年產70萬噸棒材車間工藝設計畢業(yè)設計論文1

1、畢業(yè)設計（論文） 題 目 年產70萬噸棒材車間工藝設計 學 院 專業(yè)班級 學生姓名 學號 指導教師 職稱 評閱教師 職稱 年 月 日注 意 事 項1.設計（論文）的內容包括：1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關鍵詞4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字數(shù)要求：理工類設計（論文）正文字數(shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。4.文字、

2、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業(yè)論文須用a4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設計（論文）2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂3）其它學生畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明本人以信譽聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文）是在導師的指導下進行的設計（研究）工作及取得

3、的成果，設計（論文）中引用他（她）人的文獻、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標注出，論文中的結論和結果為本人獨立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學院或其它教育機構的學位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對本設計（研究）所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。畢業(yè)設計（論文）作者（簽字）： 年 月 日摘要本設計為年產70萬噸棒材車間工藝設計。品種為圓鋼和螺紋鋼的小型棒材廠，設計中選擇16mm的圓鋼作為典型產品進行該車間的設計。本設計采用全連續(xù)軋制生產工藝，全線共有軋機18架，其中粗軋機6架，中軋機6架，精軋機6架，終軋最大軋制速度為16m/s。采用主要工藝流程為選定坯料加熱除鱗軋制

4、（粗、中、精軋）冷卻（水冷、風冷）打捆檢查入庫 。棒材以定尺交貨，橫列式、半連續(xù)式、全連續(xù)式各種軋機都可以進行生產。采用全連續(xù)式平立交替布置軋機，以保證產量且減少事故。本設計以設計任務書要求為指標，首先論述了棒材的發(fā)展概況和市場需求，然后選擇典型產品的產品大綱的制定、軋機的選擇、孔型系統(tǒng)的選擇及典型產品的孔型設計、力能參數(shù)的計算及校核、輔助設備的選取、車間布置等。關鍵詞：型鋼棒材 孔型設計 車間設計 工藝流程abstractthis is the technology design for producing 700,000 tons of hot rolled bar workshop pe

5、r year.round steel with diameter of 16 mm is chosen as typical product of the workshop to be designed. and we carry out national standard during the production we use continuous rolling technology ，there is 18 mill in common ,6 for roughing mill ,6 for medium mill ,6 for finishing mill . the largest

6、 end mill speed is about 16m/s .this paper also analyzed the contemporary rod production in china. a series of problems to be solved are put forward. the design bases on the design paper, which firstly states the development. the necessity and possibility of setting up a plant are also discussed. th

7、en the design is set out in certain procedures, mainly including the making of product outline, choosing mills, choosing pass system, designing of pass in typical products force and energy parameters calculating and checking, auxiliary equipment, choosing workshop arrangement.keywords：bar；pass desig

8、n；workshop design；technological process目錄摘要iabstractii一 緒論11.1國內棒材生產研究現(xiàn)狀11.1.1產能高11.1.2生產設備參差不齊11.1.3管理水平逐年提高21.1.4高質量、高附加值的經(jīng)濟線材少21.2國外棒材生產研究現(xiàn)狀21.3棒材生產技術發(fā)展現(xiàn)狀31.3.1無頭軋制技術31.3.2熱送熱裝和感應加熱的應用31.3.3低溫軋制31.3.4棒材的高精度軋制41.3.5高速剪切技術41.4棒材生產的目的和意義4二 產品大綱52.1產品大綱的確定要求及內容52.1.1產品的標準52.1.2產品大綱編制時應注意的問題52.1.3產品方案

9、的主要內容52.1.4產品質量62.2產品大綱62.3坯料選擇7三 典型產品及其軋制工藝研究93.1典型產品93.2鋼中各元素的作用：93.3軋制工藝對鋼材組織、性能的影響103.4常規(guī)工藝軋制條件下hrb335的組織133.5化學元素對hrb335cct曲線的影響13四 生產工藝流程154.1棒材軋制生產工藝的制定154.1.1制定生產工藝的原則154.1.2生產工藝流程圖154.2生產工藝的過程174.2.1坯料表面預處理174.2.2坯料加熱174.2.3鋼材的軋制184.2.4鋼材的冷卻與精整19五 軋機選擇與軋輥參數(shù)215.1軋鋼機的選擇原則215.2軋機型式對比選擇215.2.1開

10、式機架215.2.2閉式機架215.2.3半閉口機架225.2.4平立可轉換軋機225.3軋機布置選擇比較235.3.1橫列式軋機235.3.2順列式布置的軋機245.3.3連續(xù)式布置的軋機245.3.4橫列式軋機與連續(xù)式軋機的比較：245.4軋輥參數(shù)確定255.4.1軋輥材質的選擇255.4.2軋輥各個參數(shù)的確定265.4.3軋輥軸承275.4.4軋輥的調整機構28六 輔助設備的選擇296.1選擇原則296.2加熱設備296.2.1入爐設備296.2.2出爐設備296.2.3爐型的選擇306.2.4爐子尺寸的計算316.3導位、活套設備326.3.1導衛(wèi)裝置326.3.2活套裝置326.4剪

