【文章內(nèi)容簡介】 根據(jù)生產(chǎn)方案的要求：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的差別。因此生產(chǎn)方案是編制生產(chǎn)工藝流程的依據(jù)；根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求：為了滿足產(chǎn)品技術(shù)條件，就要有相應(yīng)的工序給予保證，因此，滿足產(chǎn)品標準的要求是設(shè)計生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)。根據(jù)車間生產(chǎn)率的要求：由于車間的生產(chǎn)規(guī)模不同，所要求的工藝過程復(fù)17雜程度也不同。在生產(chǎn)同一產(chǎn)品情況下，生產(chǎn)規(guī)模越大的車間，其工藝流程也越復(fù)雜。因此，設(shè)計時生產(chǎn)率的要求是設(shè)計工藝流程的出發(fā)點。 鋼坯的準備：連鑄坯 150mm150mm12022mm裝爐加熱：將鋼坯加熱到奧氏體溫度，以利于軋制。高壓水除鱗：坯料在加熱爐加熱之后，進入粗軋機組之前，需高壓水除鱗，破除坯料表面的氧化鐵皮和次生氧化鐵皮，以免壓下表面產(chǎn)生缺陷。粗、中、精軋機組軋制：使軋件軋成成品的尺寸，其中，粗軋機組 6 架，中軋機組 6 架，預(yù)精軋機組 4 架，8 架精軋機，4 架的減定徑機組，這條生產(chǎn)線上共有 28 架軋機。飛剪切頭尾：軋件進入每組軋機之前都要進行切頭尾工作，目的是為了除去溫度過低的頭部以免損傷輥面，并防止軋件頭部卡在機架間導(dǎo)衛(wèi)裝置中，卡斷剪用于中軋機組、預(yù)精軋機組和精軋機組前，在事故狀態(tài)下碎斷軋件。穿水冷卻：為了降低進入精軋機組的軋件溫度，在精軋機組之前設(shè)置水箱，以控制終軋溫度。吐絲成卷：軋出的線材在穿水冷卻后，通過吐絲成卷形成散卷。斯太爾摩散卷冷卻：控冷線按不同的鋼種和產(chǎn)品用途，控制其冷卻速度，以得到相應(yīng)的成品質(zhì)量。精整與運輸：包括集卷、修整、檢查、取樣、捆軋、稱重掛標牌，用集卷裝置收集散卷，并將其掛到 PS 運輸線上的 C 形鉤上，依次完成集卷、修整、檢查、取樣、捆軋、稱重掛標牌等工序，之后卸卷入庫。 詳細的工藝流程18 由于生產(chǎn)的產(chǎn)品主要是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，所以不宜采用熱裝熱送工藝。將冷卻后連鑄坯由電磁盤吊車提升到+5 米高的上料臺架上經(jīng)過噴丸、探傷，修磨處理的合格的鋼坯送入入爐輥道，稱重、測長后送入加熱爐進行加熱。根據(jù)不同鋼種的加熱制度和加熱要求，鋼坯在步進梁式加熱爐內(nèi)加熱至開軋溫度 950～1150℃，由出爐輥道送往粗軋機進行軋制。 由于主要生產(chǎn)的是優(yōu)碳鋼，為保證軋件表面質(zhì)量和成品的綜合性能，須在粗軋機前設(shè)置高壓水除磷裝置。 采用全連軋方式生產(chǎn)，鋼坯出爐后，由輥道將軋件送入由 6 架平立交替布置的短應(yīng)力線二輥軋機組成的粗軋機組進行軋制。軋件出粗軋機組經(jīng)飛剪切頭后再進入有 6 架平立交替的短應(yīng)力線二輥組成的中軋機組進行軋制。中軋機組軋出的軋件經(jīng)飛剪切頭后由導(dǎo)管經(jīng)立活套進入預(yù)精軋機組，預(yù)精軋機組由 4 架平立交替的懸臂輥環(huán)式軋機組成。機架間設(shè)有立活套器，對軋件進行無張力軋制或微張力軋制。從預(yù)精軋機組出來的軋件經(jīng)中間水箱冷卻，以保證進精軋機組所需要的軋制溫度，再經(jīng)飛剪切頭，由側(cè)活套器進入無扭精軋機組進行軋制。精軋機組為8 架“V”型 45℃無扭軋機，對軋件進行高速、單線、微張，無扭軋制。為了提高軋機作業(yè)率和改善產(chǎn)品質(zhì)量，在精軋機組后設(shè)置減定徑機組（2 臺減徑和 2 臺定徑軋機） ，可對軋件更加高效、高速、高精度，無扭軋制，終軋最大保證速度為 100 米/秒。 