年產(chǎn)63萬噸熱軋線材車間設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書13740

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文說明書年產(chǎn)63萬噸熱軋線材車間設(shè)計(jì)摘要根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)年產(chǎn)63萬噸的熱軋高速線材生產(chǎn)車間，采用單線軋制方式。產(chǎn)品規(guī)格為5.516mm，單卷盤重約2噸。本設(shè)計(jì)產(chǎn)品包括碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。本車間設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有：產(chǎn)品大綱和金屬平衡表的制定；設(shè)計(jì)工藝方案和工藝流程；工作制度的確定及軋機(jī)生產(chǎn)能力分析；主要設(shè)備的選擇；輔助設(shè)備的選擇及計(jì)算；車間平面布置及起重運(yùn)輸；車間技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；環(huán)境保護(hù)；孔型設(shè)計(jì)；軋機(jī)力能參數(shù)計(jì)算及電機(jī)設(shè)備校核等。本設(shè)計(jì)原料采用連鑄坯，以減少金屬的損失，而且連鑄坯的組織結(jié)構(gòu)較好，這也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量；還可以減少軋制間隙時間，提高生產(chǎn)率。加熱爐為步進(jìn)梁式加熱爐，

2、進(jìn)出料方式采用側(cè)進(jìn)側(cè)出，以保證爐子的嚴(yán)密性，加熱能力為120t/h。加熱爐由微機(jī)控制，出爐溫度為10501250c。軋機(jī)采用高速線材軋機(jī)，全線均為無扭軋制，終軋保證速度為100 m/s，最高軋制速度為120m/s。為改善產(chǎn)品微觀組織，軋后采用控制冷卻技術(shù)，軋后冷卻通過水冷箱和一套斯太爾摩冷卻運(yùn)輸系統(tǒng)來完成。斯太爾摩冷卻運(yùn)輸系統(tǒng)采用延遲型冷卻運(yùn)輸裝置，它適用于冷卻各類碳鋼，具有較好的冷卻效果?？傊鲜鱿冗M(jìn)工藝技術(shù)和設(shè)備是本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品高質(zhì)量的重要保證；同時也為高線生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)提供了一個很好的樣板。關(guān)鍵詞是為了文獻(xiàn)標(biāo)引工作從論文中選取出來用以表示全文主題內(nèi)容信息款目的詞或術(shù)語。如有可能，應(yīng)盡量用漢

3、語主題詞表等詞表提供的規(guī)范詞。不用此信息時，刪除此框。關(guān)鍵詞：車間設(shè)計(jì) 高速線材 線材軋機(jī) 控制軋制a workshop of new hot rolled high-speed wire with the output of 630,000 t/aabstractaccording to the requirements of graduation design, a new single line of high-speed wire rod workshop with the output of 630,000 t / a will be built. product specifica

4、tions are for 5.516 mm diameter, each coil weighs about 2 tons. the products in this design include the carbon structural steel and high-quality carbon steel.the main contents of the design are mainly as follows, formulation of products scheme and metal balance, design of technological plan and proc

5、ess, the determination of work routine and production capacity analysis of rolling mill, choice of the main equipment, choice and calculation of the auxiliary equipment, the grooves design, the layout of workshop and hoisting and conveying equipment, check of roll strength and motor power, technical

6、 and economic indicators of the workshop and environmental protection etc.the continuous casting billet is used as raw materials in this design to reduce the metal loss. the better microstructure of the billets can also improve the quality of the product and reduce the rolling gap time to increase p

7、roductivity.the reheating furnace is a walking beam type furnace which is side entry and side exit to ensure the tightness of the furnace. the heating capacity is 120t / h. the furnace is controlled by the computer. the exit temperature is 10501250c.the high-speed wire rod mill is used in this works

8、hop. no twist rolling is realized across the rolling line. the finishing ensure speed is 100 m / s, maximum rolling speed of 120m / s.the controlled cooling technology is used after rolling through the cooling water box and a stelmor cooling conveyor system to improve product microstructure. stelmor

9、 transportation system by the delayed cooling type cooling transport devices, which applies to various carbon steels and has better cooling effect.in short, the advanced technology and equipment, the design of the product is an important guarantee of high quality and providing a good model for the h

10、igh speed wire production workshop designing.key words: workshop design high-speed wire rod and wire mill controlled rolling目錄引 言11 產(chǎn)品方案和金屬平衡41.1 車間產(chǎn)品大綱41.2 產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品交貨條件41.2.1 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)41.2.2 交貨條件41.3 原料51.3.1 原料來源和年需要量51.3.2 鋼坯尺寸和質(zhì)量要求51.3.3 連鑄坯的化學(xué)成分51.4 金屬平衡表52 設(shè)計(jì)方案72.1 軋機(jī)數(shù)量的確定72.2 軋機(jī)布置方案83 工藝流程93.1

11、工藝流程圖93.2 生產(chǎn)工藝流程簡述103.2.1 坯料的選擇及加熱103.2.2 坯料的除鱗103.2.3 坯料的軋制103.2.4 冷卻103.2.5 后期工作114 工作時間及軋機(jī)生產(chǎn)能力分析124.1 車間工作制度和年工作小時124.2 軋機(jī)生產(chǎn)能力分析125 主要設(shè)備的選擇145.1 加熱爐145.1.1 爐型選擇145.1.2 加熱爐尺寸的確定145.2 軋機(jī)形式以及軋輥材質(zhì)的選擇155.2.1 軋機(jī)的選擇155.2.2 軋輥尺寸參數(shù)的確定155.3 粗軋機(jī)組175.4 中軋機(jī)組175.5 預(yù)精軋機(jī)組185.6 精軋機(jī)組185.7 減定徑機(jī)組186 輔助設(shè)備的選擇及計(jì)算196.1

