年产56万吨棒材厂车间设计

1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题 目：设计年产量为56万吨的棒材厂车间，计算产品为32mm的螺纹钢，占年产量的9%学生姓名： 学 号：专 业： 班 级：指导教师： 年产量为56万吨棒材生产车间，设计产品32mm螺纹钢，占年产量的9%摘要近年来，随着钢铁工业的蓬勃发展，对钢铁产品的需求逐年加大，为棒材带来生机和新的挑战。棒材作为小型材的重要组成部分，在我国的钢铁生产占有着极其重要的位置。在棒材生产线过程中，我国已掌握切分轧制技术并实行生产，对于传统的孔型中轧制技术尤为成熟，特别是控制轧制、控制冷却的技术的应用，保证了棒材的质量。轧制能耗一直是影响轧制产品成本的一个主要因素，在轧制过程中要降低

2、不合格率，实行轧制过程中的全程跟踪和管理。 本设计是在包头建立一个56万吨的中型棒材厂，主要生产1240mm的圆钢和螺纹钢。代表产品为32mm的螺纹钢，其产量为年产量的9%。产品质量执行国家标准。主要包括产品方案的制定、孔型设计、主辅设备的选择、生产能力的计算、车间平面布置、主要经济技术指标等内容。关键词：螺纹钢；孔型设计；车间布置；强度校核；设备A bar plant of 560,000 tons production capacity ,design produanction Abstract In recent years,it brings vital forces and new

3、challenge for rods as the viorous development of on iron and industry and great demand for iron and steel products year by year. Rods as a important part of small profile account for very important position on the steel industry in china. The design is to establish a medium-sized rods and bars plant

4、 capability of 560,000tons,which produces round steels and thread steel bars with diameter 1240mm.Its representative produce thread steel bars with diameter32,whose output is 9% of the annual output.The quality of product follows and executes national standard. Mainly include the product scheme of d

5、esigning, the pass design, the choice of main equipment, calculation of production capacity,the plant layout and main economic and technology indicators. 目录摘要IAbstractII第一章 前言11.1 国内外的发展现状11.2 可行性分析21.2.1 自然资源21.2.2 包头水资源概况31.2.3 技术条件分析31.2.4 交通运输分析4第二章 产品方案的编制52.1产品方案的制定52.1.1 产品方案的内容5产品方案的选择原则5产品方

6、案的确定52.2 产品标准与技术要求62.2.1 产品的标准62.2.2 热轧带肋钢筋相关技术要求72.3金属平衡表的编制82.3.1 金属消耗8金属消耗组成8第三章 确定车间生产工艺103.1确定轧机类型及布置形式10轧钢机选择的原则10确定轧机的类型及布置形式103.2确定产品的工艺流程12制订工艺流程的依据12生产工艺流程133.2.3 工艺流程概述14第四章 设计产品的工艺设计154.1 坯料的选择154.2坯料的准备154.3 坯料的加热15加热速度制度164.3.2 加热温度制度17轧制温度制度17轧制速度制度18第五章 产品的孔型设计205.1 孔型设计的内容、要求、原则205.

7、1.1 孔型设计的内容20孔型设计的要求205.1.3 孔型设计的原则215.2孔型设计的程序21孔型系统的选择21轧制道次的确定215.2.3 确定各方、圆形断面尺寸235.2.4 确定各中间扁轧件的断面尺寸23第六章 轧制规程的确定296.1轧辊速度的确定296.2 道次间隙时间296. 3 轧辊的转速306.4 轧制温度降计算316.5 变形抗力计算326.5.1 轧件的变形程度33轧件的平均变形程度33轧件的变形速度33第七章 轧制参数的计算及电机和轧辊的校核357.1轧制压力的计算35、计算单位轧制压力357.1.2 接触面积的确定357.1.3 轧制力的计算公式367.2 传动力矩

8、的计算377.2.1 轧制力矩的计算377.2.2 附加摩擦力矩的计算377.2.3 空转力矩的计算387.3静负荷图绘制397.4主电机校核407.5 计算产品32热轧带肋钢筋的电机校核417.5.1 粗轧机的电机校核417.5.2 中轧机的电机校核417.5.3 精轧机的电机校核427.6 轧辊校核427.6.1 计算产品的轧辊强度计算45第八章 轧钢机产量计算488.1 轧机小时产量的计算488.1.1 纯轧时间488.1.2 轧制节奏时间488.1.3 轧制总延续时间488.2 轧钢机平均小时产量508.3 车间年产量计算518.4 轧制图表的绘制51第九章 辅助设备选择539.1 选

