>

50、;　　連鑄坯斷面尺寸 150×150mm；</p><p>　　連鑄坯長度 12000mm；</p><p>　　邊長公差 ±5mm；</p><p>　　對角線長度偏差

51、 <7mm；</p><p>　　圓角半徑 R > 8mm；</p><p>　　彎曲度 每米最大彎曲10mm，在全長12m內(nèi)最大100mm； </p><p>　　連鑄坯單根

52、重約為2.1噸。</p><p>　　連鑄方坯和矩形坯標準： YB/T 2011-2004</p><p>　　對鋼坯表面質(zhì)量的要求：</p><p>　　鋼坯端面不得有縮孔、尾孔和分層；</p><p>　　鋼坯表面缺陷必須沿縱向加工清除，清除處應圓滑、無棱角，清除度不得小于清除深度的5倍，表面清理深度不大于公稱厚度的8%；</p&g

53、t;<p>　　鋼坯表面應無裂縫、折疊、耳子、結(jié)疤、拉裂和夾雜等缺陷。</p><p>　　1.3.3 連鑄坯的化學成分</p><p>　　連鑄坯的化學成分應符合GB/T222-2006的規(guī)定。</p><p><b>　　1.4 金屬平衡表</b></p><p>　　該車間年產(chǎn)Φ5.5mm~Φ16mm

54、的線材63萬噸，成材率為95.5%，每年需合格連鑄坯66萬噸，金屬平衡如下表[3]。</p><p><b>　　表1-2金屬平衡表</b></p><p>　　Table 1-2 Balance of the metal</p><p><b>　　2 設(shè)計方案</b></p><p>　　根據(jù)

55、年產(chǎn)量和工藝要求，本設(shè)計在參考馬鋼設(shè)計研究院的技術(shù)資料的基礎(chǔ)上制定方案[11]。此高線車間設(shè)計采用單線軋制，最高軋制速度為120m/s，保證速度為100 m/s。加熱爐采用側(cè)進側(cè)出步進梁式加熱爐。軋制生產(chǎn)線由粗軋﹑中軋﹑預精軋﹑精軋﹑減定徑機組組成。主要產(chǎn)品規(guī)格有：Φ5.5mm、Φ6.5mm、Φ7.0mm、Φ8.0mm、Φ9.0mm、Φ10.0mm、Φ12.0mm、Φ14.0mm、Φ16.0mm。</p><p>

56、;　　2.1 軋機數(shù)量的確定</p><p>　　本設(shè)計產(chǎn)品的最小規(guī)格為Φ5.5mm，故在確定機架數(shù)目時，以最小直徑Φ5.5mm計算得：</p><p>　　坯料斷面面積：F0＝at (A2－4R2＋πR2) （式2-1）</p><p>　?。?.012×(1502－4×82＋π×

57、;82)mm2</p><p>　?。?2986.9mm2</p><p>　　Φ5.5mm成品圓鋼的斷面面積：Fc＝π(dat)2/4 （式2-2）</p><p>　?。溅?#215;(5.5×1.012)2/4 mm2</p><p><b>　?。?4.33mm2<

58、;/b></p><p>　　上式中：F0-------連鑄坯料原始面積</p><p>　　Fc-------熱態(tài)成品斷面面積</p><p>　　A-------原料邊長</p><p>　　R-------連鑄方坯結(jié)晶圓角，取R＝8mm</p><p>　　則總延伸系數(shù)： μz＝F0/Fc

59、 （式2-3）</p><p>　?。?2986.9/24.33＝944.8</p><p>　　取平均延伸系數(shù)： μc＝1.28</p><p>　　則機架數(shù)： ＝27.75 </p><p><b&

60、gt;　　故取N＝28</b></p><p>　　2.2 軋機布置方案</p><p>　　全線共有28架軋機，分為粗軋、中軋、預精軋、精軋、定減徑機組，前16架軋機為平立交替布置，立輥軋機均為上傳動；接著是8架精軋機組為摩根第六代無扭軋機，整個軋制過程軋件無需扭轉(zhuǎn)。最后是4架減定徑機組，軋輥布置為45°無扭型式。</p><p>　　以下是

