【文章內(nèi)容簡介】 1 第 1 頁 1 緒 論 近 20 年是我國型鋼生產(chǎn)技術(shù)飛速發(fā)展的 20 年。 20 年前，我國型鋼裝備水平和生產(chǎn)技術(shù)約落后國際先進水平 30 年，而今天，其裝備水平大體接近國際先進水平。我國型鋼生產(chǎn)技術(shù)用 20 年的時間，走過了約 50 年的發(fā)展路程。 20 世紀 50 年代我國鋼產(chǎn)量很低，生產(chǎn)的鋼筋品 種有限，國有鋼鐵企業(yè)也只能生產(chǎn) 3 號光圓鋼筋 (I 級鋼筋 )和 5 號螺紋鋼筋，屈服強度標準值分別為 235, 275MPa。 20 世紀 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，兩者屈服強度標準值分別為 335, 375MPa。同時研制并投人生產(chǎn)的還有 44Mn2Si 等帶肋鋼筋 (也稱 N 級鋼筋 )，其主要用于經(jīng)熱處理或冷拉后的預應力鋼筋。 20 世紀 50 年代，我國正處于國民經(jīng)濟建 設的高潮，鋼筋供需矛盾較為突出，為發(fā)展冷加工生產(chǎn)，通過對低強度鋼筋的冷軋、冷拔、冷扭或冷拉等冷加工手段，使鋼筋冷作硬化，在犧牲原鋼筋塑性的條件下，獲得較高的屈服強度。冷加工鋼筋主要采用細直徑盤條生產(chǎn)冷拔鋼絲，其既用作預應力混凝土中、小型構(gòu)件中的預應力鋼筋，也部分用作某些鋼筋混凝土構(gòu)件中的受力鋼筋和構(gòu)造鋼筋 。另外，通過冷拉后的粗帶肋鋼筋，用作大、中型預應力混凝土構(gòu)件中的預應力鋼筋，部分用作鋼筋混凝土構(gòu)件中的配筋。 20 世紀 80 年代，小規(guī)格鋼筋產(chǎn)量和規(guī)格不能滿足工程建設需求，國內(nèi)中小型企業(yè)針對 這一形勢，開始引 進或自制冷軋帶肋鋼筋設備，軋機數(shù)量和產(chǎn)量達到了相當規(guī)模。此外，還生產(chǎn)了小規(guī)格、斷面為矩形的冷軋扭鋼筋用作鋼筋混凝土樓板中的配筋，填補了原來熱軋帶肋鋼筋沒有小規(guī)格的空缺，為工程建設所需鋼筋規(guī)格的配套起到了輔助作用。此外，在 20 世紀 70 年代所用的預應力鋼筋，除為上述的冷拉鋼筋、冷拔鋼絲外，在大型工程結(jié)構(gòu)中還采用了鋼絲、鋼絞線，其抗拉強度標準值不超過 1670MPa. 2 第 2 頁 20 世紀 80 年代開始研制， 90 年代正式投人生產(chǎn)的新一代熱軋帶肋鋼筋有 2種 :一種是以微合金元素 (V, Ti, Nb)為基礎的 HRB400 鋼筋，另一種是 采用余熱處理工藝生產(chǎn)的 RRB400(K L400)鋼筋 (包括按英國 BS 標準生產(chǎn)的鋼筋 )，使我國鋼筋在化學成分上進行了更新?lián)Q代 。余熱處理鋼筋既可用于出口，也可為國內(nèi)工程選用。在同一時期，引進了相當數(shù)量的低松弛高強度鋼絞線生產(chǎn)線，使這種高質(zhì)量的預應力鋼筋在公路、房屋、鐵路及其他工程領域獲得了廣泛應用，推動了預應力混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展。 20 年前，我國小型與線材生產(chǎn)狀況為，我國擁有小型與棒線材軋機約 700多套，為世界第一。但每套軋機的平均年產(chǎn)量僅 2 萬多噸，而當時世界平均水平為 10 幾萬 t/a。我國小型和棒線材產(chǎn)品長期供 不應求；軋機裝備和生產(chǎn)技術(shù)遠低于當時世界先進水平。主要表現(xiàn)在以下方面。 （ 1）棒線材軋機連軋比很低，以橫列式和布棋式為主。 （ 2）連鑄比很低， 1984 年不足 10%。 （ 3）軋機剛度低，彈跳大。 20 年來小型與棒線材生產(chǎn)取得了一定的的技術(shù)進步。 一、小型與棒線材軋機的連軋化。 1984 年我國小型與棒線材連軋比不足 5%，但在 1985 年北京召開的全國中小型軋機技術(shù)改造會議、 1993 年無錫召開的全國小型型鋼工作會議上，強調(diào)了以連軋為方向，推進小型型鋼軋機實現(xiàn)連續(xù)化的重要性和緊迫性。 1994 年在江陰召開的全國小型型鋼工 作會議上明確了其具體步驟和基本作法。從這之后，我國小型連軋機的數(shù)量從 1988 年的 14 套升至目前的 100 套以上；高速線材軋機的數(shù)量也已達到 80 套，使我國棒材和線材的生產(chǎn)能力居世界首位。 二、產(chǎn)品升級。對于棒材產(chǎn)品，大力推廣應用 III 級熱軋帶肋鋼筋，替代 II級鋼筋，并開發(fā)標準件用鋼、汽車用鋼、船用鋼、經(jīng)濟斷面鋼材等專用鋼材。