9、择原则539.2 加热设备的选择539.3 剪切设备的选择549.4冷却设备选择57冷床结构与形式579.4.2 冷床的性能参数589.5 起重运输设备的选择589.5.1 辊道的选择589.5.2 起重运输设备选择60第十章 车间平面布置及经济技术指标6210.1 车间布置形式6210.1.1 平面布置原则6210.1.2 金属流程线确定6210.1.3 设备间距的确定6310.1.4 仓库面积计算6310.1.5 轧钢车间组成及尺寸确定6410.2 车间主要技术经济指标6410.3 各类材料消耗6410.4 综合技术经济指标66第十一章 环境保护和综合利用68参考文献69致谢70第一章 前

10、言1.1 国内外的发展现状钢铁材料以其所具有的特性较高的强度和韧性、易加工成型、绿色可循环性在未来时期内仍是重要的结构材料。随着我国汽车制造、电气机械、船舶制造工业的发展，板材、棺材在钢材中所占的比例将逐渐提高，线棒材所占比例将有所下降，但其绝对值仍在上升。而且线棒材生产结构将发生很大的变化,我国线棒材无论是轧机数量还是产量均居世界第一位，而且其产量还在以较快速度增长。目前，我国线棒材占钢材总产量的48%50%。比日本同期高20%左右，而且近几年年产量相对平稳。2001-2007年，我国螺纹钢产量由4389.7万吨增加到10136.6万吨，2008年螺纹钢产量为9512.1万吨，比2007年稍

11、有下降。据国家统计局最新数据显示，2009年1-9月螺纹钢累计产量为9003.37万吨，增长27.50%。2009年螺纹钢产能约为13324.79万吨，实际产量约为12128.22万吨。华东地区是我国螺纹钢最大产区。2001-2005年该地区的螺纹钢产量占全国产量比重一直维持在35%39%，2006、2007年进一步增加到40%以上。其次为华北地区，2001-2005年该地区的螺纹钢产量占全国产量的比重在23%29%，2007年下降到22.1%。再次为中南地区，2001-2007年该地区的螺纹钢产量占全国的比重在13%18%。西南、东北、西北螺纹钢产量所占比重较低，2007年分别为9.3%、4

12、.5%和5.9%目前我国线棒材生产有以下几个特点：1、产能高我国线棒材无论是轧机数量，还是产量均居世界第一位，而且其产量还在以较快速度增长（年平均增长速度为15%左右），目前我国线棒材占钢材总产量的48%50%。与此同时，美国同期线棒材产量占钢材产量的22%左右，日本同期线棒材产量占总产量的27%左右，而且几年来产量相对平稳。因此我国线棒材无论是所占钢材总产量的比列还是绝对产量均高于美国和日本。2、生产装备参差不齐近年来我国小型轧机向连续化发展，线棒材生产则趋向采用高速线材轧机，到2002年6月，全国共投产连续及半连续小型轧机70套，设计产能超过2100万吨/年，其中国产化设备超过40%。到目

13、前为止，全国共投产高速线材轧机约70台套（含线材复合轧机），设计产能超过1700万吨/年。国产化设备最高精轧速度可达90m/s。与此同时，我国目前尚有一些落后的小型线棒材轧机再生产。据调查，约有40%的小型型钢（线棒材）生产线属于落后淘汰设备。3、管理水平逐年提高近年来，我国线棒材厂总体生产管理水平不断提高，一般连续小型及高速线材轧机投产后2年左右即能达到或超过设计产量。2000年以后，不少小型线材轧机的成材率达到97%，一些实行负偏差轧制的轧机，成材率约在98%以上。另外，由于注重产品质量的提高，开发了400MPa级带肋钢筋。并且，不少企业努力增加硬线生产比例，特别是在扩大高强度低松弛预应力

