合金棒材設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　合金棒材車間設(shè)計(jì)和工模具鋼的特點(diǎn)及生產(chǎn)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是參照撫順特鋼合金鋼連軋廠而設(shè)計(jì)的年產(chǎn)量為20萬(wàn)噸的棒材連軋車間。典型產(chǎn)品為30CrMo，直徑為16的棒材。整個(gè)說(shuō)明書(shū)包括綜述、正文和專題三個(gè)部分。在綜述部分?jǐn)⑹隽税舨牡幕局R(shí)和國(guó)內(nèi)外棒材生產(chǎn)的現(xiàn)狀。第二部分是正文部分，（從第二章到第九章

2、）正文說(shuō)明正文說(shuō)明整個(gè)設(shè)計(jì)的總體方案,主要包括產(chǎn)品方案、工藝流程、生產(chǎn)方案的制定、金屬平衡的制定、生產(chǎn)設(shè)備的選擇、工藝參數(shù)計(jì)算、道次計(jì)算、孔型設(shè)計(jì)、軋制力能參數(shù)校核、咬入角能力校核、年生產(chǎn)量計(jì)算，還涉及了環(huán)保措施。另外還繪制了孔型圖和車間平面圖。專題部分簡(jiǎn)要介紹了關(guān)于工模具鋼的特點(diǎn)及生產(chǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：棒材；工藝設(shè)計(jì)；孔型設(shè)計(jì)；校核；工模具鋼</p><p>　　Alloy

3、 bar and tool and die steel plant design characteristics and production</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design is light steel rolling plant in Fushun Special Steel designed ann

4、ual output of 20 tons of bar rolling workshop. Typical products 30CrMo, a diameter of 16 bar. Review the entire manual, including, text and thematic three parts. Described in section bars review the basic knowledge and t

5、he status bar production at home and abroad. The second part is the body part (from chapter to chapter IX) Body of the text shows that the whole design of the overall program, including products, programs</p><

6、p>　　Keywords: Bar; process design; pass design; check; Tool Steel</p><p><b>　　1. 綜述6</b></p><p>　　1.1 棒材的分類6</p><p>　　1.2 棒材的軋機(jī)分布及生產(chǎn)工藝7</p><p>　　1.

7、2.1 棒材軋機(jī)布置：7</p><p>　　1.2.2 棒材的生產(chǎn)工藝7</p><p>　　1.3 棒線材生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步9</p><p>　　1.3.1 注重改進(jìn)軋前工序9</p><p>　　1.3.2 加熱爐技術(shù)進(jìn)步9</p><p>　　1.3.3 熱送熱裝9</p>

8、;<p>　　1.3.4 感應(yīng)加熱10</p><p>　　1.3.5 無(wú)頭軋制工藝10</p><p>　　1.3.6 棒線材生產(chǎn)的定徑減徑機(jī)組11</p><p>　　1.3.7 控制冷卻工藝12</p><p>　　1.3.8 多種機(jī)型的運(yùn)用12</p><p>　　1.4 我

9、國(guó)棒線材發(fā)展現(xiàn)狀13</p><p>　　1.4.1 20年前我國(guó)棒線材生產(chǎn)狀況13</p><p>　　1.4.2 20年來(lái)型鋼生產(chǎn)的技術(shù)進(jìn)步14</p><p>　　1.4.3 我國(guó)棒線材生產(chǎn)現(xiàn)狀14</p><p>　　1.5 國(guó)外棒線材的發(fā)展現(xiàn)狀15</p><p>　　1.5.1 特殊鋼棒

10、線材的發(fā)展15</p><p>　　1.5.2 支撐開(kāi)發(fā)高級(jí)棒線材的技術(shù)分析16</p><p>　　1.6 我國(guó)線棒材健康發(fā)展應(yīng)采取的對(duì)策17</p><p>　　1.6.1 改造或淘汰落后的生產(chǎn)線17</p><p>　　1.6.2 調(diào)整品種結(jié)構(gòu),開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品17</p><p>　　1.6.3

11、跟蹤世界前沿,積極引進(jìn)和消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)18</p><p>　　2 產(chǎn)品方案的確定與編制金屬平衡表19</p><p>　　2.1 產(chǎn)品方案的確定19</p><p>　　2.2確定金屬平衡表20</p><p>　　2.2.1 確定計(jì)算產(chǎn)品的成品率20</p><p>　　2.2.2 計(jì)算產(chǎn)品的

12、選擇21</p><p>　　2.2.3 計(jì)算產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)21</p><p>　　2.3 生產(chǎn)工藝流程的制訂22</p><p>　　2.3.1 制訂生產(chǎn)工藝流程22</p><p>　　2.3.2 工藝流程簡(jiǎn)介23</p><p>　　3 設(shè)備選擇25</p><p>

13、;　　3.1 加熱爐25</p><p>　　3.1.1 爐型選擇25</p><p>　　3.1.2 加熱爐性能參數(shù)26</p><p>　　3.2 主軋機(jī)26</p><p>　　3.2.1 軋機(jī)的組成26</p><p>　　3.3 精整設(shè)備選擇29</p><p>

14、;　　3.3.1 剪切設(shè)備29</p><p>　　3.3.2 緩冷設(shè)備29</p><p>　　3.3.3 拋丸-探傷機(jī)組設(shè)備29</p><p>　　3.3.4 修磨設(shè)備29</p><p>　　3.3.5 退火設(shè)備30</p><p>　　3.3.6矯直設(shè)備30</p><

15、;p>　　4 工藝計(jì)算32</p><p>　　4.1 坯料選擇32</p><p>　　4.1.1 坯料加熱制度確定32</p><p>　　4.2 加熱溫度確定32</p><p>　　4.2.1 加熱速度的確定33</p><p>　　4.3 軋制溫度制定34</p>

16、<p>　　5 孔型設(shè)計(jì)36</p><p>　　5.1 計(jì)算產(chǎn)品的孔型設(shè)計(jì)36</p><p>　　5.2 選擇孔型系統(tǒng)36</p><p>　　5.3 確定軋制道次數(shù)37</p><p>　　5.4 各孔型及軋件尺寸的確定38</p><p>　　5.4.1 成品孔（第22孔）尺寸計(jì)

17、算38</p><p>　　5.4.2 成品前前孔（第20孔）尺寸計(jì)算39</p><p>　　5.4.3 成品前孔（第21孔）尺寸計(jì)算40</p><p>　　5.4.4 箱型孔型尺寸確定41</p><p>　　5.5 咬入校核43</p><p>　　5.6 充滿度的校核43</p&g

18、t;<p>　　5.7 孔型的配置44</p><p>　　6 軋制力能參數(shù)及設(shè)備校核46</p><p>　　6.2 軋制力的計(jì)算46</p><p>　　6.2.1 計(jì)算成品道次的連軋常數(shù)46</p><p>　　6.2.2 分配拉鋼系數(shù)47</p><p>　　6.2.3 計(jì)算

19、各機(jī)架的軋輥工作直徑48</p><p>　　6.2.4 各機(jī)組的溫度制度48</p><p>　　6.2.5 摩擦系數(shù)的確定48</p><p>　　6.2.6 軋制力計(jì)算50</p><p>　　6.3 主電機(jī)傳動(dòng)軋輥所需力矩及功率53</p><p>　　6.3.1 傳動(dòng)力矩的組成53<

20、;/p><p>　　6.3.2 附加摩擦力矩的確定54</p><p>　　6.3.3 空轉(zhuǎn)力矩的確定55</p><p>　　6.4 軋制程序表56</p><p>　　6.5 軋輥及電機(jī)校核57</p><p>　　6.5.1 軋輥強(qiáng)度校核57</p><p>　　6.5.2

21、 電機(jī)校核61</p><p>　　7 設(shè)備生產(chǎn)能力的計(jì)算63</p><p>　　7.1 繪制軋制圖表63</p><p>　　7.1.1 軋制圖表63</p><p>　　7.2 軋機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算66</p><p>　　7.2.1 軋機(jī)小時(shí)生產(chǎn)能力66</p><p&g

