年產(chǎn)90萬噸棒材車間設(shè)計畢業(yè)設(shè)計中期報告

1、河北聯(lián)合大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計中期檢查報告題目： 年產(chǎn)90萬噸棒材車間設(shè)計 學(xué) 院： 冶金與能源學(xué)院 專 業(yè)： 金屬材料工程 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2012年4月30日一、工作任務(wù)的進展情況本設(shè)計是在導(dǎo)師的指導(dǎo)及畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求下，從選題開始，經(jīng)過相關(guān)理論知識的復(fù)習(xí)，收集論文相關(guān)的資料并對收集的資料進行整理分析，另外，回顧去年八月份到鞍鋼實習(xí)所見棒材材生產(chǎn)線比以其作為模板，從第四周開始查閱了資料，從而對本畢業(yè)設(shè)計課題有了一定的了解并開始著手做年90萬t （典型產(chǎn)品16 mm）棒材車間設(shè)計，完成了論文的文獻綜述和開題報告等論文撰寫過程。在開題報告中，主要講述的是棒材的定義及分類

2、、生產(chǎn)發(fā)展史、生產(chǎn)現(xiàn)狀、市場分析、棒材生產(chǎn)的應(yīng)用型和先進性，設(shè)計的主要要研究內(nèi)容以及設(shè)計方案。經(jīng)過近20多天的收集整理，完成的主要內(nèi)容是產(chǎn)品大綱的確定、坯料選擇、軋機的選擇、孔型系統(tǒng)選擇與設(shè)計、咬入角的計算、前滑值的計算的初步的設(shè)計等。在本次報告中，主要介紹的是設(shè)計中的各數(shù)據(jù)及設(shè)備選擇，對校核及根據(jù)具體問題最終確定整個方案上，由于完成的內(nèi)容有限，未作詳細(xì)講述，只能先了解大概的理論公式。對棒材生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行初步掌握，了解在布置整個車間所要涉及的問題、以及對所用參數(shù)的確定。在把握了上述問題后，在針對本次設(shè)計的要求，結(jié)合現(xiàn)場的經(jīng)驗，及未來該工藝的發(fā)展趨勢，設(shè)計年產(chǎn)90萬t棒材車間生產(chǎn)工藝設(shè)計。1

3、.1產(chǎn)品大綱的確定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)一般包括以下內(nèi)容：規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)、試驗標(biāo)準(zhǔn)、性能標(biāo)準(zhǔn)、交貨標(biāo)準(zhǔn)。該棒材車間設(shè)計為年產(chǎn)90萬噸的棒材，產(chǎn)品規(guī)格圓鋼16mm，以熱軋直條狀態(tài)交貨，具體的長度根據(jù)客戶的要求確定。棒材定尺長度：612m每捆棒材重量：20004000kg打捆道次： 6m棒材捆3道； 69m棒材捆4道； 912m棒材捆5道；1.2 坯料選擇目前，軋鋼生產(chǎn)用坯有三種：即用連鑄坯、鋼坯、鋼錠。鋼錠是煉鋼生產(chǎn)的最終產(chǎn)品，也是鋼材生產(chǎn)的原料。鋼錠質(zhì)量的優(yōu)劣、重量的大小及鋼錠的類型對鋼材產(chǎn)品生產(chǎn)有很大的影響。鋼錠經(jīng)開坯軋制成不同規(guī)格的鋼坯?？筛鶕?jù)不同的產(chǎn)品特點，選擇與成品鋼材形狀相近似的鋼坯。連鑄坯是直接將鋼水

4、鑄成軋機所需要的各種規(guī)格和斷面形狀的鋼坯的生產(chǎn)過程，省去了初軋生產(chǎn)過程。隨著冶煉技術(shù)的不斷發(fā)展，連鑄和棒材軋機之間的連接的合理優(yōu)化，從連鑄坯考慮采用較大的斷面，大連鑄坯在連鑄過程中有利于夾雜物上浮，更能保證質(zhì)量，同時，在壓縮比一定的情況下，較大斷面的連鑄坯有利于生產(chǎn)更大規(guī)格和產(chǎn)品質(zhì)量更好的鋼材。通過上述比較，本設(shè)計選用連鑄坯作為生產(chǎn)原料。1.2.1 坯料形狀尺寸棒材軋制常選用方形坯料，因為這樣有利干延伸系數(shù)的分配和減少軋制道次。對于連續(xù)式軋機，溫度條件好，軋機數(shù)目多，故可選用較大的坯料，使壓縮比增大。壓縮比，一般表示（鋼坯）連鑄坯的平均變形量。壓縮比是保證產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)所要求的最小變形量。