11、切設備的選擇326.4.1飛剪機1#326.4.2飛剪機2#336.4.3倍尺剪3#346.4.4定尺剪4#346.5冷床的選擇356.6堆垛機356.7打捆機35七 孔型系統(tǒng)的選擇與設計377.1孔型設計理論377.1.1孔型設計的內容377.1.2孔型設計的基本原則要求377.1.3孔型設計的一般步驟387.2孔型系統(tǒng)的選擇387.2.1延伸孔型系統(tǒng)387.2.2精軋孔型系統(tǒng)407.2.3孔型系統(tǒng)的排列407.3孔型的設計計算407.3.1典型產品與道次計算407.3.2孔型延伸系數(shù)分配與校核427.3.3軋制各道次面積和尺寸的確定437.3.4成品孔型（k1）的設計457.3.5成品前橢

12、圓孔型（k2）設計477.3.6成品再前孔（k3）設計477.3.7箱型孔的設計487.3.8橢圓孔的設計497.3.9圓形孔的設計50八 軋制節(jié)奏圖表與產量計算538.1計算各機架軋輥工作直徑:538.1.1箱型孔型中軋輥的工作直徑：538.1.2橢圓孔型軋輥工作直徑：538.1.3圓形孔型軋輥工作直徑：538.2咬入角的計算538.3前滑值的計算548.3.1摩擦系數(shù)的選擇548.3.2中性角的計算548.3.3前滑值的計算548.4軋輥轉速及電機速度的確定548.5軋制節(jié)奏圖表558.5.1各機架道次軋制間隙時間568.5.2總間隙時間：578.5.3軋制總延續(xù)時間：578.6軋鋼機產量

13、的計算578.6.1軋鋼機產量概述578.6.2軋鋼機產量的計算588.7車間年產量的計算59九 力能參數(shù)的校核619.1軋制溫度的計算619.1.1軋制道次中的溫度變化的影響因素619.1.2各道次軋制溫度的確定629.2軋制力能計算及軋輥校核639.2.1平均單位壓力的計算639.2.2總軋制壓力計算649.2.3軋制力矩的計算659.2.4附加摩擦力矩的計算669.2.5空轉力矩的計算669.2.6靜力矩的計算679.2.7等效力矩的計算：679.2.8電動機功率的計算：679.2.9軋輥校核68十 車間工藝平面布置7310.1車間平面布置7310.2設備間距的確定7310.2.1加熱爐

14、到第一架軋機距離的確定7310.2.2軋機間距的確定7410.2.3水冷區(qū)域的確定7410.2.4制動裙板74結論75參考文獻77致謝79一 緒論在現(xiàn)代社會的國民生產中，棒材作為鋼鐵產品的組成部分，即便是在當前國際經(jīng)濟危機的大環(huán)境下，由于我國采取擴大內需，建設基礎設施，鼓勵發(fā)展房地產業(yè)的政策，棒材的生產仍然十分重要。由于鋼鐵材料的用途十分廣泛，不論農業(yè)、工業(yè)、國防建設，都需要有質量優(yōu)良，品種齊全，數(shù)量足夠的鋼鐵，因此鋼鐵工業(yè)的發(fā)展有著非常重要的意義1。工業(yè)發(fā)展的歷史表明，鋼鐵工業(yè)是整個工業(yè)發(fā)展的基礎，鋼鐵生產狀況是衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志。我國是一個發(fā)展中國家，住房尚需大量發(fā)展，建筑用鋼

15、的需求在很長一段時間內都將是很高的。另外隨著人民生活水平的提高，相應汽車用鋼的需求也會越來越多。1.1國內棒材生產研究現(xiàn)狀棒材生產線按工藝順序包括加熱爐區(qū)、粗軋區(qū)、中軋區(qū)、精軋區(qū)、冷床區(qū)、收集區(qū)組成2。鋼鐵材料以其所具有的特性較高的強度和韌性、易加工成型性、綠色可循環(huán)性在未來時期內仍將是重要的結構材料。隨著我國汽車制造、電氣機械、船舶制造工業(yè)的發(fā)展，板材、管材在鋼材中所占的比例將逐漸提高，線棒材所占比例將有所下降，但其絕對值仍在上升。而且線棒材生產結構將發(fā)生很大的變化。一個軋鋼車間不但要進行坯料到最終軋材的形狀上的改變，而且要做到產品的高質量、高產量、易操作、工作區(qū)域的簡化3。我國目前線棒材生

16、產有如下特點1。1.1.1產能高我國線棒材無論是軋機數(shù)量，還是產量均居世界第一位，而且其產量還在以較快速度增長(年平均增長速度為15%左右)，目前我國線棒材占鋼材總產量的48%50%。與此同時，美國同期線棒材產量占鋼材總產量的22%左右，日本同期線棒材產量占鋼材總產量的27%左右，而且?guī)啄陙懋a量相對平穩(wěn)。因此我國線棒材無論是所占鋼材總產量的比例還是絕對產量均高于美國和日本4。1.1.2生產設備參差不齊有關統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，棒材產量在國內鋼鐵生產總量中約占25%以上，且隨社會的發(fā)展其需求量有增無減。但國內棒材生產線生產裝備卻有相當一部分是20世紀70-80年代，有的甚至更早5。近年來我國小型軋機向連

17、續(xù)化發(fā)展，線材生產則趨向采用高速線材軋機，到2002年6月底，全國共投產連續(xù)及半連續(xù)小型軋機70套，設計產能超過2100萬t/a，其中國產化設備超過40%。到目前為止，全國共投產高速線材軋機約70臺套(含線棒材復合軋機)，設計產能超過1700萬t/a。國產化設備最高精軋速度可達90m/s。與此同時，我國目前尚有一些落后的小型線材軋機再生產。據(jù)調查，約有40%的小型型鋼(線棒材)生產線屬于落后淘汰設備，約30%的落后線材生產線應被淘汰。1.1.3管理水平逐年提高近年來，我國線棒材廠總體生產管理水平不斷提高，一般連續(xù)小型及高速線材軋機投產后2年左右即能達到或超過設計產量。2000年以后，不少小型線