14、钢丝、钢绞线生产份额，改善冷镦钢质量，扩大品格上采取了多项措施。最近新投产的几套高速线材轧机，可提供525mm线材，直径公差±0.1mm，椭圆度达0.14mm，可满足不同用户的需求1。1.2 可行性分析从资源能源方面分析在包头建一个年产量为56万吨的棒材的可行性分析，首先资源对一个厂是非常重要的。 自然资源 白云鄂博铁矿是一座世界罕见的多金属共生矿床，东介勒格勒矿、东矿、主矿和西矿四大矿体组成。矿床为东西走向，呈巨大的扁豆体，分布在东西长18公里、南北宽23公里,总面积48平方公里的范围之内。东介勒格勒矿体：位于城区东偏北。海拔1659米，东西长1400米，南北宽300米，由19个大

15、小山岭构成。主要矿物有白云石型铌和稀土矿物。东矿体：位于城区东北部，海拔1630米，东西长1200米，南北宽350米。上盘矿物是矽质板岩，下盘矿物为白云岩。主矿体；位于城区北部，海拔1783米，东西长1250米，南北宽405米。上盘矿物是矽质板岩和白云岩，随有钠辉石和石英夹层。下盘为白云岩。西矿体：位于城区西北部，由16个小矿体组成，矿体分散，东西延长近10公里，南北宽2公里，海拔1683米。上盘为黑云母岩和矽质板岩，下盘为白云岩。矿石类型以磁铁矿为主，另有赤铁矿和赤磁混合型矿石。全铁含量2068，平均含量3136，含氟435、硫1.59、磷0.68，SiO27.6，已探明铁矿石储量为9.3亿

16、吨。稀土矿物有：独居石、氟碳钸矿、白云钡镍矿、钍等。稀土元素以富铈组、贫钇组为特征，饰族稀土分配占96.4598.73，钇族稀土占1.273.55。已探明的保有储量，五氧化二铌158.5万吨，稀土氧化物1亿吨以上。还有莹石、磷灰石、石英石、闪石、软锰矿等。白云鄂博铁矿是目前世界上最大含铌含稀土的复合成因铁矿床。稀土矿物的价值约为铁矿的100倍。经过30多年的探索研究，现已生产和具备回收条件的元素有：铌、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钇、钆等。单一稀土氧化物的纯度达到99.999.%；单一稀土金属中，金属铈、镧、钕、钐、钆、镨、钇的纯度达到9999.9。 包头水资源概况 技术条件分析1、规格：一般应包

17、括标准的牌号（种类代号 ）、钢筋的公称直径、公称重量（质量）、规定长度及上述指标的允差值等各项。我国标准推荐公称直径为10、12、14、16、20、25、32、40mm的螺纹钢系列。该厂需生产32mm的螺纹钢。 2、外观质量（1）表面质量。有关标准中对螺纹钢的表面质量做了规定，要求端头切得平直，表面不得有裂缝、结疤和折迭，不得存在使用上有害的缺陷等。（2外形尺寸偏差允许值。螺纹钢的弯曲度及钢筋几何形状的要求在有关标准中做了规定。如我国标准规定，直条钢筋的弯曲度应不影响正常使用，总弯曲度不大于总长度的0.4%。3、力学性能（1）性能指标：考核螺纹钢机械性能的检验项目包括拉伸试验（抗拉强度、屈服强

18、度、延伸率）、弯曲试验（一次弯曲及反弯曲）。（2）弯曲性能按下表规定的弯心直径弯曲180度后，钢筋受弯曲部位表面不得产生裂纹。 表1-1牌号公称直径（mm）弯心直径HRB335625 / 28503a/4aHRB400625 /28504a/5aHRB500625 /28506a/7a 交通运输分析综上所述，在包头地区建立棒材生产车间具有绝对优势。第二章 产品方案的编制2.1产品方案的制定2.1.1 产品方案的内容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的名称、品种、规格、计划产量。产品方案是设计任务书中的主要内容之一，是进行车间设计时制定产品生产工艺过程、确定轧机组和选择各项

