年产55万吨连轧棒材车间设计 55万吨连轧棒材车间设计 --Ф14毫米螺纹钢生产工艺合理化研究 摘要：棒材作为小型材的重要组成部分，在我国的钢铁生产中占有着极其重要的位置。而我国目前大多数的棒材厂的生产工艺还停留在横列式、半连续式轧机等落后的工艺上面，在能源日趋紧张的今天，如何对棒材生产车间进行合理化设计成为一个重要的话题。本设计以鄂钢棒材厂为参考，以Ф14毫米螺纹钢为基础，对一个年产55万吨的中型棒材车间进行了合理化设计研究。设计以GB1499-91和GB13013-91为准则，在确定生产钢种、产品品种、产品规格的基础上，进而确定了车间的轧制道次数，，对车间的各种主辅设备进行了合理化的布置，以趋达到紧凑又节省空间的目的在此过程中计算了原料仓库和成品仓库的面积。孔型设计是棒材车间设计的重要一环，本设计参考了大量车间设计的资料及经验公式，在经过生产工艺计算后确定了轧制程序表，从而确定了各道次的孔型方案及孔型的主要尺寸。强度校核主要集中在轧制压力、轧制力矩、轧制功率、轧辊强度、电机
发热上，以压下量大、横轴比大的道次为例进行了校核计算。在此基础上，确定了典型产品Ф14毫米螺纹钢的轧制图表，以三班连续工作制为基础进行了年产量的计算，符合设计的要求，最后确定了车间辅助设备的参数。 关键词：棒材 典型产品 工艺流程 平面布置图 技术性能 孔型设计
强度轧制图 轧件尺寸 咬入稳定性 强度校核
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年产55万吨连轧棒材车间设计 前 言
小型棒材一直是我国消费量最大的钢材品种之一，并以较高速度的增长。近20年来，小型棒材占钢材重量的比例为23.5%-27.7%。1999年产量高达3141万吨。我国现有县以上小型棒材轧机700套，全国则多达3000余套，数量堪称世界第一，总生产能力达3400万吨，小型棒材轧机的数量已经大大过剩了，但这些轧机中绝大多数是落后的横列式轧机。80年代以来，我国陆续建设了一批技术先进的连续式（包括班连续式）轧机，迄今已达65套，其生产能力约为1980万吨。据预测2005年小型材需求量将达3600万吨，先进轧机产能仅为需求量的一半左右，这说明先进轧机数量远远不足，而落后轧机数量过多，显然这种结构极为不合理。这些落后的轧机大多采用二火或多火成材，工艺及设备落后，劳动生产率极低，质量差，成材率低，能源消耗高，产品竞争力差。由以落后轧机套数过多，造成我国每套小型轧机平均年产量仅1.4万吨（美国为12.1万吨）。
按照国家政策，上述落后的轧机将期限在2002年淘汰，同时重点对现有大中型企业中的小型轧机进行技术改造，建设一批连续式，半连续式小型轧机，因此，怎样对小型棒材车间进行合理化设计也成为科技工作者的一个课题。
车间平面设计是整个车间设计的重要组成部分，是决定和影响其他各项设计的关键和基础。正确地进行工艺设计是完成车间设计任务的关键。
本次车间设计是作者本人在深入工厂生产实习的基础上，吸取了生产现况的实际经验与不足，并参考了其它设计资料进行的。由于作者是初次尝试车间设计，经验不足，难免有错误之处，敬请老师和同学批评指正，同时再次对杭乃勤老师的指导表示感谢。
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年产55万吨连轧棒材车间设计 第一章
产品大纲及技术要求
第一节 产品大纲编制
一、生产钢种、产品品种、规格及产品分配见下表
表1—1
产品 碳素结优质碳合金碳碳素工弹簧钢 构钢 素钢 素钢 具钢 mm 圆钢 圆钢 圆钢 圆钢 圆钢 t t t t t 10000 5000 3000 0 Φ8~Φ10000 12 30000 20000 2500 10000 Φ14~30000 Φ16 50000 50000 24500 0 Φ18~50000 Φ20 90000 75000 30000 10000 总t 90000 计 % 16.3 16.3 13.6 5.5 1.8 低合金总计 钢 螺纹钢 t t 5000 33000 100000 150000 255000 46.4 % 6 192500 35 324500 59 550000 -- -- 100 一、 产品质量及交货状态
1、 产品质量、尺寸精度及机械性能达到:
圆钢按1/2DIN1013和GB702-86标准要求；