61、主軋機的特點：</p><p>　　粗、中軋機組：粗軋機組為6架，中軋機組為6架，均為無牌坊短應力線軋機。交流電機單獨傳動，軋機軋制線固定，通過調(diào)整軋輥和機架，使孔型對準軋制線，軋機由彈簧固定在底座上，整體更換，液壓松開。機架的抽出和橫移均由液壓缸驅(qū)動，輥縫調(diào)節(jié)為液壓馬達，軋件在粗軋機內(nèi)軋制。</p><p>　　預精軋機組：預精軋機組4架為懸臂輥環(huán)式軋機，平立交替布置，軋機軋制線固定，液

62、壓換輥，交流電機單獨傳動，軋件在預精軋機組內(nèi)實現(xiàn)無張力軋制。</p><p>　　精軋、定減徑機組：精軋機組8架為摩根45°無扭軋機，一臺交流電機傳動，軋輥布置為頂交45°，相鄰機架互成90°，精軋機組后布置減定徑機組4架，設(shè)有輥軸軸向調(diào)整機構(gòu)和液壓平衡裝置，可在線調(diào)整軋制線，軋輥布置為45°無扭型式[2]。</p><p><b>　　3

63、 工藝流程</b></p><p><b>　　3.1 工藝流程圖</b></p><p>　　圖3-1 工藝流程圖[11]</p><p>　　3.2 生產(chǎn)工藝流程簡述</p><p>　　3.2.1 坯料的選擇及加熱</p><p>　　因本廠的連鑄機與軋鋼線距離較近，故本設(shè)計采

64、用連鑄熱坯為原料，采用連鑄坯熱裝工藝。采用熱裝工藝的優(yōu)點如下：</p><p>　?、?減少了加熱爐的燃料消耗，提高加熱爐產(chǎn)量。</p><p>　?、?減少了加熱時間，進而減少了金屬消耗。</p><p>　　③ 減少庫存鋼坯量、廠房面積和起重設(shè)備等等，使得生產(chǎn)成本降低。</p><p>　?、?通過熱裝工藝和省去預熱段，縮短了生產(chǎn)周期。&

65、lt;/p><p>　　根據(jù)不同鋼種的加熱制度和加熱要求，鋼坯在加熱爐中加熱至1050°C~1250°C，因為本設(shè)計采用連鑄坯熱裝工藝，所以本設(shè)計省去了典型的預熱﹑加熱和均熱的三段加熱制度中的預熱段，只取了加熱和均熱段。</p><p>　　鋼坯在加熱段進行快速加熱，鋼坯表面溫度達到略高于出爐溫度，在均熱段完成鋼坯溫度的均勻化[11]。</p><p&g

66、t;　　3.2.2 坯料的除鱗</p><p>　　在本設(shè)計中采用了高壓水除鱗裝置。加熱好的鋼坯由出鋼輥道推出，用高壓水清除表面的氧化鐵皮，以提高軋件的表面質(zhì)量和便于軋件的咬入。</p><p>　　3.2.3 坯料的軋制</p><p>　　加熱好的鋼坯由輥道運送鋼坯進入粗軋機組進行軋制。當軋機出現(xiàn)故障時，設(shè)置在粗軋機前的卡斷剪將進入粗軋機的鋼坯切斷，卡斷后的鋼坯

67、又退回加熱爐保溫待軋。粗軋機組后設(shè)置一臺飛剪及卡斷剪。根據(jù)工藝要求，坯料在粗軋機組﹑中軋機組中進行無扭無張力軋制。</p><p>　　鋼坯經(jīng)過側(cè)活套進入四架平立交替布置的懸臂式預精軋機組進行單線無張力無扭活套軋制，最后經(jīng)預水冷段﹑飛剪切頭切尾和側(cè)活套器進入精軋機組軋制。精軋機組采用8架45°無扭精軋機組。軋件在懸臂式碳化鎢小輥環(huán)中進行高速單線無扭微張力連軋成高精度的線材。</p><

68、;p><b>　　3.2.4 冷卻</b></p><p>　　在精軋機組后面布置斯太爾摩水冷線。軋后的線材經(jīng)斯泰爾摩水冷段冷卻進入臥式吐絲機，線材經(jīng)吐絲機成圈散落在斯太爾摩風冷運輸機上。風冷運輸機為輥道延遲型，裝有纖維棉隔熱罩，輥道的速度可調(diào)節(jié)?？筛鶕?jù)鋼種﹑產(chǎn)品規(guī)格和性能的要求開﹑閉隔熱罩，調(diào)節(jié)輥道速度和風量，從而調(diào)節(jié)線圈的冷卻速度，獲得良好的金相組織和性能的產(chǎn)品。然后在集卷站收集成

