【導(dǎo)讀】本設(shè)計為年產(chǎn)60萬噸棒材車間工藝設(shè)計。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)。根據(jù)成品規(guī)格選擇尺寸為。本設(shè)計采用全連續(xù)軋制生產(chǎn)工藝，全線共有軋機(jī)18架，其。中粗軋機(jī)6架，中軋機(jī)6架，精軋機(jī)6架，終軋最大軋制速度為13m/s。（15#）—圓（16#）—橢（17#）—圓（18#）。square－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse. －circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle．。Keywords：processdesign，hotrolledribbedbar，shapesteel，concast

　　

【正文】 就沒必要采取過低的速度。第二個時期是指高溫加熱時期即金屬加熱到700～ 800℃ 以后，這時金屬的導(dǎo)熱性和塑性顯著提高，可采取快速加熱。 ⑵ 加熱時間 加熱時間是指金屬裝爐后加熱到加工要求溫度所需要的時間。加熱時間長短不僅影響爐子產(chǎn)量，也影響鋼材質(zhì)量。所以合理確定加熱時間對實(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。 加熱時間與鋼種、坯料尺寸和形狀、鋼料在爐子擺法、爐型結(jié)構(gòu)以及裝爐溫度等因素有關(guān)。確定加熱時間除進(jìn)行理論計算外，還可根據(jù)生產(chǎn) 實(shí)踐進(jìn)行估算的方法。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)計中確定加熱時間常用的方法。 連續(xù)式加熱爐的加熱時間計算的估算公式： BK=T 1 式中 ， T —加熱時間，（ h）； B —鋼料厚度，（ cm）； K1— 考慮鋼的化學(xué)成分和其他因素影響的修正系數(shù)。 對于連續(xù)式加熱爐 K1值可查表 。 表 各鋼種的影響修正系數(shù) K1值 ⑶ 加熱溫度 鋼的加熱溫度是指在鋼加熱終了時出爐的表面溫度。鋼加熱的主要目的是為加工變形提供條件，因此，一般加熱溫度越高，則加工條件愈好。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 “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 “下限 ”。鋼的加熱溫度范圍主要是根據(jù)鋼的性質(zhì)、化學(xué)成分和壓力加工工藝要求來確定的。根據(jù)合金相圖、塑性鋼 種 K1 值 低碳鋼 ～ 中碳鋼及低合金鋼 ～ 年產(chǎn) 60 萬噸棒材生產(chǎn)車間工藝設(shè)計 16 第 16 頁 涂及 再結(jié)晶圖即所謂 “三圖 ”定溫的原則確定加熱溫度。 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。一般低碳鋼溫度范圍較大，高碳鋼和低合金鋼溫度范圍較小，特別是低合金鋼，加熱溫度要嚴(yán)格控制。依上述原則，確定鋼坯的加熱溫度見表 。 表 計算產(chǎn)品（ 20MnSi）的時間和加熱溫度 牌號 坯料尺寸 (mm) 加熱時間 (h) 加熱溫度（ ℃ ） 20MnSi 15015010000 1050 鋼材的軋制 鋼的軋制是整個工藝過程的核心，從工藝設(shè)計角 度來說，它包括幾個方面的內(nèi)容：制定變形規(guī)程、速度規(guī)程和溫度規(guī)程。 ⑴ 變形規(guī)程 在既定的軋制條件下（工藝、設(shè)備條件），完成由坯料到成品的變形過程謂之變形規(guī)程。變形規(guī)程的主要內(nèi)容時確定總的變形量和道次變形量。變形量的分配是個重要參數(shù)，它是選擇軋機(jī)設(shè)備、進(jìn)行工具設(shè)計（孔型設(shè)計、輥型設(shè)計）的重要依據(jù)，對軋機(jī)產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量起著決定性作用。 確定變形量的大小和分配要進(jìn)行綜合的分析和比較。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。 ⑵ 速度規(guī)程 選擇軋制速度或確定各道次的軋制速度是速度制度的主要內(nèi)容。提高軋制速度時現(xiàn)代軋機(jī)提高生產(chǎn)率的主要途徑之一。 沿道次實(shí)現(xiàn)軋制速度的變化是一些軋機(jī)（如初軋機(jī)、連軋機(jī)）速度規(guī)程的主要內(nèi)容，這些軋機(jī)每道次速度的變化是通過傳動軋機(jī)的主電機(jī)的速度變化而實(shí)現(xiàn)的，目前從技術(shù)上實(shí)現(xiàn) 軋機(jī)主傳動調(diào)速有三種方法： 直流驅(qū)動 、 串級調(diào)速 、差動調(diào)速 。