【導(dǎo)讀】課題類別設(shè)計(jì)時間~，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，產(chǎn)品精度與性能要求，建廠經(jīng)濟(jì)依據(jù)；，道次選擇，軋機(jī)布置選擇比較，軋機(jī)設(shè)備比較；，孔型設(shè)計(jì)，軋件速度分配，軋制圖表，年產(chǎn)量計(jì)算；，電機(jī)力矩校核；、燃料消耗計(jì)算。生產(chǎn)線運(yùn)行流暢，事故少，自動化程度高，成材率高。究目標(biāo)以全線高剛度軋機(jī)為基礎(chǔ)，以多品種高精度棒材為目標(biāo)，高成材率生產(chǎn)棒材。5．前滑計(jì)算，轉(zhuǎn)速計(jì)算，輥縫計(jì)算；備的選擇、配置和校核，繪制車間平面圖。河北理工大學(xué)所有，學(xué)生不能向第三方泄露有關(guān)成果內(nèi)容和技術(shù)秘密。軋機(jī)全線平立交替，使軋件無扭轉(zhuǎn)順利行進(jìn)。度輕微波動時，彈跳變化較小。降低終軋前溫度，使軋后軋件迅速進(jìn)入單相區(qū)冷卻。高剛度軋機(jī)還能實(shí)現(xiàn)全線低溫軋制，進(jìn)行特殊鋼種的各種性能控制軋制。進(jìn)行各道溫降計(jì)算，進(jìn)而完成抗力和軋制力計(jì)。足之處提出了寶貴的意見和修改辦法，使之保持了結(jié)構(gòu)和內(nèi)容上的完整、一致。

　　

【正文】 品上限，有時也 需要大斷面 坯料，這時粗軋第一架的能力要加大。 一般棒材方坯 邊長 為 120～ 200 mm。 一個車間 可以選擇兩種規(guī)格坯料，小規(guī)格產(chǎn)品用小斷面坯料。但 這時 加熱爐與 軋機(jī) 的利用率 要下降 。 當(dāng) 軋制合金鋼等高檔次品種 時，為了保證坯料的質(zhì)量，可采用目視檢查，手工清理的方法。對質(zhì)量要求 更 嚴(yán)格的鋼材，則采用超聲波探傷、磁粉或磁力線探傷等 方法 進(jìn)行 坯料檢查， 以便 必要時進(jìn)行全面的表面修磨 或通過檢測將其剔除，形成落地冷坯 。 普鋼小型軋機(jī)使用的坯料斷面應(yīng)在 130mm179。 130mm～ 150mm179。 150mm 左右，坯料單重～ ，甚至達(dá) 。單重增加切頭尾量相對減少，定尺率高，有利于提高金屬的收得率。 加熱 加熱可以提高軋件塑性，降低抗力。 棒材加熱和軋制的工藝流程如下： 冷坯加熱 粗軋 中軋 精軋 冷卻 精整 連鑄坯熱裝加熱 加熱 質(zhì)量主要是指加熱 的 溫度 和 均勻程度。加熱時 要嚴(yán)防過熱和過燒， 還 要盡量減少氧化鐵皮。對易脫碳的鋼種，要嚴(yán)格控制高溫段的停留時間，采取低溫、快熱、快燒等措施。對于現(xiàn)代化的棒材生產(chǎn)，一般是用步進(jìn)式加熱爐加熱，由于坯料較長，爐子較寬， 為提高加熱爐密封性， 減少熱量損失 ， 一般 采用側(cè)進(jìn)側(cè)出的方式。 軋制 棒材可有多種生產(chǎn)方式進(jìn)行軋制。以往采用橫列式軋機(jī)軋制棒材，軋機(jī)剛度低，加熱溫度總有波動，加上橫列式 軋輥 速度慢 、軋制時間長，導(dǎo)致軋件頭、尾溫差加大，尺寸不一致，并且性能不均， 質(zhì)量 低 。繼而改為二重式，半連續(xù)式和全連續(xù)式。全連續(xù)軋機(jī)采用平立交替，軋件無扭，事故少、產(chǎn)量高，因而實(shí)現(xiàn)了大規(guī) 模的專業(yè)化生產(chǎn)，這類車間一般達(dá)到年產(chǎn) 70萬噸左右 [2]。 從 提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益 上看 ，連軋 方式是最為有利 。連軋 是 一根坯料同時在多機(jī)架中軋制， 占地少，效率高，產(chǎn)量大。 