高速线材改造设计毕业设计论文.doc

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1、1 我国高速线材生产工艺1.1 前言 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以此交货，故又称之为盘条。线材是钢铁工业的重要产品之一。它广泛用于机械、建筑和金属制品行业。从线材轧机的发展历史来看，20世纪60年代以前轧制速度达到40m/s之后就很难再提高了。但是人们追求更为高效的生产工艺以提高轧制速度和成品精度的目标却一直没有停止。在这一思想的指导下，1996年世界上第一台由美国摩根公司研制成功的高速线材轧机正式生产，给线材生产领域带来了革命性的变化，揭开了高速线材工业化生产的序幕。高速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地位。高速线材的

2、用途概括起来可分为两大类：一类是高速线材产品直接被利用，主要用在钢筋混凝土的配筋和焊接结构件方面。另一类是将高速线材作为原料，经再加工后使用，主要是通过拉拔成为各种钢丝，再经过捻制成为钢丝绳，或再经编制成为钢丝网；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等。1.2 我国高速线材发展状况我国1987年开始生产高速线材，受消费结构不断升级的影响和消费市场强劲拉动的作用，生产线越建越多，产量快速增长，呈现了在装备上追求高速、单线、无扭、微张力组合，在产品上追求高质量、高品质、大盘重等特点。目前我国已成为世界上拥有高速线

3、材生产线最多、产量最大的国家，2003年全国线材总产量4007万t，其中高速线材2704.75万t，占67.5%；2004年线材总产量4940.98万t，其中高速线材占75%左右。线材生产发展的总趋势是提高轧速、增加盘重、提高精度及扩大规格范围。自60年代第一台全新结构的摩根450高速线材无扭精轧机问世后，引起了线材领域的革命性变化。线材轧制速度突破了以往的极限，达到42m/s。经过几十年不断的改进和更新换代，特别是80年代以后由于各项制造技术、自动化控制技术的发展，检测技术的进步，使轧制速度突破100m/s大关，最大达到120m/s。坯料断面尺寸扩大到150mm150mm160mm160mm

4、，个别使用180mm180mm，盘重达到2t以上，线材规格上限扩大到20mm25mm。一般可按速度将高速线材轧机分为六代，其主要指标见表1：表1-1 六代高速线材轧机主要指标年代19651970197119761977197919801984198519951995保证轧制速度/（m.s-1）4250607580100105110120最小辊径速度/（m.s-1）50607990100120150在今后一段时期内，由于经济仍处于高速发展阶段，全国的基础设施建设、住房建设、以及西部开发将增大对线材的需求。目前我国高速线材产品的主要品种有普碳钢、优碳钢、焊条钢、焊丝钢、弹簧钢、轴承钢、碳结钢、不锈

5、钢、高速工具钢、冷墩钢、低合金钢等。宝钢、武钢、马钢、酒钢等还可生产一部分钢帘线。产品规格一般为5.5mm12mm的圆钢，邢钢还可上产大规格的盘卷。目前我国高速线材产品大多数为建筑用材，其次为金属制品焊、焊条和各类标准件用钢。高速线材制成的各类用途金属制品见表2。表1-2 线材制品及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、胶管钢丝、发条、钢丝床、伞骨、衣架、钢丝绳、预应力钢丝、钢绞线焊接用钢焊条、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

6、缝合针工具钢量具、刀具、模具、制针、钟表用钢丝工具、琴弦低合金钢带肋钢筋 虽然我国已是线材生产大国，但与先进国家相比仍有很大差距，主要表现在高线比低、硬线及合金等高附加值线比低、控冷线材比低、总体质量水平低等。因此，线材生产面临着结构调整的繁重任务，必须优化工艺结构、产品结构，才能增加市场竞争力。1.3 我国高速线材生产线特点概括目前，我国正在生产的77条高速线材生产线的装备水平大致可划为四个等级，即具有世界领先水平的生产线，世界二流水平的生产线，一般水平的生产线，较落后水平的生产线。1.3.1具有世界领先水平的生产线这类生产线主要以宝钢、马钢、新疆八一、安钢、酒钢、杭钢、青钢等高速线材生产线