12、p/f線運(yùn)輸能力驗(yàn)算196.1.1 “c”形鉤的運(yùn)輸周期196.1.2 “c”形鉤數(shù)量確定196.2 斯太爾摩冷卻運(yùn)輸線的選擇196.3 其它輔助設(shè)備的選擇217 車間平面及起重運(yùn)輸257.1 車間平面布置257.1.1 車間平面布置的原則257.1.2 平面布置的內(nèi)容257.1.3 軋制設(shè)備間距的確定267.2 車間原料和成品庫能力的計(jì)算267.2.1 有效方式267.2.2 原料庫和成品庫堆放面積的負(fù)荷計(jì)算277.3 起重運(yùn)輸設(shè)備的選擇和性能參數(shù)287.4 其它設(shè)施的布置288 孔型設(shè)計(jì)(7.0mm)298.1 孔型設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備計(jì)算298.1.1 延伸系數(shù)的分配298.1.2 26道次孔型系

13、統(tǒng)選擇308.2 減定徑及精軋機(jī)組孔型設(shè)計(jì)308.2.1 圓孔型設(shè)計(jì)318.2.2 橢圓孔型設(shè)計(jì)348.3 預(yù)精軋機(jī)組孔型設(shè)計(jì)388.3.1 圓孔型設(shè)計(jì)388.3.2 橢圓孔型設(shè)計(jì)408.4 中軋機(jī)組孔型設(shè)計(jì)418.4.1 圓孔型設(shè)計(jì)418.4.2 橢圓孔型設(shè)計(jì)438.5 粗軋機(jī)組孔型設(shè)計(jì)459 軋機(jī)力能參數(shù)計(jì)算及電機(jī)設(shè)備校核529.1 軋制壓力的計(jì)算529.1.1 平均單位壓力計(jì)算529.1.2 總軋制壓力539.2 軋輥強(qiáng)度校核539.2.1 孔型在軋輥上的配置539.2.2 軋輥強(qiáng)度校核549.2.3 危險斷面尺寸的確定549.2.4 軋輥強(qiáng)度校核559.3 傳動力矩計(jì)算569.3.1

14、軋制力矩569.3.2 摩擦力矩579.3.3 空轉(zhuǎn)力矩579.3.4 動力矩579.4 電機(jī)校核579.4.1 各種軋制時間及間隙時間的確定579.4.2 電機(jī)校核5810 車間技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及環(huán)境保護(hù)5910.1 車間技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)5910.2 環(huán)境保護(hù)6010.2.1 編制依據(jù)6010.2.2 本設(shè)計(jì)中對污染的防治及綜合治理60致 謝62參考文獻(xiàn)63附錄a 各道次孔型圖64附錄b 程 序68引 言1. 線材的基本狀況線材是指直徑為522mm的熱軋圓鋼或者相當(dāng)此斷面的異形鋼。因以盤條形式交貨，故又通稱為盤條。線材斷面周長很小，常見的產(chǎn)品規(guī)格直徑為513mm。國外線材規(guī)格已擴(kuò)大到50mm。常見線

15、材多為圓斷面，異型斷面線材有橢圓形、方形及螺紋形等，但生產(chǎn)數(shù)量很少。根據(jù)軋機(jī)的不同可分為高速線材(高線)和普通線材(普線)兩種。線材是用量很大的鋼材品種之一，在國民經(jīng)濟(jì)中的作用與地位較重要，是不可或缺的重要品種。其軋制后可直接用于鋼筋凝土的配筋和焊接結(jié)構(gòu)件，也可經(jīng)再加工使用。例如，經(jīng)拉拔成各種規(guī)格鋼絲，再捻制成鋼絲繩、編織成鋼絲網(wǎng)和纏繞成型及熱處理成彈簧；經(jīng)熱、冷鍛打成鉚釘和冷鍛及滾壓成螺栓、螺釘?shù)?；?jīng)切削成熱處理制成機(jī)械零件或工具等等。20世紀(jì)70年代以來，國外主要產(chǎn)鋼國家普遍采用高速線材軋機(jī)和控制冷卻技術(shù)作為線材生產(chǎn)的主要工藝技術(shù)；在冶煉方面主要是用轉(zhuǎn)爐或電爐初煉，然后采用爐外精煉技術(shù)進(jìn)行

16、二次精煉，同時基本上是以連鑄代替模鑄，而且采用全保護(hù)澆鑄；所以，生產(chǎn)出的線材生產(chǎn)率高、成本低、品種多、質(zhì)量又好。目前世界上應(yīng)用最廣泛的摩根型高速無扭軋機(jī)是美國摩根公司1962年開始研制的，1966年首先應(yīng)用于加拿大鋼鐵公司哈密爾頓廠。第一套摩根型高速線材軋機(jī)于1966年9月正式投產(chǎn)，軋制速度4350m/s，如今高線的軋制速度在80160m/s。同時摩根公司和加拿大斯太爾摩公司聯(lián)合，開發(fā)了線材軋后控制冷卻系統(tǒng)，稱之為斯太爾摩線。我國目前是世界上最大的線材生產(chǎn)國，線材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的比例很大，一般線材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的8%10%，而我國占20%以上；年產(chǎn)量占世界生產(chǎn)總量三分之一以上，線材也是我國

