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1、合金棒材车间设计和工模具钢的特点及生产摘要 本设计是参照抚顺特钢合金钢连轧厂而设计的年产量为20万吨的棒材连轧车间。典型产品为30CrMo，直径为16的棒材。整个说明书包括综述、正文和专题三个部分。在综述部分叙述了棒材的基本知识和国内外棒材生产的现状。第二部分是正文部分，（从第二章到第九章）正文说明正文说明整个设计的总体方案,主要包括产品方案、工艺流程、生产方案的制定、金属平衡的制定、生产设备的选择、工艺参数计算、道次计算、孔型设计、轧制力能参数校核、咬入角能力校核、年生产量计算，还涉及了环保措施。另外还绘制了孔型图和车间平面图。专题部分简要介绍了关于工模具钢的特点及生产。关键词：棒材；工艺设
2、计；孔型设计；校核；工模具钢Alloy bar and tool and die steel plant design characteristics and productionAbstractThe design is light steel rolling plant in Fushun Special Steel designed annual output of 20 tons of bar rolling workshop. Typical products 30CrMo, a diameter of 16 bar. Review the entire manual, includ
3、ing, text and thematic three parts. Described in section bars review the basic knowledge and the status bar production at home and abroad. The second part is the body part (from chapter to chapter IX) Body of the text shows that the whole design of the overall program, including products, programs,
4、processes, production of program development, the metal balance of the development, production equipment selection, process parameter calculation, calculation of pass, pass design, rolling force and energy parameters Check, check bite angle capacity, annual production levels, but also the environmen
5、tal protection measures. Pass also drawn maps and workshop plans. Special section briefly describes the features on the tool and die steel and production.Keywords: Bar; process design; pass design; check; Tool Steellw1. 综述61.1 棒材的分类61.2 棒材的轧机分布及生产工艺71.2.1 棒材轧机布置：71.2.2 棒材的生产工艺71.3 棒线材生产技术的发展与进步91.3.
6、1 注重改进轧前工序91.3.2 加热炉技术进步91.3.3 热送热装91.3.4 感应加热101.3.5 无头轧制工艺101.3.6 棒线材生产的定径减径机组111.3.7 控制冷却工艺121.3.8 多种机型的运用121.4 我国棒线材发展现状131.4.1 20年前我国棒线材生产状况131.4.2 20年来型钢生产的技术进步141.4.3 我国棒线材生产现状141.5 国外棒线材的发展现状151.5.1 特殊钢棒线材的发展151.5.2 支撑开发高级棒线材的技术分析161.6 我国线棒材健康发展应采取的对策171.6.1 改造或淘汰落后的生产线171.6.2 调整品种结构,开发新产品17
7、1.6.3 跟踪世界前沿,积极引进和消化国外先进技术182 产品方案的确定与编制金属平衡表192.1 产品方案的确定192.2确定金属平衡表202.2.1 确定计算产品的成品率202.2.2 计算产品的选择212.2.3 计算产品的技术标准212.3 生产工艺流程的制订222.3.1 制订生产工艺流程222.3.2 工艺流程简介233 设备选择253.1 加热炉253.1.1 炉型选择253.1.2 加热炉性能参数263.2 主轧机263.2.1 轧机的组成263.3 精整设备选择293.3.1 剪切设备293.3.2 缓冷设备293.3.3 抛丸-探伤机组设备293.3.4 修磨设备293.
