年产60万吨棒材生产车间工艺设计本科生毕业设计

PAGE109第109页年产60万吨棒材生产车间工艺设计摘要本设计为年产60万吨棒材车间工艺设计。产品为Φ16～Φ36mm的热轧带肋钢筋和圆钢，主要钢种为碳素结构钢，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150mm×150mm×10000mm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18架，其中粗轧机6架，中轧机6架，精轧机6架，终轧最大轧制速度为13m/s。设计中采用的孔型系统为：扁箱（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#）—关键词：工艺设计，热轧带肋钢筋，型钢、连铸坯，全连续轧制ProcessDesignofhotrolledbarWorkshopwithProductionCapacityof600,000t/aSpecialty：MetalMaterialEngineeringName：YangLei Instructor：ZhaoXichengAbstractThisisthetechnologydesignforproducingsix-hundredthounsandstonsofhotrolledbarworkshopperyear.ThesizeoftheproductisbetweenΦ16andΦ36withthemajorsteelgradeofthecarbonstructuralsteel,thecarbonconstructionalqualitysteelorthelowalloyedsteel.Andwecarryoutnationalstandardduringtheproduction.Accordingtothesizeofproductweusetheconcastbilletswiththesizeof150mm×150mm×10000mmfortherawmaterialandtheWalkingBeamHeatingFurnace.Weusecontinuousrollingtechnology，thereis18millincommon,6forroughingmill,6formediummill,6forfinishingmill.Thelargestendmillspeedisabout13m/s.Intheproductionofsteelrollingweusethepasssystemofsquare－square－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle－ellipse－circle．Keywords：processdesign，hotrolledribbedbar，shapesteel，concastbillet，fullycontinuousrolling毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

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目录TOC\o"1-2"\h\z\u1绪论 12产品方案和产品标准 52.1产品方案的制定 52.2计算产品的选择 62.3产品标准与技术要求 73坯料选择和金属平衡表 103.1坯料选择 103.2金属平衡表 104制定生产工艺流程 124.1生产工艺的制定 124.2生产工艺过程 145.孔型设计 195.1孔型系统选择 195.2孔型设计的内容 195.3孔型设计的要求 205.4计算产品Ф16mm热轧带肋钢筋孔型设计 205.5典型产品Ф25热轧带肋钢筋的孔型设计 265.6典型产品Ф32热轧带肋钢筋孔型 296压下规程的确定 336.1轧制参数计算 336.2轧制压力计算 346.3轧制力矩的计算 357．主电机的选择及其参数计算 377.1主电机类型的选择 377.2初选主电机 378主要设备选择 408.1设备选择主要内容 408.2生产设备分类 408.3设备选择的原则 408.4主要设备 409电动机的校核及功率计算 439.1校核原则 439.2产品Φ16热轧带肋钢筋的电机校核 4310轧辊及机架强度刚度计算 4610.1轧辊选择 4610.2配辊 4610.3轧辊校核 4611轧机生产能力计算 5211.1轧机小时产量的计算 5211.2轧钢机平均小时产量 5311.3轧钢车间轧机年产量计算 5311.4轧机负荷率计算 5411.5轧制图表 5512辅助设备的选择 5612.1选择原则 5612.2加热设备 5612.3导位、活套设备 6012.4剪切机 6012.5冷却设备 6312.6堆垛机 6312.7打捆机 6312.8起重运输设备的选择 6413车间平面布置 6713.1车间平面布置的原则 6713.2金属流程线的确定 6713.3设备间距的确定 6813.4其它设施面积的确定 7013.5车间厂房组成及立面尺寸的确定 7214车间主要经济技术指标 7414.1经济技术指标及其重要性 7414.2制定经济技术指标的依据 7614.3车间劳动组织 7715环境保护及综合利用 8015.1轧钢厂的环境保护 8015.2节能和综合利用 81参考文献 83附录1 84附表1：三种计算产品的孔型系统计算 84附表2：轧制力 86附表3：轧制力矩 89附表4：电机校核 91附表5：轧辊强度校核 93致谢 96英文翻译及原文 971.介绍 972.实验材料，设备和试验步骤 982.2实验设备 982.3轧制规程设计 991绪论近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年代我国钢产量很低，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(I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II级钢筋)和25MnSi(也称班级钢筋)2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;同时研制并投人生产的还有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50年代，我国正处于国民经济建设的高潮，钢筋供需矛盾较为突出，为发展冷加工生产，通过对低强度钢筋的冷轧、冷拔、冷扭或冷拉等冷加工手段，使钢筋冷作硬化，在牺牲原钢筋塑性的条件下，获得较高的屈服强度。