【正文】 化和 燒損 切損和軋廢 檢驗(yàn)廢品 年產(chǎn)量（萬 t） 125 120 6 第 4 章 制定生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)工藝的制定 制定生產(chǎn)工藝的原則 工藝流程就是把產(chǎn)品的生產(chǎn)工序排列起來 。 正確制定工藝過程是軋鋼車間工藝設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到整個(gè)設(shè)計(jì)能否滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。制定軋鋼生產(chǎn)工藝過程的首要目的是為了獲得質(zhì)量符合要求的產(chǎn) 品，其次要在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上追求軋機(jī)的高產(chǎn)量，并能做到降低各種原料、材料消耗。因此，正確制定產(chǎn)品工藝過程，對(duì)于工藝過程合理化，對(duì)于充分發(fā)揮軋機(jī)作用具有重要意義。 生產(chǎn)工藝流程圖 生產(chǎn)工藝流程圖 見圖 41 圖 41 生產(chǎn)工藝流程圖 粗軋開坯 吊車上料 坯料 上料臺(tái)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 7 軋制方案制定 由于本車間的設(shè)計(jì)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)。 生產(chǎn)工藝過程 坯料表面預(yù)處理 連鑄坯表面存在各種缺陷，如不在軋制前加以清理去除，會(huì)在軋制過程延伸、擴(kuò)大，輕者造成鋼材應(yīng)力集中和腐蝕的起點(diǎn)，嚴(yán)重的影響金屬在 軋制時(shí)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 材質(zhì)量的 方法。表面清理常用的方法有：火焰清理、風(fēng)鏟清理和機(jī)床清理 等 。對(duì)連鑄坯，氧化鐵 皮 一般采用化學(xué)法清理 ， 其中酸洗是最常用的去除氧化鐵皮的方法。 坯料加熱 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(duì)提高車間生產(chǎn)能力，改善產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響。根據(jù)本車間的產(chǎn)量 較 大 和生產(chǎn)速度快 等原因，選擇步進(jìn)梁式加熱爐 較為合理 。 ⑴ 加熱速度 鋼的加熱速度指在單位時(shí)間內(nèi) 加熱時(shí) 鋼 材 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。 ⑵ 加熱時(shí)間 加熱時(shí)間指 的是 金屬裝爐后加熱到加工要求 的 溫度所需要的時(shí)間。加熱時(shí)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(shí)間除進(jìn)行理論計(jì)算外，還可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行估算的方法。實(shí)際上運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)際資料是當(dāng)前設(shè)計(jì)中確定加熱時(shí)間常用的方法。 加熱爐的加熱時(shí)間估算公式： BKT 1? （ 41） 式中， T —加熱時(shí)間，（ h）； B —鋼料厚度，（ cm）； K1— 考慮鋼的化學(xué)成分 等 因素影響的修正系數(shù)。 對(duì)于連續(xù)式加熱爐 K1 值可查表 41。 表 41 各鋼種修正系數(shù) ⑶ 加熱溫度 根據(jù)鋼的化學(xué)成分、性質(zhì)和 塑性 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(yán)格控制。 根據(jù)上述要求 ，確定鋼坯的加熱溫度見表 。 鋼 種 K1 值 低 碳 鋼 ～ 中碳鋼及低合金鋼 ～ 8 表 42 產(chǎn)品的 加熱 時(shí)間和加熱溫度 品種 坯料尺寸 (mm) 加熱時(shí)間 (h) 加熱溫度（ ℃ ） 20MnSi 1651 651 4000 1050 鋼材的軋制 鋼的軋制是整個(gè)工藝過程的核心，從工藝設(shè)計(jì)角度來說，它包括 三 個(gè)方面的內(nèi)容：制定 變形 規(guī)程、速度規(guī)程 及 溫度規(guī)程。 ⑴ 變形 規(guī)程 在既定的軋制條件下，完成由坯料到成品的變形過程 稱 之 為 變形規(guī)程。變形規(guī)程主要是 確定總的變形量和 各 道次變形量。變形量的分配 是個(gè)重要參數(shù)，它是選擇軋機(jī)設(shè)備、進(jìn)行工具設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，對(duì)軋機(jī)產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量起著決定性作用。 ⑵ 速度規(guī)程 選擇 產(chǎn)品的最終 軋制速度或確定各道次的軋制速度是速度 規(guī)程 的主要內(nèi)容。 目前， 提高軋制速度 是 現(xiàn)代軋機(jī)提 搞產(chǎn)量 的主要 方法 之一 。 從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)調(diào)速有三種方法：串級(jí)調(diào)速、直流驅(qū)動(dòng) 和 差動(dòng)調(diào)速。本車間內(nèi)的軋機(jī)都采用直流單獨(dú)傳動(dòng)。按連軋常數(shù)分配各道次速度，出口速度最大為 22m/s. ⑶ 溫度規(guī)程 溫度規(guī)程 確 定了軋制時(shí)的溫度 變化 區(qū)間，及決定軋制時(shí)軋件的開軋溫度和終軋溫度。 在確定溫度制度時(shí)要考慮根據(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 以及 在某溫度下加工，金屬具有最小的變形抗力，以減少軋制時(shí)的能量消耗 。 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(dòng)力的原始數(shù)據(jù)，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行計(jì)算。 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(gè)工序，它包括下述幾個(gè)內(nèi)容。 ⑴ 鋼材的冷卻 鋼材經(jīng)熱軋成形 后 ， 氣溫度仍然較高 ，須冷卻使鋼材溫度降至常溫。另外，也可利用軋件軋后的余熱，進(jìn)行控制冷卻，從而獲得 較高的 力學(xué)性能。冷卻過程對(duì)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(shí)物 質(zhì)量的不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 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(yùn)輸和用戶的使用。切斷可用鋸機(jī)或剪切機(jī)來完成，時(shí)軋件的斷面形狀而定。 9 第 5 章 產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì) 孔型系統(tǒng)選擇 孔型系統(tǒng)的選擇與軋機(jī)的布置和軋件的斷面大小關(guān)系密切，對(duì)本設(shè)計(jì)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（ k1） —方箱（ k2） —扁箱 （ k3）—方箱 （ k4） —橢（ k5） —圓（ k6） —橢（ k7） —圓（ k8） —橢（ k9） —圓（ k10） —橢（ k11） —圓（ k12） —橢（ k13） —圓（ k14） —橢 （ k15） —圓（ k16） —橢（ k17） —圓（ k18）。 原料為 165mm165mm 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 扁 箱－方箱孔型，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) 的 優(yōu)點(diǎn) 是 變形均勻，可防止產(chǎn)生局部應(yīng)力 且 軋制中有利去除軋件表面的氧化鐵皮。 孔型設(shè)計(jì)的內(nèi)容 將鋼錠或鋼坯在軋輥孔型中經(jīng)過若干次軋制變形，以獲得所需的斷面形狀尺寸和性能的產(chǎn)品，為此而進(jìn)行的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作稱為孔型設(shè)計(jì)?？仔驮O(shè)計(jì)的內(nèi)容包括斷面孔型設(shè) 計(jì)和 軋輥孔型設(shè)計(jì) 。 孔型設(shè)計(jì)的要求 孔型設(shè)計(jì) 的 合理 性 ，直接影響到成品的質(zhì)量、軋機(jī)的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品的成本 等 。因此，合理的孔型設(shè)計(jì) 需要 滿足以下要求： （ 1） 獲得優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)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(nèi)部殘余應(yīng)力小 及 機(jī)械性能良好。 （ 2） 保證軋機(jī)生產(chǎn)率高 ， 合理的孔型設(shè)計(jì)應(yīng)能充分發(fā)揮軋機(jī) 的生產(chǎn) 能力。 （ 3） 產(chǎn)品成本低 ， 降低各種消耗 來 降低生產(chǎn)成本 。 （ 4） 勞動(dòng)條件好，勞動(dòng)強(qiáng)度小。 考慮到 安全生產(chǎn)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 等 ，在孔型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng) 注重軋制 過程易于機(jī)械化，軋制穩(wěn)定，便于調(diào)整，軋件 及 輔件堅(jiān)固耐用，裝卸容易。 