年产量65万吨高速线材车间设计(工艺设计)

第三章生产工艺流程制定

3.1制定生产工艺流程

合理的生产工艺流程应该是在满足产品技术条件的前提下，要尽可能低的消耗，最少的设备、最小的车间面积、最低的产品成本，并且根据车间具体的技术经济条件确定车间机械化和自动化程度，以利于产品质量和产量的不断提高和使工人具有较好的劳动条件。

3.1.1制订生产工艺流程的依据

根据生产方案的要求：由于产品的产量、品种、规格及质量的不同，所采用的生产方案就不同，那么主要工序就有很大的差别。因此生产方案是编制生产工艺流程的依据；

根据产品的质量要求：为了满足产品技术条件，就要有相应的工序给予保证，因此，满足产品标准的要求是设计生产工艺流程的基础。

根据车间生产率的要求：由于车间的生产规模不同，所要求的工艺过程复杂程度也不同。在生产同一产品情况下，生产规模越大的车间，其工艺流程也越复杂。因此，设计时生产率的要求是设计工艺流程的出发点。

3.1.2工艺流程简介

钢坯的准备：连铸坯150×150×1200mm

装炉加热：将钢坯加热到奥氏体温度，以利于轧制。

高压水除鳞：坯料在加热炉加热之后，进入粗轧机组之前，需高压水除鳞，破除坯料表面的氧化铁皮和次生氧化铁皮，以免压下表面产生缺陷。

粗、中、精轧机组轧制：使轧件轧成成品的尺寸，其中，粗轧机组6架，中轧机组6架，预精轧机组4架，精轧机组10架，这条生产线上共有26架轧机。

飞剪切头尾：轧件进入每组轧机之前都要进行切头尾工作，目的是为了除去温度过低的头部以免损伤辊面，并防止轧件头部卡在机架间导卫装置中，卡断剪用于

中轧机组、预精轧机组和精轧机组前，在事故状态下碎断轧件。

穿水冷却：为了降低进入精轧机组的轧件温度，在精轧机组之前设置水箱，以控制终轧温度。

吐丝成卷：轧出的线材在穿水冷却后，通过吐丝成卷形成散卷。

斯太尔摩散卷冷却：控冷线按不同的钢种和产品用途，控制其冷却速度，以得到相应的成品质量。

精整与运输：包括集卷、修整、检查、取样、捆轧、称重挂标牌，用集卷装置收集散卷，并将其挂到P-S运输线上的C形钩上，依次完成集卷、修整、检查、取样、捆轧、称重挂标牌等工序，之后卸卷入库。

3.2坯料选择

连铸坯是用钢水直接浇铸而成的。连铸工艺与模铸开坯相比具有减少钢锭再加热的切头切尾、金属回收率高、能源消耗少、产品成本低、基建投资和生产费用少、劳动定员少、劳动条件好等一系列优点，使连铸坯成为轧钢生产的主要供坯方式。

3.2.1坯料规格

（1）连铸坯尺寸的边长和允许偏差:

连铸坯断面尺寸150×150mm；

连铸坯长度12000mm

边长公差±4mm；

对角线长度偏差≤6mm；

圆角半径R＞8mm;

连铸坯单根重约为2.3 t吨。

连铸方坯和矩形坯标准：GB2011-98;

（2）钢坯标准长度为12000mm;短尺钢坯最短长度为10000mm;每批(炉)短尺钢坯重量不大于全部钢坯重量的10%。

（3）钢坯的弯曲度在12000mm内不大于100mm;但不允许在钢坯两端,两端最大50mm.

（4）钢坯扭转在12000mm内为6°.

（5）钢坯端部因剪切变形而造成的局部宽度不大于边长的10%.切头毛刺应清除.端部因剪切变形而造成的局部弯曲不得大于20mm.剪切端面应与钢坯长度方向轴线垂直;端面弯斜量不得大于边长的6%.