22、t;　　7.2.2 年產(chǎn)量的計(jì)算67</p><p>　　7.3 加熱爐生產(chǎn)能力計(jì)算68</p><p>　　8 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)制定車間布置70</p><p>　　8.1 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)70</p><p>　　8.2 環(huán)境保護(hù)70</p><p>　　8.3 車間平面布置71</p&g

23、t;<p>　　8.3.1 車間平面布置的原則71</p><p>　　8.3.1 車間整體平面設(shè)計(jì)內(nèi)容71</p><p>　　8.3.2 金屬流程線的確定72</p><p>　　8.3.3 設(shè)備間距的確定72</p><p>　　8.3.4 車間內(nèi)倉(cāng)庫(kù)設(shè)施的布置72</p><p&g

24、t;　　8.4 安全技術(shù)及環(huán)保74</p><p>　　8.4.1 安全技術(shù)74</p><p>　　8.4.2 環(huán)境保護(hù)74</p><p>　　專題 工模具鋼的特點(diǎn)及生產(chǎn)76</p><p><b>　　1. 綜述</b></p><p>　　棒線材生產(chǎn)已有200多年的歷史。盡

25、管板帶鋼產(chǎn)品比重迅速增加，其生產(chǎn)技術(shù)日趨完善，生產(chǎn)成本顯著下降，但是棒線材產(chǎn)品仍然占據(jù)其獨(dú)有而不可取代的地位。正是由于這個(gè)原因，其生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展水平正日新月異地飛速發(fā)展。棒線材生產(chǎn)線設(shè)備布置形式經(jīng)歷了從單機(jī)架，棋盤(pán)式．跟蹤式，半連軋式。直至現(xiàn)今廣泛采用的全連軋式。軋機(jī)也從簡(jiǎn)單的二輥、三輥式軋機(jī)，發(fā)展到了目前的懸臂式，可平立互換的短應(yīng)力線軋機(jī)等機(jī)型皆顯示出了明顯的優(yōu)勢(shì)。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展, 棒材生產(chǎn)在鋼鐵生產(chǎn)中的地位變得越來(lái)越重要。

26、至2002年底，我國(guó)棒線材生產(chǎn)總量已約達(dá)8900萬(wàn)t，其中，連續(xù)式、半連續(xù)式棒材軋機(jī)和高速線材軋機(jī)的產(chǎn)量已在60％以上。我國(guó)小型材和線材軋機(jī)裝備，在數(shù)量、生產(chǎn)能力上，都已位居世界前列。近年來(lái)，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(guò)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。</p><p>　

27、　1.1 棒材的分類</p><p>　　隨著工業(yè)的發(fā)展，棒材的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，對(duì)棒材品種質(zhì)量的要求越來(lái)越嚴(yán)格，也越來(lái)越專業(yè)化。 </p><p>　　棒材的鋼種非常廣泛，有碳素結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、碳素工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、合金工具鋼、不銹鋼、電熱合金鋼等。棒材一般都可進(jìn)行機(jī)械加工。能制成棒材的材料非常多。因?yàn)殇摲N、鋼號(hào)繁多，所以在棒材生產(chǎn)中通常將棒材分為以下四大類： </p&

28、gt;<p>　　(1)圓鋼：圓鋼是指截面為圓形的實(shí)心長(zhǎng)條鋼材。 </p><p>　　(2)扁鋼：是指寬12-300mm、厚4-60mm、截面為長(zhǎng)方形并稍帶純邊的鋼材。 </p><p>　　(3)角鋼：角鋼俗稱角鐵、是兩邊互相垂直成角形的長(zhǎng)條鋼材。 </p><p>　　(4)槽鋼：槽鋼是截面為凹槽形的長(zhǎng)條鋼材。</p><p&

29、gt;　　1.2 棒材的軋機(jī)分布及生產(chǎn)工藝</p><p>　　1.2.1 棒材軋機(jī)布置：</p><p>　　棒材軋機(jī)的布置形式是多種多樣的，但基本上只有三種，即橫列式、半連續(xù)式、連續(xù)式。</p><p>　　橫列式布置：是指各架軋機(jī)橫向排列，共同由一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，各架軋機(jī)的軋輥轉(zhuǎn)數(shù)相同。</p><p>　　橫列式線材軋機(jī)最主要的優(yōu)點(diǎn)是

30、投資少、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、見(jiàn)效快、易于建成，因而地方小線材廠多采用這種軋機(jī)。</p><p>　　半連續(xù)式布置：是指橫列式布置和連續(xù)式布置的混合。通常是粗軋機(jī)組呈連續(xù)式布置，而中、精軋機(jī)組則呈橫列式布置。我國(guó)的半連續(xù)式線材軋機(jī)粗軋機(jī)組是橫列式或跟蹤式，中、精軋機(jī)組則為復(fù)二重式。</p><p>　　連續(xù)式布置：是指各架軋機(jī)縱向排列，軋件同時(shí)在各架軋機(jī)上軋制，每架軋機(jī)用同一臺(tái)電機(jī)或一組軋機(jī)共用一

31、臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，軋輥轉(zhuǎn)數(shù)與延伸系數(shù)成比例地增加。</p><p>　　軋機(jī)的布置形式不同則線材的產(chǎn)量和質(zhì)量也各異，一般說(shuō)來(lái)橫列式軋機(jī)的產(chǎn)量、質(zhì)量都比較低，連續(xù)式軋機(jī)產(chǎn)量、質(zhì)量都比較高，而半連續(xù)式軋機(jī)則介于二者之間。</p><p>　　1.2.2 棒材的生產(chǎn)工藝 </p><p>　　小型棒材一直是我國(guó)消耗量最大的鋼材品種。并且以較高的速度增長(zhǎng)。其特點(diǎn)是斷面適中、長(zhǎng)度

32、適中，對(duì)尺寸精度以及表面質(zhì)量要求較高。主要的軋制工序有： </p><p>　　(1)坯料 棒材的坯料以連鑄方坯為主，其邊長(zhǎng)一般為150~200mm，長(zhǎng)度一般在6~12米左右。在實(shí)際生產(chǎn)中，采用目測(cè)、電磁感應(yīng)探傷和超聲波探傷等方式檢驗(yàn)連鑄方坯的質(zhì)量； </p><p>　　(2) 加熱 一般采用步進(jìn)式加熱爐加熱。加熱的要求是氧化脫碳少、鋼坯不發(fā)生扭曲、不產(chǎn)生過(guò)熱過(guò)燒等?，F(xiàn)代化的小型棒線材軋

33、機(jī)坯料大且長(zhǎng)，這就要求加熱溫度均勻、溫度波動(dòng)范圍小。 </p><p>　　(3)軋制 棒材的斷面比較單一，因此軋機(jī)專業(yè)化程度較高。由于坯料到成品，總延伸較大，因此軋機(jī)架數(shù)較多，一般為12~24架，分為粗、中、精軋機(jī)組。目前高小型棒材軋機(jī)成品出口速度已達(dá)18m/s以上。 </p><p>　　(4) 精整 由于現(xiàn)代棒材軋制速度較高，軋制中溫降較小甚至是升溫軋制，因此棒材精軋后的溫度很高，為

34、保證產(chǎn)品質(zhì)量，要進(jìn)行散卷控制冷卻。根據(jù)產(chǎn)品用途有珠光體控制冷卻和馬氏體控制冷卻。 </p><p>　　其生產(chǎn)工藝流程如下： </p><p>　　圖1.1 高速線材車間工藝流程框圖</p><p>　　1.3 棒線材生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步</p><p>　　1.3.1 注重改進(jìn)軋前工序</p><p>　　為了生

