08轧钢1班设计说明书

1、河北大学轻工学院QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书）题目：年产 50 万吨高速线材车间设计设计（学生姓名：邹铭号：200815190105学专业班级：08 轧钢 1 班学部：材料化工部指导教师：赵丹副教授2012 年 5 月 21 日摘要摘要根据设计任务要求，进行年产 50 万吨高线车间设计。设计参考众多国内外先进的线材生产厂，由任务书产量要求，选择高速线材生产方式。设计内容包括建厂依据、大纲分配、原料选择、出口速度选择、道次选择、轧机比较及选择、孔型系统设计、速度计算、温降计算、力能计算、轧辊校核、加热炉等辅助设备选择等。为保证高

2、速下顺利轧制，全线为平立交替布置，轧件无扭运行，尽可能减少事故隐患。粗中轧机采用高刚度二辊短应力线轧机，预精轧机前两架短应力线轧机，后两架采用悬臂式轧机，这样可以安装高硬度耐磨碳化钨辊环，延长轧辊孔型，保证最终精度。精轧机组采用 8 架方案，皆为超重 V 型悬臂成组传动轧机，出口安装 4 架减定径机，保证轧制速度高并且车间工艺与设备选择能够高精度生产 6 高线。精确稳定。：硬线；短应力线轧机；平立交替；超重 V 型无扭轧机；冷却1IAbstractAbstractThis task is to design workshop that can produce 300 Kt hard wire.

3、 Re-ferring to a number of domestic and international advanced hard wire work-shops and according to the task requirement,the high speed produce pattern is chosen.In this paper, the following aspests are referred, such as the economic accordance, the distribution of output, the material choose, roll

4、ing speedat exit choose, the number of passes,the mill comparision and choose, pass system design, rolling velocity computing, the temperature and mechnical computing, the strengthen of roller test, Stelmor air cooling tables choo-se,etc.In order to successfullyrolling hare wire at high speed, all m

5、ill on the produceline set horrizontal and vertical looper. In the rolling pro-cess,the rolling piece hasno twist , thus,the hidden accident can be reduced.Rough and middle mill are heavy-rigidly two-roller short stress threadstands,as to pre-finishing mill group, the former two stands are short str

6、ess thread , the laterfour stands are cantilever, which are able toinstallhigh hardness andwearlessness roll collar made fromWC so that the life ofroller pass can be longer,therefor, the precision of produc-tion can be satisfied. The finishing mill group adopt10 stands, which all are over weightV-ty

7、pe no twist cantilever mill and used entiregroupdriving. At the exit offinishing mill group, the two sizingdiameterstands are equipped to ensure higher rolling speed and the stable size pr-ecision.The rolling technology is laid down and equipment are selected soprecision 6high wire can be produced.t

8、hathighKeywords: hard wire; short stess thread; horizontal and vertical looper,over weight V-type; no twist cantilever mill; controll coollingII目录目录摘要IAbstractII引言1第 1 章绪论21.1 线材31.1.1 线材的定义31.1.2 线材的用途41.2 我国线材生产概况41.2.1 原料及工艺设备上的差距51.2.2 技术管理上的差距61.3 市场分析6第 2 章厂址的选择与大纲的制定72.1 厂址的选择72.22.2.12.2.22.

9、3大纲制定原则8发展对的要求8的平衡8具体内容8第 3 章原料的选择与金属平衡表103.1 原料的选择103.1.13.1.23.1.3原料的选择10原料的质量、规格及偏差11原料的验收及堆放123.2 金属平衡表12第 4 章线材轧制生产工艺过程134.1 工艺过程制定依据134.2 高线生产工艺特点134.2.14.2.24.2.34.2.44.2.54.2.64.2.74.2.8线材轧制速度的确定13采用连铸坯热送热装工艺14无头轧制14粗、中轧机组的平/立布置14预精轧机的“微型无扭轧机”15重型和超重型 V 型结构15采用低温轧制技术15减定径机与精密轧制15III目录4.2.9轧制

10、和冷却174.2.10合金钢轧制17第 5 章主机列选择与布置185.1 主机列选择原则185.2 主机列发展历史185.2.15.2.25.2.35.2.4横列式线材轧机18复二重线材轧机19半连续式线材轧机19连续式线材轧机205.3 主机列选择215.3.15.3.25.3.35.3.45.3.5机架数目的确定21粗轧机组的选择21中轧机组的选择22预精轧机组的选择22精轧机组及减定径机组的选择235.4轧机的选择23第 6 章孔型设计256.1 孔型设计概述256.1.1 孔型设计的内容256.1.2 孔型设计的基本原则256.2 孔型系统的选取266.2.1 粗轧机孔型系统的选取26

