高速线材工艺设计

1、 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第I页 高速线材车间工艺设计及帘线钢质量控制技术 摘要 本设计是依据鞍钢线材厂设计的年产量55万吨的高速线材车间工艺。典型产品为Q235、6mm的线材。设计说明书包括文献综述，车间工艺设计，专题三个部分。在综述部分叙述了线材的基本知识和当前线材生产的状况。设计部分（从第二章到第九章）主要包括产品方案及工艺流程的设计及制定、生产设备的选择、工艺参数的计算及校核、年产量计算、导位装置及轧机调整、车间平面布局设计及图纸绘制，还有技术经济指标与环保措施。专题部分主要阐述了对帘线钢质量控制的方法及研究。 关键词：高速线材；生产方案；孔型设计；校核；帘线钢 辽宁科技大

2、学本科生毕业设计(论文) 第II页 High-speed wire rod plant process design and quality control of steel cord Abstract This design which is based on Anshan Iron and Steel Wire Factory is planted 550,000 t annual workshop for high-speed wire rod plant technology. Typical produce is the Q235, 6mm wire. Design specific

3、ation includs literature review, workshop process design and project. The literature review part describes the basic knowledge of wire rod production and the current situation. Design part (from chapter to chapter IX) describes the main program and the process of product design and development, prod

4、uction and equipment selection, process parameter calculation and checking, annual basis, the guide position adjusting device and mill, shop flat design and layout drawings, as well as technical and economic indicators and environmental protection measures. The major topics describes method and tech

5、nology in quality control of steel cord. Keyword：High-speed wire; production program; pass design; check; Steel Cord 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第III页 目录 摘要.I Abstract.II 1文献综述.1 1.1线材生产的基本知识.1 1.1.1线材的定义.1 1.1.2线材的种类.1 1.1.3线材的品种与用途.1 1.2生产工艺.4 1.2.1线材的生产工艺流程.4 1.2.2线材的生产特点.4 1.2.3线材生产轧机布置.5 1.3产品的质量控制.6 1.3

6、.1坯料控制.6 1.3.2加热控制.7 1.3.3轧制控制.8 1.3.4冷却控制.8 1.4生产的发展.9 1.4.1轧制速度进一步提高.9 1.4.2采用减径定径机组.10 1.4.3无扭轧机.12 1.4.4低温轧制技术.12 1.4.5采用控制轧制和控制冷却.12 1.4.6无头轧制.13 1.4.7采用低温轧制和温控轧制技术.13 1.4.8广泛采用在线测径及涡流探伤仪.13 1.4.9高线轧机的其他新设备.13 1.5本设计的目的和意义.14 2产品大纲及金属平衡表制定.15 2.1产品方案的确定.15 2.1.1产品方案.15 2.1.2产品大纲.15 2.2坯料的确定.15

7、2.2.1坯料的选择.15 2.2.2坯料的技术条件.16 2.2.3对表面质量与内部质量的要求.17 2.3生产方案的确定.18 2.4金属平衡表的制定.19 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第IV页 3主要设备选择及其参数设定.20 3.1加热炉.20 3.2轧机参数.22 3.2.1粗轧机组设备参数.22 3.2.2中轧机组设备参数.23 3.2.3预精轧机组设备参数.24 3.2.4精轧机组设备参数.25 3.3冷却设备.26 3.4辅助设备性能参数.28 3.4.1飞剪、摆动剪、卡断剪.28 3.4.2吐丝机.28 3.4.3集卷筒.29 3.4.4立活套、侧活套.29 4产品工

8、艺制度制定.30 4.1生产工艺流程.30 4.2加热制度的制定.31 4.2.1加热目的.31 4.2.2加热温度.31 4.2.3钢坯的加热速度和加热时间.32 4.3轧制温度的确定.33 4.4延伸系数的确定.34 4.4.1轧制道次的确定.34 4.4.2各道次延伸量的确定.34 4.5冷却工艺的确定.35 5孔型设计.36 5.1孔型设计的基本内容.36 5.1.1孔型设计的内容.36 5.1.2孔型设计的要求.36 5.1.3孔型的分类.36 5.1.4孔型设计的原则.36 5.2线材生产中的孔型系统.37 5.2.1孔型类型.37 5.2.2线材中孔型系统选择分析.37 5.3孔