35、產(chǎn)優(yōu)質(zhì)線棒材，首先要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼，因而采用擴(kuò)大轉(zhuǎn)爐容量、增加精煉、在進(jìn)加熱爐前設(shè)置或預(yù)留“拋丸- 超聲波探傷”或“磁粉探傷- 修磨”生產(chǎn)線。而采用超高功率電爐、精煉、連鑄供坯的生產(chǎn)企業(yè)，增加了300m³級(jí)別的高爐，將熱鐵水對(duì)入廢鋼中冶煉，不僅改善鋼的制得純凈度，同時(shí)可以節(jié)約能耗、縮短生產(chǎn)周期、降低氧化鐵皮損耗、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、提高金屬收得率、降低生產(chǎn)成本。而采用自供坯的小型、線材軋機(jī)多力求采用熱送鋼坯，以降低產(chǎn)品熱耗。</p

36、><p>　　1.3.2 加熱爐技術(shù)進(jìn)步</p><p>　　步進(jìn)式鋼坯加熱爐的普遍應(yīng)用</p><p>　　20世紀(jì)80年代末到，90年代初，建設(shè)的連續(xù)式高速線材軋機(jī)多采用步進(jìn)式加熱爐；90年代中期以后建設(shè)的鋼坯加熱爐多采用側(cè)進(jìn)側(cè)出全梁式步進(jìn)爐，步距可調(diào)，采用新型的低NOX型燒嘴，側(cè)燒嘴采用帶中心風(fēng)的調(diào)焰燒嘴，調(diào)節(jié)比可達(dá)1:10，長(zhǎng)度大于12m的鋼坯多設(shè)置端燒嘴，以

37、使鋼坯加熱溫度更均勻。</p><p>　　蓄熱式加熱爐技術(shù)得到重視</p><p>　　近年來(lái)，蓄熱式燃燒技術(shù)在小型、線材車間逐步得到應(yīng)用，蓄熱式燃燒系統(tǒng)由蓄熱室和換向裝置組成，可將空氣、煤氣同時(shí)預(yù)熱至1000℃左右，可使用高爐煤氣等低熱值燃料。蓄熱式加熱爐可節(jié)能約35%，縮短鋼坯加熱時(shí)間，降低燒損。</p><p>　　1.3.3 熱送熱裝</p>

38、<p>　　隨著連鑄技術(shù)的日趨完善，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)缺陷鑄坯的連續(xù)生產(chǎn)，這就使熱送熱裝具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于設(shè)計(jì)合理的工廠，連鑄坯的裝爐溫度可高達(dá)600，這相當(dāng)于加熱爐能力提高了20％。燒損量比冷裝坯減少，節(jié)省燃料30％。同時(shí)熱送熱裝技術(shù)還可以減少庫(kù)存，從而減少原料庫(kù)面積甚至取悄之，并加速企業(yè)資金周轉(zhuǎn)。熱送熱裝技術(shù)的應(yīng)用需要用連鑄連軋生產(chǎn)的管理模式來(lái)組織，即全流程的在線、離線協(xié)同化．保證時(shí)間順序節(jié)奏的匹配和工序節(jié)奏的匹配。但是

39、要真正做到這一點(diǎn)是很難的，連鑄和軋鋼之問(wèn)節(jié)奏的不平衡，需要設(shè)置緩沖環(huán)節(jié)，如設(shè)置保溫罩(坑)等。一種雙粱步進(jìn)式加熱爐適用于熱、冷坯料混裝條件。這種爐子有兩個(gè)位置迸料，冷坯料從爐尾裝入，熱鋼坯從中部的側(cè)裝鋼孔人爐。</p><p>　　1.3.4 感應(yīng)加熱</p><p>　　感應(yīng)加熱利用了交流電在鋼坯內(nèi)產(chǎn)生渦流面發(fā)熱的原理．由于感應(yīng)加熱的“集膚效應(yīng)”正好與坯料表面自然散熱過(guò)程互補(bǔ)，使得這種

40、加熱經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、快捷。感應(yīng)電流強(qiáng)度可以根據(jù)在線實(shí)測(cè)的鋼溫進(jìn)行前饋和閉環(huán)反饋?zhàn)詣?dòng)控制。此技術(shù)已經(jīng)成熟，完全可以投入使用。感應(yīng)加熱技術(shù)被應(yīng)用于連鑄連軋或者熱送熱裝生產(chǎn)線上，可以說(shuō)是一項(xiàng)具有顯著經(jīng)濟(jì)效益的革命。從冶金生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)，工藝協(xié)調(diào)及溫度推進(jìn)的原則進(jìn)行的深入研究，已使這種連續(xù)式工藝協(xié)調(diào)一致性達(dá)到了非常完善的程度。在熱送熱裝基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的感應(yīng)加熱技術(shù)，無(wú)疑對(duì)簡(jiǎn)化工藝操作，降低噸鋼設(shè)備投資和生產(chǎn)成本等方面都起到積極的作用。從工業(yè)生態(tài)學(xué)角度

41、講，在熱送熱裝生產(chǎn)線上采用感應(yīng)加熱方式，使企業(yè)避免了必須要進(jìn)行末端治理的煩惱。此技術(shù)應(yīng)該成為“綠色鋼鐵”工程的首選。實(shí)施本技術(shù)的關(guān)鍵是建立一種根據(jù)來(lái)辯溫度進(jìn)行加熱強(qiáng)度控制的教學(xué)模型，從而適應(yīng)因連鑄與連軋之間緩沖周期波動(dòng)而存在的鋼坯溫差較大的特點(diǎn)。</p><p>　　1.3.5 無(wú)頭軋制工藝</p><p>　　20世紀(jì),90年代中期，由日本NKK及意大利達(dá)涅利公司分別開(kāi)發(fā)成功的無(wú)頭軋制

42、新技術(shù)，引起了軋鋼技術(shù)的一場(chǎng)革命。該技術(shù)具有產(chǎn)量高、成材率高、軋制穩(wěn)定、降低消耗等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　無(wú)頭軋制技術(shù)是指在加熱爐出口側(cè)將鋼坯兩端焊接起來(lái)，軋制一根無(wú)限長(zhǎng)的鋼坯。這種軋制方法由于消除了鋼坯之間的時(shí)間間隔，消除了軋件的切頭切尾，消除了棒材生產(chǎn)線上的短尺/短尾或線材盤(pán)卷頭尾修剪，可按用戶需要生產(chǎn)不同重量的盤(pán)卷，減少咬鋼次數(shù)，使堵鋼的可能性更小，減少了停機(jī)時(shí)間，而且穩(wěn)定軋制使設(shè)備受的沖擊減少，減少設(shè)

43、備維護(hù)和備件需求，延長(zhǎng)了消耗件的壽命，因此可大大提高產(chǎn)量、降低成本。鋼坯頭尾采用閃光焊連接，閃光焊接后用力將鋼坯端頭對(duì)接，焊接區(qū)的液態(tài)金屬被擠出來(lái)，保證了焊接區(qū)的質(zhì)量。這種軋制方法由于消除了坯料間隔時(shí)間，從而增加了純軋時(shí)間，提高了金屬的收得率。目前我國(guó)已有唐鋼、漣鋼小型軋機(jī)及邢鋼二高線廠高線軋機(jī)分別引進(jìn)了DANIELI及NKK無(wú)頭軋制技術(shù)，均取得了很好的效果。</p><p>　　1.3.6 棒線材生產(chǎn)的定徑減

44、徑機(jī)組</p><p>　　被稱為21世紀(jì)高線發(fā)展必經(jīng)之路的定徑減徑機(jī)組，是20世紀(jì)90年代摩根公司開(kāi)發(fā)成功的，經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，技術(shù)更加成熟。目前具有代表性的機(jī)組有：摩根4機(jī)架RSM機(jī)組，達(dá)涅利的雙模塊機(jī)組TMB；考克斯/達(dá)涅利減徑定徑機(jī)組RSB。摩根4機(jī)架定徑減徑機(jī)組技術(shù)核心是：在精軋機(jī)組后面配置定徑/減徑機(jī)組，除了滿足尺寸精度外，全線單一孔形系列，實(shí)現(xiàn)自由軋制。產(chǎn)品尺寸范圍擴(kuò)展每隔0.1mm生產(chǎn)一種產(chǎn)品。機(jī)組

