轧钢专业毕业论文27001.doc

毕业设计说明书设计题目：年产35万吨硬线线材车间工艺设计 摘 要根据设计任务要求，进行年产35万吨硬线车间设计。设计参考众多国内外先进的线材生产厂，由任务书产量要求，选择高速线材生产方式。设计内容包括建厂经济依据、产品大纲分配、原料选择、出口速度选择、道次选择、轧机比较及选择、孔型系统设计、速度计算、温降计算、力能计算、轧辊校核、斯太尔摩风冷线等辅助设备选择等。为保证高速下顺利轧制，全线为平立交替布置，轧件无扭运行，尽可能减少事故隐患。粗中轧机采用高刚度二辊短应力线轧机，预精轧机前两架短应力线轧机，后四架采用悬臂式轧机，这样可以安装高硬度耐磨碳化钨辊环，延长轧辊孔型寿命，保证最终产品精度。精轧机组采用10架方案，皆为超重V型悬臂成组传动轧机，出口安装4架减定径机，保证轧制速度高并且尺寸精确稳定。生产线预精轧后采用了长段高强度水冷，保证进精轧轧件温度较低。精轧后的穿水冷却，保证吐丝机吐丝温度。产品按照德国DIN标准A级生产（5.5±0.1）。车间工艺与设备选择能够高精度生产5.5硬线。关键词：硬线；短应线轧机；平立交替；超重V型无扭轧机；控制冷却ABSTRACTThis task is to design workshop that can produce 350 Kt hard wire. Re-ferring to a number of domestic and international advanced hard wire work-shops and according to the task requirement, the high speed produce pattern is chosen. In this paper, the following aspects are referred, such as the economic accordance, the distribution of output, the material choose, rolling speedat exit choose, the number of passes, the mill comparision and choose, pass system design, rolling velocity computing, the temperature and mechnical computing, the strengthen of roller test, Stelmorair cooling tables choose, etc. In order to successfully rolling hare wire at high speed, all mill on the produce line set horizon-tal and vertical looper. In the rolling process, the rolling piece has notwist , thus, the hidden accident can be reduced. Rough and middle mill are heavy-rigidly two-roller short stress thread stands, as to pre-finishing mill group, the former two stands are short stress thread , the later fourstands are cantilever, which are able to install high hardness and wearlessness rollcollar made from WC so that the life of roller pass can be longer, therefor, the precision of produc-tion can be satisfied. The