(完整版)年產(chǎn)68萬(wàn)噸熱軋線材車間設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題目：設(shè)計(jì)年產(chǎn)68 噸高速線材車間姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：材料成型及控制工程班級(jí)：指導(dǎo)教師：年產(chǎn) 68 萬(wàn)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)68 萬(wàn)噸的熱軋高速線材生產(chǎn)車間，采用單線連續(xù)軋制方式。產(chǎn)品規(guī)格為 5.520mm ，單卷盤重約 2.1 噸 ,本設(shè)計(jì)典型產(chǎn)品為優(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)；孔型設(shè)計(jì)；軋機(jī)力能參數(shù)計(jì)算和電機(jī)設(shè)備校核等。本設(shè)計(jì)坯料采用連鑄坯，一方面連鑄坯的組織結(jié)

2、構(gòu)很好，同時(shí)提高了產(chǎn)品的質(zhì)量；另一方面還可以減少軋制間隙時(shí)間，提高生產(chǎn)率。加熱爐選為步進(jìn)梁式加熱爐，進(jìn)出料方式采用側(cè)進(jìn)側(cè)出，加熱爐由微機(jī)控制，出爐溫度為 10501250°C。軋機(jī)采用高速線材軋機(jī)，全線均為無(wú)扭軋制。在軋制后的坯料多數(shù)采用冷卻技術(shù)為斯太爾摩冷卻運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)完成。本設(shè)計(jì)采用的是延遲性的斯太爾摩冷卻運(yùn)輸系統(tǒng)，它適用于冷卻各類碳鋼，具有較好的冷卻效果。關(guān)鍵詞：車間設(shè)計(jì)孔型設(shè)計(jì)產(chǎn)量計(jì)算設(shè)備選擇Annual output of 680000 tons of hot-rolled wire rod workshopdesignAbstractAccording to the req

3、uirements of graduation design, the design capacity of 680000tons of hot rolled high speed wire rod production workshop, the single wire rolling way.Product specifications for the 5.5 20 mm, single reel weighs about 2.1 tons. The mainproducts of the design quality carbon steel.The content of this wo

4、rkshop design mainly include: product outline and theformation of metal sheets; Design process and process flow; The determination of workingsystem and the rolling mill production ability analysis;The main equipment choice; Selection and calculation of the auxiliary equipment;Workshop layout and lif

5、ting transportation; Workshop technical and economic indicators;Pass design; Rolling force can parameters calculation and motor equipment checking, etc.This design materials using continuous casting billet, in order to reduce the loss ofmetal, and the organizational structure of the continuous casti

6、ng billet is better, it alsoimprove the quality of the products; Also can reduce the gap of rolling time and improveproductivity.As the walking beam type reheating furnace, heating furnace front-rear way usingside in side out.Heating furnace is controlled by microcomputer, melt temperature is 1050 1

7、250°C. Rolling mill and high-speed wire mill, across all is no twist rolling.Microstructure, to improve the product after rolling by adopting the technology ofcontrolled cooling, cooling after rolling by cold box and a set of steyr the cooling watertransportation system. Steyr the cooling trans

8、portation system with delayed type coolingdevice, it is suitable for cooling various kinds of carbon steel, has good cooling effect.In a word, the advanced technology and equipment is the design of the importantguarantee of product quality; High speed wire rod production workshop design as well aspr

9、ovides a good example.Keywords: groove design production workshop design equipmentselection calculation目錄摘要 .IAbstract.II第一章 總論 .11.1工程總述 .11.2高速線材介紹 .11.3行業(yè)市場(chǎng)分析 .11.3.1國(guó)內(nèi)高速線材利用情況分析 .11.3.2市場(chǎng)小結(jié) .21.4包頭地區(qū)建設(shè)高速線材車間的可行性與必要性分析.2第二章產(chǎn)品方案及金屬平衡表 .32.1產(chǎn)品方案的編制 .32.2產(chǎn)品技術(shù)條件 .42.2.1產(chǎn)品技術(shù)條件 .42.2.2成品線材盤卷成捆交貨 .42.2.

10、3產(chǎn)品的性能 .42.3金屬平衡表的確定 .52.3.1確定計(jì)算產(chǎn)品的成品率 .52.3.2影響成品率的因素 .52.4.典型產(chǎn)品的化學(xué)成分表第三章高速線材生產(chǎn)工藝. 7. 73.1 車間生產(chǎn)工藝的確定 . 73.3.1 軋機(jī)的選擇73.3.2 軋機(jī)數(shù)量的確定83.3.3 軋輥尺寸參數(shù)的確定93.3.4 軋機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)的確定93.3.5 軋機(jī)布置方案103.2 生產(chǎn)工藝流程制定123.2.1 工藝流程123.3.產(chǎn)品的工藝制度123.3.1 坯料123.3.2 鋼坯的加熱爐和鋼坯的加熱13第四章孔型設(shè)計(jì)144.1 概述144.1.1 孔型設(shè)計(jì)的內(nèi)容144.1.2 孔型設(shè)計(jì)的要求144.1.