5、連鑄坯內(nèi)部存在缺陷的比例較大，連鑄坯的規(guī)格選取上考慮軋機本身的能力，從而確保連鑄坯的內(nèi)部缺陷在前幾道次的軋制得到消除。.（1） 式中：錠到成品的壓縮比；坯料斷面積, ；成品斷面積, 。綜合考慮以上因素，選擇連鑄坯斷面面積為165×165.1.2.2 鋼坯的重量取連鑄坯的比重為：=7.65×10kg/m .（2）考慮內(nèi)容(1)，已知鋼坯長度為：=14m。鋼坯重量為：=7.65×10×14×165×102915.8 kg。取鋼坯重量為：G=3 t根鋼坯單重為：=208.3 kg m1.2.3 坯規(guī)格及允許偏差連鑄坯橫斷面尺寸及允許偏差（符

6、合YB2011-8標(biāo)準(zhǔn)），見表1：表1 連鑄坯橫斷面尺寸及允許偏差名義尺寸長度/mm寬度/mm對角線長度偏差/mm單重kg/m尺寸偏差尺寸偏差165×165165±5165±57208.31.3 軋機的選擇軋鋼機形式的選擇包括軋機布置形式和結(jié)構(gòu)形式兩個方面，而在通常情況下，兩者應(yīng)是相匹配的。軋鋼機形式的選擇主要根據(jù)生產(chǎn)的品種、質(zhì)量、軋制速度、生產(chǎn)規(guī)模及所確定的工藝過程來決定，還要考慮到軋鋼機的制造條件和工人的勞動條件等因素。1.3.1 橫列式軋機橫列式軋機，特別是粗軋機組要求多道次軋制，軋制速度慢，軋制節(jié)奏長。而坯料斷面小，軋件溫降快，頭尾溫差大，在給定坯料尺寸、

7、成品規(guī)格時，為盡量減少軋制道次，需盡可能選用快速延伸孔型系統(tǒng)。如橢圓方、六角方孔型。橫列式軋機的自動化程度低，軋機喂鋼和翻鋼需要人工完成或采用軋機前后輔助設(shè)備機械化操作，因此，對咬入條件、孔型對軋件的夾持力、軋件在孔型中的穩(wěn)定性等方面要求較高，需盡可能選用六角方、菱方等孔型系統(tǒng)。1.3.2 連續(xù)式軋機連續(xù)棒材軋機的坯料斷面大，機架間距小，單道次軋制、軋件溫降和頭尾溫差已不是影響軋鋼生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素；相反，在高速軋制時（v10m/s），變形功轉(zhuǎn)化的熱量占軋制溫度變化的主導(dǎo)地位，軋件產(chǎn)生溫升，以中間水冷為主要手段的控溫軋制和以節(jié)能降耗為目的的低溫軋制地位相對突出，因此，盡可能減少軋制道次的

8、要求遠(yuǎn)不如橫列式軋機那么迫切。連續(xù)棒線材軋機把提高軋機作業(yè)率及產(chǎn)量，保證坯料內(nèi)外質(zhì)量和成品尺寸精度，以及降低軋輥消耗和成本等作為增強產(chǎn)品市場競爭力的主要手段。因此，要求選用的孔型系統(tǒng)變形柔和、生產(chǎn)穩(wěn)定、孔型磨損均勻，這些正是橢圓圓孔型系統(tǒng)的典型特征。連續(xù)棒線材軋機產(chǎn)品規(guī)格范圍寬，為盡量采用共用孔型和調(diào)整孔型，特別是生產(chǎn)較大規(guī)格從精軋機組前幾個機架甚至從中軋機組出成品，因此要求圓孔前置，這也相應(yīng)擴大了橢圓一圓孔型系統(tǒng)的使用范圍。連續(xù)棒材軋機已廣泛使用微張力和活套控制技術(shù)。粗、中軋機組的微張力控制系統(tǒng)，不僅需要各道次軋件斷面相對穩(wěn)定，而且需軋輥工作直徑相對穩(wěn)定，即需要孔型磨損均勻，從而縮短軋機自適

