产量为48万吨的棒材车间厂设计毕业设计.doc

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：设计年产量为48万吨的棒材车间厂，设计产品： 钢种20MnSi ，规格14螺纹钢，占年产量6学生姓名： 学 号：200540302319专 业：材料成型与控制工程班 级：05成型3班指导教师： 摘 要本设计是在包头建立一个年产量为48万吨的棒材车间厂，主要生产1250圆钢和螺纹钢。其设计产品14螺纹钢，占年产量的6%。本说明书是在参考包钢现场的基础上完成的。包括编制产品方案、力能参数计算、孔型设计、轧制规程及主辅设备的选择、年产量的计算、车间平面布置、经济技术指标、金属平衡表等内容。根据典型产品，确知各部分设计合理，车间产量符合要求。关键词：棒材；螺纹钢；孔型设计AbstractThis design is to establish an annual output of 480,000 tons bar steel workshop in Baotou. This bar steel workshop mainly produces 1250 round steel and thread steel. The typical product is14 thread steel, which takes up 60 percent of annual output. This design is completed in reference to the basis of visiting production worksite of Baotou Steel Group. It includes the establishment of production schemes, calculation of mechanics parameter, roll pass design, rolling schedule and the choice of main assistance devices, the calculation of annual production, workshop layout, economic and technical indexes, and metal balance sheet and so on. According to the typical products, it is certain that each part of the design is reasonable. The output of workshop meets the requirements.Key words: bar,thread steel, grooving目录摘 要IAbstractII第一章 在包头新建48万吨棒材车间厂的可行性分析11.1 连轧棒材发展新技术11.2 我国棒材需求及发展状况21.3 建厂可行性分析31.3.1 经济方面31.3.2 包头情况4第二章 产品大纲制订72.1 产品大纲72.1.1 产品规格72.1.2 车间设计规模82.1.3 原料规格82.1.4 产品分配比例82.2 技术要求及产品标准92.2.1 连铸坯接收标准92.2.2 圆钢成品验收标准102.2.3 螺纹钢成品验收标准10第三章 产品工艺设计及主要设备113.1 工艺过程制订依据113.2 工艺过程的基本组成123.2.1 坯料的准备123.2.2 装料、测长、称重133.2.3 加热133.2.4 钢的轧制153.2.5 棒材的精整223.3 主要设备选择253.3.1 轧机机架数目253.3.2 轧机类型及布置形式253.3.3 轧辊尺寸及材质26第四章 孔型设计294.1 断面孔型设计294.1.1 延伸孔型设计294.1.2 精轧孔型设计354.1.3 孔型验算384.1.4 轧件断面周长的计算38第五章 车间生产能力确定425.1 