17、第二大鋼材生產(chǎn)品種，在國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)量比重一直較高，近幾年國內(nèi)線材產(chǎn)量基本與國內(nèi)粗鋼產(chǎn)量增長速度差不多，保持在20%左右。據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示：2012年110月，國內(nèi)線材的產(chǎn)量達(dá)1.129億噸，同比增長11.4%。2012年10月份，我國生產(chǎn)線材1235萬噸，同比增長18.01%14。2. 高速線材軋機(jī)生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)與產(chǎn)品特點(diǎn)高速線材軋機(jī)的工藝特點(diǎn)可以概括為連續(xù)、高速、無扭和控冷。其中無扭精軋是保證高速的前提條件，是現(xiàn)代線材生產(chǎn)的核心技術(shù)之一。為提高生產(chǎn)率和解決大盤重線材軋制過程中的溫降問題，就要求精軋的高速度；而精軋的高速度則要求軋制過程中軋件無扭轉(zhuǎn)，否則軋制事故頻發(fā)，軋制過程將無法進(jìn)行。因此高速無

18、扭精軋是現(xiàn)代高速線材的一個基本特點(diǎn)。 高速線材軋機(jī)的產(chǎn)品特點(diǎn)是大盤重，高速度，高質(zhì)量。因?yàn)楦咚俣?，所以軋制過程中溫降很小，甚至有溫升，使得盤重得到大大提高，也因?yàn)榛緵]有溫降，軋件各部分的溫度均一，所以微觀組織均一。又因?yàn)椴捎昧丝乩涔に?，所以產(chǎn)品組織得以改善，產(chǎn)品質(zhì)量也大的提高了14。3. 本設(shè)計(jì)中采用的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備為保證高質(zhì)量產(chǎn)品的生產(chǎn)，本設(shè)計(jì)采用了以下先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備：1)連續(xù)化全無扭軋制，粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋機(jī)組平立交替布置。精軋機(jī)組和減定徑機(jī)組軋輥為頂交45 布置，全線實(shí)現(xiàn)無扭軋制，產(chǎn)品性能大幅度提高；2)坯料采用連鑄坯，金屬收得率高，能源消耗小；3)采用側(cè)進(jìn)側(cè)出的步進(jìn)梁式加熱

19、爐，加熱較均勻，能耗降低，減少燒損；4)為提高軋件的表面質(zhì)量，開軋前采用了高壓水除鱗；5)采用控軋控冷設(shè)備，即設(shè)置多段在線水冷箱；6)為保證成品的尺寸精確，精軋機(jī)組后設(shè)有減定徑機(jī)組；7)采用激光測徑儀進(jìn)行在線檢測產(chǎn)品的尺寸，提高產(chǎn)品精度。4. 線材軋制的發(fā)展方向自60年代以來第一臺全新結(jié)構(gòu)的摩根45高速線材無扭精軋機(jī)問世后，引起了線材生產(chǎn)領(lǐng)域的革命性變化。今后其發(fā)展方向主要有14：1.柔性軋制技術(shù)：為了減少軋機(jī)的停機(jī)時間，人們研究了柔性軋制技術(shù)，該技術(shù)利用無孔型軋制、共用孔型等手段迅速改變軋制規(guī)程，改變產(chǎn)品規(guī)格。2.高精度軋制：線材的直徑公差大小對深加工的影響較大，用戶對線材的尺寸精度要求越來

20、越高。3.繼續(xù)提高軋制速度：線材要求盤重大，但其斷面積又很小，故線材的長度很長，如此小斷面軋制產(chǎn)品為保證頭、尾溫差，只有采用高速軋制。4.低溫軋制：在線材軋機(jī)上，從粗軋到精軋，軋件溫降很小，甚至?xí)郎?。在生產(chǎn)實(shí)踐過程中經(jīng)常出現(xiàn)因終軋溫度過高而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降等等的問題。低溫軋制不僅可以降低能耗，而且還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，可創(chuàng)造很大的經(jīng)濟(jì)效益。5.無頭軋制：其主要的作用和特點(diǎn)是減少切損、100%定尺、生產(chǎn)率提高、對導(dǎo)位和孔型無沖擊、尺寸精度高.6.切分軋制：其主要的特點(diǎn)是大幅提高產(chǎn)量、擴(kuò)大產(chǎn)品規(guī)格以及在相同條件下，采用切分軋制可將鋼坯的加熱溫度降低40c 左右，燃料消耗可降低15%左右，軋輥消耗可

21、降低15%左右?？傊咚倬€材軋機(jī)的產(chǎn)品發(fā)展的總趨勢是提高軋速、增加盤重、提高精度及擴(kuò)大規(guī)格范圍。1 產(chǎn)品方案和金屬平衡1.1 車間產(chǎn)品大綱車間產(chǎn)品大綱為3：年生產(chǎn)能力：63萬噸；產(chǎn)品規(guī)格：5.516mm光面線材；主要鋼種：碳素結(jié)構(gòu)鋼：gb/t700-2006， 代表鋼號：q235； 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：gb/t4354-2008， 代表鋼號：45#鋼；其產(chǎn)品大綱見表1-1。表1-1產(chǎn)品大綱table 1-1 product outline鋼 種各規(guī)格產(chǎn)品年產(chǎn)量(萬噸)產(chǎn)量合計(jì)(萬噸)鋼種比例(%)5.5mm6.5mm7mm8mm9mm10mm1216mm碳素鋼7.014.07.56.06.05.0

