1、1 第 1 页年产 60 万吨棒材生产车间工艺设计摘 要本设计为年产 60 万吨棒材车间工艺设计。产品为16 36mm 的热轧带肋钢筋和圆钢，主要钢种为碳素结构钢，优质碳素结构钢，低合金钢，产品质量执行国家标准。根据成品规格选择尺寸为 150mm150mm10000mm 的连铸坯为原料，加热炉为三段步进梁式加热炉。本设计采用全连续轧制生产工艺，全线共有轧机 18 架，其中粗轧机 6 架，中轧机 6 架，精轧机 6 架，终轧最大轧制速度为 13m/s。设计中采用的孔型系统为：扁箱（1#）方箱（2#）椭（3#）圆（4#）椭（5#）圆（6#）椭（7#）圆（8#）椭（9#）圆（10#）椭（11#）圆（
2、12#）椭（13#）圆（14#）椭（15#）圆（16#）椭（17#）圆（18#） 。关键词：工艺设计，热轧带肋钢筋，型钢、连铸坯，全连续轧制2 第 2 页Process Design of hot rolled bar Workshop with Production Capacity of 600,000 t/aSpecialty：Metal Material EngineeringName：Yang LeiInstructor：Zhao XichengAbstractThis is the technology design for producing six-hundred thouns
3、ands tons of hot rolled bar workshop per year. The size of the product is between 16 and 36 with the major steel grade of the carbon structural steel ,the carbon constructional quality steel or the low alloyed steel.And we carry out national standard during the production .According to the size of p
4、roduct we use the concast billets with the size of 150mm150mm10000mm for the raw material and the Walking Beam Heating Furnace . We use continuous rolling technology ，there is 18 mill in common ,6 for roughing mill ,6 for medium mill ,6 for finishing mill . The largest end mill speed is about 13m/s
5、.In the production of steel rolling we use the pass system of squaresquareellipse circleellipsecircleellipsecircle ellipsecircleellipse circleellipsecircle ellipse circleellipsecircleKey words：process design，hot rolled ribbed bar，shape steel ，concast billet，fully continuous rolling3 第 3 页毕业设计（论文）原创性
6、声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与
7、阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 4 第 4 页学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的
8、复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日5 第 5 页目录1 绪论 .12 产品方案和产品标准 .52.1 产品方案的制定 .52.2 计算产品的选择 .62.3 产品标准与技术要求 .73 坯料选择和金属平衡表 .103.1 坯料选择 .103.2 金属平衡表 .104 制定生产工艺流程 .124.1 生产工艺的制定 .124.2 生产工艺过程 .145.孔型设计 .195.1 孔型系统