11、3 孔型設(shè)計(jì)的程序144.2 孔型系統(tǒng)154.2.1 孔型系統(tǒng)的選擇154.2.2 成品前精軋孔的設(shè)計(jì)154.3 典型產(chǎn)品孔型設(shè)計(jì)164.3.1 代表產(chǎn)品為直徑17mm產(chǎn)品孔型設(shè)計(jì)164.3.2 各孔型中軋件尺寸的確定174.3.3 計(jì)算平輥出口軋件的斷面積. 174.3.4橢圓孔型中軋件尺寸的確定 .204.3.5各孔型尺寸參數(shù)的確定 .24第五章 年產(chǎn)量的計(jì)算 .295.1工作輥徑的確定 .295.2軋輥轉(zhuǎn)速的確定 .305.3軋制節(jié)奏圖表 .315.3.1軋制圖表 .315.3.2確定純軋制時(shí)間、間隙時(shí)間、軋制節(jié)奏.325.3.3軋機(jī)小時(shí)生產(chǎn)能力 .325.3.4軋機(jī)的平均小時(shí)產(chǎn)量 .3

12、35.3.5車間年產(chǎn)量計(jì)算 .34第六章 軋制力計(jì)算和軋輥校核 .366.1軋制力能參數(shù)計(jì)算 .366.1.1軋制溫度 .366.1.2軋制力計(jì)算 .386.2電機(jī)功率的校核 .436.2.1軋輥強(qiáng)度校核 .436.3主電機(jī)傳動(dòng)軋輥所需力矩及功率 .456.3.1傳動(dòng)力矩的組成 .456.3.2軋制力矩的確定 .456.3.3附加摩擦力矩的確定 .456.3.4 空轉(zhuǎn)力矩的確定. 466.4電機(jī)校核 .466.4.1等效力矩計(jì)算 .476.4.2電機(jī)的過熱過載校核 .48第七章 輔助設(shè)備的選擇 .497.1加熱爐 .497.1.1爐型選擇 .497.1.2爐子尺寸的確定 .497.2斯太爾摩冷

13、卻運(yùn)輸線的選擇 .507.2.1P/F 線運(yùn)輸能力驗(yàn)算 .517.3其他輔助設(shè)備的選擇 .52第八章車間平面的布置 .558.1車間平面布置的原則 .558.1.1車間整體平面設(shè)計(jì)內(nèi)容 .558.2金屬流程線的確定 .558.2.1設(shè)備間距的確定 .558.2.2車間內(nèi)倉(cāng)庫(kù)設(shè)施的布置 .558.3車間廠房主要參數(shù) .56第九章車間主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) .589.1車間技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) .58參考文獻(xiàn) .59致 謝 .60第一章總論1.1 工程總述（1）項(xiàng)目名稱 : 設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為68 萬(wàn)噸的高速線材車間，計(jì)算產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：（2）項(xiàng)目概述：根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)高速線材市場(chǎng)現(xiàn)狀的分析以及前景預(yù)測(cè)，綜合對(duì)各種物料

14、供應(yīng)、能源等其它資源的分析， 我們選擇區(qū)域和資源優(yōu)勢(shì)居一體的包頭地區(qū)作為建廠廠址，設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)量 68 萬(wàn)噸高速線材車間，并且能夠生產(chǎn)規(guī)格全、性能強(qiáng)，能滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。1.2 高速線材介紹在冶煉方面大多是用電爐初煉和轉(zhuǎn)爐，然后再在爐外進(jìn)行第二次精煉，同時(shí)大多上是以連鑄代替模鑄，都是全保護(hù)澆鑄；所以，生產(chǎn)出的線材生產(chǎn)率、品種、質(zhì)量都很好。美國(guó)摩根公司在1962 年開始研制的摩根型高速無(wú)扭軋機(jī)是目前世界上應(yīng)用最廣泛的，在 1966 年首先摩根型高速無(wú)扭軋機(jī)在加拿大鋼鐵公司哈密爾頓廠應(yīng)用。在 1966 年9 月正式投產(chǎn)第一套摩根型高速線材軋機(jī)，軋制速度為 4350m/s，如今高線的軋制速度在 2