轧制节奏425.2 轧机利用系数455.3 轧机小时产量计算465.4 轧机年产量计算47第六章 轧制力能参数计算506.1 轧制压力计算506.2 主电动机传动轧辊所需力矩及功率526.2.1 传动力矩的组成526.2.2 轧制力矩的确定526.2.3 附加摩擦力矩的确定526.2.4 空转力矩的确定536.3 轧辊强度校核及电机选择576.3.1 轧辊强度校核576.3.2 电机校核60第七章 第七章 辅助设备选择627.1 加热设备选择627.1.1 产量计算627.1.2 炉子尺寸决定637.2 切断设备选择647.2.1 1号飞剪设备参数647.2.2 2号飞剪设备参数657.2.3 3号飞剪设备参数657.2.4 定尺冷剪的技术参数667.3 冷床设备参数667.4 起重运输设备选择677.4.1 起重机选择677.4.2 辊道选择687.5 控冷工艺的工艺设备697.5.1 设备组成697.5.2 设备技术参数707.6 入炉辊道717.7 上料台架71第八章 车间平面布置738.1 平面布置的原则738.2 金属流程线的确定738.3 设备间距的确定748.4 仓库面积计算768.4.1 原料仓库面积的计算768.4.2 成品仓库面积的计算778.5 车间其他设施面积的确定788.5.1 操纵台位置选择788.5.2 主电室布置798.5.3 轧辊堆放场地798.5.4 运输通道的确定798.6 轧钢车间厂房组成及立面尺寸确定80第九章 车间主要技术经济指标829.1 金属消耗829.2 金属平衡表的编制849.3 燃料消耗859.4 电能消耗869.5 轧辊消耗879.6 耐火材料的消耗889.7 润滑油消耗889.8 氧气及水的消耗89第十章 环境保护与综合利用90参考文献92致谢93第一章 在包头新建48万吨棒材车间厂的可行性分析1.1 连轧棒材发展新技术1.全短应力无扭高速轧制。目前国际上先进的生产线，像意大利ABS IWNA厂，采用全短应力线平立交替无扭轧制。2.大批料低能耗。全热装式热直接轧制技术，以日本NKK高森厂为代表的大批料直接轧制，边角补热的方式是降低成本，提高产品竞争力的有效途径。我国目前有数家工厂也做过一些尝试。目前广泛应用的是连铸热装、蓄热式加热炉等。3.控轧、控冷超级钢技术。采用低成本材料生产高强度（400MPa）螺纹钢筋是我国973科研项目，在淮阴、南钢、三明等棒材厂进行了尝试，并取得了一些成绩，预测很快会有产品进入市场。2002年新上项目基本上都同时考虑了生产超级钢的可能性。4.多线切分技术。国内两线切分技术已经得到了广泛应用，三线切分技术目前也有几家得到成功应用，并取得预期效益。四线切分仅广钢从巴登引进，目前尚不稳定。随着材料研究的深入，高强度钢在市场上所占的比重会越来越大，用小规格产品替代原来的中大规格已经成为必然的趋势。熟练掌握并应用好多线切分技术对连轧棒材生产线是十分必要的。5.成卷交货技术的应用。国外的轧机，尤其是棒线复合生产线，生产8-16螺纹钢，并以成卷状态交货大大方便了客户不同的要求。尤其是高速公路、机场、大型桥梁等等用户，近年来又有设备制造公司专门为棒材生产线设计制造的卷取机，像意大利的PITINI公司。最大规格可以卷取25以上，这些产品除直接供客户使用外，大部分进行深加工，直接送到工地。6.螺纹钢的深加工。国外的建筑市场已基本实现机械化，而且劳动力成本等原因，使得客户愈来愈多地面向加工配送中心订购螺纹钢深加工制品，而不是直接向钢厂订货。这样，客户可根据自己的建设进度，要求螺纹钢加工线每天运来螺纹钢制成品，要求混凝土配送公司每天按量按时送到工地，施工现场只需将螺纹钢制成品放好联接，直接浇混凝土，大大提高建筑工效，管理简洁、高效、成本低。我国的大城市象北京、上海、重庆，都有许多公司已经开始做类似这样的工作，许多钢铁厂都在积极筹建自己的配送网络。国内已有部分深加工设备加工钢筋焊网、矫直、弯曲、切断设备等，钢铁产品深加工延伸服务，正是许多钢铁厂经理们苦苦思索谋求减员增效的一条出路。