年产量65万吨高速线材车间设计(工艺设计)剖析

1、第三章生产工艺流程制定3.1 制定生产工艺流程合理的生产工艺流程应该是在满足产品技术条件的前提下， 要尽可能低的消耗，最少的设备、最小的车间面积、最低的产品成本，并且根据车间具体的技术经济条件确定车间机械化和自动化程度， 以利于产品质量和产量的不断提高和使工人具有较好的劳动条件。制订生产工艺流程的依据根据生产方案的要求：由于产品的产量、品种、规格及质量的不同，所采用的生产方案就不同， 那么主要工序就有很大的差别。 因此生产方案是编制生产工艺流程的依据；根据产品的质量要求：为了满足产品技术条件， 就要有相应的工序给予保证，因此，满足产品标准的要求是设计生产工艺流程的基础。根据车间生产率的要求：

2、由于车间的生产规模不同， 所要求的工艺过程复杂程度也不同。 在生产同一产品情况下， 生产规模越大的车间， 其工艺流程也越复杂。因此，设计时生产率的要求是设计工艺流程的出发点。工艺流程简介钢坯的准备：连铸坯150×150×1200mm装炉加热：将钢坯加热到奥氏体温度，以利于轧制。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

3、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

4、卷入库。连铸上料坯料加缓冲连铸坯运飞剪中轧机飞剪切初轧机切头预精水箱冷飞 剪 切无扭精轧轧斯夹送辊吐在线水冷箱控太P&F尔集卷机集卸卷，挂摩线运钩式输人工表运输取面、头尾精尺寸质量压紧盘卷挂标卸入发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。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；对角线长度偏差圆角

5、半径6mm；R8mm;连铸坯单根重约为2.3 t 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%.对连铸坯表面质量

6、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。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

7、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%C10501140碳素钢 1.1%C10801180碳素钢 0.9%C11201220碳素钢 0.7%C11801280碳素钢 0.5%C12501350碳素钢 0.2%C13201470碳素钢 0.1%C13501490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

8、。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钢种低碳钢低合金钢高碳钢高合金钢平

9、均加热速度 /min/cm6-99-1212-1818-243.4 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：T(70.05D)D式中 T加热时间， timeD钢坯厚度或钢坯直径，cmT(70.0515)15116.25 m i n取 T=2h3.5 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800900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

10、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

11、。因此，选择的是否合理对车间生产具有非常重要的影响。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

12、。（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

13、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5.520 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

14、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。轧机数量的确定本设计产品的最小规格为5.5mm，故在确定轧机数目时， 以最小直径 5.5坯料规格为 150×150× 12000mm 连铸坯计算得：F0=150&

15、#215;150=22500 mm2Fn=（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：z F0Fc =22500/23.75=947.3取平均延伸系数：c1.28则轧机数：N z/ c27.61取 N=28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

16、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

17、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轧辊计算参数机轧辊轧辊轧辊槽车最大直径最小直径架长度 (MM)数削量(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轧辊材质轧制吨位 (T)球墨铸铁1000球墨铸铁01000球墨铸铁08000球墨铸铁8000球墨铸铁5000球墨铸铁6000无限冷硬铸铁3500无限冷硬铸铁4000无限冷硬铸铁3000无限冷硬铸铁3500无限冷硬铸铁3000无限冷硬铸铁3500无限冷硬铸铁2500无限冷硬铸铁3000碳化钨5000碳化钨5000碳化钨5000碳化钨5000碳化钨2000碳化钨2000碳化钨1800碳化钨1800碳化钨1600碳化钨1600碳化钨1400碳化钨1400碳化钨1000碳化钨1000出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内， 忠志之士忘身于外者， 盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，