finishing mill group adopt 10 stands, which all are over weight V-type no twist cantilever mill and used entire group driving. At the exit of finishing mill group, the two sizing diameter stands are equipped to ensure higher rolling speed and the stable size pr-ecision.The rolling technology is laid down and equipment are selected so that high precision 5.5 hard wire can be produced.Keywords: hard wire; short stess thread; horizontal and vertical looper,over weight V-type; no twist cantilever mill; controll cooling. 目 录摘 要IABSTRACTII引 言- 1 -第1章 绪 论- 2 -1.1 线材- 3 -1.1.1 线材的定义- 3 -1.1.2 线材的用途- 4 -1.2 我国线材生产概况- 4 -1.2.1 技术上的差距- 5 -1.2.2 管理上的差距- 6 -1.2.3 市场分析- 6 -第2章 厂址的选择与产品大纲的制定- 7 -2.1 厂址的选择- 7 -2.2 产品大纲制定原则- 8 -2.2.1 国民经济发展对产品的要求- 8 -2.2.2 产品的平衡- 8 -2.2.3 建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等的可能性- 8 -2.3 产品具体内容- 8 -第3章 原料的选择与金属平衡表- 10 -3.1 原料的选择- 10 -3.1.1 原料种类、断面形状、尺寸及单重的选择- 10 -第4章 主机列选择与布置- 13 -4.1 主机列选择原则- 13 -4.2 主机列选择- 13 -4.2.1 机架数目的确定- 13 -4.2.2 粗轧机组的选择- 14 -4.2.3 中轧机组的选择- 14 -4.2.4 预精轧机组的选择- 15 -4.2.5 精轧机组及减定径机组的选择- 15 -第5章 孔型设计- 17 -5.1 孔型设计的内容- 17 -5.2 孔型系统的选取- 17 -5.2.1 粗轧机孔型系统的选取- 17 -5.2.2 中轧、预精轧及精轧轧机孔型系统的选取- 18 -5.3 孔型设计计算- 18 -5.3.1 1#孔型(平箱)尺寸设计及计算- 18 -5.3.2 2孔型(立箱)尺寸设计及计算- 18 -5.3.3 各道次延伸系数- 19 -5.3.4 孔型设计计算- 21 -5.4 孔型在轧辊上的配置- 22 -5.4.1 孔型在轧辊上的配置原则- 22 -5.4.2 孔型在轧辊上的配置- 23 -5.5 确定轧辊的平均工作直径及机架的连轧常数- 23 -5.5.1 轧辊的平均工作直径- 23 -5.5.2 孔型在轧辊上的配置原则- 24 -第6章 年产量计算- 27 -6.1 轧制节奏图表- 27 -6.2 典型产品的小时产量计算- 27 -6.2.1 典型产品5.5mm轧机小时产量：- 27 -6.2.2 轧钢机的平均小时产量- 28 -6.2.2 年产量计算- 29 -第7章 力能参数计算与强度校核- 30 -7.1 力能参数计算- 30 -7.1.1 轧制温度- 30 -7.1.2 轧制压力- 32 -7.2 电机功率的校核- 37 -7.2.1 传动力矩的组成- 37 -7.2.2 各种力矩的计算- 39 -7.2.3 电机校核- 41 -7.2.4 第一道次电机功率校核举例- 42 -7.3 轧辊强度的校核- 43 -7.3.1 