19表 31 各種鋼軋制及吐絲溫度表序號鋼種名稱 代表鋼號第一架軋機入口溫度℃精軋機入口溫度℃減定機入口溫度℃吐絲溫度℃1 優(yōu)碳鋼 70 950177。30 850177。10 800177。10 840～8602 低合金鋼 20MnSi 1000177。30 880177。10 770177。20 800～840 控制冷卻從精軋機組和減定徑機組出來的線材進入水冷段。采用開環(huán)控制，以控制軋件合理的吐絲溫度和減少氧化鐵皮的生成。軋件由夾送輥進入吐絲機，成線環(huán)進入斯太爾摩冷卻線進行控制風(fēng)冷。根據(jù)冷卻的鋼種、規(guī)格的不同，在各生產(chǎn)工藝軟件中對輥道速度、風(fēng)量、開啟或關(guān)閉保溫罩進行設(shè)計，自動調(diào)節(jié)，以控制線材的冷卻速度，從而獲得適應(yīng)于不同要求的線材。代表性線材控制冷卻的目的和控冷工藝如下：表 32 各鋼種線材控制冷卻的目的和控冷工藝序號鋼種 最終目的 最終材質(zhì)要求 最終組織要求 控冷工藝1 優(yōu)碳鋼 省去拉拔加工前的鉛浴淬火強度高、拉拔性能好，拉拔后韌性高索氏體 控制風(fēng)冷2 低合金鋼 簡化球化退火 接近球化前組織 細珠光體 延遲冷卻20 經(jīng)風(fēng)冷后的線環(huán)在集卷站收集成盤卷后，經(jīng)芯棒旋轉(zhuǎn)、翻平，再由掛卷小車將盤卷掛至 P/F 線的形“C”鉤上，繼續(xù)冷卻，并進行表面和外形尺寸檢查，剪去超公差和未穿水冷卻的頭尾部，取樣，壓緊打捆，稱重及掛標牌，然后到卸卷站卸卷，排齊，由吊車吊至成品跨呈梯形存放，按合同計劃發(fā)貨。 、廢鋼及氧化鐵皮清除整個軋線共設(shè)有 6 臺剪機，其中 3 臺飛剪機分別設(shè)置在粗軋機組后、中軋機組后，精軋機組前，用于剪切軋件的頭部和尾部，并可起事故碎斷作用。3臺卡斷剪分別設(shè)置在 13機組前、精軋機組前和減定機組前。飛剪切下的頭尾及事故碎斷的廢鋼經(jīng)溜槽落入平臺下的收集筐中，由叉車堆料場整理存放；其他軋制廢品用火焰切割成小段裝入收集筐中，再由汽車運走。落入鐵皮溝的氧化鐵皮，經(jīng)水沖至沉淀池中，定期用抓斗抓出放到濾水池中，濾干后用汽車運走。細顆粒氧化鐵皮和廢油在水處理站凝結(jié)成沉淀，制成泥餅，由汽車外運。 生產(chǎn)工藝流程圖21連鑄坯 上料運送 坯料稱重 加熱連鑄坯熱裝 運送緩沖儲存高壓水除磷預(yù)精軋機軋制飛剪切頭（尾）中軋機軋制粗軋機軋制飛剪切頭（尾）水冷箱冷卻飛剪切頭（尾）無扭精軋機軋制在線測徑水冷箱控制冷卻Pamp。F 線鉤式運輸機運輸及冷卻運卷小車卸卷、掛鉤集卷機集卷夾送輥吐絲機頭尾精整人工表面、尺寸質(zhì)量檢查取樣 盤卷稱重壓緊打捆斯太爾摩運輸機冷卻發(fā)貨 入庫 掛標簽卸卷圖 31 高速線材車間工藝流程框圖 第四章 主要設(shè)備選擇 高速線材軋機的發(fā)展趨勢是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，節(jié)能降耗。因此，目前的廠家均采22用連鑄坯，以及提高軋制速度，減少線數(shù)，以達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，節(jié)能降耗的目的。為此，根據(jù)這一要求和發(fā)展趨勢，以及為獲得高品質(zhì)的優(yōu)質(zhì)碳結(jié)鋼的線材，本設(shè)計選取保證速度為 100 米/秒，連續(xù)操作最大軋制速度為 120 米/秒。 根據(jù)國內(nèi)外各高線廠的實際生產(chǎn)經(jīng)驗及技術(shù)的發(fā)展，其趨勢將以單線為主，具體原因為：1）隨著扎制速度的提高，單線也能高產(chǎn)；2）單線設(shè)備投資少，建廠快，能盡早收回成本，經(jīng)濟效益好；3）單線主廠房小，結(jié)構(gòu)緊湊。