【正文】 江蘇科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）球扁鋼軋制過程中的工藝優(yōu)化畢業(yè)論文目 錄第一章 緒論 1 研究背景 1 球扁鋼的規(guī)格 1 球扁鋼的生產(chǎn)和銷售特點(diǎn) 2 常熟市龍騰特種鋼有限公司簡(jiǎn)介 3 球扁鋼軋制工藝過程 3 原料的選擇 4 軋制過程中表面摩擦系數(shù)的控制 4 球扁鋼軋制過程中孔型設(shè)計(jì) 5 球扁鋼軋制后的冷卻和精整工藝 5 本文的主要內(nèi)容 5第二章 龍騰特鋼現(xiàn)有球扁鋼軋制工藝 6 6 導(dǎo)熱系數(shù) 6 金屬塑性 7 變形抗力 7 摩擦系數(shù) 7 國(guó)內(nèi)球扁鋼生產(chǎn)過程中的工藝特點(diǎn) 7 國(guó)內(nèi)一般企業(yè)球扁鋼軋制工藝特點(diǎn) 7 熱軋球扁鋼的工藝過程……………………………………………..8 生產(chǎn)設(shè)備平面布置圖 11第三章 球扁鋼軋制過程中的工藝優(yōu)化 13 球扁鋼軋制過程中的加熱控制 13 球扁鋼軋制過程中鋼坯表面摩擦系數(shù)的控制 15 球扁鋼軋制過程中鋼皮表面摩擦的產(chǎn)生原因 15 高壓水除鱗系統(tǒng)原理 15 影響高壓水除鱗效果的原因分析 16 球扁鋼軋制過程中的孔型優(yōu)化設(shè)計(jì) 21 球扁鋼的軋制參數(shù)設(shè)計(jì) 21 球扁鋼的孔型設(shè)計(jì) 21 配輥設(shè)計(jì)和導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì) 23 軋制過程控制 24 球扁鋼軋制過程中的冷卻與精整矯直工藝優(yōu)化 25 彎曲度 25 縱向的波浪 26 扭轉(zhuǎn) 26 球扁鋼的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化 27 球扁鋼檢驗(yàn)的人員與檢驗(yàn)點(diǎn)的設(shè)置 27 球扁鋼軋制過程中的各檢驗(yàn)點(diǎn)的檢驗(yàn)方法 28 檢驗(yàn)工具 29 合格品的處置及糾正和預(yù)防措施 29結(jié) 語 30致 謝 31參考文獻(xiàn) 3231第一章 緒論 研究背景 球扁鋼是一種主要應(yīng)用于造船和造橋領(lǐng)域的中型材，其中船用球扁鋼是造船用輔助中型材。近年來隨著造船業(yè)的迅猛發(fā)展，船用球扁鋼需求旺盛。一般較大的船只和正規(guī)的船舶在設(shè)計(jì)時(shí)主船體大多選用船用球扁鋼，采用與相連板材相同厚度與材質(zhì)的球扁鋼作骨材（也稱筋骨或龍骨）。造船工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了船用球扁鋼需求的增加。2006年，我國(guó)造船產(chǎn)量達(dá)到1452萬載重噸，手持船舶訂單6872萬載重噸，創(chuàng)歷史新高，躍入世界造船業(yè)第一方陣；2007年上半年，造船產(chǎn)量達(dá)到 755萬載重噸， 新接船舶訂單4262 萬載重噸，手持船舶訂單10540萬載重噸；2010年前的造船任務(wù)已經(jīng)飽滿， 特別值得一提的是，在世界船企手持訂單前10強(qiáng)中， 中國(guó)占有4家船企。隨著造船工業(yè)的迅速發(fā)展，船用球扁鋼的需求將愈來愈大，從1998年8萬噸/年，到現(xiàn)在50萬噸/年左右，有關(guān)專家預(yù)測(cè)到2010年，球扁鋼的需求量將突破100萬噸/年[1]。圖11 球扁鋼的形狀 球扁鋼的規(guī)格球扁鋼的形狀如圖11所示，由于其異型斷面的特殊性，球扁鋼通?？梢杂靡韵路椒ū硎荆焊拱迩蝾^h球頭高度；b腹板寬度；t腹板厚度；r1球頂面與腹板間的圓角半徑、球端圓角半徑；r腹板、球頭端部圓角半徑圖12 球扁鋼的外形和尺寸標(biāo)注示例下面以HP80和HP100球扁鋼為例，對(duì)其進(jìn)行表示，如表11表11 HP80和HP100球扁鋼的表示方法舉例球扁鋼公稱尺寸（mm）理論重量(kg/m)bthr1r805194≤806204≤21007≤21008≤2 球扁鋼的生產(chǎn)和銷售特點(diǎn)船用球扁鋼是造船工業(yè)專用型鋼，它分為中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) ( 簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)， 沿用原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)) 和歐洲標(biāo)準(zhǔn)( 簡(jiǎn)稱歐標(biāo)) 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)的造船業(yè)基本選用歐標(biāo)。