【正文】 以在本設(shè)計(jì)中就選用連鑄方坯為原料。因此，正確制定產(chǎn)品工藝過程，對于工藝過程合理化，對于充分發(fā)揮軋機(jī)作用具有重要意義。 生產(chǎn)規(guī)模大小 由于車間生產(chǎn)規(guī)模不同，所要求的工藝過程復(fù)雜程度也不同。 工人的勞動(dòng)條件 工藝過程中采用的工序必須保證生產(chǎn)安全，不危及勞動(dòng)者的身體健康，不 13 第 13 頁 造成環(huán)境污染。一般碳素鋼及部分合金鋼的局部處理采用人工火焰清理；碳鋼和部分合金鋼的大面積剝皮采用機(jī)械火焰清理。 現(xiàn)代化棒、線材軋制速度很高，軋制中溫降很小，甚至還出現(xiàn)溫度升高現(xiàn)象，所以棒、線材加熱溫度較低。這個(gè)時(shí)期由于金屬導(dǎo)熱性和塑性較差，容易造成金屬內(nèi)外層溫差過大而導(dǎo)致熱應(yīng)力過大，很容易造成裂紋缺陷，特別合金鋼塑性和導(dǎo)熱性較差，此時(shí)要慢速加熱。實(shí)際上運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)際資料是當(dāng)前設(shè)計(jì)中確定加熱時(shí)間常用的方法。 根據(jù)鋼的性質(zhì)、化學(xué)成分和壓力加工工藝要求來確定加熱溫度。根據(jù)金屬的加工性能，電機(jī)能力、設(shè)備強(qiáng)度、咬入條件以及工具形狀等許多影響因素，一般都是在保證產(chǎn)品質(zhì)量和機(jī)械安全的前提下，盡可能的選用較大 變形量，以縮短軋制過程，提高軋機(jī)產(chǎn)量。 總起來看在確定溫度制度時(shí)要考慮下面幾點(diǎn)： ① 根據(jù)鋼的化學(xué)成分和特性，選擇在某一溫度下金屬具有最好的塑性條件； ② 在某溫度下加工，金屬具有最小的變形抗力，以減少軋制時(shí)的能量消耗； ③ 考慮軋件能順利的咬入軋輥，考慮軋輥有較少的磨損； ④ 獲得軋后成品有細(xì)小的晶粒， 使成品具有理想的組織和良好的機(jī)械性能； ⑤ 考慮在此溫度范圍加工，鋼的內(nèi)部組織情況，不允許鋼中碳化物成粗大的網(wǎng)狀分布，也不允許鐵素體與珠光體成粗大的帶狀分布； ⑥ 考慮到加工的溫度范圍對軋件頭部和尾部溫度差的影響，要保證軋件的頭部和尾部尺寸都在允許的公差范圍之內(nèi)。 冷卻方法分為自然冷卻和控制冷卻。切斷可用鋸機(jī)或剪切機(jī)來完成，時(shí)軋件的斷面形狀而定。 孔型設(shè)計(jì)的內(nèi)容 將鋼錠或鋼坯在軋輥孔型中經(jīng)過若干次軋制變形，以獲得所需的斷面形狀尺寸和性能的產(chǎn)品，為此而進(jìn)行的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作稱為孔型設(shè)計(jì)。 （ 2） 保證軋機(jī)生產(chǎn)率高。 計(jì)算產(chǎn)品 Ф16mm 熱軋帶肋鋼筋 孔型設(shè)計(jì) 總延伸系數(shù) ： =)216( 150150=FF=μ2n0∑ 根據(jù)本軋機(jī)的布置形式和選擇的孔型系統(tǒng)，參考有關(guān)廠的延伸系數(shù)，取平均延伸系數(shù) =μ ，則軋制道次數(shù)為： = =μlnμln=n ∑ 采用連續(xù)式軋制，取 n=18，初軋 6 道，中軋 6 道，精軋 6 道。 橫筋的弓形高度 1H ： =+=2ch+r=H 1 ， =8 +4=H8 B+H4=r 221 21211 ； ⑵ 確定成品前橢圓孔型尺寸 按生產(chǎn)實(shí)踐，選取平橢圓為成品前孔。, =1+D=Bk 18mm； 取輥縫 s=3mm,外圓角 r=2mm。按GB14991998，對 Ф16 螺紋鋼的 成品孔 型尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （ 3） 產(chǎn)品成本低。 （ 2）軋輥孔型設(shè)計(jì) 即孔型配置。成品的質(zhì)量檢驗(yàn)內(nèi)容包括化學(xué)成分分析、機(jī)械性能檢驗(yàn)、工藝試驗(yàn)、低倍組織及顯微組織等。凡是在空氣中冷卻不會產(chǎn)生裂紋 ，對鋼材的組織及性能又無特殊要求時(shí)，都可采用這種冷卻方式。確定軋制力的方法有計(jì)算法和實(shí)測法，這里采用計(jì)算法設(shè)計(jì)。