【文章內(nèi)容簡介】 ，國內(nèi)僅能生產(chǎn)得到貝卡爾特 G09D 認證的產(chǎn)品，而基本不能生產(chǎn)達到高級別簾線鋼V00D 技術(shù)條件的產(chǎn)品。目前世界眾多線材生產(chǎn)大企業(yè)中，產(chǎn)品質(zhì)量較好的屬日本神戶和德國撒斯特，其次有日本新日鐵和住友及韓國浦項等。很多線材廠家不能生產(chǎn)高利潤專用產(chǎn)品，主要原因在于不能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。5. 市場現(xiàn)狀隨著中國國民經(jīng)濟恢復到平穩(wěn)發(fā)展階段，線材行業(yè)也在迅速發(fā)展，目前，除個別品種外（鋼簾線用鋼、汽車彈簧鋼、高級冷鐓鋼、超低碳鋼等） ，基本都能滿足用戶需求，自給率不斷上升。但中國線材市場仍存在問題，2021 年中國線材產(chǎn)能可以達到6500 萬噸，而國內(nèi)需求僅為 4300 余萬噸，在此情況下，自給率也僅僅可達到 93%左右，一些專用材仍需要進口。中國線材生產(chǎn)技術(shù)及裝備進步很快，從工裝狀況和產(chǎn)量上來看，已屬于線材大國，但在管理、生產(chǎn)技術(shù)方面與世界一流水平還有差距，不能稱為強國。因此在我國新建高速線材車間是很有必要且可行的。 設計任務車間設計的目的是為了建設新的企業(yè)、擴建或是改建老企業(yè)。企業(yè)在建設中能否加快速度、保證質(zhì)量和節(jié)約投資，在建成后能否達到最好的經(jīng)濟效果，設計工作是起決定性作用的。本次設計欲通過對國內(nèi)外形勢的調(diào)研，以國內(nèi)某鋼廠為背景，結(jié)合國內(nèi)外先進的技術(shù)以及實際情況。設計年產(chǎn)量 40 萬噸的高速線材車間，采用全線連續(xù)無扭軋制，主要生產(chǎn)碳素結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、鋼簾線、預應力鋼絲鋼絞線、冷鐓鋼和焊條鋼等制品用線材，規(guī)格為 ～Φ20mm。廠址定于福建省漳州市古雷半島。太原科技大學課程設計論文 第 1 章 緒論 6 區(qū)位和市場優(yōu)勢福建寧德漳灣規(guī)劃的臨海大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)地處中國最好的深水良港三都澳，位于中國東部海岸線和太平洋西部海岸線中點，處于中國經(jīng)濟最發(fā)達的三個地區(qū)：長三角、珠三角和臺灣省的幾何中心點，是中國東南沿海從浙江寧波到廣東湛江之間 3000多公里海岸線上唯一列入國家規(guī)劃的一個大型臨海鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的選點。一旦建成，產(chǎn)品將幅射長三角、珠三角、臺灣、港澳及東南亞，緊靠我國鋼材主要消費市場。以2021 年為例，就鋼材而言，福建消費 820 萬，缺口 500 萬噸；浙江消費 1200 萬噸，缺口 1000 萬噸；廣東消費 2800 萬噸，缺口 2021 萬噸；臺灣鋼坯缺口 600 萬噸。 有城市依托、環(huán)境容量大鋼鐵聯(lián)合企業(yè)離中等城市——寧德市區(qū)不到 10 公里，寧德市可為其提供各種配套服務。又有中低山隔離，廠區(qū)處于城區(qū)側(cè)下風方向，目前寧德市基本上無工業(yè)污染源、環(huán)境容量大，有富余的污染物排放指標。 供水工程從七都溪引水距離 公里、從霍童溪引水距離 公里。