强度校核- 44 -7.3.2 第一架轧机轧辊强度校核举例- 45 -第8章 辅助设备选择- 49 -8.1 辅助设备选择的原则- 49 -8.2 辅助设备选择- 49 -8.2.1 加热炉- 49 -8.2.2 导位装置- 52 -8.2.3 剪切设备- 54 -8.2.4 冷却精整区主要设备- 55 -第9章 线材轧制生产工艺过程- 57 -9.1 工艺过程制定依据- 57 -9.2 线材生产工艺特点- 57 -9.2.1 轧制速度进一步提高使轧机生产能力提高- 57 -9.2.2 采用连铸坯热送热装工艺- 58 -9.2.3 无头轧制- 58 -9.2.4 粗中轧机组采用全平 / 立布置实现全线无扭轧制- 58 -9.2.5 预精轧机采用与无扭精轧机相同结构的“微型无扭轧机”- 58 -9.2.6 无扭精轧机组采用重型和超重型 V型结构- 59 -9.2.7 采用低温轧制技术- 59 -9.2.8 采用减定径机组进行精密轧制- 59 -9.2.9 采用控制轧制和控制冷却- 61 -9.2.10 合金钢采用高速无扭轧制和控制冷却已趋成熟- 61 -9.3 线材生产工艺过程概述- 62 -第10章 车间平面布置- 63 -10.1 车间平面布置得原则- 63 -10.2 车间平面布置得内容- 63 -10.2.1 布置简图- 64 -10.2.2 各部分的具体布置- 64 -第11章 劳动保护措施- 65 -11.1 工艺方面- 65 -11.2 通风降温- 65 -11.3 电气方面- 65 -11.4 运输设备- 65 -12章 环境保护- 66 -结 论- 67 -参考文献- 68 -致 谢- 69 -引 言线材是指成卷交货的圆、扁小断面长材。因为断面小，散热快，保持同一温度下轧制不容易。线材产品一半是用与细规格拉拔，用户要求大盘重交货。降温快与大盘重需求的矛盾使线材生产工艺走向高速，线材设备从横列轧机走向多线复二重轧机，又走向单线无扭轧机，当今世界最高线材速度达到150m/s。高速轧制要求机组动平衡好，轧槽耐磨。产品高精度则要求加热均匀、轧线轧机全线高刚度。为保证轧线顺利生产，高线轧机在粗轧、中轧、预精轧与精轧之间安置飞剪，正常生产时用来切去温度偏低的头部，出事故时用来碎断，防止事故扩大。精轧阶段轧件速度高，轻微动态速降便造成堆钢事故。为使高速下顺利运行，线材精轧采用成组传动，四台电机串并联在一块，升速驱动十架悬臂小型精轧轧机。线材不仅用途很广而且用量也很大，它在国民经济各部门中占有重要的地位。据有关资料统计，各国线材产量占全部热轧材总量的5.3%15.3%。美国约占5%，日本约占8%，英国约占9%，法国约占14%，我国约占20%左右。线材的用途概括起来可分两大类：一类是线材产品直接被使用，主要应用在钢筋混凝土的配筋和焊接结构件方面。另一类是将线材作为原料，经过再加工后使用，主要是通过拉拔成各种钢丝，在经过捻制成为钢丝绳，或在经过编制成钢丝网；经过热锻或冷锻成铆钉；经过冷锻及滚压成螺栓，以及经过各种切削加工及热处理制成机器零件或工具；经过缠绕成型及热处理制成弹簧等。硬线是金属制品行业生产中、高碳产品的主要原料。硬线可用来制造弹簧钢丝、预应力钢丝、钢丝绳、辐条钢丝、胎圈钢丝、镀锌钢丝及镀锌绞线等，是金属制品行业进行深加工的主要原料。在质量上，要求硬线不仅具有良好的外形尺寸和表面质量，而且对金相组织、脱碳层和力学性能提出了更高的要求。第1章 绪 论自20世纪60年代中期高速线材轧机及轧后控冷技术问世以来，随着线材生产技术本身的日臻完善和相关技术的进步，高速线材轧机的产品在品种规格范围、盘重、尺寸精度、表面质量及内在质量上比以往的线材轧机产品均有长足的进步，能更好的满足经济和技术发展的需要。线材不仅用途很广而且用量也很大，它在国民经济各部门中占有重要的地位。据有关资料统计，各国线材产量占全部热轧材总量的5.3%15.3%。美国约占5%，日本约占8%，英国约占9%，法国约占14%，我国约占20%左右。线材的用途概括起来可分两大类：一类是线材产品直接被使用，主要应用在钢筋混凝土的配筋和焊接结构件方面。