冷加工钢筋主要采用细直径盘条生产冷拔钢丝，其既用作预应力混凝土中、小型构件中的预应力钢筋，也部分用作某些钢筋混凝土构件中的受力钢筋和构造钢筋;另外，通过冷拉后的粗带肋钢筋，用作大、中型预应力混凝土构件中的预应力钢筋，部分用作钢筋混凝土构件中的配筋。20世纪80年代，小规格钢筋产量和规格不能满足工程建设需求，国内中小型企业针对这一形势，开始引进或自制冷轧带肋钢筋设备，轧机数量和产量达到了相当规模。此外，还生产了小规格、断面为矩形的冷轧扭钢筋用作钢筋混凝土楼板中的配筋，填补了原来热轧带肋钢筋没有小规格的空缺，为工程建设所需钢筋规格的配套起到了辅助作用。此外，在20世纪70年代所用的预应力钢筋，除为上述的冷拉钢筋、冷拔钢丝外，在大型工程结构中还采用了钢丝、钢绞线，其抗拉强度标准值不超过1670MPa.20世纪80年代开始研制，90年代正式投人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(KL400)钢筋(包括按英国BS标准生产的钢筋)，使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了广泛应用，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，我国拥有小型与棒线材轧机约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。我国小型和棒线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。（1）棒线材轧机连轧比很低，以横列式和布棋式为主。（2）连铸比很低，1984年不足10%。（3）轧机刚度低，弹跳大。20年来小型与棒线材生产取得了一定的的技术进步。一、小型与棒线材轧机的连轧化。1984年我国小型与棒线材连轧比不足5%，但在1985年北京召开的全国中小型轧机技术改造会议、1993年无锡召开的全国小型型钢工作会议上，强调了以连轧为方向，推进小型型钢轧机实现连续化的重要性和紧迫性。1994年在江阴召开的全国小型型钢工作会议上明确了其具体步骤和基本作法。从这之后，我国小型连轧机的数量从1988年的14套升至目前的100套以上；高速线材轧机的数量也已达到80套，使我国棒材和线材的生产能力居世界首位。二、产品升级。对于棒材产品，大力推广应用III级热轧带肋钢筋，替代II级钢筋，并开发标准件用钢、汽车用钢、船用钢、经济断面钢材等专用钢材。对于线材产品，推行大盘重，开发硬线。产品基本能满足飞速发展的国民经济建设需求。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，即轧机套数、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，连轧机的轧制能力可达到生产总量的70%）。目前我国小型和棒材轧机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。坯料为150mm×150mm连铸方坯，长10~12m。产品规格为Ø10~Ø40，Ø20以下产品采用切分轧制。（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。如无头轧制技术，到2004年，唐山钢铁公司引进了意大利DANIELI公司的技术；邢台钢铁公司第二高线厂引进了日本NKK公司的技术；通化钢铁公司自行开发了棒线材无头轧制技术。而值得注意的是，该技术在美国、日本、德国和俄罗斯等产钢大国尚没有很好的应用实例，日本NKK公司的棒线材无头轧制技术，在日本也仅有1家试验厂。棒材的3切分和4切分轧制技术，国内企业的研究和推广使用热情很高，也有很成熟的技术，但仍有国外公司在我国专门推广该技术。（4）对提高产品质量、满足用户需求有益而影响产量的技术，在我国的使用和推广力度低于世界先进水平国家。这些技术包括：=1\*GB3①棒材自由规格减定径技术。其可为用户提供任意规格的产品，适应多品种、小批量市场需求。=2\*GB3②棒材高精度轧制技术。=3\*GB3③合金钢和低合金钢棒材在线控制冷却技术。=4\*GB3④多钢种、小批量棒材的市场开发。=5\*GB3⑤专用小型材的市场开发。工业先进国家的型钢轧制品种多达万余种，而我国的热轧型材品种只有上千种。差距最大的是专用小型材。这些型材多用于汽车、纺织、电机、农业等等，我国在这方面的工作与20年前相比进步不大。上述特点说明我国小型与棒材生产还处于市场需求旺盛阶段。钢材生产厂取得效益主要仍依靠产量来实现。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，普通钢筋从低碳钢、低合金钢向微合金钢发展;预应力钢筋从强度偏低、松弛较大向高强度、低松弛的钢绞线、钢丝发展;同时，冷加工钢筋的发展趋向是:冷拔钢丝、冷拉钢筋从广泛采用到被淘汰出局，而作为细直径的冷轧钢筋和冷轧扭钢筋，仍将是普通钢筋的一种补充，它们的存在与发展，取决于其产品的质量、价格和售后服务，它们将通过市场机制与细直径的热轧带肋钢筋进行竞争。热轧带肋钢筋广泛用于被广泛用于民用建筑、高层建筑、重点工程：机场、港口、高速公路、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地位，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，掌握型钢生产理论与工艺，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。