【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)帶來嚴重后果。因此根據(jù)本車間的產(chǎn)量大等原因，選擇步進梁式加熱爐。 坯料加熱工序設(shè)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(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(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(dǎo)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(chǎn)量，也影響鋼材質(zhì)量。所以合理確定加熱時間對實現(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)。確定加熱時間除進行理論計算外，還可根據(jù)生產(chǎn)實踐進行估算的方法。實際上運用經(jīng)驗公式和實際資料是當(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： BCT?? 式中 T—加熱時間， （時） ； 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(chǎn)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(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。 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)，它是選擇軋機之設(shè)備、進行工具設(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行綜合的分析和比較。根據(jù)金屬的加工性能，電機能力、設(shè)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(chǎn)品質(zhì)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(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速度制度的主要內(nèi)容。提高軋制速度時現(xiàn)代軋機提高生產(chǎn)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(nèi)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(xiàn)的，目前從技術(shù)上實現(xiàn)軋機主傳動調(diào)速有三種方法：a 直流驅(qū)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(diào)速 主傳動不用直流電機而采用可控硅逆變技術(shù)來改變交流電機的轉(zhuǎn)速。c 差動調(diào)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(diào)速方法。 棒材軋機車間內(nèi)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(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： 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(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比較復(fù)雜的工序，它包括下述幾個內(nèi)容。① 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，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(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有云誒應(yīng)列入產(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?？刂评鋮s時指軋后的軋件冷卻過程進行有目的人為控制，以達到預(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(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等，主要視產(chǎn)品的技術(shù)要求而定。成品的質(zhì)量檢驗內(nèi)容包括化學(xué)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(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)備對主要設(shè)備，應(yīng)在預(yù)選的基礎(chǔ)上進行必要的設(shè)備負荷計算以及零部件強度校核計算。（2） 輔助設(shè)備對輔助設(shè)備，一般不進行驗算，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)備的先進性和經(jīng)濟上的合理性。（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 軋機的組成該生產(chǎn)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(qū)動，同一機列各架轉(zhuǎn)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(diào)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(chǎn)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(diào)節(jié)的活套，實現(xiàn)了連軋關(guān)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?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：由于設(shè)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(shè)計的任務(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(shù)見附表 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、起重運輸設(shè)備、機修設(shè)備等。輔助設(shè)備的選擇對產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量有十分重要的影響。一般來說，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行加熱，同時將不適宜入爐的鋼坯剔除。對這種設(shè)備的要求是可靠、故障率低，只有這樣才能滿足現(xiàn)代小型連軋機生產(chǎn)高速、大產(chǎn)量的要求。入爐設(shè)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?zhǔn)缴狭蠙C、階梯式上料機、震動式布料機三種，本設(shè)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(zhuǎn)。其性能參數(shù)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(shù) 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(cè)進料。步進式加熱爐爐尾推鋼機負責(zé)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(qū)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(shè)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(shè)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(shè)計中所用推鋼機的技術(shù)性能參數(shù)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(shè)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(nèi)。當(dāng)?shù)谝患艽周垯C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(yīng)加熱爐。根據(jù)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(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)計中加熱爐主要參數(shù)：端進側(cè)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