7、为代表，其主要特点是：1） 均从德国西马克或意大利达涅或美国摩根或奥钢联引进。或以点菜拼盘方式汇集了20世纪90年代后期世界线材生产的最新装备而建成。大都在21世纪初（20012003年）正式投产。2） 坯料采用连铸坯短流程热装热送工艺，热装温度可达5007500C，加热炉采用蓄热式燃烧技术。3） 轧制的保证温度达110120m/s。4） 采用超重型精轧机组和减定径机组，实现了完全意义上的精密轧制。5） 采用了温度闭环控制系统，实现了真正意义上的控扎孔冷。6） 采用了全数字控制及交流变频调速，并设有在线测径和在线探伤装置。7） 生产效率和产品质量都能得到保障，完全具备了生产高品质产品的条件。1

8、.3.2 具有世界二流水平的生产线这类生产线的主要特点是：1）大都是20世纪90年代中期建成，部分生产线全引进，部分生产线中的主要装备引进。2）部分生产线实现了热送，采用了先进的蓄热式加热炉。3）轧制的保证速度在90105 m/s。4）精轧机前设有冷却水箱并采用延迟型风冷线，能实现控温轧制。5）精整装备较先进，自动化程度较高。6）生产线整体装备能满足高品质产品的工艺要求。这类生产线主要以沙钢、包钢、湘钢、武钢、昆钢、天钢、北台、邢钢、鄂钢、萍乡等高速线材生产线为代表。1.3.3 一般水平的生产线这类生产线的主要特点是：1） 大都是在20世纪80年代末期至90年代初期建成或由经过改造的二手设备组

9、成。2） 轧制速度一般在7090 m/s左右。3） 采用热装热送工艺的少。4） 基本上没有采用20世纪90年代兴起的各种装备和技术。5） 采用了延迟型或标准型风冷段,能生产一般等级的产品。6） 由于投产时期都在15年以上,所以对这类生产线的设备使用,工艺应用等方面都很熟悉,且积累了一套行之有效的生产经验,目前,这类生产线运行成本较低,生产效率较高。由于产品的市场是分层次和等级的,在对应等级的市场中,这类生产线生产的产品销路仍然看好。1.3.4 较落后的生产线这类生产线是对原有的复二重轧机改造而成,或是20世纪80年代末至90年代初建成,由于当时的起点和市场定位就不高,所以装备水平和技术水平都低

10、。轧制速度一般在5070m/s左右,只能生产一般水平的建筑用钢。这类生产线目前约占77条生产线中的1/6左右,随着产品结构调整步伐的加快和市场竞争压力的增大,以及装备精良的新生产线在近几年将不断地投入使用,这类落后的生产线退出舞台将是必然的。1.4 我国当前线材生产中应用的主要新技术、新设备1.4.1 轧前工序为了获得优质的钢水从而最终保证线材的质量，不少生产厂尽量扩大转炉容量，增加精炼，钢坯在进加热炉前设置或预留“抛丸-超声波探伤”或“磁粉探伤-修磨”工序。一些采用超高功率电炉的企业增加了300m3级别的高炉，将热铁水兑入废钢中冶炼，不仅改善了钢质的纯净度，而且减少了电耗。高线生产线采用连铸

11、坯为原料后与采用初轧坯相比，炼钢到成材，能耗可降低80kg/t标煤，金属收得率提高10%。由于节能的需要，有条件自供坯料的生产线均力求采用热送钢坯。1.4.2 蓄热式燃烧技术我国20 世纪90年代初期以前建的用于高线生产线的加热炉，大都采用步进底式加热炉，为了使钢坯加热温度更均匀，90年代中期以后建设的加热炉大都采用侧进侧出的全梁式步进炉。它的主要特点是步距可调，采用新型的低NOx 型烧嘴，侧烧嘴则采用带中心风的调焰烧嘴。调节比可达1：10。20世纪90年代中期，日本工业炉公司在开发新技术时使蓄热体在单位体上的需热能力取得突破性进展，研发的蓄热式燃烧技术在高线生产线钢坯加热过程中得到广泛的应用

12、。目前，我国大部分全梁式步进炉均运用了蓄热式燃烧技术。蓄热式燃烧系统由蓄热室和换向装置组成，可将空、煤气同时预热至10000C左右，可使用高炉煤气等低热值燃料。采用此项技术的加热炉，不仅平均节能约35%。且缩短了加热时间，降低了烧损。1.4.3 应用先进的轧机进行精密轧制（） 减定径轧机为了提高线材的轧制精度，满足用户对产品尺寸精度、表面质量、机械性能等的要求，20世纪90年代初，美国摩根公司和意大利达涅利公司相继开发了减定径机组。它由2台减经、2台定径机架与一套组合变速箱传动系统组成成组更换机架。用减定径机进行精轧的主要优点在于：1） 采用小压下量轧制，保证了产品尺寸的高精度，可达到0.1m

