【正文】 年產(chǎn)70萬噸優(yōu)質(zhì)棒材車間設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 目 錄摘 要 IABSTRACT II引 言 1第1章 文獻(xiàn)綜述 2 棒材的發(fā)展概況 2 產(chǎn)能高 2 生產(chǎn)裝備參差不齊 3 管理水平逐年提高 3 高質(zhì)量、高附加值的經(jīng)濟(jì)線材少 3 棒材的種類和用途 5 棒材的生產(chǎn)工藝 5 棒材的生產(chǎn)特點(diǎn) 5 坯料 6 加熱 6 軋制 7 冷卻和精整 7 小型棒材軋機(jī)的低溫軋制 7 建廠依據(jù) 8 廠址的選擇 8第2章 產(chǎn)品大綱及坯料選擇 10 產(chǎn)品大綱的確定 10 編制產(chǎn)品大綱的原則 10 產(chǎn)品方案的主要內(nèi)容 10 產(chǎn)品大綱 10 坯料選擇 11 連鑄坯的特點(diǎn) 11 鋼坯的特點(diǎn) 12 小鋼錠的特點(diǎn) 12 坯料選用時(shí)所考慮的因素 12 坯料形狀尺寸 12 表面缺陷清理 13 鋼坯規(guī)格及允許偏差 14第3章 軋機(jī)的選擇 15 軋機(jī)型式對比與選擇 15 開式機(jī)架 15 閉式機(jī)架 15 半閉口機(jī)架 15 短應(yīng)力線軋機(jī) 16 平立可轉(zhuǎn)換軋機(jī) 16 軋機(jī)布置選擇比較 18 橫列式布置軋機(jī) 18 連續(xù)式布置的軋機(jī) 19 棒材軋制工藝流程 19 唐鋼棒材車間 19 石鋼棒材車間 20 廣鋼棒材車間 20 馬鋼棒材車間 21 生產(chǎn)工藝特點(diǎn) 21 軋機(jī)機(jī)架數(shù)確定 22 軋輥參數(shù) 23 軋輥材質(zhì) 23 軋輥直徑 24 軋輥輥頸直徑和輥頸長度 24 軋輥軸承 26 軋輥的調(diào)整機(jī)構(gòu) 26第4章 孔型系統(tǒng)選擇與設(shè)計(jì) 27 孔型設(shè)計(jì)的要求與基本原則 27 孔型系統(tǒng)的選擇 27 箱形孔型系統(tǒng) 27 橢圓－圓孔型系統(tǒng) 28 典型產(chǎn)品Φ24圓鋼的孔型設(shè)計(jì) 29 分配延伸系數(shù) 29 軋制各道次面積的確定 30 各道次軋件尺寸及孔型尺寸計(jì)算 31 配輥 38 孔型沿輥身長度方向的配置 38 孔型在軋制面垂直方向的配置 39第5章 軋制節(jié)奏圖表與產(chǎn)量計(jì)算 40 咬入角的計(jì)算 40 前滑值的計(jì)算 41 軋輥的線速度、轉(zhuǎn)速及電機(jī)轉(zhuǎn)速確定 42 軋制節(jié)奏圖表 46 軋制間隙時(shí)間 47 軋制節(jié)奏時(shí)間 47 軋制總延續(xù)時(shí)間 48 軋鋼機(jī)產(chǎn)量計(jì)算 48 軋鋼機(jī)產(chǎn)量概述 48 車間的年產(chǎn)量計(jì)算 50 車間金屬平衡 51 提高軋鋼機(jī)產(chǎn)量的主要途徑 52第6章 力能參數(shù)的校核 53 軋制溫度的計(jì)算 53 軋制力能計(jì)算及電機(jī)校核 57 平均單位壓力的計(jì)算 57 軋制壓力的計(jì)算 58 軋制力矩的計(jì)算 59 附加摩擦力矩的計(jì)算 60 空轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算 60 靜力矩的計(jì)算 61 電機(jī)實(shí)際功率的計(jì)算 61 軋輥彈跳計(jì)算 63 軋輥強(qiáng)度的校核 64 輥身強(qiáng)度的校核 65 輥頸強(qiáng)度的校核 66 傳動(dòng)端軸頭強(qiáng)度的校核 66第7章 車間輔助設(shè)備的選擇 69 加熱設(shè)備的選擇 69 爐型的選擇 69 產(chǎn)量計(jì)算 71 爐子尺寸的確定 71 剪切設(shè)備的選擇 72 1＃飛剪機(jī) 72 2＃飛剪機(jī) 74 3＃倍尺剪 75 4＃定尺剪 76 冷卻設(shè)備的選擇 78 冷床的結(jié)構(gòu)與形式 78 冷床的參數(shù)確定 78 起重設(shè)備的選擇 80 導(dǎo)衛(wèi)裝置的選擇 81 活套的設(shè)計(jì) 81第8章 車間平面布置 83 布置的原則及設(shè)備間距的確定 83 車間平面布置的原則 83 設(shè)備間距的確定 83 倉庫面積的計(jì)算 85 車間組成及廠房參數(shù) 85 車間工藝流程 86總 結(jié) 88參考文獻(xiàn) 89謝 辭 90引 言我國棒材的總產(chǎn)量在鋼材總量中的比例超過40%，在世界上是最高的。