18、材軋機的成材率達到97%，一些實行負偏差軋制的軋機，成材率約在98%以上。另外，由于注重產品質量的提高，開發(fā)了400mpa級帶肋鋼筋。并且，不少企業(yè)努力增加硬線生產比例，特別是在擴大高強度低松弛預力鋼絲、鋼絞線生產份額，改善冷墩鋼質量，擴大產品規(guī)格上采取了多項措施。最近新投產的幾套高速線材軋機，可提供525 mm線材，直徑公差達0.1mm，橢圓度達0.14mm，可滿足不同用戶的需求3。1.1.4高質量、高附加值的經(jīng)濟線材少金屬制品是高速線材的深加工產品，其使用價值優(yōu)于熱軋產品，可節(jié)約金屬30%40%。據(jù)統(tǒng)計，發(fā)達國家金屬制品的產量已占線材產量的50%70%。我國雖然線材產量占鋼材總產量的21.

19、9%(居世界第一位)，可用于金屬制品的只占線材產量的30%，很多高質量要求的產品仍靠進口。今后我國棒材生產應著重開發(fā)和消化吸收的技術和工藝有：無頭軋制工藝、高精度軋制技術、棒材低溫軋制技術、控制冷卻工藝、自動控測技術、tmcp 技術、在線熱處理技術等1。盡管近年來棒材質量較80年代有了新的發(fā)展與提高，但發(fā)展還是極不平衡的。小型棒材一直是我國消費量最大的鋼材品種，并且一直以較高速度增長，近20年來，小型棒材產量占鋼材的總產量的23.5% 27.7%。我國現(xiàn)有先進軋機產能僅為需求量的一半。國內棒材廠家也都清楚地看到目前的市場形勢，紛紛加大改造或新建力度，增加產量、改進工藝、提高質量4。1.2國外棒

20、材生產研究現(xiàn)狀國外棒材生產工藝的發(fā)展集中在工藝的短流程、軋材性能的高品質化、品種規(guī)格的多樣化、控制手段的智能化等方面6。近30年來，日本、美國、歐洲等合金結構鋼的合金化與冶煉、壓力加工工藝有了很大的發(fā)展，主要體現(xiàn)在微合金或合金化、二次精練與連鑄、控軋控冷等方面7。從1970年開始，煉鋼工藝的變化主要為：鐵水預處理以降低鋼水中磷、硫和硅的含量，鋼包精練加鈣脫硫以提高dwtt和夏比沖擊能。由于鐵水預處理及爐外精練技術的發(fā)展與日益成熟，使得轉爐流程在特殊鋼生產方面發(fā)揮了重要作用。目前合金結構鋼中小型棒材趨于向高速化、連續(xù)化和自動化的方向發(fā)展8。國外生產合金結構鋼中小型軋機有三種類型：第一種是橫列式或

21、多列式軋機；第二種是采用活套式無張力軋制的瑞典式軋機；第三種是連續(xù)式軋機9。全球鋼材市場競爭十分激烈形勢下，鋼鐵企業(yè)要想在市場競爭中處于不敗之地，誰有最低的成本，誰有最好的質量，誰就有了制勝的法寶。在運用新技術、新方法來實現(xiàn)對標挖潛、降本增效、提高產品質量方面，軋鋼生產企業(yè)在進行大量的投資改造中。如何在現(xiàn)有工藝基礎上走出利用最少投資，取得最大效益的新路子是目前所有鋼材生產企業(yè)面臨的難題。1.3棒材生產技術發(fā)展現(xiàn)狀棒材現(xiàn)有的生產工藝和品種規(guī)格來看與國外同行相比仍處于相對劣勢，為此國內生產工藝必須進行技術改造，其發(fā)展方向應是：1.采用先進的工藝和技術，縮小與國內先進連軋生產線的差距，達到國際先進水

22、平。2.應用冶鑄軋短流程生產技術，使軋制工藝與前后工序形成連續(xù)化、緊湊化、節(jié)能化和可持續(xù)發(fā)展。3.應用高精度軋制技術，提高產品質量10。棒線材車間布置形式經(jīng)歷了從單機架、棋盤式、跟蹤式和半連軋式，發(fā)展到了目前廣泛應用的全連續(xù)式。設備也從二輥、三輥式軋機發(fā)展到了懸臂式和平立可互換的短應力線軋機7。其生產技術也發(fā)展到以下技術：1.3.1無頭軋制技術無頭軋制與常規(guī)軋制相比，生產效率提高12%16%，生產成本降低25%3.0%8。定尺率接近100%，金屬收得率提高約1%。從軋件品質分析，因為軋制時僅存在著一個頭部，所以能明顯減少軋件縱向尺寸和性能不均現(xiàn)象。1.3.2熱送熱裝和感應加熱的應用隨著連鑄技術