13、m的精度偏差；2） 可以进行7500C8000C的低温轧制，改善了产品性能，达到细化晶粒的效果；3） 采用了快速换辊装置，减少了换辊时间，可提高轧机利用率10%15%；4） 只需1套精轧机组孔型，即可生产5.0mm20mm范围内的所有规格的产品；5） 减定径机组轧制后，头尾可不切除，提高了收得率。目前，我国引进的具备世界领先水平的生产线如宝钢、马钢、酒钢、安钢、杭钢等都采用了此项装备和技术。（） 双模块轧机该机是达涅利公司20世纪90年代中期开发的，它的主要特点是4个精轧机架分成独立的2组，每组由单独的电机变速齿轮箱传动，2台电机实现电气联锁，设于无扭精轧机后的水冷装置与吐丝机之间，通常将原有

14、的10架无扭精轧机改为8架。双模块轧机与减定径轧机采用的结构不同，但两者的优越性基本相同。目前我国约有5条生产线在精密轧制中采用的是双模块轧机技术，如具有世界领先水平的新疆八一钢厂的高速线材生产线等。1.4.4 低温轧制技术低温轧制技术主要是指轧件在轧制时，将温度控制在常化温度或热机轧制温度范围内。低温轧制技术一方面可降低燃料消耗，减少脱碳，减少烧损；另一方面轧件在低温条件下轧制、变形、延伸使晶粒产生细化，可获得更均匀、更细的微观组织，使产品的屈服强度，抗疲劳强度大大提高。低温轧制通常在最后2道次或4 道次进行，采用2道次时，最后2道次累计压下率24%31%；采用4道次时，最后4道次累计压下率

15、46%57%。由于低温轧制时对轧机的轧制速度、强度、电机功率等要求高，轧制负荷增大，所以低温轧制技术需在20世纪90年代中期开发的重型或超重型精轧机上进行。我国近几年引进美国摩根公司的几套100m/s级精轧机均为重负荷型，适应了低温轧制技术对轧机的要求。1.4.5 无头轧制技术应用于高线生产的无头轧制技术是20世纪90年代中期分别由当时日本的NKK公司和意大达涅利公司开发的。该技术的主要优点在于可提高成材率，降低消耗并使轧制过程中各项参数处于稳定状态。其主要是将刚出加热炉的钢坯头部与前一根在粗轧机第一架的钢坯的尾部焊接起来进行无头轧制，提高了轧机生产率，减少了切头和切废，即使在盘条打捆时也不需

16、要切去头尾，提高了成材率。1.4.6 其他1） 大部分生产线配置了辊道式大风量延迟型控冷线，辊道分段有加速与落差，使线圈冷却更均匀。2） 在精轧机后或定精机后设置了热态在线测径仪及涡流探伤装置，对线材产品从头到尾的尺寸精度和表面情况进行检测，可及时发现轧制配件的缺陷和不合格品。3） 采用性能更好的夹送辊和吐丝机。夹送辊可进行自动调整夹送压力并提供全长、头部、尾部的加减速夹送。吐丝机的吐丝管结构与形状较20世纪90年代末时有了新的改进，主要表现为振动减小，吐丝管寿命延长并能快速更换；在吐丝管入口设置了用压缩空气吹扫氧化铁皮装置，可及时对吐丝管进行清理，在吐丝机前设置了可监视温度和振动状况的仪器，

17、确保了吐丝机处于正常良好的工作状态 。4） 集卷装置增加了密实收集线圈系统。生产14mm以上产品时，采用吐丝机驱动的WOB系统功能来密实集卷。5） 近几年投产的不少生产线，采用了全交流传动，电机测速装置为无联轴器型，由全数字控制系统对电机速度进行闭环控制。1.5 我国高速线材生产存在的主要问题 我国的高速线生产虽然取得了较好的成绩，但仍然存在着一些问题，主要表现为：1） 普碳钢线材品种中Q215 和Q235比重仍然较大，优质钢线材中合金钢线材的比例仍然偏低。2） 部分产品的质量仍有较大的问题，如钢的纯净度不高，线材通条性能不够稳定，含碳量的偏差较大。3） 虽然我国已有多条世界一流的生产线，但产