這是國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和出口需要所決定。棒材的70%用作建筑，其余用作各種零部件用材。除螺紋鋼筋直接應(yīng)用于建筑之外，有相當(dāng)部分加工成各種軸類零件。建筑用材要求在較高的屈服強(qiáng)度下，保持一定的延伸率。機(jī)械零件要求機(jī)加工性能良好，對組織也有一定要求。作為建筑用材，提高尺寸精度和機(jī)械性能的均勻程度，可以節(jié)省大量鋼材，同樣對于加工軸類，也可減少車削，降低成本。棒材的斷面形狀簡單，比起線材一般斷面大很多，因此散熱慢，允許軋制時(shí)間長，頭尾溫差大的問題不突出，但上限產(chǎn)品容易壓縮比不足。與其他熱軋一樣，為能軋制高尺寸精度的產(chǎn)品，必須保證加熱均勻一致，軋機(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，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，這類車間一般達(dá)到年產(chǎn)70萬噸左右。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)。本設(shè)計(jì)按照任務(wù)書要求，設(shè)計(jì)年產(chǎn)70萬噸優(yōu)質(zhì)棒材車間。設(shè)計(jì)規(guī)格為Φ12～32mm圓鋼，Φ14～26mm螺紋鋼。選擇Φ24的圓鋼作為典型產(chǎn)品的孔型設(shè)計(jì)。第1章 文獻(xiàn)綜述我國棒材的總產(chǎn)量在鋼材總量中的比例超過40%，在世界上是最高的。這是由于國家經(jīng)濟(jì)的不斷的提升，使得建筑類用的棒材的需求也不斷的增加。棒材的70%用作建筑，其余用作各種零部件用材。除螺紋鋼筋直接應(yīng)用于建筑之外，有相當(dāng)部分加工成各種軸類零件。建筑用材要求在較高的屈服強(qiáng)度下，保持一定的延伸率。機(jī)械零件要求機(jī)加工性能良好，對組織也有一定要求。作為建筑用材，提高尺寸精度和機(jī)械性能的均勻程度，可以節(jié)省大量鋼材，同樣對于加工軸類，也可減少車削，降低成本。在現(xiàn)代社會(huì)的國民生產(chǎn)中，由于鋼鐵材料的用途十分廣泛，不論農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防建設(shè)，都需要有質(zhì)量優(yōu)良，品種齊全，數(shù)量足夠的鋼鐵，因此鋼鐵工業(yè)的發(fā)展有著非常重要的意義。我國是一個(gè)發(fā)展中國家，住房尚需大量發(fā)展，建筑用鋼的需求在很長一段時(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。棒材作為鋼鐵產(chǎn)品的組成部分，即便是在當(dāng)前國際經(jīng)濟(jì)危機(jī)的大環(huán)境下，由于我國采取擴(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。 棒材的發(fā)展概況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，但其絕對值仍在上升。而且線棒材生產(chǎn)結(jié)構(gòu)將發(fā)生很大的變化我國目前線棒材生產(chǎn)有如下特點(diǎn)。 產(chǎn)能高我國棒材無論是軋機(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（年平均增長速度為15%左右），目前我國線棒材占鋼材總產(chǎn)量的48%~50%。與此同時(shí)，美國同期線棒材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的22%左右，日本同期線棒材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的27%左右，而且?guī)啄陙懋a(chǎn)量相對平穩(wěn)。