年产量65万吨高速线材车间设计工艺设计剖析Word文档格式.docx

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高压水除鳞：

坯料在加热炉加热之后，进入粗轧机组之前，需高压水除鳞，破除坯料表面的氧化铁皮和次生氧化铁皮，以免压下表面产生缺陷。

粗、中、精轧机组轧制：

使轧件轧成成品的尺寸，其中，粗轧机组6架，中轧机组6架，预精轧机组4架，精轧机组10架，这条生产线上共有26架轧机。

飞剪切头尾：

轧件进入每组轧机之前都要进行切头尾工作，目的是为了除去温度过低的头部以免损伤辊面，并防止轧件头部卡在机架间导卫装置中，卡断剪用于中轧机组、预精轧机组和精轧机组前，在事故状态下碎断轧件。

穿水冷却：

为了降低进入精轧机组的轧件温度，在精轧机组之前设置水箱，以控制终轧温度。

吐丝成卷：

轧出的线材在穿水冷却后，通过吐丝成卷形成散卷。

斯太尔摩散卷冷却：

控冷线按不同的钢种和产品用途，控制其冷却速度，以得到相应的成品质量。

精整与运输：

包括集卷、修整、检查、取样、捆轧、称重挂标牌，用集卷装置收集散卷，并将其挂到P-S运输线上的C形钩上，依次完成集卷、修整、检查、取样、捆轧、称重挂标牌等工序，之后卸卷入库。

3.2坯料选择

连铸坯是用钢水直接浇铸而成的。

连铸工艺与模铸开坯相比具有减少钢锭再加热的切头切尾、金属回收率高、能源消耗少、产品成本低、基建投资和生产费用少、劳动定员少、劳动条件好等一系列优点，使连铸坯成为轧钢生产的主要供坯方式。

3.2.1坯料规格

（1）连铸坯尺寸的边长和允许偏差:

连铸坯断面尺寸150×

150mm；

连铸坯长度12000mm

边长公差±

4mm；

对角线长度偏差≤6mm；

圆角半径R＞8mm;

连铸坯单根重约为2.3t吨。

连铸方坯和矩形坯标准：

GB2011-98;

（2）钢坯标准长度为12000mm;

短尺钢坯最短长度为10000mm;

每批（炉）短尺钢坯重量不大于全部钢坯重量的10%。

（3）钢坯的弯曲度在12000mm内不大于100mm;

但不允许在钢坯两端,两端最大50mm.

（4）钢坯扭转在12000mm内为6°

.

（5）钢坯端部因剪切变形而造成的局部宽度不大于边长的10%.切头毛刺应清除.端部因剪切变形而造成的局部弯曲不得大于20mm.剪切端面应与钢坯长度方向轴线垂直;

端面弯斜量不得大于边长的6%.

3.2.2对连铸坯表面质量要求

（1）连铸坯表面缺陷最为常见的是表面氧化结疤和针孔。

严重时报废。

（2）严格控制冶炼及浇铸过程，消除表面缺陷，得到符合生产要求的连铸坯。

3.2.3对连铸坯内部质量要求

（1）减少连铸坯的偏析现象。

偏析是连铸坯的一个重要的质量问题，连铸坯尺寸越小则偏析越严重。

（2）控制中心偏析。

中心偏析是连铸小方坯的代表性缺陷。

其控制方法主要有：

1）扩大连铸坯尺寸。

2）严格控制钢水的过热度，防止产生严重的中心偏析。

3）降低钢种设计中的磷、锰、硫含量，以减少高碳钢盘条的中心偏析。

4）采用电磁搅拌技术，有助于减低固液界面与心部区域的温度梯度，从而减少合金成分的中心偏析。

（3）控制裂纹的产生。

3.3确定加热温度

钢的加热温度是指钢加热终了时出路的温度。

不同碳素钢的加热温度见表3-1.