8、3.5 退火设备303.3.6矫直设备304 工艺计算324.1 坯料选择324.1.1 坯料加热制度确定324.2 加热温度确定324.2.1 加热速度的确定334.3 轧制温度制定345 孔型设计365.1 计算产品的孔型设计365.2 选择孔型系统365.3 确定轧制道次数375.4 各孔型及轧件尺寸的确定385.4.1 成品孔（第22孔）尺寸计算385.4.2 成品前前孔（第20孔）尺寸计算395.4.3 成品前孔（第21孔）尺寸计算405.4.4 箱型孔型尺寸确定415.5 咬入校核435.6 充满度的校核435.7 孔型的配置446 轧制力能参数及设备校核466.2 轧制力的计算4
9、66.2.1 计算成品道次的连轧常数466.2.2 分配拉钢系数476.2.3 计算各机架的轧辊工作直径486.2.4 各机组的温度制度486.2.5 摩擦系数的确定486.2.6 轧制力计算506.3 主电机传动轧辊所需力矩及功率536.3.1 传动力矩的组成536.3.2 附加摩擦力矩的确定546.3.3 空转力矩的确定556.4 轧制程序表566.5 轧辊及电机校核576.5.1 轧辊强度校核576.5.2 电机校核617 设备生产能力的计算637.1 绘制轧制图表637.1.1 轧制图表637.2 轧机生产能力计算667.2.1 轧机小时生产能力667.2.2 年产量的计算677.3
10、加热炉生产能力计算688 经济技术指标制定车间布置708.1 主要经济技术指标708.2 环境保护708.3 车间平面布置718.3.1 车间平面布置的原则718.3.1 车间整体平面设计内容718.3.2 金属流程线的确定728.3.3 设备间距的确定728.3.4 车间内仓库设施的布置728.4 安全技术及环保748.4.1 安全技术748.4.2 环境保护74专题 工模具钢的特点及生产761. 综述棒线材生产已有200多年的历史。尽管板带钢产品比重迅速增加，其生产技术日趋完善，生产成本显著下降，但是棒线材产品仍然占据其独有而不可取代的地位。正是由于这个原因，其生产技术发展水平正日新月异地
11、飞速发展。棒线材生产线设备布置形式经历了从单机架，棋盘式跟踪式，半连轧式。直至现今广泛采用的全连轧式。轧机也从简单的二辊、三辊式轧机，发展到了目前的悬臂式，可平立互换的短应力线轧机等机型皆显示出了明显的优势。随着我国国民经济的迅猛发展, 棒材生产在钢铁生产中的地位变得越来越重要。至2002年底，我国棒线材生产总量已约达8900万t，其中，连续式、半连续式棒材轧机和高速线材轧机的产量已在60以上。我国小型材和线材轧机装备，在数量、生产能力上，都已位居世界前列。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
12、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。1.1 棒材的分类随着工业的发展，棒材的应用领域越来越广，对棒材品种质量的要求越来越严格，也越来越专业化。 棒材的钢种非常广泛，有碳素结构钢、弹簧钢、碳素工具钢、合金结构钢、轴承钢、合金工具钢、不锈钢、电热合金钢等。棒材一般都可进行机械加工。能制成棒材的材料非常多。因为钢种、钢号繁多，所以在棒材生产中通常将棒材分为以下四大类： (1)圆钢：圆钢是指截面为圆形的实心长条钢材。 (2)扁钢：是指宽12-300mm、厚4-60mm、截面为长方形并稍带纯边的钢材。 (3)角钢：角钢俗称角铁、是两边互相垂直成角形的长条钢材。 (4
13、)槽钢：槽钢是截面为凹槽形的长条钢材。1.2 棒材的轧机分布及生产工艺1.2.1 棒材轧机布置：棒材轧机的布置形式是多种多样的，但基本上只有三种，即横列式、半连续式、连续式。横列式布置：是指各架轧机横向排列，共同由一台电机拖动，各架轧机的轧辊转数相同。横列式线材轧机最主要的优点是投资少、工艺设备简单、见效快、易于建成，因而地方小线材厂多采用这种轧机。半连续式布置：是指横列式布置和连续式布置的混合。通常是粗轧机组呈连续式布置，而中、精轧机组则呈横列式布置。我国的半连续式线材轧机粗轧机组是横列式或跟踪式，中、精轧机组则为复二重式。连续式布置：是指各架轧机纵向排列，轧件同时在各架轧机上轧制，每架轧机
14、用同一台电机或一组轧机共用一台电机拖动，轧辊转数与延伸系数成比例地增加。轧机的布置形式不同则线材的产量和质量也各异，一般说来横列式轧机的产量、质量都比较低，连续式轧机产量、质量都比较高，而半连续式轧机则介于二者之间。1.2.2 棒材的生产工艺 小型棒材一直是我国消耗量最大的钢材品种。并且以较高的速度增长。其特点是断面适中、长度适中，对尺寸精度以及表面质量要求较高。主要的轧制工序有： (1)坯料 棒材的坯料以连铸方坯为主，其边长一般为150200mm，长度一般在612米左右。在实际生产中，采用目测、电磁感应探伤和超声波探伤等方式检验连铸方坯的质量； (2) 加热 一般采用步进式加热炉加热。加热的要求是氧化脱碳少、钢坯不发生扭曲、不产生过热过烧等。现代化的小型棒线材轧机坯料大且长，这就要求加热温度均匀、温度波动范围小。 (3)轧制 棒材的断面比较单一，因此轧机专业化程度较高。由于坯料到成品，总延伸较大，因此轧机架数较多，一般为1224架，分为粗、中、精轧机组。目前高小型棒材轧机成品出口速度已达18m/s以上。 (4) 精整 由于现代棒材轧制速度较高，轧制中温降较小甚至是升温轧制，因此棒材精轧后的温度很高，为保证产品质量，要进