45、緊湊布置，前兩架為減徑，輥徑為可與精軋機(jī)輥箱互換，孔型為橢圓，金屬減面率為10%。后兩架為無(wú)導(dǎo)衛(wèi)的定徑機(jī)組，輥徑150mm，中心距非常小，孔型為近似圓- 圓。成品最小可到5.0mm。精軋后的在線測(cè)徑儀與輥縫調(diào)節(jié)系統(tǒng)配合，可精確調(diào)整成品尺寸。共用孔型極大地簡(jiǎn)化了換規(guī)格的程序，減少了輥環(huán)的庫(kù)存量。單一孔型系統(tǒng)另一顯著優(yōu)點(diǎn)是，只要簡(jiǎn)單地略微調(diào)整RSM各架的輥縫，就能生產(chǎn)出比名義尺寸略大或略小的產(chǎn)品，可以為特殊用戶提供任意產(chǎn)品，即自由軋制?？焖?/p>

46、換輥、傳動(dòng)聯(lián)軸器、流體管線都設(shè)計(jì)為快速對(duì)接，提高了生產(chǎn)率。</p><p>　　達(dá)涅利摩加沙瑪提供的TMB技術(shù)，可使產(chǎn)量提高15%，用于生產(chǎn)特殊鋼線材。TMB技術(shù)基于使用160mm方坯為原料的線材軋機(jī)，粗中軋，為16機(jī)架，其后3機(jī)架打壓下考克斯定徑機(jī)組，一整架軋機(jī)靈活性和提高產(chǎn)品的精度，后結(jié)雙模塊系統(tǒng)構(gòu)成為預(yù)精軋機(jī)組有8/10架無(wú)扭軋機(jī)，和布置在吐絲機(jī)前的4道次無(wú)扭精軋機(jī)組。從第一架軋機(jī)到預(yù)精軋的最后一道，只采用

47、一套孔型，全部產(chǎn)品變化都在最后4道次的精軋機(jī)組完成，產(chǎn)品范圍為。在3機(jī)架的大雅下定徑軋機(jī)中，僅用一種規(guī)格的進(jìn)料即可軋制尺寸范圍很寬、公差精確的出口軋件，實(shí)現(xiàn)雙模塊機(jī)組的前導(dǎo)孔型所需要的變形量。在4架精軋孔型中采用小變形量12%，可得到非常嚴(yán)格的公差。由于兩組無(wú)扭軋機(jī)間安裝了水冷系統(tǒng)，全部產(chǎn)品都可采用低溫軋制工藝。</p><p>　　考克斯/達(dá)涅利減徑定徑機(jī)組RSB為三輥考克斯軋機(jī)，開(kāi)始用于無(wú)縫和焊管的張力減徑軋

48、制。1991年開(kāi)發(fā)出的最新減徑定徑機(jī)組RSB，在軋制中材料處于三向壓應(yīng)力作用下，可充分發(fā)揮其塑性潛能，尤其適合于軋制難變形金屬。RSB機(jī)組的主要優(yōu)點(diǎn)有：可以獲得好的產(chǎn)品質(zhì)量（包括尺寸公差、表面質(zhì)量和冶金性能）；產(chǎn)品種類齊全，可在任何時(shí)間生產(chǎn)任何規(guī)格的產(chǎn)品；能耗低，比常規(guī)軋制方法可降</p><p>　　耗30%左右；后序加工費(fèi)用低，表面削去量減少；采用備用機(jī)架換輥，可提高有效作業(yè)時(shí)間；提高了成材率。我國(guó)大冶鋼廠和

49、上鋼五廠都引進(jìn)了此種機(jī)型。</p><p>　　1.3.7 控制冷卻工藝</p><p>　　控制冷卻的任務(wù)是通過(guò)控冷輥道速度和集管水量的控制實(shí)現(xiàn)軋件的加速冷卻控制及實(shí)現(xiàn)軋件所要求的開(kāi)冷溫度、終冷溫度和冷卻速率?？刂评鋮s的基本策略是，根據(jù)軋件目標(biāo)冷卻速率，確定單位集管流量；根據(jù)目標(biāo)開(kāi)冷溫度、終冷溫度和冷卻速率，迭代計(jì)算控冷輥道速度和開(kāi)啟的集管數(shù)目，其中輥道速度盡量大，以減少軋件長(zhǎng)度方向的

50、開(kāi)冷溫度不均勻性，但又需要考慮到控冷區(qū)前后輥道長(zhǎng)度對(duì)軋件升降速的限制；開(kāi)啟的集管組數(shù)受到瞬時(shí)最大水量的限制。</p><p>　　控制冷卻工藝的應(yīng)用可在減少成本的同時(shí)，顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量?？乩涮幚砗蟮钠胀ǖ吞间摼湍軌蛱娲⒑辖痄摷暗秃辖痄撏ㄟ^(guò)穿水淬火，通過(guò)穿水冷卻，在線棒材表面形成粗大馬氏體，然后通過(guò)線材內(nèi)部殘余熱量進(jìn)行自回火，從中心到表面逐漸擴(kuò)散，最終在冷床上空冷。即經(jīng)過(guò)( 個(gè)熱處理階段：淬火階段、回火階段、最終

51、冷卻階段。</p><p>　　1.3.8 多種機(jī)型的運(yùn)用</p><p>　　除傳統(tǒng)軋機(jī)機(jī)型外，近年來(lái)線棒材軋機(jī)大量采用了特色各異的多種機(jī)型。除了減定徑機(jī)、雙模塊，軋機(jī)和考克斯軋機(jī)外，還有以下兩種特殊機(jī)型。</p><p><b>　　(1)無(wú)牌坊機(jī)架</b></p><p>　　該機(jī)架的特點(diǎn)是：機(jī)架由4根拉桿承受軋

52、制力，軋制力分布在很短的回路內(nèi)和較大的面積里。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(wú)牌坊機(jī)架可靠性高，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。</p><p><b>　　(2)懸臂式機(jī)架</b></p><p>　　懸臂式機(jī)架采用芯軸加套NiCrCo熱

53、處理輥環(huán)，油膜軸承結(jié)構(gòu)，有水平式機(jī)架、立式機(jī)架、平/立可轉(zhuǎn)換式機(jī)架。這種機(jī)型的特點(diǎn)是：軋輥輥頸直徑增大約30%，斷面積增加約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)及更換導(dǎo)衛(wèi)方便；重量輕，可節(jié)約投資。這種機(jī)型適于作為小型或高線軋機(jī)的粗軋機(jī)架，只需配置一種孔型即可。 </p><p>　　1.4 我國(guó)棒線材發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　近20年

54、是我國(guó)棒線材生產(chǎn)技術(shù)飛速發(fā)展的20年。20年前，我國(guó)棒線材裝備水平和生產(chǎn)技術(shù)約落后國(guó)際先進(jìn)水平30年，而今天，其裝備水平大體接近國(guó)際先進(jìn)水平。我國(guó)棒線材生產(chǎn)技術(shù)用20年的時(shí)間，走過(guò)了約50年的發(fā)展路程。這20年來(lái)，我國(guó)型鋼生產(chǎn)發(fā)生了3個(gè)重大變化：一是從橫列式軋機(jī)發(fā)展為連續(xù)式軋機(jī)；二是從手工或機(jī)械操作轉(zhuǎn)向自動(dòng)化或計(jì)算機(jī)控制；三是從早期的工業(yè)化發(fā)展至現(xiàn)代化。</p><p>　　1.4.1 20年前我國(guó)棒線材生產(chǎn)狀

