【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文說明書 年產(chǎn) 63萬噸熱軋線材車間設(shè)計(jì) 摘 要 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)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 。 本車間設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有：產(chǎn)品大綱和金屬平衡表的制定；設(shè)計(jì)工藝方案和工藝流程；工作制度的確定及軋機(jī)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(jì)算；車間平面布置及起重運(yùn)輸；車間 技術(shù) 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；環(huán)境保護(hù)；孔型設(shè)計(jì)；軋機(jī)力能參數(shù)計(jì)算及電機(jī)設(shè)備校核等。C。 總之，上述先進(jìn) 工藝 技術(shù)和設(shè)備是本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品高質(zhì)量的重要保證；同時(shí)也為高線生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)提供了一個(gè)很好的樣板。線材斷面周長很小，常見的產(chǎn)品規(guī)格直徑為 5~13mm。 線材是用量很大的鋼材品種之一，在國民經(jīng)濟(jì)中的作用與地位較重要，是不可或缺的重要品種。 目前世界上應(yīng)用最 廣泛的摩根型高速無扭軋機(jī)是美國摩根公司 1962 年開始研制的， 1966 年首先應(yīng)用于加拿大鋼鐵公司哈密爾頓廠。 據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示：2020 年 1~10 月，國內(nèi)線材的產(chǎn)量達(dá) 億噸，同比增長 %。為提高生產(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(jìn)行。又因?yàn)椴捎昧丝乩涔に?，所以產(chǎn)品組織得以改善，產(chǎn)品質(zhì)量也大的提高了 [14]。 4. 線材軋制的發(fā)展方向 自 60 年代以來第一臺(tái)全新結(jié)構(gòu)的摩根 45176。 ：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，只有采用高速軋制。 ：其主要的作用和特點(diǎn)是減少切損、 100%定尺、生產(chǎn)率提高、對導(dǎo)位和孔型無沖擊、尺寸精度高 . 共 79 頁 第 3 頁 ：其主要的特點(diǎn)是大幅提高產(chǎn)量、擴(kuò)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 40176。 表 11 產(chǎn)品大綱 Table 11 Product outline 鋼 種 各規(guī)格產(chǎn)品年產(chǎn)量 (萬噸 ) 產(chǎn)量合計(jì)(萬噸 ) 鋼種比例 (%) mm mm Φ7 mm Φ8 mm Φ9 mm Φ10 mm Φ12~16 mm 碳素鋼 50 優(yōu)碳鋼 13 合 計(jì) 63 100 比例 (%) 產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品交貨條件 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) GB/T43542020 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋盤條。 Φ9~16mm 177。 共 79 頁 第 5 頁 原料 原料來源和年需要量 該車間原料由本廠連鑄機(jī)供給的連鑄坯 。 連鑄方坯和矩形坯標(biāo)準(zhǔn) ： YB/T 20202020 對鋼坯表面質(zhì)量的要求： ○ 1 鋼坯端面不得有縮孔、尾孔和分層； ○ 2 鋼坯表面缺陷必須沿縱向加工清除，清除處應(yīng)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%； ○ 3 鋼坯表面應(yīng)無裂縫、折疊、耳子、結(jié)疤、拉裂和夾雜等缺陷。此高線車間設(shè)計(jì)采用單線軋制，最高軋制速度為 120m/s，保證速度為 100 m/s。 