【正文】 溫度較低。正確的選擇軋鋼加熱設備，制定合適的加熱工藝制度對提高車間生產能力，改善產品質量有重要影響。相反，加熱設備選擇不當，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，給軋鋼生產帶來嚴重后果。因此根據本車間的產量大等原因，選擇步進梁式加熱爐。 坯料加熱工序設計主要考慮：加熱速度、加熱時間、加熱溫度等方面。 ① 加熱速度 鋼的加熱速度指在單位時間內鋼的溫度的變化。加熱速度應根據某溫度范圍內金屬的塑性和導熱性來確定。一般坯料加熱可分為兩個時期，第一個時期是在打包及稱重 入 庫低溫加熱時間。這個時期由于金屬導熱性和塑性較差，容易造成金屬內外層溫差過大而導致熱應力過大，很容易造成裂紋缺陷，特別合金鋼塑性和導熱性較差，此時要慢速加熱。但一般的碳素鋼和低合金鋼在低溫導熱性和塑性較好，就沒必要采取過低的速度。第二個時期是指高溫加熱時期基金屬加熱到 700～800℃以后，這時金屬的導熱性和塑性顯著提高，可采取快速加熱。② 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量，也影響鋼材質量。所以合理確定加熱時間對實現正確加熱、提高爐子產量、保證加熱質量和改善爐子的各種技術經濟指標具有重要意義。 加熱時間與鋼種、坯料尺寸和形狀、鋼料在爐子擺法、爐型結構以及裝爐溫度等因素有關。確定加熱時間除進行理論計算外，還可根據生產實踐進行估算的方法。實際上運用經驗公式和實際資料是當前設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： BCT?? 式中 T—加熱時間， （時） ； B—鋼料厚度， （厘米） ； C— 考慮鋼的化學成分和其他因素影響的系數。 對于連續(xù)式加熱爐 C 值可查下表。表7： 各鋼種的影響系數C值（表 7）鋼 種 C 值 鋼 種 C 值低碳鋼 ～ 高碳鋼及高合金結構鋼～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，以期得到理想的內部組織和性能，并保證軋制的順利進行；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鋼的性質、化學成分和壓力加工工藝要求來確定的。根據合金相圖、塑性涂及再結晶圖即所謂“三圖”定溫的原則確定加熱溫度。 根據鋼的性質、化學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，加熱溫度要嚴格控制。依上述原則，確定鋼坯的加熱溫度見表 8。 表8： 計算產品（40Mn2）的時間和加熱溫度牌號 坯料尺寸(mm) 加熱時間(h)加熱溫度（℃）40Mn2 9090104 1000（表 8）（3） 鋼的軋制鋼的軋制是整個工藝過程的核心，從工藝設計角度來說，它包括幾個方面的內容：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，它是選擇軋機之設備、進行工具設計（孔型設計、輥型設計）的重要依據，對軋機產量、產品質量起著決定性作用。確定變形量的大小和分配要進行綜合的分析和比較。根據金屬的加工性能，電機能力、設備強度、要入條件以及工具形狀等許多影響因素，一般都是在保證產品質量和機械安全的前提下，盡可能的選用較大變形量，以縮短軋制過程，提高軋機產量。② 速度規(guī)程 選擇軋制速度或確定各道次的軋制速度時速度制度的主要內容。提高軋制速度時現代軋機提高生產率的主要途徑之一。沿道次實線軋制速度的變化是一些軋機（如初軋機、連軋機）速度規(guī)程的主要內容，這些軋機每道次速度的變化是通過傳動軋機的主電機的速度變化而實現的，目前從技術上實現軋機主傳動調速有三種方法：a 直流驅動 采用直流電機，以發(fā)電機組或大功率可控硅裝置供電。b 串級調速 主傳動不用直流電機而采用可控硅逆變技術來改變交流電機的轉速。c 差動調速 將主傳動是做是一個機電系統(tǒng)的集體、機法與電法并用的調速方法。 棒材軋機車間內的軋機都采用直流單獨傳動。 ③ 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終軋溫度。 一般確定鋼加工時的溫度規(guī)程要根據鋼種特性及其相圖來確定。