本 棒材軋機(jī)車間內(nèi)的軋機(jī)都采用直流單獨(dú)傳動。 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)定了軋制時的溫度區(qū) 間，及主要決定軋制時軋件的開軋溫度和年產(chǎn) 60 萬噸棒材生產(chǎn)車間工藝設(shè)計 17 第 17 頁 終軋溫度。 一般確定鋼加工時的溫度規(guī)程要根據(jù)鋼種特性及其相圖來確定。通常在設(shè)計和生產(chǎn)過程中，開軋溫根據(jù)鋼料的出爐溫度以保證必須的終軋溫度為依據(jù)；而終軋溫度主要考慮保證產(chǎn)品的組織與性能，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，主要與鋼種有關(guān)。 總起來看在確定溫度制度時要考慮下面幾點(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)。 ⑷ 軋制力 軋制力是確定軋制工藝參數(shù)之一，軋制力是決定軋制設(shè)備和動力的原始數(shù)據(jù)，在工藝設(shè)計時必須進(jìn)行計算。確定軋制力的方法有計算法和實(shí)測法，這里采用計算法設(shè)計。 鋼材的冷卻與精整 精整是軋鋼生產(chǎn)工藝過程中最后一個工序，它包括下述幾個內(nèi)容。 ⑴ 鋼材的冷卻 經(jīng)熱軋成形的鋼材，仍處在一個較高的溫度范圍，須經(jīng)冷卻使鋼材溫度降至常溫。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鋼中所產(chǎn)生的各種應(yīng)力，如采取緩冷等措施。另外，也可利用軋件軋后的余熱，進(jìn)行控制冷卻，從而獲得所需要的金相組織和力學(xué)性能，這就是鋼材的冷卻制度。冷卻過程對產(chǎn)品最終性能有很重要的影響，因此冷卻制度的確定是控制產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量的不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 冷卻方法分為自然冷卻和控制冷卻。 自然冷卻是指軋后的鋼材在冷床上自然冷卻。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，都可采用這種冷卻方式。 控制冷卻是指軋后的軋件冷卻過程進(jìn)行有目的人為控制，以達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)年產(chǎn) 60 萬噸棒材生產(chǎn)車間工藝設(shè)計 18 第 18 頁 品內(nèi)部組織和力學(xué)性能。通常是利用軋件軋后的余熱在線處理，用一定的方式控制其冷卻速度來實(shí)現(xiàn)的。 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。經(jīng)淬水控制冷卻的鋼筋其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都有較大幅度的提高。 ⑵ 鋼材的切斷 將鋼材切斷成定尺長度，其目的是便于鋼材的運(yùn)輸和用戶的使用。切斷可用鋸機(jī)或剪切機(jī)來完成，時軋件的斷面形狀而定。 ⑶ 其它精整工序 除上述各工序外 ，精整內(nèi)容還包括成品的熱處理、表面精加工和各種涂層及成品檢驗(yàn)等，主要視產(chǎn)品的技術(shù)要求而定。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。 年產(chǎn) 60 萬噸棒材生產(chǎn)車間工藝設(shè)計 19 第 19 頁 孔型系統(tǒng)選擇 孔型系統(tǒng)的選擇與軋機(jī)的布置和軋件的斷面大小關(guān)系密切，對本設(shè)計來說，參照新疆八一鋼廠的型鋼生產(chǎn)線的孔型系統(tǒng)，選用孔型為：扁箱（ 1） —方箱（ 2） —橢（ 3） —圓（ 4） —橢（ 5） —圓（ 6） —橢（ 7） —圓（ 8） —橢（ 9） —圓（ 10） —橢（ 11） —圓（ 12） —橢 （ 13） —圓（ 14） —橢（ 15）—圓（ 16） —橢（ 17） —圓（ 18）。 原料為 150mm150mm 的方坯，斷面尺寸比較大，為了去除來料表面之氧化鐵皮及減少刻槽深度，采用一對箱形孔型，箱形孔型之后，為了使軋制變形均勻，采用橢圓－圓孔型系統(tǒng)。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。 （ 2）由于軋件沒有明顯的棱角，冷卻比較均勻，軋制中有利去除軋件表面的氧化鐵皮。 （ 3）在某些情況下，可由延伸孔型軋出成品圓鋼，因而減少軋輥的數(shù)量和換輥的次數(shù)。 孔型設(shè)計的內(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)計和計算工作稱為孔型設(shè)計。 孔型設(shè)計的內(nèi)容包括： （ 1）斷面孔型設(shè)計 根據(jù)原料斷面和成品斷面形狀和尺寸以及對產(chǎn)品性能的要求，確定出變形方式、道次和各道次變形量以及在變形過程中的孔型形狀和尺寸。 （ 2）軋輥孔型設(shè)計 即孔型配置。根據(jù)斷面孔型設(shè)計確定孔型在每機(jī)架上的分布及其在軋輥上的位置和狀態(tài)，以保證軋件正常軋制，操作方便，且節(jié)奏時間最短，成品質(zhì)量好，軋機(jī)生產(chǎn)能力高。 （ 3）軋輥輔件設(shè)計 即導(dǎo) 衛(wèi)或誘導(dǎo)裝置的設(shè)計。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年產(chǎn) 60 萬噸棒材生產(chǎn)車間工藝設(shè)計 20 第 20 頁 轉(zhuǎn)作用等。 孔型設(shè)計的要求 孔 型設(shè)計是否合理，直接影響到成品的質(zhì)量、軋機(jī)的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品的成本、勞動條件和勞動強(qiáng)度。因此，合理的孔型設(shè)計應(yīng)滿足以下要求： （ 1） 獲得優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，即保證成品斷面幾何形狀正確，斷面尺寸精度合格，表面光潔，無折疊，裂紋等表面缺陷，金屬內(nèi)部殘余應(yīng)力小，金相組織及機(jī)械性能良好。 （ 2） 保證軋機(jī)生產(chǎn)率高。合理的孔型設(shè)計應(yīng)能充分發(fā)揮軋機(jī)設(shè)備能力，滿足 工藝上的許可條件，以求達(dá)到軋機(jī)的最高生產(chǎn)能力。 （ 3） 產(chǎn)品成本低。為降低生產(chǎn)成本，必須降低各種消耗。 （ 4） 勞動條件好，勞動強(qiáng)度小。為保證安全生產(chǎn)，減輕勞動強(qiáng)度，在孔型設(shè)計時應(yīng)考慮軋制過程易于機(jī)械化，軋制穩(wěn)定，便于調(diào)整，軋件輔件堅固耐用，裝卸容易。 （ 5） 適應(yīng)車間的設(shè)備條件。孔型設(shè)計必須考慮車間各主、輔設(shè)備的性能及其布置形式。 計算產(chǎn)品 Ф16mm 熱軋帶肋鋼筋 孔型設(shè)計 總延伸系數(shù) ： 1 1=)216( 1 5 01 5 0=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。 成品 孔型系統(tǒng)的設(shè)計 考慮到變形均勻，本設(shè)計中 成品 孔型系統(tǒng)采用橢－圓系統(tǒng)。按GB14991998，對 Ф16 螺紋鋼的 成品孔 型尺寸進(jìn)行設(shè)計。 ⑴ 成品孔型尺寸 年產(chǎn) 60 萬噸棒材生產(chǎn)車間工藝設(shè)計 21 第 21 頁 ① 成品孔內(nèi)徑 d： d=[d0(0～ 1)△ ](～ ) =[] =； ② 成品孔內(nèi)徑開口寬度 B： B=d0(～ ) = =； ③ 成品孔內(nèi)徑的擴(kuò)張角 ρ 和擴(kuò)張半徑 R′ ： 取輥縫 s=1mm，擴(kuò)張角 θ=30176。； =130s i n30c o sa r c t a n=sθs i nR2θc o sR2Ba r c t a n=ρk， ) i n (30c o s4130s i n=)ρθs i n (θc o s4sθs i nR2=39。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)計高度通常安部分正偏差設(shè) 計。 =+=Δ0 . 7~0+h=h 0 ）（ mm， 橫筋頂部寬度 b 不能按照負(fù)偏差設(shè)計，否則金屬很難充滿橫筋，所以?。? =+=)~(+b=b 0 mm； ⑤ 縱筋寬度 a： 縱筋寬度是指縱筋的厚度，也就是輥縫值的大小。 按公稱尺寸選?。?a=； ⑥ 橫筋半徑 1r ： 橫筋的弓形弦 長： =)(2=)2c(r2=B 22221 ， 年產(chǎn) 60 萬噸棒材生產(chǎn)車間工藝設(shè)計 22 第 22 頁 式中 , r ——成品孔的內(nèi)徑， mm； C——橫筋末端最大間隙。 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