69、盤卷。</p><p>　　3.2.5 后期工作</p><p>　　集卷后的盤卷經(jīng)翻平，由掛卷小車將盤卷掛在P/F線的“C”形鉤上繼續(xù)冷卻，并進行表面質(zhì)量和外形尺寸檢查，以確保線材質(zhì)量，再取樣，壓緊打捆，稱重標號，然后到卸卷站卸卷﹑排齊，最后由磁盤吊車吊至成品跨[1] [10]。</p><p>　　4 工作時間及軋機生產(chǎn)能力分析</p><

70、p>　　4.1 車間工作制度和年工作小時</p><p>　　高速線材車間年工作時間表[3]見表4-1。</p><p>　　表4-1車間年工作時間表</p><p>　　Table 4-1 Working time of the workshop</p><p><b>　　備注：</b></p>

71、<p>　　年計劃工作時間是設(shè)備一年中最大可能的工作時間。</p><p>　　生產(chǎn)過程中停工時間包括了許多非計劃停工時間，非計劃停工時間是由于技術(shù)或管理上的原因造成的設(shè)備故障，待料，待熱，待氣待電等。</p><p>　　大修每兩年一次，每次20天。中修每年一次，每次10天。大中修平均每年20天，即480小時。</p><p>　　4.2 軋機生產(chǎn)能力分

72、析</p><p>　　各種規(guī)格的線材精軋速度根據(jù)各廠的技術(shù)條件而定[10]。</p><p>　　軋制時間：tzh＝單根坯料軋成成品的長度/精軋速度</p><p>　　間隙時間：△t＝5s</p><p>　　軋制節(jié)奏時間：T＝tzh＋△t</p><p>　　按坯料計算小時產(chǎn)量：</p><p

73、>　　A＝3600GK1n/T （式4-1）</p><p>　　式中： A-------平均小時產(chǎn)量，噸/小時；</p><p>　　G-------原料重量，噸；</p><p>　　T-------軋制節(jié)奏時間，秒；</p><p>　　K1------軋機利用系

74、數(shù)，即理論軋制節(jié)奏時間與實際達到的軋制節(jié)奏時間之比值。對于現(xiàn)代軋機取0.8~1.0,連續(xù)式軋機的為0.9~0.95，本設(shè)計取0.92。</p><p>　　n-------軋制根數(shù)，本設(shè)計中取1。</p><p>　　按成品計算的最大小時產(chǎn)量：</p><p>　　A＝3600GK1bn/T （式4-2

75、）</p><p>　　式中：b—成材率 95.5% </p><p>　　軋機負荷率＝年純軋時間/年計劃軋制時間，軋機能力分析見下表。</p><p>　　表4-2軋機能力分析</p><p>　　Table 4-2 Mill capacity analysis</p><p>　　5 主要設(shè)備的選擇</p

76、><p><b>　　5.1 加熱爐</b></p><p>　　5.1.1 爐型選擇</p><p>　　用于線材車間的加熱爐種類很多，按鋼坯在爐內(nèi)運行方式可分為推鋼式﹑步進梁式﹑步進底式和步進梁步進底組合式加熱爐。目前國內(nèi)鋼廠多使用步進式加熱爐，步進式加熱爐與推鋼式加熱爐等相比較，有加熱能力增加、擦傷減少和容易維修等優(yōu)點。而且爐子的預熱段、加熱

77、段、均熱段分得很清楚，在加熱段升溫到所規(guī)定的溫度，均熱段為消除錠坯內(nèi)外溫度而進行均熱，所以本設(shè)計選用側(cè)進側(cè)出步進梁式連續(xù)加熱爐，以保證爐子的嚴密性[2]。本設(shè)計的鋼坯斷面尺寸為150mm×150mm。</p><p><b>　　步進爐的特點有：</b></p><p>　　鋼坯的運行是靠步進機構(gòu)的步進梁前進放下來完成的一個矩形軌跡的循環(huán)動作，因此鋼坯表面不

78、產(chǎn)生劃痕。</p><p>　　在步進式加熱爐內(nèi)，每個鋼坯間都留有較大的間隔，避免了“粘鋼”現(xiàn)象，而且實現(xiàn)三面或四面加熱，加熱速度快，溫度均勻。</p><p>　　操作靈活，與軋機配合靈活方便，可根據(jù)需要將坯料推出爐外，避免坯料在爐內(nèi)長時間停留造成那個鋼的氧化和脫碳。</p><p>　　可以比較精確地計算和控制鋼坯在爐內(nèi)的加熱速度和加熱時間，有利于計算機控制，實

