年产80万吨的高速线材生产车间课程设计

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1、摘摘 要要 根据设计要求拟建一个优碳年产 80 万吨的高速线材生产车间。它的最高轧 制速度为 110m/s，产品规格为 5.512mm，盘卷单重约 2 吨。 连铸坯在步进梁式加热炉中使用煤气加热，侧进侧出，加热能力为 75t/h。加热炉由微机控制，出炉温度为 9001050。 该套轧机采用全连轧无扭工艺，连铸坯为 150150mm，长约为 12m，单重 约为 2.3t 的方坯。在 13 架平立-交替布置的粗轧机和中轧机之后，布置了 2 架 预精轧机，13 架精轧机。 轧后冷却通过水冷箱和一套斯太尔摩冷却运输线（120m）来完成。该套斯 太尔摩冷却运输系统采用延迟型冷却装置，可对成品轧材的最终性

2、能控制如抗 拉强度及产品的金相组织和氧化铁皮厚度进行最终控制。 计算机系统用于控轧和控冷，无张力轧制，最佳剪切尺寸控制和缺陷检测。 关键词关键词 ： 高速线材；生产方案；孔型设计；校核 目目 录录 第一章 绪 论 .1 第二章 车间产品大纲和金属平衡表 .2 2.12.1 车间产品大纲车间产品大纲2 2 2.1.1 产品方案表.2 2.1.2 产品交货的技术条件.2 2.1.3 产品的性能.3 2.1.4 产品国内国际销售应符合以下标准.3 2.22.2 原料及其质量要求原料及其质量要求3 3 2.2.1 原料规格.3 2.2.2 钢坯的技术条件.3 2.32.3 金属平衡表金属平衡表4 4

3、第三章 设计方案 5 3.13.1 方案的比较及选择方案的比较及选择5 5 3.1.1 轧制速度的确定.5 3.1.2 线数的确定.5 3.1.3 总机架数的确定.5 3.23.2 高线生产的主要设备的特点及其选用高线生产的主要设备的特点及其选用6 6 3.2.1 高线生产的主要设备概况.6 第四章 工艺流程 .12 4.14.1 生产工艺流程说明生产工艺流程说明1212 4.1.1 上料与加热12 4.1.2 高压水除鳞12 4.1.3 轧制12 4.1.4 控制冷却13 4.1.5 精整13 4.1.6 剪切、废钢及氧化铁皮清除13 4.24.2 生产工艺流程生产工艺流程1414 4.2.

4、1 生产工艺流程简14 第五章 孔型设计及速度制度 .15 5.15.1 孔型系统的选择孔型系统的选择1515 5.1.1 粗轧、中轧孔型系统选择15 5.1.2 预精轧、精轧机组孔型的选择16 5.25.2 主要参数的计算主要参数的计算1717 5.2.1 箱型孔型(K1，K2)设计系数的确定17 5.2.2 各道次延伸系数的确定18 5.35.3 摩擦系数的确定摩擦系数的确定1818 5.45.4 孔型设计孔型设计1919 5.4.1 孔型设计说明19 5.4.2 各孔型计算方法19 5.55.5 孔型设计步骤：孔型设计步骤：2121 第六章 轧机力能参数计算及电机设备校 .25 6.16

5、.1 轧制压力的计算轧制压力的计算2626 6.1.16.1.1 平均单位压力的计算平均单位压力的计算2626 6.1.26.1.2 总轧制压力总轧制压力 P P 2727 6.26.2 轧辊强度校核轧辊强度校核2727 6.2.1 孔型在轧辊上的配置27 6.2.2 轧辊强度校核 .30 6.2.3 危险断面尺寸的确定30 6.2.46.2.4 轧辊强度校核轧辊强度校核3030 6.36.3 传动力矩计算传动力矩计算3232 6.3.1 轧制力矩 M 33 6.3.2 摩擦力矩33 6.3.3 空转力矩33 6.3.4 动力矩33 6.46.4 电机校核电机校核3333 6.4.1 电机校核

