【文章內(nèi)容簡介】 6 架，中軋機 6 架，精軋機 6 架，終軋最大軋制速度為 22m/s。 采用主要工藝流程為選定 坯料 → 加熱 → 除鱗 →軋制（粗、中、精軋） → 冷卻 → 打捆 → 檢查 → 入庫 。 棒材以定尺交貨，橫列式、半連續(xù)式、全連續(xù)式各種軋機都可以進行生產(chǎn)。 本次設計 采用全連續(xù)式平立交替布置軋機，以保證產(chǎn)量減少事故。 本次 設計 從 設計任務書出發(fā)，首先論述了棒材的發(fā)展概況和市場需求，然后 制定產(chǎn)品的 產(chǎn)品大綱、軋機的選擇及產(chǎn)品的 工藝 設計、 工藝 參數(shù)計算 與 校核、輔助設備的選取。 關(guān)鍵詞 : 車間設計； 孔型設計；棒材 II ABSTRACT This is the technology design for producing million tons of hot rolled bar workshop per year. Major steel with diameter of 16 mm is chosen as the typical product of the workshop to be designed. And we carry out national standard during the production. We use continuous rolling technology. There are 18 mills ,6 for roughing mill, 6 for medium mill, 6 for finishing mill. The speed of the largest end mill is about 16m/s .This paper also analyzes the contemporary rod production in China, and points out that a series of problems need to be solved. The design depends on the design paper, which firstly states the development situation of bar and the market demand. The necessity and possibility of setting up a plan are also discussed. Then the design sets out in certain procedures, mainly including the making of the product outline, choosing mills, the design of pass in typical products force and energy parameters calculating and checking, the choosing of auxiliary equipments. Keywords: workshop design， pass design， bar 銅陵學院畢業(yè)設計 1 第 1 章 緒論 我國小型棒材的發(fā)展 上個 世紀 50 年代我國 的型 鋼產(chǎn)量 比較 低，生產(chǎn)的鋼筋品種 較少， 國有鋼鐵企業(yè)也只能生產(chǎn)屈服強度標準值分別為 235MPa、 275MPa 的螺紋鋼 。 上個 世 紀 70 年代開始研制25MnSi2 和 16MnSi種低合金帶肋鋼筋， 在 實際上 生產(chǎn)中由于技術(shù) 原因， 大量生產(chǎn)的是20MnSi鋼筋 。 80 年代 小規(guī)格鋼筋產(chǎn)量和規(guī)格 基本上 滿足 不了 工程建設需求，國內(nèi)中小型企業(yè)針對這一 現(xiàn)狀 ，開始引進 和 自制冷軋帶肋鋼筋設備， 使得 軋機數(shù)量和產(chǎn)量達到了相當高的 規(guī)模。 上個世紀， 我國擁有小型線棒材軋機約 700 多套， 位居世界首位 。但每套軋機的平均年產(chǎn)量 只有 3 萬多噸，而當時世界平均 年產(chǎn)量為 10 幾萬噸 。我國小型線棒材產(chǎn)品長期 滿足不了社會需求，生產(chǎn)工藝和設備 遠低于當時世界先進水平。主要表現(xiàn)在以下方面。 （ 1）棒線材軋機以橫列式和布棋式為主 ， 布局較為落后。 （ 2）連鑄比很低， 1984 年不足 10%。 （ 3）軋機剛度低，彈跳大。 小型 線棒 材軋機的連 續(xù) 化 1986 年我國小型 線棒 材連軋比不足 8%， 之后幾年國家 強調(diào)了以連軋為 主要 方向， 強調(diào)了 小型型鋼軋機實現(xiàn)連續(xù)化的重要性。 至此， 我國小型連軋機的數(shù)量 得到了大幅度提高，使我國線 棒 材的生產(chǎn)能力 達到世界較高水平 。 