9、选择 .195.2 孔型设计的内容 .195.3 孔型设计的要求 .205.4 计算产品 16MM 热轧带肋钢筋孔型设计 .205.5 典型产品 25 热轧带肋钢筋的孔型设计 .265.6 典型产品 32 热轧带肋钢筋孔型 .296 压下规程的确定 .336.1 轧制参数计算 .336.2 轧制压力计算 .346.3 轧制力矩的计算 .357主电机的选择及其参数计算 .377.1 主电机类型的选择 .377.2 初选主电机 .378 主要设备选择 .408.1 设备选择主要内容 .408.2 生产设备分类 .408.3 设备选择的原则 .408.4 主要设备 .409 电动机的校核及功率计算
10、.439.1 校核原则 .436 第 6 页9.2 产品 16 热轧带肋钢筋的电机校核 .4310 轧辊及机架强度刚度计算 .4610.1 轧辊选择 .4610.2 配辊 .4610.3 轧辊校核 .4611 轧机生产能力计算 .5211.1 轧机小时产量的计算 .5211.2 轧钢机平均小时产量 .5311.3 轧钢车间轧机年产量计算 .5311.4 轧机负荷率计算 .5411.5 轧制图表 .5512 辅助设备的选择 .5612.1 选择原则 .5612.2 加热设备 .5612.3 导位、活套设备 .6012.4 剪切机 .6012.5 冷却设备 .6312.6 堆垛机 .6312.7
11、打捆机 .6312.8 起重运输设备的选择 .6413 车间平面布置 .6713.1 车间平面布置的原则 .6713.2 金属流程线的确定 .6713.3 设备间距的确定 .6813.4 其它设施面积的确定 .7013.5 车间厂房组成及立面尺寸的确定 .7214 车间主要经济技术指标 .7414.1 经济技术指标及其重要性 .7414.2 制定经济技术指标的依据 .7614.3 车间劳动组织 .7715 环境保护及综合利用 .8015.1 轧钢厂的环境保护 .8015.2 节能和综合利用 .81参考文献 .837 第 7 页附录 1 .84附表 1：三种计算产品的孔型系统计算 .84附表 2
12、：轧制力 .86附表 3：轧制力矩 .89附表 4：电机校核 .91附表 5：轧辊强度校核 .93致谢 .96英文翻译及原文 .971.介绍 .972.实验材料，设备和试验步骤 .982.2 实验设备 .982.3 轧制规程设计 .991 第 1 页1 绪论近 20 年是我国型钢生产技术飞速发展的 20 年。20 年前，我国型钢装备水平和生产技术约落后国际先进水平 30 年，而今天，其装备水平大体接近国际先进水平。我国型钢生产技术用 20 年的时间，走过了约 50 年的发展路程。20 世纪 50 年代我国钢产量很低，生产的钢筋品种有限，国有钢铁企业也只能生产 3 号光圆钢筋(I 级钢筋)和 5
13、 号螺纹钢筋，屈服强度标准值分别为 235, 275MPa; 20 世纪 60 年代开始研制 16MnSi(后改为 20MnSi，也称 II 级钢筋)和25MnSi(也称班级钢筋 )2 种低合金带肋钢筋，实际上研制成功并大量生产的是20MnSi 钢筋，而 25MnSi 钢筋产量有限，两者屈服强度标准值分别为 335, 375MPa;同时研制并投人生产的还有 44Mn2Si 等带肋钢筋(也称 N 级钢筋)，其主要用于经热处理或冷拉后的预应力钢筋。 20 世纪 50 年代，我国正处于国民经济建设的高潮，钢筋供需矛盾较为突出，为发展冷加工生产，通过对低强度钢筋的冷轧、冷拔、冷扭或冷拉等冷加工手段，使
14、钢筋冷作硬化，在牺牲原钢筋塑性的条件下，获得较高的屈服强度。冷加工钢筋主要采用细直径盘条生产冷拔钢丝，其既用作预应力混凝土中、小型构件中的预应力钢筋，也部分用作某些钢筋混凝土构件中的受力钢筋和构造钢筋; 另外，通过冷拉后的粗带肋钢筋，用作大、中型预应力混凝土构件中的预应力钢筋，部分用作钢筋混凝土构件中的配筋。20 世纪 80 年代，小规格钢筋产量和规格不能满足工程建设需求，国内中小型企业针对这一形势，开始引进或自制冷轧带肋钢筋设备，轧机数量和产量达到了相当规模。此外，还生产了小规格、断面为矩形的冷轧扭钢筋用作钢筋混凝土楼板中的配筋，填补了原来热轧带肋钢筋没有小规格的空缺，为工程建设所需钢筋规格