在本设计中，自动化程度极高，从坯料上料到成品，一线全部自动化，无需人工操作。坯料选用连铸坯取代初轧钢坯，提高了成材率，简化了工艺过程，降低了生产成本。同时，设计采用全连轧生产线，缩短了轧制周期，提高了轧机产量、轧制精度和成品质量，降低了成本。并且在轧制的精轧部分采用平立辊交替轧制，减少轧制事故的发生，提高了生产效率。2产品方案和产品标准2.1产品方案的制定产品方案又称产品大纲，是指设计的工厂或车间拟定的生产产品名称、品种、规格、状态、计划产量。产品方案是进行车间设计、制定产品生产工艺过程、确定轧机组成或选择各项设备的主要依据，包括车间拟生产的产品名称、品种、规格及年产量计划。产品方案不但规定了车间的类型，同时也规定了车间的生产产品方向，是车间组织生产的依据。2.1.1产品方案的选择原则产品方案是指所设计的工厂的主要生产车间拟生产的产品的名称、品种、规格、状态及年计划产量，依次来选择设备和制定工艺。确定产品方案的原则：（1）国民经济发展对产品的要求，既考虑当前的急需又要考虑将来发展的需要。（2）产品的平衡，考虑全国各地的布局和配套加以平衡。（3）建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等可能性。（4）考虑轧机生产能力的充分发挥，提高轧机的生产技术水平。根据上级下达的设计任务书对各项产品的数量及质量、品种、规格范围、状态需要的同时，进行一系列的调查工作，针对国民经济现状及发展，国内外市场动态，综合全国各地区布局和配套加以平衡，满足国防需要，车间的规模和技术上的可能性以及建厂地区的水煤气电，交通、资源等自然条件，并考虑各车间的配套和合理分工来确定最优的产品方案。2.1.2产品方案的确定根据本次设计任务书要求并借鉴相关的陕西龙门钢铁总厂西安轧钢厂的生产实际情况，制定产品方案见表2.1。轧机年生产Ф16～Ф36mm的热轧带肋钢筋和圆钢60万吨，全部以直条交货，定尺长度为6～12m。钢种为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢。热轧带肋钢筋按GB1499－1998标准进行生产、检查和验收。产品包装执行GB1499－1988标准。热轧圆钢的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T702表2.1产品方案表产品大纲品种材质规格（mm）年产量(万t)所占比例(%)交货状态热轧带肋钢筋、圆钢碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢Φ16～Φ203050热轧态Φ20～Φ301830Φ30～Φ361220合计601002.2计算产品的选择车间拟生产的产品品种、规格及状态组合起来可能有数十种以上。但是，在设计中不可能对每种合金的每一个品种、规格及状态都进行详细的工艺计算，为了减少工作量，加快进度同时又不影响整个设计质量，可以将各类产品进行分类编组，从中选择典型产品作为计算产品。计算产品选择原则：（1）有代表性指所选的所有计算产品从车间总体来说，在合金、品种、规格、状态、年产量和工艺特点等方面有代表性。（2）通过所有工序指所选的所有计算产品要通过各工序，但不是说每一种计算产品都通过各工序，而是对所有计算产品综合来看。（3）所选计算产品要与实际相接近。（4）计算产品要留有一定的调整余量。本车间制定产品方案时，依据设计任务术要求，经过对同类厂的调查和统计分析，选取很具有代表性的品种和规格作为典型产品。所以，在本设计中选择钢的牌号为20MnSi的Φ16、Φ25、Φ32的热轧带肋钢筋作为典型产品，即计算产品，见下表：表2.2计算产品计算产品钢号品种规格（mm）年产量(万t)所占比例(%)标准交货状态20MnSi热轧带肋钢筋Φ163050GB1499-1998热轧态Φ251830Φ321220合计601002.3产品标准与技术要求实际生产中为了满足用户客观上的使用要求，每个品种都必须满足形状、尺寸规格和内部性能的要求。因而，各类产品的分类、编制、牌号、化学成分、品种规格和尺寸公差、生产技术条件、机械相能、验收规程、试验及包装方法、交货状态等，国家均有标准规定，如国标、冶标、企标等，如果国家没有标准规定，可由生产厂家和客户商定。产品的技术要求就是人们对产品的牌号、规格、表面质量以及组织性能等方面的要求产品的技术要求也是不同的，生产者根据产品技术要求组织生产。生产的产品能否满足技术要求，要看企业的技术水平。2.3.1产品的标准国家有关部门根据产品使用上的技术要求和生产部门可能达到的技术水平，制定了产品标准。按照制定的权限与使用范围的不同、产品标准可分为国标、冶标、企标等。产品标准一般包括以下内容：（1）规格标准规定产品的牌号、形状、尺寸及表面质量，并且附有使用供参考的有关参数等。（2）性能标准规定产品的化学成分、物力机械性能、热处理性能、晶粒度、抗腐蚀性、工艺性能及其他特殊的性能要求等。（3）试验标准规定作实验时的取样部位、试样形状和尺寸、试验条件以及实验方法等。（4）交货标准规定产品交货、验收时的包装、标志方法及部位等。2.3.2热轧带肋钢筋相关技术要求（1）尺寸、外形、重量及允许偏差热轧带肋钢筋的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB1499-1998《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》的有关规定，具体要求在合同中注明。其他截面形状钢材尺寸、外形、重量及允许偏差应符合相应标准或供需双方协议的规定，具体要求在合同中注明。（2）牌号及化学成分见表2.3。表2.320MnSi性能参数钢号化学成分%力学性能CMnSPSiσs/MPaσb/MPaδ5/%不小于20MnSi0.251.600.0450.0450.8033549016钢材（或坯）的化学成分允许偏差应符合GB/T222《钢的化学分析用试样及化学成分允许偏差》的规定。（3）冶炼方法除非合同中用规定，冶炼方法有生产厂自行选择。（4）交货状态钢材通常以热轧或热锻状态交货。如需方要求（并在合同中注明），也可以以热处理（退火、正火或高温回火）状态交货。