另一类是将线材作为原料，经过再加工后使用，主要是通过拉拔成各种钢丝，在经过捻制成为钢丝绳，或在经过编制成钢丝网；经过热锻或冷锻成铆钉；经过冷锻及滚压成螺栓，以及经过各种切削加工及热处理制成机器零件或工具；经过缠绕成型及热处理制成弹簧等。目前，尽管中国已成为一个世界钢铁大国，但从世界钢铁工业新技术蓬勃发展的新形势看，中国还处在技术落后的地位，在产品的品种、质量、及经济指标上与先进产钢国存在着不小的差距，远不是一个具有国际竞争力和技术创新能力的世界钢铁强国。这种现状对处于经济和钢铁工业发展、改革关键时期的中国来说，既是难得的机遇，也面临着严峻的挑战。从80年代以来，我国陆续引进和国内生产的高速线材轧机大约有25套38条生产线。据1996年统计，具有大盘重优质线材生产能力669万吨，仅占线材总产量的34.49%，轧制的品种也不尽合理。日本1994年线材总产量700万吨，特殊钢线材产量为350万吨左右，占总量的50%；高碳硬线100110万t，占总量的16%；其余的34%为普碳线材。我国1994年线材总量为日本的两倍多，特殊钢线材和高碳线材之和不到200万t，只占总量的12.7%。因品种结构不同所带来的经济效益的差距很大，约为1.812倍。由此可见，加快我国线材生产的技术进步，结合国情，应用、更新高刚度轧机，尽快赶上国际先进技术发展潮流，是线材生产面临的紧迫任务。另外我国高速线材生产还存在钢坯质量差、轧机落后以及管理水平（操作管理不够精细）和美国、日本等钢铁强国都存在一定的差距。硬线是金属制品行业生产中、高碳产品的主要原料。1994年以前，国产硬线一直处于供不应求的局面，故而“七五”至“八五”期间，硬线特别是优质硬线 高速线材轧机生产的大盘重、无扭、控冷索氏体化中、高碳线材，一直被冶金业部列为重点发展品种。自1987年起国内高线发展快速，特别是“八五”期问诸多高线企业相继开发了硬线品种，国产线材中硬线比例大幅度提高，尤其是优质线材比例增幅更快。预计“九五”初期优质硬线量在硬线总量中将超过8O。目前在硬线总量已满足制品行业需求的情况下，提高质量，发展品种是国产优质硬线的主攻方向。本文参考众多国内外先进的线材生产厂，根据市场的需求采用先进的设备及轧制工艺，对现代化的高线车间设计进行了详细说明。1.1 线材1.1.1 线材的定义自20世纪60年代中期高速线材轧机及轧后控冷技术问世以来，随着线材生产技术本身的日臻完善和相关技术的进步，高速线材轧机的产品在品种规格范围、盘重、尺寸精度、表面质量及内在质量上比以往的线材轧机产品均有长足的进步，能更好的满足经济和技术发展的需要。1. 线材的概念线材是热轧材中断面尺寸最小的一种，由于轧钢厂需将线材在热状态下圈成盘卷并一次交货，故又称之为盘条。2. 高速线材的规格高速线材轧机以其合理的孔型系统和搞适应性的机电设备及布置方式，使其产品规格范围远比常规线材轧机的大。一些带有盘条作业线的高速轧机生产直径的范围5.560，一般高速轧机产品规格范围为5.530。3. 高速线材的大盘重轧制过程中轧件温降是制约线材产品盘重的决定性因素，高速线材轧机具有普通线材轧机几倍甚至十几倍的轧制速度，完全解决了轧制过程中轧件的温降问题。如今大多数高速线材轧机的产品盘重为10002500kg。大盘重的产品不仅增加了用户的效益和提高了再加工的效率，同时也提高了高速线材轧机本身的生产效率和成材率。4. 高速线材产品的高精度高速线材轧机以其精确的孔型设计，合理的张力及活套控制，单线无扭高速连续轧制方式，以及足够的轧机刚性结构和耐磨的轧辊材质，保证了产品具有普通轧机难以保持的断面尺寸精度。通常高速线材轧机的产品断面尺寸精度能达±0.1（对5.58.0的产品而言）及±0.2（对9.016产品及盘条而言），断面不圆度不大于断面尺寸总偏差的80%。近年来又出现了成圈前的规圆设备，能把断面尺寸偏差控制到±0.05。但尽管高速线材轧机能够生产高精度的产品，由于社会需求的线材并不都要求有这样高的断面尺寸精度，实际生产中需要选择全面的高刚度轧机，并且为合理使用轧辊轧槽和分别满足各种断面尺寸精度的需要，通常把产品断面精度控制在±0.1±0.3。