55、況</p><p>　　20年前，我國(guó)擁有棒線材軋機(jī)約700多套，為世界第一。但每套軋機(jī)的平均年產(chǎn)量?jī)H2萬(wàn)多噸，而當(dāng)時(shí)世界平均水平為十幾萬(wàn)噸。我國(guó)小型和棒線材產(chǎn)品長(zhǎng)期供不應(yīng)求；軋機(jī)裝備和生產(chǎn)技術(shù)遠(yuǎn)低于當(dāng)時(shí)世界先進(jìn)水平。主要表現(xiàn)在以下方面。</p><p>　　(1)棒線材軋機(jī)連軋比很低，以橫列式和布棋式為主。棒材連軋機(jī)僅有首鋼300小型軋機(jī)等幾套。線材軋機(jī)以復(fù)二重軋機(jī)的布置為較先進(jìn)的布置形

56、式。當(dāng)時(shí)，全國(guó)最先進(jìn)的湘潭鋼廠線材軋機(jī)，其終軋速度為30m/s，盤(pán)重為300kg。一般復(fù)二重線材軋機(jī)的終軋速度僅為12m/s，盤(pán)重為kg，軋件頭尾溫差在100℃以上，同條強(qiáng)度差在12MPa以上。軋后無(wú)控制冷卻，硬線冷拔加工前必須進(jìn)行常化和鉛浴淬火。</p><p>　　當(dāng)時(shí)在國(guó)外，線材軋制使用45°高速無(wú)扭軋機(jī)已很成熟，并已出現(xiàn)第5代摩根重型高速無(wú)扭線材精軋機(jī)組。為此，國(guó)內(nèi)首鋼、馬鋼和上鋼二廠等企業(yè)積極

57、準(zhǔn)備引進(jìn)45°高速無(wú)扭軋機(jī)。同時(shí)，從1947年開(kāi)始，上鋼二廠與北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院合作，研制了我國(guó)第1套30m/s無(wú)扭線材精軋機(jī)組，于1983年由太原重型機(jī)器制造廠生產(chǎn)，出口到菲律賓。1985年該廠又制造了65m/s高速無(wú)扭線材精軋機(jī)組用于攀鋼。</p><p>　　(2)連鑄比很低，1984年不足10%。小型材生產(chǎn)，絕大部分采用2火成材，先由初軋機(jī)或用650mm軋機(jī)開(kāi)坯。線材軋機(jī)只能使用方坯。因此，1

58、984年全國(guó)小型軋機(jī)的成材率不足84%。</p><p>　　(3)軋機(jī)剛度低，彈跳大。而精整設(shè)備和軋后控制冷卻設(shè)備又殘缺不全，因此軋件尺寸公差大，同條性能差大。</p><p>　　1.4.2 20年來(lái)型鋼生產(chǎn)的技術(shù)進(jìn)步</p><p>　　(1)小型與棒線材軋機(jī)的連軋化。1984年我國(guó)小型與棒線材連軋比不足5%，但在1985年北京召開(kāi)的全國(guó)中小型軋機(jī)技術(shù)改造會(huì)

59、議、1993年無(wú)錫召開(kāi)的全國(guó)小型型鋼工作會(huì)議上，強(qiáng)調(diào)了以連軋為方向，推進(jìn)小型型鋼軋機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)化的重要性和緊迫性。1994年在江陰召開(kāi)的全國(guó)小型型鋼工作會(huì)議上明確了其具體步驟和基本作法。從這之后，我國(guó)小型連軋機(jī)的數(shù)量從1988年的14套升至目前的100套以上；高速線材軋機(jī)的數(shù)量也已達(dá)到80套，使我國(guó)棒材和線材的生產(chǎn)能力居世界首位。</p><p>　　(2)產(chǎn)品升級(jí)。對(duì)于棒材產(chǎn)品，大力推廣應(yīng)用Ⅲ級(jí)熱軋帶肋鋼筋，替代

60、Ⅱ級(jí)鋼筋，并開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)件用鋼、汽車用鋼、船用鋼、經(jīng)濟(jì)斷面鋼材等專用鋼材。對(duì)于線材產(chǎn)品，推行大盤(pán)重，開(kāi)發(fā)硬線。產(chǎn)品基本能滿足飛速發(fā)展的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求。</p><p>　　1.4.3 我國(guó)棒線材生產(chǎn)現(xiàn)狀</p><p>　　到2004年，我國(guó)棒線材生產(chǎn)擁有3個(gè)世界第一，即軋機(jī)套數(shù)、年生產(chǎn)能力及占鋼材總量的比值（連軋機(jī)套數(shù)已超過(guò)100套，年生產(chǎn)能力約6000萬(wàn)噸，連軋機(jī)的軋制能力可達(dá)到生產(chǎn)總

61、量的70%）。目前我國(guó)小型和棒材軋機(jī)的總體裝備和生產(chǎn)技術(shù)已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，并具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　(1)新建軋機(jī)大多為18架，分粗、中、精軋機(jī)組，每組6架，平立交替布置，實(shí)現(xiàn)無(wú)扭連軋。采用步進(jìn)式加熱爐，全數(shù)字式直流傳動(dòng)系統(tǒng)。坯料為150mm×150mm連鑄方坯，長(zhǎng)。產(chǎn)品規(guī)格為20mm以下產(chǎn)品采用切分軋制。</p><p>　　(2)對(duì)提高產(chǎn)量有益的無(wú)頭軋制、切分軋制

62、技術(shù)等，我國(guó)使用和推廣的力度高于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家。如無(wú)頭軋制技術(shù)，到2004年，唐山鋼鐵公司引進(jìn)了意大利DANIELI公司的技術(shù)；邢臺(tái)鋼鐵公司第二高線廠引進(jìn)了日本NKK公司的技術(shù)；通化鋼鐵公司自行開(kāi)發(fā)了棒線材無(wú)頭軋制技術(shù)。而值得注意的是，該技術(shù)在美國(guó)、日本、德國(guó)和俄羅斯等產(chǎn)鋼大國(guó)尚沒(méi)有很好的應(yīng)用實(shí)例，日本NKK公司的棒線材無(wú)頭軋制技術(shù)，在日本也僅有1家試驗(yàn)廠。棒材的3切分和4切分軋制技術(shù)，國(guó)內(nèi)企業(yè)的研究和推廣使用熱情很高，也有很成熟的技術(shù)，

63、但仍有國(guó)外公司在我國(guó)專門推廣該技術(shù)。</p><p>　　1.5 國(guó)外棒線材的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　考慮到全球環(huán)境問(wèn)題， 棒線材生產(chǎn)要求能夠減少對(duì)環(huán)境有危害的物質(zhì)的使用，降低車重，以減少燃耗，同時(shí)在二次加工過(guò)程中簡(jiǎn)化或取消熱處理工藝。為滿足以上要求， 國(guó)外鋼鐵公司已開(kāi)發(fā)了各種棒線材產(chǎn)品，具有很好的性能和更高的強(qiáng)度。</p><p>　　1.5.1 特殊鋼

64、棒線材的發(fā)展</p><p>　　特殊鋼棒線材廣泛用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)桿和底盤(pán)的部件， 這些部件的大部分由棒線材經(jīng)過(guò)二次加工（如鍛造或機(jī)加工）成所需的形狀，通過(guò)熱處理獲得理</p><p>　　想的強(qiáng)度。因此，要求棒線材在二次加工過(guò)程中具有好的性能。到目前為止，日本在特鋼技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先地位。例如，基于近20 年來(lái)的技術(shù)文獻(xiàn)資料研究，對(duì)于汽車傳動(dòng)件，日本開(kāi)發(fā)的滲碳鋼新產(chǎn)品占70%，西方