19、设备的主要依据。 产品方案的主要内容包括：（1）车间生产的钢种和生产的规模；（2）各类产品的品种和规格；（3）各类产品的数量和其在总产量中所占的比例等。产品方案的选择原则 （1）满足国名经济发展对轧制产品的需要，特别是根据市场信息解决某些短缺产品的供应和优先保证国名经济重要部门对于钢材的需求。（2）考虑各类产品的平衡，尤其是地区之间产品的平衡。（3）考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区产品的合理分工。（4）考虑建厂地区资源及钢的供应条件，物资和材料等运输的情况，逐步完善和配套起我国自己的独立的轧钢生产体系。（5）要逐步解决产品品种的规格的老化问题，要适应当前对外开放、对内搞活的新的经济形势的需

20、要。11产品方案的确定以包头地区为实地条件，制定本设计棒材厂的产量为56万吨，主要生产热轧带肋钢筋和圆钢，以直条状交货，定尺长度为612m。钢种为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢。其产品方案如表2.1所示。表2.1产品方案2.2 产品标准与技术要求 产品的标准2.2.2 热轧带肋钢筋相关技术要求sb金属平衡表的编制2.3.1 金属消耗金属消耗指标，通常以金属消耗系数表示，其含义是生产一吨合格钢材需要的钢锭或钢坯量。其计算公式为：K=W/Q （2.1）式中：K金属消耗系数； W投入坯料重量；Q合格产品重量。 成材率： A=(QW)/Q×100% （2.2）式中：Q原料量t ； W金

21、属消耗量t。 金属消耗组成1金属消耗量：烧损、切损、工艺损失。1）烧损：金属在高温下加热表面被氧化的损失（含炉内及成型过程的二次氧化）。一次氧化铁皮为主。对于推钢式炉加热连铸坯为1%2%；步进式炉加热连铸坯为0.51.5%。2）切损：5%左右3）工艺损失轧废：操作不当出现事故出的废品，与坯料质量、加热质量、成型操作及均衡生产等有关。碳钢<1% ； 合金钢 1%3%根据产品大纲，碳钢占40%，合金钢占60%设：坯料总重为X万吨则：XX×1.5%X×5%X ×40%×0.8%X ×60%×2%56得 X=60.9因此，本设计车间所需

22、的坯料为：坯料规格：150×150×10000mm，坯料总重：60.9万吨。2 成品率A=(QW)/Q×100% 根据金属消耗量的计算，碳钢的成品率为A=92.7%、合金钢的成品率为91.5%。 表2.3 金属平衡编制表 钢种坯料重 量t金 属 消 耗%废 料 总 计t成 品 率 %年 产 量 t烧 损切 损工 艺 损 失t%t%t%碳钢24360036541.51218051948.80.81778392.7226000低合金钢36540054811.5182705730823099691.5334000第三章 确定车间生产工艺3.1确定轧机类型及布置形式 轧钢

23、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。因此，选择的是否合理对车间生产具有非常重要的影响。轧钢机选择的原则 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） 在瞒足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑；2） 有较高的生产效率和设备利用系数；3） 保证获得质量良好的产品，并考虑到生产新产品的可能；4） 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；5） 轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简单，维修方便；6） 备品备件更换容易，并利于实现备品备件的标准化；7） 有

24、良好的综合技术经济指标。对于线棒材轧机、钢管轧机、钢板轧机除了要求一定的强度外，还要求有足够的刚度，以保证这些轧制产品正确的几何形状和精确的尺寸。因此，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。确定轧机的类型及布置形式1轧钢机布置形式轧钢机按工作机架排列成某种方式称为轧钢机布置。按照工作机架排列的方式，轧钢机布置可以分为六种。即：1)单机架布置；2)横列式布置，包括一列、二列和多列式布置；3)顺列式(跟踪式)布置；4)布棋式布置；5)半连续式布置；6)连续式布置。棒材适于进行大规模的专业化生

25、产。在现代化的钢材生产体系中，棒材都是用连轧的方式生产的。在我国棒材的生产也已经转化成以连轧的生产方式为主。棒材车间的轧机数目一般都比较多，分成粗轧、中扎和精轧机组4。因此，本设计采用连续式布置，轧机为全线短应力线轧机，架数一般为18架，分为粗、中、精轧机组。且精轧部分的偶数架轧机为可平立转换式。表3.1 主轧机基本参数机 组机架 代 号轧机类 型轧辊尺寸(mm)主 电 机辊径辊身长功率(KW)转速(r/min)类型粗轧机组1H二辊水平5507601032929/1200DC2V二辊立式5507601032929/12003H二辊水平5507601032929/12004V二辊立式550760