9、型设计.38 5.3.1圆孔型设计.38 5.3.2椭圆孔型设计.39 5.3.3箱型孔型设计.40 5.3.4连轧常数及轧制速度.40 6轧制力能参数及设备校核.42 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第V页 6.1摩擦系数确定.42 6.2轧制力计算.42 6.3咬入能力校核.44 6.4轧辊强度校核.45 6.4.1粗轧机组轧辊强度校核.46 6.4.2中轧机组轧辊强度校核.47 7年产量计算.50 7.1轧机工作图表的绘制.50 7.1.1轧制节奏时间的确定.50 7.1.2轧机工作图表的绘制.51 7.2轧机年产能力计算.52 7.2.1轧机平均小时产量.52 7.2.2车间年产量

10、计算.53 7.3加热炉生产能力计算.53 7.4仓库面积计算.54 8车间平面布置及主要技术经济指标.55 8.1车间平面布置.55 8.1.1主要设备间距的确定.55 8.1.2车间原料仓库和成品仓库面积的确定.55 8.2 车间主要技术经济指标和环保.56 8.2.1车间主要技术经济指标.56 8.2.2能源消耗.56 8.3环境保护对车间设计的要求.58 9专题 帘线钢的质量控制技术.60 9.1生产工艺.60 9.1.1钢帘线的生产工艺.60 9.1.2钢帘线钢的生产技术.61 9.2对钢帘线钢的质量要求及控制措施.61 9.2.1钢帘线钢的化学成分.61 9.2.2夹杂物控制.62

11、 9.2.3中心偏析.62 9.2.4有害气体含量及残余元素的控制.63 9.2.5表面质量及内部缺陷.63 9.2.6结构特性.63 9.3钢帘线钢生产的现状和展望.63 9.3.1国内外部分钢厂生产钢帘线钢的概况.63 9.3.2钢帘线钢高强度化的努力方向.64 9.3.3钢帘线钢生产今后的展望.64 9.4结论.65 附录A 计算机C程序代码.66 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第VI页 附录B 孔型图.70 参考文献.73 结束语.74 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第1页 1文献综述 1.1线材生产的基本知识 1.1.1线材的定义 线材是热轧型钢中断面尺寸最小的一种。在我

12、国一般直径在（5-9）毫米共八种规格的成卷供应的热轧圆钢称为线材。线材因以盘卷交货又叫盘条。国外对线材的概念和我国的略有不同，除了圆形断面外也有其他形状，其直径由于需求量和生产技术的水平不同而不同。美国的标准规格规定线材的直径一般为（5.5-18.7）毫米，每个0.4毫米为一种规格。英国标准规定线材直径为（5.38-25）毫米。还有的国家把直径超过20毫米称为成卷圆钢。 1.1.2线材的种类 （1）按钢的化学成分，线材可分为两大类：一是碳素钢，按含碳量多少又可分为低碳钢，中碳钢和高碳钢；二是合金钢。目前线材的钢种主要是普通低碳钢，优质碳素钢，焊条钢，钢丝绳钢，不锈耐酸钢，耐热钢，滚动轴承钢等三

13、十多种。 （2）按断面形状，线材有圆形，方形，椭圆形，梯形和异性等。异性和方形的一般都较少而圆形的断面较多。 （3）按用途，线材可分为两种：一是直接做建筑材料用；二是做拔丝的原料。 1.1.3线材的品种与用途 线材一般用普通碳素钢和优质碳素钢制成。按照钢材分配目录和用途不同，线材包括普通低碳钢热轧圆盘条、优质碳素钢盘条、碳素焊条盘条、调质螺纹盘条、制钢丝绳用盘条、琴钢丝用盘条以及不锈钢盘条等。 1普通低碳钢热轧圆盘条（GB701-65），普通低碳钢热轧圆盘条由低碳普通碳素结构钢或屈服点较低的碳素结构钢轧制而成，是线材品种中用量最大、使用最广泛的盘条，故又称普通线材，简称普线。 主要用途：普线主