23、的日趨完善，已經(jīng)實現(xiàn)了無缺陷鑄坯的連續(xù)生產，這就使熱送熱裝、感應加熱和連鑄連軋成為現(xiàn)實。1.3.3低溫軋制此技術被廣泛應用在普碳及低合金結構鋼的生產中。低溫軋制是利用金屬在再結晶溫度以下進行塑性加工能使晶粒得到細化的原理，生產出具有更高的力學性能、更好的表面質量和更優(yōu)越工藝性的軋件，避免了傳統(tǒng)離線熱處理工序，節(jié)能降耗效果非常明顯。1.3.4棒材的高精度軋制高性能軋機的應用使軋制精度大大提高，其中最有代表性的是kocks/danieli的rsm機組。3架3輥縫自動控制設備，實現(xiàn)了對圓、方、六角、角、槽和扁鋼產品在較寬尺寸范圍內尺寸公差的嚴格控制。1.3.5高速剪切技術圓盤式高速飛剪機的問世不但使

24、常規(guī)生產方式下線材頭和尾的自動剪切得以實現(xiàn)，并能將切掉部分做碎斷處理，避免了精整區(qū)人工切頭尾和取樣操作，并能配合ecr或ewr生產方式做軋件切斷處理。高速飛剪機在微機控制下，能精確控制切頭尾長度和線卷重量，目前最大剪切速度已達140m/s。1.4棒材生產的目的和意義從我國的棒材發(fā)展史可以看出，我國熱軋帶肋鋼筋的生產水平不斷提高，普通鋼筋從低碳鋼、低合金鋼向微合金鋼發(fā)展，預應力鋼筋從強度偏低、松弛較大向高強度、低松弛的鋼絞線、鋼絲發(fā)展，同時，冷加工鋼筋的發(fā)展趨向是：冷拔鋼絲、冷拉鋼筋從廣泛采用到被淘汰出局，而作為細直徑的冷軋鋼筋和冷軋扭鋼筋，仍將是普通鋼筋的一種補充，它們的存在與發(fā)展，取決于其產

25、品的質量、價格和售后服務，它們將通過市場機制與細直徑的熱軋帶肋鋼筋進行競爭7。棒材廣泛用于被廣泛用于民用建筑、高層建筑、重點工程：機場、港口、高速公路、橋梁、電廠等建設，是一種非常重要的鋼材。型鋼生產在軋鋼車間生產中占有重要的地位，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國每年生產的型材占鋼材生產總數(shù)量的50%左右，因此，掌握型鋼生產理論與工藝，對提高型鋼產品質量和精度，開發(fā)新品種、新工藝、新設備，完善生產自動化和計算機控制技術，具有很大的現(xiàn)實意義。在本設計中，自動化程度極高，從坯料上料到成品，一線全部自動化，無需人工操作。坯料選用連鑄坯取代初軋鋼坯，提高了成材率，簡化了工藝過程，降低了生產成本。同時，設計采用全

26、連軋生產線，縮短了軋制周期，提高了軋機產量、軋制精度和成品質量，降低了成本。并且在軋制的精軋部分采用平立輥交替軋制，減少軋制事故的發(fā)生，提高了生產效率。二 產品大綱2.1產品大綱的確定要求及內容2.1.1產品的標準國家有關部門根據(jù)產品使用上的技術要求和生產部門可能達到的技術水平，制定了產品標準。按照制定的權限與使用范圍的不同、產品標準可分為國標、冶標、企標等。產品標準一般包括以下內容：1規(guī)格標準：規(guī)定產品的牌號、形狀、尺寸及表面質量，并且附有使用供參考的有關參數(shù)等。2性能標準：規(guī)定產品的化學成分、物力機械性能、熱處理性能、晶粒度、抗腐蝕性、工藝性能及其他特殊的性能要求等。3試驗標準：規(guī)定作實驗

27、時的取樣部位、試樣形狀和尺寸、試驗條件以及實驗方法等。4交貨標準：規(guī)定產品交貨、驗收時的包裝、標志方法及部位等。2.1.2產品大綱編制時應注意的問題1滿足國民經(jīng)濟發(fā)展對軋制產品的需要，特別要根據(jù)市場信息解決某些短缺產品的供應和優(yōu)先保證國民經(jīng)濟重要部門對于鋼材的需要6。2考慮各類產品的平衡，尤其是地區(qū)之間產品的平衡。要正確處理長遠與當前、局部與整體的關系。做到供求適應、品種平衡、產銷對路、布局合理。3考慮軋機生產能力的充分利用和建廠地區(qū)產品的合理分工。有條件的要爭取軋機向專業(yè)化和產品系列化方向發(fā)展，以利提高軋機的生產技術水平。4考慮建廠地區(qū)資源及鋼材的供應條件，物資和材料等運輸?shù)那闆r，逐步完善和

28、配套起獨立的軋鋼生產體系。5做到產品結構和產品標準的現(xiàn)代化，有條件的要考慮生產一些出口產品，走向國際市場.2.1.3產品方案的主要內容1車間生產的鋼種和生產的規(guī)模；2各類產品的品種和規(guī)格；3各類產品的數(shù)量和其在總產量中所占的比例等。2.1.4產品質量1圓鋼按下列國家標準組織生產、進行檢驗和交貨：gb700-88：碳素結構鋼gb/t699-1999：優(yōu)質碳素結構鋼gb3077-1999：合金結構鋼gb/t6478-2001：冷鐓和冷擠壓用鋼gb1222-84：彈簧鋼其中產品尺寸精度應滿足gb/t702-86中i組允許偏差，具體數(shù)值為：直徑公差：2030mm0.30mm3150mm0.40mm51

