圆钢生产设备及工艺.doc

1圆钢生产设备及工艺1.坯料预备 坯料的选择高速轧机圆钢材生产对钢坯的质量要求较高,其选择和验收的标准如.对钢种与化学成分的要求钢坯的牌号和化学成分应符合有关标准规定,对不同的钢种在钢的残余元素含量上有相应的要求。对钢坯尺寸和质量的要求()对钢坯的外形、尺寸、质量的要求有：钢坯断面外形及允许偏差、定尺长度、短尺的最短长度及比例、弯曲、扭转等。这些要求是考虑了充分发挥轧机生产力量，保证加热与轧制顺当并考虑供坯的可能性和合理性等综合因素确定的。方坯尺寸和边长允许偏差:方坯边长:0mm(B/T00-9)圆角半径:8mm(YB/01-91)对角线长度差：6m(Y01-9)连铸方坯和矩形坯标准:YB01-83(2)钢坯标准长度为000mm；短尺钢坯最短长度为8m;每批（炉)短尺钢坯的重量不大于全部钢坯重量的10%；长度允许偏差为00+70,8000m。(3）钢坯的弯曲度在1000mm不大于10m;但不允许在钢坯两端,两端最大0mm。需莹光磁粉探伤的钢坯,如弹簧钢、轴承钢、冷镦钢等,每米弯曲不大于mm。（4)钢坯扭转在10000内最大为6。（5)钢坯端部因剪切变形而造成的局部宽展不大于边长的10%。切头毛刺应清除。端部因剪切变形造成的局部弯曲不得大于20m。剪切端面应与钢坯长度方向轴线垂直;端面歪斜量不得大于边长的6%。1.1.13对表面质量与内部质量的要求（1) 钢坯对钢坯表面质量的要求是:钢坯端面不得有缩孔、尾孔和分层;钢坯表面应无裂缝、折叠、耳子、结疤、拉裂和夹杂等缺陷;钢坯表面缺陷必需沿纵向加工清除,清除处应圆滑、无棱角,清除宽度不得小于清除深度的倍,表面清理深度不大于公称厚度的8%。对钢坯内部质量的要求是:钢坯低倍组织不得有肉眼可见的缩孔、分层、气泡、裂缝、白点等；对优质碳素结构钢和弹簧钢、轴承钢、冷镦钢等合金钢种,依据需方要求,可以做高倍检验，检查脱碳层，检查钢中非金属夹杂,检查晶粒度是否达到规定的要求。(2) 连铸坯连铸坯最常见的表面缺陷是针孔及氧化结疤。针孔要求磨去,严峻时报废。100mm100m的高碳钢方坯允许有mm深的针孔。氧化结疤局部磨光即可清除。连铸坯的内部质量常以偏析、中心疏松和裂纹的有无和轻重为推断依据。12钢坯的检查和清理12钢坯的检查方法为确保圆钢材的质量及生产的顺当进行,对钢坯进行质量检查及清理是格外重要的。质量检查的方法有下述几种:(1）目视检查即人工检查钢坯的表面缺陷。这种方法效率低，也不太牢靠，只能检查出较明显的缺陷。但这种检查方法的设备少,只需要台架和运行辊道即可。(2)电磁感应探伤检查钢坯的表面缺陷。电磁感应探伤的方法较多，例如干荧光磁粉探伤法、涡流探伤法、录磁探伤法。(3)超声波探伤检查方坯的内部缺陷。这种方法基本上是用带有放射和接收器的检测探头通过脉冲回波原理（脉冲反射原理）进行工作的。1.2.钢坯的清理方法 钢坯的清理方法较多，主要有火焰清理、手动砂轮及自动砂轮清理方法。3钢坯的加热高速线材轧机钢坯加热的特点是,温度制度严格，要求温度均匀，温度波动范围小，温度值精确。加热的通常要求,如氧化脱碳少,钢坯不发生扭曲,不产生过热过烧等与一般加热炉无异。钢坯的加热温度加热温度： 普碳钢: 1051 最高150 低合金钢: 1050100 最高110要求钢坯头尾温差小于3050,阴阳面温差小于50。连续轧制正常炉温加热时间：150m50m方坯为7i;钢坯的加热速度和加热时间 钢种 加热速度低碳钢 6min/m低合金钢 912i/cm高碳钢 18mn/高合金钢 1824min/cm钢坯的加热时间，就是钢坯的在炉时间,即钢坯从进炉加热直到出炉的时间,也就是预热时间、加热时间、均热时间的总和。