热轧棒材车间工艺设计-霍.doc

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热轧棒材车间工艺设计

摘要

本设计为热轧棒材车间工艺设计。

产品为Φ22的热轧不锈钢，主要钢种为1Cr13，优质碳素结构钢，低合金钢，产品质量执行国家标准。

根据成品规格选择尺寸为210mm×210mm×6000mm的连铸坯为原料，加热炉为三段步进梁式加热炉。

本设计采用全连续轧制生产工艺，全线共有轧机22架，其中粗轧机6架，中轧机6架，预精轧机6架，精轧4架。

终轧最大轧制速度为10m/s。

设计中采用的孔型系统为：

箱（1#）—方箱（2#）—椭（3#）—圆（4#）—椭（5#）—圆（6#）—椭（7#）—圆（8#）—椭（9#）—圆（10#）—椭（11#）—圆（12#）—椭（13#）—圆（14#）—椭（15#）—圆（16#）—椭（17#）—圆（18#）—椭（19#）—圆（20#）—椭（21#）—圆（22#）。

关键词：

工艺设计，热轧棒材，型钢，连铸坯

ProcessDesignofhotrolledbarWorkshop

Abstract

Thisisthetechnologydesignforhotrolledbarworkshop.ThesizeoftheproductisΦ22withthemajorsteelgradeofthestainlesssteel,thecarbonconstructionalqualitysteelorthelowalloyedsteel.Andwecarryoutnationalstandardduringtheproduction.Accordingtothesizeofproductweusetheconcastbilletswiththesizeof210mm×210mm×6000mmfortherawmaterialandtheWalkingBeamHeatingFurnace.Weusecontinuousrollingtechnology，thereis22millincommon,6forroughingmill,6formediummill,6forbeforehandfinishingmill，6forfinishingmil.Thelargestendmillspeedisabout10m/s.Intheproductionofsteelrollingweusethepasssystemofchest－square－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle．

Keywords：

processdesign，hotrolledribbedbar，shapesteel，concastbil

目录

1热轧棒材概述 1

1.1热轧棒材的产品概况 1

1.21Cr13介绍 3

1.2.11Cr13标准 3

1.2.2特性及适用范围 3

1.2.31Cr13热处理工艺 3

1.2.41Cr13特性 3

1.2.51Cr13管材生产制造 4

1.2.61Cr13、3Cr13用途 4

2典型产品轧制工艺制定 5

2.1生产工艺流程图 5

2.2坯料的选择 5

2.3坯料及成品尺寸 6

2.4坯料表面预处理 6

2.4.1表面缺陷清理 6

2.4.2表面氧化铁皮清除 7

2.5加热制度的制定 7

2.5.1加热目的 7

2.5.2加热温度 8

2.5.3加热速度 8

2.5.4加热时间 9

3主要设备参数 10

3.1步进梁式加热炉 10

3.2步进梁高压水除鳞设备 10

3.3粗轧机组 11

3.4中轧机组 11

3.5精轧机组 11

3.6剪切机 12

3.7两组水冷却箱 12

3.8850吨冷剪切机 12

4典型产品的工艺设计 13

4.1孔型及孔型设计的概念 13

4.2孔型设计的内容 13

4.3孔型设计的要求 13

4.4孔型设计的基本原则 14

4.5孔型系统分析与选择 15

4.5.1孔型系统的分析 15

4.5.2孔型系统的选择 16

4.6延伸系数的确定 16

4.6.1轧制道次的确定 16

4.7各孔型尺寸计算 18

4.7.1圆孔型系统的设计 18

4.7.2椭圆孔型系统的设计 21

4.7.3箱型孔孔型系统的设计 23

4.8连轧常数的计算 25

5力能参数计算 28

5.1各机组的温度制度 28

5.2轧制力及力矩的计算 28

5.3轧制力矩的计算 33

6设备能力校核 35

6.1咬入能力校核 35

6.1.1咬入条件 35

6.1.2咬入能力校核 35

6.2轧辊强度校核 37

6.2.1粗轧机组轧辊强度校核 40

6.2.2中轧机组轧辊强度校核 42

6.3电机能力校核 43

6.3.1轧制力矩 44

6.3.2附加摩擦力矩 44

6.3.3空转力矩：

45

6.3.4电机能力校核 45

7环境保护及综合利用 46

7.1轧钢厂的环境保护 46

7.2节能和综合利用 48

7.2.1轧钢厂的节能 48

7.2.2轧钢厂的综合利用 49

专题 50

致谢 82

参考文献 83

附录1 85

1热轧棒材概述

1.1热轧棒材的产品概况

近20年是我国型钢生产技术飞速发展的20年。

20年前，我国型钢装备水平和生产技术约落后国际先进水平30年，而今天，其装备水平大体接近国际先进水平。

我国型钢生产技术用20年的时间，走过了约50年的发展路程。

20世纪50年代我国刚产量很低，生产的钢筋品种有限，国有钢铁企业也只能生产3号光圆钢筋（1级钢筋）和5号螺纹钢筋，屈服强度标准值分别为235,275MPa；20世纪60年代开始研制16MnSi（后改为20MnSi，也称2级钢筋）和25MnSi两种低合金带肋钢筋，实际上研制成功并大量生产的是20MnSi钢筋，而25MnSi钢筋产量有限，两者屈服强度标准值分别为335,375MPa；同时研制并投入生产的还有44Mn2Si等带肋钢筋（也称N级钢筋），其主要用于经热处理或冷拉后的预应力钢筋。