9、應(yīng)過程，降低微張力控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)頻率；就活套控制而言，活套器的設(shè)置及其工況與軋件斷面形狀和大小密切相關(guān)。顯然，圓、橢圓軋件與同斷面積的其它等軸軋件相比，慣性矩較小，更容易成套，而且其斷面周邊呈弧形，可以減輕成套過程中軋件彎曲及活套輥與軋件接觸對軋件表面質(zhì)量的影響。這對裂紋敏感、采用控溫軋制的合金鋼棒材更為有利，這些也是選用橢圓圓孔型系統(tǒng)的重要原因。比較橫列式軋機與連續(xù)式軋機布置形式的優(yōu)缺點，本設(shè)計采用全連續(xù)式布置軋機。1.3.3 確定機架數(shù)對于每架只軋一道的連續(xù)式軋機，確定其機架數(shù)是比較容易的。因為其機架數(shù)目一般不少于軋制道次，只要知道軋制道次即可確定機架數(shù)。軋制道次和機架數(shù)可用下式確定：.（

10、3）式中： N機架數(shù)目；由坯料到成品的總延伸系數(shù)；各道次的平均延伸系數(shù)。（4）設(shè)計孔型系統(tǒng)為箱形孔和橢圓-圓的組合孔型生產(chǎn)系統(tǒng)。箱形孔平均延伸系數(shù)=1.25 1.4；橢圓-圓平均延伸系數(shù)= 1.3 1.4；根據(jù)以上經(jīng)驗數(shù)據(jù)，再參考同類棒材車間，=1.32。 選取機架數(shù)為18架。生產(chǎn)大規(guī)格產(chǎn)品可甩過架次（空過），減少軋制道次。1.4 孔型系統(tǒng)選擇與設(shè)計本設(shè)計的典型產(chǎn)品品種：圓鋼 ；規(guī)格：16 mm ；鋼種：20MnSi 。根據(jù)原料和成品的斷面形狀和尺寸及對產(chǎn)品性能的要求，確定孔型系統(tǒng)、軋制道次和各道次的變形量以及各道次的孔型形狀和尺寸。1.4.1 斷面孔型設(shè)計孔型系統(tǒng)是指按軋制順序依次排列起來的

11、若干個孔型的組合。為了將皮料軋制成成品，軋件所經(jīng)過的孔型通常分為延伸孔型系統(tǒng)和精軋孔型系統(tǒng)兩大類。軋件在延伸孔型系統(tǒng)的目的以壓縮斷面為主；而在精軋孔型系統(tǒng)中軋制的目的以獲得最終的成品斷面尺寸和精度為主。在連續(xù)棒線材軋機發(fā)展進程中，橢圓圓孔型系統(tǒng)逐漸占主導(dǎo)地位，究其原因主要是連續(xù)棒線材軋機把提高軋機作業(yè)率及產(chǎn)量，保證坯料內(nèi)外質(zhì)量和成品尺寸精度，以及降低軋輥消耗和成本等作為增強產(chǎn)品市場競爭力的主要手段。因此，要求選用的孔型系統(tǒng)變形柔和、生產(chǎn)穩(wěn)定、孔型磨損均勻，這些正是橢圓圓孔型系統(tǒng)的典型特征。1.4.2 粗軋機孔型系統(tǒng)的選取由于軋機共有18架，將18道次分給粗軋機組6道，中軋機組6道，精軋機組6道

12、。 在最后幾道次中，為減小孔型的磨損，保證成品的斷面形狀和尺寸精確，應(yīng)采用較小的延伸系數(shù)。本設(shè)計采用以下孔型系統(tǒng)：粗軋：扁箱型方箱型扁箱型方箱型橢圓圓；中軋：橢圓圓橢圓圓橢圓圓；精軋：橢圓圓橢圓圓橢圓圓。1.4.3 中軋、預(yù)精軋、精軋及減定徑軋機孔型系統(tǒng)的選取綜合比較各種孔型系統(tǒng)，本設(shè)計的中軋、預(yù)精軋及精軋軋機孔型選取橢圓圓孔型系統(tǒng)。粗軋短應(yīng)力線懸臂式機，中、精軋可選用短應(yīng)力線軋機，全線全連續(xù)式布置型式，具體規(guī)格為見表2：表2 軋機布置形式機架布置形式軋機結(jié)構(gòu)平立交替布置懸臂式軋機平立交替布置卡盤式機架、四拉桿機構(gòu)短應(yīng)力線軋機平立交替布置（、機架為平立可轉(zhuǎn)換機架)?？ūP式機架、四拉桿機構(gòu)短應(yīng)力