26、1032929/12005H二辊水平5507601032929/12006V二辊立式5507601032929/1200中轧机组7H二辊水平4207601032929/1200DC8V二辊立式4207601032929/12009H二辊水平4207601032929/120010V二辊立式4207601032929/120011H二辊水平4207601032929/120012V二辊立式4207601032929/1200 精轧机组13H二辊水平3407601032929/1200DC14V/H二辊立/平3407601032929/120015H二辊水平3407601032929/120016

27、V/H二辊立/平3407601032929/120017H二辊水平3407601032929/120018V/H二辊立/平3407601032929/12003.2确定产品的工艺流程制订工艺流程的依据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。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质量，并能做到降低各种原料、材料的消耗。因此，正确制定产品的工艺过程对于工艺过程合理化和充分发挥轧机作用具有重要意义。优质、高产、低消耗是制定产品工艺过程的总要求。制订工艺过程的主要依据：1） 产品的技术条件 通常在产品

28、标准中规定了钢材品种规格，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度、钢的内部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订工艺过程的首要依据。2） 钢种的加工工艺性能钢的加工工艺性能包括了钢的变形抗力、塑性、导热性以及形成缺陷的倾向性等内容。它反映了金属在加工过程中的难易程度，决定了并影响了我们对金属采用何种加工方式和方法及我们所选择工序内容和确定工艺参数。因此，钢的加工工艺性能是制定工艺过程的重要依据。3）生产规模大小企业规模的大小决定了工艺过程中是采用热锭作业还是冷锭作业的问题，是一次成材还是二个阶段生

29、产的问题。批量的多少主要反映在选取设备的技术水平、产品成本的高低上。4） 产品陈本一般钢的加工工艺性能越差，产品的技术要求越高，其生产工艺过程就越复杂，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的设计是否合理的反映。5） 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，不造成环境的污染。否则，应采取妥善的防护措施。生产工艺流程本设计的计算产品为32的螺纹钢，参考其他棒材车间的工艺流程来确定该产品的工艺流程：坯料加热粗轧飞剪中轧精轧飞剪冷床定尺切断检查包装入库 工艺流程概述 经

30、检验合格的连铸坯，由天车运入车间原料跨（如果条件允许的情况下尽可能热装热送可以节约能源），通过测长和称重后，将钢坯送入加热炉内，加热至11501200。加热后的钢坯通过出炉炉内辊道和拉料辊道送入粗轧机组轧制6道次，然后经一号切头飞剪切头后进入中轧机组轧制4-6道次后，进入精轧机组轧制2-8道次，共轧12-20道次轧制成1440mm棒材。通过穿水冷却的方法进行冷却，而后进行定尺剪断，再将各根钢材运送到冷床上冷却。轧件在粗轧和中轧机组中采用微张力无扭轧制，在精轧机组机架间设有立式活套实现无张力无扭轧制。轧机传动系统，采用逆向调节，全车间为二级计算机控制。在生产螺纹钢时，采用Tempcore水冷技术

31、，然后进入成品飞剪阶段，经分段的棒材沿冷床上钢装置进入齿条式冷床冷却，需热检的在冷床末端取样热检，然后由冷床卸钢装置成排的抛到冷床输出辊道上再运送到冷剪机剪成所需的定尺长度，然后经辊道运送到检查打捆台架，成捆的钢材经辊道运输至成品称量包装后收集，最后入库。第四章 设计产品的工艺设计4.1 坯料的选择坯料选择合理，不仅可以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选择坯料的种类、断面形状及其尺寸大小，坯料的选择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要求之间的相互关系，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。目前

32、，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。与其他两钟相比，连铸坯的特点：（1）金属收得率可提高612%；（2）每吨钢大概可节约热能14万卡；（3）降低产品成本可达10%；（4）出于比轧制坯形状好、短尺少、成分均匀，使用连铸坯所以在本车间中就选用连铸坯为主要原料。尺寸为150mm×150mm×10000mm。4.2坯料的准备（1）坯料坯料表面处理 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

