年產(chǎn)量65萬噸高速線材車間設(shè)計(工藝設(shè)計)剖析

1、第三章生產(chǎn)工藝流程制定3.1 制定生產(chǎn)工藝流程合理的生產(chǎn)工藝流程應(yīng)該是在滿足產(chǎn)品技術(shù)條件的前提下， 要盡可能低的消耗，最少的設(shè)備、最小的車間面積、最低的產(chǎn)品成本，并且根據(jù)車間具體的技術(shù)經(jīng)濟條件確定車間機械化和自動化程度， 以利于產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的不斷提高和使工人具有較好的勞動條件。制訂生產(chǎn)工藝流程的依據(jù)根據(jù)生產(chǎn)方案的要求：由于產(chǎn)品的產(chǎn)量、品種、規(guī)格及質(zhì)量的不同，所采用的生產(chǎn)方案就不同， 那么主要工序就有很大的差別。 因此生產(chǎn)方案是編制生產(chǎn)工藝流程的依據(jù)；根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求：為了滿足產(chǎn)品技術(shù)條件， 就要有相應(yīng)的工序給予保證，因此，滿足產(chǎn)品標準的要求是設(shè)計生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)。根據(jù)車間生產(chǎn)率的要求：

2、由于車間的生產(chǎn)規(guī)模不同， 所要求的工藝過程復(fù)雜程度也不同。 在生產(chǎn)同一產(chǎn)品情況下， 生產(chǎn)規(guī)模越大的車間， 其工藝流程也越復(fù)雜。因此，設(shè)計時生產(chǎn)率的要求是設(shè)計工藝流程的出發(fā)點。工藝流程簡介鋼坯的準備：連鑄坯150×150×1200mm裝爐加熱：將鋼坯加熱到奧氏體溫度，以利于軋制。高壓水除鱗：坯料在加熱爐加熱之后，進入粗軋機組之前，需高壓水除鱗，破除坯料表面的氧化鐵皮和次生氧化鐵皮，以免壓下表面產(chǎn)生缺陷。粗、中、精軋機組軋制：使軋件軋成成品的尺寸，其中，粗軋機組6 架，中軋機組 6 架，預(yù)精軋機組 4 架，精軋機組 10 架，這條生產(chǎn)線上共有 26 架軋機。飛剪切頭尾：軋件進入

3、每組軋機之前都要進行切頭尾工作， 目的是為了除去溫度過低的頭部以免損傷輥面， 并防止軋件頭部卡在機架間導(dǎo)衛(wèi)裝置中， 卡斷剪用于中軋機組、預(yù)精軋機組和精軋機組前，在事故狀態(tài)下碎斷軋件。穿水冷卻：為了降低進入精軋機組的軋件溫度， 在精軋機組之前設(shè)置水箱， 以控制終軋溫度。吐絲成卷：軋出的線材在穿水冷卻后，通過吐絲成卷形成散卷。斯太爾摩散卷冷卻： 控冷線按不同的鋼種和產(chǎn)品用途， 控制其冷卻速度， 以得到相應(yīng)的成品質(zhì)量。精整與運輸：包括集卷、修整、檢查、取樣、捆軋、稱重掛標牌，用集卷裝置收集散卷，并將其掛到 P-S 運輸線上的 C 形鉤上，依次完成集卷、修整、檢查、取樣、捆軋、稱重掛標牌等工序，之后卸

4、卷入庫。連鑄上料坯料加緩沖連鑄坯運飛剪中軋機飛剪切初軋機切頭預(yù)精水箱冷飛 剪 切無扭精軋軋斯夾送輥吐在線水冷箱控太P&F爾集卷機集卸卷，掛摩線運鉤式輸人工表運輸取面、頭尾精尺寸質(zhì)量壓緊盤卷掛標卸入發(fā)3.2 坯料選擇連鑄坯是用鋼水直接澆鑄而成的。 連鑄工藝與模鑄開坯相比具有減少鋼錠再加熱的切頭切尾、金屬回收率高、能源消耗少、產(chǎn)品成本低、基建投資和生產(chǎn)費用少、勞動定員少、 勞動條件好等一系列優(yōu)點， 使連鑄坯成為軋鋼生產(chǎn)的主要供坯方式。坯料規(guī)格（ 1）連鑄坯尺寸的邊長和允許偏差:連鑄坯斷面尺寸150×150mm；連鑄坯長度12000mm邊長公差±4mm；對角線長度偏差圓角