1.1.2 线材的用途线材不仅用途很广而且用量也很大，它在国民经济各部门中占有重要的地位。据有关资料统计，各国线材产量占全部热轧材总量的5.3%15.3%。美国约占5%，日本约占8%，英国约占9%，法国约占14%，我国约占20%左右。线材的用途概括起来可分两大类：一类是线材产品直接被使用，主要应用在钢筋混凝土德配筋和焊接结构件方面。另一类是将线材作为原料，经过再加工后使用，主要是通过拉拔成各种钢丝，在经过捻制成为钢丝绳，或在经过编制成钢丝网；经过热锻或冷锻成铆钉；经过冷锻及滚压成螺栓，以及经过各种切削加工及热处理制成机器零件或工具；经过缠绕成型及热处理制成弹簧等。表1.1所列的是由线材制成的各类用途金属制品。表1.1 线材制品用途钢种制品名称及用途低碳钢混凝土配筋、镀锌低碳钢丝、制钉、螺丝、金属网、电缆、通讯线中、高碳钢螺丝、自行车辐条、发条、钢丝床、伞骨、衣架、钢丝绳、钢绞线焊接钢焊条、焊丝弹簧钢弹簧、钢丝滚珠轴承钢滚珠、滚柱冷顶锻用钢铆钉、螺栓、螺帽不锈钢防腐金属网、不锈钢焊条、耐热及非磁弹簧、高级铆钉、医用缝合针工具钢量具、刀具、模具、制针、钟表用钢丝、工具、琴弦低合金钢螺纹钢筋1.2 我国线材生产概况近年来，我国线材生产发展迅猛，特别是从1986年以来新建了一大批先进的高速线材轧机，我国现已成为世界上三大线材生产国之一，这三大线材生产国就是美国、日本和中国。据统计，我国有轧制速度(保证速度)大于100m/s的共9条轧线;大于50m/s小于100m/s的36条，这36条里包括保证速度为90m/s，而最大速度超过100m/s的马鞍山钢铁公司、唐山钢铁公司和酒泉钢铁公司共4条轧线;轧速大于36m/s小于50m/s的有4条。上述高速线材轧机加在一起共49条，其设计产量达1048万吨/年。其它还有轧速7m/s18m/s的横列式和复二重轧机约80套，我国总共有线材轧机约130套。我国1996年产钢10124万吨，材9338万吨，其中线材1833.9万吨，1997年上半年1月6月产钢5250.64万吨，材4686.54万吨，其中线材972万吨，1997年线材的总产量可达2000万吨/年，线材的产量占粗钢的18.5%，占钢材的20.1%。从数量来看应能满足我国市场需求，但从品种质量等方面来看尚有缺口，如阀门钢、制高强度钢丝的高碳钢、高质量的轴承钢、弹簧钢等。目前我国线材生产的装备水平：达到国际先进水平的线材轧机即摩根第V代的线材轧机，轧速大于100m/s(保证速度)，有9条轧线，特别是其中宝钢1条轧线，现已在建设中，1998年投产，这条轧线已配备了世界已有的先进的一切装备，也就是摩根公司已发表过的最先进工艺和设备：如V型预精轧机，V型超重负荷精轧机，减径定径机(塔克森轧机)、吐丝管可快速更换的吐丝机;根据产品规格和运输速度，沿输送辊道宽度方向，冷却风量可进行合理分布和调节的控冷线;带有线圈分配器的集卷系统等等;轧制保证速度达110m/s。除此以外我国还引进了除摩根公司以外的其它国际上有名的公司的线材轧机，如德马格(DEMAG)轧机(机架75°/15°)布置，达涅利的BGV200/160轧机和MHP800轧机(达涅利集团的摩根沙玛制造)，阿希洛(Ashlow)轧机，波米尼(POMINI)轧机共七个机型和我国自己开发的四个机型(已在国内生产的)。所以在这49条线材轧机中，除了尚未引进摩根沙玛的P918机型和德国司开脱(SKET)机型外几乎已囊括了全世界所有水平较高的线材轧机。我国36条轧速大于50m/s而小于100m/s的轧机中，有4条保证速度90m/s最高轧速大于100m/s。轧速70m/s80m/s的轧机有16条，50m/s65m/s的有16条。总的来说高线轧机数量已经不少，在我国线材轧机总的数量130套中占37%，但产量占50%以上，也就是说我国约50%的线材还是用轧速小于18m/s的低效低品质的横列式或复二重式轧机生产出来的，以上就是我国线材轧机的现状。1.2.1 技术上的差距钢坯质量差、轧机落后。