7.硬质合金辊环在连轧棒材生产线上的应用。生产小规格产品和降低制造成本的要求，许多生产厂开始采用硬质合金辊环。目前应用较多的是德国SAAK的组合辊环，国内有4-5家公司也开始生产并投入应用。从使用效果看，与国外进口的差距不大，但加工难度很大；二是氧化被粘结相比例低。国内硬质合金生产厂家应当着重解决车削和刻槽的方法和刀具，可机加工硬质合金才会得到广泛的应用。8.自动计数技术。最新的自动计数是采用光学摄象机配合CCD处理系统，可以精确读取每捆的根数，但不能在线自动分捆。传统的激光测数，受操作、维护的影响，精确程度受到限制，但如果分层处理得好，确保每层钢分别很清的话，还是计得很准的。解决自动计数也可以从钢坯优化、倍尺优化上做工作，冷剪前计齿条动作，让每批钢的根数保持一致，也可保证每捆的根数严格一致。连轧棒材生产，我们的综合实力不比国外差很多，部分引进生产线在管理、装备、技术经济指标都优于国外企业。因此入世后长材生产，尤其是棒材生产，竞争力是非常明显的。1.2 我国棒材需求及发展状况随着我国经济的持续快速健康发展，金属板材、棒材、型材、线材等在各行各业中得到了广泛的应用。特别是在全球经济一体化进程中，我国加快全面建设小康社会的步伐，开始实施建设创新型国家和建设社会主义新农村等一系列重大战略举措，势必带动中国钢铁工业进入一个崭新的发展时期。作为承载着水、气、油、煤、电、电子通讯、汽车、建筑等行业的管道设备及板材、线材市场的需求量也将进一步增大。尤其是信息产业的高速发展，为我国板材、棒材、型材、线材生产企业带来了更多的发展机遇和发展空间。我国钢铁行业已从2008年上半年以前的供求基本平衡转向了目前的供大于求，预计2009 年，综合产能过剩程度将达15。20082009 年热轧产能将急剧扩张37，但目前板材主要下游用户如机械、汽车、造船、家电等行业增速均在下降甚至出现负增长，前景不容乐观；而建材受加大基建的拉动，情况要稍好些，但产能的停、复的弹性较强。此外，钢铁的直接和间接出口受国际需求下滑影响，预计未来出口数据将进一步恶化，出口减少的钢材及产品回流到国内市场，冲击国内市场的供需关系。再考虑到目前钢材的存货，预计2009 年的钢铁产能利用率将在85左右。1.3 建厂可行性分析1.3.1 经济方面随着2009 年加大基建的实施，需求的快速放大，建筑钢材占比较大。2009 年的铁道基建投资就需要钢材2100 万吨，将比08年增加近900 万吨，其中有近350 万吨是对铁轨的需求增量。铁路建设中的桥梁很多，混凝土桥梁主筋一般采用5mm 光面钢丝和5mm-7mm 钢绞线，强度等级为了570MPa，每年的消费量在10000 吨左右。自08年7月以来，国内各种钢材价格出现了大幅回落，截止12 月中旬，螺纹钢的价格自高点以来的回落幅度达到了30%。08年国内钢铁市场产生较大压力，并会直接影响2009年国内钢铁市场，而到2010年，我国钢铁产量将达到6亿吨，国内需求水平约在5亿吨，需求通过出口市场来消化1亿吨的量，这个难度相当大。从此可见，我国钢铁市场从2008年开始的压力会再次增大，如果届时国内钢铁企业不适当限制产量，同时出口市场继续受挫的情况下，那国内钢铁市场形势将不容乐观。08年行业用钢需求，最新资料是建筑钢材占的比例很大，49.5%，在整个钢材消费中，建筑钢材几乎占了一半，这与以前的数据是一致的。从这个角度来看，建筑行业的建材对价格的影响有一定的说服力，因为它的需求量很大，所以现在的钢材价格指数是靠量来加权的，如果量走得比较大，价格比较高的话，整个钢材形势要比其他家电形势强一些。据权威人士估计，2009年船舶工业有2005吨的消耗，汽车工业752万吨，石化行业用钢750万吨。这里唯一没有提建筑钢材的需求。实际上一般情况下，按照模型的分析结果看，低于两位数的增长，对钢材的拉动不太大。09年钢材消费水平小于去年，大概在5亿吨左右。09年钢材出口很不乐观。