年产120万吨棒材车间工艺设计

年产120万吨棒材车间工艺设计内容摘要：

6 架，中轧机 6 架，精轧机 6 架，终轧最大轧制速度为 22m/s。 采用主要工艺流程为选定 坯料 → 加热 → 除鳞 →轧制（粗、中、精轧） → 冷却 → 打捆 → 检查 → 入库。 棒材以定尺交货，横列式、半连续式、全连续式各种轧机都可以进行生产。 本次设计 采用全连续式平立交替布置轧机，以保证产量减少事故。 本次 设计 从 设计任务书出发，首先论述了棒材的发展概况和市场需求，然后 制定产品的 产品大纲、轧机的选择及产品的 工艺 设计、 工艺 参数计算 与 校核、辅助设备的选取。 关键词 : 车间设计； 孔型设计；棒材 II ABSTRACT This is the technology design for producing million tons of hot rolled bar workshop per year. Major steel with diameter of 16 mm is chosen as the typical product of the workshop to be designed. And we carry out national standard during the production. We use continuous rolling technology. There are 18 mills ,6 for roughing mill, 6 for medium mill, 6 for finishing mill. The speed of the largest end mill is about 16m/s .This paper also analyzes the contemporary rod production in China, and points out that a series of problems need to be solved. The design depends on the design paper, which firstly states the development situation of bar and the market demand. The necessity and possibility of setting up a plan are also discussed. Then the design sets out in certain procedures, mainly including the making of the product outline, choosing mills, the design of pass in typical products force and energy parameters calculating and checking, the choosing of auxiliary equipments. Keywords: workshop design， pass design， bar 铜陵学院毕业设计 1 第 1 章 绪论 我国小型棒材的发展 上个 世纪 50 年代我国 的型 钢产量 比较 低，生产的钢筋品种 较少， 国有钢铁企业也只能生产屈服强度标准值分别为 235MPa、 275MPa 的螺纹钢。 上个 世 纪 70 年代开始研制25MnSi2 和 16MnSi种低合金带肋钢筋， 在 实际上 生产中由于技术 原因， 大量生产的是20MnSi钢筋。 80 年代 小规格钢筋产量和规格 基本上 满足 不了 工程建设需求，国内中小型企业针对这一 现状 ，开始引进 和 自制冷轧带肋钢筋设备， 使得 轧机数量和产量达到了相当高的 规模。 上个世纪， 我国拥有小型线棒材轧机约 700 多套， 位居世界首位。 但每套轧机的平均年产量 只有 3 万多吨，而当时世界平均 年产量为 10 几万吨。 我国小型线棒材产品长期 满足不了社会需求，生产工艺和设备 远低于当时世界先进水平。 主要表现在以下方面。 （ 1）棒线材轧机以横列式和布棋式为主 ， 布局较为落后。 （ 2）连铸比很低， 1984 年不足 10%。 （ 3）轧机刚度低，弹跳大。 小型 线棒 材轧机的连 续 化 1986 年我国小型 线棒 材连轧比不足 8%， 之后几年国家 强调了以连轧为 主要 方向， 强调了 小型型钢轧机实现连续化的重要性。 至此， 我国小型连轧机的数量 得到了大幅度提高，使我国线 棒 材的生产能力 达到世界较高水平。 产品升级 在 棒材产品 使用中 ， 推广 III 级热轧带肋钢筋， 用来 替代 II 级钢筋。 产品基本 上 能 够满足 不断 发展的国民经济建设需求。 我国小型线棒材的生产现状 钢铁材料以其特有的较高的强度、韧性、塑性和绿色 可 循环 性在未来 一定 时期内仍将是 非常 重要的 使用 材料。 随着我国电气机械、汽车制造业的发展 ， 线棒材 使用量 将 增加，而且线棒材 生产工艺 将发生 较大 的变化。 目前我国线棒材生产 工艺 有如下特点。 我国线棒材 的 轧机数量 和 产量均居世界 首 位 ， 而且产量还在 持续 增长 ， 目前我国线棒材 的产量 占钢材总产量的 50 %～ 52 %， 日本线棒材产量占钢材总产量的 28% 左右 ， 而且几年来产量相对平稳美国线棒材产量占钢材总产量的 22 %左右。 因此我国线棒材 的 产量 要高于美国和日本。 近年来我国小型 型钢生产 向连续化 方向 发展 ， 线材生产则趋向采用高速线材轧机 ， 以满足社 会需求。 实际上 目前尚有一些落后的小型线材轧机 厂急需转型或者 淘汰。 一直以来 ， 我国线棒材 生产厂的 管理水平不断提高 ， 一般小型 轧机 及高速线材轧机投产后 2 年左右即能达到 甚至 超过设计产量。 近年来 ， 大多数 小型线材轧机的成材率达到 了97 %。 