65、國(guó)家占14%。尤其是在提高特鋼強(qiáng)度方面， 日本起著非常重要的作用， 技術(shù)領(lǐng)先的日本特鋼廠商推動(dòng)了日本汽車工業(yè)的發(fā)展。目前日本的汽車制造業(yè)迅速向海外擴(kuò)張，有些制造廠使用當(dāng)?shù)氐奶劁?。然而，使用質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性差的鋼鐵材料， 可能會(huì)導(dǎo)致日本的汽車工業(yè)下滑。為保持日本汽車工業(yè)目前在全球的領(lǐng)先地位，日本的鋼鐵工業(yè)必須不斷提供優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的特鋼產(chǎn)品。目前，對(duì)汽車用特鋼棒線材的主要要求是：高強(qiáng)度、取消或簡(jiǎn)化二次加工，少使用危害環(huán)境的物質(zhì)。要求高強(qiáng)度是因?yàn)樾?/p>

66、要降低車重以減少燃耗、提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率、使汽車零件更小、降低成本等原因。</p><p>　　以前，在制造汽車零部件時(shí)， 棒線材需要進(jìn)行各種不同的后續(xù)加工， 如鍛造、拉拔、機(jī)加工以及熱處理（如退火、淬火、回火等）。因此，為降低成本、節(jié)能和保護(hù)環(huán)境，強(qiáng)烈要求取消或簡(jiǎn)化熱處理和加工工序。</p><p>　　控制非金屬夾雜、沉淀、變形及金相組織是改善特鋼棒線材的主要措施?？刂品墙饘賷A雜是提高彈簧

67、鋼強(qiáng)度、延長(zhǎng)軸承鋼使用壽命、取消鉛易切削鋼的主要成熟技術(shù)之一?？刂蒲趸锖土蚧锏慕M織及形狀是以上鋼種獲得所需性能的有效方法?？刂瞥恋砜煽刂茒W氏體晶粒尺寸和沉淀硬化。因?yàn)槠嚨脑S多零部件，如吊桿、連桿、彈簧、齒輪以及螺栓由微合金鋼熱鍛、齒輪鋼滲碳而成，奧氏體晶粒細(xì)化是提高以上部件韌性、抗疲勞強(qiáng)度，以及降低應(yīng)力、延長(zhǎng)耐延遲斷裂性的有效方法。沉淀硬化用于兩種不同的情況，一種是微合金鋼在熱鍛后的冷卻階段沉積在γ 相和α 相的界面；另一種是螺栓

68、鋼和彈簧鋼在回火過(guò)程中沉淀。沉淀可提高強(qiáng)度和耐久性，抑制回火軟化，抑制氫，延長(zhǎng)耐延遲斷裂性?？刂谱冃渭敖鹣嘟M織是提高熱鍛微合金鋼的韌性，以及延長(zhǎng)冷鍛和取消或簡(jiǎn)化退火鋼的軟化性的一種主要冶金方法。彈簧沖擊損壞的斷裂、螺栓的延遲斷裂，以及用于齒輪和軸等的滲碳和感應(yīng)淬火鋼的疲勞等通常都是由晶間斷裂引起的。因此，為防止晶間斷裂而增加晶界強(qiáng)度可直接提高上述汽車零部件的強(qiáng)度。鋼中加硼、細(xì)化晶粒是提高表面硬化部件晶界強(qiáng)度的主要方法。最新研究表明晶界強(qiáng)

69、度與晶界滲碳體形狀及回火溫度有關(guān)</p><p>　　1.5.2 支撐開(kāi)發(fā)高級(jí)棒線材的技術(shù)分析</p><p>　　隨著全球棒線材市場(chǎng)的擴(kuò)大， 用戶的需求也有很大的改變， 相互矛盾的性能要求進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，例如， 單純追求減重的高強(qiáng)度不能滿足好的延展性和可成形性的要求，也不能滿足耐不同環(huán)境腐蝕的需要。為了滿足這種相互矛盾的性能要求， 重要的是要闡明材料的內(nèi)在力學(xué)性能， 并應(yīng)用力學(xué)模型敘述

70、各種變化的現(xiàn)象。先進(jìn)的分析技術(shù)和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是同時(shí)進(jìn)行的，分析技術(shù)的最新進(jìn)展支撐了棒線材的開(kāi)發(fā)。</p><p>　　(1)基于透射式電子顯微鏡（TEM）的納米結(jié)構(gòu)特性的技術(shù)進(jìn)步</p><p>　　橋梁用鋼絲及汽車用的鋼簾線由珠光體組成，與鋼琴絲具有相同的高強(qiáng)度和高延展性， 通過(guò)控制鐵素體和滲碳體層的厚度（形成薄層珠光體組織），這些產(chǎn)品獲得各自的特性。通過(guò)使用透射式電子顯微鏡可分析最終薄層

71、組織，對(duì)于直徑5mm 的橋梁鋼絲，薄層厚度約為50nm；對(duì)于直徑約0.2mm 的鋼簾線，薄層厚度約10nm。另外，通過(guò)了解拉絲時(shí)珠光體組織如何變形，對(duì)于研究下步工序鋼簾線的延展性是很重要的。在拉絲過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)薄層組織沿縱向延長(zhǎng)，且橫向組織也發(fā)生變化。然而，對(duì)于0.2mm 的細(xì)絲，很難準(zhǔn)備薄試樣， 用透射式電子顯微鏡準(zhǔn)確觀察沿拉絲方向的顯微組織。為此，通過(guò)裝有聚焦的離子束（FIB）裝置基本解決了以上問(wèn)題。FIB 裝置是一個(gè)類似于電子掃描顯

72、微鏡的裝置，但其使用的是安裝在電子槍內(nèi)的鎵離子源，通過(guò)靜電透鏡將鎵離子束對(duì)準(zhǔn)試樣理想的位置。在試樣的表面上形成一薄的保護(hù)層， 以防受到鎵離子束的損壞。</p><p>　　(2)使用原子探針技術(shù)的原子級(jí)分析的技術(shù)進(jìn)步</p><p>　　為了徹底弄清高強(qiáng)鋼的冶金學(xué)現(xiàn)象， 有時(shí)需要進(jìn)行原子級(jí)的材料分析。3 維原子探針?lè)ㄊ且环N直接觀察鋼材的原子分布的技術(shù)。最新開(kāi)發(fā)的能量補(bǔ)償裝置大大提高了此方法

73、的分辨能力。滲氮是一種熱處理方法，其可使鋼材的表面硬化。當(dāng)用于汽車的含鉻和銅鋼進(jìn)行碳氮共滲處理時(shí)， 原子分析法可揭示銅和形成的新型復(fù)合CrN。關(guān)于表面硬化效果，在處理前基材硬度約為100HV0.1， 經(jīng)過(guò)處理表層硬度達(dá)到約700HV0.1。TEM 觀測(cè)集中在距表面160 m 的區(qū)域，接近硬度峰值區(qū)。使用電子束的分析法集中在距表面1nm 的區(qū)域，探測(cè)的是使鋼硬化的許多片狀氮化物。原子探針觀測(cè)的是針狀試樣的原子空間分布， 使形成的復(fù)合的片狀

74、氮化物和銅更加清晰。通過(guò)原子深針?lè)梢怨烙?jì)整個(gè)試樣的原子數(shù)及沉淀物密度。通過(guò)沿深度方向連續(xù)原子探測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，在氮化處理過(guò)程中CrN 有選擇性沉淀，并沉積在銅沉淀物周圍。由于這些沉淀物的密度直接影響鋼材表面的硬化程度， 因此， 在氮化處理過(guò)程中，注意沉淀物的形成和生長(zhǎng)是很重要的。</p><p>　　1.6 我國(guó)線棒材健康發(fā)展應(yīng)采取的對(duì)策</p><p>　　1.6.1 改造或淘汰落后的

75、生產(chǎn)線</p><p>　　開(kāi)發(fā)低成本國(guó)產(chǎn)連軋(半連軋) 生產(chǎn)線,改造或淘汰落后的生產(chǎn)線。為此,應(yīng)遵循以下原則:以連軋(半連軋) 生產(chǎn)線改造為主要目的,淘汰現(xiàn)有多火成材的橫列式軋和落后的復(fù)二重線材軋機(jī)。粗軋機(jī)組可采用靈活、快速粗軋技術(shù),與連鑄銜接,盡量采用熱送熱裝技術(shù);不斷開(kāi)發(fā)、完善國(guó)產(chǎn)技術(shù)和裝備,以建設(shè)和生產(chǎn)的低成本與國(guó)外高裝備水平生產(chǎn)線在產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本的優(yōu)化組合上取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在建設(shè)方式上,對(duì)資金不足的企