3.2.2对连铸坯表面质量要求

（1）连铸坯表面缺陷最为常见的是表面氧化结疤和针孔。严重时报废。

（2）严格控制冶炼及浇铸过程，消除表面缺陷，得到符合生产要求的连铸坯。

3.2.3对连铸坯内部质量要求

（1）减少连铸坯的偏析现象。偏析是连铸坯的一个重要的质量问题，连铸坯尺寸越小则偏析越严重。

（2）控制中心偏析。中心偏析是连铸小方坯的代表性缺陷。其控制方法主要有：1）扩大连铸坯尺寸。

2）严格控制钢水的过热度，防止产生严重的中心偏析。

3）降低钢种设计中的磷、锰、硫含量，以减少高碳钢盘条的中心偏析。

4）采用电磁搅拌技术，有助于减低固液界面与心部区域的温度梯度，从而减少合金成分的中心偏析。

（3）控制裂纹的产生。

3.3确定加热温度

钢的加热温度是指钢加热终了时出路的温度。不同碳素钢的加热温度见表3-1.

表3-1 不同碳钢的加热温度和过烧温度

钢种加热温度/C°过烧温度/C°碳素钢1.5%C 1050 1140

碳素钢1.1%C 1080 1180

碳素钢0.9%C 1120 1220

碳素钢0.7%C 1180 1280

碳素钢0.5%C 1250 1350

碳素钢0.2%C 1320 1470

碳素钢0.1%C 1350 1490

每单位时间的板坯加热速率一般铸坯表面温度的上升速度，单位℃/ h时，在实际生产中，钢坯的厚度被加热到所需的时间温度（min/cm）的每单位时间或加热一预定单元钢坯的厚度（cm/min）来表示。由大小和传热条件加热炉的热负荷速度，钢坯尺寸和热扩散系数的大小的影响。加热速度大时，炉内的全部加热容量可以是短的时间在炉中，钢坯的燃烧速率。因此，在可能的条件和内部产生过大的温差，否则钢坯将会产生弯曲和由热应力引起的内裂。

碳素结构钢和低合金钢一般不限制加热速度，加热时间越短。但大截面钢坯和高碳，高合金钢，必须控制升温速度，以免造成铸坯内部缺陷。线材所用的中型钢坯在步进式加热炉中加热时，情况得到很大改善，步进式加热炉可以使钢坯

得到全方位上的加热。各钢种在步进式加热炉中平均加热速度的经验数据如表2 表3-2在步进式加热炉中各钢种的平均加热速度

3.4加热时间确定

加热时间指金属装炉后加热到加工要求温度所需要的时间。加热时间同钢种、坯料尺寸与形状、坯料在炉中的方法、炉形结构及装炉温度等因素有关。连续式加热炉：

7(+

05

=

.0

D

T)

D

式中T－加热时间，time

D－钢坯厚度或钢坯直径，cm

7(=

⨯

.0

T取T=2h

05

=

+

15

)

m i n

.

25

15

116

3.5钢材的冷却与精整

1、钢材的冷却

经热轧成形的钢材仍处在一个较高的温度范围，尚有800~900℃的温度，需要经过冷却使钢材温度降至常温。由于钢在热轧后冷却到常温，钢材经历相变和再结晶的过程；在应力作用下可能出现内部裂纹和外部裂纹，得采取缓冷等措施。另外还可利用轧件扎后的余热进行控制冷却，以获得所需要的金相组织和力学性能，这就是钢材的冷却制度。冷却方法分为自然冷却和控制冷却：自然冷却是把轧后的钢材在冷床上自然冷却。对组织及性能无特殊要求的钢材，可采用这种冷却方式。

控制冷却是把轧后的轧件进行冷却过程进行有目的人为控制，使产品达到预期的内部组织和力学性能。

2、其它精整工序

除了上述各工序外，精整内容还包括成品的热处理、各种涂层和表面精加工及成品检验等内容，成品的质量检验内容包括化学成分分析、低倍组织及显微组织、机械性能检验等。