11、6.2.2 中轧、预精轧及精轧轧机孔型系统的选取276.3孔型设计计算276.3.1#孔型(平箱)设计及计算276.3.26.3.36.3.4确定各道次延伸系数28确定各道次轧件的断面面积28孔型设计计算286.4 孔型在轧辊上的配置306.4.1 孔型在轧辊上的配置原则306.4.2 孔型在轧辊上的配置306.5 轧辊的平均工作直径及轧辊转速的确定316.5.1 工作辊径的确定316.5.2 轧辊转速的确定32第 7 章年产量计算347.1 轧制节奏图表34IV目录7.2 典型7.2.1 典型的小时产量计算346mm 轧机小时产量：347.2.2轧钢机的平均小时产量357.3 车间年产量计算

12、357.3.1 工作制度、工作小时数的确定357.3.2 年产量计算36第 8 章力能参数计算与强度校核378.1 力能参数计算378.1.1 轧制温度378.1.2 轧制力计算398.2 电机功率的校核428.2.18.2.28.2.38.2.4传动力矩的组成42各种力矩的计算44电机校核46第一道次电机功率校核举例468.3 轧辊强度的校核478.3.1 强度校核478.3.2 第一架轧机轧辊强度校核举例50第 9 章辅助设备选择529.1 辅助设备选择的原则529.2 辅助设备选择529.2.19.2.29.2.39.2.4加热炉52导卫装置55剪切设备56冷却精整区主要设备589.3线

13、材生产工艺过程59第 10 章车间平面布置6010.1 车间平面布置的原则6010.2 车间平面布置的内容6010.2.1 布置简图6010.2.2 各部分的具体布置61第 11 章劳动保护措施6211.111.211.311.4工艺方面62通风降温62电气方面62设备62V目录第 12 章环境保护63结论64参考文献65致谢66VI引言引言线材是成卷交货的细长钢材，除部分直接用于金属制品、用材以外，大部分是用于拉拔的原料，要求直径较小，物理性能均匀，金相组织尽可能索氏体化。线材特点是断面小、散热快，而用户需要长度大的盘卷。增大坯料断面，减少线径，则线材轧制道次越来越多。增大盘重则造成轧制时间

14、加长。过去采用横列轧机只能生产 100 公斤盘重，6.5 线材的公差达到 0.5mm，索氏体化很少。上世纪 70 年代我国曾大力发展 4 线复二重横列轧机，最高出口速度为 16m/s。复二重横列轧机使用廉价交流电机，但盘重仍然很小，成材率仅 80%左右。同期，国外发展单线高速轧制，给线材轧制技术带来。生产线全线为平立交替布置，轧件无扭运行，尽可能减少了事故隐患。精轧为减少动态速降，采用成组传动的紧凑悬臂轧机，为高速下顺利轧制带来保证。为解决高速线材冷却均匀问题，出现了吐丝机和散卷风冷线，大大改进了冷却效果。目前，高线生产的最高出口速度达到 150m/s，成材率达到 98%。而且，随着生产技术的

15、提高，高线所用的轧机刚度不断提高，6.5±0.1 。精度从±0.4 达到我国是世界上最大的线材生产国，年产量占世界生产总量三分之一以上，线材也是我国第二大钢材生种，在国内钢铁产量的比重一直较高。2007 年国内线材产量占我国钢材总产量比例的 14.2%。从线材直是我国主要钢材出口品种。情况看，长期以来一但由于资金及认识的滞后，我国仅有为数不多的几家线材厂能生产出高档次的线材等硬线，因此我国有时还需要从国。口少量帘线钢丝、钢绞线、镀锌钢丝尤其为能顺利生产硬线，轧机能力不断加大，这对实现低温轧制，各种控轧控冷工艺都是必要的。从磨损角度看，线材轧制公里数长，轧槽磨损大，容易出现堆

16、拉钢事故。因而，精轧机组最先采用碳化钨硬质辊环轧辊。最近，人们又把预精轧后四架布置成安装碳化钨辊环的悬臂轧机，收到良好的效果。1河北大学轻工学院第 1 章绪论自 20 世纪 60 年代中期高速线材轧机及轧后控冷技术问世以来，随着线材生产技术本身的日臻完善和相关技术的进步，高速线材轧机的在品种规格范围、盘重、精度、表面质量及内在质量上比以往的线材轧机均有长足的进步，能更好的满足和技术发展的需要。线材不仅用途很广而且用量也很大，它在中占有重要的地位。据有关资料统计，各国线材产量占全部热轧材总量的 5.3%15.3%。美国约占 5%，约占 8%，英国约占 9%，法国约占 14%，我国约占 20%左右