通常在設計和生產過程中，開軋溫根據鋼料的出爐溫度以保證必須的終軋溫度為依據；而終軋溫度主要考慮保證產品的組織與性能，保證產品的質量，主要與鋼種有關。 總起來看在確定溫度制度時要考慮下面幾點： a 根據鋼的化學成分和特性，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 獲得軋后成品有細小的晶粒，使成品具有理想的組織和良好的機械性能； e 考慮在此溫度范圍加工，鋼的內部組織情況，不允許鋼中碳化物成粗大的網狀分布，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。(4) 鋼材的冷卻與精整精整是軋鋼生產工藝過程中最后一個比較復雜的工序，它包括下述幾個內容。① 鋼材的冷卻經熱軋成形的鋼材，仍處在一個較高的溫度范圍，須經冷卻使鋼材溫度降至常溫。由于鋼在熱軋后冷卻，在應力作用下可能出現外部或內部裂紋，就必須全部或部分地消除冷卻時鋼中所產生的各種應力，入采取緩冷等措施。另外，也可利用軋件軋后的余熱，進行控制冷卻，從而獲得所需要的金相組織和力學性能，這就是鋼材的冷卻制度。冷卻過程對產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品實物質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有云誒應列入產生裂紋，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。控制冷卻時指軋后的軋件冷卻過程進行有目的人為控制，以達到預期的產品內部組織和力學性能。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現的。目前，對于鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋，為提高其力學性能，常使用淬火＋自回火工藝。經淬水控制冷卻的鋼筋其屈服強度和抗拉強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度，其目的是便于鋼材的運輸和用戶的使用。切斷可用鋸機或剪切機來完成，時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等，主要視產品的技術要求而定。成品的質量檢驗內容包括化學成分分析、機械性能檢驗、工藝試驗、低倍組織及顯微組織等。4．主設備選擇及技術性能 設備選擇主要內容設備選擇的主要內容是確立出車間設備的種類、形式、結構、規(guī)則、數量及能力。 生產設備分類金屬壓力加工車間的生產設備可分為：（1） 主要設備對主要設備，應在預選的基礎上進行必要的設備負荷計算以及零部件強度校核計算。（2） 輔助設備對輔助設備，一般不進行驗算，可在主要設備確定之后，再確定與之配套的輔助設備。 設備選擇的原則（1）要滿足產品方案（主要指規(guī)格、質量、年產量等）的要求，保證獲得高質量的產品。（2）滿足生產方案及生產工藝流程的要求。（3）要注意設備的先進性和經濟上的合理性。（4）要考慮設備之間的合理配置與平衡。設備選擇時要注意主要設備之間以及主要設備與輔助設備之間的合理配置與平衡。 主要設備 軋機的組成該生產線主軋機由 18 個機架組成，為全連扎小型軋機。初軋機的前三架人字齒輪節(jié)圓直徑為 550 mm，輥身長為 1375mm，后三架為 450mm，輥身長為 1125。中軋機六架，人字齒輪節(jié)圓直徑為 350 mm，輥身長為 700mm。精軋機組 6 架，人字齒輪節(jié)圓直徑均為 300mm，輥身長度均為 600mm。 軋機形式的確定線材軋機的發(fā)展過程中其形式主要分為三類：（1） 橫列式線材軋機這種軋機是最古老的線材軋機，每列由一個電機驅動，同一機列各架轉速相同，各機架間用人工或圍盤送鋼進行活套軋制。缺點：軋制速度低，活套不能調節(jié)，軋制周期長，溫降嚴重，盤重小，成品精度和性能較差，生產率極低。（2）連續(xù)式線材軋機這種軋機指同時在幾架或在全部軋機上軋制，金屬秒流量相等。優(yōu)點：① 避免了不能調節(jié)的活套，實現了連軋關系。從根本上解決了長活套軋制大量散熱問題，使得溫降因素對線材盤重無影響。