另外 ， 由于 对高性能 产品 的需求不断 提高 ， 研发并生产 了 400MPa Ⅲ 级带肋钢筋。 并且 ， 不少企业努力改善冷墩钢质量 ， 采取了多项措施 用于 扩大产品规格。 性能较高的 高速线材轧机 ， 可提供 Ф5～ Ф25 mm线材 ， 大大 可满足 了 不同用户的需求。 （ 1）新 型 轧机大多为 18 架，分 为 粗、中、精 轧机组，每组 6 架， 采用 平立交替布置，实现无扭连轧 来提高轧制速度，在生产中 采用步进式加热炉。 坯料为 165mm165mm 连铸 2 方坯 ， 长 10~14m。 产品规格为 Ф10~Ф40， Ф20 以下产品采用切分轧制。 （ 2）产品以带肋钢筋为主。 （ 3）对 于能够 提高产量 的 无头轧制、切分轧制技术等，我国使用和推广的力度 总体 高于 部分 发达国家。 从我国的热轧带肋钢筋 的 发展可以看出，我国热轧带肋钢筋的生产 技术 不断提高，普通钢筋从低碳钢、低合金钢向微合金 高强度 钢发展。 预应力钢筋从松弛较大、强度偏低向低松弛、高强度的 钢筋 发展。 同时，冷加工钢筋从广泛采用到被淘汰出局，而作为细直径的冷轧钢筋，仍将是普通钢筋的一种补充。 在本设计中，自动化程度 非常 高，从坯料上料到成品 ， 全部自动化。 坯料选用连铸坯取代初轧钢坯，简化了 生产 工艺， 大幅度 提高了成材率，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。 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。 3 第 2 章 产品方案 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。 产品方案是制定产品生产工艺过程、进行车间设计、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 各种 产品的要求，既考虑当前的急需 量 又要考虑将来发展的需要量。 （ 2）产品的平衡，考虑全国各地的布局和配套加以平衡。 （ 3） 厂 址的选择 、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， 尽可能 提高轧机的生产技术水平。 根据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。 产品方案的确定 本课题以铜陵富鑫钢铁有限公司为参考，以 Ф16毫米螺纹钢为基础，对一个年 产 120万吨的中型棒材车间进行生产工艺合理化设计。 以。 表 21 产品方案表 产 品 大 纲 品种 产品 材质 尺寸 年产量（万 t） 交货状态 热轧带肋钢筋 碳素结构钢、优质碳素结构钢 Φ16 120 热轧 产品标准与技术要求 在 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、冶标等，如果国家没有标准规定，可由生产厂家和客户商定。 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 及 重量 等 应符合 《钢筋混凝土用热轧带肋 4 钢筋》的 相 关规定。 （ 2）牌号及化学成分见表 22。 表 22 20MnSi 性能参数 钢号 化学成分 % 力学性能 C Mn S P Si σs/MPa σb/MPa δ5/% 不小于 20MnSi 335 490 16 （ 3）冶炼方法 一般情况下， 冶炼方法有生产厂 家 自行选择。 （ 4）交货状态 一般情况下， 以热轧或热锻状态交货。 如 有特殊要求，可经过 热处理 后 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 中的规定。 （ 6）脱碳层 根据需 要 ，对含碳量大于 %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不大于钢材直径的或厚度的 %。 （ 7）热轧带肋钢筋钢成品相关标准见表 23。 表 23 热轧带肋钢筋 的相关 标准 公称直径 内径 d 纵肋高 h1 横肋高 h 纵肋宽 横肋宽 间距 l 横筋末端最大间隙 公称横截面面积/mm2 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 16 177。 177。 177。 177。 5 第 3 章 坯料 的 选择 及 金属平衡表 坯料选择 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。 在本设计中选用 20MnSi。 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。 目前，轧钢生产 所使用的 坯 料 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 是 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％； 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 165mm165mm14000mm。 金属平衡表 轧钢生产中最重要的消耗 是 金属消耗，因此，降低金属消耗对节约金属、降低成本有非常 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 ， 也就是 金属在高温状态下的氧化损失，本设计取 %。 （ 2）切损 ， 包括切头、切尾、切边 和 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 %。 （ 3）轧废 ， 即 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%。 表 31 金属平衡表 金属平衡表 锭坯 成品 氧。