【正文】 ） 公稱橫截面面積/mm2 理論重量，kg/m 公稱尺寸 允許偏差 公稱尺寸 允許偏差 公稱尺寸 允許偏差 公稱尺寸 允許偏差 16 15.3 177。0.4 1.5 177。0.5 18 17.3 1.6 +0.5 1.6 1.0 2.0 10.0 254.5 20 19.3 177。0.5 1.7 1.2 2.0 10.0 177。0.6 1.9 177。0.4 2.2 2.2 1.7 3.0 12.5 177。1.1 1.9 3.0 14.0 804.2 年產 60 萬噸棒材生產車間工藝設計 10 第 10 頁 3 坯料選擇和金屬平衡表 坯料選擇 正確選擇坯料對軋鋼生產具有重要影響。 坯料選擇的內容是正確地確定坯料的種類、斷面形狀及其尺寸大小。選擇坯料時要全面考慮生產需要和客觀肯恩格之間的相互關系，綜合分析各種因素的影響，這樣才能取得良好的技術經(jīng)濟效果。碳素結構鋼占棒材總產量70%以上，碳、硅、錳、硫、磷是碳素 結構鋼中的五大元素，碳、錳是鋼中的主要強化元素，它具有良好的焊接工藝性能，用量比較大，生產的廠家也不少比較適合本設計任務。 目前，軋鋼生產用坯有三種：即用連鑄坯、用鋼錠軋制成的坯、用鋼錠直接軋制成材。 由于連鑄坯有這些特點，根據(jù)本車間的設計要求，選擇優(yōu)質連鑄坯。 金屬平衡表 金屬消耗是軋鋼生產中最重要的消耗，因此，降低金屬消耗對節(jié)約金屬、降低成本有重要的意義。 表 金屬平衡表 金屬平衡表 錠坯 成品 燒損 切損和軋廢 檢驗廢 品 年產量（萬 t） 60 比例（ %） 100 96 2 年產 60 萬噸棒材生產車間工藝設計 12 第 12 頁 4 制定生產工藝流程 生產工藝的制定 制定生產工藝的原則 工藝流程就是把產品的生產工序排列起來。制定軋鋼生產工藝過程的首要目的是為了獲得質量符合要求的產品，其次要在保證質量的基礎上追求軋機的高產量，并能做到降低各種原料、材料消耗。優(yōu)質、高產、低消耗時指定產品工藝過程的總要求。因此生產方案是編制生產工藝流程的依據(jù)。但技術要求則是其主要方面，它對產品的質量要求，即它對產品的幾何形狀與尺寸精確度、鋼組織與性 能以及表面質量都作出了明確的規(guī)定，顯然，產品的技術要求是制定工藝過程的首要依據(jù)。因此，滿足產品標準要求是設計生產工藝流程的基礎。在生產同一產品情況下，生產規(guī)模越大的車間，其工藝過程也越復雜。 產品成本 成品是生產效果的綜合反映，是各種因素影響的結果。反之，則產品成本下降。當然，成本還與產量大小、生產技術水平等其它因素有關的。否則，應采取妥善的防護措施。 軋制方案制定 由于本車間的設計產量較高，而產品規(guī)格又較小，所以采用全連軋生產。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。根據(jù)港中 、缺陷的性質與狀態(tài)、產品質量的要求不同，而采取的清理方法也不同。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。 清除表面氧化鐵皮的方法有機械法和化學法兩類。對金屬進行酸洗或堿洗屬于化學法清除。 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。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。因此根據(jù)本車間的產量大等原因，選擇步進梁式加熱爐。 ⑴ 加熱速度 鋼的加熱速度指在單位時間內鋼的溫度的變化。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。但一般的碳素鋼和低合金鋼在 低溫導熱性和塑性較年產 60 萬噸棒材生產車間工藝設計 15 第 15 頁 好，就沒必要采取過低的速度。 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。所以合理確定加熱時間對實現(xiàn)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(jīng)濟指標具有重要意義。確定加熱時間除進行理論計算外，還可根據(jù)生產 實踐進行估算的方法。 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)。 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。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(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 ”。根據(jù)合金相圖、塑性鋼 種 K1 值 低碳鋼 ～ 中碳鋼及低合金鋼 ～ 年產 60 萬噸棒材生產車間工藝設計 16 第 16 頁 涂及 再結晶圖即所謂 “三圖 ”定溫的原則確定加熱溫度。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。 