對于線材產(chǎn)品，推行大盤重，開發(fā)硬線。產(chǎn)品基本能滿足飛速發(fā)展的國民經(jīng)濟建設需求。 3 第 3 頁 目前我國小型和棒材的生產(chǎn)現(xiàn)狀為：到 20xx 年，我國小型和棒材生產(chǎn)擁有3 個世界第一，即軋機套數(shù)、年生產(chǎn)能力及占鋼 材總量的比值（連軋機套數(shù)已超過 100 套，年生產(chǎn)能力約 6000 萬 t，連軋機的軋制能力可達到生產(chǎn)總量的 70%）。目前我國小型和棒材軋機的總體裝備和生產(chǎn)技術(shù)已達國際先進水平，并具有以下特點： （ 1）新建軋機大多為 18 架，分粗、中、精軋機組，每組 6 架，平立交替布置，實現(xiàn)無扭連軋。采用步進式加熱爐，全數(shù)字式直流傳動系統(tǒng)。坯料為150mm150mm 連鑄方坯，長 10~12m。產(chǎn)品規(guī)格為 216。10~216。40， 216。20 以下產(chǎn)品采用切分軋制。 （ 2）產(chǎn)品以帶肋鋼筋為主。不生產(chǎn)帶肋鋼筋的小型連軋機只有杭州鋼鐵公司、石家莊鋼鐵公司和邢臺 鋼鐵公司等幾家。 （ 3）對提高產(chǎn)量有益的無頭軋制、切分軋制技術(shù)等，我國使用和推廣的力度高于工業(yè)發(fā)達國家。如無頭軋制技術(shù)，到 20xx 年，唐山鋼鐵公司引進了意大利 DANIELI 公司的技術(shù)；邢臺鋼鐵公司第二高線廠引進了日本 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)。而值得注意的是，該技術(shù)在美國、日本、德國和俄羅斯等產(chǎn)鋼大國尚沒有很好的應用實例，日本 NKK 公司的棒線材無頭軋制技術(shù)，在日本也僅有 1 家試驗廠。棒材的 3 切分和 4 切分軋制技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)的研究和推廣使用熱情很高，也有很成熟的技術(shù)，但仍有國外公司 在我國專門推廣該技術(shù)。 （ 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水平國家。這些技術(shù)包括： ① 棒材自由規(guī)格減定徑技術(shù)。其可為用戶提供任意規(guī)格的產(chǎn)品，適應多品種、小批量市場需求。 ② 棒材高精度軋制技術(shù)。 ③ 合金鋼和低合金鋼棒材在線控制冷卻技術(shù)。 ④ 多鋼種、小批量棒材的市場開發(fā)。 4 第 4 頁 ⑤ 專用小型材的市場開發(fā)。 工業(yè)先進國 家的型鋼軋制品種多達萬余種，而我國的熱軋型材品種只有上千種。差距最大的是專用小型材。這些型材多用于汽車、紡織、電機、農(nóng)業(yè)等等，我國在這方面的工作與 20 年前相比進步不大。上述特點說明我國小型與棒材生產(chǎn)還處于市場需求旺盛階段。鋼材生產(chǎn)廠取得效益主要仍依靠產(chǎn)量來實現(xiàn)。 從我國的 熱軋帶肋 鋼筋發(fā)展史可以看出，我國 熱軋帶肋 鋼筋的生產(chǎn)水平不斷提高，普通鋼筋從低碳鋼、低合金鋼向微合金鋼發(fā)展 。預應力鋼筋從強度偏低、松弛較大向高強度、低松弛的鋼絞線、鋼絲發(fā)展 。同時，冷加工鋼筋的發(fā)展趨向是 :冷拔鋼絲、冷拉鋼筋從廣泛采用到被淘汰出 局，而作為細直徑的冷軋鋼筋和冷軋扭鋼筋，仍將是普通鋼筋的一種補充，它們的存在與發(fā)展，取決于其產(chǎn)品的質(zhì)量、價格和售后服務，它們將通過市場機制與細直徑的熱軋帶肋鋼筋進行競爭。 熱軋帶肋鋼筋 廣泛用于被廣泛用于民用建筑、高層建筑、重點工程：機場、港口、高速公路、橋梁、電廠等建設，是一種非常重要的鋼材。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，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、新設備，完善生產(chǎn)自動化和計算機控制技術(shù)，具有很大的現(xiàn)實意義。 在本設計中，自動化程度極高，從坯料上料到成品，一線全部自動化，無需人工操作。坯料選用連鑄坯取代初軋鋼坯，提高了成材率，簡化了工藝過程，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，降低了成本。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 。 