結(jié)合本設(shè)計的需求產(chǎn)量，設(shè)備技術(shù)水平，并以生產(chǎn)優(yōu)碳鋼為主，為保證產(chǎn)品產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，本設(shè)計方案將采用單線。 由于本設(shè)計產(chǎn)品的最小規(guī)格為 ㎜，故在確定機架數(shù)時，應(yīng)以 ㎜產(chǎn)品作為設(shè)計計算的基礎(chǔ)。根據(jù) GB/T1498194 可知 ㎜線材的斷面面積 F成 ＝㎜ 2，坯料圓角半徑取 8 計算斷面面積，坯料斷面面積 F 坯＝120 2－4（8 2－Π8 2/4）＝14345㎜ 2。對全連續(xù)高速線材軋機，平均延伸系數(shù)的范圍為 ～，取平均延伸系數(shù) μ＝，則軋制機架總數(shù)為n＝（㏑F 坯 －㏑F 成 ）/㏑μ＝，取 n＝28 架本設(shè)計計算產(chǎn)品規(guī)格為 ㎜，根據(jù)標準得知 ㎜線材的斷面面積 F成 ＝㎜ 2，所以軋制道次總數(shù)為 n＝（㏑F 坯 －㏑F 成 ）/㏑μ＝，取n＝26 道次。23 一個完整合理的高速線材生產(chǎn)主要由以下設(shè)備組成：加熱爐、粗中軋機、預(yù)精軋機、精軋機、減定徑機、斯太爾摩冷卻線等組成。要成功地設(shè)計一條高速線材生產(chǎn)線，合理的選擇生產(chǎn)設(shè)備十分重要。選擇設(shè)備的原則是在選擇成熟設(shè)備的基礎(chǔ)上考慮先進性，在保證工藝的條件下考慮經(jīng)濟性。以下就高速線材車間的主要設(shè)備的特點作較全面的討論。 熱 爐常見的加熱爐有推鋼式和步進式，步進式加熱爐又可分為步進梁式和步進底式。具體比較見下表. 表 41 幾種常見的加熱爐比較　 推鋼式 步進底式爐 步進梁式 梁底組合式損傷 重 少 無 無能耗 高 低 較低 低燒損 % % % %脫碳層 1~2mm ~造價 100% 115% 120% 115%步進爐的特點： 1)產(chǎn)量高。坯料四面受熱，大大縮短加熱時間，能很好地滿足高線加熱坯料量較大的的要求。 2)加熱質(zhì)量好。鋼坯在加熱爐內(nèi)散開布置，加熱溫度均勻，不會出現(xiàn)一般推鋼式加熱爐爐底處水管產(chǎn)生的黑??；鋼坯與步進梁無摩擦，避免鋼坯底面劃24傷；加熱時間短，減少鋼坯氧化量及脫碳層；坯料芯部和底部溫差小，全長加熱均勻。3）操作靈活。操作不受鋼坯外形的限制，爐長不受推鋼長度限制，變換品種容易；步進梁可作“踏步”動作，使鋼坯溫度均勻；空爐出爐簡單，時間短，勞動強度低。進出料方式：出料采用側(cè)出料，進料有側(cè)進料（密封性好） 。綜上所述并結(jié)合生產(chǎn)優(yōu)碳鋼的質(zhì)量與工藝要求，加熱爐選取步進梁式加熱爐。 中 軋 機粗軋機類型很多，有三輥行星式、平立交替式、水平二輥式等形式。平立交替式：可實現(xiàn)軋件無扭軋制，特別適合高級線材的生產(chǎn)，另外可實行無孔型軋制。現(xiàn)已有平立可轉(zhuǎn)換軋機，可實現(xiàn)多線生產(chǎn)，但造價較高。以前用于高級鋼的生產(chǎn)，現(xiàn)也普遍應(yīng)用于碳結(jié)鋼生產(chǎn)。水平二輥式：這種形式的粗軋機應(yīng)用較普遍,尤其適用于以碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼為主的多線軋制。軋機形式主要形式是閉口機架、短應(yīng)力線軋機和預(yù)應(yīng)力軋機。根據(jù)設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的需，粗、中軋機組均由交流電機單獨傳動的短應(yīng)力線高剛度機架的平立交替式軋機組成，粗軋機與中軋機均為 6 架，軋機平立交替布置，立式軋機為上傳動。 