14、要用于建筑钢筋混凝土结构作配筋用，也可冷拔拉制成钢丝，作捆扎等用。 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第2页 2普通低碳钢无扭控冷、热轧盘条（ZBH4403-88），无扭控冷、热轧盘条由无扭高速线材轧机轧制后采取控制冷却制成，材质与普线相同，但无扭控冷、热轧盘条具有尺寸精度高、表面质量好、较高的力学性能等优点。 主要用途：无扭控冷、热轧盘条尺寸精度分A、B、C三级。A、B、C级精度适用于拉丝、建筑、包装和焊条等用途，B、C级精度适用于加工成螺栓、螺丝和螺母等。 3优质碳素钢盘条（GB4354-84），优质碳素钢盘条是用优质碳素结构钢轧制而成。是线材品种中用量较大的品种之一。 主要用途：优质碳

15、素钢盘条主要用于加工制造碳素弹簧钢丝、油淬火回火碳素弹簧钢丝、预应力钢丝、高强度优质碳素结构钢丝、镀锌钢丝、镀锌绞线钢丝绳等。 4优质碳素钢无扭控冷、热轧盘条（ZBH44002-88），优质碳素钢无扭控冷、热轧盘条由无扭高速线材轧机轧制而成，轧制后采取控制冷却处理。与优质碳素钢盘条相比，具有尺寸精度高、表面质量好，有较高的力学性能。 主要用途：主要用途与优质碳素钢盘条相同。常用于制造碳素弹簧钢丝、油淬火回火碳弹簧钢丝、预应力钢丝、优质碳素结构钢丝，镀锌钢丝等。 5制绳钢丝用盘条（YB349-64），制绳钢丝用盘条是优质碳素结构钢热轧圆盘条之一。 主要用途：制绳钢丝用盘条可用35、40、45、5

16、5、60、65、70、75、80和85钢号的优质碳素结构钢制造。化学成分符合GB699（优质碳素结构钢技术条件）的规定。 6制绳钢丝用无扭控冷、热轧盘条（ZBH44004-88），制绳钢丝用无扭控冷热轧盘和用优质碳素结构钢，在无扭线材轧机上轧制，轧制后控制冷却而制成。这样轧成的盘条，尺寸精度高，表面质量好，力学性能优越。 主要用途：主要用于拉制制绳钢丝和钢绞线钢丝。 7碳素焊条钢盘条（GB3429-82），碳素焊条钢盘条由低碳优质碳素结构钢热轧制成。 主要用途：主要用于制造手工电弧焊焊芯。 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第3页 8碳素焊条钢无扭控冷、热轧盘条（ZBH44005-88），碳

17、素焊条钢无扭控冷、热轧盘条是在封锁扭线材轧机上轧制，并进行轧后控制冷却而制成。其尺寸精度高、表面质量好、性能优越，是一种高质量的焊条钢盘条。 主要用途：主要用于制造具有药皮的电焊条钢芯的碳素钢热轧圆盘条。 9合金结构钢热轧盘条（GB3077-82），合金结构钢热轧盘条由合金结构钢作材质轧制而成。合金结构钢共有26个钢组、78个钢牌号。各生产厂依据需方要求及不同用途选用各牌号进行生产。 主要用途：合金结构热轧盘条主要用于拉制钢丝、金属制品和结构件。 10碳素工具钢热轧盘条（GB1298-86），碳素工具钢由优质或高级优质高碳钢轧制而成。加工性能与耐磨性能好，价格便宜。 主要用途：主要用于拉制钢比