22、4.55079.4優(yōu)碳鋼2.04.04.01.00.80.60.61320.6合 計(jì)9.018.011.57.06.85.65.163100比例(%)14.328.618.211.110.88.98.11.2 產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品交貨條件1.2.1 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)gb/t4354-2008 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋盤條。gb t 701-2008 普通低碳鋼熱軋圓盤條。1.2.2 交貨條件按gb/t701-2008國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)交貨。線材尺寸公差： 直徑公差：5.58mm 0.10mm 916mm 0.15mm 線材產(chǎn)品的橢圓度均為公差的80%。線材產(chǎn)品呈盤卷狀交貨或成捆交貨。生產(chǎn)的盤卷尺寸為：線卷外徑：12

23、50mm線卷內(nèi)徑：850mm線卷高度約2000mm盤卷單重約2噸。1.3 原料1.3.1 原料來源和年需要量該車間原料由本廠連鑄機(jī)供給的連鑄坯。年產(chǎn)63萬噸線材，成材率為95.5%，年需要66萬噸鋼坯。1.3.2 鋼坯尺寸和質(zhì)量要求 連鑄坯斷面尺寸 150150mm； 連鑄坯長度 12000mm； 邊長公差 5mm； 對角線長度偏差 8mm； 彎曲度 每米最大彎曲10mm，在全長12m內(nèi)最大100mm； 連鑄坯單根重約為2.1噸。 連鑄方坯和矩形坯標(biāo)準(zhǔn)： yb/t 2011-2004對鋼坯表面質(zhì)量的要求： 鋼坯端面不得有縮孔、尾孔和分層； 鋼坯表面缺陷必須沿縱向加工清除，清除處應(yīng)圓滑、無棱角，

24、清除度不得小于清除深度的5倍，表面清理深度不大于公稱厚度的8%； 鋼坯表面應(yīng)無裂縫、折疊、耳子、結(jié)疤、拉裂和夾雜等缺陷。1.3.3 連鑄坯的化學(xué)成分連鑄坯的化學(xué)成分應(yīng)符合gb/t222-2006的規(guī)定。1.4 金屬平衡表該車間年產(chǎn)5.5mm16mm的線材63萬噸，成材率為95.5%，每年需合格連鑄坯66萬噸，金屬平衡如下表3。表1-2金屬平衡表table 1-2 balance of the metal產(chǎn) 品名 稱原 料成 品廢 料連鑄坯線材成材率切頭及廢品廢品率燒損燒損率5.5-16 mm盤條66萬噸63萬噸95.5%2.34萬噸3.5%0.66萬噸1%2 設(shè)計(jì)方案根據(jù)年產(chǎn)量和工藝要求，本設(shè)

25、計(jì)在參考馬鋼設(shè)計(jì)研究院的技術(shù)資料的基礎(chǔ)上制定方案11。此高線車間設(shè)計(jì)采用單線軋制，最高軋制速度為120m/s，保證速度為100 m/s。加熱爐采用側(cè)進(jìn)側(cè)出步進(jìn)梁式加熱爐。軋制生產(chǎn)線由粗軋中軋預(yù)精軋精軋減定徑機(jī)組組成。主要產(chǎn)品規(guī)格有：5.5mm、6.5mm、7.0mm、8.0mm、9.0mm、10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm。2.1 軋機(jī)數(shù)量的確定本設(shè)計(jì)產(chǎn)品的最小規(guī)格為5.5mm，故在確定機(jī)架數(shù)目時，以最小直徑5.5mm計(jì)算得：坯料斷面面積：f0at (a24r2r2) （式2-1） 1.012(150248282)mm2 22986.9mm25.5mm成品圓鋼的斷面面積：

26、fc(dat)2/4 （式2-2）(5.51.012)2/4 mm224.33mm2 上式中：f0-連鑄坯料原始面積 fc-熱態(tài)成品斷面面積 a-原料邊長 r-連鑄方坯結(jié)晶圓角，取r8mm 則總延伸系數(shù)： zf0/fc （式2-3） 22986.9/24.33944.8 取平均延伸系數(shù)： c1.28 則機(jī)架數(shù)： 27.75 故取n282.2 軋機(jī)布置方案全線共有28架軋機(jī)，分為粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋、定減徑機(jī)組，前16架軋機(jī)為平立交替布置，立輥軋機(jī)均為上傳動；接著是8架精軋機(jī)組為摩根第六代無扭軋機(jī)，整個軋制過程軋件無需扭轉(zhuǎn)。最后是4架減定徑機(jī)組，軋輥布置為45無扭型式。以下是主軋機(jī)的特點(diǎn)：粗

27、、中軋機(jī)組：粗軋機(jī)組為6架，中軋機(jī)組為6架，均為無牌坊短應(yīng)力線軋機(jī)。交流電機(jī)單獨(dú)傳動，軋機(jī)軋制線固定，通過調(diào)整軋輥和機(jī)架，使孔型對準(zhǔn)軋制線，軋機(jī)由彈簧固定在底座上，整體更換，液壓松開。機(jī)架的抽出和橫移均由液壓缸驅(qū)動，輥縫調(diào)節(jié)為液壓馬達(dá)，軋件在粗軋機(jī)內(nèi)軋制。預(yù)精軋機(jī)組：預(yù)精軋機(jī)組4架為懸臂輥環(huán)式軋機(jī)，平立交替布置，軋機(jī)軋制線固定，液壓換輥，交流電機(jī)單獨(dú)傳動，軋件在預(yù)精軋機(jī)組內(nèi)實(shí)現(xiàn)無張力軋制。精軋、定減徑機(jī)組：精軋機(jī)組8架為摩根45無扭軋機(jī)，一臺交流電機(jī)傳動，軋輥布置為頂交45，相鄰機(jī)架互成90，精軋機(jī)組后布置減定徑機(jī)組4架，設(shè)有輥軸軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)和液壓平衡裝置，可在線調(diào)整軋制線，軋輥布置為45無扭