20世纪80年代开始研制，90年代正式投入生产的新一代热轧带肋钢筋有2种：

一种是以微合金元素（V,Ti,Nb）为基础的HRB400钢筋，另一种是采用余热处理工艺生产的RRB400钢筋，是我国钢筋在化学成分上进行了更新换代；余热处理钢筋既可用于出口，也可为国内工程选用。

在同一时期，引进了相当数量的低松弛高强度钢绞线生产线，使这种高质量的预应力钢筋在公路、房屋、铁路及其他工程领域获得广泛应用，推动了预应力混凝土结构的发展。

20年前，我国小型与线材生产状况为，我国拥有小型与棒材轧机约700多套，为世界第一。

但每套轧机的平均年产量仅2万多吨，而当时世界平均水平为10几万t/a。

我国小型和棒材产品长期供不应求；轧机装备和生产技术远低于当时世界先进水平。

主要表现在以下方面。

棒材轧机连轧比很低，以恒劣势和布棋式为主。

连铸比很低，1984年不足10%。

轧机刚度低，弹跳大。

20年来小型与棒材生产取得了一定得技术进步。

一、小型与棒线材轧机的连轧化。

二、产品升级。

目前我国小型和棒材的生产现状为：

到2004年，我国小型和棒材生产拥有3个世界第一：

轧机套数、年生产能力及占钢材总量的比值（连轧机套数已超过100套，年生产能力约6000万t，连轧机的榨汁能力可达到生产总量的70%）。

目前我国小型和棒材炸鸡的总体装备和生产技术已达国际先进水平，并具有以下特点：

（1）新建轧机大多为18架，分粗、中、精轧机组，每组6架，平立交替布置，实现无扭连轧。

采用步进式加热炉，全数字式直流传动系统。

（2）产品以带肋钢筋为主，不生产带肋钢筋的小型连轧机只有杭州钢铁公司、石家庄钢铁公司和邢台钢铁公司等几家。

（3）对提高产量有益的无头轧制、切分轧制技术等，我国使用和推广的力度高于工业发达国家。

（4）对提高产品质量、满足用户需求有益而影响产品的技术，在我国的使用和推广力度低于世界先进水平国家。

从我国的热轧带肋钢筋发展史可以看出，我国热轧带肋钢筋的生产水平不断提高，同时也广泛用于民用建筑、高层建筑、重点工程；机场、港口、告诉公路、桥梁、电厂等建设，是一种非常重要的钢材。

型钢生产在轧钢车间生产中占有重要的低位，据不完全统计，目前我国每年生产的型材占钢材生产总数量的50%左右，因此，掌握型钢生产理论和工艺，对提高型钢产品质量和精度，开发新品种、新工艺、新设备，完善生产自动化和计算机控制技术，具有很大的现实意义。

1.21Cr13介绍

1.2.11Cr13标准

标准：

GB/T1220-92　　

1.2.2特性及适用范围

1Cr13不锈钢具有良好的耐蚀性、机械加工性，1Cr13用作一般用途刃具。

1.2.31Cr13热处理工艺

热处理规范：

1）退火,800～900℃缓冷或约750℃快冷;2）淬火,950～1000℃油冷;3）回火,700～750℃快冷。

金相组织：

组织特征为马氏体型。

交货状态：

一般以热处理状态交货，其热处理种类在合同中注明；未注明者，按不热处理状态交货。

1.2.41Cr13特性

1Cr13钢具有良好的耐蚀性、机械加工性，用作一般用途刃具。

1Cr13不锈钢对应日本SUS410，美国410

1.2.51Cr13管材生产制造

①一般1cr13、3cr13使用温度在450℃以下，国产管主要用10号、20号碳结钢热轧管或冷拔管制造。

②高压锅炉管使用时经常处于高温和高压条件，管子在高温烟气和水蒸气的作用下，会发生氧化和腐蚀。

要求钢管具有高的持久强度，高的抗氧化腐蚀性能，并有良好的组织稳定性。

1.2.61Cr13、3Cr13用途　　

①一般1Cr13、3Cr13主要用来制造水冷壁管、沸水管、过热蒸汽管、机车锅炉用的过热蒸汽管，大、小烟管及拱砖管等。

②高压锅炉管主要用来制造高压和超高压锅炉的过热器管、再热器管、导气管、主蒸汽管等。

表1-11Cr13钢化学成分

标准

牌号

化学成分（%）

GB/T1220-92

1Cr13

C

Mn

Si

P

S

Cr

Ni

≤0.15

≤1.0

≤1.0

≤0.035

≤0.03

11.5~13.50

允许含有≤0.60

2典型产品轧制工艺制定

2.1生产工艺流程图

图2-1生产工艺流程图

2.2坯料的选择

棒材的生产，一般使用两种坯料：

初轧坯和连铸坯。

现在通常使用连铸坯。

连铸坯是用钢水直接浇注拉矫而成的。

连铸工艺较模铸开坯减少了钢锭再加热与开坯后的切头切尾，金属收得率高，能源消耗少。

就此而言，它具有初轧坯不可相比的优点。

使用连铸小方坯直接生产线材是高速线材轧机用坯的一个发展方向。

表2-1宝钢棒材生产线棒材规格

项目

生产能力万吨/年

主要生产规格mm

长度

mm

坯料边长

mm

坯料长度mm

最大单重

kg

棒材生产线

45

20~10