（5）力学性能用热处理毛坯制成试样测定钢材的纵向力学性能和退火或高温回火状态的硬度，检验结果应符合表2.3中的规定。钢筋在最大力下的总伸长率δgt不小于2.5%。供方如能保证，可不做检验。根据需方要求，供应以淬火和回火状态交货的钢材，其测定力学性能用试样不再进行热处理，力学性能指标由供需双方协议确定。（6）表面质量压力加工用钢材的表面不得有裂纹、结疤、折叠及夹杂。如有上述缺陷必须清除，清除深度从钢材实际尺寸算起应符合相关的规定。清除宽度不小于深度的5倍，同一截面达到最大清除深度不用多于一处。允许从实际尺寸算起不超过尺寸公差的1/2的个别细小划痕、压痕、麻点及深度不超过0.2mm的小裂纹存在。（7）脱碳层根据需方要求（并在合同中注明），对含碳量大于0.30%的钢应检验脱碳层，采用显微组织法检验每边总脱碳层深度（铁素体+过渡层）不大于钢材直径的或厚度的1.5%。（8）热轧带肋钢筋钢成品相关标准见表2.4。表2.4热轧带肋钢筋成品标准mm公称直径内径d横肋高h纵肋高h1横肋宽纵肋宽间距l横筋末端最大间隙（工程周长的10%弦长）公称横截面面积/mm2理论重量，kg/m公称尺寸允许偏差公称尺寸允许偏差公称尺寸允许偏差公称尺寸允许偏差1615.3±0.41.5±0.41.5±10.0±0.55.0201.11.581817.31.6+0.5-2.010.05.6254.52.002019.3±0.41.7±2.010.0±0.86.2314.22.472221.31.9±0.61.9±10.56.8380.12.98251.52.512.57.7490.93.852827.2±1.73.012.5±1.08.6615.84.833231.02.4+0.8-0.72.4±14.09.9804.26.313坯料选择和金属平衡表3.1坯料选择正确选择坯料对轧钢生产具有重要影响。坯料选择合理，不仅可使钢材质量得到保证，而且可使轧机生产能力得以发挥，金属收得率也能提高。坯料选择的内容是正确地确定坯料的种类、断面形状及其尺寸大小。坯料的选择是个复杂的问题，它受许多因素的影响和限制。选择坯料时要全面考虑生产需要和客观肯恩格之间的相互关系，综合分析各种因素的影响，这样才能取得良好的技术经济效果。根据设计任务的要求，在本设计中选用20MnSi。碳素结构钢占棒材总产量70%以上，碳、硅、锰、硫、磷是碳素结构钢中的五大元素，碳、锰是钢中的主要强化元素，它具有良好的焊接工艺性能，用量比较大，生产的厂家也不少比较适合本设计任务。综上，在本设计中就用20MnSi钢作为坯料钢种。目前，轧钢生产用坯有三种：即用连铸坯、用钢锭轧制成的坯、用钢锭直接轧制成材。与其它两种相比，连铸坯的特点：金属收得率可提高6～12％；每吨钢大概可节约热能14万卡；降低产品成本可达10％；《金属压力加工车间设计》表4-1，选用连铸方坯对轧制生产来说有很多优点，它可以减少金属消耗量，成材率高，生产过程简化，节能耗，降成本，生产规模设置灵活，还可以节省劳动力，改善劳动条件，连铸坯是当今行业的发展趋势；同时现在国内外轧合金钢的轧机也主要是以连铸坯为原料，所以在本设计中就选用连铸方坯为原料。由于连铸坯有这些特点，根据本车间的设计要求，选择优质连铸坯。根据成品的断面尺寸、工艺安排及设计产量的，我们将连铸坯的尺寸选为150mm×150mm×10000mm。3.2金属平衡表金属消耗是轧钢生产中最重要的消耗，因此，降低金属消耗对节约金属、降低成本有重要的意义。根据本设计的特点，确定金属消耗有以下几部分组成：（1）氧化和烧损即金属在高温状态下的氧化损失，本设计取1%；（2）切损包括切头、切尾、切边河由于局部质量不合格而必须切除所造成的金属损失，本设计中取1.0%；（3）轧废轧废是由于操作不当、管理不善或者出现事故所造成的废品损失，本设计中取1.0%；以上各项均参照八一钢厂型钢生产线取的经验值，具体金属平衡表见表3.1。表3.1金属平衡表金属平衡表锭坯成品烧损切损和轧废检验废品年产量（万t）62.5600.941.250.31比例（%）100961.520.54制定生产工艺流程4.1生产工艺的制定4.1.1制定生产工艺的原则工艺流程就是把产品的生产工序排列起来。正确制定工艺过程是轧钢车间工艺设计的重要内容，它直接关系到整个设计能否满足设计任务书的要求。制定轧钢生产工艺过程的首要目的是为了获得质量符合要求的产品，其次要在保证质量的基础上追求轧机的高产量，并能做到降低各种原料、材料消耗。因此，正确制定产品工艺过程，对于工艺过程合理化，对于充分发挥轧机作用具有重要意义。优质、高产、低消耗时指定产品工艺过程的总要求。根据已制定的生产方案，在充分完成产品产量质量要求的前提条件下，用最大可能的低消耗、最少的设备、最小的车间面积、最低的劳动成本，并有利于产品的质量的提高和发展，有较好的劳动条件，最好的经济效益，具体的原则如下：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差距。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通常在产品标准中规定了钢材各种规格，技术条件、产品性能检验等内容。但技术要求则是其主要方面，它对产品的质量要求，即它对产品的几何形状与尺寸精确度、钢组织与性能以及表面质量都作出了明确的规定，显然，产品的技术要求是制定工艺过程的首要依据。为了满足产品技术条件要求，就要有相应的工序给予保证。因此，满足产品标准要求是设计生产工艺流程的基础。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。在生产同一产品情况下，生产规模越大的车间，其工艺过程也越复杂。应此，设计时生产率的要求是设计工艺过程的出发点。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。成本的高低在一定程度上也是工艺过程是否合理的反映。当然，成本还与产量大小、生产技术水平等其它因素有关的。工人的劳动条件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。4.1.2生产工艺流程图生产工艺流程见图4.1。