17、。线材的用途概括起来可分两大类：一类是线材直接被使用，主要应用在钢筋混凝土的配筋和焊接结构件方面。另一类是将线材作为原料，经过再后使用，主要是通过拉拔成各种钢丝，在经过捻制成为钢丝绳，或在经过编制成钢丝网；经过热锻或冷锻成铆钉；经过冷锻及滚压成螺栓，以及经过各种切削及热处理制成零件或工具；经过缠绕成型及热处理制成弹簧等。目前，尽管中国已成为一个世界钢铁大国，但从世界钢铁工业新技术蓬勃发展的新形势还处在技术落后的地位，在的品种、质量、及指标上与先进产钢国存在着不小的差距，远不是一个具有国际竞争力和技术创新能力的世界钢铁强国。这种现状对处于和钢铁工业发展、关键时期的中国来说，既是难得的机遇，也着严

18、峻的。从 80 年代以来，我国陆续引进和国内生产的高速线材轧机大约有 25 套 38 条生产线。据 1996 年统计，具有大盘重优质线材生产能力 669 万吨，仅占线材总产量的 34.49%，轧制的品种也不尽1994 年线材总产量 700 万吨，特殊钢线材产量为 350 万吨左右，占合理。总量的 50%；高碳硬线 100110 万 t，占总量的 16%；其余的 34%为普碳线材。我国 1994 年线材总量为的两倍多，特殊钢线材和高碳线材之和不到 200 万t，只占总量的 12.7%。因品种结构不同所带来的效益的差距很大，约为 1.812。由此可见，加快我国线材生产的技术进步，结合国情，应用、更

19、新高刚度轧机，尽快赶上国际先进技术发展潮流，是线材生产的紧迫任务。另外我国高速线材生产还存在钢坯质量差、轧机落后以及管理水平（操作管理不够精细）和美国、等钢铁强国都存在一定的差距。近年来由于我国的快速发展，使用线材为原料的小型工厂日益增加，社会对高质量的线材的需求越来越大。目前，由于资金以及冶炼技术的落后，我国仅有为数不多的几家线材厂能生产出高档次的线材，因此我国还不时需1。要从国口少部分的胎圈钢丝、钢绞线、镀锌钢丝等硬线本文参考众多国内外先进的线材生产厂，根据市场的需求采用先进的设备及2第 1 章 绪论轧制工艺，对现代化的高线车间设计进行了详细说明。1.1线材1.1.1线材的定义自 20 世

20、纪 60 年代中期高速线材轧机及轧后控冷技术问世以来，随着线材生产技术本身的日臻完善和相关技术的进步，高速线材轧机的在品种规格范围、盘重、精度、表面质量及内在质量上比以往的线材轧机均有长足的进步，能更好的满足1. 线材的概念线材是热轧材中断面和技术发展的需要。最小的一种，由于轧钢厂需将线材在热状态下圈成盘卷并一次交货，故又称之为盘条。2. 高速线材的规格线卷规格从 5.530mm。下限是线材小断面，无法保证温度均匀所限制的。低于 5.5 的细线材只能靠拉拔来生产。大规格时，轧机效率下降。高线轧机一般3. 高速线材的大盘重范围过大，会导致轧机过多，生产规格范围为 5.513mm。线材特点是断面小

21、、散热快，而用户拉拔需要长度大的盘卷。增大坯料断面， 减少线径，则线材轧制道次越来越多，造成轧制时间加长，头尾温差加大，这需要提高出口速度来解决。上世纪 70 年代我国曾大力发展 4 线复二重横列轧机，最高出口速度为 16m/s。复二重横列轧机使用廉价交流电机，但盘重仍然很小，因为轧制过程中轧件温降是制约线材盘重的决定性因素，高速线材轧机具有普通线材轧机几倍甚至十几倍的轧制速度，完全解决了轧制过程中轧件的温降问题。如今大多数高速线材轧机的盘重为 10002500kg。大盘重的不仅增加了用户的效益和提高了在产效率和成材率。的效率，同时也提高了高速线材轧机本身的生4. 高速线材的高精度高速线材轧机

22、以其精确的孔型设计，合理的张力及活套，单线无扭高速连续轧制方式，以及足够的轧机刚性结构和耐磨的轧辊材质，保证了具有普精度能达及盘条通轧机难以保持的断面精度。目前高速线材轧机的断面±0.1mm（对 5.58.0mm 的而言），断面不圆度不大于断面而言）及±0.2mm（对 9.016mm总偏差的 80%。近年来又出现了成圈前的规圆设备，能把断面偏差到±0.0 5mm。但尽管高速线材轧机能够生产高精度的，由于需求的线材并不都要求有这样高的断面精度，实际生产中为合理使用轧辊轧槽和分别满足不同断面精度的需要，通常把断面精3河北大学轻工学院度在±0.1 ±