29、80mm0.60mm橢圓度：2040mm不超過直徑公差總值的50%。4180mm不超過直徑公差總值的70%。彎曲：每米不超過2.5mm，總彎曲不超過棒材全長的0.25%。定尺長度誤差：60mm。2螺紋鋼筋按國家標準gb1499-98組織生產、進行檢驗和交貨。3成品交貨狀態(tài)成品棒材以直條成捆狀態(tài)交貨。棒材定尺長度：612m每捆棒材重量：20004000kg4打捆道次6m棒材捆3道；69m棒材捆4道；912m棒材捆5道；2.2產品大綱近年來，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，對棒材特別是熱軋帶肋鋼筋的需求量很大。但是我國棒材生產線基本大量生產普碳鋼等經(jīng)濟價值不高的產品，優(yōu)質棒材產量存在嚴重不足，所以，棒材在

30、我國的市場潛力非常大，廣泛用于建筑工程、機械結構、汽車零件制造等方面。所以本次設計中，產品多為高附加值產品。產品大綱制定原則：1滿足市場和國民經(jīng)濟發(fā)展對產品的要求。產品大綱的編制根據(jù)國內外市場短期和長期對產品數(shù)量、質量和品種等方面的需要，同時，兼顧國民經(jīng)濟各部門情況，即考慮當前的需要，又考慮將來發(fā)展的需要。2產品的平衡。產品大綱的編制應考慮國內外鋼廠生產的布局和配套以及出口的問題。3建廠地區(qū)的條件、生產資源、自然條件、運輸條件、投資等的可能性。在進行產品大綱的編制時，要以以上三點作為依據(jù)，全面考慮，三者不可偏廢。該車間設計生產的產品主要有：圓鋼、熱軋帶肋螺紋鋼筋、方鋼、扁鋼等。具體產品大綱見表

31、2.1：表2.1棒材車間產品大綱序號產品名稱產品規(guī)格/mm代表鋼種執(zhí)行標準年產量/t比例/%1圓鋼1240q235gb/t 702、gb 13013、gb/4 1499.170000102124045700001031240am356000841240bl3ml452800045124020crmo5600086熱軋帶肋螺紋鋼筋1240hrb335hrb400gb/t 1499.2350000507方鋼1414161618185050q235gb/t 7027000010合計700000100該棒材車間設計為年產70萬t的鋼材，產品規(guī)格為螺紋鋼1240mm，圓鋼1240mm，都以熱軋直條狀態(tài)交

32、貨，定尺長度為6mm12mm，具體的長度根據(jù)客戶的要求確定。2.3坯料選擇目前，軋鋼生產用坯有三種：即用連鑄坯、鋼坯、鋼錠。鋼錠是煉鋼生產的最終產品，也是鋼材生產的原料。鋼錠質量的優(yōu)劣、重量的大小及鋼錠的類型對鋼材產品生產有很大的影響。鋼錠經(jīng)開坯軋制成不同規(guī)格的鋼坯。可根據(jù)不同的產品特點，選擇與成品鋼材形狀相近似的鋼坯。連鑄坯是直接將鋼水鑄成軋機所需要的各種規(guī)格和斷面形狀的鋼坯的生產過程，省去了初軋生產過程。隨著冶煉技術的不斷發(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，更能保證質量，同時，在壓縮比一定的情況下，較大斷面的連鑄坯有利

33、于生產更大規(guī)格和產品質量更好的鋼材。三種原料比較如下表2.2所示：表2.2軋鋼生產各種原料比較原料種類優(yōu)點缺點使用條件鋼錠不用初軋開坯，可直接軋制成材金屬消耗大，成材率低，中間不能進行清理，壓縮比小，產量低僅特殊用途軋機用鋼錠作原材料，大部分鋼錠要經(jīng)初軋機、中型開坯軋機或鍛壓機軋成各種鋼坯鋼坯壓縮比大，可中間清理，故產量大。鋼種不受限制，成材率高需要初軋開坯，使工藝和設備復雜。能耗和產品成本提高，比用連鑄坯金屬消耗大得多，成材率低大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)以及生產品種較多的各種車間連鑄坯金屬消耗少，成材率可提高612%，不用初軋，縮短工藝流程，可節(jié)能降耗，降低成本鋼種受到一定限制（主要用于鎮(zhèn)靜鋼），壓縮

34、比較小，對有些產品受到限制，另外連鑄坯規(guī)格較少，不適用于多品種小批量生產的要求，連鑄工藝要求嚴格適合于大、中、小多類鋼鐵企業(yè)，生產品種較少，毗連較大的情況；適用于壓縮比要求不特別嚴格的產品通過上述比較，本設計選用連鑄坯作為生產原料。三 典型產品及其軋制工藝研究3.1典型產品近年來，我國建筑業(yè)發(fā)展迅速，致使國內對熱軋帶肋螺紋鋼筋用鋼的需求量大大提高，所以典型產品選擇hrb335熱軋帶肋螺紋鋼筋。其化學成分如表3.1所示：表3.1hrb335鋼的化學成分標準c（%）si（%）mn（%）p（%）s（%）gb1499-19980.170.250.400.801.201.600.0450.045內控0.