連軋過程 遵守各機(jī)架間軋件出入口速度相等或稍有速差的原則。 在棒材 平立 連續(xù) 軋制的過程中，前后 道次 交替地壓下軋件 ，軋件無需扭轉(zhuǎn) ，即便高速軋制，也很平穩(wěn) 。軋輥軸線全平布置的連軋機(jī)在軋制中將會出現(xiàn)前后機(jī)架間軋件扭轉(zhuǎn)的問題，扭轉(zhuǎn)將帶來軋件表面易被扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)劃傷， 導(dǎo)衛(wèi)磨損較大問題， 對塑性差的鋼種也有限制，容易出現(xiàn)角裂。 河北理工大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說 明書 4 冷卻和精整 棒材一般的冷卻 和精整工藝流程如下： 精軋 控制冷卻（余熱淬火） 飛剪 冷床 定尺切斷 檢查（探傷） 包裝 在現(xiàn)代化的軋制生產(chǎn)中，棒材的軋制速度一般在 10m/s 左右 ，軋制變形時的溫升與散熱抵消以后，溫 降較少 。棒材斷面大，軋制時間短，而 棒材 散熱慢， 限制了棒材的出口速度， 故 冷床面積選的很大。同時希望 棒材 降低軋制溫度， 保證下床時溫度較低 。 由于棒材軋制時軋件出精軋機(jī)的溫度較高，對優(yōu)質(zhì)鋼材，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，要進(jìn)行控制冷卻，冷卻介質(zhì)有風(fēng)、水霧等等。即使是一般建筑用鋼 材，冷床也需要較大的冷卻能力，有一些棒材軋機(jī)在軋件進(jìn)入冷床前對建筑用鋼筋進(jìn)行余熱淬火。余熱淬火軋件的外表面具有很高的強(qiáng)度，內(nèi)部具有很好的塑性和韌性，建筑鋼筋的平均屈服強(qiáng)度可提高約 1/3。 小型棒材軋機(jī)的 低溫軋制 連軋機(jī)軋制速度高，軋件在軋制過程中產(chǎn)生的變形熱，使軋件溫度基本維持不變甚至升溫，這就為低溫 軋制 創(chuàng)造了條件。把軋件溫度從 1000～ 1100℃降低至 900～ 950℃，加熱爐可大幅度節(jié)約燃料，綜合平衡后可節(jié)約能源 20%左右。 低溫軋制可以 細(xì)化晶粒，減少深加工時的退火和調(diào)質(zhì)等工序，得到產(chǎn)品的特殊機(jī)械 性能，這時軋機(jī)能力更要有富裕。 建廠依據(jù) 小型型材是鋼鐵產(chǎn)品的主要品種之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)和建筑業(yè)。從 70 年代初起，世界主要產(chǎn)鋼大國就開始減少小型型材的套數(shù)，新建高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的新型連續(xù)式軋機(jī)，淘汰落后的橫列式軋機(jī)。小型型材的連軋比在美國已達(dá) 60%以上，在日本則達(dá)90%。世界各國近來更是注重研制和使用連鑄連軋等新技術(shù)和新設(shè)備來生產(chǎn)小型型材。 小型型材在我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中需求量很大，二十一世紀(jì)以前，我國小型軋機(jī)的總套數(shù)在 1350 套以上，雖然為世界第一，其中還有相當(dāng)部分為橫列式軋機(jī)。進(jìn)入二 十一世紀(jì)，連續(xù)式軋機(jī)占的比例上升到 90%，軋制水平大大提高。但大多數(shù)停留在普鋼水平，而合金鋼產(chǎn)品的品種少、質(zhì)量 低 ，與國外進(jìn)口產(chǎn)品相比，性能相差也很多，不適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。 