產(chǎn)品升級 在 棒材產(chǎn)品 使用中 ， 推廣 III 級熱軋帶肋鋼筋， 用來 替代 II 級鋼筋。產(chǎn)品基本 上 能 夠滿足 不斷 發(fā)展的國民經(jīng)濟建設需求。 我國小型線棒材的生產(chǎn)現(xiàn)狀 鋼鐵材料以其特有的較高的強度、韌性、塑性和綠色 可 循環(huán) 性在未來 一定 時期內(nèi)仍將是 非常 重要的 使用 材料。隨著我國電氣機械、汽車制造業(yè)的發(fā)展 ， 線棒材 使用量 將 增加，而且線棒材 生產(chǎn)工藝 將發(fā)生 較大 的變化。目前我國線棒材生產(chǎn) 工藝 有如下特點。 我國線棒材 的 軋機數(shù)量 和 產(chǎn)量均居世界 首 位 ， 而且產(chǎn)量還在 持續(xù) 增長 ， 目前我國線棒材 的產(chǎn)量 占鋼材總產(chǎn)量的 50 %～ 52 %， 日本線棒材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的 28% 左右 ， 而且?guī)啄陙懋a(chǎn)量相對平穩(wěn)美國線棒材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的 22 %左右。因此我國線棒材 的 產(chǎn)量 要高于美國和日本。近年來我國小型 型鋼生產(chǎn) 向連續(xù)化 方向 發(fā)展 ， 線材生產(chǎn)則趨向采用高速線材軋機 ， 以滿足社 會需求。實際上 目前尚有一些落后的小型線材軋機 廠急需轉(zhuǎn)型或者 淘汰。 一直以來 ， 我國線棒材 生產(chǎn)廠的 管理水平不斷提高 ， 一般小型 軋機 及高速線材軋機投產(chǎn)后 2 年左右即能達到 甚至 超過設計產(chǎn)量 。 近年來 ， 大多數(shù) 小型線材軋機的成材率達到 了97 %。另外 ， 由于 對高性能 產(chǎn)品 的需求不斷 提高 ， 研發(fā)并生產(chǎn) 了 400MPa Ⅲ 級帶肋鋼筋。并且 ， 不少企業(yè)努力改善冷墩鋼質(zhì)量 ， 采取了多項措施 用于 擴大產(chǎn)品規(guī)格。 性能較高的 高速線材軋機 ， 可提供 Ф5～ Ф25 mm線材 ， 大大 可滿足 了 不同用戶的需求。 （ 1）新 型 軋機大多為 18 架，分 為 粗、中、精 軋機組，每組 6 架， 采用 平立交替布置，實現(xiàn)無扭連軋 來提高軋制速度，在生產(chǎn)中 采用步進式加熱爐。坯料為 165mm165mm 連鑄 2 方坯 ， 長 10~14m。產(chǎn)品規(guī)格為 Ф10~Ф40， Ф20 以下產(chǎn)品采用切分軋制。 （ 2）產(chǎn)品以帶肋鋼筋為主。 （ 3）對 于能夠 提高產(chǎn)量 的 無頭軋制、切分軋制技術(shù)等，我國使用和推廣的力度 總體 高于 部分 發(fā)達國家。 從我國的熱軋帶肋鋼筋 的 發(fā)展可以看出，我國熱軋帶肋鋼筋的生產(chǎn) 技術(shù) 不斷提高，普通鋼筋從低碳鋼、低合金鋼向微合金 高強度 鋼發(fā)展 。 預應力鋼筋從松弛較大、強度偏低向低松弛、高強度的 鋼筋 發(fā)展 。 同時，冷加工鋼筋從廣泛采用到被淘汰出局，而作為細直徑的冷軋鋼筋，仍將是普通鋼筋的一種補充。 在本設計中，自動化程度 非常 高，從坯料上料到成品 ， 全部自動化。坯料選用連鑄坯取代初軋鋼坯，簡化了 生產(chǎn) 工藝， 大幅度 提高了成材率，降低了生產(chǎn)成本。同時，設計采用全連軋生產(chǎn)線，縮短了軋制周期，提高了軋機產(chǎn)量、軋制精度和成品質(zhì)量。并且在軋制的精軋部分采用平立輥交替軋制，減少軋制事故的發(fā)生，提高了生產(chǎn)效率。 3 第 2 章 產(chǎn)品方案 產(chǎn)品方案的制定 產(chǎn)品方案又稱產(chǎn)品大綱，是指設 計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)、計劃產(chǎn)量。產(chǎn)品方案是制定產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程、進行車間設計、確定軋機組成或選擇各項設備的主要依據(jù)，包括車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品名稱、品種、規(guī)格及年產(chǎn)量計劃。 產(chǎn)品方案的選擇原則 產(chǎn)品方案是指所設計的工廠的主要生產(chǎn)車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品的名稱、品種、規(guī)格、狀態(tài)及年計劃產(chǎn)量，依次來選擇設備和制定工藝。 