虽然钢坯的加热时间是可以计算的，但在实际生产过程中,钢坯的在炉时间受到诸多工艺因素的影响,因此,在加热设计和操作时,要保证最基本的加热时间,而且应依据实际状况, 随时调整热工参数,使钢坯在尽量短的时间内得到充分的加热。圆钢材轧机所使用的主要是连续式加热炉，多接受侧出方式。钢坯入炉有侧入、端入两种方式，侧入炉门小,易保证炉子的严密性但不如端进简洁排列坯料，所以两种方式均有接受的。连续式加热炉按钢坯在炉内运行方式分为推钢式和步进式。步进式中又分为步进梁式炉、步进底式炉和步进梁底组合式炉。最近几年所建方钢材轧机大都选用步进式连续加热炉,由于步进式加热方式更适合圆钢材生产工艺和产品质量要求。加热炉区设备组成机械设备 炉区机械设备包括:上料台架、分钢机、剔除装置、炉前辊道、两个升降挡板、称重装置、装料炉门、炉内装料悬臂辊道、对齐推钢机、炉底机械、出料炉门、炉内出料悬臂辊道、风机等。液压系统设备液压系统设备包括加热炉液压站、称重装置液压缸、推钢机液压钢、炉底机械平移与升降液压缸、相关液压管路等。炉子主要技术性能参数炉子主要技术性能参数为:炉子额定力量:90th有效炉底强度:500kg/(m2）加热钢种:Q235、20ni等普碳钢和低合金钢坯料尺寸:10m50m0钢坯加热温度:105010，最高10空气:预热温度: 40工作压力: 6ka最大空气消耗量(1.1)： 2600m/燃料: 高焦炉混合煤气设计发热值: 1 车间煤气接点压力: 00Pa 最大燃料消耗量： 16003/ 炉底面积: 10.8m2排烟温度: 30030单位燃耗:在装料温度0，出料温度100115,产量90t/h,空气预热温度40040，步进梁00%绝热状况下,炉子的单位热耗为13G/t(45.7g标煤/t)1.2 轧机及相关设备粗轧工艺和设备型式及参数粗轧的主要功能是使坯料得到初步压缩和延长，得到温度合适、断面外形正确、尺寸合格、表面良好、端头法规、长度适合工艺要求的轧件。粗轧机多接受平-立交替轧机无扭轧制，机架数通常为或6架，一般接受平箱立箱,平均道次延长系数为2812。在粗轧阶段普遍接受微张力或低张力轧制，由于此时轧件断面尺寸较大，对张力不敏感,设置活套实现无张力轧制格外困难也极不经济。粗轧后的切头切尾工序是必要的。轧件头尾两端的散热条件不同于中间部位，轧件头尾两端温度较低,塑性较差;同时轧件端部在轧制变形时由于温度较低，宽展较大，变形不均造成轧件头部外形不规章，这些在连续轧制时都会导致堵塞入口导卫或不能咬入。为此在经过道次粗轧后必需将端部切去。通常切头切尾长度在7020。1.2.2中轧及预精轧工艺和设备型式及参数中轧及预精轧的作用是连续缩减粗轧机组轧出的轧件断面,为精轧机组供应轧制成品线材所需要的断面外形正确、尺寸精确并且沿全长断面尺寸均匀、无内在和表面缺陷的中间料。中轧机组的基本功能、使用条件及工艺要求和粗轧机组大体相同,因此在轧机的型式上除短中心距紧凑式轧机是适应粗轧特定条件而在中轧机组中使用外，中轧机组的设备型式基本和粗轧机组一样。中轧接受的孔型系统一般是椭圆圆椭圆圆孔型系。中轧及预精轧的平均道次延长系数一般在.134之间。轧机的技术参数见表2-1。表21钢轧机主要技术性能一览表轧机序号No公称直径/mm最大辊径mm最小辊径/mm辊身长/m辊颈直径m电机功率(D.)