79、現(xiàn)加熱過程的自動化。</p><p>　　5.1.2 加熱爐尺寸的確定</p><p><b>　　爐子寬度B[2]</b></p><p>　　爐子寬度B主要根據(jù)坯料長度來確定：</p><p><b>　?。ㄊ?-1）</b></p><p>　　式中：n—坯料排數(shù)，n＝

80、1；</p><p>　　C—料間或料與爐的間隙間距(m)，一般取0.3~0.45；</p><p>　　L—坯料的長度，(m)；</p><p>　　所以，B＝1×12＋2×0.4＝12.8m</p><p><b>　　爐子長度[2]</b></p><p>　　爐子長度主

81、要根據(jù)加熱爐產(chǎn)量確定：L1＝1000Q/PL （式5-2） </p><p>　　式中：Q — 加熱爐小時產(chǎn)量(t/h)，本設(shè)計中取120t/h；</p><p>　　P — 有效爐底強度(kg/ m2h)，通常取500~700kg/ m2h；</p><p>　　L — 坯料長度(m)；</p><p>　　故爐

82、長：L1＝(1000×120)/(600×12)＝16.7m</p><p>　　爐子的全長=有效長度+1~3m=18.5m</p><p>　　計算加熱爐的有效面積：F = B × L = 12.8×18.5= 236.8 m2</p><p>　　加熱爐步進機構(gòu)[2]</p><p>　　組成：上框

83、架、下框架、橫梁、斜輥、平移油缸、提升油缸等。</p><p>　　型式：液壓驅(qū)動步進式。</p><p><b>　　步進梁：5根</b></p><p>　　步距： 冷坯：260mm 熱坯：370mm (參考馬鋼高線)</p><p><b>　　加熱時間[2]</b></p

84、><p>　　t＝(7＋0.05H) （式5-3）</p><p>　?。?＋0.05×150＝14.5min</p><p><b>　　H—坯料高度</b></p><p>　　5.2 軋機形式以及軋輥材質(zhì)的選擇</p>

85、<p>　　5.2.1 軋機的選擇</p><p>　　軋機選擇的主要依據(jù)是鋼材的品種、生產(chǎn)規(guī)模以及由此確定的工藝流程。對工藝設(shè)計而言，軋機選擇的主要內(nèi)容是確定軋機的結(jié)構(gòu)，主要參數(shù)及它們的布置。一般軋機選擇參考以下原則[2]：</p><p>　　在滿足產(chǎn)品方案的前提下，使軋機組成合理、布置緊湊；</p><p>　　有較高的生產(chǎn)效率和設(shè)備利用系數(shù)；&l

86、t;/p><p>　　有利于機械化、自動化的實現(xiàn)，有助于工人勞動強度的改善；</p><p>　　保證獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品；</p><p>　　軋機結(jié)構(gòu)型式先進合理，操作簡單，維修方便；</p><p>　　備品、備件更換方便，易于實現(xiàn)標準化；</p><p>　　有良好的經(jīng)濟技術(shù)指標。</p><p&g

87、t;　　5.2.2 軋輥尺寸參數(shù)的確定</p><p>　?、?軋輥直徑D的確定[2]</p><p><b>　　由經(jīng)驗可知：</b></p><p>　　D＝K·H （式5-4） </p><p>　　式中：D—軋輥直徑，(

88、mm)；</p><p>　　K—系數(shù)， K＝2.9~5.0；</p><p>　　H—坯料的高度，(mm)；</p><p>　　由此得粗軋機組1~6架軋機輥徑D＝(2.9~5.0)×150＝435~750mm</p><p>　　本設(shè)計取粗軋機1﹟~4﹟軋輥直徑D＝630mm，5﹟~6﹟軋輥直徑D＝520mm。</p>

89、;<p>　　輥身長度的確定[2]</p><p>　　L＝K·D （式5-5） </p><p>　　式中：K—系數(shù)，對型鋼軋機K取1.5~2.5。</p><p>　　軋輥尺寸參數(shù)詳見下表。</p><p>　　表5-2