事实上以1月份191万吨出口钢材来说，也能看出一个端倪，在钢材出口中，中国出口到世界各地的钢材中主要是低端产品，即建筑用钢，建筑用钢如果出口大幅度减少的话，这部分资源回流到国内内销，对螺纹一系列的建材价格的后市上涨是一个重要的打压因素。从建材角度讲，可能价格下半年或者全年形势仍然不是很乐观，即使有所好转，也不是很乐观的局面。如果按照往年的计算，建筑钢材是50%以上，拿粗钢来折算，如果换成钢材的话，比粗钢的量还要大，在25000万吨以上。同时从行业用钢和宏观经济形势来看，由于国家投资重点在基础设施建设上，从某个角度来讲，09年的建筑钢材需求，对长材的需求强于非建筑类。从国家层面来看，对建筑业钢材09年应该是有些消耗的，按照政策面分析，如果下半年有些机会的话，可能在建材上，这还要看出口到底有多少要在国内消耗掉。长材价格在很大程度上占的比例也大，国家刺激得也比较多，所以这个角度上，长材在09年总的钢材价格上占很大的权重。1.3.2 包头情况1.资源情况包头的自然资源得天独厚。蕴藏有稀土、铁、煤炭、铝、金、铌等54种金属、非金属和能源化工原料。其中最为著名的白云鄂博矿山，是举世罕见的金属共生矿山，铁的探明储量约为10亿多吨，铌的储量居全国之首，稀土储量居世界之最，稀土储量不仅巨大而且品位高、生产成本低，占到全国稀土储量的91.6%，占世界已探明储量的54.2%，稀土产量（以氧化稀土计）占世界总产量的60%，是名副其实的“稀土之乡”。这为建厂后原材料、辅助材料的开采和运输提供了非常便利的条件。包头的水资源也十分丰富，黄河在包头区域内流程216公里，为包头的工业生产和人民生活提供了充足的水源。2 .交通情况包头雄踞华北、西北交通要道，是中国西部开发带上的一个经济支撑点，交通运输、邮电通信业十分发达。包头市区分东西两部分，东为旧城。西为新城。新城建于昆都伦河东岸，市容整洁，道路宽阔平坦，绿化面积20以上。包头有“塞外通衡”之称，市内有便捷的公共汽车和出租车，远行坐火车可直达北京、天津、上海、西安、广州、宁波、兰州等地，公路更是四通八达。航空方面已开辟了北京、上海、武汉、广州、西安等航线，从包头到首都北京仅需50分钟，便利的交通给我们的产品销售提供了有力的保障。3.能源情况 内蒙古地区预测煤炭储量达12250亿吨，居全国第二位。包头地区有着良好的煤电产业发展基础，丰富的赋存和易于开采的煤炭资源。包头周围煤炭资源主要集中在鄂尔多斯盆地，包含准格尔、东胜、卓资山三大煤田，保有资源储量达1217.85亿吨，约占全区保有资源总量的54.39%。煤炭以长焰煤为主，煤质优良，具有低硫、低灰、高发热量的特点。而且本地煤田规模大，宜于露天或大型机械化矿井开采，是理想的能源重点开发区。稳定的煤源保证了电力的正常运转，蒙西电网覆盖自治区中、西部地区，供电面积占自治区域的56%。十一五期间，电力投资又形成了相当规模的新增生产能力。4. 厂址选择包头市地处内蒙古高原的南端，阴山山脉横贯市区中部，形成北部高原、中部山地、南部平原三个地形区域。黄河流经该市南缘，属温带大陆性气候。年平均气温 6.4，年降水量310mm，无霜期110142天，这里景色宜人，气温适度。包头土地总面积27768平方公里，其中，山地占14. 49，丘陵草原占75.51，平原占10。已开发和利用的土地中，市区面积为140.5平方公里；耕地面积占土地面积比重14.3；森林面积149.2千公顷，草原面积2086.5千公顷。综上各条件，选择包头地区作为建厂厂址合理。第二章 产品大纲制订2.1 产品大纲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比例等。在编制产品方案时应注意的问题：1. 满足国民经济发展对轧制产品的需要，特别要根据市场信息解决某些短缺产品的供应和优先保证国民经济重要部门对钢材的需要。2. 考虑各种产品的平衡，尤其是地区之间产品的平衡。要正确处理长远与当前、局部与整体的关系。做到供求适应、品种平衡、产销对路、布局合理，要防止不顾轧机特点，不顾车间具体工艺设备一哄而上、一哄而下的倾向。