近年來我國的小型型材的消費(fèi)量一直占鋼材消費(fèi)量的 25%左右，這是因?yàn)槲覈鳛榘l(fā)展中國家，人口眾多，幅員遼闊，基礎(chǔ)設(shè)施落后，基本建設(shè)任務(wù)還很多，尤其全國范圍內(nèi)，在基本解決了溫飽問題之后，解決人民的住房問題還需要很長一段時間，發(fā)展城鄉(xiāng)的鐵路和公路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)也還艱巨，這些都需要消費(fèi)大量的小型材。因此，隨著發(fā)展水平的提高，小型材的需求會在 較長的一段時間內(nèi)保持在每年 4300～ 5200 萬噸的水平，甚至還會略有增長。 河北理工大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說 明書 5 現(xiàn)階段國內(nèi)已經(jīng)建設(shè)不少現(xiàn)代化全連續(xù)棒材廠，在品種方面，滿足基本建設(shè)的同時，積極發(fā)展供需矛盾比較突出的品種，抓住市場機(jī)遇，生產(chǎn)特色產(chǎn)品，增加效益，使企業(yè)在市場競爭中立于不敗之地 [3]。 廠址的選擇 廠址選擇工作實(shí)際包括兩個方面：一是建廠地區(qū)的確定，一般由上級主管部門在設(shè)計(jì)任務(wù)中規(guī)定；二是建廠地址的選擇，由設(shè)計(jì)者會同有關(guān)部門共同進(jìn)行實(shí)際調(diào)查研究提出幾個初步方案進(jìn)行比較，然后選取最優(yōu)方案。 1. 建廠地區(qū)選擇應(yīng)考慮下述要求： 1)必須符合國家工業(yè)布局的基本原則。充分利用各地區(qū)的豐富資源和各方面的有利條件，合理使用人力和物力，使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品能夠合理的分配，從而使所設(shè)計(jì)的廠在最少的投資條件下，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效果，并且使全國各大區(qū)的工業(yè)系統(tǒng)迅速建立起來，逐步改變我國工業(yè)布局不合理的狀態(tài)； (1) 原料、燃料、動力的來源與運(yùn)輸條件； (2) 要能滿足生產(chǎn)和生活的水質(zhì)和量 ； (3) 能就近取得足夠的建筑材料； (4) 與其它企業(yè)協(xié)作方便 。 ，就是在指定的建廠地區(qū)內(nèi)，選擇一塊地方，它在自然和地理待點(diǎn)、運(yùn)輸條件、水電供應(yīng)、布置 工廠廠區(qū)及生活區(qū)等方面，都能最大限度地得到滿足。具體要求如下： 1) 廠區(qū)面積與外形滿足總平面布置的要 求 ； 2) 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)滿足建廠的要求； 3) 從經(jīng)濟(jì)方面來看，廠址應(yīng)靠近城市，以便充分利用城市的供排水設(shè)施和動力設(shè)施，利用城市住宅和文化福利 設(shè) 施； 4) 運(yùn)輸條件滿足工廠生產(chǎn)要求。大型企業(yè)多采用鐵路運(yùn)輸，因此應(yīng)該鐵路支線段最短；中、小型企業(yè)多為汽車運(yùn)輸，廠址應(yīng)靠近汽車運(yùn)輸干線； 5) 離電源、水源最近 。 唐鋼在河北省鋼鐵企業(yè)中占有重要地位，唐山地理位置優(yōu)越，擁有自己的礦山，毗鄰陡河水資源充足 ，電力來源于華北電網(wǎng)。唐鋼內(nèi)部公路、鐵路發(fā)達(dá)，并與外部主干鐵路相連。唐山境內(nèi)有京哈鐵路、京山鐵路穿過，有京唐港，并毗鄰秦皇島港，且曹妃甸工程即將完工、公路網(wǎng)四通八達(dá)；唐鋼作為一個大型集團(tuán)，有自己的資金積累。