28、型式2。3 工藝流程3.1 工藝流程圖連鑄坯輸送運(yùn)輸輥道單根運(yùn)輸輥道（剔廢）入爐輥道加熱爐加熱夾送輥夾送高壓水除鱗1飛剪切頭切尾中軋機(jī)組2飛剪切頭切尾預(yù)精軋機(jī)組預(yù)水冷3飛剪切頭切尾精軋機(jī)組水冷段控制冷卻減定徑機(jī)組吐絲成卷斯太爾摩冷卻線集卷翻卷、掛卷p/f冷卻運(yùn)輸線表面質(zhì)量檢查壓緊打捆稱重標(biāo)號卸卷入庫粗軋機(jī)組發(fā)貨 圖3-1 工藝流程圖113.2 生產(chǎn)工藝流程簡述3.2.1 坯料的選擇及加熱因本廠的連鑄機(jī)與軋鋼線距離較近，故本設(shè)計(jì)采用連鑄熱坯為原料，采用連鑄坯熱裝工藝。采用熱裝工藝的優(yōu)點(diǎn)如下： 減少了加熱爐的燃料消耗，提高加熱爐產(chǎn)量。 減少了加熱時間，進(jìn)而減少了金屬消耗。 減少庫存鋼坯量、廠房面積

29、和起重設(shè)備等等，使得生產(chǎn)成本降低。 通過熱裝工藝和省去預(yù)熱段，縮短了生產(chǎn)周期。根據(jù)不同鋼種的加熱制度和加熱要求，鋼坯在加熱爐中加熱至1050c1250c，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用連鑄坯熱裝工藝，所以本設(shè)計(jì)省去了典型的預(yù)熱加熱和均熱的三段加熱制度中的預(yù)熱段，只取了加熱和均熱段。鋼坯在加熱段進(jìn)行快速加熱，鋼坯表面溫度達(dá)到略高于出爐溫度，在均熱段完成鋼坯溫度的均勻化11。3.2.2 坯料的除鱗在本設(shè)計(jì)中采用了高壓水除鱗裝置。加熱好的鋼坯由出鋼輥道推出，用高壓水清除表面的氧化鐵皮，以提高軋件的表面質(zhì)量和便于軋件的咬入。3.2.3 坯料的軋制加熱好的鋼坯由輥道運(yùn)送鋼坯進(jìn)入粗軋機(jī)組進(jìn)行軋制。當(dāng)軋機(jī)出現(xiàn)故障時，設(shè)置在

30、粗軋機(jī)前的卡斷剪將進(jìn)入粗軋機(jī)的鋼坯切斷，卡斷后的鋼坯又退回加熱爐保溫待軋。粗軋機(jī)組后設(shè)置一臺飛剪及卡斷剪。根據(jù)工藝要求，坯料在粗軋機(jī)組中軋機(jī)組中進(jìn)行無扭無張力軋制。鋼坯經(jīng)過側(cè)活套進(jìn)入四架平立交替布置的懸臂式預(yù)精軋機(jī)組進(jìn)行單線無張力無扭活套軋制，最后經(jīng)預(yù)水冷段飛剪切頭切尾和側(cè)活套器進(jìn)入精軋機(jī)組軋制。精軋機(jī)組采用8架45無扭精軋機(jī)組。軋件在懸臂式碳化鎢小輥環(huán)中進(jìn)行高速單線無扭微張力連軋成高精度的線材。3.2.4 冷卻在精軋機(jī)組后面布置斯太爾摩水冷線。軋后的線材經(jīng)斯泰爾摩水冷段冷卻進(jìn)入臥式吐絲機(jī)，線材經(jīng)吐絲機(jī)成圈散落在斯太爾摩風(fēng)冷運(yùn)輸機(jī)上。風(fēng)冷運(yùn)輸機(jī)為輥道延遲型，裝有纖維棉隔熱罩，輥道的速度可調(diào)節(jié)。

31、可根據(jù)鋼種產(chǎn)品規(guī)格和性能的要求開閉隔熱罩，調(diào)節(jié)輥道速度和風(fēng)量，從而調(diào)節(jié)線圈的冷卻速度，獲得良好的金相組織和性能的產(chǎn)品。然后在集卷站收集成盤卷。3.2.5 后期工作集卷后的盤卷經(jīng)翻平，由掛卷小車將盤卷掛在p/f線的“c”形鉤上繼續(xù)冷卻，并進(jìn)行表面質(zhì)量和外形尺寸檢查，以確保線材質(zhì)量，再取樣，壓緊打捆，稱重標(biāo)號，然后到卸卷站卸卷排齊，最后由磁盤吊車吊至成品跨1 10。4 工作時間及軋機(jī)生產(chǎn)能力分析4.1 車間工作制度和年工作小時高速線材車間年工作時間表3見表4-1。表4-1車間年工作時間表table 4-1 working time of the workshop工作制度日歷時間(h)計(jì) 劃 檢 修

