【正文】 ，它對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求，即它對(duì)產(chǎn)品的幾何形狀與尺寸精確度、鋼組織與性能以及表面質(zhì)量都作出了明確的規(guī)定，顯然，產(chǎn)品的技術(shù)要求時(shí)制定工藝過程的首要依據(jù)。 （ 2） 鋼種的加工工藝性能 鋼的加工工藝性能包括了鋼的變形抗力、塑性、導(dǎo)熱性以及形成缺陷的傾向性等內(nèi)容。它反映了金屬在加工過程中扥安逸程度，決定并影響了我們對(duì)金屬采用何種加工方式和方法，決定并影響了我們選擇工序內(nèi)容和確定工藝參數(shù)。因此，鋼的加工工藝性能時(shí)制定工藝過程的重要依據(jù)。 （ 3） 生產(chǎn)規(guī)模大小 （ 4） 產(chǎn)品成本 成品是生產(chǎn)效果的綜合反映，是各種因素 影響的結(jié)果。一般鋼的加工工藝性能愈差，產(chǎn)品的技術(shù)要求愈高，其生產(chǎn)工藝過程就愈復(fù)雜，生產(chǎn)過程中金屬、燃料、電力、勞動(dòng)力等各種消耗也愈高，產(chǎn)品成本必然會(huì)相應(yīng)提高。反之，則產(chǎn)品成本下降。成本的高低在一定程度上也是工藝過程是否合理的反映。當(dāng)然，成本還與產(chǎn)量大小、生產(chǎn)技術(shù)水平等其它因素有關(guān)的。 （ 5） 工人的勞動(dòng)條件 工藝過程中采用的工序必須保證生產(chǎn)安全，不危及勞動(dòng)者的身體健康，不造成環(huán)境污染。否則，應(yīng)采取妥善的防護(hù)措施。 生產(chǎn)工藝流程的確定 圖 6： 產(chǎn)品工藝流程圖 優(yōu)質(zhì)連鑄坯 生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述 上 料 檢 驗(yàn) 稱 重 步進(jìn)梁式加熱爐 粗 軋 切頭切尾和碎斷 中 軋 切頭切尾和碎斷 精 軋 （切分軋制） 圓 鋼 螺紋鋼淬水 倍尺飛剪 冷床及精整 定尺冷剪 打包及稱重 入 庫(kù) 除鱗 （ 1） 坯料準(zhǔn)備 ① 表面缺陷清理 連鑄坯表面存在各種缺陷（如結(jié)疤、折疊、裂紋、皮下氣泡等），如不在軋制前加以清理去除，灰在扎制過程延伸、擴(kuò)大，輕者造成鋼材應(yīng)力集中和腐蝕的起點(diǎn)，使材料強(qiáng)度和耐腐蝕能力降低，嚴(yán)重的影響金屬在軋制時(shí)的塑性和成型，造成廢品。所以坯料表面缺陷清理是提高鋼材合格率，保證鋼清理和火焰清理的方法；對(duì) 于和經(jīng)昂，由于表面容易淬硬、開裂、常選用砂輪清理或機(jī)床清理。 ② 表面氧化鐵皮清除 氧化鐵皮清除的目的在于暴露表面缺陷便于檢查、光潔表面和減少下道工具的磨損。 清除表面氧化鐵皮的方法有機(jī)械法和化學(xué)法兩類。對(duì)連鑄坯，一般采用化學(xué)法清理。對(duì)金屬進(jìn)行酸洗或堿洗屬于化學(xué)法清除。其中酸洗時(shí)最常用的去除氧化鐵皮的方法。 （ 2） 坯料加熱 現(xiàn)代化棒、線材軋制速度很高，軋制中溫降很小，甚至還出現(xiàn)溫度升高現(xiàn)象，所以棒、線材加熱溫度較低。正確的選擇軋鋼加熱設(shè)備，制定合適的加熱工藝制度對(duì)提高 車間生產(chǎn)能力，改善產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響。相反，加熱設(shè)備選擇不當(dāng)，加熱制度制定不妥，可能引起鋼的氧化、脫碳、過熱、過燒等缺陷，給軋鋼生產(chǎn)帶來嚴(yán)重后果。因此根據(jù)本車間的產(chǎn)量大等原因，選擇步進(jìn)梁式加熱爐。 坯料加熱工序設(shè)計(jì)主要考慮：加熱速度、加熱時(shí)間、加熱溫度等方面。 ① 加熱速度 鋼的加熱速度指在單位時(shí)間內(nèi)鋼的溫度的變化。加熱速度應(yīng)根據(jù)某溫度范圍內(nèi)金屬的塑性和導(dǎo)熱性來確定。一般坯料加熱可分為兩個(gè)時(shí)期，第一個(gè)時(shí)期是在低溫加熱時(shí)間。這個(gè)時(shí)期由于金屬導(dǎo)熱性和塑性較差，容易造成金屬內(nèi)外層溫差過大而 導(dǎo)致熱應(yīng)力過大，很容易造成裂紋缺陷，特別合金鋼塑 性和導(dǎo)熱性較差，此時(shí)要慢速加熱。但一般的碳素鋼和低合金鋼在低溫導(dǎo)熱性和塑性較好，就沒必要采取過低的速度。第二個(gè)時(shí)期是指高溫加熱時(shí)期基金屬加熱到 700～ 800℃ 以后，這時(shí)金屬的導(dǎo)熱性和塑性顯著提高，可采取快速加熱。 ② 加熱時(shí)間 加熱時(shí)間是指金屬裝爐后加熱到加工要求溫度所需要的時(shí)間。加熱時(shí)間長(zhǎng)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(shí)間對(duì)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(shí)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(shí)間除進(jìn)行理論計(jì)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(jì)中確定加熱時(shí)間常用的方法。 