13、線軋機1.5 咬入角的計算鋼坯與軋輥接觸時，只有滿足咬入條件，才能穩(wěn)定軋制。箱形孔的臨界咬入角為2830°，連續(xù)式軋機的臨界咬入角為2130°。由咬入角公式： （5）可得，同理可得其他道次的咬入角，見下表3：1.6 前滑值的計算1.6.1 摩擦系數(shù)的選擇根據(jù)大量咬入條件的實際數(shù)據(jù)統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)熱軋時的摩擦系數(shù)受軋輥材質(zhì)、軋制速度和軋件化學(xué)成分的影響。本設(shè)計參考同類規(guī)格的棒材車間，軋制過程中摩擦系數(shù)的選取如下表3所示。1.6.2 中性角的計算由中性角的計算公式： （6）可得；同理可得其他道次的咬入角，見下表3：1.6.3前滑值的計算由前滑值公式： （7）可得；同理可得其他道次的前

14、滑值如下表3所示。1.6.4 軋輥轉(zhuǎn)速及電機速度的確定參考同類車間，選取成品架次軋制速度為，連軋常數(shù)，則軋輥轉(zhuǎn)速： （8），第10架到第18架機架間設(shè)有活套，采用無張力軋制，連軋常數(shù)相等：； 同理可得10到16道次的軋制速度和軋輥轉(zhuǎn)速，見下表3：同時由第1架到第9架采用電流記憶微張力軋制，取，則； ； ； 同理可得其他道次的軋制速度和軋輥，見下表3：表3 軋制過程中相關(guān)參數(shù)道次壓下量h/mm軋輥平均直徑D p/mm摩擦系數(shù)f咬入角/ °前滑值S h/ %軋制速度v/m.s-1軋輥轉(zhuǎn)n /r.min-1160591.430.42425.975.30.175.03269.1578.010

15、.42628.245.10.247.27345.39531.590.42823.796.40.3310.76455.69525.530.43026.495.060.4514.98530.68544.30.43119.9810.040.6119.15635.94534.530.43121.098.320.825.58732.16456.090.43221.577.91.1644.06842.08445.050.43224.495.91.5159.90924.01459.090.43418.1910.872.1477.821031.03367.360.43521.575.422.89111.461

16、111.34368.790.43614.0715.763.9169.771216.84378.840.43716.2610.744.87217.391312.24379.220.43814.07126.1269.141417.62280.930.43919.175.97.9373.69157.17279.680.44014.0715.210.29592.70168.61279.470.44114.0712.5811.11664.68178.8288.020.44114.076.3513.33822.561812287.150.44216.266.816995.64二、未按計劃完成工作任務(wù)的原因

17、計算比較繁瑣，經(jīng)驗不足，準(zhǔn)備不是特別充分。撰寫過程中發(fā)現(xiàn)自己對基礎(chǔ)的理論知識理解的還不夠深刻，在論文的撰寫過程中，遇到問題及時查找相關(guān)的資料彌補理論基礎(chǔ)知識的不足。同時由于收集的資料有限及其他客觀原因論文缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)支持，后面將會在導(dǎo)師及其他人的幫助下搜集相關(guān)數(shù)據(jù)。會在接下來的工作中更加認(rèn)真。三、工作中遇到的問題及改進措施在進行工藝設(shè)計時，由于針對不同的鋼種和使用條件會使用不同的公式和參數(shù)，所以在確定工藝值時往往存在一定的困難，這便是本次設(shè)計的難點所在。另外，本次設(shè)計的棒材生產(chǎn)車間，棒材軋制中會出現(xiàn)變形不均勻?qū)е陆M織不均勻的情況發(fā)生，如此之長的棒材斷面軋制品需要保證頭尾溫差。所以針對這些問題要做相應(yīng)的處理。在確定使用公式和參數(shù)時，為了使得本次的設(shè)計更貼近實際，大多都使用經(jīng)驗公式或則經(jīng)驗參數(shù)值，若沒有則往往是通過找出條件與本次設(shè)計最符和的進行計算。在解決棒材生產(chǎn)時，可以通過加入輔助措施，比如在出末架軋機時急冷使頭部具有一定的硬度；加快棒材的運行速度以減少頭尾溫差消除變形不均勻等。只有采用高速軋制，這就對軋制設(shè)備提出了一