23、0.3mm 2。1.1.2线材的用途线材不仅用途很广而且用量也很大，它在中占有重要的地位。据有关资料统计，各国线材产量占全部热轧材总量的 5.3%15.3%。美国约占 5%，约占 8%，英国约占 9%，法国约占 14%，我国约占 20%左右。线材的用途概括起来可分两大类：一类是线材直接使用，一方面应用在钢筋混凝土的配筋和焊接结构件方面，一方面经过热锻或冷锻成铆钉，经过冷锻及滚压成螺栓，以及经过各种切削及热处理制成零件或工具等其他短轴杆类；还有经过缠绕成型及热处理制成弹簧等。另一类是将线材作为原料，主要是通过拉拔成各种钢丝，再经过捻制成为钢丝绳，或再经过编制成钢丝网，后者占70%以上。表 1-1

24、 所列的是由线材制成的各类用途金属制品。表 1-1 线材制品用途钢种制品名称及用途低碳钢中、高碳钢混凝土配筋、镀锌低碳钢丝、制钉、螺丝、金属网、电缆、通讯线螺丝、自行车辐条、发条、钢丝床、伞骨、衣架、钢丝绳、钢绞线焊接钢焊条、焊丝弹簧钢滚珠轴承钢冷顶锻用钢弹簧、钢丝滚珠、滚柱铆钉、螺栓、螺帽不锈钢防腐金属网、不锈钢焊条、耐热及非磁弹簧、高级铆钉、医用缝合针工具钢两局、刀具、模具、制针、钟表用钢丝、工具、琴弦低合金钢螺纹钢筋1.2 我国线材生产概况近年来，我国线材生产发展迅猛，从 1986 年马钢引进第一套高线以后，陆续新建了一大批先进的高速线材轧机，我国现已成为世界上三大线材生产国之一，这三大

25、线材生产国就是美国、和中国。据统计，我国有轧制速度(保证速度)大于 100m/s 的共 14 条轧线，大于 50m/s 小于 100m/s 的 46 条，轧速大于36m/s 小于 50m/s 的有 9 条。到 2008 年高速线材轧机加在一起共 69 条，其设计产量达 3919 万吨/年。我国 2007 年线材的总产量达 7475 万 t/年(表 1-2 所示)，从数量来看已经不少，但从品种质量等方面来看尚有缺口，如阀门钢、制高强度钢丝的高碳钢、高质量的轴承钢、弹簧钢等。目前我国线材生产的装备水平可由表 1-2 中看出：达到国际先进水平的线材轧机即摩根第 V 代的线材轧机，轧速大于 100m/

26、s(保证速4第 1 章 绪论度)，有 14 条轧线，特别是其中宝钢 1 条轧线，配备了世界已有高线的所有先进装备，也就是摩根公司已过的最先进工艺和设备：如 V 型预精轧机，V 型超重负荷精轧机，定径机(斯森轧机)、吐丝管可快速更换的吐丝机；根据产品规格和速度，沿输送辊道宽度方向，冷却风量可进行合理分布和调节的控冷线，带有线圈分配器的集卷系统等等，轧制保证速度达 110m/s。除此以外我国还引进了除摩根公司以外的其他国际上有名的公司的线材轧机，如德马格(DEMAG)轧机(机架75°/15°) 布置，达涅利的BGV200/160 轧机和MHP800 轧机(达涅利的摩根沙玛制造)

27、，阿希洛(Ashlow)轧机，波米尼(POMINI)轧机共七个机型和我国自己开发的四个机型(已在国内生产的)。所以在这 69 条线材轧机中， 除了尚未引进摩根沙玛的P918 机型和德国司开脱(SKET)机型外几乎已囊括了全世界所有水平较高的线材轧机3。表 1-2 我国线材产量钢材名称2002 年2003 年2004 年2005 年2006 年2007 年钢铁/万吨线材/万吨线材占钢材总产量的比例/%20500357017.4025600414616.2030200488316.2034500579416.8039000667117.1055988747513.30目前，尽管中国已成为一个世界钢

28、铁大国，但从世界钢铁工业新技术现状看，中国还处在技术落后的地位，在的品种、质量、及指标上与先进产钢国存在着不小的差距，远不是一个具有国际竞争力和技术创新能力的世界钢铁强国。这种现状对处于和钢铁工业发展、关键时期的中国来说，着严峻的。1.2.1原料及工艺设备上的差距采用连铸坯生产线材是发展方向。对连铸坯而言，要保证无内外缺陷。国内不少中小钢厂钢水质量差，连铸坯中心杂质多，一旦轧制小规格线材，钢材质量问题就出来。目前我国基本淘汰了横列式、复二重式小型线材轧机，但高线装备水平还是参差不齐。初期建设的高线，有些粗中轧采线扭转轧制，有些粗轧、中轧采用悬臂轧机，它们对温度波动的影响能力远低于现代全高刚度单