4.1.3轧制方案制定由于本车间的设计产量较高，而产品规格又较小，所以采用全连轧生产。粗轧开坯粗轧开坯吊车上料坯料上料台架入炉加热出钢热剪切头精轧飞剪切头冷床冷却检查收集卸车、过磅、入库打捆、过磅、入库切定尺飞剪切倍尺穿水冷却中轧图4.1生产工艺流程图4.2生产工艺过程4.2.1坯料表面预处理⑴表面缺陷清理连铸坯表面存在各种缺陷（如结疤、折叠、裂纹、皮下气泡等），如不在轧制前加以清理去除，会在轧制过程延伸、扩大，轻者造成钢材应力集中和腐蚀的起点，使材料强度和耐腐蚀能力降低，严重的影响金属在轧制时的塑性和成型，造成废品。所以坯料表面缺陷清理是提高钢材合格率，保证钢清理和火焰清理的方法。清理表面常用的方法有：火焰清理、风铲清理、砂轮清理和机床清理。根据港中、缺陷的性质与状态、产品质量的要求不同，而采取的清理方法也不同。一般碳素钢及部分合金钢的局部处理采用人工火焰清理；碳钢和部分合金钢的大面积剥皮采用机械火焰清理。各种清理方法中，费用比较砂轮清理是风铲清理的3倍，二机床与火焰清理费用是风铲清理的1/2。⑵表面氧化铁皮清除氧化铁皮清除的目的在于暴露表面缺陷便于检查、光洁表面和减少下道工具的磨损。清除表面氧化铁皮的方法有机械法和化学法两类。对连铸坯，一般采用化学法清理。对金属进行酸洗或碱洗属于化学法清除。其中酸洗是最常用的去除氧化铁皮的方法。4.2.2坯料加热对于热轧型钢来说，轧前加热的目的是提高钢的塑性以降低刚在热轧时的变形抗力，降低轧制压力，是坯料内外温度均匀，减少坯料表面和心部的温度差，以避免由于温度应力过大而造成的严重缺陷，改善坯料的组织状态，形成均匀的奥氏体组织，消除偏析等。现代化棒、线材轧制速度很高，轧制中温降很小，甚至还出现温度升高现象，所以棒、线材加热温度较低。正确的选择轧钢加热设备，制定合适的加热工艺制度对提高车间生产能力，改善产品质量有重要影响。相反，加热设备选择不当，加热制度制定不妥，可能引起钢的氧化、脱碳、过热、过烧等缺陷，给轧钢生产带来严重后果。因此根据本车间的产量大等原因，选择步进梁式加热炉。坯料加热工序设计主要考虑：加热速度、加热时间、加热温度等方面。⑴加热速度钢的加热速度指在单位时间内钢的温度的变化。加热速度应根据某温度范围内金属的塑性和导热性来确定。一般坯料加热可分为两个时期，第一个时期是在低温加热时间。这个时期由于金属导热性和塑性较差，容易造成金属内外层温差过大而导致热应力过大，很容易造成裂纹缺陷，特别合金钢塑性和导热性较差，此时要慢速加热。但一般的碳素钢和低合金钢在低温导热性和塑性较好，就没必要采取过低的速度。第二个时期是指高温加热时期即金属加热到700～800℃⑵加热时间加热时间是指金属装炉后加热到加工要求温度所需要的时间。加热时间长短不仅影响炉子产量，也影响钢材质量。所以合理确定加热时间对实现正确加热、提高炉子产量、保证加热质量和改善炉子的各种技术经济指标具有重要意义。加热时间与钢种、坯料尺寸和形状、钢料在炉子摆法、炉型结构以及装炉温度等因素有关。确定加热时间除进行理论计算外，还可根据生产实践进行估算的方法。实际上运用经验公式和实际资料是当前设计中确定加热时间常用的方法。连续式加热炉的加热时间计算的估算公式：式中，T—加热时间，（h）；B—钢料厚度，（cm）；K1—考虑钢的化学成分和其他因素影响的修正系数。对于连续式加热炉K1值可查表4.1。表4.1各钢种的影响修正系数K1值钢种K1值低碳钢0.10～0.15中碳钢及低合金钢0.15～0.20粗轧粗轧机组轧制⑶加热温度钢的加热温度是指在钢加热终了时出炉的表面温度。钢加热的主要目的是为加工变形提供条件，因此，一般加热温度越高，则加工条件愈好。但是温度过高又会产生过热、过烧、氧化铁皮增多、甚至发生熔化等加热缺陷，因此钢的加热温度有一个“上限”；另一方面，根据对金属加工的工艺要求，希望金属在加工完了时能保持在一定的温度上，以期得到理想的内部组织和性能，并保证轧制的顺利进行；所以加热温度又有一个“下限”。钢的加热温度范围主要是根据钢的性质、化学成分和压力加工工艺要求来确定的。根据合金相图、塑性涂及再结晶图即所谓“三图”定温的原则确定加热温度。根据钢的性质、化学成分和压力加工工艺要求来确定加热温度。一般低碳钢温度范围较大，高碳钢和低合金钢温度范围较小，特别是低合金钢，加热温度要严格控制。依上述原则，确定钢坯的加热温度见表4.2。表4.2计算产品（20MnSi）的时间和加热温度牌号坯料尺寸(mm)加热时间(h)加热温度（℃）20MnSi150×150×100002.2510504.2.3钢材的轧制钢的轧制是整个工艺过程的核心，从工艺设计角度来说，它包括几个方面的内容：制定变形规程、速度规程和温度规程。⑴变形规程在既定的轧制条件下（工艺、设备条件），完成由坯料到成品的变形过程谓之变形规程。变形规程的主要内容时确定总的变形量和道次变形量。变形量的分配是个重要参数，它是选择轧机设备、进行工具设计（孔型设计、辊型设计）的重要依据，对轧机产量、产品质量起着决定性作用。确定变形量的大小和分配要进行综合的分析和比较。根据金属的加工性能，电机能力、设备强度、咬入条件以及工具形状等许多影响因素，一般都是在保证产品质量和机械安全的前提下，尽可能的选用较大变形量，以缩短轧制过程，提高轧机产量。⑵速度规程选择轧制速度或确定各道次的轧制速度是速度制度的主要内容。提高轧制速度时现代轧机提高生产率的主要途径之一。沿道次实现轧制速度的变化是一些轧机（如初轧机、连轧机）速度规程的主要内容，这些轧机每道次速度的变化是通过传动轧机的主电机的速度变化而实现的，目前从技术上实现轧机主传动调速有三种方法：直流驱动、串级调速、差动调速。本棒材轧机车间内的轧机都采用直流单独传动。按连轧常数分配各道次速度，出口速度最大为13m/s.⑶温度规程温度规程规定了轧制时的温度区间，及主要决定轧制时轧件的开轧温度和终轧温度。一般确定钢加工时的温度规程要根据钢种特性及其相图来确定。通常在设计和生产过程中，开轧温根据钢料的出炉温度以保证必须的终轧温度为依据；而终轧温度主要考虑保证产品的组织与性能，保证产品的质量，主要与钢种有关。