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。有条件的要争取轧机向专业化和产品系列化发展，以利提高轧机生产技术水平。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，逐步完善和配套我国自己独立的轧钢生产系统。5. 要逐步解决产品品种和规格的老化问题，要适应对外开放、对内搞活的经济形势的需要。要根据车间工业设备的情况，力争做到产品结构和产品标准的现代化，有条件的要考虑生产一些出口产品，走向国际市场。2.1.1 产品规格1.圆钢 12502.螺纹钢 12502.1.2 车间设计规模设计年产量为48万吨的棒材车间厂，设计产品： 钢种20MnSi ，规格14螺纹钢，占年产量6。成品交货为直条状。2.1.3 原料规格 断面尺寸 150×150 mm2 定尺长度 1200 m2.1.4 产品分配比例产品分配如表2.1所示。表2.1产品大纲序号钢号产品规格产品种类产量（万吨）占比例（%）1234567891011121314151617181920212223242526272829总计20MnSi20MnSiL0820MnSi30MnSi18MnSiQ23520Mn2A460B40Cr20CrMo20CrMoXG35A XG35A XG35A35Mn2A35Mn2A35Mn2AXH2325MnVQ235Q215Q19565MnL1045#HRB500HRB400HRB3351416-5014-50141212121212-321212-3616-36192225192225221814-5014-5014-5014-50202212-5012-5012-50低合金钢热轧带肋钢筋低合金钢热轧圆钢低合金钢热轧圆钢低合金钢热轧圆盘条低合金钢热轧圆盘条低合金钢热轧圆盘条低碳钢热轧圆盘条合金结构钢钢筋混凝土用碳素钢钢筋合金结构钢合金结构钢抽油杆用热轧圆钢抽油杆用热轧圆钢抽油杆用热轧圆钢抽油杆用热轧圆钢抽油杆用热轧圆钢抽油杆用热轧圆钢抽油杆用热轧圆钢矿用高强度圆环链用钢矿用高强度圆环链用钢碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢钢筋混凝土用热轧带肋钢筋钢筋混凝土用热轧带肋钢筋钢筋混凝土用热轧带肋钢筋2.882.402.401.441.441.441.441.442.401.441.921.440.960.960.960.960.960.961.441.441.441.441.441.921.921.922.402.402.404865533333534322222233333444555 1002.2 技术要求及产品标准2.2.1 连铸坯接收标准截面尺寸为150×150mm2，其截面允许偏差为±2.5mm，对角线长为212，对角线允许偏差为±2.5%，正方度为±2°，弯曲度为10/m，表面不得有肉眼可见的裂纹、翻皮、结疤、夹杂等。2.2.2 圆钢成品验收标准不圆度规定【1】：直径小于50的圆钢，不圆度不得大于公差的50%。长度规定：普通质量钢直径小于25，长度取410m，大于25的取39m。2.2.3 螺纹钢成品验收标准表2.2螺纹钢强度标准表面形状钢筋级别屈服点MPa抗拉强度MPa光圆月牙肋235440370600第三章 产品工艺设计及主要设备棒材生产线生产工艺流程如下：连铸坯吊车上料加热机前辊道粗轧机组切头尾中轧机组切头尾精轧机组穿水冷却倍尺飞剪冷床定尺冷剪打包机成品库3.1 工艺过程制订依据制订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，降低产品成品。因此，正确制订产品工艺过程，对于工艺过程合理化，对于充分发挥轧机作用有重要意义。优质、高产、低消耗是制订产品工艺过程的总要求。制订工艺过程的主要依据是：1. 产品的技术条件：即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要达到差频道质量要求。