29、线无扭轧机。这类轧机一般只能轧制普钢和6.5 以上线材，虽然产量颇高，但精度不稳定，更没有实现设计目标，吨钢利润少，依靠产量保持高应抓住机遇，改造不尽合理的线材轧机。另外，多数生产线没有设置必要的测径和无损探伤实现。有条件的钢铁厂，影响过程自动化的5河北大学轻工学院1.2.2技术管理上的差距操作管理不够精细。2007 年我国高线车间成材率仅有 29 个厂的最好指标高于 98%，大部分高线车间在 96%或更低。美国 CFI 工厂与 USS COBE 厂高线成材率可达 97%，而新日铁君津线材厂与神户制钢加古川线材厂的成材率高达 98.5%以上，两厂的烧损到 0.3%0.4%，粗轧机组后飞剪切头长

30、度仅为3040mm，线材公差为 5.5±0.125 mm，但两厂均是 70 年代初投产的第 1代摩根轧机或改造后的第 1 代摩根轧机，4 线轧制，斯泰尔摩线，有些硬件远不如我们 90 年代引进的高线轧机，但两厂操作精细、管理严谨，原料优良，与技术指标皆为世界一流。1.3市场分析2009 年线材表观需求量超过 8200 万 t，另外还进口 308 万 t 线材，而同期出口的线材在 60110 万 t，可见线材基本都在国内消费。2009 年进入世界性，基本建设大大缩减。但我国是，处于发展阶段，城市基础也制订政策，拉动内设施建设、住房、桥梁、道路、电站等都在等待兴建。需，刺激市场需求。这些

31、项目相当大部分采用钢筋混凝土结构，消费了大量棒材与线材。但目前出现周边以底价向我国倾销钢材的局面，使国内钢材市场大为。说明国内钢铁企业在成本上，必须下大功夫，才能与国外厂家竞争。缺少的部分品种有纺织针布钢丝用 57B 盘条，钢帘线、PC 钢制品用 72B、82B 盘条，高强度钢丝绳用 72A 盘条基本依赖进口，冷镦盘条及直条、焊线、易切削棒材等也有部分需要进口。若国内线材生产厂家能开发生产这些品种，可望取代进口，占领这块市场。未来线材市场竞争将表现在品种、质量和成本方面的竞争。企业只有面向市场，增强竞争意识，上下找不稳定因素，才能获得生存空间4。协力，精心操作，不断寻6第 2 章 厂址的选择与

32、大纲的制定第 2 章厂址的选择与大纲的制定2.1厂址的选择确定厂址要做多方案比较，选择最佳者.厂址选择的合理与否，不仅影响建设速度和投资，也影响到投产后的素：成本和效益，厂址选择应考虑以下因1.2.3.4.尽可能接近原料产地及消费地点，以减少原料及的费用;地质条件要好，地层下不能有具有开采价值的矿物，也不能是已开采区;水电要丰富；要考虑工业布局，有利于下游产业链的建立；本设计对厂址选择如下：1. 轧钢工厂的原料和成品及水电的消耗量很大，厂址应选在靠近铁路接轨站，并应保证接轨的方便和避免复杂的线路建设工程。应靠近原料、的基地和销售的地点。近水源、电源，以缩短距离和管线长度，以减少建厂的投资和运营

33、费用。2. 厂址的面积和外形应能满足生产工艺过程的需要，把所有的物构筑物合理地布置在厂区之内，并应有一定的扩充余地，以供工厂发展之用。3. 厂址应位于城市和居民区主导风向的下风向，一般应有 1000 米以上的距离，并应与其他企业不相干扰。窝风的盆地不宜选择为工厂厂址。4. 厂址应靠近城市和已有的工厂，以便在生活福利和公用设施上互相协作。5. 厂址的地势最好是平坦的，厂址的地表应由中心向四周倾斜，以便使地面水能依自然坡度向外畅流，不需要大量的土方工程。6. 轧钢工厂主要的物、构筑物，大多需要较深的基础和室，在建筑房屋和构筑物时厂址的土壤不需要复杂的基础工程和构筑物基础的深度，并无侵蚀性。水位尽可

34、能低于7. 厂址不受洪水及大雨的淹没，厂址最低处应该高出河流或海水涨潮的最高水位 0.5m 。8. 厂址不应位于矿床或已开采的矿坑、溶洞和土崩的地层上，不应布置在各种有机废物、化学废物、舍弃物的附近。9. 工厂的污水（符合水点的下游。10. 布置厂址时应充分利用地形，不占或少占农田。综合考虑以上因素与唐山的城市布局，本高速线材车间选在唐钢本部内靠近环保定范围的）应尽量排到城市的下游或取7河北大学轻工学院炼钢厂的地方。这样可以直接使用炼钢厂的连铸坯，节省费用。2.2大纲制定原则大纲是指所设计的工厂或车间拟生产的名称、品种、规格、状态及年生产量。大纲的制定依据以下原则2.2.1发展对的要求根据对数

35、量、质量和品种等方面的需求情况，既考虑当前的急需，又要考虑将来发展的需要。2.2.2的平衡考虑各地生产的布局和配套加以平衡。2.3具体内容综合考虑市场需求、年产量、生产条件等因素本设计的大纲如下：见表2-1按规格计算：6mm占 10%6.5mm占 40%7.0mm占25%按钢种产量比例：8.012.5mm占 25%碳钢：C% > 0.45%占占占占90%5%2%3%焊线钢：C% =0.05% 0.15%冷墩钢：C% =0.07% 0.5%低合金钢：C% < 3.5%表 2-1大纲66.57.0612.5规格(mm)钢种合计代表钢种3.10.80.540.665.1 万吨9.183.