/W转速/rmin-1轧机连续轧制载荷/t齿轮座中心距/m1H070008002803080/12003520H725706000280350080/120366580H7350706080028035000/1200366520H74V6570600802800/200660H7H00680280500600/120036520H76V6500608020460120066460H7H507502004006012001360H78505047570020040600/1201630H4415357000040060/766071041545570200450000120017636H137030290700206000004016360712V370729070200600060/101730H713H300310618600060/11293H4V00210006000600/14001930H1.剪切设备及工艺湘钢二棒材厂在整个轧线上共装配有台剪切机和3台锯切机，剪切机位于精轧机组前,1号、2号、3号锯切机都位于精轧机组，剪切机,低速,剪力大,用于在方钢的切头、切尾及事故碎断。1号锯切机用于切头、2号锯切机用于倍尺剪切功能。最终一台锯切机用于切尾。1.4QTB把握冷却工艺及设备1.4 钢材轧后把握冷却技术的理论基础作为钢的强化手段在轧钢生产中经常接受把握轧制和把握冷却工艺。这是一项简化工艺、节省能源的先进轧钢技术。它能通过工艺手段充分挖掘钢材潜力,大幅度提高钢材综合性能,给冶金企业和社会带来巨大的经济效应。由于它具有形变强化和相变强化的综合作用，所以既能提高钢材强度又能改善钢材的韧性和塑性。圆钢材轧后冷却的目的主要是得到产品所要求的组织与性能，使其性能均匀和削减二次氧化铁皮的生成量,为了削减二次氧化铁皮量，要求加大冷却速度。要得到所要求的组织和性能,则需依据不同品种,把握冷却工艺参数。一般圆钢材轧后把握冷却过程可分为三个阶段,第一阶段的主要目的是为相变作组织预备及削减二次氧化铁皮生成量。一般接受快速冷却,冷却到相变前温度,此温度称为吐丝温度;其次阶段为相变过程,主要把握冷却速度;第三阶段相变结束,除有时考虑到固溶元素的析出接受慢冷外，一般接受空冷。依据把握冷却的原理与工艺要求,线材把握冷却的基本方法是:首先让轧制后的圆钢材在冷床上进行冷却,再由吊车把钢材吊入缓冷坑中进行缓冷，最终以较快的冷却速度冷却到适当的温度进行打印、运输和打捆等。1.4.2设备组成QB的工艺设备组成如下:（)淬水线小车()旁路辊道(3)液压缸(4）高温计(5)把握阀(）水系统(7)压缩空气系统（8）液压系统(9)干油系统1.4.3技术参数淬水线小车外观尺寸 19m18600mm2194m质量 24500k热处理棒材范围 0mm螺纹钢淬火线小车行程 170m液压缸行程 1700m阀台的外观尺寸 1230mm4750mm2300mm水系统压力(ma/i) 1.Ma/0Mpa压缩空气流量（标准状态下) 93/h(干燥器用)200m3h(仪器用）压缩空气压力 .5M增压泵数量 3旁路辊道数量级 14.冷床区设备和工艺冷床区设备包括冷床入口设备、冷床、冷床出口设备等。冷床入口设备冷床入口设备包括输入辊道、重叠装置、升降裙板辊道、分钢器、平安挡板等。 输入辊道输入辊道的作用是输送轧件,并分别前后轧件的头尾。B 重叠装置在裙板辊道的前端接受了专用于切分产品的重叠装置。其作用是在切分生产中,将切开的轧件重叠起来,由于切分轧制后,若两根轧件并行输送,特殊是在分钢器分头尾时,由于轧件断面小头部简洁“发飘”,消灭上冷床困难的现象，通过重叠装置将两根轧件重叠运送到冷床上,可较好地解决以上问题。C升降裙板辊道裙板辊道是一系列可在垂直方向上下运动的板。它的作用是对轧件进行输送和制动并将轧件卸到冷床上。D 分钢器在裙板辊道的入口处有1气动分钢器,它的作用是将预备卸到冷床上的轧件尾部与后1根轧件头部分开,避开前后轧件头尾相接,无法卸料，影响生产。E平安挡板平安挡板固定在裙板辊道的末端，防止轧件由于制动失效造成轧件倍尺过长而形成的跑条。冷床设备冷床使轧件在空气中冷却并将轧件输送到冷剪工作区。