七都溪引水的官倉水庫以上流域面積 平方公里，年均徑流量 億方，多年平均流量 方/秒，官昌水庫庫容 3030 萬方，調(diào)節(jié)庫容 2254 萬方，由于生態(tài)、農(nóng)業(yè)、城市用水，在 97%保證率下只能給鋼鐵廠供水 2 方/ 秒，顯然不夠?；敉饔蚩偯娣e 2244 平方公里，擬取水的八都攔河壩以上集雨面積 2210 平方公里，多年平均徑流量 億方，多年平均流量 方/秒。由于在其上游建有庫容為 億方的洪口水庫及其下游庫容為 897 萬方的柏步反調(diào)節(jié)水庫，在 97%保證率時，八都上坂攔河壩取水口的入海流量為 65 方/秒，鋼鐵廠引水量為 6 方/ 秒，僅為其入海流量的 %，對生態(tài)基本沒有影響，并能保證對鋼鐵廠供水。 碼頭和航道（1） 航道及港池開挖 4860 萬方，經(jīng)地質(zhì)鉆探負 25 米以上均為砂和泥沙，可吹砂造地，一舉兩得，減少投資。人工開挖航道長 公里，底寬 240 米，深 21 米，邊坡 1：6。經(jīng)過二個設計院背靠背數(shù)模試驗，由于人工開挖航道軸線與漲退潮的潮流方向一致，人工開挖航道后淤積量很少，年回淤量僅 1%，約 50 萬方左右，若干年后邊太原科技大學課程設計論文 第 1 章 緒論 7 坡隱定，由于航道的引流作用，加上退潮流速大于漲潮流速，航道不但不淤，還會逐年刷深。鋼鐵廠一期投產(chǎn)后，可考慮航道挖深至負 24 米，讓 30 萬噸級礦砂船乘潮進港靠泊。（2） 人工開挖航道滿足 25 萬噸級最大 萬噸貨船滿載乘潮進港，保證率為90%。 （防城港只挖至負 米，基巖為軟巖，繼續(xù)挖深相當困難，20 萬噸船乘潮進港，保證率為 70%。湛江和防城港開挖航道均在外海，長度在 10～20 公里，風浪大，航道軸線與漲落潮潮流向夾角大，回淤量大，不但日常維護費高，而且一年一次的挖泥船清淤作業(yè)，直接影響船舶航行和企業(yè)生產(chǎn)） 。（3） 總共建有 25 萬噸級碼頭 2 個、10 萬噸級煤碼頭 2 個、3 萬噸級鋼材碼頭 4個、1 萬噸級鋼材碼頭 2 個、1 萬噸級廢鋼、水渣、輔料碼頭各一個，總計 13 個碼頭（不包括工作船碼頭） ，水運貨運量占總貨運量的 76%?？傇靸r 億人民幣（包括航道疏浚） ，投資省。（4） 由于避風條件好，碼頭年均作業(yè)天數(shù)在 330 天以上（扣除臺風、霧日、雷暴雨天氣） 。歷史上有記載的最大的 66 年 9 月 3 日 14 號臺風在三都島登陸風速 42 米/秒，在漳灣僅 28 米/秒。外海泥沙無法進入，陸域森林覆蓋好，溪河含砂量少，且上中游修了大量水庫，泥砂被攔截，直接入海泥沙甚少。綜上所述，在福建省漳州市古雷半島新建高速線材車間是可行的。東北大學畢業(yè)設計（論文） 第 5 章 工藝計算 8 第 2 章 工藝計算工藝計算是在確定計算產(chǎn)品工藝流程和所選擇設備的基礎上，根據(jù)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求以及產(chǎn)品與設備的工藝性能的特點，對各主要工序進行具體的科學分析和必要的理論計算，從而確定出各種產(chǎn)品在各工序中的準確而又具體的生產(chǎn)工藝流程，工藝參數(shù)等。 坯料選擇目前，軋鋼廠普遍使用的坯料有三種：連鑄坯，初軋坯，鍛壓坯，本車間使用坯料為 130130 連鑄坯。因為連鑄坯具有：金屬收得率提高 10%左右；每噸鋼大致可節(jié)約熱能 14 萬大卡；可以降低產(chǎn)品成本可達 10%的優(yōu)點。