精 軋當前多采用平立交替布置，具有懸臂式軋輥的預(yù)精軋機，其主要優(yōu)點有以下幾個； 1） 由于機架平立交替布置，實現(xiàn)了活套軋制，可以消除粗軋和中軋軋制時不可避免產(chǎn)生的堆、拉鋼現(xiàn)象而造成的軋件尺寸不均勻，從而使精軋機組得到尺寸穩(wěn)定且均勻的軋件，這對獲得高精度的線材創(chuàng)造了極為有利的條件。25 2） 機架間設(shè)有活套從而實現(xiàn)了無張力軋制，消除了由于堆拉鋼而造成的軋件頭、尾尺寸差，減少了切頭、切尾，提高了成材率。3）本機組采用懸臂軸，碳化鎢輥環(huán)，硬度高，每孔軋出量可成倍提高，更換輥環(huán)方便，提高了作業(yè)率。4）到預(yù)精軋軋件的斷面較小，為保證軋件斷面形狀正確、尺寸精確和工藝穩(wěn)定，道次變形小，懸臂式軋輥的預(yù)精軋機完全滿足要求，其以設(shè)備重量輕、占地小。 因此，采用 4 架平立交替布置的懸臂式預(yù)精軋機組是合理的，不僅提高了軋機作業(yè)率,更重要的是保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了金屬收得率，降低了生產(chǎn)成本。 軋 機精軋機組是高速線材軋機最重要的、最關(guān)鍵的設(shè)備之一。當今世界主要有四種流行機組：摩根、阿希洛、德馬克、達涅利。 26表 42 幾種機型的主要特點如下表所示主導(dǎo)機型序號 結(jié)構(gòu)和參數(shù) 摩根型 德馬克 達涅利 阿希洛1 工作機座布置形式側(cè)交 450，后為頂交450側(cè)交 450，后改為150/750平立交替 頂交 4502 輥環(huán)直徑φ8 “5+φ6”5φ21010 φ2102+φ1658φ210103 輥縫調(diào)整機構(gòu)偏心套式調(diào)整機構(gòu)偏心套式調(diào)整機構(gòu)偏心套式調(diào)整機構(gòu)帶液壓平衡的擺臂式4 機架中心距800～750mm 800mm 750 及 650mm 920mm 本設(shè)計采用摩根第六代 V 型 8 架超重型軋機，因為它主要有以下幾個優(yōu)點： 1)采用頂交 45176。機型，傳動軸至地面設(shè)備機組距離短小，設(shè)備重心低，傾動力矩小。機組穩(wěn)定性好，震動小，噪音低，重量小、剛性大。 2)操作視野開闊，便于操作管理。 3)主電機功率大，為進一步提高精軋操作速度和實現(xiàn)低溫軋制創(chuàng)造了條件。27 4)機架承載能力大，提高了軋制精度，最高軋制速度可達 140m/s,成品范圍大,生產(chǎn)率極高，是目前無扭精軋機的主導(dǎo)機型。 定 徑 機泰克森軋機是摩根公司開發(fā)的一種定、減徑技術(shù)，泰克森的日語意思是“最佳尺寸” ，該技術(shù)有效地解決了改進產(chǎn)品質(zhì)量、增加生產(chǎn)率和縮短交貨時間等問題。泰克森軋機由四架懸臂式軋機（兩架減徑機和兩架定徑機）組成，作為“二精軋機”安裝在“一精軋機”和吐絲機之間。增加泰克森軋機后，有以下優(yōu)點：1）可提高常規(guī)線材軋機的生產(chǎn)率；2）提高了產(chǎn)品的尺寸公差；3）具有“自由定徑”功能，即用單一的名義孔槽尺寸，通過微調(diào)來料尺寸和對不同方坯間隙調(diào)整泰克森軋機的輥縫，生產(chǎn)出一批不同尺寸的成品棒線材的自由尺寸軋制能力；4）實現(xiàn) 800℃低溫軋制，晶粒組織更細，通過控制晶粒尺寸和吐絲溫度促進相變或延遲相變，從而利用斯泰爾摩的最佳冷卻能力，可處理如軸承鋼、冷鐓優(yōu)質(zhì)鋼等鋼種，而不需要后續(xù)熱處理，提高了產(chǎn)品的冶金性能； 絲 機由于立式吐絲機主要適用終軋速度不大于 120 米/秒，而臥式吐絲機其重心低，振動小可適合于軋制高速線材。考慮到本設(shè)計的實際情況，采用臥式吐絲機，其下傾角為 15176。，線圈平均直徑為 1075㎜，為保證軋出高質(zhì)量的線材，應(yīng)盡量減少其振動，故本設(shè)計在吐絲機上還設(shè)有振動檢測裝置。28 太 爾 摩 冷 卻 線 控制冷卻線是高速線材生產(chǎn)的主要技術(shù)之一。為避免當