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1、年产70万吨棒材车间工艺设计摘 要此次设计年产量70万吨，品种为圆钢和螺纹钢的小型棒材厂，其规格分别为1860mm圆钢，1250mm螺纹钢，在此选择22的螺纹钢为典型产品。本车间设计的主要依据是现代棒材生产工艺过程的理论，参阅了国内有关棒材轧机的先进工艺、轧机的装备、技术、孔型系统及一些辅助设备的论述，并参照承钢棒材厂，取一部分技术参数而设计了此车间。此设计说明书以设计任务书出发，首先论述了建厂的必要性和可能性，然后按照车间设计的步骤进行设计，主要是产品大纲的制定、轧机的选择、孔型系统的选择及典型产品的孔型设计、力能参数的计算及校核、辅助设备的选取等。此外，本文附有轧制图表、电机负荷图、孔型图
2、、配辊图及车间平面图，以便参考。关键词:棒材轧机；设计方案；孔型设计；轧机形式；技术参数ABSTRACTThis paper designs a small bars workshop to produce about 700,000 tons round bars and rebars. And their diameter is 18 to 60 mm or 12 to 50 mm. The paper chooses 22 mm rebar as typical produce.The paper is based on the theory of production process
3、about modern bar, and refers to domestic advanced technics of bar mill and discussion about equipment of rolling mill, technology, pass system, auxiliary equipment and so on. Moreover, the paper consults the bar workshop in steel rolling mill of Chengde, and adopts some technical parameters.The pape
4、r proceeds from design assignment book. First, it studies the necessity and feasibility of designing this workshop, then designs the workshop according to elementary process, which mainly includes framing product outline, selecting rolling mill, selecting pass system, computing mechanics parameters
5、and checking them, selecting auxiliary equipment and so on.In addition, there are several design charts: rolling program, load diagram of rolling target, pass system, pass positing, plan view of plant lay out. All of these graphs will help you understand the design consideration and design concept b
6、etter.Key word: bar mill, design scheme, pass system, mill model, mechanics parameters. 引 言我国棒材的总产量在钢材总量中的比例超过40%，在世界上是最高的。这是国内经济建设和出口需要所决定。棒材的70%用作建筑，其余用作各种零部件用材。除螺纹钢筋直接应用于建筑之外，有相当部分加工成各种轴类零件。建筑用材要求在较高的屈服强度下，保持一定的延伸率。机械零件要求机加工性能良好，对组织也有一定要求。作为建筑用材，提高尺寸精度和机械性能的均匀程度，可以节省大量钢材，同样对于加工轴类，也可减少车削，降低成本。棒材的断
7、面形状简单，比起线材一般断面大很多，因此散热慢，允许轧制时间长，头尾温差大的问题不突出，但上限产品容易压缩比不足。与其他热轧一样，为能轧制高尺寸精度的产品，必须保证加热均匀一致，轧机刚度尽可能的高，轧制中，做到冷却一致。轧制中还有磨损带来孔型的变化，影响轧制的持久稳定。棒材以直条交货，轧制单根棒条可以使用最小坯料，轧制道次也不是很多，降温不是主要考虑问题，因而把棒材轧制是所有轧材中最容易实现的品种，它可以有多种方式。全连续轧机一般采用平立交替，轧件无扭，事故少、产量高，可以实现了大规模的专业化生产和组织性能控制，这类车间一般达到年产70万吨左右。同时轧机采用高刚度，控制自动化程度较高，使尺寸精
8、度和合格率得到很大提高，尤其成材率提高，减少回炉炼钢的浪费。本设计按照任务书要求，设计年产70万吨全连续式棒材车间。设计规格为1232mm圆钢，1426mm螺纹钢。选择22的圆钢作为典型产品的孔型设计。第1章 建厂的经济技术依据1.1建厂分析 1.1.1建厂的必要性棒材是热轧条状钢材的一种，棒材的品种按断面形状分为圆形、方形、六角形以及建筑用螺纹钢筋等几种。棒材的用途非常广泛，主要应用于机械、汽车、船舶、建筑以及制造各种标准件等领域。我国生产的棒材主要是建筑用钢材，由于我国是发展中国家，并且一直保持着较高的发展趋势，人民的物质文化生活水平日趋提高，尤其是住房条件得到不断改善；还有，我国正面临的
