年產90萬噸棒材車間設計_畢業設計說明書-資料下載頁

【導讀】本設計為年產90萬噸棒材車間工藝設計。品種為圓鋼和螺紋鋼的小型棒材。廠，在此選擇Φ16mm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。棒材以定尺交貨，橫列式、半連續式、全連續式各種軋機都可以進。采用全連續式平立交替布置軋機，以保證產量減少事故。

　　

【正文】 河北 聯合大學 畢業設計說明書 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。 20xx 年以后 ,不少小型線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 ,開發了 400 MPa Ⅲ 級帶肋鋼 筋。并且 ,不少企業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 Ф5～ 25 mm線材 ,直徑公差達 177。 mm ,橢圓度達 mm,可滿足不同用戶的需求。 高質量、高附加值的經濟線材少 金屬制品是高速線材的深加工產品 ,其使用價值優于熱軋產品 ,可節約金屬30 %～ 40 %。據統計 ,發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. 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。 工業發展的歷史表明，鋼鐵工業是整個工業發展的基礎，鋼鐵生產狀況往往是衡量一個國家工業水平的重要標志。隨著我國改革開放，現代化事業的發展，工業、農業、交通運輸、國防和科學技術等部門都需要大量鋼材。鋼材產量、品種、質量是衡量一個國家鋼鐵工業發展的尺度。 一個完整的金屬壓力加工車間設計，其內容包括生產、工藝、設備、土建、供水和排水、供氣、供電、運輸、采暖與通風等設計 [2]。它們之間是一個完整的不可分割的整體，要求各個不同的設計 部門互相協作，緊密配合，其中車間工藝設計是整個設計的主體。 棒材的種類和用途 棒材是一種簡單斷面型材，一般是以直條狀交貨。棒材的品種按斷面形狀分為圓形、方形和六角形以及建筑用螺紋鋼筋等幾種，后者是周期斷面型材，有時被稱為帶肋鋼筋。棒材的斷面形狀最主要的還是圓形。國外通常認為，棒材的斷面直徑是 Φ9~300 mm。國內在生產時約定俗成地認定為：棒材車間的產品范圍是斷面直徑為 Φ10~50 mm。 棒材的用途非常廣泛，除建筑螺紋鋼筋等可直接被應用的成品之外，一般都河北 聯合大學 畢業設計說明書 4 要經過深加工才能制成產品。深加工的方式有熱緞、 溫鍛、冷鍛、拉拔、擠壓、回轉成形和切削等，為了便于進行這些深加工，加工之前需要進行退火、酸洗等處理。加工后為保證使用時的機械性能，還要進行淬火、正火或滲碳等熱處理。有些產品還要進行鍍層、噴漆、涂層等表面處理。 市場對棒材的質量要求 由于棒的用途廣泛，因此市場對它們的質量要求也是多種多樣的，根據不同的用途，對力學強度、冷加工性能、熱加工性能、易切削性能和耐磨耗性能等也各有所偏重 [3]。總的要求是：提高內部質量，根據深加工的種類，材料本身應具有合適的性能，以減少深加工工序，提高最終產品的使用性能。 用作建 筑材料的螺紋鋼筋，主要是要保證化學成分并具有良好可焊性，要求物理性能均勻、穩定，以利于冷彎，并有一定的耐蝕性。 棒材的生產特點 棒材的斷面形狀簡單，用量巨大，適于進行大規模的專業化生產。我國棒材的總產量在鋼材總量中的比例超過 40 %，在世界上是最高的。預計隨著我國經濟現代化程度的逐漸提高。棒、線材在鋼材總量中的比例將會逐步降低。 棒材的斷面尺寸比線材要大，但仍是熱軋材中較小的。棒材的特點是斷面較線材大的多，散熱慢，可軋時間長，但壓縮比不很大。長度定尺交貨，使得可有多種生產方式進行軋制。但隨著尺寸精度和 表面質量要求增加，橫列式已經多數被淘汰。因為，三輥橫列式速度慢、軋制時間長，導致軋件終軋溫度下降過多，頭、尾溫差加大，結果造成軋件頭、尾尺寸公差不一致，并且性能不均。采用平立交替軋機提高軋制速度可以解決上述矛盾，滾動導衛的使用也可減少事故，這些都推動了棒材生產技術的發展。 棒材的生產工藝 坯料 棒材的坯料現在各國都以連鑄坯為主，對于某些特殊鋼種有使用初軋坯的情況。