18、与制造工具等。 11合金工具钢热轧盘条（GB1299-77），合金工具钢是在碳素工具钢的基质上加入铬、钨、钼、钒、硅、锰、镍和钴等合金元素而炼成的钢种。与碳素工具钢相比。它具有淬透性好、热处理开裂倾向小、耐磨性与耐热性高的特点。合金工具钢热轧盘条由5个钢组33个钢号的合金工具钢作材质轧制而成。分别由大连钢厂、本溪钢厂和陕西钢厂等单位生产。 主要用途：适用于量具、刃具和冷、热作模具、耐冲击工具等的制作。 12弹簧钢热轧盘条（GB1222-84），弹簧钢是用于制造弹簧或其他弹性元件的钢种。弹簧和弹性元件主要利用其弹性变性吸收与储存能量，达到缓和震动、冲击或使机件完成某些动作为目的。由于它是在冲击、

19、震动或长期均匀的周期交变应力条件下工作，因此要求弹簧钢具有高的屈服强度，尤其要有较高的屈强比（屈服强度与抗拉强度之比）和弹性高的疲劳强度、较高的耐高温和耐腐蚀等性能。弹簧钢还应有良好的表面质量。弹簧钢有碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类共17个牌号。 主要用途：弹簧钢热轧盘条主要用于生产各种用途的螺旋弹簧。 13滚珠轴承钢热轧盘条（YB9-68），滚珠轴承钢简称轴承钢，是用来制造各类滚动轴承的套圈（轴套）和滚动体（滚珠）的钢种。由于其用途的特殊性，要求轴承钢具 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第4页 有高而均匀的硬度和耐磨性、高的弹性和疲劳强度。足够的韧性和淬透性，同时在大气环境或润滑剂中具有一定

20、的耐蚀能力。一些特殊用途的滚动轴承还要求具有耐高温、抗腐蚀、无磁性、超低温、高精度、长寿命等性能。因此对轴承钢的选择和钢材质量要求比一般钢材严格。轴承钢通常是指高碳铬钢，此外还有渗碳轴承钢、高碳铬不锈轴承钢。一般用于轧制滚珠轴承钢热轧盘条的钢号有5个。 主要用途：滚珠轴承钢热轧盘条主要用于制造轴承的钢珠（钢珠）等。 14不锈钢盘条（GB4356-84），不锈钢盘条是由多种牌号不同组织体型的不锈钢材质热轧而成。 主要用途：不锈钢盘条主要用于制造不锈钢丝、不锈弹簧钢丝、不锈顶锻钢丝和不锈钢丝绳用钢丝。根据工业上的主要用途来区分，不锈钢盘条也有不锈钢和不锈耐酸钢盘条之分。 15焊接用不锈钢盘条（GB

21、4241-84），焊接用不锈钢盘条与一般不锈钢盘条在化学成分上有所不同。为了保证其优良的焊接性能，提高焊缝质量，焊接用不锈钢盘条在成分上的显著特点是含碳量低、磷、硫等有毒杂质少、镍、铬含量较高。 主要用途：主要用于制造电焊条钢芯和焊丝。 1.2生产工艺 1.2.1线材的生产工艺流程 线材轧机常分为粗轧、中轧、精轧机组，且各机组又可采用不同的轧机类型和布置。因此线材车间的布置是非常繁多的，其工艺工程必然有所差别，一般情况工艺流程：原料准备称重加热粗轧（剪头）中轧预精轧水冷剪头精轧水冷吐丝风冷检查收集包装称重入库。 1.2.2线材的生产特点 （1）坯料的特点：线材坯料主要有初轧坯和连铸坯两种。为了减少轧制道次，从而减小轧制延续时间保证终轧温度，在供坯允许的前提下，坯料断面应尽可能小些。为了增大盘重，则希望坯料长度大些。因此线材坯料一般较为细长。 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第5页 （2）加热的特点：对线材坯料加热的要求是：在保证加热质量的前提下，加热温应尽可能高；各部温度均匀，但尾部温度应稍高，以减少轧后的轧件首尾温差；氧化铁皮少；为减少轧制温降，加热炉应尽量靠近轧机。加热常采用端进侧出或侧出方式。我国目前大部分线材车间采用推钢式连续加热炉。 （3）轧制特点：A.小辊径高转速:为解决小线