32、 時 間(h)年計(jì)劃工作時間(h)生產(chǎn)過程中停工時間(h)年計(jì)劃軋制時間(h)大(中)修小修小計(jì)交接班換輥臨時事故小計(jì)連續(xù)工作制度876048036084079204003001208207100 備注： 年計(jì)劃工作時間是設(shè)備一年中最大可能的工作時間。 生產(chǎn)過程中停工時間包括了許多非計(jì)劃停工時間，非計(jì)劃停工時間是由于技術(shù)或管理上的原因造成的設(shè)備故障，待料，待熱，待氣待電等。 大修每兩年一次，每次20天。中修每年一次，每次10天。大中修平均每年20天，即480小時。4.2 軋機(jī)生產(chǎn)能力分析各種規(guī)格的線材精軋速度根據(jù)各廠的技術(shù)條件而定10。軋制時間：tzh單根坯料軋成成品的長度/精軋速度間隙時間：

33、t5s軋制節(jié)奏時間：ttzht按坯料計(jì)算小時產(chǎn)量： a3600gk1n/t （式4-1）式中： a-平均小時產(chǎn)量，噸/小時； g-原料重量，噸； t-軋制節(jié)奏時間，秒； k1-軋機(jī)利用系數(shù)，即理論軋制節(jié)奏時間與實(shí)際達(dá)到的軋制節(jié)奏時間之比值。對于現(xiàn)代軋機(jī)取0.81.0,連續(xù)式軋機(jī)的為0.90.95，本設(shè)計(jì)取0.92。 n-軋制根數(shù)，本設(shè)計(jì)中取1。按成品計(jì)算的最大小時產(chǎn)量： a3600gk1bn/t （式4-2） 式中：b成材率 95.5% 軋機(jī)負(fù)荷率年純軋時間/年計(jì)劃軋制時間，軋機(jī)能力分析見下表。表4-2軋機(jī)能力分析table 4-2 mill capacity analysis成品規(guī)格(mm)

34、終軋速度(m/s)純軋時間(s)間隙時間(s)軋制節(jié)奏時間(s)按坯料計(jì)算小時產(chǎn)量(t/h)按成品計(jì)算小時產(chǎn)量(t/h)年計(jì)劃產(chǎn)量(萬噸)年純軋時間(h)年計(jì)劃軋制時間(h)軋機(jī)負(fù)荷率5.5110103510864.461.59.01284.06.51057858383.880.018.01944.77858358879.075.511.51322.188564569100.896.37.0620.598053558119.9114.56.8499.21075445491419135.65.6341.312166040545154. 6147.65.1282.6合計(jì)636294.4710088

35、.7%5 主要設(shè)備的選擇5.1 加熱爐5.1.1 爐型選擇用于線材車間的加熱爐種類很多，按鋼坯在爐內(nèi)運(yùn)行方式可分為推鋼式步進(jìn)梁式步進(jìn)底式和步進(jìn)梁步進(jìn)底組合式加熱爐。目前國內(nèi)鋼廠多使用步進(jìn)式加熱爐，步進(jìn)式加熱爐與推鋼式加熱爐等相比較，有加熱能力增加、擦傷減少和容易維修等優(yōu)點(diǎn)。而且爐子的預(yù)熱段、加熱段、均熱段分得很清楚，在加熱段升溫到所規(guī)定的溫度，均熱段為消除錠坯內(nèi)外溫度而進(jìn)行均熱，所以本設(shè)計(jì)選用側(cè)進(jìn)側(cè)出步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐，以保證爐子的嚴(yán)密性2。本設(shè)計(jì)的鋼坯斷面尺寸為150mm150mm。步進(jìn)爐的特點(diǎn)有： 鋼坯的運(yùn)行是靠步進(jìn)機(jī)構(gòu)的步進(jìn)梁前進(jìn)放下來完成的一個矩形軌跡的循環(huán)動作，因此鋼坯表面不產(chǎn)生劃痕

36、。 在步進(jìn)式加熱爐內(nèi)，每個鋼坯間都留有較大的間隔，避免了“粘鋼”現(xiàn)象，而且實(shí)現(xiàn)三面或四面加熱，加熱速度快，溫度均勻。 操作靈活，與軋機(jī)配合靈活方便，可根據(jù)需要將坯料推出爐外，避免坯料在爐內(nèi)長時間停留造成那個鋼的氧化和脫碳。 可以比較精確地計(jì)算和控制鋼坯在爐內(nèi)的加熱速度和加熱時間，有利于計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)加熱過程的自動化。5.1.2 加熱爐尺寸的確定 爐子寬度b2 爐子寬度b主要根據(jù)坯料長度來確定： （式5-1） 式中：n坯料排數(shù)，n1； c料間或料與爐的間隙間距(m)，一般取0.30.45； l坯料的長度，(m)； 所以，b11220.412.8m 爐子長度2 爐子長度主要根據(jù)加熱爐產(chǎn)量確定：l

37、11000q/pl （式5-2） 式中：q 加熱爐小時產(chǎn)量(t/h)，本設(shè)計(jì)中取120t/h； p 有效爐底強(qiáng)度(kg/ m2h)，通常取500700kg/ m2h； l 坯料長度(m)； 故爐長：l1(1000120)/(60012)16.7m爐子的全長=有效長度+13m=18.5m計(jì)算加熱爐的有效面積：f = b l = 12.818.5= 236.8 m2 加熱爐步進(jìn)機(jī)構(gòu)2 組成：上框架、下框架、橫梁、斜輥、平移油缸、提升油缸等。 型式：液壓驅(qū)動步進(jìn)式。 步進(jìn)梁：5根 步距： 冷坯：260mm 熱坯：370mm (參考馬鋼高線) 加熱時間2 t(70.05h) （式5-3） 70.051