連續(xù)式加熱爐的加熱時(shí)間計(jì)算的估算公式： BCT ?? 式中 T— 加熱時(shí)間，（時(shí)）； B— 鋼料厚度，（厘米）； C— 考慮鋼的化學(xué)成分和其他因素影響的系數(shù)。 對(duì)于連續(xù)式加熱爐 C值可查下表。 表 7： 各鋼種的影響系數(shù) C值 （表 7） ③ 加熱溫度 鋼的加熱溫度是指 在 鋼加熱終了時(shí)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。但是溫度過高鋼 種 C 值 鋼 種 C 值 低碳鋼 ～ 高碳鋼及高合金結(jié)構(gòu)鋼 ～ 中碳鋼及低合金鋼 ～ 高合金工具鋼 ～ 又會(huì)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(gè)“上限”；另一方面，根據(jù)對(duì)金屬加工的工藝要求，希望金屬在加工完了時(shí)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(gè)“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 8。 表 8： 計(jì)算產(chǎn)品（ 40Mn2）的時(shí) 間和加熱溫度 牌號(hào) 坯料尺寸 (mm) 加熱時(shí)間 (h) 加熱溫度（ ℃ ） 40Mn2 90179。 90179。 104 1000 （表 8） （ 3） 鋼的軋制 鋼的軋制是整個(gè)工藝過程的核心，從工藝設(shè)計(jì)角度來說，它包括幾個(gè)方面的內(nèi)容：制定變形規(guī)程、速度規(guī)程和溫度規(guī)程。 ① 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(shí)確定總的變形量和道次變形量 。變形量的分配是個(gè)重要參數(shù)，它是選擇軋機(jī)之設(shè)備、進(jìn)行工具設(shè)計(jì)（孔型設(shè)計(jì)、輥型設(shè)計(jì)）的重要依據(jù)，對(duì)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、要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。 ② 速度規(guī)程 選擇軋制速度或確定各道次的軋制速度時(shí)速度制度的主要內(nèi)容。提高軋制速度時(shí)現(xiàn)代軋機(jī)提高生產(chǎn)率的主要途徑之一。 沿道次實(shí)線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(dòng)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(dòng)調(diào)速有三種方法： a 直流驅(qū)動(dòng) 采用直流電機(jī)，以發(fā)電機(jī)組或大功率可控硅裝置供電。 b 串級(jí)調(diào)速 主傳動(dòng)不用直流電機(jī)而采用可控硅逆變技術(shù)來改變交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 c 差動(dòng)調(diào)速 將主傳動(dòng)是做是一個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的集體、機(jī)法與電法并用的調(diào)速方法。 棒材軋機(jī)車間內(nèi)的軋機(jī)都采用直流單獨(dú)傳動(dòng)。 ③ 溫度規(guī)程 溫度規(guī)程規(guī)定了軋制時(shí)的溫度區(qū)間，及主要決定軋制時(shí)軋件的開軋溫度和終軋溫度。 一般確定鋼加工時(shí)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(jì)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(shí)要考慮下面幾點(diǎn)： a 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 ； b 在某溫度下加工，金屬具有最小的變形抗力，以減少軋制時(shí)的能量消耗； c 考慮軋件能順利的咬入軋輥，考慮軋輥有較少的磨損； d 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； e 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； f 考慮到加工的溫度范圍對(duì)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)。 (4) 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(gè)比較復(fù)雜的工序，它包括下述幾個(gè)內(nèi)容。 ① 鋼材的冷卻 經(jīng)熱軋成形的鋼材，仍處在一個(gè) 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(shí)鋼中所產(chǎn)生的各種應(yīng)力，入采取緩冷等措施。