表3-1不同碳钢的加热温度和过烧温度

钢种

加热温度/C°

过烧温度/C°

碳素钢1.5%C

1050

1140

碳素钢1.1%C

1080

1180

碳素钢0.9%C

1120

1220

碳素钢0.7%C

1280

碳素钢0.5%C

1250

1350

碳素钢0.2%C

1320

1470

碳素钢0.1%C

1490

每单位时间的板坯加热速率一般铸坯表面温度的上升速度，单位℃/h时，在实际生产中，钢坯的厚度被加热到所需的时间温度（min/cm）的每单位时间或加热一预定单元钢坯的厚度（cm/min）来表示。

由大小和传热条件加热炉的热负荷速度，钢坯尺寸和热扩散系数的大小的影响。

加热速度大时，炉内的全部加热容量可以是短的时间在炉中，钢坯的燃烧速率。

因此，在可能的条件和内部产生过大的温差，否则钢坯将会产生弯曲和由热应力引起的内裂。

碳素结构钢和低合金钢一般不限制加热速度，加热时间越短。

但大截面钢坯和高碳，高合金钢，必须控制升温速度，以免造成铸坯内部缺陷。

线材所用的中型钢坯在步进式加热炉中加热时，情况得到很大改善，步进式加热炉可以使钢坯得到全方位上的加热。

各钢种在步进式加热炉中平均加热速度的经验数据如表2

表3-2在步进式加热炉中各钢种的平均加热速度

低碳钢

低合金钢

高碳钢

高合金钢

平均加热速度/min/cm

6-9

9-12

12-18

18-24

3.4加热时间确定

加热时间指金属装炉后加热到加工要求温度所需要的时间。

加热时间同钢种、坯料尺寸与形状、坯料在炉中的方法、炉形结构及装炉温度等因素有关。

连续式加热炉：

式中T－加热时间，time

D－钢坯厚度或钢坯直径，cm

取T=2h

3.5钢材的冷却与精整

1、钢材的冷却

经热轧成形的钢材仍处在一个较高的温度范围，尚有800~900℃的温度，需要经过冷却使钢材温度降至常温。

由于钢在热轧后冷却到常温，钢材经历相变和再结晶的过程；

在应力作用下可能出现内部裂纹和外部裂纹，得采取缓冷等措施。

另外还可利用轧件扎后的余热进行控制冷却，以获得所需要的金相组织和力学性能，这就是钢材的冷却制度。

冷却方法分为自然冷却和控制冷却：

自然冷却是把轧后的钢材在冷床上自然冷却。

对组织及性能无特殊要求的钢材，可采用这种冷却方式。

控制冷却是把轧后的轧件进行冷却过程进行有目的人为控制，使产品达到预期的内部组织和力学性能。

2、其它精整工序

除了上述各工序外，精整内容还包括成品的热处理、各种涂层和表面精加工及成品检验等内容，成品的质量检验内容包括化学成分分析、低倍组织及显微组织、机械性能检验等。

第四章车间工艺设计

4.1确定轧机类型及布置形式

轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，是代表车间生产技术水平。

因此，选择的是否合理对车间生产具有非常重要的影响。

4.1.1轧钢机选择原则

轧钢机选择的主要依据是车间生产的钢材的钢种、产品品种和规格、生产规模的大小以及由此确定的产品生产工艺过程。

在选择轧钢机时一般要注意考虑下列原则；

（1）满足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑；

有较高的生产效率和设备利用系数；

有利于轧机机械化、自动化的实现，有助于工人劳动条件的改善；

（2保证获得质量良好的产品，并考虑到生产新产品的可能；

轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简单，维修方便；

由于采用的生产方案就不同，所以产品的产量、品种、规格及质量的不同，那么主要工序就有很大差距。

因此生产方案是编制生产工艺流程的依据。

（1）生产规模大小

由于车间生产规模不同，所要求的工艺过程复杂程度也不同。