为了保证断面较小、长度较大的瘦长轧件不至于因冷却过程而造成弯曲和扭转，并防止轧件表面擦伤，圆材一般都接受步进齿条式冷床、摆式冷床。冷床由冷床床体、对齐辊道、固定挡板及水冷系统组成。冷床的出口设备冷床出口设备包括带有棒层输送小车的辊道和棒层形成装置。5圆钢材的精整、运输与成品库圆钢的修整圆钢的修整主要是对它的头、尾修剪。相对地说,圆钢材头、尾部分简洁产生缺陷，且头、尾处轧件宽展量偏大，简洁造成尺寸超差。为此,在圆钢打捆之前要进行修整,将圆钢头尾的缺陷剪除。成品检查圆钢成品检查包括圆钢材外观质量检查和组织性能检验。组织性能检验是依据国家或企业标准规定以及合同中用户提出的技术要求进行的。外面质量检查是检查圆钢材的外形、尺寸和表面缺陷是否符合标准规定。1.打捆机的工艺操作自动打捆机是近年来为提高作业率、降低劳动强度而进展起来的。它在连轧机上取代了传统的人工手动打包或人工简易气动打包。一般自动打捆机依据产品的不同分为线材自动打捆机、棒材自动打捆机、型钢自动打捆机等。线材自动打捆机的技术性能如下:（1） 型号:KNCA7800D（2） 打捆线直径:670.mm（3） 打捆线的抽紧力:9N（最大)（4） 电机功率:1.0/12k（5） 导线轮的直径:800m（6） 圆捆直径:1050（7） 方捆边长:15045（8） 液压油箱的容积：3L（9） 油泵力量:100Lmin(最大）（10） 操作压力:10Mp1.7轧制工艺流程坯料运入坯料存放钢坯质量检查炉前上料加热高压水除鳞粗轧切头尾精轧锯切冷床冷却精整修磨表面检查打印标记打捆入库孔型设计.21总的延长系数、平均延长系数和轧制道次的确定以120120mm方坯原料生产11m圆钢产品总的延长系数:平均延长系数:总的轧制道次： n取个道次22孔型系统安排1平箱立箱3平箱4立箱平箱6立箱椭圆8方孔9椭圆1圆1椭圆1圆13椭圆4圆5椭圆16圆17椭圆18圆椭圆20圆2延长系数安排u=.8u=12.29u4=355=1.346=13 u71.48339=.4u10=13111.0u12=1. 131.3u14=.24151.316=.22 u17=1.21=1.20u9=1.120=1.124 圆钢孔型参数计算主要参数：轧件高度h;轧件宽度；孔型槽底宽度;孔型槽口宽度;孔型侧壁斜度；槽底圆角半径R；槽口圆角半径;辊缝s;凸度f;轧件断面面积F;椭圆半径R;扩张角和半径:和。B来料宽度(一) 椭圆-圆孔型尺寸设计:1. 成品孔（K圆孔):成品直径:11允许偏差3组为成品孔型高度:=1.8m成品孔型宽度： =11.4mm孔型半径：R=.4mm侧壁角槽口圆角半径取：=1.55=.5m辊缝s=(0.010.15)1.5mm=开口圆弧半径：27.4m K1成品孔型.K圆孔型设计:孔型高度：h=12.6m孔型半径：R/2=3mm孔型宽度:3.6槽口圆角半径取=155=2m侧壁角=30辊缝: s=(015)=15mmK3圆孔K成品前椭圆孔设计:取K宽展系数为 =0.3 K的宽展系数为=5轧件椭圆断面尺寸:102m1.4m轧槽宽度： =1m椭圆半径： 86mm辊缝: m椭圆钝边：s+1=3mm槽口圆角半径： =5m K2椭圆4K圆孔型设计:孔型高度:=15.4m孔型半径:=h=7.7m孔型宽度:7.4mm槽口圆角半径取r=.5=20m侧壁角=30辊缝s(0.01.15)=2m 5圆孔5.椭圆孔型设计:取K宽展系数为 =0. 的宽展系数为=0.轧件椭圆断面尺寸:.m1.6mm轧槽宽度: =19.mm椭圆半径:3.8mm辊缝： mm椭圆钝边:ms+1=4m槽口圆角半径取:=2mmK4椭圆.