35、180.230.400.701.201.500.0400.040注：hrb335生產時鋼的化學成分必須符合內控規(guī)定?？刂芻含量滿足：0.38%（c+mn）%0.52%。從而保證鋼筋的焊接性能。3.2鋼中各元素的作用：c：碳對鋼的影響十分的顯著，碳含量提高可以大幅度提高鋼的強度，但同時也使鋼的塑性和韌性下降，c對性能的影響主要是對組織的影響，c對鋼的顯微組織和性能有重大影響，對緩冷后鋼的顯微組織的影響是：在亞共析鋼范圍內，隨著碳含量的增加，鐵素體相對減少，珠光體相對量增加；達到共析鋼時，全部為珠光體；在過共析鋼范圍內，隨著碳含量的增加，先共析滲碳體相對量增加，珠光體相對量減少。因此，c含量的控制

36、應在一個合適的范圍內。mn：錳是煉鋼過程中必須加入的脫氧劑，用以去除溶于鋼液中的氧。它還可以把鋼液中的feo還原成鐵，并形成mno。錳除了脫氧作用外，還有除硫作用，與鋼液中硫結合生成mns，從而在相當大程度上消除硫在鋼中的有害影響。錳對碳鋼的機械性能有良好的影響，它能提高鋼的強度和硬度，當錳含量不高時（低于0.80%），可以稍微提高或不降低鋼的塑性和韌性。錳提高強度的原因是它溶入鐵素體而引起固溶強化，并使鋼材在冷卻時得到層片較細、強度較高的珠光體，在相同冷卻條件下共同完成光體的相對量增加。此外，錳還可以深入滲碳體中，形成（fe，mn）3c。si：硅在煉鋼過程中也是必須加入的脫氧劑，可以去除溶于

37、鋼中的氧，可把鋼中的feo還原成鐵，形成sio2，碳鋼中的硅含量一般小于0.50%，它是鋼中的有益元素，硅溶于鐵素體后有很強的固溶強化作用，顯著提高鋼的強度和硬度，但是含量較高時，使鋼的塑性和韌性下降。由于硅是非碳化物形成元素，在鋼中不形成碳化物，而是固溶于鐵素體中，造成強烈的固溶強化效應，可顯著提高鋼的彈性極限和屈強比，使鋼的屈服強度增加超過抗拉強度的增加，從而導致鋼筋的屈服強度偏高，鋼筋的屈強比偏高。s：硫是鋼中的有害元素，它是煉鋼過程中由礦石和燃料帶到鋼中來的雜質，硫只能溶于鋼液中，在固態(tài)鐵中幾乎不能溶解，而是以fes夾雜的形式存在于固態(tài)鋼中。硫最大的危害是引起鋼在熱軋時開裂，這種現(xiàn)象稱

38、為熱脆。原因是由于fes的嚴重偏析，即使鋼中的硫不算高，也會出現(xiàn)（fe+fes）共晶，鋼在凝固時，共晶組織中的鐵依附在先共晶相鐵晶體上生長，最后把fes留在晶界處，形成離異共晶。（fe+fes）共晶的熔化溫度很低（989）而熱加工的溫度一般為11501250，這時位于晶界上的（fe+fes）共晶已經(jīng)處于熔融狀態(tài)，從而導致熱加工時開裂，如果鋼中的氧含量也高，還會形成熔點更低的（940）fe+feo+fes，其危害性更大。防止熱脆的方法是鋼中加入適量的mn，形成，mns熔點為1600高于熱加工溫度，并在高溫下具有一定的塑性，不會產生熱脆。此外，含硫量高時，還會使鋼鑄件在鑄造應力作用下產生熱裂紋。在

39、焊接時產生so2氣體，使焊縫產生氣孔和縮孔。但是硫可以提高切削加工性能。p：一般來說，磷是有害的雜質元素，它是由礦石和生鐵等煉鋼原料帶入的。無論是在高溫，還是在低溫，磷在鐵中具有較大的溶解度，所以鋼中的磷一般固溶于鐵中。磷具有很強的固溶強化作用，它使鋼的強度、硬度顯著提高，但劇烈的降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性，稱為冷脆，磷的有害影響主要在于此。但是，在一定條件下磷也有一定的有益作用，它可以提高鋼的切削加工性能。其它元素如cu、o、h 等對鋼材性能也有較大的影響，但在實際生產中能控制在要求的范圍內，因此，不是重點控制的元素。3.3軋制工藝對鋼材組織、性能的影響鋼材的組織與化學成分有很大的關系，化

40、學成分不同，在相同的軋制工藝條件下，會得到不同的組織。但是，一旦化學成分確定以后，影響鋼材組織的主要因素就是軋制工藝。軋制工藝中，對組織影響的主要因素是軋制溫度和冷卻制度，hrb335在熱加工狀態(tài)下的組織通常為奧氏體，在軋制、冷卻過程中由于溫度變化的不同，會轉變?yōu)椴煌慕M織，因此，軋制溫度不同、冷卻速度不同，會得到不同的鋼材組織，也會得到不同的力學工藝性能。在不同的軋制溫度和冷卻速度下，可能得到鐵素體a、珠光體p、貝氏體b或馬氏體，具體情況可以看c-曲線。hrb335的c曲線如圖3.1。圖3.1hrb335的c曲線在不同的冷卻條件下，得到的組織。如圖3.1，陰影部份為鐵素體形成區(qū)，標有p、b的