在原有基礎(chǔ)上再上一個棒材車間，資金充足；人力資源方面，唐鋼擁有熟練的技術(shù)工人，并且招入了一定的大學(xué)生，后備資源充足。 本設(shè)計(jì)車間擬 建在唐鋼內(nèi)部 。 河北理工大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說 明書 6 2 產(chǎn)品大綱及坯料選擇 產(chǎn)品大綱的確定 編制產(chǎn)品大綱的 原則 1)滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對軋制產(chǎn)品的需要，特別要根據(jù)市場信息解決某些短缺產(chǎn)品的供應(yīng)和優(yōu)先保證國民經(jīng)濟(jì)重要部門對于鋼材的需要。 2)考慮各類產(chǎn)品的平衡，尤其是地區(qū)之間產(chǎn)品的平衡。要正確處理長遠(yuǎn)與當(dāng)前、局部與整體的關(guān)系。做到供求適應(yīng)、品種平衡、產(chǎn)銷對路、布局合理。 3)考慮軋機(jī)生產(chǎn)能力的充分利用和建廠地區(qū)產(chǎn)品的合理分工。有條件的要爭取軋機(jī)向?qū)I(yè)化和產(chǎn)品系列化方向發(fā)展，以利提高軋機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平。 4)做到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化，有條件的要考慮生產(chǎn)一些出口產(chǎn)品，走向國際市場。 [4] 產(chǎn)品方案的主要內(nèi)容 1)車間生產(chǎn)的 鋼 種和生產(chǎn)的規(guī)模； 2)各類產(chǎn)品的品種和規(guī)格； 3)各類產(chǎn)品 的數(shù)量和其在總產(chǎn)量中所占的比例等。 產(chǎn)品大綱 表 1 設(shè)計(jì)年產(chǎn) 55 萬噸優(yōu)質(zhì)棒材車間（單位：萬噸） 規(guī)格 /mm φ 12～ 13 φ 14 φ 15～ 18 φ 19～ 22 φ 24～ 26 φ 28～ 30 φ 31～ 32 產(chǎn)量 /萬噸 坯料選擇 棒材生產(chǎn)所用的原料有三種，可分為小鋼錠（用鋼錠直接軋制成材）、鋼坯（用鋼錠軋制成的坯）和連鑄坯。 連鑄坯的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：連鑄坯使用鋼水直接澆注拉矯而成的，在生產(chǎn)過程中省去了整模、脫模、鋼錠均熱、初軋開坯等生產(chǎn)工序，簡化了生產(chǎn)過程及設(shè)備，使金屬收得率提高了 6％～ 12％以上，并大幅度降低能耗，運(yùn)行 成本降低，較初軋坯形狀好，短尺少，組織成分均勻，節(jié)省投資，節(jié)省勞動力，易于實(shí)現(xiàn)自動化。 缺點(diǎn)：使用鋼種少，目前主要用于鎮(zhèn)靜鋼，壓縮比也受一定得限制，也受結(jié)晶器得限制，規(guī)格不靈活，連鑄速度較慢，與軋制速度不匹配，工藝難掌握。 河北理工大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說 明書 7 使用條件：適合于大、中、小多類鋼鐵企業(yè)，生產(chǎn)品種較少，批量較大的情況；適合于壓縮比要求不特別嚴(yán)格的產(chǎn)品。 鋼坯的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：鋼坯是以大鋼錠為原料，經(jīng)均熱， 初軋 開坯軋制而成。因此，可用較大的鋼錠，壓縮比也可較大， 反復(fù)破碎再結(jié)晶，得到均勻細(xì)小晶粒， 并且可以中間清理，所以鋼材的內(nèi)在質(zhì)量好，鋼種范圍廣，坯料的尺寸規(guī)格可靈活選擇。