圆孔型设计:孔型高度：h=1.6m孔型半径：R=h=9.8m孔型宽度：1.6m槽口圆角半径取=1.5=2.0m侧壁角=30辊缝:s=(0101)2.5mmK圆孔7椭圆孔型设计:取宽展系数为 0.3 K的宽展系数为=5轧件椭圆断面尺寸:13.2m2.7mm轧槽宽度：=5m椭圆半径:179mm辊缝:=m椭圆钝边:m=s1=4mm槽口圆角半径取：3m 6椭圆.K圆孔型设计:孔型的构成高度:=.2mm孔型半径：R=/2=126mm孔型宽度:8.m 辊缝: =（00115）=mm槽口圆角半径取=1.552.mm侧壁角30K9圆孔.椭圆孔型设计： 取宽展系数为=, 的宽展系数为=0.5轧件椭圆断面尺寸：1.6mm29.6mm轧槽宽度: =3mm椭圆半径:24.1m辊缝: =m椭圆钝边:m=s5mm槽口圆角半径取:=mm K8椭圆0.圆孔型设计： 孔型的构成高度:334mm孔型半径：R=h/216.7孔型宽度:6辊缝:=（00.5)4mm槽口圆角半径取r=155=2.0mm侧壁角30 1圆孔11.K椭圆孔型设计:取宽展系数为 =0. K的宽展系数为.5轧件椭圆断面尺寸:21mm39.6mm轧槽宽度:=3mm椭圆半径:6辊缝:=6mm椭圆钝边：m=+1=7m槽口圆角半径取:m 10椭圆(二)椭圆方孔型尺寸设计1.K13 方形孔型设计：方轧件的边长：06m方孔对角宽度:b=(.4112)5m方孔对角高度：=(.41.4)7m孔型高度：4m轧槽宽度：=5.5mm孔型圆角半径:=8mm2mm辊缝:=m 1方孔 2.椭圆孔型设计: 取K宽展系数为=.K的宽展系数为=0.轧件椭圆断面尺寸:26m50.4mm轧槽宽度：=5m椭圆半径:2m辊缝：=6mm椭圆钝边:m=+1=mm槽口圆角半径取:6 K1椭圆13.K椭圆孔型设计： 为椭方系统中的平椭,接受阅历公式计算轧件椭圆断面尺寸。分别为中间扁孔高和宽方向的孔型外形系数，取轧件椭圆断面尺寸：34.8=68.8轧槽宽度：=75mm椭圆半径:610m辊缝:=mm椭圆钝边：=s+10m槽口圆角半径取：=mm K14椭圆（三）箱形孔型尺寸设计:5. 方箱孔型设计:矩形轧件的高度:=7.mm孔型槽底宽度: =48m孔型槽口宽度: 6m孔型高度:=57.孔型侧壁斜度：0.3槽底圆角半径:=9m槽口圆角半径: 5m辊缝： =13mm轧槽深度: =mm槽底凸度:f=（.30）B1.mK15方箱16.平箱孔型设计:取宽展系数：0. 0.3轧件断面尺寸:=.2mm=80mm孔型高度:49.2mm孔型槽底宽度74m孔型槽口宽度88m孔型侧壁斜度:0.3槽底圆角半径10mm槽口圆角半径8m辊缝:1m轧槽深度：1.1m槽底凸度:3mmK16平箱1. 方箱孔型设计:轧件高度:75.2m孔型槽底宽度4m孔型槽口宽度81m孔型高度：752孔型侧壁斜度：0.27槽底圆角半径:mm槽口圆角半径：m辊缝：3mm轧槽深度:1.1mm槽底凸度:m17方箱18.平箱孔型设计：取宽展系数：=. =.3轧件尺寸：6.9mm09.5m轧件高度:64m孔型槽底宽度:9mm孔型槽口宽度：11mm孔型侧壁斜度:.35槽底圆角半径：3mm槽口圆角半径：mm辊缝:3m轧槽深度:.5m槽底凸度:mm K18平箱1. 方箱孔型设计:轧件高度:.2mm孔型槽底宽度9m孔型槽口宽度106m孔型高度:99.2mm孔型侧壁斜度：.19槽底圆角半径：1mm槽口圆角半径:0mm辊缝:2轧槽深度:9.6m槽底凸度:4m 19方箱20.平箱孔型设计:取宽展系数： =0.2 =.轧件尺寸：.m15.mm轧件高度：6m孔型槽底宽度:117mm孔型槽口宽度:32mm孔型侧壁斜度:0.槽底圆角半径：1m槽口圆角半径：3mm辊缝:18m轧槽深度:37.3m槽底凸度:4K2平箱2. 