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(duì)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(huì)有云誒應(yīng)列入產(chǎn)生裂紋，對(duì)鋼材的組織及性能又無特殊要 求時(shí)，都可采用這種冷卻方式。 控制冷卻時(shí)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)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(duì)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。 ② 鋼材的切斷 將鋼材切斷成定尺長(zhǎng)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(shí)軋件的斷面形狀而定。 ③ 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。 4．主設(shè)備選擇及技術(shù)性能 設(shè)備選擇主要內(nèi)容 設(shè)備選擇的主要內(nèi)容是確立出車間設(shè)備的種類、形式、結(jié)構(gòu)、規(guī)則、數(shù)量及能力。 生產(chǎn)設(shè)備分類 金屬壓力加工車間的生產(chǎn)設(shè)備可分為： （ 1） 主要設(shè)備 對(duì)主要設(shè)備，應(yīng)在預(yù)選的基礎(chǔ)上進(jìn)行必要的設(shè)備負(fù)荷計(jì)算以及零部件強(qiáng)度校核計(jì)算。 （ 2） 輔助設(shè)備 對(duì)輔助設(shè)備，一般不進(jìn)行驗(yàn)算，可在主要設(shè)備確定之后，再確定與之配 套的輔助設(shè)備。 設(shè)備選擇的原則 （ 1）要滿足產(chǎn)品方案（主要指規(guī)格、質(zhì)量、年產(chǎn)量等）的要求，保證獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。 （ 2）滿足生產(chǎn)方案及生產(chǎn)工藝流程的要求。 （ 3）要注意設(shè)備的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)上的合理性。 （ 4）要考慮設(shè)備之間的合理配置與平衡。 設(shè)備選擇時(shí)要注意主要設(shè)備之間以及主要設(shè)備與輔助設(shè)備之間的合理配置與平衡。 主要設(shè)備 軋機(jī)的組成 該生產(chǎn)線主軋機(jī)由 18 個(gè)機(jī)架組成，為全連扎小型軋機(jī)。初軋機(jī)的前三架人字齒輪節(jié)圓直徑為 550 mm，輥身長(zhǎng)為 1375mm，后三架為 450mm，輥身 長(zhǎng)為 1125。中軋機(jī)六架，人字齒輪節(jié)圓直徑為 350 mm，輥身長(zhǎng)為 700mm。精軋機(jī)組 6 架，人字齒輪節(jié)圓直徑均為 300mm，輥身長(zhǎng)度均為 600mm。 軋機(jī)形式的確定 線材軋機(jī)的發(fā)展過程中其形式主要分為三類： （ 1） 橫列式線材軋機(jī) 這種軋機(jī)是最古老的線材軋機(jī)，每列由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同一機(jī)列各架轉(zhuǎn)速相同，各機(jī)架間用人工或圍盤送鋼進(jìn)行活套軋制。 缺點(diǎn)：軋制速度低，活套不能調(diào)節(jié)，軋制周期長(zhǎng)，溫降嚴(yán)重，盤重小，成品精度和性能較差，生產(chǎn)率極低。 （ 2）連續(xù)式線材軋機(jī) 這種軋機(jī)指同時(shí)在幾架或在全部軋機(jī)上軋制，金屬 秒流量相等。 優(yōu)點(diǎn)： ① 避免了不能調(diào)節(jié)的活套，實(shí)現(xiàn)了連軋關(guān)系。從根本上解決了長(zhǎng)活套軋制大量散熱問題，使得溫降因素對(duì)線材盤重?zé)o影響。 ② 設(shè)備布置緊湊，軋制周期大大縮短，軋制速度高，盤重大，生產(chǎn)效率高。 缺點(diǎn)： 由于設(shè)備精良，自動(dòng)化程度高，使得車間造價(jià)高，不適合小型車間的改造。 （ 3）半連續(xù)式線材軋機(jī) 這種軋機(jī)指橫列式軋機(jī)和連續(xù)式軋機(jī)混合組成的線材軋機(jī)。初軋為可逆軋，中軋和精軋多采用橫列式軋機(jī)。 優(yōu)點(diǎn)： 增加了連軋比，提高了效率，縮短了軋制周期，溫降有所提高，可進(jìn)行多條軋制，造價(jià)低。 缺點(diǎn)： 由于在中 軋和精軋依然采用橫列式軋機(jī)，存在橫列式軋機(jī)的幾個(gè)問題，如溫降大，尤其在精軋系列中頭尾溫差大。因此盤重不宜過大，軋速不宜高等。 綜合以上各線材軋機(jī)的工藝特點(diǎn)，以本次設(shè)計(jì)的任務(wù)書為重要依據(jù)，參考陜西龍門鋼鐵總廠西安軋鋼廠的實(shí)際情況，擬定以下軋制方案： （ 1） 初軋：六機(jī)架二輥軋機(jī)。