6、33 第七章 生产能力计算 .36 7.17.1 各规格产品轧制时间，间隙时间的确定各规格产品轧制时间，间隙时间的确定3636 7.1.1 各种轧制时间，间隙时间的确定36 7.27.2 加热炉小时生产能力计算加热炉小时生产能力计算3838 7.37.3 工作制度及年工作时间的确定工作制度及年工作时间的确定3838 7.47.4 轧机负荷率及轧机年产量计算轧机负荷率及轧机年产量计算3939 7.4.1 轧机负荷率39 7.4.2 轧机年产量39 7.57.5 加热炉的生产能力计算加热炉的生产能力计算3939 7.5.1 设计条件39 7.5.2 加热炉生产能力计算40 第八章 厂房平面布置和起

7、重运输设备 .41 8.18.1 厂房平面布置厂房平面布置4242 8.1.1 主轧跨42 8.1.2 成品跨42 8.1.3 轧辊及导卫轴承加区域42 8.1.4 车间原料及成品跨面积计算42 8.28.2 P/FP/F 线运输能力验算线运输能力验算 4343 第九章 高线车间主要经济指标 44 9.19.1 高线车间主要经济指标高线车间主要经济指标4444 第十章 环境保护及综合治理 46 10.110.1 编制依据编制依据4646 10.210.2 主要污染物及治理措施主要污染物及治理措施4646 致 谢 .47 参 考 文 献 48 附录 A 轧机力能参数计算及电机设备校核程序1149

8、 附录 B 6.5MM 孔型图14.54 附录 C 英文翻译.67 第一章第一章 绪绪 论论 线材制品的品种与质量，不仅决定于其本身的生产工艺技术与装备水平， 而且在很大程度上更有赖于其原料线材的冶炼与轧制技术。也就是说， 线材品种质量的提高，将大大促进线材制品行业的发展与进步，否则线材制 品行业的发展将受到制约，甚至处于落后状态。这是 100 多年来线材制品行 业发展历史所证实的因此线材与其制品的关系是密不可分的。 线材一般是指直径为 516mm 的热轧圆钢或相当该断面的异型钢，因 以盘卷状态交货，统称为线材或盘条。国外线材规格已扩大到约 6.50mm。常 见线材多为圆断面，异型断面线材有椭

9、圆形、方形及螺纹形等，但生产数都 很少。 线材在国民经济中的作用与地位是非常重要的，首先，线材产量占钢材 总产量的比例很大、一般国家线树产量占钢材总产量的 8%10%，而我国 却占 20%以上；其次，线材用途十广泛，除直接用作建筑钢材外，线材的深 加工产品用途更为广泛和重要。例如各类商品钢丝及专用弹簧钢丝、焊丝、 冷缴钢丝、镀锌钢丝、通讯线、轮胎钢丝及钢帘线、高强度钢丝及钢纱线舶 承钢丝、模具钢丝、不锈钢丝、各种钢丝绳、钢钉、标谁件等等，可以说遍 布国民经济各个部门，是不可或缺的重要品种。国外先进工业国家线材加工 比在 70%左右，我国为 30%左右。 线材生产的兴起与发展是随着科技进步、国民

10、经济的发展而发展起来的。 线材轧机的开发与创新是线材生产发展的首要条件。 据记载，世界上第一台线材轧机在 16 世纪已经问世当时是用锻坯轧制 线材而比较正规的线材轧机在 18 世纪中期才出现，由粗轧及精轧两列横列式 轧机组成。因为采用反围盘及人工喂钢轧制，其轧速度超过 8m/s，同时受头 尾温差大的影响，线材存在着尺寸精度差、盘重小、性能不稳定等致命缺点， 限制了横列式轧机的发展。 为了保证产品质量并提高产量，同时也为了降低生产成本，必须提高轧 制速度，所以 20 世纪初开发了半连续式轧机。该轧机由粗、中、精轧机组组 成，粗轧及中轧采用连轧，精轧机组仍采用横列式轧机，即活套轧制；复二 重轧机是

11、半连续式轧机的一个特例，中轧及桔轧机列在两个正围盘之间采用 连轧，实现了机械化操作，轧制速度提高到 16m/s，生产能力有很大提高， 盘重增加到 200kg 左右，尺寸精度较横列式为好，但品种及质量未有根本好 转。 20 世纪 60 年代是线材生产技术发展的兴盛与创新时期，在轧制速度不 断提高的同时也解决丁大盘重线材的控制冷却问题，因此从根本上解决了盘 重增大后，内层的线村长时间在高温下停留生成粗大的晶粒，使内外线材的 力学性能差别很大，表面氧化铁皮厚等问题。 为了进一步解决产品品种及质量问题，英国在 1862 年建成了第一台连续 式轧机。该轧机机座采用串列式布置形式，轧件同时在几个机架中轧制