15、0120m/s。世界上最大的線材生產(chǎn)國(guó)是中國(guó)， 在鋼材總產(chǎn)量中線材產(chǎn)量占的比例很大， 并且在鋼材總產(chǎn)量中線材產(chǎn)量占的 8%10%，我國(guó)就占 20%以上，這幾年線材在國(guó)內(nèi)產(chǎn)量與醋缸增長(zhǎng)差不多，通常為20%左右。據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：2012 年 111 月，線材在國(guó)內(nèi)的產(chǎn)量達(dá) 1.212 億噸，同比增長(zhǎng) 12.1%。2012 年 11 月份，中國(guó)生產(chǎn)線材1256 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 19.01%。1.3 行業(yè)市場(chǎng)分析1.3.1 國(guó)內(nèi)高速線材利用情況分析鋼鐵產(chǎn)量在 2009年需要增加超過 20%，10月份我國(guó)生產(chǎn)粗鋼、生鐵和鋼材分為 5175萬(wàn) t、 4928 萬(wàn) t 和 6245 萬(wàn) t ， 同比 增長(zhǎng)

16、44.1%、44.4% 和 45.5% ，1-10 月份我國(guó)累計(jì)生產(chǎn)粗鋼、 生鐵鐵和鋼材分 別 47215.06 萬(wàn) t、45559.21 萬(wàn) t 和 56425.04 萬(wàn) t 生鐵和鋼材分別為47215.06 萬(wàn) t、45559.21 萬(wàn) t 和 56425.04 萬(wàn) t ，同比 增長(zhǎng)10.5% 、14% 和 15.6% ，比 1-9 月份分別提高 3%、 2.9%和 3.2%，產(chǎn)量增速呈加快之勢(shì)。1.3.2 市場(chǎng)小結(jié)通過對(duì)國(guó)內(nèi)高線的使用情況得知，我國(guó)的利用還是可以的， 而且產(chǎn)業(yè)政策和市場(chǎng)的大量需求是很有發(fā)展前景的，市場(chǎng)潛力比較大。 對(duì)于該產(chǎn)業(yè)的投資是非常市場(chǎng)可行性1的、在經(jīng)濟(jì)這方面也是很可

17、行性的，所以我認(rèn)為在這個(gè)項(xiàng)目上可以促進(jìn)我國(guó)在新興高速線材的大踏步發(fā)展， 同時(shí)也對(duì)市場(chǎng)有一定的促進(jìn)，也發(fā)展了對(duì)我國(guó)低碳環(huán)保和之有關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈的大踏步發(fā)展， 也在發(fā)展中提高了社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。1.4 包頭地區(qū)建設(shè)高速線材車間的可行性與必要性分析(1)地理位置包頭位于中國(guó)的西北地區(qū)，包頭屬于在內(nèi)蒙的中西方位，包頭市內(nèi)有黃河流經(jīng)，北面有大片土地，有利于建設(shè)廠子。離河套平原和接土默川平原都不遠(yuǎn)。(2)自然條件地形由西向東、由南向北傾斜。境內(nèi)海拔高度在 2955 米 1100 米之間。黃河流經(jīng)包頭地區(qū)，整個(gè)黃河基本都包頭的管轄地區(qū)。包頭地區(qū)的自然條件很好，冬夏

18、都能適宜工作。(3)礦產(chǎn)資源條件包頭市是世界最大的稀土礦床 白云鄂博鐵礦所在地， 該市的礦產(chǎn)資源具有種類多、儲(chǔ)量大、品位高、分布集中、易于開采的特點(diǎn)， 這里的稀土是這個(gè)地方的特有代表，這里已發(fā)現(xiàn)礦物 74 種，礦產(chǎn)類型 14 個(gè)。主要金屬礦有好多種： 比如鐵、稀土、鈮、鈦、錳、金、銅等 69 個(gè)礦種， 9 個(gè)礦產(chǎn)類型等一些大型的礦。非金屬礦也有許多：比如石灰石礦比較出名。能源礦有：煤、油頁(yè)巖等。(4)水資源環(huán)境水資源條件優(yōu)越，地下水蘊(yùn)藏豐富。2000 米高峰平均海拔2324 米最高峰海拔。由中央山區(qū) ,山地草甸和高原北部三部分組成的山南平城市,是高和低 ,南北之間，從西到東的地形 .黃河流經(jīng)包