螺纹钢按DIN488和GB1499-91标准要求,见附录。 2、 产品交货状态 成捆交货
捆长：6-12米； 捆重：1-3吨
第二节 坯料选择
正确选择坯料对棒材生产具有重要影响。皮料选择合理，不仅可使棒材质量得到保证，而且可是轧机生产能力得以发挥，金属收得率也能提高。
目前，棒材生产通常使用连铸坯和粗轧坯两种。
连铸坯是60年代才开始大规模用以工业生产的一项新技术。它是直接将钢水铸成轧机所需要的各种规格和断面形状的钢柱。由于连铸坯且有省掉炼钢生产中浇注这一复杂工序和轧钢生产中粗轧这一生产过程的特点，且较模铸开坯少了钢锭再加热及开坯后的切头切尾，因而有提高金属收得率，节省能源和基本建设投资，降低生产费用，减少劳动定员和改善劳动条件等以系列优点。其与粗轧坯相比，主要优点如下：
1、 金属收得率可提高6-12%； 2、 每吨钢大约节约热能14万大卡；
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年产55万吨连轧棒材车间设计 3、 降低产品成本可达10%； 4、 由于连铸坯形状好，短尺寸，成份均匀，使用连铸坯比用粗轧坯金属收得率还可提高2-4%。
从节约能耗和提高金属收得率的角度出发，本设计选用连铸坯。 本设计具体选用钢种品种、规格，根据生产经验，列表1—2：
表1—2
钢坯长度 钢坯边长 钢坯单重 原料品种
连铸坯 10000mm 130mm 1318kg 坯料技术条件应符合TB2011-83标准，主要参数见表1—3：
表1—3
钢坯截面 边长允许公对角线长度定尺长允许圆角半径 差 差 差 130×130mm ±4mm <6mm 60mm 6mm
第三节 金属平衡表
拟定金属平衡表就是确定整个生产过程中坯料、成品、烧损及二次氧化铁皮、切头和废品的数量及其比例关系。通常，首先根据现有生产厂家的统计，确定各种金属占钢坯的百分比，在按产品大纲中数量确定各组成金属的数量。产品占相应坯料的百分比称为成材率，其倒数称为金属消耗系数。烧损及二尺氧化铁皮量占相应钢坯的百分比称为烧损率或二次氧化铁皮率。切头量占相应钢坯百分比称为切头率，废品占相应坯料的百分比称为废品率。
根据生产经验，列金属平衡表1—4：
表1—4
连铸坯 成品 切头切尾 烧损 t % t % t % t % 产品 20300 3.5 9700 1.5 Φ8~Φ20圆580000 100 550000 95 钢及螺纹钢
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年产55万吨连轧棒材车间设计 第二章 车间主要设备选择
第一节 加热炉的选择
一、 设计条件
燃料：重油；
钢坯规格:130mm×130mm×10000mm； 单重：1318kg/支；
钢材种类：普碳钢、优碳钢、碳素结构钢、合金结构钢及弹簧钢； 钢坯装炉温度：冷装（20℃）； 钢坯出炉温度：1150℃~1200℃； 炉子额定小时产量：100t/h；
炉子装出料方式：侧装侧出（采用炉类辊道）； 成品规格：Φ8~Φ20圆钢及螺纹钢； 年工作小时：6500h；
二、 炉型选择
炉型的选择取决于坯料的断面大小，钢材品种和加热质量等要求。线棒材轧机加热炉大都采用步进梁式加热炉。梁底组合式步进加热炉比推钢式加热炉有较多的优点，也优于步进底式加热炉，它能使钢坯的加热温度均匀，没有或很少有水管墨印，坯料不与滑轨摩擦，不会划伤坯料，加热质量好。
步进式加热炉的结构分步进梁式、步进底式及步进组合式三种炉型，根据国外线棒材轧机生产情况，适合加热小断面、长坯料的炉型首选梁、底组合式加热炉。
三、加热炉的主要尺寸
炉子宽度：由[2]P92
单排料时：B=l+2C l—来料最大长度（m）
C—炉间或料与炉墙间空隙距离，一般取0.15~0.3m 因此，B=10.6m,取11m
有效炉长：由[1]p109的有效炉长的经验计算式:
e?sL?1.10?p???
??L1?n?s?s
1.10—考虑到计算式本身有±10%的误差引入的安全系数 p-----要求炉子达到产量，t/h； τ----加热时间，h； e-----方坯间隔，m； s-----方坯边长，m；
ρ----密度，轧件取7.80,tmm3； L1----方坯长度，m；
n-----方坯在炉类装入列数
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