12、，各 道次的金属秒流量相等。可单机驱动，有较高的调整精度，实现微张力或无 张力轧制：由于没有穿唆轧制，没有大活套，所以头尾温差小，产品性能得 到改善。到 20 世纪 50 年代，随着机械制造、电气传动及控制水平的提高， 线材轧制速度达 36m/s，尺寸公差(0.30.4)mm，盘重为 500kg 左右，一套 轧机年广量在 3050 万吨。当时典型的连续式线材轧机是两线 8 架集体传动 的美国摩根型轧。 目前世界上应用最广泛的摩根型高速无扭轧机是美国摩根公司 1962 年开 始研制的，1966 年首先应用于加拿大钢铁公司哈密尔顿厂。第一套摩根型高 速线材轧机于 1966 年 9 月正式投产，轧制

13、速度 4350m/s，同时摩根公司和 加拿大斯太尔摩公司联合，开发了线材轧后控制冷却系统，称之为斯太尔摩 线。 高速线材轧机一出现就显示出极大的优越性，继美国之后，其他一些国 家和公司也纷纷创新高速线材轧机，出现了各种机型。目前基本上有四种 1) 测交 45 的美国摩根型；2)1575 的德国德马克型；3)顶交 45 的英国阿希洛 型；4) 09 平立布置的意大利达涅利肋型。其中摩根机型应用最广泛。 各种机型各有优点，但基本工艺特点差异不大。 20 世纪 70 年代以来，国外主要产钢国家普遍采用高速线材轧机和控制 冷却技术作为线材生产的主要工艺技术；在冶炼方面主要是用转炉或电炉 初炼，然后采用

14、炉外精炼技术进行二次精炼，同时基本上是以连传代替模铸， 而且采用全保护浇铸；所以生产出的线材生产率高、成本低、品种多、质 量又好。 据不完全统计，目前世界上有近 3 万条高速线材轧机。年产线材约 7000 万吨、其中高线产量约 80%以上，线材产量占钢材总产量 9%10%；各国的输 出量与输入量平均在 20%左右。美国是世界上最大的线材输入国，每年线材 消费员约 800 万吨，而本国每年只牛产 400450 万吨，输入量占 30% 50%，日本是世界上线材输出量最大的国家每年线材产量约 750 万吨，输出 量约 20 万吨；世界上线材产量最大的国家是中国，19 四年线材实际产量为 260B 万

15、吨。 目前我国拥有线材轧机近 110 套，其中复二重轧约占半，横列式线材 轧机有近 30 套(将逐步被淘汰)；其余 40 多套多为高速线材轧机，其中从国 外引进的高水平线材轧机有 20 多台国产高速线材轧机有近 20 套。1999 年， 全国生产线材 2608 万吨，其中高线产量 1218 万吨，高线比已经达到 46.7%；优质硬线比约 10%，但精练比不到 30%。 从品种与质量来看，我国对国际标准 ISO、欧洲标 D2TN、日本标准 J15 中所列线材钢种、规格等基本可以全部生产，而且能达到相应的标准要求。 国产线材除个别品种外(如钢帘线、气门弹簧、超低碳不锈钢用线材等)，基 本都能满足用

16、户要求，供需基本平衡，自给率达 93%。 第二章第二章 产品方案的确定与编制金属平衡表产品方案的确定与编制金属平衡表 2.12.1 产品方案的确定产品方案的确定 2.1.12.1.1 产品方案产品方案 线材车间工艺设计首先要考虑车间产品方案的选择，产品方案的选择确 定了生产品种，从而可以确定生产工艺流程、轧机布置等一系列选择，就是说， 产品方案是线材生产车间工艺设计的第一步，也是主要依据。确定产品方案的 原则如下： （1） 满足国民经济发展对产品的需要，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） 要考虑地区之间产品的平衡。正确处理长远与当前、局部与整体的 关系。做到供应适应、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。如果条件具备，努力争取轧机向专 业化和产品系列化方向发展，以利于提高轧机的生产技术水平。 （4） 考虑建厂地区资源、坯料的供应条件、物资和材料等运输情况。 要适应当前改革开放的经济形势需要，力争做到产品