90、軋機主要性能</p><p>　　Table 5-2 Mill main performance</p><p>　　續(xù)表5-2軋機主要性能</p><p><b>　　5.3 粗軋機組</b></p><p><b>　　數(shù)量：6架</b></p><p>　　型式：雙支撐

91、、無牌坊短應力線二輥軋機</p><p>　　特點：平立交替布置，軋制線固定，機架可橫移，彈簧固定，液壓打開。輥縫調(diào)整為液壓馬達。</p><p><b>　　軋輥中心距：3m</b></p><p><b>　　軋輥材質(zhì)：球墨鑄鐵</b></p><p>　　最大輥頸承載：2800KN</p

92、><p>　　機架為交流電機單獨傳動。</p><p><b>　　5.4 中軋機組</b></p><p><b>　　數(shù)量：6架</b></p><p>　　型式：雙支撐、無牌坊短應力線二輥軋機</p><p>　　特點：平立交替布置，軋制線固定，機架可橫移，彈簧固定，液壓打

93、開。輥縫調(diào)整為液壓馬達。</p><p><b>　　軋輥中心距：3m</b></p><p><b>　　軋輥材質(zhì)：球墨鑄鐵</b></p><p>　　最大輥頸承載：1500KN</p><p>　　機架為交流電機單獨傳動。</p><p><b>　　5.5

94、預精軋機組</b></p><p>　　型式：四機架懸臂輥環(huán)式，平立交替布置，實現(xiàn)無扭軋制，結(jié)構(gòu)緊湊，每個機架由直流電機單獨驅(qū)動。每對軋輥偏心套的同步轉(zhuǎn)動使兩個軋輥能相對于軋機中心線進行對稱調(diào)整，軋制線固定。</p><p>　　輥環(huán)尺寸：Φ285-208×95mm</p><p><b>　　輥環(huán)材質(zhì)：碳化鎢</b>&l

95、t;/p><p>　　電機功率：400×4kW(交流)</p><p><b>　　5.6 精軋機組</b></p><p>　　型式：8機架摩根重載型45°無扭軋機。各機架與水平成45°角交替布置。相鄰機架互成90°角。軋制線固定，液壓換輥環(huán)，無扭微張力軋制。</p><p><

96、;b>　　輥環(huán)材質(zhì)：碳化鎢</b></p><p>　　保證速度：100m/s</p><p>　　電機功率：2100×2kW(交流)</p><p><b>　　5.7 減定徑機組</b></p><p>　　型式：4機架RSM軋機。</p><p><b>

97、;　　輥環(huán)材質(zhì)：碳化鎢</b></p><p>　　電機功率：4×2000kW(交流)</p><p>　　6 輔助設(shè)備的選擇及計算</p><p>　　6.1 P/F線運輸能力驗算</p><p>　　6.1.1 “C”形鉤的運輸周期</p><p>　　“C”形鉤行走一圈行程：約450m&l

98、t;/p><p>　　“C”形鉤行走速度：約0.3m/s</p><p>　　“C”形鉤行走一圈所需時間：1500s</p><p>　　從集卷站接受盤卷時間：90s</p><p><b>　　檢查時間：50s</b></p><p>　　修剪、取樣時間：50s</p><p&g

99、t;　　壓緊打捆及輔助時間：65s</p><p>　　稱重、掛標牌時間：50s</p><p><b>　　卸卷時間：25s</b></p><p>　　以上合計：“C”形鉤運輸周期時間為1830s</p><p>　　6.1.2 “C”形鉤數(shù)量確定</p><p>　　上卷周期時間：72s&l

100、t;/p><p>　　在理想工作情況下“C”形鉤的數(shù)量：1830/72＝26個</p><p>　　考慮工作中正常延誤時間多增加2個</p><p>　　最少正常工作運行“C”形鉤的數(shù)量為28個</p><p>　　為保證25分鐘冷卻時間，打捆前松卷鉤數(shù)為15個</p><p>　　打捆機后重鉤數(shù)和卸卷站后空鉤數(shù)量共13個

101、</p><p>　　考慮打捆機出現(xiàn)故障時通常在25分鐘內(nèi)可排除，所以空鉤數(shù)量必須要維持25分鐘掛卷數(shù)量，共需設(shè)置空鉤總數(shù)15個</p><p>　　補充新鉤數(shù)量：15－13＝2個</p><p><b>　　維修備用鉤數(shù)10個</b></p><p>　　以上合計，“C”形鉤總數(shù)為38個。</p><