鋼種不受限制。 缺點(diǎn)：需要初軋開坯，使工藝設(shè)備復(fù)雜化，能源消耗和成本增高，并且在加熱過程中燒損，切 去 頭尾 ， 金屬收得率降低。 使用條件：連鑄困難的合金鋼及特殊要求的鋼種以及生產(chǎn)品種較多的車間。 小鋼錠的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：不用初軋開坯，可直接軋制成材。 缺點(diǎn)：金屬消耗大，成材率低，中間 不能進(jìn)行清理，表面質(zhì)量差，壓縮比小，產(chǎn)量低。 使用條件：無初軋開坯和連鑄小方坯的中小鋼鐵企業(yè)及特殊用途軋機(jī)。 隨著近些年來，連鑄技術(shù)得到了飛速發(fā)展，許多連鑄過程中易出現(xiàn)的問題均得到了較好的解決，目前連鑄坯的質(zhì)量已接近初軋坯，而且今后連鑄技術(shù)還會有更大的發(fā)展，由于連鑄自身具有收得率高、工藝簡單、成本低等一系列優(yōu)勢，連鑄坯已逐漸代替了初軋坯的統(tǒng)治地位，綜合以上種種因素，本車間選用連鑄坯為原料。 坯料選用時所考慮的因素 坯料形狀尺寸 坯料斷面形狀的選擇主要與軋制產(chǎn)品的形狀有密切的關(guān)系。棒材軋制常選用方形坯料，因?yàn)檫@樣有利于延伸系數(shù)的分配和減少軋制道次。 1) 為了便于鋼坯的運(yùn)輸和保證鋼坯加熱時沿長度方向上溫度的均勻性，鋼坯的長度盡可能的短。但為了提高車間產(chǎn)量，減少切損，提高軋機(jī)作業(yè)率，希望坯料盡可能長。從加熱爐寬度考慮，方坯長度不要超過 12米。 2) 最大重量的選擇 由軋機(jī)最后一道次軋制時間計(jì)算。 (參考現(xiàn)場數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)能力達(dá) 17m/s 的最小規(guī)格斷面為Φ 14mm) 由公式 G1=Fγ LK┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（ 1） 式中 : F—— 成品斷面面積 mm2， L—— 軋件的長度， mm γ —— 軋件比重 Kg/mm3，取γ＝ 179。 103 Kg/mm3 河北理工大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說 明書 8 K—— 由坯料道成品的金屬消耗系數(shù) 取 K＝ 因?yàn)? L=σ V┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（ 2） 式中 : σ —— 最后一道次許可軋制的時間 取σ＝ 80S V—— 成品軋制速度，取 V＝ 17m/s 所以 G1=Fγσ V K= 3) 確定坯料長度 取連鑄坯的比重為ρ＝ 179。 103Kg/m3 G1=ρ v=ρ L0A2 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（ 3） 所以 L0＝ 取鋼坯長度 L=10m 鋼坯重量為 G=ρ LA2=1721Kg 產(chǎn)品斷面面積與終軋速度的大小，以及考慮加熱爐設(shè)計(jì)時爐底支撐梁的安全性，取鋼坯長度為 10m,平均單重 。 鋼坯規(guī)格及允許偏差 1)連鑄坯橫斷面尺寸及允許偏差（符合 YB2020－ 8 標(biāo)準(zhǔn)） 表 2 連鑄坯橫斷面尺寸及允許偏差 名義尺寸 長度 寬度 對角線長度偏差 單重 Kg/m 尺寸 偏差 尺寸 偏差 150179。 150 150 177。 5 150 177。 5 ≤ 7 2)鋼坯長度定尺： 10080～ 10000mm； 3)鋼坯彎曲度不得大于 15mm/m，總彎曲度不得大于 80mm/12m； 4)端部切斜不得大于 20mm； 5)不得由明顯的扭轉(zhuǎn)。 河北理工大學(xué)