19、頭市214 公里高速公路境內(nèi) ,鐵路架起兩座橋黃河并行南北。(5) 運(yùn)輸條件屬于呼包銀經(jīng)濟(jì)帶、呼包鄂城市的中心城市，包頭為中國(guó)重要的交通樞紐，京包鐵路，包蘭鐵路，包西鐵路，包環(huán)鐵路、包滿鐵路、包神鐵路、甘泉鐵路等在此交匯。第二章產(chǎn)品方案及金屬平衡表2.1 產(chǎn)品方案的編制產(chǎn)品方案是指設(shè)計(jì)的這個(gè)工廠或者是要開始生產(chǎn)的的長(zhǎng)子所生產(chǎn)出來(lái)的東西的名字、品種、大小。根據(jù)這個(gè)產(chǎn)品在使用的多少設(shè)計(jì)這個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝。編制產(chǎn)品方案的原則 :1).國(guó)內(nèi)人民生活水平對(duì)一些產(chǎn)品的要求：據(jù)在生活中國(guó)人對(duì)產(chǎn)品的數(shù)量.質(zhì)量和品種等方面的需要情況 ,也對(duì)人民的現(xiàn)在的需求,還要考慮未來(lái)的發(fā)展需求，最后設(shè)計(jì)一個(gè)符合社會(huì)的產(chǎn)品。2

20、).國(guó)內(nèi)使用的平衡：全國(guó)生產(chǎn)的產(chǎn)品與它的布局相平衡。3).建廠的位置：包括它的生產(chǎn)資源，當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件，.投資等的可能性。 .以上三點(diǎn)缺一不可才能保障產(chǎn)品方案編制的可行性。下面對(duì)產(chǎn)品的分類進(jìn)行品種、大小、產(chǎn)量、比例，列出了下表2.1。表 2.1 高線生產(chǎn)的產(chǎn)品大綱序號(hào)型鋼品種成品規(guī)格直徑 /mm產(chǎn)量比例 %萬(wàn) t/ 年1熱軋盤條普碳鋼5.5-1212.9202焊接用鋼熱軋盤5.5-1019.730條3混凝土用熱軋盤5.5-1211.617條4高碳優(yōu)質(zhì)熱軋盤5.5-198.513條5制絲用低碳熱軋5.5-126.810盤條6低合金鋼5.5-206.8102.2 產(chǎn)品技術(shù)條件：2.2.1 產(chǎn)品技術(shù)

21、條件表 2.2 產(chǎn)品技術(shù)條件直徑直徑公差橢圓度國(guó)標(biāo)公差 5.512.0 ±0.130.20 ±0.5 12.020.0 ±0.150.23±0.5注：（ 1）直徑公差控制在0.1 以內(nèi)；（ 2）線材頭尾公差控制在0.2 以內(nèi)。2.2.2 成品線材盤卷成捆交貨盤卷尺寸：外徑1250 ，內(nèi)徑 850 ；盤卷壓緊打捆后高度約2000 盤卷單重約 2.1 噸。2.2.3 產(chǎn)品的性能（ 1）生產(chǎn)的產(chǎn)品的機(jī)械與冶金行很穩(wěn)定，對(duì)于優(yōu)碳鋼機(jī)械性能和拉拔性能都是進(jìn)行過鉛浴淬火處理的；銷售的產(chǎn)品的按直徑的1% 驗(yàn)收。以下標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際上規(guī)定的：2.3 金屬平衡表的確定編制金屬平

22、衡表就是以任務(wù)書為中心，參考一些在國(guó)內(nèi)外建成的廠子企業(yè)他們的先進(jìn)指標(biāo)，現(xiàn)在自己的建成根據(jù)自己的情況確定出自己的年產(chǎn)量計(jì)劃的原料， 并且確定出產(chǎn)品的成品率，編制了金屬平衡表。2.3.1 確定計(jì)算產(chǎn)品的成品率成品率的計(jì)算公式：(Q W)Q 100%(2.1)式中A成品率，%Q 投料量，(原料重 )t；W 金屬 的損失重量 , t。2.3.2 影響成品率的因素以下是對(duì)成平率不利的幾點(diǎn)：1） 燒損。金屬在加熱下處于高溫會(huì)發(fā)生氧化，稱為燒損。金屬在加熱過程中，由于加熱時(shí)間越長(zhǎng)，加熱溫度越高就會(huì)出現(xiàn)燒損，所以加熱過程中的燒損與加熱法度和時(shí)間有關(guān)，鋼材在加 熱過程中 燒損為1.5% 2.5%。2） 溶損。金