共 79 頁 第 7 頁 軋機(jī)數(shù)量的確定 本設(shè)計(jì)產(chǎn)品的最小規(guī)格為 ，故在確定機(jī)架數(shù)目時(shí)，以最小直徑 計(jì)算得： 坯料斷面面積： F0＝ at (A2－ 4R2＋ πR2) （式 21） ＝ (1502－ 482＋ π8 2)mm2 ＝ 成品圓鋼的斷面面積： Fc＝ π(dat)2/4 （式 22） ＝ π()2/4 mm2 ＝ 上式中： F0連鑄坯料原始面積 Fc熱態(tài)成品斷面面積 A原料邊長 R連鑄方坯結(jié)晶圓角，取 R＝ 8mm 則總延伸系數(shù)： μz＝ F0/Fc （式 23） ＝ ＝ 取平均延伸系數(shù)： μc＝ 則機(jī)架數(shù)： czN ?? ln/ln? ＝ 故取 N＝ 28 軋機(jī)布置方案 全線共有 28 架軋機(jī)，分為粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋、定減徑機(jī)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)；接著是 8 架精軋機(jī)組為摩根第六代無扭軋機(jī)，整個(gè)軋制過程軋件無需扭轉(zhuǎn)。交流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)，軋機(jī)軋制線固定，通過調(diào)整軋輥和機(jī)架，使孔型對準(zhǔn)軋制線，軋機(jī)由彈簧固定在底座上，整體更換，液壓松開。無扭軋機(jī)，一臺(tái)交流電機(jī)傳動(dòng)，軋輥布置為頂交 45176。 共 79 頁 第 9 頁 3 工藝流程 工藝流程圖 圖 31 工藝流程圖 [11] 連鑄坯 輸送運(yùn)輸輥道 單根運(yùn)輸輥道（剔廢） 入爐輥道 加熱爐加熱 夾送輥夾送 高壓水除 鱗 1﹟飛剪切頭切尾 中軋機(jī)組 2﹟飛剪切頭切尾 預(yù)精軋機(jī)組 預(yù)水冷 3﹟飛剪切頭切尾 精軋機(jī)組 水冷段控制冷卻 減定徑機(jī)組 吐絲成卷 斯太爾摩冷卻線 集卷 翻卷、掛卷 P/F 冷卻運(yùn)輸線 表面質(zhì) 量檢查 壓緊打捆 稱重標(biāo)號 卸卷 入庫 粗軋機(jī)組 發(fā)貨 共 79 頁 第 10 頁 生產(chǎn)工藝流程簡述 坯料的選擇及加熱 因本廠的連鑄機(jī)與軋鋼線距離較近，故本設(shè)計(jì)采用連鑄熱坯為原料，采用連鑄坯熱裝工藝。 ④ 通過熱裝工藝和省去預(yù)熱段，縮短了生產(chǎn)周期。 鋼坯在加熱段進(jìn)行快速加熱，鋼坯表面溫度達(dá)到略高于出爐溫度，在均熱段完成鋼坯溫度的均勻化 [11]。當(dāng)軋機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，設(shè)置在粗軋機(jī)前的卡斷剪 將進(jìn)入粗軋機(jī)的鋼坯切斷，卡斷后的鋼坯又退回加熱爐保溫待軋。精軋機(jī)組采用8 架 45176。軋后的線材經(jīng)斯泰爾摩水冷段冷卻進(jìn)入臥式吐絲機(jī)，線材經(jīng)吐絲機(jī)成圈散 落在斯太爾摩風(fēng)冷運(yùn)輸機(jī)上。 共 79 頁 第 11 頁 后期工作 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(jìn)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(biāo)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]。 ○ 3 大修每兩年一次，每次 20 天。 ○ 1 軋制時(shí)間： tzh＝ 單根坯料軋成成品的長度 /精軋速度 ○ 2 間隙時(shí)間： △ t＝ 5s ○ 3 軋制節(jié)奏時(shí)間： T＝ tzh＋ △ t ○ 4 按坯料計(jì)算小時(shí)產(chǎn)量： A＝ 3600GK1n/T （式 41） 式中： A平均小時(shí)產(chǎn)量，噸 /小時(shí)； G原料重 量，噸； T軋制節(jié)奏時(shí)間，秒； K1軋機(jī)利用系數(shù)，即理論軋制節(jié)奏時(shí)間與實(shí)際達(dá)到的軋制節(jié)奏時(shí)間之比值。 表 42 軋機(jī)能力分析 Table 42 Mill capacity analysis 成品 規(guī)格 (mm) 終軋 速度 (m/s) 純軋 時(shí)間 (s) 間隙 時(shí)間 (s) 軋制 節(jié)奏 時(shí)間 (s) 按坯 料計(jì) 算小 時(shí)產(chǎn) 量 (t/h) 按成 品計(jì) 算小 時(shí)產(chǎn) 量 (t/h) 年計(jì) 劃產(chǎn) 量 (萬噸 ) 年純 軋時(shí) 間 (h) 年計(jì) 劃軋 制時(shí) 間 (h) 軋機(jī) 負(fù)荷 率 110 103 5 108 105 78 5 83 Φ7 85 83 5 88 Φ8 85 64 5 69 Φ9 80 53 5 58 Φ10 75 44 5 49 1419 Φ12~16 60 40 5 45 154. 