总起来看在确定温度制度时要考虑下面几点：①根据钢的化学成分和特性，选择在某一温度下金属具有最好的塑性条件；②在某温度下加工，金属具有最小的变形抗力，以减少轧制时的能量消耗；③考虑轧件能顺利的咬入轧辊，考虑轧辊有较少的磨损；④获得轧后成品有细小的晶粒，使成品具有理想的组织和良好的机械性能；⑤考虑在此温度范围加工，钢的内部组织情况，不允许钢中碳化物成粗大的网状分布，也不允许铁素体与珠光体成粗大的带状分布；⑥考虑到加工的温度范围对轧件头部和尾部温度差的影响，要保证轧件的头部和尾部尺寸都在允许的公差范围之内。⑷轧制力轧制力是确定轧制工艺参数之一，轧制力是决定轧制设备和动力的原始数据，在工艺设计时必须进行计算。确定轧制力的方法有计算法和实测法，这里采用计算法设计。4.2.4钢材的冷却与精整精整是轧钢生产工艺过程中最后一个工序，它包括下述几个内容。⑴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，须经冷却使钢材温度降至常温。由于钢在热轧后冷却，在应力作用下可能出现外部或内部裂纹，就必须全部或部分地消除冷却时钢中所产生的各种应力，如采取缓冷等措施。另外，也可利用轧件轧后的余热，进行控制冷却，从而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。冷却过程对产品最终性能有很重要的影响，因此冷却制度的确定是控制产品实物质量的不可缺少的重要环节。冷却方法分为自然冷却和控制冷却。自然冷却是指轧后的钢材在冷床上自然冷却。凡是在空气中冷却不会产生裂纹，对钢材的组织及性能又无特殊要求时，都可采用这种冷却方式。控制冷却是指轧后的轧件冷却过程进行有目的人为控制，以达到预期的产品内部组织和力学性能。通常是利用轧件轧后的余热在线处理，用一定的方式控制其冷却速度来实现的。目前，对于钢筋混凝土用热轧带肋钢筋，为提高其力学性能，常使用淬火＋自回火工艺。经淬水控制冷却的钢筋其屈服强度和抗拉强度都有较大幅度的提高。⑵钢材的切断将钢材切断成定尺长度，其目的是便于钢材的运输和用户的使用。切断可用锯机或剪切机来完成，时轧件的断面形状而定。⑶其它精整工序除上述各工序外，精整内容还包括成品的热处理、表面精加工和各种涂层及成品检验等，主要视产品的技术要求而定。成品的质量检验内容包括化学成分分析、机械性能检验、工艺试验、低倍组织及显微组织等。5.孔型设计5.1孔型系统选择孔型系统的选择与轧机的布置和轧件的断面大小关系密切，对本设计来说，参照新疆八一钢厂的型钢生产线的孔型系统，选用孔型为：扁箱（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#）。原料为150mm×150mm的方坯，断面尺寸比较大，为了去除来料表面之氧化铁皮及减少刻槽深度，采用一对箱形孔型，箱形孔型之后，为了使轧制变形均匀，采用椭圆－圆孔型系统。此孔型系统有以下优点：（1）变形均匀，轧前轧后轧件断面形状能平滑地过渡，可防止产生局部应力。（2）由于轧件没有明显的棱角，冷却比较均匀，轧制中有利去除轧件表面的氧化铁皮。（3）在某些情况下，可由延伸孔型轧出成品圆钢，因而减少轧辊的数量和换辊的次数。5.2孔型设计的内容将钢锭或钢坯在轧辊孔型中经过若干次轧制变形，以获得所需的断面形状尺寸和性能的产品，为此而进行的设计和计算工作称为孔型设计。孔型设计的内容包括：（1）断面孔型设计根据原料断面和成品断面形状和尺寸以及对产品性能的要求，确定出变形方式、道次和各道次变形量以及在变形过程中的孔型形状和尺寸。（2）轧辊孔型设计即孔型配置。根据断面孔型设计确定孔型在每机架上的分布及其在轧辊上的位置和状态，以保证轧件正常轧制，操作方便，且节奏时间最短，成品质量好，轧机生产能力高。（3）轧辊辅件设计即导卫或诱导装置的设计。诱导装置应保证轧件能按照所要求的状态进出孔型，或者使轧件在孔型以外发生一定的变形，或者对轧件起一定的矫直或翻转作用等。5.3孔型设计的要求孔型设计是否合理，直接影响到成品的质量、轧机的生产能力、产品的成本、劳动条件和劳动强度。因此，合理的孔型设计应满足以下要求：（1）获得优质的产品，即保证成品断面几何形状正确，断面尺寸精度合格，表面光洁，无折叠，裂纹等表面缺陷，金属内部残余应力小，金相组织及机械性能良好。（2）保证轧机生产率高。合理的孔型设计应能充分发挥轧机设备能力，满足工艺上的许可条件，以求达到轧机的最高生产能力。（3）产品成本低。为降低生产成本，必须降低各种消耗。（4）劳动条件好，劳动强度小。为保证安全生产，减轻劳动强度，在孔型设计时应考虑轧制过程易于机械化，轧制稳定，便于调整，轧件辅件坚固耐用，装卸容易。（5）适应车间的设备条件。孔型设计必须考虑车间各主、辅设备的性能及其布置形式。5.4计算产品Ф16mm热轧带肋钢筋孔型设计总延伸系数：根据本轧机的布置形式和选择的孔型系统，参考有关厂的延伸系数，取平均延伸系数，则轧制道次数为：采用连续式轧制，取n=18，初轧6道，中轧6道，精轧6道。5.4.1成品孔型系统的设计考虑到变形均匀，本设计中成品孔型系统采用椭－圆系统。按GB1499-1998，对Ф16螺纹钢的成品孔型尺寸进行设计。⑴成品孔型尺寸①基圆半径R：R=0.5[d-(0～1.0)△-]×(1.011～1.015)=0.5[12-0.1×0.35]×1.015=6.07mm；②成品孔内径开口宽度B：B=d0×(1.005～1.015)=15.6×1.005=15.③成品孔内径的扩张角和扩张半径：取辊缝s=1mm，扩张角θ=30°16.15，=9.12mm；④横筋高度h和宽度b：为了提高成品孔的使用寿命，防止由于圆形槽底磨损较快而造成横筋高度小于最大负偏差的情况发生，故横筋的设计高度通常安部分正偏差设计。mm，横筋顶部宽度b不能按照负偏差设计，否则金属很难充满横筋，所以取：mm；⑤纵筋宽度a：纵筋宽度是指纵筋的厚度，也就是辊缝值的大小。按公称尺寸选取：a=1.0；⑥横筋半径：横筋的弓形弦长：14.8mm式中,r——成品孔的内径，mm；C——横筋末端最大间隙。横筋的弓形高度：6.8mm7.37mm；⑵确定成品前椭圆孔型尺寸按生产实践，选取平椭圆为成品前孔。21.1mm，13.86mm2mm，2mm；则椭圆半径R为：12.35mm；（３）椭圆前圆孔型的基圆直径为：17.0mm,°,18mm取辊缝s=3mm,外圆角r=2mm。