由于本車間使用的是在上游車間已經(jīng)清理合格的坯料，所以本車間不再需要另設鋼坯的清理設備，只需在上料的同時，經(jīng)目視檢查，如果發(fā)現(xiàn)不合格鋼坯，剔除即可。 坯料加熱制度確定坯料加熱制度包括加熱溫度、加熱時間、加熱速度燃料選擇、爐型結(jié)構(gòu)及輔助設備選擇。坯料經(jīng)過清理后，在進入粗軋之前，需要將其加熱，目的是提高鋼坯的塑性，降低金屬變形抗力以及改善金屬內(nèi)部組織和性能，以便于軋制。一般來說，把坯料加熱到奧氏體單相固熔的組織的溫度范圍內(nèi)，并有足夠的時間以均化組織及融化碳酸物，從而得到具有塑性良好的面心晶格，較低變形抗力、良好機械性能的金屬組織，保證順利軋制。 加熱溫度確定坯料的加熱溫度主要取決于各種鋼的特性和壓力加工工藝要求，以保證鋼材的質(zhì)量和產(chǎn)量。高線軋制過程中，當軋制速度大于 9m/s 時，軋件是升溫的；當達到 100m/s時，在精軋段就要開始控冷，甚至必須降低鋼坯的開軋溫度。所以高線軋機鋼坯加熱東北大學畢業(yè)設計（論文） 第 5 章 工藝計算 9 溫度不再單純是為了使鋼坯獲得盡可能大的塑性和盡可能小的變形抗力以及軋后不存在有害的殘余加工應力的要求，而必須與軋機、軋制速度和控軋控冷要求結(jié)合起來，按高速軋制工藝及控制工藝確定鋼坯的加熱溫度。加熱溫度的選擇應依鋼種不同而不同。對于碳素鋼，最高加熱溫度應低于固相線100~150℃，加熱溫度偏高，時間偏長，會使奧氏體晶粒過分長大，引起晶粒之間的結(jié)合力減弱。鋼的機械性能變壞，這種缺陷成為過熱。加熱溫度過高或在高溫下時間過長，金屬晶粒除長得很粗大外，還使偏析夾雜富集的晶粒邊界發(fā)生氧化或融化在軋制時金屬經(jīng)受不住變形，往往發(fā)生碎裂，這種缺陷稱為過燒。過燒的金屬無法進行補救，只能報廢。過燒實質(zhì)上是過熱的進一步發(fā)展，因此防止過熱即可防止過燒。表 是某些鋼的加熱及過燒溫度。表 某些鋼的加熱及過燒溫度鋼 種 加熱溫度，℃ 過燒溫度，℃碳素鋼 %C 1050 1140碳素鋼 %C 1080 1180碳素鋼 %C 1120 1220碳素鋼 %C 1180 1280碳素鋼 %C 1250 1350碳素鋼 %C 1320 1470碳素鋼 %C 1350 1490硅錳彈簧鋼 1250 1350鎳鋼 3%Ni 1250 13708%鎳鉻鋼 1250 1370鉻釩鋼 1250 1350高速鋼 1280 1380奧氏體鎳鉻鋼 1300 1420根據(jù)上述理由，擬定計算產(chǎn)品的加熱溫度如表 所示。表 計算產(chǎn)品坯料的加熱參數(shù)計算產(chǎn)品 彈簧鋼加熱溫度，℃ 1150 加熱速度的確定加熱速度是指在單位時間內(nèi)鋼的溫度變化。加熱速度應根據(jù)各種金屬在某溫度范圍內(nèi)的塑性和導熱性以及鋼的溫度應力來確定。一般坯料加熱可分為：預熱段、加熱段、均熱段。在預熱段很多合金鋼和高碳鋼在 500600℃以下塑性很差，因此應放慢加熱速度以免使坯鋼中部產(chǎn)生“穿孔”開裂的缺陷。當溫度達到 700℃以上時鋼的塑性和導熱性都大大提高。此時金屬坯料內(nèi)部的熱應變力較小，應盡可能快的加熱，這樣不東北大學畢業(yè)設計（論文） 第 5 章 工藝計算 10 僅提高加熱爐的生產(chǎn)能力，同時還可防止或減輕某些缺陷如氧化、脫碳及過熱等。當鋼坯溫度達到加熱要求溫度后，為使鋼坯首尾、內(nèi)外以及上下各處的溫度均勻，應在該溫度下停留一段時間，對一般的碳鋼及低合金鋼，由于在低溫時其塑性及導熱都比較好，所以可縮短或者除去預熱段，從而提高生產(chǎn)率。 