在同一生产产品情况下，生产规模越大的车间，其工艺过程也越复杂。

设计时生产率的要求是设计工艺过程的出发点。

（2）产品成本

成品是生产效果的综合反映，是各种因素影响的结果。

一般钢的加工工艺性能愈差，产品的技术要求愈高，其生产工艺过程就愈复杂，生产过程中金属、燃料、电力、劳动力等各种消耗也愈高，产品成本必然会相应提高。

反之，则产品成本下降。

工艺过程中采用的工序必须保证生产安全，不危及劳动者的身体健康，不造成环境污染。

否则，应采取妥善的防护措施。

选择轧钢机时除遵循上述的一般原则之外，要从产品的工艺要求出发，根据不同产品的生产特点和具体要求来确定轧机的结构型式、主要技术参数和它们的布置形式

4.1.2轧钢机类型

线材轧机多为二辊式,布置形式很多,主要有横列式、连续式、高速无扭整体式由于设计产量较高可采用45°

全程无扭轧机，例如美国摩根公司的高速无扭线材精轧机其特点是：

（1）工艺布置优化，全线18架轧机呈平立轧制交替布置，轧件在整个轧制过程中无扭转；

（2）高速轧制，成品轧机的最高轧制速度为120米/秒；

（3）引进新一代超重型V型轧机，轧机的功率、负荷、刚度都优于标准型轧机；

（4）产品的高化，可生产直径5.5~20毫米规格线材；

（5）产品盘重大，利用一锭一坯一成品，成品每盘单重达2.2吨；

（6）产品性能优质化，采用美国摩根公司最新开发的大风量斯太尔摩控制冷却设备，成品线材可以直接拉成高强度钢丝；

（7）自动控制系统数字化提高了轧制过程的控制精度、可靠性和易操作性。

轧机布置形式、轧机布置形式可采用摩根式45°

无扭整体机座的高速线材轧机为二辊式，辊轴中心线与水平成45°

角，而相邻轧辊轴线成90°

角交替配置,轧制中轧件没有扭转,轧机集体传动，一般简称为45°

无扭线材轧机。

4.1.3轧机数量的确定

本设计产品的最小规格为Φ5.5mm，故在确定轧机数目时，以最小直径Φ5.5坯料规格为150×

12000mm连铸坯计算得：

F0=150×

150=22500mm2

Fn=π（D/2）2=23.75mm2

上式中：

F0——连铸坯料原始面积

Fn——成品断面面积

则总延伸系数：

μz＝F0／Fc=22500/23.75=947.3

取平均延伸系数：

μc＝1.28

则轧机数：

N＝㏑μz/㏑μc＝27.61

取N=28

4.1.4轧机的组成

（1）粗轧机组的选择

粗轧机是使坯料得到初步的压缩和延伸，得到温度合适、断面形状正确、尺寸合格、表面质量良好、长度合适的工艺要求的轧件。

本设计选用6架平-立辊交替布置的二辊无牌坊式粗轧机组，采用上传动和下传动方式。

（2）中轧机组的选择

中轧机组的作用是继续缩减从粗轧机组的轧件断面，为精轧提供形状正确、尺寸精确的中间料为保证足够的压下量。

本设计采用6架平-立交替布置的、双支点、长辊身、多孔型无牌坊轧机。

（3）预精轧机组的选择

预精轧机组继续缩减从中轧机组轧出来的轧件断面，为后来的精轧机组轧机提供尺寸精确和形状正确的轧件。

本设计前两2选用无牌坊轧机，后4架选用悬臂轧机。

属于平-立悬臂式轧机交替配置。

（4）精轧机组的选择

高速线材轧机的精轧机组是最具特色的关键设备，它的水平决定整套线材轧机的水平。

在此基础上，产生了许多不同型式的高速机组，并各具特点，其中摩根高速无扭机组的优势更多一些，应用也更广泛些。

本设计采用精轧机组为10架,且均为摩根45°

悬臂式无扭轧机机组。

之所以选择悬臂式精轧机组，是因为悬臂式精轧机组不仅换辊、换槽方便，同时安装和调整也比较便利，而且结构比框架式简单、轧辊直径小，故而选用悬臂式而不用框架式。

悬臂式精轧机组由一台交流电机传动，轧辊布置形式为顶交45°

，相邻机架互成90°

。

4.2轧辊技术参数

表4-1轧辊计算参数

机架

轧辊最大直径（MM）

轧辊最小直径（MM）

轧辊长度（