表 計算產品（ 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。變形規(guī)程的主要內容時確定總的變形量和道次變形量。 確定變形量的大小和分配要進行綜合的分析和比較。 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容。 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，目前從技術上實現(xiàn) 軋機主傳動調速有三種方法： 直流驅動 、 串級調速 、差動調速 。 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年產 60 萬噸棒材生產車間工藝設計 17 第 17 頁 終軋溫度。通常在設計和生產過程中，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品的組織與性能，保證產品的質量，主要與鋼種有關。 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備和動力的原始數(shù)據(jù)，在工藝設計時必須進行計算。 鋼材的冷卻與精整 精整是軋鋼生產工藝過程中最后一個工序，它包括下述幾個內容。由于鋼在熱軋后冷卻，在應力作用下可能出現(xiàn)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，如采取緩冷等措施。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)。 自然冷卻是指軋后的鋼材在冷床上自然冷卻。 控制冷卻是指軋后的軋件冷卻過程進行有目的人為控制，以達到預期的產年產 60 萬噸棒材生產車間工藝設計 18 第 18 頁 品內部組織和力學性能。 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。 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。 ⑶ 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。 年產 60 萬噸棒材生產車間工藝設計 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系密切，對本設計來說，參照新疆八一鋼廠的型鋼生產線的孔型系統(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）。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，可防止產生局部應力。 （ 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)。 孔型設計的內容包括： （ 1）斷面孔型設計 根據(jù)原料斷面和成品斷面形狀和尺寸以及對產品性能的要求，確定出變形方式、道次和各道次變形量以及在變形過程中的孔型形狀和尺寸。根據(jù)斷面孔型設計確定孔型在每機架上的分布及其在軋輥上的位置和狀態(tài)，以保證軋件正常軋制，操作方便，且節(jié)奏時間最短，成品質量好，軋機生產能力高。誘導裝置應保證軋件能按照所要求的狀態(tài)進出孔型，或者使軋件在孔型以外發(fā)生一定的變形，或者對軋件起一定的矯直或翻年產 60 萬噸棒材生產車間工藝設計 20 第 20 頁 轉作用等。因此，合理的孔型設計應滿足以下要求： （ 1） 獲得優(yōu)質的產品，即保證成品斷面幾何形狀正確，斷面尺寸精度合格，表面光潔，無折疊，裂紋等表面缺陷，金屬內部殘余應力小，金相組織及機械性能良好。合理的孔型設計應能充分發(fā)揮軋機設備能力，滿足 工藝上的許可條件，以求達到軋機的最高生產能力。為降低生產成本，必須降低各種消耗。為保證安全生產，減輕勞動強度，在孔型設計時應考慮軋制過程易于機械化，軋制穩(wěn)定，便于調整，軋件輔件堅固耐用，裝卸容易?？仔驮O計必須考慮車間各主、輔設備的性能及其布置形式。 成品 孔型系統(tǒng)的設計 考慮到變形均勻，本設計中 成品 孔型系統(tǒng)采用橢－圓系統(tǒng)。 ⑴ 成品孔型尺寸 年產 60 萬噸棒材生產車間工藝設計 21 第 21 頁 ① 成品孔內徑 d： d=[d0(0～ 1)△ ](～ ) =[] =； ② 成品孔內徑開口寬度 B： B=d0(～ ) = =； ③ 成品孔內徑的擴張角 ρ 和擴張半徑 R′ ： 取輥縫 s=1mm，擴張角 θ=30176。R =； ④ 橫筋高度 h 和寬度 b： 為了提高成品孔的使用壽命，防止由于圓形槽底磨損較快而造成橫筋高度小于最大負偏差的情況發(fā)生，故橫筋的設計高度通常安部分正偏差設 計。 按公稱尺寸選?。?a=； ⑥ 橫筋半徑 1r ： 橫筋的弓形弦 長： =)(2=)2c(r2=B 22221 ， 年產 60 萬噸棒材生產車間工藝設計 22 第 22 頁 式中 , r ——成品孔的內徑， mm； C——橫筋末端