15、的配套起到了辅助作用。此外，在 20 世纪 70 年代所用的预应力钢筋，除为上述的冷拉钢筋、冷拔钢丝外，在大型工程结构中还采用了钢丝、钢绞线，其抗拉强度标准值不超过 1670MPa.2 第 2 页20 世纪 80 年代开始研制，90 年代正式投人生产的新一代热轧带肋钢筋有2 种: 一种是以微合金元素(V, Ti, Nb)为基础的 HRB400 钢筋，另一种是采用余热处理工艺生产的 RRB400(K L400)钢筋(包括按英国 BS 标准生产的钢筋)，使我国钢筋在化学成分上进行了更新换代;余热处理钢筋既可用于出口，也可为国内工程选用。在同一时期，引进了相当数量的低松弛高强度钢绞线生产线，使这种高
16、质量的预应力钢筋在公路、房屋、铁路及其他工程领域获得了广泛应用，推动了预应力混凝土结构的发展。20 年前，我国小型与线材生产状况为，我国拥有小型与棒线材轧机约 700多套，为世界第一。但每套轧机的平均年产量仅 2 万多吨，而当时世界平均水平为 10 几万 t/a。我国小型和棒线材产品长期供不应求；轧机装备和生产技术远低于当时世界先进水平。主要表现在以下方面。（1）棒线材轧机连轧比很低，以横列式和布棋式为主。（2）连铸比很低，1984 年不足 10%。（3）轧机刚度低，弹跳大。20 年来小型与棒线材生产取得了一定的的技术进步。一、小型与棒线材轧机的连轧化。1984 年我国小型与棒线材连轧比不足
17、5%，但在 1985 年北京召开的全国中小型轧机技术改造会议、1993 年无锡召开的全国小型型钢工作会议上，强调了以连轧为方向，推进小型型钢轧机实现连续化的重要性和紧迫性。1994 年在江阴召开的全国小型型钢工作会议上明确了其具体步骤和基本作法。从这之后，我国小型连轧机的数量从 1988 年的 14 套升至目前的 100 套以上；高速线材轧机的数量也已达到 80 套，使我国棒材和线材的生产能力居世界首位。二、产品升级。对于棒材产品，大力推广应用 III 级热轧带肋钢筋，替代II 级钢筋，并开发标准件用钢、汽车用钢、船用钢、经济断面钢材等专用钢材。对于线材产品，推行大盘重，开发硬线。产品基本能满
18、足飞速发展的国民经济建设需求。3 第 3 页目前我国小型和棒材的生产现状为：到 2004 年，我国小型和棒材生产拥有 3 个世界第一，即轧机套数、年生产能力及占钢材总量的比值（连轧机套数已超过 100 套，年生产能力约 6000 万 t，连轧机的轧制能力可达到生产总量的70%） 。目前我国小型和棒材轧机的总体装备和生产技术已达国际先进水平，并具有以下特点：（1）新建轧机大多为 18 架，分粗、中、精轧机组，每组 6 架，平立交替布置，实现无扭连轧。采用步进式加热炉，全数字式直流传动系统。坯料为150mm150mm 连铸方坯，长 1012m。产品规格为 1040，20 以下产品采用切分轧制。（2
19、）产品以带肋钢筋为主。不生产带肋钢筋的小型连轧机只有杭州钢铁公司、石家庄钢铁公司和邢台钢铁公司等几家。（3）对提高产量有益的无头轧制、切分轧制技术等，我国使用和推广的力度高于工业发达国家。如无头轧制技术，到 2004 年，唐山钢铁公司引进了意大利 DANIELI 公司的技术；邢台钢铁公司第二高线厂引进了日本 NKK 公司的技术；通化钢铁公司自行开发了棒线材无头轧制技术。而值得注意的是，该技术在美国、日本、德国和俄罗斯等产钢大国尚没有很好的应用实例，日本NKK 公司的棒线材无头轧制技术，在日本也仅有 1 家试验厂。棒材的 3 切分和 4 切分轧制技术，国内企业的研究和推广使用热情很高，也有很成熟的技术，但仍有国外公司在我国专门推广该技术。（4）对提高产品质量、满足用户需求有益而影响产量的技术，在我国的使用和推广力度低于世界先进水平国家。这些技术包括：棒材自由规格减定径技术。其可为用户提供任意规格的产品，适应多品种、小批量市场需求。棒材高精度轧制技术。合金钢和低合金钢棒材在线控制冷却技术。多钢种、小批量棒材的市场开发。