76、業(yè)可分步實(shí)施。第一步先建成半連軋生產(chǎn)線,待條件成熟時(shí)可將粗軋改成連軋形式。</p><p>　　1.6.2 調(diào)整品種結(jié)構(gòu),開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品</p><p>　　目前我國(guó)線材品種結(jié)構(gòu)不盡合理,中低檔品種產(chǎn)量過(guò)剩;高附加值、高技術(shù)含量的品種又缺乏,需要從國(guó)外大量進(jìn)口。如優(yōu)質(zhì)硬線的生產(chǎn)比例,國(guó)外先進(jìn)國(guó)家優(yōu)質(zhì)硬線比在20 %左右,我國(guó)不到10 %;我國(guó)合金鋼及不銹鋼線材比為1 %～2 % ,而國(guó)外在5

77、 %以上。因此希望采取措施,發(fā)展和填補(bǔ)國(guó)內(nèi)短缺空白品種,如鋼簾線用鋼材、高應(yīng)力彈簧用50CrV、55SiCr 鋼、超低碳不銹鋼材等。</p><p>　　1.6.3 跟蹤世界前沿,積極引進(jìn)和消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)</p><p>　　目前發(fā)達(dá)國(guó)家在線棒材的生產(chǎn)中，研究和開(kāi)發(fā)了大量的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備,并在生產(chǎn)中取得了良好的效益。為了使我國(guó)的線棒材生產(chǎn)能夠持續(xù)健康發(fā)展,必須對(duì)現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化和

78、吸收，盡快國(guó)產(chǎn)化，增加我國(guó)線棒材的競(jìng)爭(zhēng)力。如加強(qiáng)鋼質(zhì)的凈化，進(jìn)一步擴(kuò)大連鑄坯熱送熱裝比例，進(jìn)一步推動(dòng)連鑄直接扎制的開(kāi)發(fā)和運(yùn)用，依次降低線棒材的成本。要強(qiáng)化計(jì)算機(jī)控制和計(jì)算機(jī)管理技術(shù);要開(kāi)發(fā)和應(yīng)用線棒材的組織和性能預(yù)報(bào)工作;密切注視國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和裝備發(fā)展,要不斷創(chuàng)新。</p><p>　　2 產(chǎn)品方案的確定與編制金屬平衡表</p><p>　　2.1 產(chǎn)品方案的確定</p>

79、<p>　　產(chǎn)品方案是進(jìn)行車間設(shè)計(jì)時(shí)制訂產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過(guò)程、確定軋機(jī)組成、工藝參數(shù)的計(jì)算和選擇各項(xiàng)設(shè)備的主要依據(jù)。確定產(chǎn)品方案的原則如下：</p><p>　　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。</p><p>　　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、

80、產(chǎn)銷對(duì)路、布局合理。</p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　要適應(yīng)當(dāng)前改革開(kāi)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

81、場(chǎng)。</p><p>　　根據(jù)目前我國(guó)對(duì)產(chǎn)品的品種、質(zhì)量、規(guī)格等方面的需求情況以及我國(guó)目前小型材進(jìn)出口差額情況，現(xiàn)擬訂產(chǎn)品方案：</p><p>　　產(chǎn)品規(guī)格：Ф12～Ф80</p><p>　　鋼種：合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、彈簧鋼、工具鋼和高純凈度軸承鋼。</p><p>　　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(jiàn)表2.1</p&g

82、t;<p><b>　　表2.1 產(chǎn)品方案</b></p><p><b>　　確定金屬平衡表</b></p><p>　　2.2.1 確定計(jì)算產(chǎn)品的成品率</p><p>　　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

83、，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：</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　式中：—成品率，%；</p><p>　　—投料量（原料重量），t；</p><p>　　—金屬的損失重量，t。</p><p><b>　　影響成品率

84、的因素：</b></p><p>　　燒損：金屬在高溫狀態(tài)下的氧化損失稱為燒損。</p><p>　　溶損：是指在酸、堿洗或化學(xué)處理等過(guò)程中的溶解損失。</p><p>　　幾何損失：包括切損、殘屑。</p><p>　　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。

85、</p><p><b>　　金屬平衡表</b></p><p>　　本車間產(chǎn)量為200000噸/年，所需坯料約204492噸/年。金屬平衡表見(jiàn)表2.2。</p><p><b>　　表2.2金屬平衡表</b></p><p>　　2.2.2 計(jì)算產(chǎn)品的選擇</p><p>

86、;　　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。</p><p><b>　　計(jì)算產(chǎn)品選擇的原則</b></p><p>　　有代表性：從中找出1~2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。</p&

87、gt;<p>　　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。</p><p>　　所選的計(jì)算產(chǎn)品要與實(shí)際相接近。</p><p>　　計(jì)算產(chǎn)品要留一定的調(diào)整余量。</p><p>　　根據(jù)以上原則，本設(shè)計(jì)計(jì)算產(chǎn)品如表2.3</p><p><b>　　表2.3 計(jì)算產(chǎn)品&l

88、t;/b></p><p>　　2.2.3 計(jì)算產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　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。</p><p>　　根據(jù)GB/T3077-1999規(guī)定，計(jì)算產(chǎn)品的幾何形狀與尺寸精確度，鋼的

89、化學(xué)成分與性能以及表面質(zhì)量如下：</p><p><b>　　直徑允許偏差</b></p><p>　　直徑允許偏差為0.25mm。</p><p><b>　　脫碳層深度</b></p><p>　　允許脫碳深度為1.00%。</p><p><b>　　不圓度偏

90、差</b></p><p>　　不圓度不大于公差直徑的50%。</p><p><b>　　化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p><b>　　表2.4 化學(xué)成分</b></p><p><b>　　力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　表

91、 2.5 力學(xué)性能</p><p><b>　　表面質(zhì)量</b></p><p>　　盤(pán)條的表面不得有肉眼可見(jiàn)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)0.2mm的小裂紋存在。</p><p>　　2.3 生產(chǎn)工藝流程的制訂</p><p>　　2.3.1 制

92、訂生產(chǎn)工藝流程</p><p>　　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。</p><p>　　制訂生產(chǎn)工藝流程的依據(jù)</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)方案的要求：由于產(chǎn)品的產(chǎn)量、

93、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)；</p><p>　　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)。</p><p>　　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

94、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)。</p><p>　　2.3.2 工藝流程簡(jiǎn)介</p><p>　　鋼坯的準(zhǔn)備：連鑄坯200×200×5000</p><p>　　裝爐加熱：將鋼坯加熱到奧氏體溫度，以利于軋制。</p><p>　　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

95、，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。</p><p>　　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，精軋機(jī)組6架，這條生產(chǎn)線上共有22架軋機(jī)。</p><p>　　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

96、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。</p><p>　　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。</p><p><b>　　工藝流程見(jiàn)圖2-1</b></p><p>　　圖3-1 高速線材車間工藝流程框圖</p><p><b>　　3

97、設(shè)備選擇</b></p><p><b>　　3.1 加熱爐</b></p><p>　　3.1.1 爐型選擇</p><p>　　本合金鋼連軋車間所生產(chǎn)的產(chǎn)品，需要使用坯料規(guī)格為200×200。目前國(guó)內(nèi)鋼廠多使用步進(jìn)式加熱爐，步進(jìn)式加熱爐與推鋼式加熱爐相比較，有加熱能力增加、擦傷減少和容易維修等優(yōu)點(diǎn)。而且爐子的預(yù)熱段