2. 钢种的加工工艺性能：钢种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。它反应了金属在加工过程中的难易程度，决定并影响了我们对金属采用何种加工方式和方法，决定并影响了我们选择工序内容和确定工艺参数。3. 生产规模大小：一般生产规模大小包括企业规模和品种批量。企业规模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，是一次成材还是二阶段生产问题，至于批量的多少主要反映在选取设备的水平、产品成本的高低上，而对产品的工艺过程我显著影响。4. 产品成本：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。成本还与产量大小、生产技术水平等其他因素有关。5. 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。上述制订工艺过程的各项依据是相互联系、相互影响的。在确定工艺过程时应该进行综合考虑。3.2 工艺过程的基本组成整个轧钢生产工艺过程是由以下几个基本工序组成的：1.坯料准备，包括表面缺陷的清理，表面氧化铁皮的去除和坯料的预先热处理等。2.坯料加热，是热轧生产工艺过程中的重要工序。3.钢的轧制，是整个轧钢生产工艺过程的核心。坯料通过轧制完成变形过程。4.精整，是轧钢生产工艺过程中的最后一个工序，也是比较复杂的一个工序。它对产品质量起着最终保证作用。产品的技术要求不同，精整工序的内容也大不相同。精整工序通常包括钢材的切断或卷取、轧后冷却、矫直、成品热处理、表面清理和各种涂色等许多具体工序。3.2.1 坯料的准备坯料选用连铸坯，尺寸规格为150×150×12000mm，由包钢炼钢厂提供，用汽车热装热送，加热炉坯料采用部分热装热送。坯料准备包括原料验收、检查与清理、存放等。从炼钢厂送来的连铸坯，接收时按照钢号、熔炼号、数量、重量化学成分等对实物进行验收，合格坯料建金属流动卡，按指定位置存放，一般在料架呈一字形堆放，堆放高度冷坯一般小于4m，热坯一般小于2.5m，不同钢种不能放在一起，不同炉坯如果放在一起炉坯间应有明显区分标识，防止混炉或混号发生。对于高质量的产品，还要求有坯料检测、检查与清理修磨等控制手段，确保高质量坯料供给。钢坯表面质量检查方法有目测检查、电磁感应探伤法，内在质量检查有超声波探伤法。钢坯的清理方法较多，主要有火焰清理、砂轮清理。一般碳素钢常用风铲清理和火焰清理的方法（含碳量低于0.1%的碳钢和奥氏体、铁素体类不锈钢不适于火焰清理），对于合金钢，由于表面容易淬硬、开裂，选用砂轮清理或机床清理。3.2.2 装料、测长、称重检验合格存放在料架上的坯料按生产计划上料，组批按标准执行，没有标准的可按照生产实际情况分批。上料前必须按质保书核对钢种、熔炼号、数量、质量、化学成分等，确认无误后才可上料。钢坯通过电磁吊吊至台架后，冷坯必须逐支检查外形和表面质量，挑出脱方、弯曲度超标和有表面缺陷的钢坯做好记录。热装时必须有无缺陷坯 保证能力才行，同时要考虑钢坯与棒材生产能力匹配问题，考虑检修、故障、换槽换辊时间缓冲问题以及热装温度波动控制问题等。测长是步进梁式加热炉炉内坯料定为必要参数，计算机控制系统按照坯料长度不料，防止跑偏挂炉墙、步进机构重心偏沉及坯料在炉内静梁、动梁上悬臂长度不合适而卡钢等事故发生。称重是统计轧机生产经济技术指标的需要，根据坯料重量计算成材率、合格率、小时产量等。3.2.3 加热在现代化的轧制生产中，棒、线材的轧制速度很高，轧制中的温降较小甚至还出现升温，故一般棒、线轧制的加热温度较低，采取低温、快热、快烧等措施。由于步进式加热炉有加热灵活、加热温度均匀、加热品种广泛的等优点，所以采用三段式步进梁式加热炉。使用高炉、焦炉混合煤气做燃料，实现电气传动、热工仪表等基础自动化控制。