9、西部大开发项目，因此，在未来几年里我国将面临大量的工程建设和城乡住宅建设，这就需要大量的建筑用钢材，据有关部门的统计资料分析，基建和技改直接用于消费的钢材约占钢材总消费量的2530%，建设工程需要的设备和构件消费的钢材约占2025%，其中圆钢和螺纹钢筋占很大比例，从旺盛的市场要求来看，小型型钢仍是短缺产品，许多钢铁专家和经济学家认为：随着我国产业结构的调整，小型型钢的要求量在一定时期内还会稳定增长。面对这样一个充满活力的市场，为适应我国国情，从长远竞争观点出发，建设一个现代化的棒材生产车间是非常必要的。1.1.2建厂的可能性首先，在炼钢厂的东部，炼铁厂的南边有一块空地，可将厂址选在这里，并且新
10、拟建的炼钢厂的拉坯跨可与其原料跨对接，为其提供充足的坯料，并可实现连铸坯的热装热送。在这块场地的东北部，有一座动力厂，可为其提供充足的热源和动力气体。车间北部为炼铁厂，可为新车间提供丰富的高炉煤气资源，即可作为新厂的加热炉燃料，又可减少废气排放，净化空气。其次，为实现连铸坯的热装热送，所建棒材厂的原料跨与新建炼钢厂的拉坯跨相接，可直接通过辊道将坯料送入加热炉。在建厂初期，通过汽车运输坯料，经原料跨北门运入，通过天车将坯料吊至上料台，再送入加热炉。在厂房成品跨设一条铁路，与炼铁厂的铁路接轨，成品可由这里运输出去。在成品跨再开一个汽车运输的出口，不仅可以解决一部分成品的运输，其他如耐火、润滑材料、
11、桶装药剂、燃烧油、切头切尾及废品等也可通过汽车运输实现。 综上所述，筹建一个新的棒材厂是完全可能的。1.2 厂址选择本车间的厂址选在承钢炼钢厂的东部，炼铁厂的南侧，其主要依据如下：首先，地处风景秀丽的承德市区西部20公里处的双滦区，气候适宜，且不易对市区造成污染。其次，矿产资源丰富。附近的大庙和黑山有丰富的得天独厚的钒钛磁铁矿资源。北京的燕山石化集团公司可为其提供充足的油料。位于厂区附近的滦河可提供足够的工业和生活用水。厂区东面的滦河电厂，保证了厂区的用电需求。再次，人力资源：北京科技大学、河北理工大学、燕山大学均有雄厚的专业人才保证其在技术上的先进。 最终，运输方便。京承铁路可使其产品顺利的
12、进入北京和东北地区。有比较便利的公路设施，并且新建成的京承高速公路使得产品进入北京更加方便快捷。总而言之，将厂址选在承钢炼钢厂东部，炼铁厂南侧，可以充分利用承钢的各种资源，此选址是合理的。第2章 产品大纲及坯料选择2.1 产品大纲的确定2.1.1 编制产品大纲的原则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于钢材的需要。2）考虑各类产品的平衡，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。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
13、化和产品系列化方向发展，以利提高轧机的生产技术水平。4）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。2.1.2 产品方案的主要内容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。2.1.3 产品大纲.表2-1 设计年产70万吨优质棒材车间（单位：万吨）钢种代表钢号年 产 量 （ 万吨 ）1216mm1822mm24mm2632mm小计钢种比例（%）碳素结构钢Q23543141220优质碳素结 构 钢20 4545692440合金结构钢40Cr 20CrMnTi25441525铆螺钢ML25、ML35111
14、35弹簧钢65Mn60Si2Mn11135低合金钢20MnSi2135合 计（万吨）1015152060规格比例%16.67252533.331002.2 坯料选择棒材生产所用的原料有三种，可分为小钢锭（用钢锭直接轧制成材）、钢坯（用钢锭轧制成的坯）和连铸坯。2.2.1连铸坯的特点优点：连铸坯使用钢水直接浇注拉矫而成的，在生产过程中省去了整模、脱模、钢锭均热、初轧开坯等生产工序，简化了生产过程及设备，使金属收得率提高了6%12%以上，并大幅度降低能耗，运行成本降低，较初轧坯形状好，短尺少，组织成分均匀，节省投资，节省劳动力，易于实现自动化。缺点：使用钢种少，目前主要用于镇静钢，压缩比也受一定得
15、限制，也受结晶器得限制，规格不灵活，连铸速度较慢，与轧制速度不匹配，工艺难掌握。使用条件：适合于大、中、小多类钢铁企业，生产品种较少，批量较大的情况；适合于压缩比要求不特别严格的产品。2.2.2钢坯的特点优点：钢坯是以大钢锭为原料，经均热，初轧开坯轧制而成。因此，可用较大的钢锭，压缩比也可较大，反复破碎再结晶，得到均匀细小晶粒，并且可以中间清理，所以钢材的内在质量好，钢种范围广，坯料的尺寸规格可灵活选择。钢种不受限制。缺点：需要初轧开坯，使工艺设备复杂化，能源消耗和成本增高，并且在加热过程中烧损，切去头尾，金属收得率降低。使用条件：连铸困难的合金钢及特殊要求的钢种以及生产品种较多的车间。2.2.3小钢锭的特点优点：不用初轧开坯，可直接轧制成材。缺点：金属消耗大，成材率低，中间不能进行清理，表面质量差，压缩比小，产量低。使用条件：无初轧开坯和连铸小方坯的中小钢铁企业及特殊用途轧机。随着近些年来，连铸技术得到了飞速发展，许多连铸过程中易出现的问题均得到了较好的解决，目前连铸坯的质量已接近