18、品的品种质量还达不到世界一流水平。如钢帘线，虽然宝钢、武钢等已能生产，但产量偏低供应不足，尤其是产品质量还不能令用户十分满意，不能完全代替进口。冷镦钢的冲废率还较高，高强度低松弛的绳索用钢产量远远不能满足市场的需求。4） 一些高质量的合金钢线材，纯净钢线材，易切钢线材如合金弹簧钢、不锈钢等还存在着品种和质量方面的诸多问题，每年仍需进口。5） 我国高线的日历作业率和机时产量与先进国家的生产线相比，普通有较大的差距，造成日作业率和机时产量低的原因除坯料供应不足外，主要是生产设备和更换尺寸所用的工时较长，设备配件寿命低且储备不足，设备维护检测手段不够完善，从而造成故障停机和维修工时长。6） 生产中的

19、热装率，燃耗，电耗等方面与先进国家的生产线相比也存在着一定的差距。7） 生产表面质量方面的主要问题。 a.由于自动检测装置的失准以及轧件温度不均，调整不及时或方法不当等原因造成产品尺寸超差。 b.由于棍环破坏，棍槽磨损或是坯料表面缺陷等原因造成产品表面产生折叠。 c.由于连铸坯皮下气泡严重或是轧槽严重磨损致使轧件凸起部分被叠轧造成产品表面结疤。 d.由于轧辊质量差，表面硬度不一或吐丝温度过高。冷却速度过慢，盘条表面受到严重氧化或钢坯加热不当，局部或全局严重脱碳等原因造成产品表面麻面。1.6 我国高速线材轧制工艺的改进1.6.1 轧制速度进一步提高由于各项制造技术、自动化控制技术的发展，检测技术

20、的进步，使高速线材轧制速度已达120m/s。由此带来以下三个变化：1） 随着轧制速度的提高，线材轧机的规格范围扩大到26mm左右，可生产一部分过去只能由棒材轧机生产的产品。2） 由于轧制速度提高，单线轧机产量增加，故多建单线及双线轧机，并且出现将多线轧机改建为双线或单线轧机的趋势。3） 由于轧制速度提高，受入口速度限制的坯料断面允许进一步增加。目前，对100 m/s级的轧机坯料断面尺寸已扩大到150mm160mm方坯，也有的使用180mm方坯，这对于保证线材产品质量和连铸生产都是有利的。与此同时，坯料单重和成品盘重由于运输和开卷的原因仍维持在2t2.5t之间，没有进一步增加的趋势。为适应高速轧

21、制，过去常用的中轧机组出口处的围盘已被取消，采用了直线的布置。为抵消高速轧制时产生的过大温升，须采用无扭精轧机前的预水冷，并须在无扭精轧机内设置机架间水冷装置 ，在任何情况下，进无扭精轧机的轧件温度不能高于10000C。机架间水冷一般设置于园断面道次，为此将机架间距加大到1200mm。1.6.2 预精轧机采用“微型无扭轧机”以往预精轧机组为单独驱动悬臂机架，平立交替布置。而线材轧机的最新进展之一就是将无扭精轧机组的概念扩展到预精轧机组。预精轧机采用悬臂辊环、顶交450布置、油膜轴承，两架一组集体驱动，故称为“微型无扭轧机”，其优点是轧机重量轻，基础减少；轧机强度高；可省去一个机架间活套；主电机

22、和传动装置由4套减为2套，其造价比常规预精轧机可减少20%。1.6.3 采用连铸坯为原料目前国外高速线材轧机均采用连铸坯为原料，与采用轧制坯相比，从炼钢到成材，工序能耗可降低80kg（标准）/t，收得率提高10%左右。采用热装工艺可大大降低燃料消耗，提高加热炉产量，减少金属损耗，减少仓库面积。线材轧机坯料尺寸单一 ，各规格产量相近，热装条件较好。我国近年十分重视热装，例如张家港润忠高线、杭钢、安阳、萍乡等采用了热装。1.6.4 粗中轧机组采用全平立布置实现全线无扭轧制采用全线无扭的布置无疑可大大减少因轧件扭转造成的表面及内部缺陷和废品，可提高成材率和轧机利用率。单线的布置则为全线无扭提供了可能