因此我國線棒材無論是所占鋼材總產(chǎn)量的比例還是絕對產(chǎn)量均高于美國和日本。 生產(chǎn)裝備參差不齊近年來我國小型軋機(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400MPaⅢ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)應(yīng)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Ф525mm線材，直徑公差達(dá)177。，可滿足不同用戶的需求。 管理水平逐年提高近年來，我國線棒材廠總體生產(chǎn)管理水平不斷提高，一般連續(xù)小型及高速線材軋機(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400MPaⅢ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)應(yīng)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Ф525 mm線材，直徑公差達(dá)177。，可滿足不同用戶的需求。 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)國家金屬制品的產(chǎn)量已占線材產(chǎn)量的50%70%。%(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。隨著煉鐵煉鋼技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)電氣自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展，隨著電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，棒材生產(chǎn)技術(shù)也有突飛猛進(jìn)的發(fā)展。總的看來，棒材生產(chǎn)的發(fā)展趨向和特點(diǎn)如下：(1)過程日趨連續(xù)化，半連續(xù)軋制和連續(xù)軋制已經(jīng)占取了主流，出現(xiàn)了連續(xù)鋼坯軋機(jī)和連續(xù)棒材軋機(jī)，使效率大為提高。(2)軋制速度不斷提高，生產(chǎn)過程的連續(xù)化，為提高軋制速度創(chuàng)造了條件。(3)生產(chǎn)過程自動(dòng)化日益完善，大大減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了質(zhì)量，減少了車間定員，提高了經(jīng)濟(jì)效益。(4)生產(chǎn)過程日趨大型化，煉鐵煉鋼能力大幅度提高。(5)采用自動(dòng)控制，不斷提高產(chǎn)品的精度和質(zhì)量，采用計(jì)算機(jī)控制可以大幅度提高產(chǎn)品的精度和質(zhì)量。(6)不斷擴(kuò)大鋼材的品種規(guī)格和增加螺紋鋼產(chǎn)品的比重。(7)大力發(fā)展新工藝新技術(shù)，節(jié)約能源，減少金屬消耗，降低成本。學(xué)習(xí)和研究軋鋼生產(chǎn)是我們軋鋼技術(shù)人員的一項(xiàng)重要工作。在科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)，并不斷發(fā)展的今天，要求我們在設(shè)計(jì)改建擴(kuò)建一個(gè)廠時(shí)，要認(rèn)真慎重地考慮，并仔細(xì)分析軋鋼生產(chǎn)和趨勢以及市場需求，來達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗的宗旨?，F(xiàn)代棒材生產(chǎn)主要采用的新工藝，新設(shè)備：1)大批料低能耗。全熱裝式熱直接軋制技術(shù)，以日本NKK高森廠為代表的大批料直接軋制，邊角補(bǔ)熱的方式是降低成本，提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。我國目前有數(shù)家工廠也做過一些嘗試。目前廣泛應(yīng)用的是連鑄熱裝、蓄熱式加熱爐等；2)柔性軋制技術(shù)；3)高精度軋制；4)，象意大利ABS IWNA廠，采用全短應(yīng)力線平立交替無扭軋制；5)低溫軋制和控制軋制；6)多線切分技術(shù)。