轧制程序表的制定表21轧制程序表 钢坯212090mm 轧制规格11m机组机架道次孔 型形状轧件断面尺寸延长系数辊缝高宽断面积初轧机组1平箱9.6255122034181822方箱9.292841.41242H3平箱64.10.5729.2934V4方箱5.27561.1.3535H5平箱49.80417.1.436V6方箱57057032441.13中 轧 机 组7H7椭圆34.868.211.91.629方孔40.640.61648.11.129椭圆6.550.113.6136101圆.43.487.511H椭圆21.039.662406112圆2.22.6153精 轧机组H3椭圆1.6296372.81341414圆169.60.1.242.55H1椭圆13.22222.1.3231圆1515.4186.12227H17椭圆1111.619423188圆12.2.612.01.99椭圆10.1415.1220V20圆1.81095.011速度制度和温度制度31速度制度轧制过程中的速度制度就是确定各道次的轧制速度。对于连轧来说,各道次的轧制速度的确定尤为重要,轧制速度高,轧机的小时产量就大。但速度太高，增加电力消耗，且故障增多,作业率低,产量反而会下降。因此,要结合电机力量自动化水平轧机设备的机械化程度来制定最佳速度制度。实际轧制过程中，在确保连轧各道次孔型正确，且保证成品质量的前提下,各道次的轧制速度还应满足连轧常数的要求。由连轧理论及秒流量相等原则：连轧常数 F = F，可计算出各道次的轧制速度。确定第20道次的轧制速度V200m/，因在连轧机组中, FV=FVC ,故可确定各个道次的轧制速度如下:表-机组的速度制度 机架号参 数F1F3F4FF6出口面积/22203.941.4729.565.427.3324.1轧制速度/V,m/s0.91.252073.5表3-2轧机组的速度制度 机架号参 数F78FF0F11F2出口面积/22191.648.1173624.54996轧制速度/V，m.26.910.03.1.32.8表-3精轧机组的速度制度 机架号参 数F14517F18F9F2出口面积/7.8330.7227.816.7149.424.510555.轧制速度/,m.634.550.61.3610123温度制度在轧钢之前，要将原料进行加热，其目的在于提高钢坯的塑性,降低变形抗力及改善金属内部组织和性能，以便于轧制加工。即一般要将钢加热到奥氏体单相固溶体组织的温度范围内,并使之有较高的温度和足够的时间以均化组织及溶解碳化物，从而得到塑性高变形抗力低加工性能好的金属组织。 一般地,为了更好地降低变形抗力提高塑性,加工温度应尽量高一些好。但是高温及不正确的加热制度可能引起钢的猛烈氧化、脱碳、过热、过烧等缺陷,降低钢的质量,导致废品。因此,钢的加热温度主要应依据各种钢的特性和压力加工工艺要求,从保证钢材质量和产量动身进行确定。 温度制度规定了轧制时的温度范围,即开轧温度和终轧温度。开轧温度是轧制过程中第一道次的轧制温度。终轧温度是轧制的最终一道次的轧出温度。 坯料的加热时间长短不仅影响加热设备的生产力量，同时也影响钢材的质量。即使加热温度不高，也会由于时间过长而造成加热缺陷。合理的加热时间取决于原料的钢种、尺寸、装卸温度、加热速度及加热设备的性能与结构。依据实际生产阅历选择各道次的轧制温度如下表:表-4各道次的轧制温度( ) 道次轧制温度道次轧制温度100110F10500F30F13890401014880F5990F157F697F16860F7950F170F890180F3987F020F20804轧制压力及力矩的计算4. 计算第1道次的轧制压力：已知:则: 则查表得: 所以942计算第1道次轧制力矩: 合力作用点之系数，热轧时,热轧取03.6，取=0. 则：09