23、。粗轧机组由于不能采用活套故采用微张力控制系统，为此，粗中轧机各架均采用单独传动以便电控系统调整。1.6.5 采用低温轧制技术 采用低温轧制可降低燃料消耗，减少脱碳、烧损，改善轧机表面质量。但需将轧机强度及电机功率提高。目前最新的轧件开轧温度可至8500C，进无扭轧机温度也可低至8500C，进减定径机组可低至7500C。与此相应，开发了重负荷及超重负荷无扭精轧机组。1.6.6 采用重负荷及超重负荷无扭精轧机组 随着轧制速度的提高和追求高生产率，无扭精轧机组后一架轧出的成品尺寸逐渐增大。最初为6.35mm，现在已达5mm，同时成品尺寸上限加大到26mm，都使轧制负荷急剧增加。为此，通过对油膜轴承

24、的改进，开发了重负荷及超重负荷无扭精轧机组。其中230mm重负荷机架设计轧制力达295kN；另外轧机配置也有很大变化，最初是前两架采用轧辊直径为200mm的机架，后八架采用轧辊直径为150mm的机架，现在是前五架采用轧辊直径为230mm的机架，后八架采用轧辊直径为170mm的机架。1.6.7 采用控制轧制和控制冷却控制轧制和控制冷却技术在现代线材生产中有着很大的发展。其优越性是课余改善金相组织和机械性能，并可省略或简化后热处理工序。控制轧制是在精轧或定径机前设置水冷箱，将轧件冷却至7000C750 0C然后进行最后阶段的轧制。控制冷却包括水冷和风冷两部分。水冷普遍采用温度自动闭环控制。运输机目

25、前采用较多的是延迟型辊式运输机。个别局不同钢种和用途，既可快冷又可慢冷，冷却速度范围0.50C/s170C/s，不但可处理高中碳钢，还可处理低碳钢、焊条刚。冷镦钢和部分合金钢。由于采取辊式运输机，线材搭接形成的热点问题得到比较好解决。处理后高碳钢可省略铅浴淬火，冷镦钢及合金钢也可省略软化退火。随着处理线材直径加大，相应要求增加风冷能力，因而出现了大风量运输机，最大风冷速率可达200C/s300C/s，对大规格则增加水雾冷却。近来北欧有的厂采用了亚音速风冷技术。为了提高线材性能均匀性，采用了沿宽度分配风量的装置，多台阶式结构以及抖动辊等。1.6.8 合金钢采用高速无扭轧制和控制冷却已趋成熟 由于

26、合金钢变形抗力大、变形温度区窄、塑性差、变形温升大，采用高速无扭轧制有一定的困难，为此必须严格控制轧制温度。轧线上需要设感应加热器、水冷线控制进线温度，减小道次减面率，限制轧制速度控制温升。不锈钢、轴承钢终轧速度不超过70 m/s，高速钢、阀门钢则不超过40 m/s。与此同时，开发了各种合金钢在线处理技术。对于奥氏体类合金钢采用在线固溶装置，利用轧制余热或补允加热后喷水或浸入水槽内淬火。对于马氏体类合金采用吐丝后立即装罐缓冷的方式，或采用进入在线加热炉处理的方式。为适应合金钢轧制的特点，采用了无扭精轧机分组的方法，在两组之间加水箱以加强水冷效果，并设侧活套。1.6.9 采用无头轧制 无头轧制是

27、应用在棒线材轧制领域的一项最新技术。其要点是将刚出炉的钢坯头部与前一根尾部焊接起来进行轧制，这样可消除各钢坯之间的间隙，从而可提高轧机生产率12%15%；此外减少了切头和轧废，在盘卷打捆前不需切头尾，轧制参数稳定，线材费分卷在集筒内进行，可根据用户的要求选定。1.6.10 广泛采用在线测径及涡流探伤仪 许多现代化轧机在精轧机后或定径机后设置了热态在线测径装置和涡流探伤仪，对线材从头到尾全长的尺寸精度和表面状况进行检测，可及时发现不合格品及轧制工具的 缺陷。此外，线材直接轧制技术、不锈钢线材连铸连轧技术、四辊自由规格线材轧制技术更已经出现，应密切注意其发展。1.7 结束语 1）我国的工业化进程尚