5、半徑6mm；R8mm;連鑄坯單根重約為2.3 t 噸。連鑄方坯和矩形坯標準：GB2011-98;（ 2）鋼坯標準長度為 12000mm;短尺鋼坯最短長度為 10000mm;每批 (爐)短尺鋼坯重量不大于全部鋼坯重量的 10%。（ 3）鋼坯的彎曲度在 12000mm 內(nèi)不大于 100mm;但不允許在鋼坯兩端 ,兩端最大50mm.（ 4）鋼坯扭轉(zhuǎn)在 12000mm 內(nèi)為 6°.（ 5）鋼坯端部因剪切變形而造成的局部寬度不大于邊長的10%.切頭毛刺應(yīng)清除 .端部因剪切變形而造成的局部彎曲不得大于 20mm.剪切端面應(yīng)與鋼坯長度方向軸線垂直 ;端面彎斜量不得大于邊長的 6%.對連鑄坯表面質(zhì)量

6、要求（ 1）連鑄坯表面缺陷最為常見的是表面氧化結(jié)疤和針孔。嚴重時報廢。（ 2）嚴格控制冶煉及澆鑄過程，消除表面缺陷，得到符合生產(chǎn)要求的連鑄坯。對連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量要求（ 1）減少連鑄坯的偏析現(xiàn)象。偏析是連鑄坯的一個重要的質(zhì)量問題，連鑄坯尺寸越小則偏析越嚴重。（ 2）控制中心偏析。 中心偏析是連鑄小方坯的代表性缺陷。 其控制方法主要有：1）擴大連鑄坯尺寸。2）嚴格控制鋼水的過熱度，防止產(chǎn)生嚴重的中心偏析。3）降低鋼種設(shè)計中的磷、錳、硫含量，以減少高碳鋼盤條的中心偏析。4）采用電磁攪拌技術(shù)，有助于減低固液界面與心部區(qū)域的溫度梯度，從而減少合金成分的中心偏析。（ 3）控制裂紋的產(chǎn)生。3.3 確定加熱溫度

7、鋼的加熱溫度是指鋼加熱終了時出路的溫度。不同碳素鋼的加熱溫度見表3-1.表 3-1不同碳鋼的加熱溫度和過燒溫度鋼種加熱溫度 /C°過燒溫度 /C°碳素鋼 1.5%C10501140碳素鋼 1.1%C10801180碳素鋼 0.9%C11201220碳素鋼 0.7%C11801280碳素鋼 0.5%C12501350碳素鋼 0.2%C13201470碳素鋼 0.1%C13501490每單位時間的板坯加熱速率一般鑄坯表面溫度的上升速度，單位/ h 時，在實際生產(chǎn)中， 鋼坯的厚度被加熱到所需的時間溫度 （min/cm）的每單位時間或加熱一預(yù)定單元鋼坯的厚度 （cm/min）來表示

8、。由大小和傳熱條件加熱爐的熱負荷速度，鋼坯尺寸和熱擴散系數(shù)的大小的影響。 加熱速度大時， 爐內(nèi)的全部加熱容量可以是短的時間在爐中， 鋼坯的燃燒速率。 因此，在可能的條件和內(nèi)部產(chǎn)生過大的溫差，否則鋼坯將會產(chǎn)生彎曲和由熱應(yīng)力引起的內(nèi)裂。碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼一般不限制加熱速度， 加熱時間越短。 但大截面鋼坯和高碳，高合金鋼，必須控制升溫速度，以免造成鑄坯內(nèi)部缺陷。線材所用的中型鋼坯在步進式加熱爐中加熱時， 情況得到很大改善， 步進式加熱爐可以使鋼坯得到全方位上的加熱。 各鋼種在步進式加熱爐中平均加熱速度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表2表 3-2 在步進式加熱爐中各鋼種的平均加熱速度鋼種低碳鋼低合金鋼高碳鋼高合金鋼平

9、均加熱速度 /min/cm6-99-1212-1818-243.4 加熱時間確定加熱時間指金屬裝爐后加熱到加工要求溫度所需要的時間。加熱時間同鋼種、坯料尺寸與形狀、坯料在爐中的方法、爐形結(jié)構(gòu)及裝爐溫度等因素有關(guān)。連續(xù)式加熱爐：T(70.05D)D式中 T加熱時間， timeD鋼坯厚度或鋼坯直徑，cmT(70.0515)15116.25 m i n取 T=2h3.5 鋼材的冷卻與精整1、鋼材的冷卻經(jīng)熱軋成形的鋼材仍處在一個較高的溫度范圍，尚有800900的溫度，需要經(jīng)過冷卻使鋼材溫度降至常溫。由于鋼在熱軋后冷卻到常溫， 鋼材經(jīng)歷相變和再結(jié)晶的過程；在應(yīng)力作用下可能出現(xiàn)內(nèi)部裂紋和外部裂紋，得采取緩