國內(nèi)兩線切分技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，三線切分技術(shù)目前也有幾家得到成功應(yīng)用，并取得預(yù)期效益。四線切分僅廣鋼從巴登引進(jìn)，目前尚不穩(wěn)定。隨著材料研究的深入，高強(qiáng)度鋼在市場上所占的比重會(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。熟練掌握并應(yīng)用好多線切分技術(shù)對連軋棒材生產(chǎn)線是十分必要的；7)棒材軋后熱芯回火（TEMPCDRE）工藝；8)在線尺寸檢測；9)在線多條矯直和飛剪定尺剪切；10)自動(dòng)堆疊機(jī)；11）無頭軋制；12）高精度軋制。本車間設(shè)計(jì)參閱了國內(nèi)有關(guān)棒材軋機(jī)的先進(jìn)工藝、軋機(jī)的裝備、技術(shù)、孔型系統(tǒng)及一些輔助設(shè)備，并參照唐鋼棒材廠的一些設(shè)備數(shù)據(jù)。在棒材生產(chǎn)領(lǐng)域，我國已經(jīng)有一些企業(yè)擁有了代表目前國際先進(jìn)水平的設(shè)備和工藝，產(chǎn)品質(zhì)量也達(dá)到了國際先進(jìn)水平。但這種企業(yè)的數(shù)量很少，故從總體上看，我們的棒材生產(chǎn)在今后抓緊技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新還是一個(gè)重要的任務(wù)?，F(xiàn)存的主要問題是：(1)生產(chǎn)能力大于市場需求，在一般性能棒材的范圍內(nèi)表現(xiàn)得尤為突出；(2)棒材品種數(shù)低于工業(yè)先進(jìn)國家；(3)裝備水平落后的企業(yè)所占的比例過大。 棒材的種類和用途棒材是一種簡單斷面型材，一般是以直條狀交貨。棒材的品種按斷面形狀分為圓形、方形和六角形以及建筑用螺紋鋼筋等幾種，后者是周期斷面型材，有時(shí)被稱為帶肋鋼筋。棒材的斷面形狀最主要的還是圓形。國外通常認(rèn)為，棒材的斷面直徑是9～300mm。國內(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10～50mm。棒材廣泛用于建筑、機(jī)械、汽車、船舶等工業(yè)領(lǐng)域，其中70%棒材用作建筑，其余用作各類軸、螺栓、螺母、錨鏈、彈簧等用材[1]。除螺紋鋼筋直接應(yīng)用于建筑之外，有相當(dāng)部分加工成各種軸類零件。建筑用材要求在較高的屈服強(qiáng)度下，保持一定的延伸率。機(jī)械零件要求機(jī)加工性能良好，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。作為建筑用材，提高尺寸精度和機(jī)械性能的均勻程度，可以節(jié)省大量鋼材，同樣對于加工軸類，也可減少車削，降低成本。棒材經(jīng)過控軋控冷，也可提高使用性能，這在軋制過程可以通過工藝的控制來實(shí)現(xiàn)。 棒材的生產(chǎn)工藝 棒材的生產(chǎn)特點(diǎn)棒材以直條交貨，軋制單根棒條可以使用最小坯料。棒材的斷面形狀簡單，一般斷面大很多，因此軋制過程散熱慢，允許軋制時(shí)間長，頭尾溫差大的問題不突出，軋制道次也不是很多，降溫也不是主要考慮問題，因而是所有軋材中最容易實(shí)現(xiàn)的品種。 坯料棒材的坯料現(xiàn)在廣泛采用連鑄坯，對于某些特殊鋼種也有使用軋坯的情況。對機(jī)械軸類用鋼，由于中心偏析和延伸比等問題，連鑄質(zhì)量較難滿足需求。近期電磁攪拌、低溫鑄造等技術(shù)的應(yīng)用，使這些鋼種也可以采用連鑄進(jìn)行生產(chǎn)。棒材的坯料斷面形狀一般為方形，這是為減少加熱和開始軋制的翻轉(zhuǎn)。連鑄時(shí)希望坯料斷面大，而為了適應(yīng)生產(chǎn)小直徑產(chǎn)品，則希望坯料斷面盡可能小，保證頭尾溫差在一定范圍。大斷面有大壓縮比，晶粒變形破碎徹底，經(jīng)過再結(jié)晶，組織細(xì)密均勻，性能較好。一些車間為擴(kuò)大產(chǎn)品上限，有時(shí)也需要大斷面坯料，這時(shí)粗軋第一架的能力要加大。一般棒材方坯邊長為120～200 mm。一個(gè)車間可以選擇兩種規(guī)格坯料，小規(guī)格產(chǎn)品用小斷面坯料。但這時(shí)加熱爐與軋機(jī)的利用率要下降。當(dāng)軋制合金鋼等高檔次品種時(shí)，為了