36、913.63.720.4 万吨8.171.661.391.4812.7 万吨8.171.661.391.4812.75 万吨碳钢 焊线钢冷墩钢低合金钢合计28.6 万吨8万吨6.92 万吨7.32 万吨51 万吨60 钢H08AML15MnVB GCr158第 2 章 厂址的选择与大纲的制定表 2-2公差及标准直径(mm)公差(mm)椭圆度(mm)6 7.0mm 7.0 10.0mm 10. 13.0mm头尾两圈±0.1±0.15±0.2±0.50.20.240.320.89河北大学轻工学院第 3 章原料的选择与金属平衡表3.1原料的选择线材车间坯料选择

37、的是否合适，不仅关系到线材车间木身的产量、质量和成本，而且对以线材为原料的再包括原料种类、断面形状和的产量、质量和成本也有影响。原料选择的选择，单重的选择，以及原料材质的选择。3.1.1原料的选择1. 原料种类的选择线材车间的原料按其生产方式分为钢锭、轧制钢坯和连铸钢还三种。钢锭由于铸造工艺的限制，一般断面较大，而且为了脱模不可避免地在钢锭长度方向带有锥度，这就造成以钢锭为原料生产线材时的轧制道次多，轧制过程中温降大。目前，用钢锭作原料直接轧成线材的生产方式已被淘汰。轧制钢坯经初轧机开坯轧制而成，其规格范围广、钢种多但并不能消除偏析、缩孔等缺陷且再生产过程中要发生烧损、切头、切尾等。故轧制钢坯

38、很少用。高速线材轧机采用连铸坯为原料后，与采用轧坯相比，从炼钢到成材，能耗可降低 80kg/t 标煤，金属收得率提高 10%左右、能耗低、劳动条件率提高。因此本设计原料选用连铸坯5 。2. 原料断面形状的选择选择方形坯，不需要特别翻转，也正好配合平立的扁箱和方箱孔型，实现与椭圆-园孔型的过渡。3. 原料单重的选择大盘重要求坯料重量大。粗略按以下计算：金属氧化损失一般占坯重的 1%， 粗轧切头在 3kg 以下，预精轧切头一般为 1.5kg，精轧前切头一般为 1.2kg，成品切头一般为 3kg 则：、生产WcWb =+ 8.71-1%(3.1)Wb 坯料单重；Wc 成品盘重。由用户要求和设备性考虑

39、，盘重一般为 2.0 t 左右，取坯料约为 2.03 t4. 原料的选择坯重一定情况下，选择大断面坯可以缩短坯料长度，但断面过大使轧制道次增加，机架数增加，投资加大。断面小则长度大。对高速线材轧机坯料，一般为120 mm2 160 mm2 之间，结合现场选 160mm210第 3 章 原料的选择与金属平衡表坯料长受加热炉宽度限制，一般不超过 12m 的加热炉技术较为成熟，加热上限温度较高。另外从连轧出速度考虑，由连轧关系Af ´Vf = Ab ´Vb = CAb , Af 坯料、成品断面积；Vb ,Vf 坯料、成品轧制速度。轧线出口速度对车间生产能力和技术水平起决定作用，出

40、口速度高，可以增大盘重，提高产量。而且相应提高了速度，避免粗轧辊速度低，产生严重热性，参考现场取Vf 为龟裂。但140m/s水平要求也相应提高。考虑先进性和为满足粗轧热应力状态下轧辊不龟裂的速度Vb 应大于 0.11m/s，所以坯料边长V f Afab £0.11(3.2)式中： Af 取则ab £ 154.1mm由于坯料重 2 t 左右，取连铸坯密度为 7.6´103 K g /m3，则钢坯的长约为：2030大纲中最小断面。L = 0.162 ´ 7.6 ´103=10.04m参考现场取 L = 11m故最终选择 160 方×11m

41、 的方坯，单重达 2.03 吨3.1.2原料的质量、规格及偏差1. 原料质量1) 连铸坯表面不得有肉眼可见的裂纹、重皮、结疤、夹杂。2) 表面不得有深度大于 3mm 的划痕、压痕、擦伤、气孔、皱纹、耳子、凸块、凹坑和深度大于 2mm 的发纹。3) 连铸坯横截面不得有缩孔、皮下气泡2. 原料的规格及偏差如表 3-111河北大学轻工学院表 3-1原料的规格及偏差名义(mm)长度(mm)宽度(mm)单重(kg)对角线偏差偏差±4偏差±4160×1601601606 mm203012m+80mm-0mm注：钢坯长，总弯曲度小于 100mm，不得有明显的扭转。3.1.3原料