41、區(qū)域分別為珠光體形成區(qū)和貝氏體形成區(qū)，當冷卻曲線從某區(qū)域穿過，必定形成該組織。從圖3.1看，如180的冷卻曲線，得到組織為75%的鐵素體和25%的珠光體。如228的冷卻曲線，得到約45%的鐵素體、約17%的珠光體和約26%的貝氏體，如果冷卻速度過快，還會得到馬氏體組織。組織不同，性能有很大的差異，各種組織對鋼材性能的影響如下：1鐵素體：鐵素體是熱軋帶肋鋼筋里的十分重要的基本相，它是碳溶于鐵中的間隙固溶體，為面心立方晶格，以晶粒的形式存在于鋼中，鐵素體的性能與純鐵基本相同，鐵素體為軟韌相，它和鋼材組織中其他相相比，硬度和強度較低，但延伸率好，韌性也較好。但是鐵素體的強度還與鐵素體的晶粒有關系，晶

42、粒越小，強度高且塑性、韌性也好。通常鐵素體相的性能大致范圍如下：抗拉強度：176274mpa屈服強度：98166mpa延伸率：3050%斷面收縮率：7080%沖擊韌性 160200j/cm2硬度 hb：50802珠光體：片狀珠光體是熱軋帶肋鋼筋中的一個重要相，珠光體是由鐵素體和滲碳體（滲碳體是鐵與碳形成的間隙化合物fe3c，含碳量為6.69%）交替成片狀組織，當在a650溫度較高的條件下，片間距的大小通常為 0.61.0m，珠光體有較高的強度和硬度，但塑性較差，其機械性能主要取決于珠光體片間距，硬度和強度隨珠光體的片間距的縮小而增大，在塑性變形時，基本在鐵素體內部發(fā)生，滲碳體層則有阻止滑移的作

43、用，滑移的最大距離就等于片間距，片間距越小，鐵素體和滲碳體的相界面越多，對位錯運動阻礙越大，因而厚度和強度都提高，珠光體塑性也隨片間距的減小而增大，這是由于片間距越小，鐵素體和滲碳體越薄，從而使塑性變形能力增大。不同的溫度范圍會形成不同片間距的珠光體，當在650600的溫度范圍內形成的珠光體組織其片間距較細，約為0.250.30m，只有在高倍光學顯微鏡下才能分辨出鐵素體和滲碳體的片層形態(tài)，這種細片狀珠光體又稱為索氏體。當轉變溫度更低，在600550之間時，形成的珠光體片間距更細，只有0.100.15m，只有在電子顯微鏡下才能區(qū)分，這種極細的珠光體又稱為索氏體。珠光體還有粒狀珠光體，在此不作過多

44、的闡述。珠光體的機械性能大體如下：抗拉強度：1000mpa屈服強度：600mpa延伸率：10%斷面收縮率：1215%硬度hb：2413貝氏體：同珠光體類似，貝氏體也是由鐵素體和碳化物組成的機械混合物，在轉變過程中發(fā)生碳在鐵素體中的擴散，但貝氏體的組織形態(tài)又和珠光體不同。貝氏體分為上貝氏體和下貝氏體，上貝氏體的形成溫度高，鐵素體晶粒和碳化物顆粒較粗大，碳化物呈短桿狀平行分布在鐵素體板條之間，鐵素體和碳化物分布有明顯的方向性，這種組織狀態(tài)使鐵素體條間易產生脆斷，在400550溫度區(qū)間形成的上貝氏體不但硬度低，而且沖擊韌性差，所以在材料中一般應避免上貝氏體組織形成。下貝氏體中鐵素體細小而均勻分布，而

45、且在鐵素體內又沉淀析出細小、多量而彌散的碳化物，故位錯密度很高。因此，下貝氏體不但強度高，而且韌性也好，具有良好的綜合機械性能，一些研究結果表明，下貝氏體比回火高碳馬氏體具有更高的韌性、較低的缺口敏感性和裂紋敏感性。4馬氏體：當鋼的冷卻速度過快，奧氏體還未來得及轉變?yōu)榇M織，就形成了馬氏體，馬氏體是碳在fe 中過飽和的間隙固溶體，鋼中馬氏體有兩種類型的結構，一種是含碳量低的鋼中出現(xiàn)的體心立方，另一種是含碳量較高的鋼中出現(xiàn)的體心正方。鋼中的馬氏體有兩種基本形態(tài)，一種是板條狀馬氏體，又稱為低碳型馬氏體，另一種是片狀馬氏體，又稱為高碳型馬氏體。馬氏體機械性能的特點是具有高硬度和高強度，馬氏體高強度

46、、高硬度的原因是多方面的，其中主要包括碳原子的固溶強化、相變強化及時效強化。馬氏體的塑性和韌性主要取決于它的亞結構，在相同屈服條件下，位錯型馬氏體比孿晶型馬氏體的韌性好得多，孿晶馬氏體具有高的強度，但韌性很差，其性能特點是硬而脆。3.4常規(guī)工藝軋制條件下hrb335的組織hrb335常規(guī)軋制工藝溫度控制如下：開軋溫度：10001200終軋溫度：9501150冷卻：在冷床上自然空冷，不同規(guī)格的鋼筋冷卻速度也有所不同大規(guī)格鋼筋的冷卻速度慢，小規(guī)格的鋼筋冷卻速度快。在高溫段（700），冷卻速度通常為1015/秒，低溫度通常為38/秒。在上述的溫度條件下，hrb335 通常得到的是鐵素體和珠光體組織，

47、有時有少量的貝氏體（通常低于5%）。3.5化學元素對hrb335cct曲線的影響hrb335國標cct曲線如圖3.2所示：圖3.2國標下hrb335cct曲線各化學元素對hrb335cct曲線均有影響，其表現(xiàn)為各元素含量對珠光體p、貝氏體b以及鐵素體f的開始轉變溫度的影響。各元素含量不同致使珠光體p、貝氏體b以及鐵素體f的開始轉變溫度有所不同。其中各元素含量與各開始轉變溫度關系如下表3.1所示：表3.1hrb335cct曲線中各元素含量與開始轉變溫度的關系國標含量開始轉變溫度/珠光體p貝氏體b鐵素體f712.0582.2832.4c含量/%0.19711.3583.8835.30.20712.