加热工艺制度应满足以下几点要求：1) 必须根据各钢种的性能、断面尺寸大小、形状以及具体加热条件，制订合理的加热工艺。2) 钢的加热温度严格的控制在规定范围内。3) 加热终了钢温必须均匀。4) 防止产生加热缺陷。1. 加热速度钢的加热速度是指在单位时间内钢的温度的变化。对于碳钢而言，由于它的导温系数大，塑性好，只要炉子给热能力允许，可以选用任意加热速度进行加热。对于高碳钢或合金钢，在低温时导热系数小，塑性又差，特别在钢锭内部有较大的残余应力时，应选用较低的加热速度。只有当中心温度达到或超过500600，才允许提高加热速度。一般情况下把700800以下的加热阶段叫低温阶段或预热阶段；当温度超过700800时，这个阶段的加热时间越短越好，该阶段应采用快速加热，因而把这个阶段称为加热阶段；当钢的表面温度刚刚达到加热所要求的温度时，其中心温度一般还达不到出钢温度要求，特别是加热大断面钢坯时，内外温差更大。因此，为了使钢温度均匀，当钢坯表面温度加热到要求温度时，需要保温一段时间，这个阶段称为均热阶段。均热阶段不受加热速度的限制。加热速度按49min/cm（经验数据）控制【2】。2. 加热时间钢坯的加热时间是钢坯在炉时间，是预热时间、加热时间、均热时间的总和，由理论计算得出的加热时间目前还不能与实际相吻合，经验公式及实际资料仍是生产中确定加热时间的主要依据。如加热150×150×12000mm方坯，套用经验公式【2】，其加热时间约为15×（49）=60135min，与实际情况基本相符。3. 加热温度钢的加热温度是指钢加热终了时出炉的表面温度。钢的加热温度有一个上限和一个下限，不同钢种具有不同的温度范围。一般低碳钢温度范围较大，高碳钢和高合金钢加热温度范围较小。碳素钢，最高加热温度应低于铁碳平衡图的固相线100150。普通低碳钢的加热温度一般为10001150【3】，从低碳钢、高碳钢及低合金钢的加热实践看，10501180的加热温度是比较适宜的【2】。3.2.4 钢的轧制轧制工艺制定包括变形制度、速度制度和温度制度。A. 轧制温度制度在轧钢之前要对原料进行加热，其目的在于提高钢坯的塑性，降低变形抗力及改善金属内部组织和性能，以便于轧制加工，即一般要将钢加热到奥氏体单相固溶体组织的温度范围内，并使之有较高的温度和足够的时间以均化组织及溶解碳化物，从而得到塑性高、变形抗力低、加工性能好的金属组织。一般情况下为了更好的降低变形抗力和提高塑性，加工温度应尽量高一些。但是高温及不正确的加热制度可能造成钢的强烈氧化、脱碳、过热、过烧等缺陷，降低钢的质量，导致废品。因此，钢的加热温度主要应根据各种钢的特性和压力加工工艺要求，从保证钢材质量和产量出发进行确定。温度制度规定了轧制时的温度范围，即开轧温度和终轧温度。开轧温度是轧制过程中第一道次的轧制温度，终轧温度是轧制最后一道次的的轧出温度。连续小型生产中，开轧温度一般在10501150，终轧温度一般在9501000左右【2】。轧件在轧制过程中的温度变化，是由辐射、传导、对流引起的温降和金属变形所产生的温升合成的，可用下式表示【4】： （3.1）以上四项起作用的是辐射损失和金属变形热所产生的温升。各项温度变化的计算按下式进行：1、由于辐射引起的温降计算 （3.2）式中：Tf辐射引起的温降，；F轧件的散热表面积，m2；t冷却时间，s；T轧件表面绝对温度，K。2、由于传导引起的温降计算 （3.3）式中：TZ传导引起的温降，； 钢材的导热系数，1.255KJ/(m·h·)；Fz轧件与导热系体的接触面积，m2，对于轧辊Fz2lcbc×106；lc轧件与轧辊的接触弧长，mm；bc轧件轧前与轧后的平均宽度，mm；c0钢材平均比热容，在若杂货温度西热轧温度下取c00.627KJ/Kg·tz传导时间，s；hc轧件轧前与轧后的平均高度，mm。