33、型，造成废品。所以坯料表面缺陷清理是提高钢材合格率，保证钢材质量的重要措施。清理表面缺陷的方法有：火焰清理、风铲清理、砂轮清理和机床清理等四种。（2）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。对于连铸坯，一般采用化学法清理。对金属进行酸洗或碱洗属于化学清除。其中酸洗是最常用的去除氧化铁皮的方法。4.3 坯料的加热钢在高温时大部分钢种是单相的固溶体，变形抗力小，容易实现轧制变形而且变形均匀，具有再结晶所需要的温度条件。现代化棒材厂轧制速度很高，轧制中温降很小，甚至还出现温度升高现象，所以棒材加热温度较低

34、。正确的选择轧钢机加热设备，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，本车间选择步进式加热炉。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，还可根据生产实验进行估算的方法。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：T=(7+0.05S)S （4.1）式中： T加热时间（分）； S钢料厚度（厘米）。 对于不用钢种的加热时间，也可以按单位厚度金属所需加热时间计算。

35、这时公式为：T=C·B (4.2)式中 B钢料厚度，（厘米）； C考虑钢的化学成分和其他因素影响的系数。对于连续式加热炉C值可查下表。表4.1 各钢种的影响系数C值钢 种C 值钢 种C 值低碳钢中碳钢及低合金钢0.100.150.150.20高碳钢及高合金结构钢高合金工具钢0.200.300.300.404.3.1加热速度制度钢的加热速度是指在单位时间内钢的温度的变化。加热速度愈快，炉子生产能力愈高，燃料消耗和金属氧化的损失相对愈少。所以快速加热是强化加热炉生产的一个重要措施。但是提高速度是有条件的，它受到钢本身所能允许的内外温差和炉子给热能力的限制。对于低碳钢而言，由于它的导温系数

36、大，塑性好，只要炉子给热能力允许，可以选用合适的加热速度。允许的加热速度还与钢料的尺寸及外部形状有关。一般，坯料加热分为两个时期，第一时期是低温加热时间。该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，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。第二时期是指高温加热时期即金属加热到700800以后，这时金属的导热性和塑性显著提高，可采取快速加热。4.3.2 加热温度制度钢的加热温度是指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

37、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”。4.4坯料的轧制4.4.1轧制温度制度轧制温度制度规定了轧制时的温度区间，即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制度要根据钢种特性及其相图来确定。要求加工的温度区间应尽量选择在单相区，但对有些钢种又要避开它的高温脆性区，通常在设计和生产过程中，开轧温度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和性能，保证产品的质量，主要与钢种有关。在确定温度制

38、度时要注意考虑以下几点：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而便于变形；2）在某一温度下加工，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）考虑在此温度范围内加工，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内。4.4.2轧制速度制度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。轧制速度高

39、，轧机产量增大。因此，提高轧制速度是现代轧机提高生产率的主要途径之一。但是轧制速度的提高，受到轧机结构及其强度、刚度、电机能力、机械化自动化水平、咬入条件、坯料状态以及轧机产量要求等一系列因素的限制。沿道次实现轧制速度的变化是一些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实现的，目前国内从技术上实现轧机主传动调速有三种方法：即（1）直流驱动 这是过去常采用的方法。这种方法采用直流电机，以发电机组或大功率可控硅装置供电；（2）串级调速 主传动不用直流电机而采用可控硅逆变技术改变交流电机的转速；（3）差动调速 这是一种将主传动视作一个机电系统的整体、机法与电法

40、并用的调速方法。114.5冷却与精整工艺精整是轧钢生产工艺过程中最后一个也是比较复杂的一个工序，它对产品的质量起着最终的保证作用。精整工序通常包含以下内容：（1）钢材的冷却一般热轧后的轧件尚有800900的温度，从此温度下冷却到常温，钢材经历着相变和再结晶的过程；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，也可利用轧件扎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。控制冷却过程实际上是控制冷却过速度的

41、过程。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，都可以采用这种冷却方式。 目前，对于钢筋混凝土用热带肋钢筋，为提高其力学性能，常用淬火+自回火工艺。经淬火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。（2）钢材的切断将钢材切断成定尺长度，其目的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，视轧件的断面形状而定。（3）其他精整工序除上述各工序外，精整内容换包括成品的热处理、表面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、低倍组织及显微镜等内容。第五