48、0582.2832.40.21712.6580.7829.60.22713.2579.2826.8si含量/%0.4709.2590.9826.90.5711.0585.0830.50.6712.9579.5834.30.7714.8574.4838.0mn含量/%1.2715.0587.5837.41.3713.0584.0834.11.4710.9580.5830.81.5708.9577.0827.5p含量/%0.025711.5582.2827.70.030711.7582.2829.30.035711.8582.2830.80.040712.0582.2832.4s含量/%0.025

49、711.4581.4831.50.030711.6581.6831.80.035711.8581.9832.10.040712.0582.2832.4由表3.1給出的實驗數(shù)據(jù)可知hrb335的珠光體轉變開始溫度隨c、si、p、s含量的增加而升高，而隨mn含量的增加而降低。與之相反貝氏體轉變開始溫度卻隨c、si、mn含量增加而降低，而隨s含量的增加而增加，但p的含量卻不影響貝氏體的開始轉變溫度或者說其影響很小。其中鐵素體的開始轉變溫度隨c、mn含量的增加而降低，而隨si、p、s含量的增加而升高。四 生產工藝流程4.1棒材軋制生產工藝的制定4.1.1制定生產工藝的原則根據(jù)已制定的生產方案，在充分完

50、成產品產量質量要求的前提條件下，用最大可能的低消耗、最少的設備、最小的車間面積、最低的勞動成本，并有利于產品的質量的提高和發(fā)展，有較好的勞動條件，最好的經(jīng)濟效益，具體的原則如下：1根據(jù)產品的質量要求：通常在產品標準中規(guī)定了鋼材各種規(guī)格，技術條件、產品性能檢驗等內容。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)。為了滿足產品技術條件要求，就要有相應的工序給予保證。因此，滿足產品標準要求是設計生產工藝流程的基礎。2生產規(guī)模大?。河捎谲囬g生產規(guī)模不同，所要求的工藝過程復雜程度也

51、不同。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。應此，設計時生產率的要求是設計工藝過程的出發(fā)點。3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。一般鋼的加工工藝性能愈差，產品的技術要求愈高，其生產工藝過程就愈復雜，生產過程中金屬、燃料、電力、勞動力等各種消耗也愈高，產品成本必然會相應提高。反之，則產品成本下降。成本的高低在一定程度上也是工藝過程是否合理的反映。當然，成本還與產量大小、生產技術水平等其它因素有關的。4工人的勞動條件：工藝過程中采用的工序必須保證生產安全，不危及勞動者的身體健康，不造成環(huán)境污染。否則，應采取妥善的防護措施。4.1.2生產工藝流程圖工藝

52、流程是指產品的生產工序。正確制定工藝過程是軋鋼車間工藝設計的重要內容，它直接關系到整個設計能否滿足設計任務書的要求。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。因此，正確制定產品工藝過程，對于工藝過程合理化，對于充分發(fā)揮軋機作用具有重要意義。優(yōu)質、高產、低消耗時指定產品工藝過程的總要求。工藝流程如下圖4.1所示：圖4.1生產流程連鑄坯或初軋坯廢料剔除上料稱量加熱爐加熱高壓水除鱗粗軋機組1#飛剪機及事故碎斷剪中軋機組2#飛剪機及事故碎斷剪精軋機組倍尺剪取樣剪冷床冷卻、齊頭成排收集冷飛剪剪切計數(shù)、自動打捆、標

53、記稱量發(fā)貨冷卻打捆標記稱量存放取卷打包收集稱重存放4.2生產工藝的過程4.2.1坯料表面預處理1表面缺陷清理連鑄坯表面存在各種缺陷（如結疤、折疊、裂紋、皮下氣泡等），如不在軋制前加以清理去除，會在軋制過程延伸、擴大，輕者造成鋼材應力集中和腐蝕的起點，使材料強度和耐腐蝕能力降低，嚴重的影響金屬在軋制時的塑性和成型，造成廢品。所以坯料表面缺陷清理是提高鋼材合格率，保證鋼清理和火焰清理的方法。清理表面常用的方法有：火焰清理、風鏟清理、砂輪清理和機床清理。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。一般碳素鋼及部分合金鋼的局部處理采用人工火焰清理；碳鋼和部分合金鋼的大面積剝

54、皮采用機械火焰清理。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。2表面氧化鐵皮清除氧化鐵皮清除目的在于暴露表面缺陷便于檢查、光潔表面和減少下道工具的磨損。清除表面氧化鐵皮的方法有機械法和化學法兩類。對連鑄坯，一般采用化學法清理。對金屬進行酸洗或堿洗屬于化學法清除。其中酸洗是最常用的去除氧化鐵皮的方法。4.2.2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?，F(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。相反，加熱設備選擇不當，加熱制度制定不妥，可能引起鋼的氧化、脫碳、過熱、過燒等缺陷，給軋鋼生產帶來嚴重后果。因此根據(jù)本車間的產量大等原因，選擇