確定產(chǎn)品方案的原則： （ 1） 國民 經(jīng)濟發(fā)展對 各種 產(chǎn)品的要求，既考慮當前的急需 量 又要考慮將來發(fā)展的需要量 。 （ 2）產(chǎn)品的平衡，考慮全國各地的布局和配套加以平衡。 （ 3） 廠 址的選擇 、生產(chǎn)資源、自然條件、投資等可能性。 （ 4）考慮軋機生產(chǎn)能力的充分發(fā)揮， 盡可能 提高軋機的生產(chǎn)技術(shù)水平。 根據(jù)計任務書對各項產(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，進行一系列的調(diào)查工作，針對國民經(jīng)濟現(xiàn)狀及發(fā)展，國內(nèi)外市場動態(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。 產(chǎn)品方案的確定 本課題以銅陵富鑫鋼鐵有限公司為參考，以 Ф16毫米螺紋鋼為基礎，對一個年 產(chǎn) 120萬噸的中型棒材車間進行生產(chǎn)工藝合理化設計。以 。 表 21 產(chǎn)品方案表 產(chǎn) 品 大 綱 品種 產(chǎn)品 材質(zhì) 尺寸 年產(chǎn)量（萬 t） 交貨狀態(tài) 熱軋帶肋鋼筋 碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 Φ16 120 熱軋 產(chǎn)品標準與技術(shù)要求 在 實際生產(chǎn)中為了滿足用戶客觀上的使用要求，每個品種都必須滿足形狀、尺寸規(guī)格和內(nèi)部性能的要求。因而，各類產(chǎn)品的分類、編制、牌號、化學成分、品種規(guī)格和尺寸公差、生產(chǎn)技術(shù)條件、機械相能、驗 收規(guī)程、試驗及包裝方法、交貨狀態(tài)等，國家均有標準規(guī)定，如國標、冶標等，如果國家沒有標準規(guī)定，可由生產(chǎn)廠家和客戶商定。 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 及 重量 等 應符合 《鋼筋混凝土用熱軋帶肋 4 鋼筋》的 相 關(guān)規(guī)定。 （ 2）牌號及化學成分見表 22。 表 22 20MnSi 性能參數(shù) 鋼號 化學成分 % 力學性能 C Mn S P Si σs/MPa σb/MPa δ5/% 不小于 20MnSi 335 490 16 （ 3）冶煉方法 一般情況下， 冶煉方法有生產(chǎn)廠 家 自行選擇。 （ 4）交貨狀態(tài) 一般情況下， 以熱軋或熱鍛狀態(tài)交貨。如 有特殊要求，可經(jīng)過 熱處理 后 交貨。 （ 5）力學性能 用熱處理毛坯制成試樣測定鋼材的縱向力學性能和退火或高溫回火狀態(tài)的硬度，檢驗結(jié)果應符合表 中的規(guī)定。 （ 6）脫碳層 根據(jù)需 要 ，對含碳量大于 %的鋼應檢驗脫碳層，采用顯 微組織法檢驗每邊總脫碳層深度不大于鋼材直徑的或厚度的 %。 （ 7）熱軋帶肋鋼筋鋼成品相關(guān)標準見表 23。 表 23 熱軋帶肋鋼筋 的相關(guān) 標準 公稱直徑 內(nèi)徑 d 縱肋高 h1 橫肋高 h 縱肋寬 橫肋寬 間距 l 橫筋末端最大間隙 公稱橫截面面積/mm2 公稱尺寸 允許偏差 公稱尺寸 允許偏差 公稱尺寸 允許偏差 公稱尺寸 允許偏差 16 177。 177。 177。 177。 5 第 3 章 坯料 的 選擇 及 金屬平衡表 坯料選擇 坯料選擇合理，不僅可使鋼材質(zhì)量得到保證，而且可使軋機生產(chǎn)能力得以發(fā)揮，金屬收得率也能提高。在本設計中選用 20MnSi。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計任務。 目前，軋鋼生產(chǎn) 所使用的 坯 料 有三種：即用連鑄坯、用鋼錠軋制成的坯、用鋼錠直接軋制成材。與其它兩種相比，連鑄坯的特點 是 金屬收得率可提高 6～ 12％ ， 每噸鋼大概可節(jié)約熱能 14 萬卡 ， 降低產(chǎn)品成本可達 10％； 由于連鑄坯有這些特點，根據(jù)本車 間的設計要求，選擇優(yōu)質(zhì)連鑄坯。根據(jù)成品的斷面尺寸、工藝安排及設計產(chǎn)量的，我們將連鑄坯的尺寸選為 165mm165mm14000mm。 金屬平衡表 軋鋼生產(chǎn)中最重要的消耗 是 金屬消耗，因此，降低金屬消耗對節(jié)約金屬、降低成本有非常 重要的意義。 根據(jù)本設計的特點，確定金屬消耗有以下幾部分組成： （ 1）氧化和燒損 ， 也就是 金屬在高溫狀態(tài)下的氧化損失，本設計取 %。 （ 2）切損 ， 包括切頭、切尾、切邊 和 由于局部質(zhì)量不合格而必須切除所造成的金屬損失，本設計中取 %。 （ 3）軋廢 ， 即 由于操作 不當、管理不善或者出現(xiàn)事故所造成的廢品損失，本設計中取%。 表 31 金屬平衡表 金屬平衡表 錠坯 成品 氧