42、章 产品的孔型设计5.1 孔型设计的内容、要求、原则 孔型设计的内容（1）断面孔型设计根据原料和成品的断面形状和尺寸及对产品性能的要求，确定出变形方式、道次和各道次的变形量以及在变形过程中所采用的孔型形状和尺寸。（2）轧辊孔型设计孔型配置根据断面孔型设计确定孔型在每个机架上的分布及其在轧辊上的位置和状态，以保证轧件能正常轧制、操作方便、且其节奏时间为最短、成品的质量好和轧机的生产能力高。（3）轧辊辅助设计导位和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，或者对轧件起矫正或翻转作用等。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

43、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几点要求：（1）保证获得优质的产品即保证成品的断面几何形状正确，断面尺寸在允许偏差范围内或达到高精度，表面光洁，无耳子，折迭，裂纹，麻点，刮伤表面缺陷，金属内部的残余应力小，金相组织及机械性能良好。（2）保证轧机生产率高孔型设计通过轧制节奏时间和作业率影响轧机的生产能力。影响轧机节奏时间的主要因素是轧制道次数，一般越少越好，但在交叉轧制条件下适当增加道次数。影响轧机作业率的主要因素是孔型系统、负荷分配和孔型及轧机轧辊辅件的共用性。合理的孔型设计应能充分发挥轧机设备能力加以满足工艺上的许可条件等等，以求达到轧机的最高生产能

44、力。（3）产品成本最低为达到降低生产成本的目的。必须降低各种消耗，由于成本的80%以上取决于金属消耗，所以金属消耗在成本中起重要作用。（4）劳动条件好、强度小保证生产安全、改善生产条件，减轻笨重的体力劳动，轧制过程易于实现机械化和自动化，轧制稳定，便于调整；轧辊辅件坚固耐用，装卸容易。孔型设计时必须考虑各轧钢车间主辅设备的性能及其布置。2 孔型设计的原则（1）选择合理的孔型系统在设计新产品的孔型时，应拟定各种可能使用的系统，通过充分地对比分析，然后从中选样出合理的孔型系统。（2）充分利用钢的高温塑性，把变形量和不均匀变形量集中在前几个道次，然后顺轧制程序逐渐减少变形量。（3）采用形状简单的孔型

45、，选用孔型的数量要适当。（4）道次数与翻钢程序及次数要合理。（5）轧件在孔型中的状态应稳定或力求稳定。（6）生产型钢的品种多的型钢轧机，其孔型的共用性应广些。（7）要便于轧机的调整。35.2孔型设计的程序孔型系统的选择生产螺纹钢的孔型系统一般由延伸孔型和精轧孔两部分组成。延伸孔的目的是减少轧件断面，并为轧件正确、顺利地进入精轧孔创造良好条件，根据成品要求，延伸孔型采用一对箱型和四对椭圆-圆孔型组合。精轧孔型选择圆椭圆圆孔型组合。选择坯料为150mm×150mm×10000mm的方坯。轧制道次的确定1 12螺纹钢的轧制道次的确定：总延伸系数： µ （5.1）式中：F

46、0 来料断面积； Fn 轧后的断面积；则： µ=取平均延伸系数： µc=1.35则轧制道次可确定为：n= = 取n=18因此 ，轧制道次为18道次，机架为18架。2 计算产品32螺纹钢轧制道次的确定：总延伸系数：µ则： µ=150×150/3.14×(32/2)2=28取平均延伸系数: µc=1.35则轧制道次可确定为： =11.1 取n=12该计算产品的轧制道次为12道次。所以取机架数位12架，剩余机架移开。3 延伸系数的分配：延伸孔型由9道次组成，为了孔型设计方便，可将粗轧的总延伸系数按对进行分配，箱形孔： =1.3 =