10、冷等措施。另外還可利用軋件扎后的余熱進行控制冷卻，以獲得所需要的金相組織和力學(xué)性能，這就是鋼材的冷卻制度。冷卻方法分為自然冷卻和控制冷卻：自然冷卻是把軋后的鋼材在冷床上自然冷卻。對組織及性能無特殊要求的鋼材，可采用這種冷卻方式。控制冷卻是把軋后的軋件進行冷卻過程進行有目的人為控制，使產(chǎn)品達到預(yù)期的內(nèi)部組織和力學(xué)性能。2、其它精整工序除了上述各工序外， 精整內(nèi)容還包括成品的熱處理、各種涂層和表面精加工及成品檢驗等內(nèi)容， 成品的質(zhì)量檢驗內(nèi)容包括化學(xué)成分分析、低倍組織及顯微組織、機械性能檢驗等。第四章車間工藝設(shè)計4.1 確定軋機類型及布置形式軋鋼機是完成金屬軋制變形的主要設(shè)備，是代表車間生產(chǎn)技術(shù)水平

11、。因此，選擇的是否合理對車間生產(chǎn)具有非常重要的影響。軋鋼機選擇原則軋鋼機選擇的主要依據(jù)是車間生產(chǎn)的鋼材的鋼種、 產(chǎn)品品種和規(guī)格、 生產(chǎn)規(guī)模的大小以及由此確定的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程。在選擇軋鋼機時一般要注意考慮下列原則；（1）滿足產(chǎn)品方案的前提下，使軋機組成合理，布置緊湊；有較高的生產(chǎn)效率和設(shè)備利用系數(shù)； 有利于軋機機械化、 自動化的實現(xiàn)， 有助于工人勞動條件的改善；（2 保證獲得質(zhì)量良好的產(chǎn)品，并考慮到生產(chǎn)新產(chǎn)品的可能；軋機結(jié)構(gòu)型式先進合理，制造容易，操作簡單，維修方便；由于采用的生產(chǎn)方案就不同，所以產(chǎn)品的產(chǎn)量、品種、規(guī)格及質(zhì)量的不同，那么主要工序就有很大差距。因此生產(chǎn)方案是編制生產(chǎn)工藝流程的依據(jù)

12、。（1）生產(chǎn)規(guī)模大小由于車間生產(chǎn)規(guī)模不同， 所要求的工藝過程復(fù)雜程度也不同。在同一生產(chǎn)產(chǎn)品情況下，生產(chǎn)規(guī)模越大的車間， 其工藝過程也越復(fù)雜。 設(shè)計時生產(chǎn)率的要求是設(shè)計工藝過程的出發(fā)點。（2）產(chǎn)品成本成品是生產(chǎn)效果的綜合反映， 是各種因素影響的結(jié)果。 一般鋼的加工工藝性能愈差，產(chǎn)品的技術(shù)要求愈高，其生產(chǎn)工藝過程就愈復(fù)雜，生產(chǎn)過程中金屬、燃料、電力、勞動力等各種消耗也愈高，產(chǎn)品成本必然會相應(yīng)提高。反之，則產(chǎn)品成本下降。工藝過程中采用的工序必須保證生產(chǎn)安全，不危及勞動者的身體健康，不造成環(huán)境污染。否則，應(yīng)采取妥善的防護措施。選擇軋鋼機時除遵循上述的一般原則之外，要從產(chǎn)品的工藝要求出發(fā)， 根據(jù)不同產(chǎn)品

13、的生產(chǎn)特點和具體要求來確定軋機的結(jié)構(gòu)型式、主要技術(shù)參數(shù)和它們的布置形式軋鋼機類型線材軋機多為二輥式 ,布置形式很多 ,主要有橫列式、連續(xù)式、高速無扭整體式由于設(shè)計產(chǎn)量較高可采用45°全程無扭軋機，例如美國摩根公司的高速無扭線材精軋機其特點是：(1)工藝布置優(yōu)化，全線18 架軋機呈平立軋制交替布置，軋件在整個軋制過程中無扭轉(zhuǎn)；(2)高速軋制，成品軋機的最高軋制速度為120 米/秒；(3)引進新一代超重型V 型軋機，軋機的功率、負荷、剛度都優(yōu)于標準型軋機；(4)產(chǎn)品的高化，可生產(chǎn)直徑5.520 毫米規(guī)格線材；(5)產(chǎn)品盤重大，利用一錠一坯一成品，成品每盤單重達2.2 噸；(6)產(chǎn)品性能優(yōu)