42、的验收及堆放生产低碳钢时，在成分相差无几并对性能影响不大时，为便于管理和生产， 可根据标准要求，按成分进行配批堆放。但生产中碳、高碳和合金钢时，必须严格按炉号、钢号分别堆放。在这种多钢种的生产车间里，原料场必须预先按钢种划为若干区，进出料按卡片登记、验收、保管，按区堆放。原料一般按井字形堆放，堆放高度度与坯料长度、断面及起吊设备有关。120150 毫米方，一般的堆放高度为 34 米。原料场通常设置露天栈桥，跨度为 1833 米，起重设备为桥式吊车；也有些产量较低的车间，因条件限制而采用投资少、制作容易、上马快的龙门吊车，跨度一般为 1518 米6。3.2金属平衡表轧制过程中线材消耗一般由烧损、

43、切损、轧废、检查样品及人为的钢号损约占 0.8%，轧废约占 1.5%，检查样品约占 0.2%，则年产 50等组成。其万吨线材车间金属平衡表如表 3-2。表 3-2 金属平衡表钢坯(万 t)成品(万 t)损耗 ( t )烧损4123.70.8切损4123.70.8轧废77321.5检查样品1030.90.251.601005097质量比例(%)金属消耗系数为：K=51.60/50=1.03212第 4 章 线材轧制生产工艺流程第 4 章线材轧制生产工艺过程4.1工艺过程制定依据所谓生产工艺流就是把生产的工序按次序排列起来。确定车间生产工艺流程是工艺设计的一项重要工作，它直接关系到整个设计能否满足

44、设计任务书的要求。合理的生产工艺流程应该是在保证完成设计任务书中规定的产量和质量的前提下，具有最低的消耗、最少的设备、最小的车间面积、最低的成本，并且有利于质量的不断提高以及将来的发展，具有最好的效果和较好的劳动条件。那么制订生产工艺流程的主要依据有以下几点：1. 根据生产方案的要求由于的产量、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的依据。2. 根据为了满足的质量要求技术条件要求，就要有相应的工序给以保证。因此满足要求是设计生产工艺流程的基础。3. 根据车间生产率的要求出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

45、产同一情况下，生产规模越大的车间，其工艺过程也越复杂。因此，设计时生产率要求是设计工艺过程的出发点。4. 工人的劳动条件工艺过程中所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。应当说明上述制定工艺过程的各项依据是相互、相互影响的。在确定工艺过程时应该进行综合的考虑，任何片面地强调某一方面的做法都会给生产带来不良影响7。4.2高线生产工艺特点4.2.1线材轧制速度的确定目前高速线材轧制速度已达 150m/s，保证速度达 130m/s，这使单线轧机产量进一步提高，最高可达年产 50 万 t 以上。这比每线 16m/s 的四线复二重轧机产量高的多。

46、而且由于单线轧制，次生连缀事故大大减少，事故处理也变得容易。故高线厂都是单线轧机，老厂则将多线轧机改建为单线（马钢）。由于轧制速度的提高，受速度限制的坯料断面进一步增大。目前，13河北大学轻工学院对 100m/s 的轧机其坯料断面已扩大到150mm 2 - 170mm 2 连铸坯，也有的使用170mm 2 - 180mm 2 方坯。这对于保证线材的质量和提高连铸坯生产都是有利的。由于受和开卷的限制，坯料单重和成品单重仍维持在 2.02.5t左右，没有进一步增加的趋势。塑性变形时，原子活动能力增加，即一部分功转为热量。当变形速度较快，热量大于散发热量，轧件温度便升高。线材断面小，如果产生过大升温

47、，轧件过于柔软，不能挺直前进，就会阻碍进入下一孔型，造成事故。为消除这一问题，须采用精轧机前的预水冷，并须在精轧机内设置机架间水冷装置。一般要求轧件在进入精轧机前的温度不能高于 950，故预精轧机到精轧机架间距从 12m 加大到 36m，安放几组水冷与恢复段。没有精轧前的降温措施，出口速度就会受到限制8。4.2.2采用连铸坯热送热装工艺为进一步节能，有的高线厂又采用了连铸坯热送热装工艺，进一步降低了燃料消耗，提高加热质量，减少金属损耗。热装温度一般在 600左右，德国 BSW 厂达到 650920。热装要求无缺陷连铸坯，连铸坯缺陷较多的现场，就不宜使用热装。4.2.3无头轧制无头轧制是应用在小