提高軋制速度時(shí)現(xiàn)代軋機(jī)提高生產(chǎn)率的主要途徑之一。依上述原則，確定鋼坯的加熱溫度見表 。 對于連續(xù)式加熱爐 K1值可查表 。第二個(gè)時(shí)期是指高溫加熱時(shí)期即金屬加熱到700～ 800℃ 以后，這時(shí)金屬的導(dǎo)熱性和塑性顯著提高，可采取快速加熱。相反，加熱設(shè)備選擇不當(dāng)，加熱制度制定不妥，可能引起鋼的氧化、脫碳、 過熱、過燒等缺陷，給軋鋼生產(chǎn)帶來嚴(yán)重后果。 ⑵ 表面氧化鐵皮清除 氧化鐵皮清除的目的在于暴露表面缺陷便于檢查、光潔表面和減少下道工具的磨損。 生產(chǎn)工藝流程圖 生產(chǎn)工藝流程 見圖 。應(yīng)此，設(shè)計(jì)時(shí)生產(chǎn)率的要求是設(shè)計(jì)工藝過程的出發(fā)點(diǎn)。 根據(jù)已制定的生產(chǎn)方案 ，在充分完成產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量要求的前提條件下，用最大可能的低消耗、最少的設(shè)備、最小的車間面積、最低的勞動(dòng)成本，并有利于產(chǎn)品的質(zhì)量的提高和發(fā)展，有較好的勞動(dòng)條件，最好的經(jīng)濟(jì)效益，具體的原則如下： 由于產(chǎn)品的產(chǎn)量、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差距。根據(jù)成品的斷面尺寸、工藝安排及設(shè)計(jì)產(chǎn)量的，我們將連鑄坯的尺寸選為150mm150mm10000mm。坯料的選擇是個(gè)復(fù)雜的問題，它受許多因素的影響和限制。0.8 22 21.3 1.9 177。 9 第 9 頁 （ 8）熱軋帶肋鋼筋鋼成品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 見表 。鋼筋在最大力下的總伸長率 δgt不小于%。 熱軋帶肋鋼筋相關(guān)技術(shù)要求 （ 1）尺寸、外形、重量及允許偏差 熱軋帶肋鋼筋的尺寸、外形、重量及允許偏差應(yīng)符合 GB14991998《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》的有關(guān)規(guī)定，具體要求在合同中注明。 產(chǎn)品的技術(shù)要求就是人們對產(chǎn)品的牌號、規(guī)格、表面質(zhì)量以及組織性能等方面的要求產(chǎn)品的技術(shù)要求也是不同的，生產(chǎn)者根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求組織生產(chǎn)。但是，在設(shè)計(jì)中不可能對每種合金的每一個(gè)品種、規(guī)格及狀態(tài)都進(jìn)行詳細(xì)的工藝計(jì)算，為了減少工作量，加快進(jìn)度同時(shí)又不影響整個(gè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，可以將各類產(chǎn)品進(jìn)行分類編組，從中選擇典型產(chǎn)品作為計(jì)算產(chǎn)品。 根據(jù)上級下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書對各項(xiàng)產(chǎn)品的數(shù)量及質(zhì)量、品種、規(guī)格范圍、狀態(tài)需要的同時(shí)，進(jìn)行一系列的調(diào)查工作，針對國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展，國內(nèi)外市場動(dòng)態(tài)，綜合全國各地區(qū)布局和配套加以平衡，滿足國防需要，車間的規(guī)模和技術(shù)上的可能性以及建廠地區(qū)的水煤氣電，交通、資源等自然條件，并考慮各車間的配套和合理分工來確定最優(yōu)的產(chǎn)品方案。 5 第 5 頁 2 產(chǎn)品方案和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品方案的制定 產(chǎn)品方案又稱產(chǎn)品大綱，是指設(shè)計(jì)的工廠或車間擬定的生產(chǎn)產(chǎn)品名稱、品種、規(guī)格、狀態(tài)、計(jì)劃產(chǎn)量。