3、由于对流引起的温降计算（3.4）式中 Td对流引起的温降，； T轧件表面绝对温度，K； T0环境绝对温度，K； V0轧件的移动速度，m/s； t对流时间，s； r轧件表面的相对黑度，r0.8；Tf同时间内的辐射温降，；4、由于变形热产生的温升计算 （3.5）式中Tb变形热产生的温升，； A该道次所需变形功，根据公式A=pVln(H/h)； P平均单位压力，MPa，粗略估计可用p=(ty0t75)×b/1500计算； V轧件体积，mm3H、h轧件轧前、轧后高度，mm；a系数，表明被轧件吸收的变形能的相对部分，在T/Ty00.4时，当静力变形时（102s1）为0.92.6；当动力变形时（102s1）为1921； b强度极限，MPa； ty0钢材的熔点温度，K。取钢材的密度7.8，则得： （3.6）由于传导和对流引起的温降很小，甚至可以忽略不计。此时可以采用.采利柯夫方法计算在孔型中轧制和移送到下一孔型时间内，轧件温度得变化： （3.7）式中t0进入该孔型前得轧件温度，；l轧后轧件横截面周边长，mm；F轧后轧件横截面面积，mm2；t轧件冷却时间，s；t1在该孔型中金属温度得升高，；t1值按下式确定：t1=0.183Kmln （3.8）式中Km金属塑性变形抗力，MPa；延伸系数。根据公式6.1可得第一道次的变形抗力为89.2Mpa。开轧温度为1050，第一道次轧后轧件横截面周长为（109+162.3）×2=542.6mm，横截面积为18145mm2，轧件冷却时间为t=L间/V1=1.6/0.16=10s，t1=0.183×89.2×ln1.20=4.17 s=4.5其余各道次计算雷同。B. 变形制度a 轧制过程中的横变形宽展在轧制中轧件的高度方向受到轧辊的压缩作用，压缩下来的金属，将按最小阻力定律移向纵向及横向，由移向横向的体积所引起的轧件宽度的变形称为宽展。正确估计轧制中的宽展是保证断面质量的重要一环。在棒材生产中，如果计算宽展大于实际宽展，则孔型充填不满，造成很大的椭圆度；如果计算宽展小于实际宽展，则孔型充填过满，形成耳子。以上两种均造成轧制废品。b 轧制过程中的纵向变形前滑和后滑实践证明，轧制中在高度方向受到压缩的那部分金属，一部分向纵向流动，使轧件形成延伸，而另一部分金属向横向流动，形成宽展。轧件的延伸是由于被压下金属向轧辊入口和出口两个方向流动的结果。在轧制过程中，轧件出口速度vh大于轧辊在该处的线速度的现象称为前滑；而轧件进入轧辊的速度vH小于轧辊在该点处线速度v的水平分量vcos的现象称为后滑。通常将轧件出口速度vh与对应点的轧辊圆周速度的线速度v之差与轧辊圆周速度的线速度之比，称为前滑值，即：Sh=（vhv）/v×100% （3.9）式中 Sh前滑值； vh在轧辊出口处轧件的速度； v轧辊圆周速度的线速度。而后滑值是指轧件入口断面轧件的速度vH与轧辊在该点处圆周速度的水平分量vcos之差同轧辊圆周速度水平分量vcos之比，即：SH=(vcosvH)/ (vcos)×100% （3.10）式中 SH后滑值； vH在轧辊入口处轧件的速度； 咬入角。按秒流量相等的条件，则有：FHvH =Fhvh （3.11）或：vH= Fh /FHvh= vh/ （3.12）式中 延伸系数。C. 轧制速度制度对于连轧机，不仅仅每架轧机速度制度不同，而且要保证连轧关系，保持各架之间张力要求。小型连轧机一般可达18m/s，最高可达20m/s【5】。各种品种的轧制速度不同，轧件尺寸大轧制速度低，反之则高，其第一架的轧制速度不能低于0.1m/s。 终轧最后一架出口速度设为18m/s。连轧要求金属秒流量相等，即：F1v1=F2v2=F3v3=Fnvn=常数 （3.13）在连续小型棒材轧机中，n机架的延伸系数应等于n机架的速度和n1机架速度之比，即：=vn/vn1 （3.14）根据孔型设计部分分配的延伸系数确定每架轧机的轧制速度，见表3.1。表3.1 各机架延伸系数及轧制速度机架各架延伸系数各架轧制速度（m/s）11.200.1621.300.2034567891011121314151617181.321.351.381.371.391.361.361.341.331.351.331.331.321.241.211.210.270.360.500.6