98、、加熱段、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(jìn)行均熱，所以本設(shè)計(jì)選用側(cè)進(jìn)側(cè)出步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐。</p><p><b>　　爐子尺寸的確定</b></p><p><b>　　爐子寬度</b></p><p>　　主要根據(jù)坯料長(zhǎng)度確定，公式如下：</p><p&g

99、t;<b>　　(3-1)</b></p><p>　　式中：l —坯料的最大長(zhǎng)度，mm；</p><p><b>　　n —坯料排列數(shù)；</b></p><p>　　—料間或料與爐墻的空隙距離，一般取0.2~0.3m</p><p>　　已知l =5000 mm=5.0m，取n=2，=0.25&l

100、t;/p><p>　　則：B =2×5.0+3×0.25 =10.75m</p><p><b>　　爐子長(zhǎng)度</b></p><p>　　主要根據(jù)加熱爐產(chǎn)量決定，公式如下：</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　式中：Q—加熱爐

101、小時(shí)產(chǎn)量；</p><p>　　L—加熱爐有效長(zhǎng)度，m；</p><p>　　n—加熱爐內(nèi)裝料排數(shù)；</p><p><b>　　G—每根料重，噸；</b></p><p>　　b—加熱鋼料斷面寬度，m；</p><p><b>　　T—加熱時(shí)間，h；</b></p&g

102、t;<p>　　本車間年產(chǎn)量為20萬(wàn)噸，取加熱爐的加熱能力130 t / h，G =2.055t，n =2，b =0.2，T =3.5</p><p><b>　　所以： </b></p><p>　　計(jì)算加熱爐的有效面積：F = B × L = 10.75×22=236.5 m2</p><p>　　3.1.

103、2 加熱爐性能參數(shù)</p><p>　　爐型：步進(jìn)梁式加熱爐 </p><p>　　裝出料方式：側(cè)進(jìn)側(cè)出，單排出料</p><p>　　爐底有效面積：236.55m2</p><p>　　采用熱源：發(fā)生爐煤氣</p><p>　　溫度自動(dòng)控制段：8個(gè)</p><p>　　最大加熱能力：130t

104、/h</p><p>　　膘3.1加熱爐性能參數(shù)</p><p><b>　　3.2 主軋機(jī)</b></p><p>　　3.2.1 軋機(jī)的組成</p><p>　　全線共有22架軋機(jī)，其有關(guān)參數(shù)見(jiàn)主軋機(jī)參數(shù)表。全部軋機(jī)分為粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋組，前16架軋機(jī)為平立交替布置，立輥軋機(jī)均為上傳動(dòng)，后6架精軋機(jī)組為平

105、立交替布置的R·R445H·S軋機(jī)。整個(gè)軋制過(guò)程軋件無(wú)需扭轉(zhuǎn)。以下是主軋機(jī)的特點(diǎn)：</p><p>　　粗中軋機(jī)組：粗中軋機(jī)組由12架二輥平立交替布置的軋機(jī)組成，立式軋機(jī)為上傳動(dòng)。</p><p>　　精軋機(jī)組：預(yù)精軋、精軋機(jī)組由10架平立交替布置的R·R445H·S軋機(jī)組成。軋輥直徑為320mm。＜50~16的圓鋼從各立式精軋機(jī)中軋出。第22架立式

106、精軋機(jī)軋出最小尺寸16的圓鋼。</p><p>　　軋機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)的確定</p><p><b>　　軋輥直徑</b></p><p>　　對(duì)于軋機(jī)而言，輥身直徑是表征軋機(jī)特性的參數(shù)，通常從輥身直徑大小來(lái)稱呼軋機(jī)規(guī)格，因此軋輥直徑是軋機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。</p><p>　　選擇軋輥直徑時(shí)要考慮，軋制時(shí)軋輥抗彎強(qiáng)度，及

107、其允許撓度，同時(shí)要注意咬入角的允許值，通?？筛鶕?jù)軋機(jī)軋輥直徑與軋制的坯料高度選擇：</p><p>　　D=K1?H (3-3)</p><p>　　式中：H——坯料高度，mm；</p><p>　　對(duì)于中型型鋼軋機(jī)K1=2.8~5.0之間</p><p>　　本車間擬采用規(guī)格為

108、200×200連鑄坯，軋制Ф12~80mm的線材，為保證軋輥抗彎強(qiáng)度及鋼要求，現(xiàn)用200×200mm的坯料進(jìn)行計(jì)算。則粗軋機(jī)組第一機(jī)架的輥徑為：</p><p>　　D=200×2.8～200×5=560～1000mm</p><p>　　取D=560mm為粗軋機(jī)組第一機(jī)架的軋輥直徑。</p><p>　　為滿足連軋過(guò)程中秒流

109、量相等要求，按照連軋過(guò)程中軋輥直徑逐漸遞減原則確定各個(gè)機(jī)組軋輥直徑，再考慮軋機(jī)的系列化。各軋機(jī)機(jī)組軋輥直徑見(jiàn)主軋機(jī)參數(shù)表。</p><p><b>　　輥身長(zhǎng)度</b></p><p>　　為了保證軋制的尺寸精度，還應(yīng)考慮軋輥的剛度要求，因此軋輥直徑D與輥身長(zhǎng)度L有一定的關(guān)系：</p><p><b>　　軋機(jī)的經(jīng)驗(yàn)公式：</b

110、></p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　式中：L—輥身長(zhǎng)度，mm；</p><p>　　D—軋輥直徑，mm。</p><p>　　則粗軋機(jī)組輥身長(zhǎng)度：L=（1.5~2.5）D=560×（1.5~2.5）=840~1400mm</p><p>　　由于

111、粗軋機(jī)組配置的孔型較少，坯料壓下量大，孔型較深在保證軋輥抗彎強(qiáng)度，減少軋輥撓度，節(jié)約能源的前提下，輥身長(zhǎng)度可取小一些，所以取粗軋機(jī)組輥身長(zhǎng)度L=800mm，隨著軋機(jī)對(duì)軋件壓下量的增大，軋輥受到變形抗力不斷增加，綜合考慮軋輥剛度和配置孔型要求等諸多因素，取各軋機(jī)組輥身長(zhǎng)度L見(jiàn)主軋機(jī)參數(shù)表。</p><p><b>　　電機(jī)選擇</b></p><p>　　根據(jù)以上軋機(jī)軋

112、輥直徑、輥身長(zhǎng)度、機(jī)架數(shù)、機(jī)器型式的確定，確定連軋機(jī)組軋輥的主傳動(dòng)電機(jī)：粗軋機(jī)組采用400KW/600KW的直流電機(jī)、中軋和預(yù)精軋機(jī)組采用600KW/700KW的直流電機(jī)；精軋機(jī)組由于采用集體傳動(dòng)，故采用一臺(tái)6800KW的交流電機(jī)。這些電機(jī)傳動(dòng)參數(shù)見(jiàn)主軋機(jī)參數(shù)表。</p><p>　　表4.1 主軋機(jī)基本參數(shù)</p><p>　　3.3 精整設(shè)備選擇</p><p&g

113、t;　　3.3.1 剪切設(shè)備</p><p>　　(1)900噸熱剪：為開(kāi)口下切式平刃剪，最大剪切能力8.82×106N。最大剪切斷面：合金鋼250方、碳鋼300方。</p><p>　　(2)倍尺飛剪：最大剪切斷面為Φ85mm圓材。剪切Φ42～95圓材，剪切斷面溫度≥900℃，剪切速度0.8～3.0 m/s。</p><p>　　(3)無(wú)齒鋸：最大鋸切

114、斷面為Φ210mm圓材，鋸片直徑為1250mm。鋸切斷面Φ30~210mm，鋸切速度4～95mm/s，轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/min。</p><p>　　3.3.2 緩冷設(shè)備</p><p>　　(1)圓材冷床：齒條步進(jìn)式，收集棒材長(zhǎng)度2—6.5米。棒材規(guī)格為φ42—120。臺(tái)面尺寸21030×6000mm，冷卻鋼材規(guī)格Φ42～90mm×2000～6000mm</p&