102、;p>　　6.2 斯太爾摩冷卻運輸線的選擇</p><p>　　在線材生產(chǎn)過程中，軋制出來的線材產(chǎn)品必須從軋后的高溫紅熱狀態(tài)冷卻到常溫狀態(tài)。線材軋后的溫度和冷卻速度決定了線材內(nèi)在組織、力學性能及表面氧化鐵皮數(shù)量，因而對產(chǎn)品質(zhì)量有著極其重要的影響。所以，線材軋后如何冷卻，是整個線材生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。</p><p>　　隨著終軋溫度和速度的提高，盤重的增大，在這神情

103、況下，再采用自然冷卻方式，不僅使線材的冷卻時間加長。廠房、設(shè)備增大，而且會加劇盤卷內(nèi)外溫差，導致冷卻極不均勻，并將造成以下不良后果：</p><p>　　1). 金相組織不均勻。2). 性能不均勻。3). 氧化鐵皮過厚。4). 由于線材成卷堆冷，冷卻緩慢，對于含碳量較高的線材來說，容易引起二次脫碳。</p><p>　　為了避免線材盤卷在800~1050℃高溫下自然冷卻時，因盤卷內(nèi)外溫差大

104、而導致表面嚴重氧化，盤卷內(nèi)部不符合要求，機械性能低，拉拔性能差等問題，在線材生產(chǎn)過程中需要控制冷卻。</p><p>　　本設(shè)計采用斯太爾摩冷卻法。該工藝是將熱軋后的線材經(jīng)兩種不同冷卻介質(zhì)進行不同冷卻速度的兩次冷卻，即一次水冷和一次風冷。其工藝的特點是適應不同鋼種的需要，具體冷卻形式為標準型冷卻、緩慢型冷卻和延遲型冷卻。這三種形式的工藝特點及區(qū)別如下表。</p><p>　　表6-1三種斯

105、太爾摩冷卻線的比較</p><p>　　Table 6-1 Three kinds of comparison Stelmor cooling line</p><p>　　由上述介紹和圖表中的比較，本設(shè)計選用延遲型的斯泰爾摩冷卻線。</p><p>　　斯太爾摩線長度的確定[3]</p><p>　　綜合其它鋼種的生產(chǎn)，本設(shè)計取斯太爾摩冷卻

106、線全長為105m的延遲型冷卻。</p><p>　　從冷卻效果和質(zhì)量上看，滾式運輸機比鏈式好。因此本設(shè)計采用8段“大風量”滾式運輸機。</p><p>　　斯太爾摩散卷冷卻線長度：105m</p><p>　　移送速度：0.05-1.3m/s</p><p><b>　　驅(qū)動方式：電機驅(qū)動</b></p>

107、<p><b>　　風機數(shù)量：11臺</b></p><p>　　每臺風量：67300 m3/h</p><p>　　6.3 其它輔助設(shè)備的選擇</p><p><b>　　1.上料臺架</b></p><p><b>　　型式：步進式</b></p>

108、<p>　　承載鋼坯尺寸：150×150×12000mm</p><p><b>　　臺面載荷：75t</b></p><p><b>　　交流電機傳動</b></p><p><b>　　2.出爐夾送輥</b></p><p>　　上輥橫移，液壓

109、擺動壓下夾緊型</p><p>　　輥子規(guī)格： 上輥 Φ380×220mm</p><p>　　下輥 Φ300×980mm</p><p><b>　　夾緊力：90KN</b></p><p><b>　　3．稱重裝置</b></p><p>　　稱重

110、精度：在稱重范圍為1500 ~3000kg時，±0.1%；750 ~1500時，±0.2%；</p><p>　　稱重周期：15~18s；</p><p><b>　　最小讀數(shù)：1kg</b></p><p><b>　　4.爐尾推鋼機</b></p><p><b>

111、　　總推力：150KN</b></p><p>　　推速：0.035 m/s</p><p>　　回程速度：0.075m/s</p><p><b>　　工作行程：1m。</b></p><p><b>　　5.出鋼機</b></p><p>　　最大送進速度：1

112、.36m/s</p><p>　　最大回程速度：2.54m/s</p><p>　　推桿最大行程：19m</p><p>　　推桿推力(二輥)：38KN</p><p><b>　　6.軋前事故卡斷剪</b></p><p><b>　　型式：液壓擺動式</b></p&