23、屬在軋制中經(jīng)過化學(xué)處理的過程會(huì)發(fā)生溶損。在加熱情況下鋁合金溶損為 0.2%左右，鋼材酸洗時(shí)的溶損為 0.3%0.2% 。3） 幾何損失。主要包括切損、殘屑。切損是大塊的坯料進(jìn)行切頭，切尾，切邊等的損失。鋼材都以鋼的品種、坯料的大小以及原料狀況有關(guān)。4） 工藝損失。又稱技術(shù)不好的損失，是指在加工坯料的過程中工具、設(shè)備、技術(shù)的不熟練產(chǎn)生出的不符合產(chǎn)品。工藝損失與控制車間的設(shè)備、生產(chǎn)管理操作水平有關(guān)。工藝損失一般不得大于1%。綜合以上的因素設(shè)計(jì)劃了方案，參考建成的廠子企業(yè)的金屬平衡表，因此得出了本車間設(shè)計(jì)方案的金屬平衡表 2.3。表 2.3 金屬平衡表?yè)p失成品規(guī)產(chǎn)量成品鑄坯年序格直徑萬(wàn) t/燒 損幾

24、何損失工藝損失產(chǎn)量萬(wàn)產(chǎn)品名稱率%號(hào)mm萬(wàn) t/萬(wàn) t/t/年年%萬(wàn) t/ 年%年年熱軋盤條普1碳鋼鋼5.5-1712.960.512.6焊接用鋼熱2軋盤條5.5-1619.797.31.9712.319.2混凝土用熱30.09軋盤條5.5-12 11.641.50.060.511.2制絲用中高碳優(yōu)質(zhì)熱軋4盤條5.5-19(硬線)8.521.021.20.040.58.245 號(hào)鋼56制絲用低碳熱軋盤條5.5-126.897.20.050.80.821.20.040.56.6低合金鋼5.5-

25、206.897.10.821.21.021.50.0.典型產(chǎn)品的化學(xué)成分表優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（ GB/T699 88）表 2.4優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分表牌號(hào)化學(xué)成分PSNiCrCSiMn不大于0.05-0.25-450.0350.0310.030.500.07-0.25-600.0350.0340.070.500.12-0.25-700.0350.0390.070.50第三章高速線材生產(chǎn)工藝3.1 車間生產(chǎn)工藝的確定3.3.1 軋機(jī)的選擇軋機(jī)選擇的一般是依據(jù)鋼材的種類1 、對(duì)于市場(chǎng)的需求量大小以及由此確定

26、的工藝流程 2 。對(duì)于軋機(jī)選擇一般考慮軋機(jī)的結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)和它們的軋機(jī)布置形式。通常的軋機(jī)考慮以下幾點(diǎn)原則：（1）在軋制過程中保持軋機(jī)的布置合理和排列緊湊；（2）必須有利的提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和設(shè)備的利用系數(shù)；（3）必須對(duì)于機(jī)械自動(dòng)化能實(shí)現(xiàn)，對(duì)于工人的勞動(dòng)強(qiáng)度有所利于；（4）保證獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品；（5）在軋制過程中軋機(jī)必須合理、先進(jìn)、便于操作、維修簡(jiǎn)單；（6）維修時(shí)需要的替補(bǔ)品，需到位；（7）有良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。3.3.2 軋機(jī)數(shù)量的確定本車間擬采用規(guī)格為150×150 連鑄坯，軋制 5.520mm 的線材確定軋制道次。 料斷面面積：F0 A24R2 R2(3.1)上式中： F0-連

27、鑄坯料原始面 積Fc - - - - - - - 熱態(tài) 成品斷面面積A -原料邊料R - - - - - - - 連鑄方坯 結(jié)晶圓角，取R10mmF01502 4×102×102mm 2 22414mm 2 5.5mm 成品圓鋼的斷面面積： Fc（ d） 24 ×（ 5.5） 2 4 mm 2 23.74mm 2則總 延伸系 數(shù)：z F0Fc 22414/23.74944.14取平均延伸系數(shù)：c1.31則機(jī)架數(shù)：N z/c25.36故取 N263.3.3 軋輥尺寸參數(shù)的確定經(jīng)過計(jì)算得出全線共有26 架軋機(jī)，下面表有關(guān)軋機(jī)的有關(guān)參數(shù)。本設(shè)計(jì)我把軋機(jī)分為粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋組，粗軋和中軋為平立交替布置共16 架軋機(jī)，立輥軋機(jī)均為上傳動(dòng)，預(yù)精軋和精軋為摩根第六代型超重級(jí)軋機(jī)共10 架精軋機(jī)組。在整個(gè)軋制過程中是沒有扭轉(zhuǎn)的。以下是主軋機(jī)的特點(diǎn)：粗中軋機(jī)組：是由二輥平立交替布置的軋機(jī)組成確定出粗中軋機(jī)組為 12 架，立式軋機(jī)為上