28、未完成，钢铁工业从总体上说还有一定的发展空间。国家重点发展的各类基础设施，建筑工程项目以及制造业，金属制品行业的需求都会继续给线材产品提供广阔的市场。高速线材产品由于其轧制速度高，生产效率高、产品精度高、生产成本低等特点，竞争优势明显高于普通线材，2003年我们高线产量占总线材产量的67.50%，2004年预计占75%左右，2005年预计占80%左右，预计2006年所占的比例还会提高。 2）目前，我国正在建设的高速线材生产线有20多条（不包括策划中的），新增的1000万t左右生产能力很快就会形成。这对高线产品的市场将直接产生影响，竞争将会更加剧烈。那些20世纪80年代末期至90年代初期建成的生

29、产厂应该尽早未雨绸缪，在加强技术改造力度和产品结构调整上多下功夫。 3）市场本身具有多个层次共存的特点，从线材市场实际需求而言，并不需要每条生产线都去生产最高品质的产品，普通碳素钢线材这一层次的市场非但长期存在而且同样广阔。所以，我国高速线材生产线的设备和改造时，应该更加注意产品需求多元化对装备水平多层次所产生的影响。装备水平的定位应更加理性，以满足本企业产品市场定位的需求为根本出发点，尽可能地减少过剩功能，降低成本。 4）我国高速线材生产线的日历作业率普遍偏低，这将直接影响生产线的机时产量和总产量，继而影响整体经济效益。如何提高日历作业率将是我国高速线材厂进一步发挥生产线能力的突破点。2 产

30、品大纲及金属平衡2.1 产品方案的编制2.1.1 产品方案定义产品方案是指所设计的工厂式车间拟生产的产品名称、品种、规格、状态以及年计划产量。产品方案一般在设计任务书中加以规定的，或者由设计者深入实际调查统计分析提出方案，然后经主管部门批准确定。产品方案是进行车间设计的主要依据，根据产品方案来选择设备和确定生产工艺。2.1.2 编制产品方案原则确定产品方案的原则是： （1） 国民经济发展对产品的要求，既考虑当前的急需又要考虑将来发展的需要。 （2） 产品的平衡，考虑全国各地的布局和配套加以平衡。 （3） 建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等可能性。在进行产品方案编制时，要依据以上三点，全

31、面考虑，三者缺一不可。对于各类产品的分类、编组、牌号、化学成分、品种、规格尺寸及公差、交货状态、生产技术条件、机械性能要求、验收规程、试验及包装方法等，均按标准规定。如果没有标准，可由生产单位与用户共同订立协议。2.1.3 产品方案的确定根据本次设计任务书及相关的实际生产情况和市场需求，拟定以下产品方案，见表2-1。表2-1 产品方案表品种钢种牌号产品规格/mm产量/万t百分比%技术条件普通低碳钢热轧圆盘条普碳钢Q195Q215Q2356.51420低碳钢热轧圆盘条GB/T701978284092130钢筋混凝土用热轧带肋钢筋低合金钢20Mnsi8710钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB149919

32、98合计701002.1.4 计算典型产品的选择车间拟生产的产品品种、规格及状态组合起来可能有几种、数百种以上。但是，在设计中对每一种合金的每一种品种、规格及状态进行详细的工艺计算。为了减少设计工作量，加快进度，同时，又不影响整个设计质量，从中选择典型产品作为计算产品。其计算产品的选择依据为： （1）有代表性 将所有的各类产品进行分类编组，从每组中找出一种乃至几种产量较大，产品品种，规格，状态，工艺特点等有代表性。因此，可以从拟生产的所有合金品种中选出十几种或者几十种有代表性的产品。这些计算产品从全车间总体来说，在合金，品种，规格，状态，产量和工艺特点等方面有代表性。（2）通过所有的工序指所选

33、的计算产品要通过各程序，但不是说每一种计算产品都通过各工序，而是对所有计算产品综合来看。若从拟生产的所有产品中一般应有某些工序，而计算产品不通过此工序，在此情况下，就要重新选择计算产品。还应指出所有典型产品之和为总产量。（3）所选的计算产品要与实际相接近（4）计算产品要留一定的调整余量，也就是说所选的计算产品要品种灵活，容易生产多种规格的产品。由于本次设计的产品普碳钢产量所占的比例大、规格小，并根据以上原则，选择普碳钢作为典型产品的计算，具体年生产计划见表2-2。表 2-2 计算产品方案名称牌号产品规格年产量/万t所占比例%普碳钢Q195Q215Q2356.514208355092130合计7