（４）验算精轧孔型充满情况：取宽展系数第17孔型：椭圆轧件的尺寸为：h=14mm，b=19.01mm，则其充满程度为0.9第18孔型：成品孔型中轧件的尺寸为：h=15.6mm，b=15.6mm，则其充满程度为15.6/15.7经验计算孔型充满度均合适，故精轧孔型设计合理。5.4.2延伸孔型设计延伸孔型由15道组成，为了孔型设计方便，可将粗轧的总延伸系数按对进行分配，粗轧总延伸系数为：5.5，中轧同理。图6.1延伸系数分配原则图按照图6.1分配各对延伸系数:粗轧：中轧：确定等轴孔轧件断面尺寸：粗轧：中轧：延伸孔型设计:⑴第1孔型—矩形箱孔型轧件在第1孔和第2孔中的宽展系数取，设孔型高为h1=103mm，164.1mm，验算轧件在第2孔型—方箱形孔型的充满情况：115.2mm，轧件在第2孔型的轧后宽度为115.2mm，与我们需要得到的115.2mm十分接近，故设定h1=103mm是合适的，否则需重新设定h1。⑵第3孔型—椭圆孔型轧件在第3孔和第4孔中的宽展系数取，设孔型高为h3=85mm，136.4mm，验算轧件在第4孔型—圆形孔型的充满情况：96.9mm，轧件在第4孔型的轧后宽度为96.9mm，与我们需要得到的96.8mm相差甚小，故设定h3=85mm是合适的。⑶第5孔型—椭圆孔型轧件在第5孔和第6孔中的宽展系数取，设孔型高为h5=56mm，125.4mm，验算轧件在第6孔型—圆形孔型的充满情况：72.02mm，轧件在第6孔型的轧后宽度为72.02mm，与我们需要得到的72mm相差甚小，故设定h5=56mm是合适的。⑷第7孔型—椭圆孔型轧件在第7孔和第8孔中的宽展系数取，设孔型高为h7=41.5mm，93.4mm，验算轧件在第8孔型—圆形孔型的充满情况：53.5mm，轧件在第8孔型的轧后宽度为53.5mm，与我们需要得到的53.5mm相差甚小，故设定h7=41.5mm是合适的。⑸第9孔型—椭圆孔型轧件在第9孔和第10孔中的宽展系数取，设孔型高为h9=31mm，69.2mm，验算轧件在第10孔型—圆形孔型的充满情况：39.8mm，轧件在第10孔型的轧后宽度为39.8mm，与我们需要得到的39.8mm相差甚小，故设定h9=31mm是合适的。⑹第11孔型—椭圆孔型轧件在第11孔和第12孔中的宽展系数取，设孔型高为h11=27mm，48.8mm，验算轧件在第12孔型—圆形孔型的充满情况：32.04mm，轧件在第12孔型的轧后宽度为32.04mm，与我们需要得到的32mm相差甚小，故设定h11=27mm是合适的。⑺第13孔型—椭圆孔型轧件在第13孔和第14孔中的宽展系数取，设孔型高为h13=16mm，43.2mm，验算轧件在第14孔型—圆形孔型的充满情况：22.27mm，轧件在第14孔型的轧后宽度为22.27mm，与我们需要得到的22.3mm相差甚小，故设定h13=16mm是合适的。⑻第15孔型—椭圆孔型轧件在第15孔和第16孔中的宽展系数取，设孔型高为h15=13.5mm，28.4mm，验算轧件在第16孔型—圆形孔型的充满情况：16.94mm，轧件在第16孔型的轧后宽度为16.94mm，与我们需要得到的16.95mm相差甚小，故设定h15=13.5mm是合适的。5.5典型产品Ф25热轧带肋钢筋的孔型设计5.5.1成品孔型设计⑴成品孔型尺寸：①成品孔内径d：d=[d0-(0～1)△-]×(1.01～1.015)=[24.2-0.5×0.5]×1.013=26.4（26.41685）mm；②成品孔内径开口宽度B：B=d0×(1.005～1.015)=24.2×1.01=24.4（24.442）mm;③成品孔内径的扩张角和扩张半径：取辊缝s=2.5mm，扩张角θ=30°；8.2(8.173956952)°;8.3(8.317424517)mm④横筋高度h和宽度b：为了提高成品孔的使用寿命，防止由于圆形槽底磨损较快而造成横筋高度小于最大负偏差的情况发生，故横筋的设计高度通常安部分正偏差设计。mm,横筋顶部宽度b不能按照负偏差设计，否则金属很难充满横筋，所以取：mm;⑤纵筋宽度：纵筋宽度是指纵筋的厚度，也就是辊缝值的大小。按公称尺寸选取：a=2.5;⑥横筋半径：横筋的弓形弦长：25.3(25.25212862)mm,式中，r——成品孔的内径，mm；C——横筋末端最大间隙。横筋的弓形高度：11.45mm，12.7(12.7128821)mm；⑵确定成品前椭圆孔型尺寸为：按生产实践，选取平椭圆为成品前孔。42.8(42.834)mm，20.3(20.328)mm，4mm，4mm，则椭圆半径R为：32.2(32.17070552)mm；⑶椭圆前圆孔型的基圆直径为：30.5(30.492)mm,°,31mm,取辊缝s=4mm,外圆角r=4mm；⑷验算精轧孔型充满情况：取宽展系数，第13孔型：椭圆轧件的尺寸为：h=18.8mm，b=41.3mm，则其充满程度为：0.96；第14孔型：成品孔型中轧件的尺寸为：h=24mm，b=24mm，则其充满程度为24/24.4=0.98。经验计算孔型充满度均合适，故精轧孔型设计合理。5.5.2延伸孔型设计⑴第11孔型—椭圆孔型轧件在第11孔和第12孔中的宽展系数取，设孔型高为h11=24.5mm，50.5，验算轧件在第12孔型—圆形孔型的充满情况：30.5mm，轧件在第12孔型的轧后宽度为30.5mm，与我们需要得到的30.5mm相差甚小，故设定h11=24.5mm是合适的。⑵第13孔型—椭圆孔型轧件在第13孔和第14孔中的宽展系数取，设孔型高为h13=18.8mm，38.7mm，验算轧件在第14孔型—圆形孔型的充满情况：23.4mm，轧件在第14孔型的轧后宽度为23.4mm，与我们需要得到的23.4mm相差甚小，故设定h13=18.8mm是合适的。对于第十一孔之前的延伸孔型，由于和Ф16热轧带肋钢筋的延伸孔尺寸一致，故省去计算，其参数同前。5.6典型产品Ф32热轧带肋钢筋孔型5.6.1成品孔型尺寸⑴成品孔型尺寸：①成品孔内径d：d=[d0-(0～1)△-]×(1.01～1.015)=[31.0-0.5×0.6]×1.013=31.7（31.7069）mm；②成品孔内径开口宽度B：B=d0×(1.005～1.015)=31.0×1.01=31.31mm；③成品孔内径的扩张角和扩张半径：取辊缝s=3mm，扩张角θ=30°，16.7(16.66649169)°，16.1(16.12466732)mm，④横筋高度h和宽度b：为了提高成品孔的使用寿命，防止由于圆形槽底磨损较快而造成横筋高度小于最大负偏差的情况发生，故横筋的设计高度通常安部分正偏差设计。