② 設備布置緊湊，軋制周期大大縮短，軋制速度高，盤重大，生產效率高。缺點：由于設備精良，自動化程度高，使得車間造價高，不適合小型車間的改造。（3）半連續(xù)式線材軋機這種軋機指橫列式軋機和連續(xù)式軋機混合組成的線材軋機。初軋為可逆軋，中軋和精軋多采用橫列式軋機。優(yōu)點：增加了連軋比，提高了效率，縮短了軋制周期，溫降有所提高，可進行多條軋制，造價低。缺點：由于在中軋和精軋依然采用橫列式軋機，存在橫列式軋機的幾個問題，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的工藝特點，以本次設計的任務書為重要依據，參考陜西龍門鋼鐵總廠西安軋鋼廠的實際情況，擬定以下軋制方案：（1（ 初軋：六機架二輥軋機。（2（ 中軋：六機架二輥軋機。（3（ 精軋：六機架二輥軋機。圖10： 軋機布置圖主軋機基本參數見附表 4－15．輔助設備的選擇 選擇原則根據輔助設備在壓力加工車間中的不同作用和用途，可分為：加熱設備、切斷設備、矯直設備、冷卻設備、起重運輸設備、機修設備等。輔助設備的選擇對產品的產量和質量有十分重要的影響。一般來說，選擇輔助設備應遵循以下原則：（1） 必須滿足生產工藝流程的要求；（2） 必須保證有較高的生產效率，充分發(fā)揮主要設備的生產能力。通常輔助設備能力可按大于主要設備能力的 10～20%來考慮；（3） 盡量選擇重量輕、體積小的輔助設備，以節(jié)約車間投資。 加熱設備 入爐設備入爐設備的功能是將鋼坯送至加熱爐進行加熱，同時將不適宜入爐的鋼坯剔除。對這種設備的要求是可靠、故障率低，只有這樣才能滿足現代小型連軋機生產高速、大產量的要求。入爐設備一般有上料機、稱重裝置、剔廢臺架、蘆葦推鋼機等。（1）上料機又包括鏈式上料機、階梯式上料機、震動式布料機三種，本設計中采用階梯式上料機，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，稱重時輥道不能運轉。其性能參數如下：稱重精度在稱重范圍為 1500㎏～3000㎏時，177。% ；750㎏～1500㎏時，177。%；稱重周期 15～18s；最小讀數 1㎏。（3）剔廢臺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）爐尾推鋼機爐尾推鋼機的形式在很大程度上取決于加熱爐的形式以及進坯方式，即步進爐或推鋼式爐，端進料還是側進料。步進式加熱爐爐尾推鋼機負責將鋼坯從輥道上推至固定梁上。這種推鋼機行程不大，推力也不大，多采用液壓缸驅動。推鋼式加熱爐爐尾推鋼機需要推動整個爐床上的鋼坯，推力較大。 出爐設備（1） 出鋼機：出鋼機在正常情況下，每次只需推出一根坯料，但在設計時，考慮到坯料粘連的情況，推鋼機的推力為兩根坯料所要克服的摩擦力。出鋼機的出鋼節(jié)奏要滿足軋制節(jié)奏，推速一般為 ～，推桿返回速度可達 3m/s。出鋼機推桿的形成主要取決于被加熱的鋼坯長度和爐子寬度。本設計中所用推鋼機的技術性能參數如下：液壓系統(tǒng)壓力： 7MPa；最大送進速度： ；最大回程速度： 推桿最大行程： 19m；推桿推力（二輥傳動）： 38kN；夾送輥夾緊力： 約 100kN。(2) 出爐拉料輥拉料輥設在出鋼爐門外，用來將出鋼機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。當第一架粗軋機咬入軋件困難時，它還可以對軋件施加壓力，幫助咬入。有時它還可以配合出鋼機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、步進式加熱爐、環(huán)形加熱爐以及感應加熱爐。根據車間需要，即對低合金鋼坯料需進行熱處理，而碳鋼不需要，決定選用步進梁式加熱爐。其原因是：步進式加熱爐和推鋼式加熱爐相比，有加熱能力強、加熱均勻、加熱時間短、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；在我國現有型鋼生產中，大部分都采用此種加熱爐,本車間也采用此加熱爐。本設計中加熱爐主要參數：端進側出步進梁式加熱爐，長度 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