船用球扁鋼作為船舶的重要龍骨鋼材，銷售和生產(chǎn)有如下特點(diǎn)：（1）必須有相應(yīng)的船級(jí)社認(rèn)可證書。船級(jí)社要對(duì)生產(chǎn)廠家從原材料開始的生產(chǎn)全過程跟蹤檢驗(yàn)認(rèn)可，經(jīng)核發(fā)證書后， 造船方可使用。（2）采購(gòu)周期短。隨著造船節(jié)奏加快， 生產(chǎn)周期越來越短， 因此材料的采購(gòu)周期也大大縮短， 一般要求 30～60 天，甚至 15～20天。然而隨著造船行業(yè)的無休止擴(kuò)張，全球船舶的供需矛盾日益突出，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈。因此，此時(shí)提高球扁鋼的質(zhì)量就成為了各軋鋼企業(yè)的必然要求，也是 實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑。因此我國(guó)各球扁鋼生產(chǎn)企業(yè)加大生產(chǎn)工藝的改造工程迫在眉睫，這也也成為了爭(zhēng)奪市場(chǎng)地位的有力武器。 常熟市龍騰特種鋼有限公司簡(jiǎn)介圖13 常熟市龍騰特種鋼有限公司目前，我國(guó)能自主生產(chǎn)船用球扁鋼的企業(yè)并不多，而且各家企業(yè)生產(chǎn)的球扁鋼質(zhì)量參差不齊，很多球扁鋼的質(zhì)量遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)下許多船企的要求。龍騰特種鋼有限公司作為國(guó)內(nèi)獨(dú)有的一家具有集燒結(jié)煉鐵煉鋼精煉連鑄型鋼軋機(jī)六位一體的現(xiàn)代化船用型鋼生產(chǎn)線，已形成在國(guó)內(nèi)同行業(yè)規(guī)模最大、品種最齊、專業(yè)化程度最高的生產(chǎn)基地。而其生產(chǎn)的“熱軋船用球扁鋼”列入國(guó)家火炬計(jì)劃。 2009年“熱軋船用球扁鋼”被評(píng)為“江蘇名牌產(chǎn)品”，主要產(chǎn)品船用型鋼，已獲得CCS、ABS、GL、LR、BV、NK、KR、RINA、DNV全球九大船級(jí)社認(rèn)可證書；2010年公司當(dāng)選為“中國(guó)船舶工業(yè)興業(yè)協(xié)會(huì)”副會(huì)長(zhǎng)單位。 圖14 龍騰特鋼球扁鋼生產(chǎn)車間而面對(duì)現(xiàn)行的惡劣的市場(chǎng)形勢(shì)，常熟市龍騰特種鋼有限公司也在不斷地優(yōu)化球扁鋼的軋制生產(chǎn)工藝，從而提高自己在市場(chǎng)中的優(yōu)勢(shì)地位。目前，常熟市龍騰特種鋼有限公司生產(chǎn)的船用型鋼年產(chǎn)量突破60萬噸，占東南沿海六省一市的市場(chǎng)份額70％以上，其中球扁鋼占了一半的比例。 球扁鋼軋制工藝過程船用球扁鋼的軋制流程為：原料準(zhǔn)備一加熱一軋制一熱鋸—冷卻一矯直一鋸切一檢查一包裝一入庫(kù)。軋制，是指金屬(或非金屬)材料在旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力作用下，產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，獲得要求的截面形狀并改變其性能的方法，主要用來生產(chǎn)型材、板材、管材。 球扁鋼軋制的的主要工藝流程為：鑄坯加熱—高壓水除鱗—粗軋—高壓水除鱗—多道次軋制—高壓水除鱗—精軋—熱鋸—冷床—矯直。 連鑄坯送入軋鋼步進(jìn)式加熱爐進(jìn)行加熱，加熱至10001150℃（表面溫度）；鋼坯出爐進(jìn)行高壓水除鱗，出去表面一層厚厚的氧化皮；除鱗后開始軋制，一般分為連續(xù)式軋制（長(zhǎng)材、熱連軋）或者往復(fù)式軋制（中厚板）；軋制結(jié)束后需要在冷床上進(jìn)行一定的冷卻；然后再進(jìn)行精整（矯直、切割等工序），表面檢驗(yàn)和性能檢驗(yàn)；最后進(jìn)行打標(biāo)簽、打鋼印，出具質(zhì)保書，然后交貨[2]。 