38、5014.5min h坯料高度5.2 軋機(jī)形式以及軋輥材質(zhì)的選擇5.2.1 軋機(jī)的選擇軋機(jī)選擇的主要依據(jù)是鋼材的品種、生產(chǎn)規(guī)模以及由此確定的工藝流程。對工藝設(shè)計(jì)而言，軋機(jī)選擇的主要內(nèi)容是確定軋機(jī)的結(jié)構(gòu)，主要參數(shù)及它們的布置。一般軋機(jī)選擇參考以下原則2： 在滿足產(chǎn)品方案的前提下，使軋機(jī)組成合理、布置緊湊； 有較高的生產(chǎn)效率和設(shè)備利用系數(shù)； 有利于機(jī)械化、自動化的實(shí)現(xiàn)，有助于工人勞動強(qiáng)度的改善； 保證獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品； 軋機(jī)結(jié)構(gòu)型式先進(jìn)合理，操作簡單，維修方便； 備品、備件更換方便，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化； 有良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。5.2.2 軋輥尺寸參數(shù)的確定 軋輥直徑d的確定2由經(jīng)驗(yàn)可知： dkh （式

39、5-4） 式中：d軋輥直徑，(mm)； k系數(shù)， k2.95.0； h坯料的高度，(mm)；由此得粗軋機(jī)組16架軋機(jī)輥徑d(2.95.0)150435750mm本設(shè)計(jì)取粗軋機(jī)14軋輥直徑d630mm，56軋輥直徑d520mm。 輥身長度的確定2 lkd （式5-5） 式中：k系數(shù)，對型鋼軋機(jī)k取1.52.5。軋輥尺寸參數(shù)詳見下表。表5-2軋機(jī)主要性能table 5-2 mill main performance機(jī)組機(jī)架號軋機(jī) 型式輥 徑 (mm)輥身 長度(mm)主電機(jī)最大輥徑最小輥徑功率(kw)型式轉(zhuǎn)速 (r/min)粗軋機(jī)組01h630540850750ac215/80002v630540

40、850750ac215/80003h630540850750ac215/80004v630540850750ac215/80005h520450800600ac215/80006v520450800600ac215/800中軋機(jī)組07h430370700800ac215/80008v430370700600ac215/80009h430370700800ac215/80010v430370700600ac215/80011h430370700800ac215/80012v430370700600ac215/800續(xù)表5-2軋機(jī)主要性能預(yù)精軋機(jī)組13h290260120400ac215/8001

41、4v29026012015h29026012016v290260120精軋機(jī)組174523021048021002ac215/8001845230210480194523021048020452302104802145170210350224517015035023451701503502445170150350定減徑機(jī)組254517015035021002ac215/8002645170150350274517015035028451701503505.3 粗軋機(jī)組數(shù)量：6架型式：雙支撐、無牌坊短應(yīng)力線二輥軋機(jī)特點(diǎn)：平立交替布置，軋制線固定，機(jī)架可橫移，彈簧固定，液壓打開。輥縫調(diào)整為液壓馬達(dá)

42、。軋輥中心距：3m軋輥材質(zhì)：球墨鑄鐵最大輥頸承載：2800kn機(jī)架為交流電機(jī)單獨(dú)傳動。5.4 中軋機(jī)組數(shù)量：6架型式：雙支撐、無牌坊短應(yīng)力線二輥軋機(jī)特點(diǎn)：平立交替布置，軋制線固定，機(jī)架可橫移，彈簧固定，液壓打開。輥縫調(diào)整為液壓馬達(dá)。軋輥中心距：3m軋輥材質(zhì)：球墨鑄鐵最大輥頸承載：1500kn機(jī)架為交流電機(jī)單獨(dú)傳動。5.5 預(yù)精軋機(jī)組型式：四機(jī)架懸臂輥環(huán)式，平立交替布置，實(shí)現(xiàn)無扭軋制，結(jié)構(gòu)緊湊，每個機(jī)架由直流電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動。每對軋輥偏心套的同步轉(zhuǎn)動使兩個軋輥能相對于軋機(jī)中心線進(jìn)行對稱調(diào)整，軋制線固定。輥環(huán)尺寸：285-20895mm輥環(huán)材質(zhì)：碳化鎢電機(jī)功率：4004kw(交流)5.6 精軋機(jī)組型式

43、：8機(jī)架摩根重載型45無扭軋機(jī)。各機(jī)架與水平成45角交替布置。相鄰機(jī)架互成90角。軋制線固定，液壓換輥環(huán)，無扭微張力軋制。輥環(huán)材質(zhì)：碳化鎢保證速度：100m/s電機(jī)功率：21002kw(交流)5.7 減定徑機(jī)組型式：4機(jī)架rsm軋機(jī)。輥環(huán)材質(zhì)：碳化鎢電機(jī)功率：42000kw(交流)6 輔助設(shè)備的選擇及計(jì)算6.1 p/f線運(yùn)輸能力驗(yàn)算6.1.1 “c”形鉤的運(yùn)輸周期“c”形鉤行走一圈行程：約450m“c”形鉤行走速度：約0.3m/s“c”形鉤行走一圈所需時間：1500s從集卷站接受盤卷時間：90s檢查時間：50s修剪、取樣時間：50s壓緊打捆及輔助時間：65s稱重、掛標(biāo)牌時間：50s卸卷時間：2