113、gt;<p>　　最低剪切溫度：900°C</p><p>　　最大剪切斷面：160×160mm</p><p>　　最大剪切力：2000KN</p><p><b>　　7.高壓水除鱗裝置</b></p><p>　　最大水量：20m3/h</p><p>&l

114、t;b>　　水壓：20MPa</b></p><p><b>　　8.1﹟飛剪機</b></p><p>　　型式：啟停式回轉(zhuǎn)飛剪</p><p>　　最大剪切斷面：Φ80mm</p><p>　　最低剪切溫度：900°C</p><p>　　最大剪切力：650KN&l

115、t;/p><p>　　剪切速度：0.8~1.8m/s</p><p><b>　　9. 2﹟飛剪機</b></p><p>　　型式：連桿式啟停飛剪</p><p>　　最大剪切斷面：Φ50mm</p><p>　　最低剪切溫度：900°C</p><p>　　最大剪

116、切力：250KN</p><p>　　剪切速度：2~4m/s</p><p><b>　　10.側(cè)活套</b></p><p>　　作用：在預精軋前，使中軋和預精軋之間實現(xiàn)無張力軋制。</p><p>　　型式：水平布置，氣動啟套。</p><p>　　啟套范圍：0-1300mm</p>

117、;<p>　　11.精軋機組前水箱</p><p><b>　　水箱長度約5米</b></p><p>　　水箱有4個噴嘴，1個清掃噴嘴</p><p>　　冷卻水壓：0.6MPa</p><p>　　清掃水壓：1.2 MPa</p><p><b>　　12.3﹟飛剪機&

118、lt;/b></p><p>　　型式：回轉(zhuǎn)式，啟停工作制</p><p><b>　　傳動：交流變頻傳動</b></p><p>　　最大剪切斷面：470mm2</p><p>　　最低剪切溫度：900°C</p><p>　　最大剪切力：70KN</p><

119、p>　　剪切速度：最大12m/s</p><p><b>　　13.碎斷剪</b></p><p><b>　　型式：連續(xù)工作制</b></p><p>　　最大剪切斷面：470 mm2</p><p>　　最低剪切溫度：900°C</p><p>　　最大剪

120、切力：70KN</p><p>　　剪切速度：最大12m/s</p><p>　　碎斷長度：400mm</p><p><b>　　14.水冷裝置</b></p><p><b>　　水箱數(shù)：3個</b></p><p>　　每個水箱：4個噴嘴，水壓0.6 MPa；</

121、p><p>　　4個清掃嘴，水壓1.2 MPa；</p><p>　　一個空氣噴嘴，空氣壓力0.6 MPa；</p><p><b>　　水箱長度6~8m；</b></p><p>　　水箱間距約5.7m。</p><p><b>　　15.夾送輥</b></p>

122、<p>　　型式：懸臂式，氣動夾緊。</p><p>　　最大速度：120m/s</p><p>　　加送輥直徑：Φ186/174mm</p><p><b>　　最大夾緊力：5KN</b></p><p><b>　　每輥槽數(shù)：2</b></p><p><

123、b>　　16.吐絲機</b></p><p>　　作用：將成品線材的高速直線運動路線轉(zhuǎn)換成預訂散圈直徑的受控環(huán)形路線，并將這些散圈放置在斯太爾摩冷卻線上。</p><p>　　最大速度：112 m/s</p><p>　　吐絲錐：軸傾斜10°</p><p>　　吐絲管尺寸：Φ51mm×6.3mm<

124、/p><p>　　吐絲管在線材出口端的圓周直徑為1080mm。</p><p><b>　　17.集卷站</b></p><p>　　集卷筒內(nèi)徑：Φ1160mm</p><p>　　鼻子錐最大外徑：Φ800mm</p><p><b>　　高度：2235mm</b></p&

125、gt;<p>　　散卷接收行程：2200mm</p><p>　　橫移小車行程：2200mm</p><p><b>　　18.翻卷機</b></p><p>　　作用：將盤卷傾翻90°以便鉤式運輸機接受。</p><p>　　小車橫移行程：6000mm</p><p>&

126、lt;b>　　19.壓緊打捆機</b></p><p>　　作用：將懸掛在P/ F鉤式運輸線上的松散線卷壓緊并打捆。</p><p>　　型式：液壓壓緊，自動打捆。</p><p><b>　　盤卷重量：約2t</b></p><p>　　盤卷直徑：外徑Φ1250mm， 內(nèi)徑Φ800mm</p&g