目前我国线材多为建筑材等大路货产品，一些优质高档产品的质量不能满足各种行业的要求，硬线产量不足等。由于对全线高刚度轧机的作用认识不足，不少线材厂粗轧采用开式机架、悬臂机架、甚至三辊轧机，这些轧机刚度低，对加热温度和坯料抗力十分敏感。近年来，虽然进行了一些小规模的技术改造，如改用较大断面连铸坯做原料，一火成材轧制，轧机改为滚动轴承，线材精轧机后配置简易控冷线等。但仍不能避免成品尺寸波动大，轧制品种少等不足。这类轧机将随着轧钢技术的发展逐步遭到淘汰。有条件的钢铁厂应抓住机遇，改造刚度较低的线材轧机。1.2.2 管理上的差距操作管理不够精细。1998年我国高线车间成材率仅有3个厂的最好指标高于96%，大部分高线车间在94%或更低。美国CFI工厂与USS COBE厂高线成材率可达97%，而日本新日铁君津线材厂与神户制钢加古川线材厂的成材率高达98.5%以上，两厂的烧损控制到0.3%0.4%，粗轧机组后飞剪切头长度仅为3040，线材尺寸公差为5.5±0.125，但两厂均是70年代初投产的第1代摩根轧机或改造后的第1代摩根轧机，4线轧制，标准型斯泰尔摩线，有些硬件远不如我们90年代引进的高线轧机，但两厂操作精细、管理严谨，产品与技术经济指针皆为世界一流。1.2.3 市场分析供需状况国内线材市场供应过剩市场特征：1 新增产能不多，产量增长明显放缓 2 生产布局不合理，区域市场特征明显 3 市场竞争激烈，钢厂贴近市场定价 4 出口地区相对集中，受国际市场影响较大 5 产品结构调整容易，建筑与工业线材相互影响 第2章 厂址的选择与产品大纲的制定2.1 厂址的选择确定厂址要做多方案比较，选择最佳者。厂址选择的合理与否，不仅影响建设速度和投资，也影响到投产后的产品成本和经济效益，必须十分慎重。厂址选择应考虑以下因素：1. 要考虑工业布局，有利于经济合作；2. 合理利用地形设计工艺流程，简化工艺，减少运输量，节省投资；3. 尽可能接近原料产地及消费地点，以减少原料及产品的运输费用；4. 地质条件要好，地层下不能有具有开采价值的矿物，也不能是已开采区；5. 水电资源要丰富，线材车间要求供水、供电不得间断，供电要双电源；6. 尽量少占良地；7. 厂址要位于居民区主导风向的下风向或测风向。本设计对厂址选择如下：1. 轧钢工厂的原料和成品运输及水电的消耗量很大，厂址应选在靠近铁路接轨站，并应保证接轨的方便和避免复杂的线路建设工程。应靠近原料、燃料的基地和产品销售的地点。近水源、电源，以缩短运输距离和管线长度，以减少建厂的投资和运营费用。2. 厂址的面积和外形应能满足生产工艺过程的需要，把所有的建筑物构筑物合理地布置在厂区之内，并应有一定的扩充余地，以供工厂发展之用。3. 厂址应位于城市和居民区主导风向的下风向，一般应有1000米以上的距离，并应与其它企业不相干扰。窝风的盆地不宜选择为工厂厂址。4. 厂址应靠近城市和已有的工厂，以便在生活福利和公用设施上互相协作。5. 厂址的地势最好是平坦的，厂址的地表应由中心向四周倾斜，以便使地面水能依自然坡度向外畅流，不需要大量的土方工程。6. 轧钢工厂主要的建筑物、构筑物，大多需要较深的基础和地下室，在建筑房屋和构筑物时厂址的土壤不需要复杂的基础工程。地下水位尽可能低于地下建筑和构筑物基础的深度，并无侵蚀性。7. 厂址不受洪水及大雨的淹没，厂址最低处应该高出河流或海水涨潮的最高水位0.5m 。8. 厂址不应位于矿床或已开采的矿坑、溶洞和土崩的地层上，不应布置在各种有机废物、化学废物、舍弃物的附近。9. 厂址应有较容易弃渣的低洼地带。10. 工厂的污水（符合国家环保法规定范围的）应尽量排到城市的下游或取水点的下游。11. 布置厂址时应充分利用地形，不占或少占农田。综合考虑以上因素，本高速线材车间选在北方建厂。2.2 产品大纲制定原则产品大纲是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名称、品种、规格、状态及年生产量。