為兼顧連鑄和軋制的生產，目前生產棒材的坯料斷面形狀一般為方形，邊長120~200 mm。連鑄時希望坯料斷面大，而軋制工序為了適應 小直徑、長尺寸，保證終軋溫度，則希望坯料斷面盡可能小。從壓縮比上看希望斷面大些，以提高變形比。生產棒材的坯料一般較長，最長達 22 m。一些車間為擴大產品上限，河北 聯合大學 畢業設計說明書 5 有時也選兩種坯料，這時粗軋第一架的能力要加大，同時設備作業率降低。一個車間最好一個坯料規格，這樣軋機有最大的利用率 [5]。 連鑄可以明顯節能、提高產品質量和收得率，有巨大的經濟效益，這已經在普通鋼種上得到廣泛應用，也正在向高檔鋼材和特殊鋼種的生產迅速擴大。對機械結構用鋼，由于中心偏析和延伸比等問題，連鑄質量較難保證，由于電磁攪拌、低溫鑄造等技術的顯著進 步，使這些鋼種也可以采用連鑄進行生產。 當采用常規冷裝爐加熱軋制工藝時，為了保證坯料全長的質量，對一般鋼材可采用目視檢查，手工清理的方法。對質量要求嚴格的鋼材，則采用超聲波探傷、磁粉或磁力線探傷等進行檢查和清理，必要時進行全面的表面修磨。棒材產品軋后還可以探傷和檢查，表面缺陷還可以清理。 采用連鑄坯熱裝爐或直接軋制工藝時，必須保證無缺陷高溫鑄坯的生產。對于有缺陷的鑄坯，可進行在線熱檢測和熱清理，或通過檢測將其剔除，形成落地冷坯，進行人工清理后，再進入常規工藝軋制生產。 加熱和軋制 棒材加熱和軋制 的工藝流程如下： 冷坯加熱 粗軋 中軋 精軋 冷卻 精整 連鑄坯熱裝加熱 1) 加熱。在現代化的軋制生產中，棒材的軋制速度很高，一般在 12m/s 以上時，軋制變形時的溫升較為明顯，與散熱抵消以后，甚至還出現升溫。棒材斷面大，軋制時間短，而且冷床散熱慢，故一般棒材軋制的加熱溫度較低，出口速度也不太高。加熱要嚴防過熱和過燒，要盡量減少氧化鐵皮。對易脫碳的鋼種，要嚴格控制高溫段的停留時間，采取低溫、快熱、快燒等措施。對于現代化的棒材生產，一般是用步進 式加熱爐加熱，由于坯料較長，爐子較寬，為保證尾部溫度，采用側進側出的方式。為適應熱裝熱送和連鑄直軋，有的生產廠采用電感應加熱、電阻加熱以及無氧化加熱等 [4]。 2) 軋制。為提高生產效率和經濟效益，適合棒材的軋制方式是連軋。連軋時一根坯料同時在多機架中軋制，在孔型設計和軋制規程設定時要遵守各機架間軋件出入口速度相等或稍有速差的原則。在棒材軋制的過程中，前后孔型應該交替地壓下軋件的高向和寬向。軋輥軸線全平布置的連軋機在軋制中將會出現前后機架間軋件扭轉的問題，扭轉將帶來軋件表面易被扭轉導衛劃傷，軋制不穩定等問題 。粗軋速度慢，一些車間在粗軋采用平輥軋制，平立交替的中精軋采用橢圓河北 聯合大學 畢業設計說明書 6 圓孔型。盡管粗軋速度低，只要有扭轉，事故還是增加，對塑性差的鋼種也有限制，容易出現角裂。 3) 控制軋制。為了細化晶粒，減少深加工時的退火和調質等工序，得到產品的特殊機械性能，可以采用控制軋制或低溫軋制等措施，這時軋機能力更要有富裕。 棒材的冷卻和精整 由于棒材軋制時軋件出精軋機的溫度較高，對優質鋼材，為保證產品質量，要進行控制冷卻，冷卻介質有風、水霧等等。即使是一般建筑用鋼材，冷床也需要較大的冷卻能力，有一些棒材軋機在軋件進入 冷床前對建筑用鋼筋進行余熱淬火。余熱淬火軋件的外表面具有很高的強度，內部具有很好的塑性和韌性，建筑鋼筋的平均屈服強度可提高約 1/3。 棒材軋制的發展方向 連鑄坯熱裝熱送或連鑄直接軋制 由于實現了連鑄，棒材生產可以不經過開坯工序。目前，即使是對于高檔鋼材也可以使用連鑄坯生產，但是連鑄還是無法保證提供無缺陷坯料，為了保證產品質量，需要在冷狀態下對坯料進行表面缺陷和內部質量檢查。因此加熱爐還要對冷坯重新加熱再進行軋制。今后隨著精煉技術、連鑄無缺陷技術、坯料熱狀態表面缺陷和內部質量檢查技術的發展， 連鑄坯熱裝熱送將會很快應用于生產實踐，以充分利用能源。對于一般材質以及高檔鋼材的棒材連鑄坯直接軋制技術仍在研究之中。連鑄坯以 650～ 800℃ 熱裝熱送，可提高加熱爐的能力 20%～ 30%，比冷裝減少坯料的氧化損失 %～ %，節約加熱能耗 30%～ 45%。同時可減少鋼坯的庫存量，減少設備和操作人員，縮短生產周期，加快資金周轉，可見有巨大的經濟效益。 柔性軋制技術 實現了連鑄熱裝熱送甚至連鑄坯直接軋制等先進的工藝以后，對于小批量、多品種的生產，在規格和品種改變時，會增加軋機停機的時間。