34、01002.2 金属平衡金属平衡是指生产车间在一定时期内（通常为一年）生产产品的收支情况，即投入与产出情况。编制金属平衡表的目的是确定出为完成年计划产量所需的投料量。主要工作是计算产品的成材率、然后编制金属平衡表。2.2.1 计算成材率成材率定义：指成品重量与投料之比的百分数，亦即一吨原料能够生产出的合格产品重量的百分数。用公式表示为 （3-1）式中 A成材率，% Q投料量，吨 W损失料量，吨2.2.2 影响成材率的主要因素影响成材率的因素如下：（1） 烧损：氧化烧损15% 一般表面积愈大、加热时间越长、温度越高、气氛氧化性越强则烧损越大。（2） 切损：切头、切尾占12% 。（3） 轧废及检后

35、废：技术损失、各工序由于设备、工具、技术操作及表面介质等问题造成的质量不合要求的产品。由于成材率直接影响生产成本，因此实际生产中应尽可能采取措施提高成材率，主要应从工艺、设备、原料、管理（操作）四个方面入手。2.2.3 编制金属平衡表将钢种、各项消耗指标、年产量、成材率、需坯量列在以下表格中，即为金属平衡表。本车间年产70万吨线材，综合金属收得率96.8，需用坯料72.31万吨。金属平衡表见表23。表2-3 金属平衡表钢种产品规格坯料规格/mm消 耗 /%需坯量/万吨年产量/万吨成品率/%烧 损切 损轧废及检后废t%t%t%普碳钢6.5150150150001452114370.9922651

36、.5614.521496.4582892129201.0134411.1928.922896.892163122061.0219030.8821.632197.1低合金钢88451.27391.028301.187.25796.6合计75921.0573031.0182431.1472.317096.82.3 产品的技术条件6.5mm9mm的低碳钢热轧圆盘条、低合金带肋钢筋70万吨，都以热轧状态交货。钢种为普碳钢、低合金钢。低碳钢盘条符合低碳钢热轧圆盘条GB/T70197；热轧盘条尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T1498194。低合金钢带肋钢筋符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB14991

37、998规定。2.3.1 低碳钢热轧圆盘条 2.3.1.1 分类及代号盘条按用途分类，盘条类别应在订货合同中注明。其代号如下。L供拉丝用盘条；J 供建筑和其他一般用途盘条。 2.3.1.2 尺寸、外形、重量及允许偏差 盘条的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T14981的规定 2.3.1.3 技术要求(1) 牌号和化学成分a 盘条的牌号和化学成分（熔炼分析），应符合表24的规定。b 沸腾钢坯的含量不大于0.07%；半镇静钢硅的含量不大于0.17%；镇静钢硅的含量下限值为0.12%。允许用铝代硅脱氧。c 钢中铬、镍、铜、砷的残余含量应符合GB700的有关规定。d 经供需双方协议，各牌号的Mn含

38、量可不大于1.00%。表24牌号化学成分脱氧方法MnSiSP不大于Q1950.060.120.250.500.300.0500.045F、b、ZQ195C0.100.300.600.0400.040Q215A0.090.150.250.550.300.0500.45F、b、ZQ215B0.045Q215C0.100.150.300.600.0400.040Q235A0.140.220.300.650.300.0500.045F、b、ZQ235B0.120.200.300.700.045Q235C0.130.180.300.600.0400.040e经供需双方协议，并在合同中注明，可供应其他牌号

39、的盘条。f 供建筑用盘条的各牌号，在保证力学性能符合表2规定时，碳、锰含量下限可不作交货条件。但其含量（熔炼分析）应在质量证明书中注明。g 盘条的化学成分允许偏差应符合GB22284中表1的规定。 (2) 冶炼方法 钢以氧化转炉、平炉、电炉冶炼。 (3) 交货状态 盘条以热轧状态交货。 (4) 力学性能和工艺性能 a 供建筑用盘条的力学性能和工艺性能应符合表25的规定。表25牌号力学性能冷弯试验1800d=弯心直径a=试样直径屈服点抗拉强度伸长率 10 ，% 不大于Q21521537527d=0Q23523541023d=0.5a b 经供需双方协议，供拉丝用盘条的力学性能和工艺性能应符合表2

