【正文】 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(guò)熱、過(guò)燒等缺陷，給軋鋼生產(chǎn)帶來(lái)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(lái)確定。一般坯料加熱可分為兩個(gè)時(shí)期，第一個(gè)時(shí)期是在打包及稱重 入 庫(kù)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(guò)大而導(dǎo)致熱應(yīng)力過(guò)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(méi)必要采取過(guò)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）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 ～ 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(guò)高又會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱、過(guò)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(lái)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(lái)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(jiàn)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 9090104 1000（表 8）（3） 鋼的軋制鋼的軋制是整個(gè)工藝過(guò)程的核心，從工藝設(shè)計(jì)角度來(lái)說(shuō)，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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(kāi)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(lái)確定。通常在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，開(kāi)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(lái)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(guò)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(guò)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(wú)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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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(pán)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(pán)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(wèn)題，使得溫降因素對(duì)線材盤(pán)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(pán)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(wèn)題，如溫降大，尤其在精軋系列中頭尾溫差大。因此盤(pán)重不宜過(guò)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(shū)為重要依據(jù)，參考陜西龍門(mén)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)。（2（ 中軋：六機(jī)架二輥軋機(jī)。（3（ 精軋：六機(jī)架二輥軋機(jī)。圖10： 軋機(jī)布置圖主軋機(jī)基本參數(shù)見(jiàn)附表 4－15．輔助設(shè)備的選擇 選擇原則根據(jù)輔助設(shè)備在壓力加工車間中的不同作用和用途，可分為：加熱設(shè)備、切斷設(shè)備、矯直設(shè)備、冷卻設(shè)備、起重運(yùn)輸設(shè)備、機(jī)修設(shè)備等。輔助設(shè)備的選擇對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量有十分重要的影響。一般來(lái)說(shuō)，選擇輔助設(shè)備應(yīng)遵循以下原則：（1） 必須滿足生產(chǎn)工藝流程的要求；（2） 必須保證有較高的生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮主要設(shè)備的生產(chǎn)能力。通常輔助設(shè)備能力可按大于主要設(shè)備能力的 10～20%來(lái)考慮；（3） 盡量選擇重量輕、體積小的輔助設(shè)備，以節(jié)約車間投資。 加熱設(shè)備 入爐設(shè)備入爐設(shè)備的功能是將鋼坯送至加熱爐進(jìn)行加熱，同時(shí)將不適宜入爐的鋼坯剔除。對(duì)這種設(shè)備的要求是可靠、故障率低，只有這樣才能滿足現(xiàn)代小型連軋機(jī)生產(chǎn)高速、大產(chǎn)量的要求。入爐設(shè)備一般有上料機(jī)、稱重裝置、剔廢臺(tái)架、蘆葦推鋼機(jī)等。（1）上料機(jī)又包括鏈?zhǔn)缴狭蠙C(jī)、階梯式上料機(jī)、震動(dòng)式布料機(jī)三種，本設(shè)計(jì)中采用階梯式上料機(jī)，它可以靈活控制排料和送料的節(jié)奏，以滿足軋制節(jié)奏的要求。（2）鋼坯稱重裝置是用來(lái)完成鋼坯稱重功能，它放置在輸送輥道間。稱重裝置的控制要與上料輥連鎖，稱重時(shí)輥道不能運(yùn)轉(zhuǎn)。其性能參數(shù)如下：稱重精度在稱重范圍為 1500㎏～3000㎏時(shí)，177。% ；750㎏～1500㎏時(shí)，177。%；稱重周期 15～18s；最小讀數(shù) 1㎏。（3）剔廢臺(tái)架一般安裝在輸送輥道之間，位于稱重裝置與加熱爐之間。（4）爐尾推鋼機(jī)爐尾推鋼機(jī)的形式在很大程度上取決于加熱爐的形式以及進(jìn)坯方式，即步進(jìn)爐或推鋼式爐，端進(jìn)料還是側(cè)進(jìn)料。步進(jìn)式加熱爐爐尾推鋼機(jī)負(fù)責(zé)將鋼坯從輥道上推至固定梁上。這種推鋼機(jī)行程不大，推力也不大，多采用液壓缸驅(qū)動(dòng)。推鋼式加熱爐爐尾推鋼機(jī)需要推動(dòng)整個(gè)爐床上的鋼坯，推力較大。 出爐設(shè)備（1） 出鋼機(jī)：出鋼機(jī)在正常情況下，每次只需推出一根坯料，但在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到坯料粘連的情況，推鋼機(jī)的推力為兩根坯料所要克服的摩擦力。出鋼機(jī)的出鋼節(jié)奏要滿足軋制節(jié)奏，推速一般為 ～，推桿返回速度可達(dá) 3m/s。出鋼機(jī)推桿的形成主要取決于被加熱的鋼坯長(zhǎng)度和爐子寬度。本設(shè)計(jì)中所用推鋼機(jī)的技術(shù)性能參數(shù)如下：液壓系統(tǒng)壓力： 7MPa；最大送進(jìn)速度： ；最大回程速度： 推桿最大行程： 19m；推桿推力（二輥傳動(dòng)）： 38kN；夾送輥夾緊力： 約 100kN。(2) 出爐拉料輥拉料輥設(shè)在出鋼爐門(mén)外，用來(lái)將出鋼機(jī)推出的或由出爐輥道輸送出的鋼坯拖出，若軋線發(fā)生故障，亦可將已出爐的鋼坯返送回爐內(nèi)。當(dāng)?shù)谝患艽周垯C(jī)咬入軋件困難時(shí)，它還可以對(duì)軋件施加壓力，幫助咬入。有時(shí)它還可以配合出鋼機(jī)處理較輕的粘鋼事故。 加熱爐（1）爐型選擇用作錠坯加熱（或均勻化退火）的爐子主要有：均熱爐、均勻化爐和連續(xù)式加熱爐。連續(xù)式加熱爐又有幾種類型：推鋼式加熱爐、步進(jìn)式加熱爐、環(huán)形加熱爐以及感應(yīng)加熱爐。根據(jù)車間需要，即對(duì)低合金鋼坯料需進(jìn)行熱處理，而碳鋼不需要，決定選用步進(jìn)梁式加熱爐。其原因是：步進(jìn)式加熱爐和推鋼式加熱爐相比，有加熱能力強(qiáng)、加熱均勻、加熱時(shí)間短、減少脫碳、節(jié)能、減少擦傷、容易維修、并排除了粘鋼的可能性；在我國(guó)現(xiàn)有型鋼生產(chǎn)中，大部分都采用此種加熱爐,本車間也采用此加熱爐。本設(shè)計(jì)中加熱爐主要參數(shù)：端進(jìn)側(cè)出步進(jìn)梁式加熱爐，長(zhǎng)度 l 為：18000mm，寬度為： m ；燃料為：發(fā)生爐煤氣；年加熱鋼坯量為：40 萬(wàn)