5 第 5 頁 2 產(chǎn)品方案和產(chǎn)品標準 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)品方案是進行車間設計、制定產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程、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)品方案不但規(guī)定了車間的類型，同時也規(guī)定了車間的生產(chǎn)產(chǎn)品方向，是車間組織生產(chǎn)的依據(jù)。 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)展對產(chǎn)品的要求，既考慮當前的急需又要考慮將來發(fā)展的需要。 （ 2） 產(chǎn)品的平衡，考慮全國各地的布局和配套加以平衡。 （ 3） 建廠地區(qū)的條件、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，提高軋機的生產(chǎn)技術(shù)水平。 根據(jù)上級下達的設計任務書對各項產(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 根據(jù)本次設計任務書要求并借鑒相關(guān)的陜西龍門鋼鐵總廠西安軋鋼廠的生產(chǎn)實際情況， 制 定產(chǎn)品方案 見表 。 軋機年生產(chǎn) Ф16～ Ф36mm的 熱軋帶肋鋼筋和圓鋼 60萬噸，全部以直條交貨，定尺長度為 6～ 12m。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 。 熱軋帶肋鋼筋 按 GB1499－ 1998標準進行生產(chǎn)、檢查和驗收。產(chǎn)品包裝執(zhí)行 GB1499－1988標準。 熱軋圓鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差 應符合 GB/T702《熱軋圓鋼和方鋼尺寸、外形、重量及允許偏差》的有關(guān)規(guī)定。 6 第 6 頁 表 產(chǎn)品方案表 產(chǎn) 品 大 綱 品種 材質(zhì) 規(guī)格（ mm） 年產(chǎn)量 (萬 t) 所占比例 (%) 交貨狀態(tài) 熱軋帶肋鋼筋、圓鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼、 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、 低合金鋼 Φ16～ Φ20 30 50 熱軋態(tài) Φ20～ Φ30 18 30 Φ30～ Φ36 12 20 合計 60 100 計算產(chǎn)品的選擇 車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品品種、規(guī)格及狀態(tài)組合起來可能有數(shù)十種以上。但是，在設計中不可能對每種合 金的每一個品種、規(guī)格及狀態(tài)都進行詳細的工藝計算，為了減少工作量，加快進度同時又不影響整個設計質(zhì)量，可以將各類產(chǎn)品進行分類編組，從中選擇典型產(chǎn)品作為計算產(chǎn)品。 計算產(chǎn)品選擇原則： （ 1）有代表性 指所選的所有計算產(chǎn)品從車間總體來說，在合金、品種、規(guī)格、狀態(tài)、年產(chǎn)量和工藝特點等方面有代表性。 （ 2）通過所有工序 指所選的所有計算產(chǎn)品要通過各工序，但不是說每一種計算產(chǎn)品都通過各工序，而是對所有計算產(chǎn)品綜合來看。 （ 3）所選計算產(chǎn)品要與實際相接近。 （ 4）計算產(chǎn)品要留有一定的調(diào)整余量。 本車間制定產(chǎn) 品方案時，依據(jù)設計任務術(shù)要求，經(jīng)過對同類廠的調(diào)查和統(tǒng)計分析，選取很具有代表性的品種和規(guī)格作為典型產(chǎn)品。所以，在本設計中選擇鋼的牌號為 20MnSi 的 Φ1 Φ2 Φ32 的 熱軋帶肋鋼筋 作為典型產(chǎn)品，即計算產(chǎn)品，見 下 表 ： 表 計 算 產(chǎn) 品 7 第 7 頁 計算產(chǎn)品 鋼號 品種 規(guī)格 （ mm） 年產(chǎn)量 (萬 t) 所占比例 (%) 標準 交貨狀態(tài) 20MnSi 熱軋帶肋鋼筋 Φ16 30 50 GB1499 1998 熱軋態(tài) Φ25 18 30 Φ32 12 20