44、5s以上合計(jì)：“c”形鉤運(yùn)輸周期時間為1830s6.1.2 “c”形鉤數(shù)量確定上卷周期時間：72s在理想工作情況下“c”形鉤的數(shù)量：1830/7226個考慮工作中正常延誤時間多增加2個最少正常工作運(yùn)行“c”形鉤的數(shù)量為28個為保證25分鐘冷卻時間，打捆前松卷鉤數(shù)為15個打捆機(jī)后重鉤數(shù)和卸卷站后空鉤數(shù)量共13個考慮打捆機(jī)出現(xiàn)故障時通常在25分鐘內(nèi)可排除，所以空鉤數(shù)量必須要維持25分鐘掛卷數(shù)量，共需設(shè)置空鉤總數(shù)15個補(bǔ)充新鉤數(shù)量：15132個維修備用鉤數(shù)10個以上合計(jì)，“c”形鉤總數(shù)為38個。6.2 斯太爾摩冷卻運(yùn)輸線的選擇在線材生產(chǎn)過程中，軋制出來的線材產(chǎn)品必須從軋后的高溫紅熱狀態(tài)冷卻到常溫狀態(tài)

45、。線材軋后的溫度和冷卻速度決定了線材內(nèi)在組織、力學(xué)性能及表面氧化鐵皮數(shù)量，因而對產(chǎn)品質(zhì)量有著極其重要的影響。所以，線材軋后如何冷卻，是整個線材生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。隨著終軋溫度和速度的提高，盤重的增大，在這神情況下，再采用自然冷卻方式，不僅使線材的冷卻時間加長。廠房、設(shè)備增大，而且會加劇盤卷內(nèi)外溫差，導(dǎo)致冷卻極不均勻，并將造成以下不良后果：1). 金相組織不均勻。2). 性能不均勻。3). 氧化鐵皮過厚。4). 由于線材成卷堆冷，冷卻緩慢，對于含碳量較高的線材來說，容易引起二次脫碳。為了避免線材盤卷在8001050高溫下自然冷卻時，因盤卷內(nèi)外溫差大而導(dǎo)致表面嚴(yán)重氧化，盤卷內(nèi)部不

46、符合要求，機(jī)械性能低，拉拔性能差等問題，在線材生產(chǎn)過程中需要控制冷卻。本設(shè)計(jì)采用斯太爾摩冷卻法。該工藝是將熱軋后的線材經(jīng)兩種不同冷卻介質(zhì)進(jìn)行不同冷卻速度的兩次冷卻，即一次水冷和一次風(fēng)冷。其工藝的特點(diǎn)是適應(yīng)不同鋼種的需要，具體冷卻形式為標(biāo)準(zhǔn)型冷卻、緩慢型冷卻和延遲型冷卻。這三種形式的工藝特點(diǎn)及區(qū)別如下表。表6-1三種斯太爾摩冷卻線的比較table 6-1 three kinds of comparison stelmor cooling line類型標(biāo)準(zhǔn)型延遲型緩慢型設(shè)備特點(diǎn)鏈?zhǔn)交蜉伿竭\(yùn)輸機(jī)，風(fēng)冷，造價低有絕熱面板，側(cè)墻，頂蓋的運(yùn)輸機(jī)，造價低，產(chǎn)量較大有絕熱面板，側(cè)墻、頂蓋、電熱燒嘴的運(yùn)輸機(jī)，造

47、價高，產(chǎn)量低冷卻速度4.4410c/s1.1110c/s0.2810c/s最小運(yùn)輸速度0.254m/s0.051m/s0.051m/s低碳鋼和低合金鋼有一定的軟化退火效果，不適合于生產(chǎn)低碳、低合金鋼比標(biāo)準(zhǔn)型軟化效果好、低合金鋼的抗拉強(qiáng)度可降低34kg/mm有較好的軟化效果、低碳鋼和低合金鋼最合適中碳鋼和高碳鋼有較好的軟化效果、低碳鋼和低合金鋼最合適比標(biāo)準(zhǔn)型好，用于緊固件的中碳鋼生產(chǎn)，抗拉強(qiáng)度可減少10%15%有利于冷鐓加工比延遲型好，比較接近鉛浴淬火處理水平合金鋼適用于一般生產(chǎn)要求，比延遲型綜合性能差軟化退火比標(biāo)準(zhǔn)型好,有利于提高綜合機(jī)械性能,減少二次氧化鐵皮,提高表面質(zhì)量軟化退火效果最好，綜合機(jī)械性能最好由上述介紹和圖表中的比較，本設(shè)計(jì)選用延遲型的斯泰爾摩冷卻線。 斯太爾摩線長度的確定3綜合其它鋼種的生產(chǎn)，本設(shè)計(jì)取斯太爾摩冷卻線全長為105m的延遲型冷卻。 從冷卻效果和質(zhì)量上看，滾式運(yùn)輸機(jī)比鏈?zhǔn)胶谩Ｒ虼吮驹O(shè)計(jì)采用8段“大風(fēng)量”滾式運(yùn)輸機(jī)。斯太爾摩散卷冷卻線長度：105m移送速度：0.05-1.3m/s驅(qū)動方式：電機(jī)驅(qū)動風(fēng)機(jī)數(shù)量：11臺每臺風(fēng)量：67300 m3/h6.3 其它輔助設(shè)備的選擇1.上料臺架 型式：步進(jìn)式 承載鋼坯尺寸：