mm，横筋顶部宽度b不能按照负偏差设计，否则金属很难充满横筋，所以取：mm；⑤纵筋宽度：纵筋宽度是指纵筋的厚度，也就是辊缝值的大小。按公称尺寸选取：a=3；⑥横筋半径：横筋的弓形长度：30.1(30.11444836)mm，式中r——成品孔的内径，mm；C——横筋末端最大间隙。横筋的弓形高度：13.3mm，15.2(15.16513158)mm；⑵确定成品前椭圆孔型尺寸为：按生产实践，选取平椭圆为成品前孔。47.12mm，26.5mm，6mm，4mm，则椭圆半径R为：32.2(32.17878049)mm；⑶椭圆前圆孔型的基圆直径为：38.1(38.13)mm,°,39.7mm,取辊缝s=6mm,外圆角r=4mm；⑷验算精轧孔型充满情况：取宽展系数，第13孔型：椭圆轧件的尺寸为：h=18.8mm，b=41.3mm，则其充满程度为：0.96，第14孔型：成品孔型中轧件的尺寸为：h=26.5mm，b=46.21mm，则其充满程度为：46.2/47.1=0.98。经验计算孔型充满度均合适，故精轧孔型设计合理。5.6.2延伸孔型设计⑴第7孔型—椭圆孔型轧件在第7孔和第8孔中的宽展系数取，设孔型高为h7=49mm，88.1mm，验算轧件在第8孔型—圆形孔型的充满情况：58mm，轧件在第8孔型的轧后宽度为58mm，与我们需要得到的58mm相差甚小，故设定h7=49mm是合适的。⑵第9孔型—椭圆孔型轧件在第9孔和第10孔中的宽展系数取，设孔型高为h9=38.2mm，71.9mm，验算轧件在第10孔型—圆形孔型的充满情况：46mm，轧件在第10孔型的轧后宽度为46mm，与我们需要得到的46mm相差甚小，故设定h9=38.2mm是合适的。⑶第11孔型—椭圆孔型轧件在第11孔和第12孔中的宽展系数取，设孔型高为h11=33mm，55.1mm，验算轧件在第12孔型—圆形孔型的充满情况：38.1mm，轧件在第12孔型的轧后宽度为38.1mm，与我们需要得到的38.1mm相差甚小，故设定h11=33mm是合适的。⑷第13孔型—椭圆孔型轧件在第13孔和第14孔中的宽展系数取，设孔型高为h13=26.5mm，46.2mm，验算轧件在第14孔型—圆形孔型的充满情况：31.05mm，轧件在第14孔型的轧后宽度为31.05mm，与我们需要得到的31.05mm相差甚小，故设定h13=26.5mm是合适的。对于第七孔之前的延伸孔型，由于和Ф25热轧带肋钢筋的延伸孔尺寸一致，故省去计算，其参数同前。三套孔型的其它参数见附表1。6压下规程的确定6.1轧制参数计算⑴轧制速度由于轧制方式为全连续轧制，而连轧状态为自由轧制状态，可根据秒流量相等来求各道次轧制速度，设直径为18的孔型系统的第16机架的出口速度为V18=13m/s；直径为25的孔型系统的第14机架的出口速度为V14=12.5m/s；直径为32的孔型系统的第14机架的出口速度为V12=12.5m/s；根据秒流量相等，并且考虑拉钢系数，可求得轧制速度。⑵轧后轧件长度根据体积不变定律可求得各道次轧后轧件长度公式：；⑶轧制时间各道轧制时间公式：；⑷轧制温度的确定轧件在轧制过程中的温度变化，是由于辐射、传导、对流、引起的温度下降和金属变形热所产生的温度升高合成的，可以用以下公式表示：，以上四项主要起作用的是辐射损失和金属变形热所产生的温度上升。由于传导和对流对温度影响较小，甚至可以忽略不计，此时，可以采用A·N·采利可夫方法计算在孔型中轧制和移送到下一孔型时间内，轧件温度的变化：，式中，——进入该孔型前的轧件温度，℃；——轧后轧件横截面周边长，mm；——轧后轧件横截面面积，mm2;——轧件冷却时间，s；——在该孔型中金属温度的升高，℃；值按如下公式确定：,式中,——金属塑性变形抗力，MPa；——延伸系数。式中，、——在20MnSi钢种的变形抗力曲线中查得。6.2轧制压力计算⑴轧制压力模型－艾克隆德单位压力公式：，MPa式中，MPaMPa•ss-1f＝a（1.05－0.0005t）（对铸铁轧辊取a＝1）（注：C，Mn由％表示的碳和锰含量。）⑵各计算产品的轧制压力具体计算结果见附表2。⑶在孔型中轧制时接触面积的确定在孔型中轧制时，由于轧辊上刻有孔型，轧件进入变形区和轧辊相接触的时刻是不同 的，压下量是不均匀的，因而接触面积不再呈梯形。在这种情况下接触面积亦可以近似的按平均高度法来计算。此时所取压下量和轧辊半径为平均值和。即：式中，——为轧制前后轧件断面面积，——为轧制前后轧件最大宽度。则，在孔型中轧辊与轧件的接触面积为：⑷轧制力计算公式：6.3轧制力矩的计算轧制力矩的计算公式如下：MZ=2Palc式中，——轧制力矩；——平均接触弧长度；——轧制力；——变形区形状参数；——经验系数，其值见表6.1。表6.1经验系数孔型方→菱方→椭圆→椭菱→方椭→方椭→圆经验系数-0.0670.030-0.065-0.136-0.067-0.0450.1300.4700.0630.0990.1860.1140.5350.1410.5570.6480.4730.510以上具体计算结果如下表6.2：表6.2直径为16mm的产品的轧制力矩直径为16螺纹钢轧制力矩计算道次工作半径/mm接触弧长lc/mmHc/mmHc/mm变形区系数m轧制力P/kNd1d2d3经验系数Ψ轧制力矩Mz/kN•m1260.8894.33137.11103.000.161198.750.50113.082254.7789.55146.70115.220.151055.530.5094.523281.2199.2397.3562.330.281318.610.0300.4700.1411.86485.814224.4651.2487.7776.070.19557.41-0.0450.1140.5101.1163.335241.9765.3758.7341.070.37810.67-0.070.060.560.7074.726234.2159.1971.5356.570.27615.83-0