加熱時間的確定加熱時間是指鋼坯裝爐后，加熱到加工要求的溫度所需的時間。原料的加熱時間長短不僅影響加熱設備的生產(chǎn)能力，同時也影響鋼材的質(zhì)量。即使加熱溫度不過高，也會由于時間過長而造成加熱缺陷。合理的加熱時間取決于原料的鋼種、尺寸、裝爐溫度、加熱速度及加熱設備的性能與結(jié)構(gòu)。關于加熱時間的計算，目前用理論方法還很難滿足生產(chǎn)實際的要求，常用的經(jīng)驗公式有： （51）DKTl?式中： ——加熱時間，h；T——坯料厚度或直徑，mm；D——修正系數(shù)。lK考慮鋼種成分和其它因素影響，各種鋼的修正系數(shù)見表 。表 各種鋼的修正系數(shù)鋼種 Kl 值碳鋼 ～低合金鋼 ～高合金結(jié)構(gòu)鋼 ～高合金工具鋼 ～本設計的小型軋鋼廠，計算產(chǎn)品是 65 錳彈簧鋼，則加熱時間為（～）20=3～4h，取加熱時間為 。 計算產(chǎn)品的孔型設計鋼坯只有依次通過一系列孔型，經(jīng)過若干道次的軋制變形后，才能獲得所要求的斷面形狀和尺寸的型鋼，把為達到此目的而確定各孔型形狀，計算各孔型尺寸，把孔型合理地配置在軋輥上等工作稱為孔型設計。良好的孔型設計應該做到：（1） 得到符合要求的形狀、精確的尺寸、良好的表面質(zhì)量和內(nèi)部組織以及力學性能均佳的優(yōu)質(zhì)線材。東北大學畢業(yè)設計（論文） 第 5 章 工藝計算 11 （2） 軋制工藝穩(wěn)定、生產(chǎn)操作簡單、軋鋼機調(diào)整方便，并使軋機具有盡可能高的生產(chǎn)能力。（3） 使軋制能耗和軋輥消耗最低。（4） 勞動條件好，安全，便于實現(xiàn)高度機械化、自動化操作。為達到上述要求，獲得最佳的效果，孔型設計者除應掌握金屬在孔型設計的方法步驟外，還必須熟悉軋機設備工藝特點和操作習慣，針對具體軋機工藝特點和操作條件進行相應的孔型設計看，并在實踐中不斷改進和完善。 選擇孔型系統(tǒng)軋制某種產(chǎn)品，一般需要一定數(shù)量對形狀和尺寸都有嚴格要求的孔型，即所謂精軋孔型。按軋制順序，在精軋孔型以前的孔型，是將大斷面的鋼錠或鋼坯盡量用較少的軋制道次軋成第一個精軋孔型所需的斷面形狀和尺寸的軋件，通常稱之為延伸孔型。選擇延伸孔型的依據(jù)如下：（1） 軋機條件；（2） 坯料的技術(shù)條件；（3） 生產(chǎn)技術(shù)水平及操作人員的熟練程度等。根據(jù)以上原則，并結(jié)合產(chǎn)品實際情況，采用最為合適的孔型系統(tǒng)使其既能適應各種合金鋼種的軋制，以便于各種坯料順利進行。為此，選擇橢圓—圓孔型系統(tǒng)。該孔型系統(tǒng)具有下列優(yōu)點：（1） 孔型共用性大，有利于提高軋機生產(chǎn)能力；（2） 壓下量大，對軋制大斷面軋件有利；（3） 孔型磨損均勻，能耗相對較?。唬?） 氧化鐵皮易脫落，軋件表面質(zhì)量好。26 架全部采用橢圓圓孔型系統(tǒng)，是因為橢圓圓孔型系統(tǒng)變形較為均勻，在孔型中軋出的軋件沒有尖銳的棱角，可以保證軋機斷面各處冷卻均勻，軋制時不易形成裂紋，而且此孔型形狀有利于去除軋件表面的氧化鐵皮，使軋件具有良好的表面質(zhì)量。綜上所述，這套孔型系統(tǒng)共用性廣，變形均勻，軋輥平立交替、無扭轉(zhuǎn)軋制，是較合適的孔型系統(tǒng)，可獲得好的軋材表面質(zhì)量及機械性能。東北大學畢業(yè)設計（論文） 第 5 章 工藝計算 12 確定軋制道次數(shù)本高線車間的主導產(chǎn)品是以 130130 的彈簧鋼連鑄坯軋制成的 線材，下面就以此詳述孔型設計的過程。 為冷尺寸，考慮到熱膨脹