【導讀】本設(shè)計為年產(chǎn)60萬噸棒材車間工藝設(shè)計。產(chǎn)品為Φ16～Φ36mm. 的熱軋帶肋鋼筋和圓鋼，主要鋼種為碳素結(jié)構(gòu)鋼，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，低合金鋼，產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行國家標準。根據(jù)成品規(guī)格選擇尺寸為。本設(shè)計采用全連續(xù)軋制生產(chǎn)工藝，全線共有軋機18架，其。中粗軋機6架，中軋機6架，精軋機6架，終軋最大軋制速度為13m/s。（15#）—圓（16#）—橢（17#）—圓（18#）。square－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse. 師的指導下進行的研究工作及取得的成果。或?qū)W歷而使用過的材料?；蚣w，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。究所取得的研究成果。的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。涉密論文按學校規(guī)定處理。這些成績的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。了有效的改進方案。的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。奉獻和默默支持，我將無法順利完成今天的學業(yè)。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的

　　

【正文】 產(chǎn)品性能檢驗等內(nèi)容。但技術(shù)要求則是其主要方面，它對產(chǎn)品的質(zhì)量要求，即它對產(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)要求是制定工藝過程的首要依據(jù)。為了滿足產(chǎn)品技術(shù)條件要求，就要有相應(yīng)的工序給予保證。因此，滿足產(chǎn)品標準要求是設(shè)計生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)。 生產(chǎn)規(guī)模大小 由于車間生產(chǎn)規(guī)模不同，所要求的工藝過程復(fù)雜程度也不同。在生產(chǎn)同一產(chǎn)品情況下，生產(chǎn)規(guī)模越大的車間，其工藝過程也越復(fù)雜。應(yīng)此，設(shè)計時生產(chǎn)率的要求是設(shè)計工藝過程的出發(fā)點。 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、勞動力等各種消耗也愈高，產(chǎn)品成本必然會相應(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。 工人的勞動條件 工藝過程中采用的工序必須保證生產(chǎn)安全，不危及勞動者的身體健康，不 13 第 13 頁 造成環(huán)境污染。否則，應(yīng)采取妥善的防護措施。 生產(chǎn)工藝流程圖 生產(chǎn)工藝流程 見圖 。 軋制方案制定 由于本車間的設(shè)計產(chǎn)量較高，而產(chǎn)品規(guī)格又較小，所以采用全連軋生產(chǎn)。 圖 生產(chǎn)工藝流程圖 粗軋開坯 吊車上料 坯料 上料臺架 入爐加熱 出鋼 熱剪切頭 精軋 飛剪切頭 冷床冷卻 檢查 收集 卸車、過磅、入 庫 打捆、過磅、入 庫 切定尺 飛剪切倍尺 穿水冷卻 中軋 14 第 14 頁 生產(chǎn)工藝過程 坯料表面預(yù)處理 ⑴ 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，會在軋制過程延伸、擴大，輕者造成鋼材應(yīng)力集中和腐蝕的起點，使材料強度和耐腐蝕能力降低，嚴重的影響金屬在軋制時的塑性和成型，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。清理表面常用的方法有：火焰清理、風鏟清理、砂輪清理和機床清理。根據(jù)港中 、缺陷的性質(zhì)與狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量的要求不同，而采取的清理方法也不同。一般碳素鋼及部分合金鋼的局部處理采用人工火焰清理；碳鋼和部分合金鋼的大面積剝皮采用機械火焰清理。各種清理方法中，費用比較砂輪清理是風鏟清理的 3 倍，二機床與火焰清理費用是風鏟清理的 1/2。 ⑵ 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械法和化學法兩類。對連鑄坯，一般采用化學法清理。對金屬進行酸洗或堿洗屬于化學法清除。其中酸洗是最常用的去除氧化鐵皮的方法。 坯料加熱 對于熱軋型鋼來說，軋前加熱的目的是提高鋼的塑性以降低剛在熱軋時的變形抗力，降低軋制壓力，是坯料內(nèi)外溫度均勻，減少坯料表面和心部的溫度差，以避免由于溫度應(yīng)力過大而造成的嚴重缺陷，改善坯料的組織狀態(tài)，形成均勻的奧氏體組織，消除偏析等。 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，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。 ⑴ 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(nèi)外層溫差過大而導致熱應(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 15 第 15 頁 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即金屬加熱到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。 ⑵ 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： BK=T 1 式中 ， T —加熱時間，（ h）； B —鋼料厚度，（ cm）； K1— 考慮鋼的化學成分和其他因素影響的修正系數(shù)。 對于連續(xù)式加熱爐 K1 值可查表 。 表 各鋼種的影響修正系數(shù) K1 值 ⑶ 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)、化學成分和壓力加工工藝要求來確定的。根據(jù)合金相圖、塑性鋼 種 K1 值 低碳鋼 ～ 中碳鋼及低合金鋼 ～ 16 第 16 頁 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 。 表 計算產(chǎn)品（ 20MnSi）的時間和加熱溫度 牌號 坯料尺寸 (mm) 加熱時間 (h) 加熱溫度（ ℃ ） 20MnSi 15015010000 1050 鋼材的軋制 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。 ⑴ 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、咬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。 ⑵ 速度規(guī)程 選擇軋制速度或確定各道次的軋制速度是速度制度的主要內(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。 沿道次實現(xiàn)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： 直流驅(qū)動 、 串級調(diào)速 、差動調(diào)速 。本 棒材軋機車間內(nèi)的軋機都采用直流單獨傳動。 按連軋常數(shù)分配各道次速度，出口速度最大為 13m/s. ⑶ 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 17 第 17 頁 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： ① 根據(jù)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； ② 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； ③ 考慮軋件能順利的咬入軋輥，考慮軋輥有較少的磨損； ④ 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； ⑤ 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； ⑥ 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)。 ⑷ 軋制力 軋制力是確定軋制工藝參數(shù)之一，軋制力是決定軋制設(shè)備和動力的原始數(shù)據(jù)，在工藝設(shè)計時必須進行計算。確定軋制力的方法有計算法和實測法，這里采用計算法設(shè)計。 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工序，它包括下述幾個內(nèi)容。 ⑴ 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，如采取緩冷等措施。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(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。 控制冷卻是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) 18 第 18 頁 品內(nèi)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(xiàn)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(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。 ⑵ 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。 ⑶ 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)容包括化學成分分析、機械性能檢驗、工藝試驗、低倍組織及顯微組織等。 19 第 19 頁 孔型系統(tǒng)選擇 孔型系統(tǒng)的選擇與軋機的布置和軋件的斷面大小關(guān)系密切，對本設(shè)計來說，參照新疆八一鋼廠的型鋼生產(chǎn)線的孔型系統(tǒng)，選用孔型為：扁箱（ 1） —方箱（ 2） —橢（ 3） —圓（ 4） —橢（ 5） —圓（ 6） —橢（ 7） —圓（ 8） —橢（ 9） —圓（ 10） —橢（ 11） —圓（ 12） —橢 （ 13） —圓（ 14） —橢（ 15）—圓（ 16） —橢（ 17） —圓（ 18）。 原料為 150mm150mm 的方坯，斷面尺寸比較大，為了去除來料表面之氧化鐵皮及減少刻槽深度，采用一對箱形孔型，箱形孔型之后，為了使軋制變形均勻，采用橢圓－圓孔型系統(tǒng)。此孔型系統(tǒng)有以下優(yōu)點： （ 1）變形均勻，軋前軋后軋件斷面形狀能平滑地過渡，可防止產(chǎn)生局部應(yīng)力。 （ 2）由于軋件沒有明顯的棱角，冷卻比較均勻，軋制中有利去除軋件表面的氧化鐵皮。 （ 3）在某些情況下，可由延伸孔型軋出成品圓鋼，因而減少軋輥的數(shù)量和換輥的次數(shù)。