預(yù)應(yīng)力鋼筋從強(qiáng)度偏低、松弛較大向高強(qiáng)度、低松弛的鋼絞線、鋼絲發(fā)展 。 ④ 多鋼種、小批量棒材的市場開發(fā)。如無頭軋制技術(shù)，到 2020 年，唐山鋼鐵公司引進(jìn)了意大利 DANIELI 公司的技術(shù)；邢臺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發(fā)了棒線材無 頭軋制技術(shù)。坯料為150mm150mm 連鑄方坯，長 10~12m。從這之后，我國小型連軋機(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，使我國棒材和線材的生產(chǎn)能力居世界首位。主要表現(xiàn)在以下方面。 20 世紀(jì) 80 年代，小規(guī)格鋼筋產(chǎn)量和規(guī)格不能滿足工程建設(shè)需求，國內(nèi)中小型企業(yè)針對 這一形勢，開始引進(jìn)或自制冷軋帶肋鋼筋設(shè)備，軋機(jī)數(shù)量和產(chǎn)量達(dá)到了相當(dāng)規(guī)模。 20 年前，我國型鋼裝備水平和生產(chǎn)技術(shù)約落后國際先進(jìn)水平 30 年，而今天，其裝備水平大體接近國際先進(jìn)水平。產(chǎn)品為 Φ16～ Φ36mm的熱軋帶肋鋼筋和圓鋼，主要鋼種為碳素結(jié)構(gòu)鋼，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，低合金鋼，產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)。 20 世紀(jì) 60 年代開始研制 16MnSi(后改為 20MnSi，也稱 II 級鋼筋 )和25MnSi(也稱班級鋼筋 )2 種低合金帶肋鋼筋，實(shí)際上研制成功并大量生產(chǎn) 的是20MnSi 鋼筋，而 25MnSi 鋼筋產(chǎn)量有限，兩者屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分別為 335, 375MPa。余熱處理鋼筋既可用于出口，也可為國內(nèi)工程選用。 （ 3）軋機(jī)剛度低，彈跳大。對于線材產(chǎn)品，推行大盤重，開發(fā)硬線。40， 216。 （ 4）對提高產(chǎn)品質(zhì)量、滿足用戶需求有益而影響產(chǎn)量的技術(shù)，在我國的使用和推廣力度低于世界先進(jìn)水平國家。差距最大的是專用小型材。型鋼生產(chǎn)在軋鋼車間生產(chǎn)中占有重要的地位，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國每年生產(chǎn)的型材占鋼材生產(chǎn)總數(shù)量的 50%左右，因此，掌握型鋼生產(chǎn)理論與工藝，對提高型鋼產(chǎn)品質(zhì)量和精度，開發(fā)新品種、新工藝、新設(shè)備，完善生產(chǎn)自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。 產(chǎn)品方案的選擇原則 產(chǎn)品方案是指所設(shè)計(jì)的工廠的主要生產(chǎn)車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品的名稱、品種、規(guī)格、狀態(tài)及年計(jì)劃產(chǎn)量，依次來選擇設(shè)備和制定工藝。鋼種為 碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼 。 （ 3）所選計(jì)算產(chǎn)品要與實(shí)際相接近。按照制定的權(quán)限與使用范圍的不同、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)可分為國標(biāo)、冶標(biāo)、企標(biāo)等。 表 20MnSi 性能參數(shù) 鋼號 化學(xué)成分 % 力學(xué)性能 C Mn S P Si ζs/MPa ζb/MPa δ 5/% 不小于 20MnSi 335 490 16 鋼材（或坯）的化學(xué)成分允許偏差應(yīng)符合 GB/T222《鋼的化學(xué)分析用試樣及化學(xué)成分允許偏差》的規(guī)定。 （ 6）表面質(zhì)量 壓 力加工用鋼材的表面不得有裂紋、結(jié)疤、折疊及夾雜。0.4 1.5 177。0.4 2.2 2.2 1.7 3.0 12.5 177。碳素結(jié)構(gòu)鋼占棒材總產(chǎn)量70%以上，碳、硅、錳、硫、磷是碳素 結(jié)構(gòu)鋼中的五大元素，碳、錳是鋼中的主要強(qiáng)化元素，它具有良好的焊接工藝性能，用量比較大，生產(chǎn)的廠家也不少比較適合本設(shè)計(jì)任務(wù)。 表 金屬平衡表 金屬平衡表 錠坯 成品 燒損 切損和軋廢 檢驗(yàn)廢 品 年產(chǎn)量（萬 t） 60 比例（ %） 100 96 2 12 第 12 頁 4 制定生產(chǎn)工藝流程 生產(chǎn)工藝的制定 制定生產(chǎn)工藝的原則 工藝流程就是把產(chǎn)品的生產(chǎn)工序排列起來。但技術(shù)要求則是其主要方面，它對產(chǎn)品的質(zhì)量要求，即它對產(chǎn)品的幾何形狀與尺寸精確度、鋼組織與性 能以及表面質(zhì)量都作出了明確的規(guī)定，顯然，產(chǎn)品的技術(shù)要求是制定工藝過程的首要依據(jù)。反之，則產(chǎn)品成本下降。所以坯料表面缺陷清理是提高鋼材合格率，保證鋼清理和火焰清理的方法。對金屬進(jìn)行酸洗或堿洗屬于化學(xué)法清除。 ⑴ 加熱速度 鋼的加熱速度指在單位時(shí)間內(nèi)鋼的溫度的變化。所以合理確定加熱時(shí)間對實(shí)現(xiàn)正確加熱、提高爐子產(chǎn)量、保證加熱質(zhì)量和改善爐子的各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有重要意義。但是溫度過高又會產(chǎn)生過熱、過燒、氧化鐵皮增多、甚至發(fā)生熔化等加熱缺陷，因此鋼的加熱溫度有一個(gè) “上限 ”；另一方面，根據(jù)對金屬加工的工藝要求，希望金屬在加工完了時(shí)能保持在一定的溫度上，以期得到理想的內(nèi)部組織和性能，并保證軋制的順利進(jìn)行；所以加熱溫度又有一個(gè) “下限 ”。變形規(guī)程的主要內(nèi)容時(shí)確定總的變形量和道次變形量。 按連軋常數(shù)分配各道次速度，出口速度最大為 13m/s. ⑶ 溫度規(guī)程 溫度規(guī)程規(guī)定了軋制時(shí)的溫度區(qū) 間，及主要決定軋制時(shí)軋件的開軋溫度和 17 第 17 頁 終軋溫度。由于鋼在熱軋后冷卻，在應(yīng)力作用下可能出現(xiàn)外部或內(nèi)部裂紋，就必須全部或部分地消除冷卻時(shí)鋼中所產(chǎn)生的各種應(yīng)力，如采取緩冷等措施。 目前，對于鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋，為提高其力學(xué)性能，常使用淬火＋自回火工藝。此孔型系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）變形均勻，軋前軋后軋件斷面形狀能平滑地過渡，可防止產(chǎn)生局部應(yīng)力。誘導(dǎo)裝置應(yīng)保證軋件能按照所要求的狀態(tài)進(jìn)出孔型，或者使軋件在孔型以外發(fā)生一定的變形，或者對軋件起一定的矯直或翻 20 第 20 頁 轉(zhuǎn)作用等。為保證安全生產(chǎn)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，在孔型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮軋制過程易于機(jī)械化，軋制穩(wěn)定，便于調(diào)整，軋件輔件堅(jiān)固耐用，裝卸容易。R =； ④ 橫筋高度 h 和寬度 b： 為了提高成品孔的使用壽命，防止由于圓形槽底磨損較快而造成橫筋高度小于最大負(fù)偏差的情況發(fā)生，故橫筋的設(shè)計(jì)高度通常安部分正偏差設(shè) 計(jì)。 延伸孔型設(shè)計(jì) 延伸孔型由 15 道組成，為了孔型設(shè)計(jì)方便，可將粗軋的總延伸系數(shù)按對進(jìn)行分配，粗軋總延伸系數(shù)為： 23