47、1.3 =1.69椭圆圆： =1.3 =1.4 =1.82椭圆圆： =1.39 =1.3 =1.81椭圆圆： =1.3 =1.39 =1.81椭圆圆： =1.43 =1.33 =1.9 确定各方、圆形断面尺寸 按式： （5.2）计算各断面尺寸： 确定各中间扁轧件的断面尺寸1、精轧孔选用圆椭圆圆孔型系统（1）成品孔型尺寸为：A) 成品孔内径d由于螺纹钢圆形槽底的磨损大于其他各处，并考虑负偏差轧制，因此成品孔内径d按负偏差设计，即： d = d0-（01.0）+×（1.011.015） (5.3)则：d = d0-（01.0）+×（1.011.015）= 32-0.5×

48、;0.6 ×1.013 =32.11mmB) 成品孔内经开口宽度BB=d0×(1.0051.015)=32×1.005=32.16mmC) 成品孔内经的扩张角和扩张半径因为，故可求出R为：R= = D） 横筋高度和宽度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，故横筋的设计的高度通常按部分正偏差设计h=h0+(00.7) ，h为公称尺寸。横筋顶部宽度b不按负偏差设计，否则金属很难充满横筋。所以横筋宽度的设计尺寸应取公称尺寸，或比公称尺寸大0.10.2mm。所以：h=h0+(00.7) =2.4+0.4×0.8

49、=2.72mm, b=b0+(0.10.2)=1.9+0.1=2.0mm； 图5-1 横筋的弓形玄长E）纵筋高度纵筋高度是指纵筋的厚度，也就是辊缝值的大小。按公称尺寸选取： a=3mm；F）横筋半径横筋的弓形长度： （5.6）式中 r成品孔内径，r=d/2,mm； C横筋末端最大间隙。=30.5mm横筋的弓形高度 ： （5.7） =16.055+2.4-4.95=13.5mm 横筋半径： （5.8） = 图5-2 横筋的弓形高度 （2）成品前孔（k2）的设计如图53。图5-3 平椭圆的孔型 Bk=(1.421.70)d0=1.52d0=47.12mm； hk=(0.780.86)=0.85d0

50、=26.35mm； 取 辊缝： S=5mm,槽口圆角： r=3mm；则椭圆半径R为： （3）椭圆前圆孔的基圆直径为： D=hk=(1.211.26)d0=1.22×32=39mm（4）验算精轧孔型充满情况：取宽展系数t =0.7 y =0.3，第十一孔型：椭圆轧件的尺寸为：h=26.35mm,b=39+(39-24.8)×0.7=48.9mm,第十二孔型:成品孔型中轧件的尺寸为：h=32.11mm,b=26.35+(48.9-32.11)×0.3=31.4mm则其充满程度为：48.9/52.4=0.93，故精轧孔型设计合理。2 、延伸孔型 （1） 第一孔型（矩形箱

51、孔型）取z =0.3 a =0.25设:矩形轧件之高度h1 =103mm，则:b1 =a0+（a0-h1）z=150+(150-103) ×0.3=164.1mm验证轧件在第二孔（方箱形孔型）的充满情况：b2 =h1+（b1-a2）a =103+（）×0.25=115.2mm轧件在第二孔型的轧后宽度为115.2mm，与所需要得到的a2=115.4十分接近，故认为设定h1=103mm是合适的，否则需要重新设定。（2） 第三孔型（椭圆孔型）取z =0.7 a =0.3设矩形轧件之高度h3 =85mm，则b3 =a2+（a2-h3）z=115.4+(115.4-85) ×

52、;0.7=136.6mm验证轧件在第四孔（圆孔型）的充满情况：b4 =h3+（b3-a4）a =85+（）×0.3=97mm与所需要的96.6mm接近， 故认为h3的设定是合适的。（3）第五孔型（椭圆孔型）取t =0.7 y =0.3设h5 =55mm，则轧件在第五孔型的轧后宽度为：b5 =a4+（a4-h5）t=96.6+(96.6-55) ×0.7=125.7mm验证轧件在第六孔（圆孔型）的充满情况： =71.82mm= + = 71.82+2=73.82mm轧件在第六孔型中的实际宽度为： b6 =h5+（b5-）y=55+（）×0.3=71.2mm轧件宽度b6 ，且充满程度为71.273.82=0.96，故认为椭圆孔的设计是适合的。（4）第七孔型（椭圆孔型）取t =0.7 y =0.3设h7 =42mm，则轧件在第七孔型的