14、質(zhì)化，采用美國摩根公司最新開發(fā)的大風(fēng)量斯太爾摩控制冷卻設(shè)備，成品線材可以直接拉成高強度鋼絲；(7)自動控制系統(tǒng)數(shù)字化提高了軋制過程的控制精度、可靠性和易操作性。軋機布置形式、軋機布置形式可采用摩根式 45°無扭整體機座的高速線材軋機為二輥式，輥軸中心線與水平成 45°角，而相鄰軋輥軸線成 90°角交替配置 ,軋制中軋件沒有扭轉(zhuǎn) ,軋機集體傳動，一般簡稱為 45°無扭線材軋機。軋機數(shù)量的確定本設(shè)計產(chǎn)品的最小規(guī)格為5.5mm，故在確定軋機數(shù)目時， 以最小直徑 5.5坯料規(guī)格為 150×150× 12000mm 連鑄坯計算得：F0=150&

15、#215;150=22500 mm2Fn=（D/2） 2=23.75mm2上式中： F0 連鑄坯料原始面積Fn 成品斷面面積則總延伸系數(shù)：z F0Fc =22500/23.75=947.3取平均延伸系數(shù)：c1.28則軋機數(shù)：N z/ c27.61取 N=28軋機的組成（ 1）粗軋機組的選擇粗軋機是使坯料得到初步的壓縮和延伸，得到溫度合適、 斷面形狀正確、 尺寸合格、表面質(zhì)量良好、長度合適的工藝要求的軋件。本設(shè)計選用 6 架平 -立輥交替布置的二輥無牌坊式粗軋機組，采用上傳動和下傳動方式。（ 2）中軋機組的選擇中軋機組的作用是繼續(xù)縮減從粗軋機組的軋件斷面，為精軋?zhí)峁┬螤钫_、尺寸精確的中間料為保

16、證足夠的壓下量。本設(shè)計采用6 架平 -立交替布置的、雙支點、長輥身、多孔型無牌坊軋機。（ 3）預(yù)精軋機組的選擇預(yù)精軋機組繼續(xù)縮減從中軋機組軋出來的軋件斷面， 為后來的精軋機組軋機提供尺寸精確和形狀正確的軋件。 本設(shè)計前兩 2 選用無牌坊軋機， 后 4 架選用懸臂軋機。屬于平 -立懸臂式軋機交替配置。（ 4）精軋機組的選擇高速線材軋機的精軋機組是最具特色的關(guān)鍵設(shè)備， 它的水平?jīng)Q定整套線材軋機的水平。在此基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了許多不同型式的高速機組，并各具特點，其中摩根高速無扭機組的優(yōu)勢更多一些，應(yīng)用也更廣泛些。本設(shè)計采用精軋機組為10架 ,且均為摩根 45°懸臂式無扭軋機機組。 之所以選擇懸臂

17、式精軋機組， 是因為懸臂式精軋機組不僅換輥、 換槽方便，同時安裝和調(diào)整也比較便利， 而且結(jié)構(gòu)比框架式簡單、軋輥直徑小， 故而選用懸臂式而不用框架式。 懸臂式精軋機組由一臺交流電機傳動，軋輥布置形式為頂交 45°，相鄰機架互成 90°。4.2 軋輥技術(shù)參數(shù)表 4-1軋輥計算參數(shù)機軋輥軋輥軋輥槽車最大直徑最小直徑架長度 (MM)數(shù)削量(MM)(MM)16105208003102610520800310361052280038449541770036549541870037649541770046742036065044842036065053942036065064104203

18、6065073114203606507(6)4124203606509(8)3134203606508(7)41442036065011(10)3152852557011.25162852559521.25172852557011.25182852559521.2519228.3420571.71(2)0.820228.3420571.720.821228.3420571.720.822228.3420571.720.823228.3420571.720.824170.6615370.0/57.320.625170.6615370.0/57.320.626170.6615370.0/57.32

19、(4)0.627170.6615370.0/57.32(4)0.628170.6615370.0/57.32(4)0.6軋輥材質(zhì)軋制噸位 (T)球墨鑄鐵1000球墨鑄鐵01000球墨鑄鐵08000球墨鑄鐵8000球墨鑄鐵5000球墨鑄鐵6000無限冷硬鑄鐵3500無限冷硬鑄鐵4000無限冷硬鑄鐵3000無限冷硬鑄鐵3500無限冷硬鑄鐵3000無限冷硬鑄鐵3500無限冷硬鑄鐵2500無限冷硬鑄鐵3000碳化鎢5000碳化鎢5000碳化鎢5000碳化鎢5000碳化鎢2000碳化鎢2000碳化鎢1800碳化鎢1800碳化鎢1600碳化鎢1600碳化鎢1400碳化鎢1400碳化鎢1000碳化鎢1000出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)， 忠志之士忘身于外者， 蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，