40、6的规定。表26牌号力学性能冷弯试验1800d=弯心直径a=试样直径抗拉强度MPa不大于伸长率 10 ，% 不小于Q19539030d=0Q21542028d=0Q23549023d=0.5a (5) 表面质量 a 盘条应将头尾有害缺陷部分切除。盘条的截面不得有分层和夹杂。 b 盘条表面应光滑，不得有裂纹、折叠、耳子、结疤。盘条不得有夹杂及其他有害缺陷。2.3.2 钢筋混凝土用热轧带肋钢筋 （1）牌号和化学成分其化学成分和碳当量（熔炼分析）应不大于表 27规定的值。根据需要，钢中还可加入V、Nb、Ti等元素。表27牌号原牌号化学成分 %CSiMnPSCeqHRB33520 Mn Si0.250

41、.801.600.0450.0450.52（2）碳当量Ceq（%）值可按式计算；Ceq=C+Mn/6+（Cr+V+Mo）/5+（Cu+Ni）/15. （3）钢筋以热轧状态交货。（4）性能：a、 表28力学性能b、弯曲性能按表29规定的弯芯直径弯曲1800后，钢筋受弯曲部分表面不得产生裂纹。C、反向弯曲性能根据需方要求，钢筋可进行反向弯曲性能试验。反向弯曲试验的弯芯直径比弯曲试验相应增加一个钢筋直径。先正向弯曲450，后反向弯曲230。经反向弯曲试验后，钢筋受弯曲部分表面不得产生裂纹。表28牌号公称直径mmMPa MPa5 %不小于HRB335625 285033549016表29牌号公称直径m

42、m弯曲试验弯芯直径HRB335625 28503a4a2.3.3 其余其它要求应符合相关标准规定。3 坯料的选择3.1 坯料确定高速线材轧机可以生产大盘产品，相应的原料单重比普通线材轧机的大。加大原料单支重量在增加原料长度上往往受到运输及加热均匀性的限制。在原料长度确定之后连续式高速线材摘记的原料面基本可按轧制速度选定。目前高速线材轧机普遍采用的钢坯断面尺寸是（120mm120mm）(160mm 160mm), 长度为624m。从钢水到线材成品，用连续坯比用初轧坯工序能耗低2.34MT/t，成材率高10%左右，因此随着连续技术的日榛成熟和广泛采用，设计高速线材轧机时应选择连铸坯作为原料。故本设

43、计选用连铸坯作为原料，其原因在于连铸坯有以下优点：（）金属收得率可提高612%（）每吨钢大致可节约热能14万大卡（）降低产品成本可达10%（）由于比较坯好，短尺少，成分均匀，使用连铸坯比用初轧坯金属收得率还可提高24%3.2 坯料的重量及尺寸3.2.1 钢坯重量高速线材轧机通常用一根钢坯轧成一个成品盘卷，钢坯重量等于成品盘重和生产过程中金属氧化损失量及切头量之和。金属氧化损失一般占钢坯重量的1%。粗轧后切头量一般在1.5kg以下，精轧前切头量一般在1.2kg以下，成品切头量一般在3kg以下。 Wb=+5.7 （3-1）式中 Wb钢坯单支重量，； 成品盘卷重量，。3.2.2 钢坯尺寸为便于运输和

44、保证钢坯加热时沿钢坯长的均匀性，钢坯应尽可能短。但对于高速线材轧机的连轧工艺，要保持各机架间金属秒流量相等，即应保持。 = （3-2）式中 钢坯端面积， 成品端面积， 钢坯轧入速度， 成品轧制速度，为不发生烫辊出现的热应力龟裂，不得低于0.07，因此钢坯边长应满足式2-3所列条件： （3-3）式中 钢坯边长，。钢坯边长确定之后，钢坯长度即可确定： LB = 103 , m （3-4）式中7.6为连铸坯密度，其单位为。根据以上计算式，并结合本次设计的实际情况，故得本次设计的坯料规格为150mm150mm15000mm；钢坯单支重量为2565kg；成品盘卷重量为2533.7kg。4 制定产品的工艺流程4.1制定工艺流程原则正确制定工艺过程是轧钢车间工艺设计的重要内容。制定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