6 合計(jì) 63 7100 % 5 主要設(shè)備的選擇 加熱爐 爐型選擇 用于線材車間的加熱爐種類很多，按鋼坯在爐內(nèi)運(yùn)行方式可分為推鋼式﹑步進(jìn)梁式﹑步進(jìn)底式和步進(jìn)梁步進(jìn)底組合式加熱爐。 步進(jìn)爐的特點(diǎn)有： 共 79 頁 第 14 頁 ○ 1 鋼坯的運(yùn)行是靠步進(jìn)機(jī)構(gòu)的步進(jìn)梁前進(jìn)放下來完成的一個(gè)矩形軌跡的循環(huán)動(dòng)作，因此鋼坯表面不產(chǎn)生劃痕。 加熱爐尺寸的確定 ○ 1 爐子寬度 B[2] 爐子寬度 B 主要根據(jù)坯料長度來確定： CnlnB )1( ???? （式 51） 式中： n—坯料排數(shù)， n＝ 1； C—料間或料與爐的間隙間距 (m)，一般取 ~； L—坯料的長度， (m)； 所以， B＝ 112＋ 2＝ ○ 2 爐子長度 [2] 爐子長度主要根據(jù)加熱爐產(chǎn)量確定： L1＝ 1000Q/PL （式 52） 式中： Q — 加 熱爐小時(shí)產(chǎn)量 (t/h)，本設(shè)計(jì)中 取 120t/h； P — 有效爐底強(qiáng)度 (kg/ m2h)，通常取 500~700kg/ m2h； L — 坯料長度 (m)； 故爐長： L1＝ (1000120)/(60012)＝ 爐子的全長 =有效長度 +1~3m= 計(jì)算加熱爐的有效面積： F = B L = = m2 ○ 3 加熱爐步進(jìn)機(jī)構(gòu) [2] 組成：上框架、下框架、橫梁、斜輥、平移油缸、提升油缸等。一般軋機(jī)選擇參考以下原則 [2]： ① 在滿足產(chǎn)品方案的前提下，使軋機(jī)組成合理、布置緊湊； ② 有較高的生產(chǎn)效率和 設(shè)備利用系數(shù)； ③ 有利于機(jī)械化 、 自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，有助于工人勞動(dòng)強(qiáng)度的改善； ④ 保證獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品； ⑤ 軋機(jī)結(jié)構(gòu)型式先進(jìn)合理，操作簡單，維修方便； ⑥ 備品、備件更換方便，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化； ⑦ 有良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。D （式 55） 式中： K—系數(shù)，對型鋼軋機(jī) K 取 ~。 230 210 480 19 45176。 170 150 350 23 45176。 170 150 350 共 79 頁 第 17 頁 徑 機(jī) 組 27 45176。 軋輥中心距： 3m 軋輥材質(zhì)：球墨鑄鐵 最大輥頸承載： 2800KN 機(jī)架為 交 流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)。 預(yù)精軋機(jī)組 型式：四機(jī)架懸臂輥環(huán)式，平立交替布置，實(shí)現(xiàn)無扭軋制，結(jié)構(gòu)緊湊，每個(gè)機(jī)架由直流電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。各機(jī)架與水平成 45176。軋制線固定，液壓換輥環(huán)，無扭微張力軋制。線材軋后的溫度和冷卻速度決定了線材內(nèi)在組織、力學(xué)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。 2). 性能不均勻。 本設(shè)計(jì)采用斯太爾摩冷卻法。 表 61 三種斯太爾摩冷卻線的比較 Table 61 Three kinds of parison Stelmor cooling line 類型 標(biāo)準(zhǔn)型 延遲型 緩慢型 設(shè)備 特點(diǎn) 鏈?zhǔn)交蜉伿竭\(yùn)輸機(jī)，風(fēng)冷，造價(jià)低 有絕熱面板，側(cè)墻，頂蓋的運(yùn)輸機(jī)，造價(jià)低，產(chǎn)量較大 有絕熱面板，側(cè)墻、頂蓋、電熱燒嘴的運(yùn)輸機(jī)，造價(jià)高，產(chǎn)量低 冷卻速度 ~10176。 ○ 1 斯太爾摩線長度的確定 [3] 綜合其它鋼種的生產(chǎn)，本設(shè)計(jì)取斯太爾摩 冷卻線全長為 105m 的延遲型冷卻。 %； 750 ~1500 時(shí)，177。C 最大剪切力： 650KN 剪切速度： ~9. 2﹟ 飛剪機(jī) 型式：連桿式啟停飛剪 最大剪切斷面： Φ50mm 最低剪切溫度： 900176。C 最大剪切力： 70KN 剪切速度：最大 12m/s 型式：連續(xù)工作制 最大剪切斷面： 470 mm2 最低剪切溫度： 900176。 最大速度： 112 m/s 吐絲錐：軸傾斜 1017