产品大纲的制定依据以下原则2.2.1 国民经济发展对产品的要求根据国民经济各部门对产品数量、质量和品种等方面的需求情况，既考虑当前的急需，又要考虑将来发展的需要。2.2.2 产品的平衡考虑全国各地生产的布局和配套加以平衡。2.2.3 建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等的可能性2.3 产品具体内容综合考虑市场需求、年产量、生产条件等因素本设计的产品大纲如下：按规格计算：5.5 占 10% 6.5 占 40%7.0 占 25% 8.012.5 占 25% 按钢种产量比例：碳钢：C% > 0.45%，占90%；焊线钢：C% =0.05% 0.15%，占5%；冷墩钢：C% =0.07% 0.5%，占2%；低合金钢：C% < 3.5%，占3%。产品详细情况见表2.1。表2.1 产品大纲钢种5.56.57.08.012.5合计代表钢种碳钢焊线钢冷墩钢低合金钢合计3.420.190.0760.1143.8万吨15.680.760.3040.45615.2万吨8.550.4750.190.2859.5万吨8.550.4750.190.2859.5万吨36.2万吨1.9万吨0.76万吨1.14万吨40万吨60钢H08AML15MnVBGCr15产品公差及标准见表2.2。表2.2 产品公差及标准产品直径()公差()椭圆度()5.5 7.07.0 10.010. 12.5头尾两圈±0.1±0.15±0.2±0.50.20.240.320.8第3章 原料的选择与金属平衡表3.1 原料的选择3.1.1 原料种类、断面形状、尺寸及单重的选择1. 原料种类的选择线材车间的原料按其生产方式分为钢锭、轧制钢坯和连铸钢还三种。钢锭由于铸造工艺的限制，一般断面较大，而且为了脱模不可避免地在钢锭长度方向带有锥度，这就造成以钢锭为原料生产线材时的轧制道次多，轧制过程中温降大；特别是由于钢锭内在和表面缺陷没有经过开坯阶段的轧制加工和轧后处理，造成线材生产中轧制事故多，作业率低，产量难以提高，产品质量差，各项消耗大。目前，用钢锭作原料直接轧成线材的生产方式已被淘汰。轧制钢坯经粗轧机开坯轧制而成，其规格范围广、钢种多但并不能消除偏析、缩孔等缺陷且再生产过程中要发生烧损、切头、切尾等。故轧制钢坯很少用。比起钢锭、轧制坯连铸坯的金属收得率高、能耗低、劳动条件改善、生产率提高。因此我们选用连铸坯。2. 原料断面形状的选择大盘重要求大断面，但断面过大使轧制道次增加，机架数增加，投资增加。一般我们选择方坯，它可以减少事故的发生，并有利于延伸系数的分配，减少轧制道次。3. 原料单重的选择大盘重要求坯料重量大。粗略按以下计算：金属氧化损失一般占坯重的1%，粗轧切头在3kg以下，预精轧切头一般为1.5kg，精轧前切头一般为1.2kg，成品切头一般为3kg则： (3-1)式中：坯料单重；成品盘重。由用户要求和设备经济性考虑，盘重一般为2.0 t 左右，取坯料约为2.03 t。4. 原料尺寸的选择坯重一定情况下，选择大断面坯可以缩短坯料长度，但断面过大使轧制道次增加，机架数增加，投资加大。断面小则长度大。结合现场选165mm2。坯料长受加热炉宽度限制，一般不超过12m的加热炉技术较为成熟，加热上限温度较高。另外从连轧出入口速度考虑，由连轧关系 (3-2)式中：坯料、成品断面积；坯料、成品轧制速度。轧线出口速度对车间生产能力和技术水平起决定作用，出口速度高，可以增大盘重，提高产量。而且相应提高了入口速度，避免粗轧辊速度低，产生严重热龟裂。但控制水平要求也相应提高。考虑先进性和经济性，参考现场取为 120m/s。为满足粗轧热应力状态下轧辊不龟裂的速度应大于0.11m/s，所以坯料边长 (3-3)式中：取产品大纲中最小断面尺寸。则154.1mm由于坯料重2 t左右，取连铸坯密度为7.6g /m3，则钢坯的长约为：L =9.81m ( 3-4)参考现场取L = 10m，故最终选择165方X10m的方坯，单重达2.03吨。3.1.2 原料的质量、规格及尺寸偏差1. 原料质量1) 连铸坯表面不得有肉眼可见的裂纹、重皮、结疤、夹杂。