為減少停機， 人們研究了柔性軋制技術，該技術利用無孔型軋制、共用孔型等手段迅速改變軋制規程，改變產品規格。另外，長壽命軋輥、快速換輥技術等的日趨成熟都為棒線河北 聯合大學 畢業設計說明書 7 材的柔性軋制提供了條件。 高精度軋 棒材的直徑公差大小對深加工的影響較大，故用戶對棒材的尺寸精度要求越來越高。棒材在軋制時，軋件高度上的尺寸是由孔型高度來保證，但寬度上的尺寸卻是算出來的或者是根據經驗確定的，孔型不能嚴格限制寬度方向的尺寸。另外機架間的張力和軋件的頭、尾溫差也會明顯地對軋件的尺寸產生影響。棒材產品的尺寸精度目前可以達到 177。 mm。發展 的目標是使棒材產品的尺寸精度達到177。 mm。 繼續提高軋制速度 目前，先進的棒材軋機的終軋速度一般為 17～ 18m/s ，隨著飛剪剪切技術及控制冷卻等技術的完善，棒材的終軋速度還會繼續提高。然而，對于較大斷面的棒材，不能盲目的提高終軋速度，因為其斷面大，冷卻較慢，若終軋速度過高，冷卻將成問題，這必將導致產品質量下降，或者導致冷床過大，增加輔助投資。 低溫軋制 在棒材連軋機上，從開軋到終軋，軋件溫降很小，甚至會升溫。在生產實踐中經常出現因終軋溫度過高而導致產品質量下降或螺紋鋼成品孔 型不能順利咬入等問題，故棒材連軋機具有實現低溫軋制的條件。低溫軋制不僅可以降低能耗，并且還可以提高產品質量，可創造很大的經濟效益。 棒材的低溫軋制規程一般有兩種。一種是利用連軋機軋件溫降很小或升溫的特點，降低開軋溫度，從 1050～ 1100℃ 降至 850～ 950℃ ，終軋溫度與開軋溫度相差不大，主要目的是節能。在扣除因變形抗力增大導致電機功率消耗增加的因素，節能可達 20%左右。另一種是不僅降低開軋溫度，并且將終軋溫度降至再結晶溫度 (700～ 800℃ )以下，除節能外，還明顯提高產品的機械性能，效果優于任何傳統的熱處 理方法。 目前對低溫軋制實施的主要限制是，由于軋機和驅動主電機是按傳統的設計參數設計的，因此設備能力不足，無法實現控制低溫軋制。 本設計負荷留有較大余量，為控制軋制作準備。 河北 聯合大學 畢業設計說明書 8 棒材生產的目的和意義 從我國的 棒材 發展史可以看出，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、鋼絲發展 。同時，冷加工鋼筋的發展趨向是 :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 的存在與發展，取決于其產品的質量、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。 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，據不完全統計，目前我國每年生產的型材占鋼材生產總數量的 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，減少軋制事故的發生，提高了生產效率。河北 聯合大學 畢業設計說明書 9 第 2 章 建廠依據和產品大綱 建廠依據 現階段全國棒材生產的裝備水平比較低，為了擴大軋鋼生產能力，尤其提高產品的附加值，就必須建設符合時代需要的現代化全連續棒材廠，在品種方面，滿足基本建設的同時，需積極發展供需矛盾比較突出的品種，抓住市場 機遇，生產特色產品，這樣才能增加效益，使企業在市場競爭中立于不敗之地。近代棒材生產發展了許多新技術，短應力無扭高速軋制；大批料低能耗；控軋、控冷超級鋼技術；多線切分技術，國內兩線切分技術已經得到了廣泛應用，三線切分技術目前也有幾家得到成功應用，并取得預期效益。高強度鋼在市場上所占的比重會越來越大，用小規格產品替代原來的中大規格已經成為必然的趨勢。熟練掌握并應用好多線切分技術對連軋棒材生產線是十分必要的。我們的綜合實力不比國外差，部分引進生產線在管理、裝備、技術經濟指標都優于國外企業，競爭力是非常明顯的。 國 內外市場對棒材的需求量是巨大的，且對其質量要求也越來越高。棒材廣泛用于機械、汽車、船舶、建筑等工業領域。我國是一個發展中國家，住房尚需大量發展，雖然受國家宏觀調控政策的抑制，商品房的和數量和速度明顯下降，但是政府投入大量資金加大對保障性住房的開發建設