帶肋鋼筋 的 孔型設(shè)計(jì) ： 0F =165165 =27225 mm2 熱 膨脹系數(shù) β=~，一般生產(chǎn)取 Φ16螺紋 鋼直徑尺寸 ： d=16= nF = = mm2 Φ16螺紋 鋼的總延伸為： 0 / 2 7 2 2 5 / 2 0 5 . 9 8 1 3 5 . 4 7nFF? ? ? ? ? （ 51） 式中： ?? ——總延伸系數(shù)； 0F ——原料斷面面 積； nF ——成品斷面面積。 若成品斷 面 面積 18F 和 坯料斷 面 面積 0F 均為已知， 可得 總延伸系數(shù)為： 0 0 1 1 2 1 1 2/ / / /n n n nF F F F F F F F? ? ? ???? ? ? ??? ? ? ??? （ 52） 10 式中： 1F 、 2F n F 為第 2n 道次軋件的斷面積； 1? 、 2? n? 為第 2n 道次軋件的延伸系數(shù)。 為了 簡化 孔型設(shè)計(jì)，可將粗軋的總延伸系數(shù)按 各道次 進(jìn)行分配，粗軋 的 總延伸系數(shù)為： 粗粗 NF0∑ F?? （ 53） 一般情況下，中軋同粗軋一樣 ， 延伸系數(shù)分配 遵循的 原則如圖 51 所示 圖 51 延伸系數(shù)分配原則圖 通常 在確定軋制道次時(shí)，用平均延伸 系 數(shù) p? 來 代替某 個(gè)道次的延伸系數(shù)。所謂平均延伸系數(shù)是指在軋制道次和總延伸系數(shù) 確定的情況 下， 每個(gè) 道次的延伸系數(shù)相等。它是為了方便 軋制道次的計(jì)算而提出來的假想延伸系數(shù)， 但 在實(shí)際生產(chǎn)中 每 個(gè)道次的延伸系數(shù)并不相等。具體確定方法如下： 用平均延伸系數(shù) 來 代替各道次延伸系數(shù)， 得 ： np???? （ 54） 對(duì)上式取對(duì)數(shù)， 可 求出軋制道次數(shù) N： ln /N ????? （ 55） 由于 本設(shè)計(jì) 主要采用橢圓 —圓孔型系統(tǒng)，且其 p? 的取值范圍為 ～ ，所以取平均延伸系數(shù) p? ＝ ， 則： N = p?? lnln ? ＝ ＝ 所以取 N 為 18 道 次 。 由于軋機(jī)共有 18 架，粗軋機(jī)組 6 架 ，中軋機(jī)組 6 架 ，精軋機(jī)組 6 架 。 在最后幾道次中， 為 保證成品的尺寸精確 和 斷面形狀， 一般 采用較小的延伸系數(shù)。 根據(jù) 不同 孔型分配延伸系數(shù) ， 如 表 51。 表 51 孔型延伸 系數(shù) 孔型 橢圓型 箱型 圓型 延伸系數(shù) ～ ～ ～ 確定各階段的平均延伸系數(shù)： 11 首先 計(jì)算 精軋機(jī)組的平均延伸系數(shù) pc? ， 參考 經(jīng)驗(yàn)公式可 得 ： pc? =1+（ ～ ）（ pc? － 1）＝ ～ （ 56） 取 pc? = 然后計(jì)算 中軋機(jī)組的平均延 伸系數(shù)， 參考 經(jīng)驗(yàn) 可 取 ?pz? 最后 計(jì)算 粗軋機(jī)組的平均延伸系數(shù)， 根據(jù)公式 6 6 6..pc pz pm? ? ? ?? ? （ 57） 可 得出 ?pn? 計(jì)算 各機(jī)架的延伸系數(shù)，見表 52。 表 52 各機(jī)架的延伸系數(shù) 機(jī)架號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 延伸系數(shù) μ 機(jī)架號(hào) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 延伸系數(shù) μ 延伸系 數(shù)分配的校核 1? 2? 18? ＝ …… ＝ ＝ ?? （ 58） 所以以上為延伸系數(shù)初步分配。 軋制各道次面積的確定 由軋件斷面面積 與 延伸系數(shù)關(guān)系 ，可 確定各道次軋件 的 斷面面積 ，如 表 53 所示。 表 53 各道次軋件 的 斷面面積 道次 面積 /mm2 道次 /mm2 面積 /mm2 1 10 2 11 3 12 4 13 5 14 6 15 7 16 8 17 9 18 孔型尺寸計(jì)算 12 成 品孔與成品前孔 的 尺寸計(jì)算 成品孔尺寸計(jì)算 A、成品孔內(nèi)徑 d， 如圖 52。 假設(shè) 負(fù)偏差和熱膨脹近似相等， 得 d=d0=16mm B、成品孔內(nèi)徑開口寬度 B 的計(jì)算 B=d0(~) =16 = C、成品孔內(nèi)徑的擴(kuò)張角和擴(kuò)張半徑 的計(jì)算 圖 52 橫肋鋼筋截面圖 通常 成品孔內(nèi)徑的擴(kuò)張角 θ 可取 θ=20176。~30176。，取 θ=30176。 輥縫 S 根據(jù)所軋 螺紋鋼 直徑 d 選取，取 S=2mm， 側(cè)角 ρ=arctg SR RBk ?? ? ?sin2 cos2 ， 計(jì)算得 （ 59） ρ=176。30176。 擴(kuò)張半徑 39。R =)sin(cos4 sin2 ??? ? ?? SR，計(jì)算得