2) 表面不得有深度大于3mm的划痕、压痕、擦伤、气孔、皱纹、耳子、凸块、凹坑和深度大于2mm的发纹。3) 连铸坯横截面不得有缩孔、皮下气泡2. 原料的规格及尺寸偏差表3.1 原料的规格及尺寸偏差名义尺寸(mm)长度(mm)宽度(mm)对角线偏差单重(kg)165×165尺寸165偏差±4尺寸165偏差±46 mm2069钢坯长，总弯曲度小于100mm，不得有明显的扭转。3.2 金属平衡表轧制过程中线材消耗一般由烧损、切损、轧废、检查样品及人为的钢号混乱等组成。其中烧损约占0.8%，轧废约占1.5%，检查样品约占0.2%，则年产30万吨的硬线线材车间金属平衡表如下。表3.2 金属平衡表钢坯(万t)成品(万t)损耗 ( t )质量比例(%)41.241004097烧损3298.90.8切损20620.5轧废61861.5检查样品824.80.2金属消耗系数为：第4章 主机列选择与布置4.1 主机列选择原则轧钢机形式的选择包括轧机布置形式和结构形式两个方面，而在通常情况下，两者应是相匹配的。轧钢机形式的选择主要根据生产的品种、质量、轧制速度、生产规模及所确定的工艺过程来决定，还要考虑到轧钢机的制造条件和工人的劳动条件等因素。总的来说主机列（轧钢机）的选择应依据以下原则：1. 在满足产品方案的前提下，轧机组合要合理2. 有较高的生产率和设备利用系数3. 保证获得良好质量的产品，并考虑到生产新品种的可能4. 有利于实现机械化、自动化，有利于改善工人的劳动条件5. 轧机结构型式合理、操作方便、维修方便。本车间设计主要生产硬线产品，硬线产品不同于其它普线产品，它要求尺寸精度高、表面质量好，而且还要保证其良好的性能，以便后续加工。由于硬线生产所需的轧制力大，要求的轧制精度高，因而主机列的选择也不同于一般线材厂，要满足以上要求需要高精度、高速度的轧机机组，并且粗轧机要有很好的刚度，能够实现大压下。4.2 主机列选择4.2.1 机架数目的确定由坯料尺寸（165×165）和所轧制的最小断面的轧件尺寸（5.5）确定轧制道次。考虑到坯料尺寸偏差和热膨胀因素，所以总延伸系数为 (4-1)一般全线平均延伸系数为： (4-2)轧制道次为： (4-3)参考现场实际生产情况及相关数据将28架轧机分为粗轧、中轧、预精轧、精轧机组。其中粗轧6架，中轧6架，预精轧6架，精轧10架。4.2.2 粗轧机组的选择粗轧机组是使坯料得到初步压缩和延伸，得到温度合适、断面形状正确、尺寸合格、表面质量良好、端头规矩、长度适合工艺要求的轧件。本设计选用6架平立辊交替布置的二辊无牌坊式粗轧机组，采用单独传动方式。这种粗轧机组的平一立轧机为单独传动，过去只能单线无扭轧制，主要用在产品精度要求很高的轧机上。目前，立辊轧机已发展成为可转换为水平轧机的结构(如图4.1)，其传动方式有上传动和下传动两种。有了这种结构的轧机，在粗轧机组上既可单线无扭轧制，又可多线轧制。它为产品精度要求高，年产量要求大的高速线材轧机车间提供了条件。例如奥钢联里木多纳维茨厂就采用了这种粗轧机组，从而满足了中轧和精轧机组的双路布置，单线轧制的需要。1一水平机架；2一立式机架图4.1立辊可转换为水平辊的轧机示意图4.2.3 中轧机组的选择中轧的作用是继续缩减从粗轧机组轧出的轧件断面，为精轧提供形状正确、尺寸精确的中间料为保证足够的压下量。本设计所选的中轧机组参考宝钢高线厂、安钢高线厂等高速线材厂，为6架平立交替布置的、双支点、长辊身、多孔型无牌坊轧机。4.2.4 预精轧机组的选择精轧机组继续缩减从中轧机组轧出来的轧件断面，为后面的精轧机组轧机提供尺寸精确和形状正确的轧件。本设计前两架选用无牌坊轧机，后四架选用悬臂轧机。图4.2为预精轧的机列布置，属于平立悬臂式轧机交替配置。l一水平机架；2一立式机架图4.2 预精轧机的机列布置4.2.5 精轧机组及减定径机组的选择高速线材轧机的精轧机组是最具特色的关键设备，它的水平决定整套线材轧机的水平。从高速轧机的诞生与发展看，不论那一种型式的轧机都追求实现高速，而要达到高速都必须解决高速运转所产生的振动问题。减少振动的方法