加熱到一定溫度的鋼坯在一定的擠壓力作用下產(chǎn)生塑性變形，但是變形的方向與變形量主要受鋼材微觀組織的影響，但是軋制出來成品的形狀主要受孔型設(shè)計(jì)的影響。一個(gè)好的生產(chǎn)工藝，不僅能降低生產(chǎn)中出現(xiàn)的諸多異常情況，比如說堵鋼，斷輥等，而且還能有效地提高軋制產(chǎn)品的表面質(zhì)量，降低炸制過程中的能源消耗，從而提高質(zhì)量，降低成本。 原料的選擇上面已論述了軋制過程中的坯料選擇對(duì)于軋制過程獲得優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要，對(duì)與球扁鋼尤其如此。根據(jù)GB/T9945《熱軋球扁鋼》的相關(guān)規(guī)定，合格球扁鋼腹板上不能有開裂的現(xiàn)象，球頭必須充滿，而且整只鋼上不能有耳子，缺肉等缺陷。而要想使球扁鋼不能有開裂的現(xiàn)象，就必須正確選用鋼坯。所以選擇正確的合金鋼坯進(jìn)行軋制對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要，一般選用碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。目前各軋鋼企業(yè)正在不斷研究不同厚度的連鑄坯與軋制工序的銜接， 從組織性能上解決薄板坯生產(chǎn)產(chǎn)品性能的逐步高級(jí)化， 實(shí)現(xiàn)軋材性能、鑄坯厚度和軋制工藝的最優(yōu)組合，以提高連鑄連軋產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。 軋制過程中表面摩擦系數(shù)的控制軋鋼過程中由于熱軋會(huì)導(dǎo)致鋼材表面很容易氧化而形成的一層很厚的氧化鐵皮，如果在軋制前不除去，就會(huì)嚴(yán)重影響球扁鋼的表面質(zhì)量。因?yàn)闊彳埱虮怃摃r(shí)經(jīng)常發(fā)生粘鋼，尤其是鋼坯表面的氧化皮對(duì)軋輥和鋼材產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，這將導(dǎo)致軋制產(chǎn)品在軋輥表面發(fā)生膠合產(chǎn)生表面缺陷[3]。所以一般在軋制過程中，均會(huì)設(shè)置多道高壓水除鱗機(jī)，從而減少鋼材表面的氧化鐵皮厚度，從而減少因氧化皮滲入鋼材中影響表面質(zhì)量的現(xiàn)象。 球扁鋼軋制過程中孔型設(shè)計(jì)球扁鋼軋制過程中對(duì)于其質(zhì)量的影響尤為重要的一個(gè)因素就是軋輥的孔型設(shè)計(jì)。由于球扁鋼特有的形狀，而且球扁鋼要求球頭位置必須是過渡圓滑的圓弧形，所以在孔型設(shè)計(jì)時(shí)就大大增加了難度。由于球扁鋼孔型設(shè)計(jì)不僅要考慮鋼材的成分，還要考慮鋼材在一定的擠壓力作用下的變形抗力的變化，及鋼坯在軋制過程中鋼材變形寬展與咬入角的變化。這就需要孔型設(shè)計(jì)工程師對(duì)軋制工藝學(xué)有相當(dāng)熟悉的了解，并能很清楚的計(jì)算鋼材在兩軋輥之間的形變。龍騰特種鋼有限公司的球扁鋼生產(chǎn)就是由公司的工藝設(shè)計(jì)工程師來負(fù)責(zé)整個(gè)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化與改進(jìn)工作，每次都需要考慮軋制過程中的軋輥的壓下量、鋼坯的寬展量、咬入角和變形區(qū)長(zhǎng)度等因素。 球扁鋼軋制后的冷卻和精整工藝當(dāng)然球扁鋼的生產(chǎn)過程還要考慮軋制過程冷卻和精整工藝。因?yàn)槿绻麤]有控制好冷卻方法，就會(huì)使成品球扁鋼的力學(xué)性能達(dá)不到要求；如果不在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候進(jìn)行矯直精整處理，就得不到符合要求的球扁鋼，導(dǎo)致球扁鋼發(fā)生扭轉(zhuǎn)，彎曲，或者波浪等缺陷。所以球扁鋼軋制過程的工藝優(yōu)化也包括冷卻和精整處理。 本文的主要內(nèi)容 通過不斷地學(xué)習(xí)和研究，經(jīng)過一段時(shí)間在常熟市龍騰特種鋼有限公司的實(shí)習(xí)和考察，逐步對(duì)軋鋼工藝有了一個(gè)清楚地認(rèn)識(shí)，并對(duì)當(dāng)下我國(guó)球扁鋼生產(chǎn)企業(yè)的主要工藝流程做了一個(gè)很詳細(xì)的分析，并且和國(guó)外許多球扁鋼軋制工藝做了一定的比較。 通