48、型棒线材轧制领域的一项最新技术。其要点是将刚出加热炉的钢坯的头部与前一根钢坯的尾部焊接起来进行无头轧制，从而消除头尾的无张力段，尤其减少中间切头和咬入事故，提高了成材率和金属收得率，提升轧机生产效率。线材的分卷在集卷筒内进行，可根据用户需求选定线材的分卷盘重。NKK 公司东京制铁高松工厂的棒线材轧机上已采用了无头轧制这项技术。国内也有厂家试验焊接无头轧制，但焊接质量不理想，造成损失更大。4.2.4粗、中轧机组的平/立布置粗轧轧件短，全连轧时速度慢。有些现场采用三辊轧机轧制，也能与后续连轧匹配。但刚度差，不利于生产高精度线材。也有现场采用全水平粗轧，中间轧件扭转。采用单线布置，轧机就容易平/立交

49、替安装，使轧件无扭行进，减少了因轧件扭转造成的表面和内部缺陷及废品，而且可以选用高刚度轧机，适合高档次 的生产。本设计采用高刚度短应力线轧机，平立布置，尽最大可能减少温度波动影响。粗轧机因轧件断面较大，不能采用活套无张力轧制，因此采用微张力统，粗、中轧各架轧机均采用单独电机传动，以便电控系统调整。系14第 4 章 线材轧制生产工艺流程4.2.5预精轧机的“微型无扭轧机”以往预精轧机组为平/立交替布置的单独传动的悬臂机架或无牌坊轧机。悬臂轧机体积小、专门安装硬质辊环，但轧机刚度很差。无牌坊轧机是短应力线高刚度轧机，但轧辊只能使用硬质钢辊，耐磨性不足。为此新建高线将精轧机组的成组传动概念扩展到预精

50、轧机组。这是高速线材轧机的最新进展之一。它是将预精轧的后四架改为大号悬臂轧机，顶交 90°布置，油膜轴承。轧机两架一组集体传动，故叫“微型无扭轧机”。其优点是安装碳化钨辊环，延长孔型，主电机和传动装置由 4 套减为 2 套，比常规预精轧机可减少 22%成本，而轧件断面小，轧制力小，悬臂轧机刚度不足的缺点不用考虑。我国鞍钢线材厂在预精轧区每线采用了两台 230mm “微型无扭轧机”，杭钢、包钢、银水新建的高速线材厂预精轧机都采用了“微型无扭轧机方式，取得良好效果。4.2.6重型和超重型 V 型结构因为轧制速度的提高和规格范围增大，高速无扭轧机组的最后一架的成品尺寸有时很大，其上限已加大

51、到 26mm，这时进线相应加大，再加上采用低温轧制和又要适用于轧制合金钢等因素，都使轧制负荷急剧增加。为此，通过对油膜轴承的改进，相继研制开发了重负荷及超重负荷 V 型结构的无扭精轧机组，V 型是指轧辊箱嵌入 V 型底座，安装更简捷，稳定性更好。其中 230mm 重负荷机架设计轧制力达到 295KN。我国近些年引进的美国摩根制造的几套100m/s 级的精轧机均为重负荷型。4.2.7采用低温轧制技术粗中轧采用高刚度轧机，预精轧和精轧采用重型及超重型无扭轧机，为高线生产采用低温轧制创造了条件。低温轧制可降低消耗，减少脱碳、烧损，改善轧件表面质量。这时需要电机功率也相应提高。目前最新的轧件开轧温度可

52、低至 850，进无扭精轧机温度也可低至 850。4.2.8减定径机与精密轧制1. 减定径机组减定径机组是近年来在高速线材轧机上采用的一项最新技术。主要是用来提高线材的轧制精度，以满足用户对质量包括精度、表面质量和机械性能等进一步提高的要求。在这种客观需要下，美国摩根公司和意大利达涅利公司相继开发出了线材定径机组。摩根公司的定径机组（RSM）由 4 架组成。前两架为减径机组，后两架为定径机组。由一台 3200KW 左右的调速电机经两级15河北大学轻工学院箱驱架型式均与无扭精轧机架相同，为悬臂式结构，碳化钨辊环。前两架辊径 230mm，后两架为 150mm。前两架不设轴向调整机构，后两架有轴向调整及预加载机构，以保证精确对中。采用减定径机组后的轧制工艺是：精、中、预精轧和 8 架无扭精轧机，4 架减径机组。其孔型系统为椭-圆-圆-圆，后面三个圆孔只有一套孔型，所有成品均在减定径机组上轧出。这 4 道的延伸较小，平均为 8% 16%，减径机组最大约为 20%，定径机组约为 4%。各架速比可根据需要改变，以适应不同成品规格、不同延伸率的需要。轧件在各架之间为微张力轧制。正是由于采用了上述变形均匀的孔型系统而且延伸很小，因而才使成品精度提高。减定径机组布置在无扭精轧机下游。因为此机组中已经含有两架减径机（