年产量100万吨棒材车间设计解析

《年产量100万吨棒材车间设计》

学院：辽宁科技大学成教学院

班级：函材升本15

姓名：田宇赋

日期：2017-04-23

绪论

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，同时再次对老师的指导表示感谢。

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。

1.1.3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 1.10p L1n 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

加热时间τ的计算：由[1]p107

14.25s k1.232s

k---修正系数，由炉型系数C1,钢种系数C2,燃料系数C3确定，

并有k=C1×C2×C3

因此，τ=17.35m，取18m

有效炉底面积：S=18×10.6=190.8㎡

炉底过钢面积：S`=18×10.0=180㎡

小结：

炉宽： B=10.6m

有效炉长：L=18m

有效炉底面积：S=190.8㎡

炉底过钢面积：S`=180㎡

四、其它参数

空气预热温度：450℃-550℃

步进机构传动方式：液压传动

冷切方式：水冷

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。

成品规格：Φ8~Φ50圆钢及螺纹钢；

年工作小时：6500h；

第二节轧机

1.2.1轧机的机型

小型轧机现在主要是连续式、半连续式以及横列式轧机，它们有各自的优缺点：

▲横列式小型轧机

这种轧机的主要优点是：基建投资少，投产快。轧件在每架轧机中可穿梭轧制若干道次，产品品种灵活，适应性强，操作简单。由于它无张力影响，适于生产断面复杂的产品。同架同列可实现多根轧制，提高了产量。以二列式为常见。

主要缺点是：轧制速度低（约2.5m/s），钢坯断面小和产量低。

▲半连续式小型轧机

通常由粗轧机组、中轧机组和精轧机组组成，机架总数为12～15架。精轧机组可布置为横列式或棋盘式。这种轧机特点：产品品种改变方便，轧机轧制速度低，产量较低。粗轧机组与精轧机组的生产能力不协调，为此精轧机组可采用多根轧制，这种在精轧机上辊跳就不一致，从而影响了产品精度。

▲连续式小型轧机

连续式小型轧机式当今世界上最为流行，用的最多的一种小型轧机。单线全连续小型轧机具有以下优点：

（1）可显著降低能耗，节约能源；

（2）有利于提高产品的质量。（连轧能保证各道次轧制速度随轧件延伸系数按比例增加，实现了粗轧时低速咬入的微张力轧制和精轧时的活套高速轧制。同时出现的平立交替布置的小型轧机可以实现最佳的无扭轧制，从而使产品质量获得一个飞跃）；

（3）可显著提高生产率.（轧件在连轧过程中，前一架对后一架轧机产生推力，可以改善咬入，有利于延伸和顺利轧制，为提高生产效率创造条件）；

（4）易于连轧工艺系统的优化，为实现自动控制和开发新技术创造条件；

（5）为实现最佳工艺——无头轧制奠定了工艺技术和设备基础；

（6）具有轧制速度高，产量高的特点，同时从根本上解决了在小型型钢生产中轧件头尾温差大的问题，也使坯料重量得以增大，使轧件产量和金属收得率均有很大提高。

总之，选择连续式小型轧机是经济技术发展的需要，也是优化产业结构的需要，也是市场经济竞争下的必然结果。

本设计选用全连续式小型轧机

规格匹配原则

为减少换辊换孔型时间，提高轧机作业率，要求同一辊系上的规格组批生产（粗轧机整体通用，

中轧机部分规格通用），组批原则如下：

φ16 圆、φ20 圆、φ18 螺双切、φ25 圆和φ25 螺使用 25 螺辊系，五种规格可组批生产；

φ12 螺四切、φ16 螺三切、φ18 圆、φ18 螺单线、φ20 螺双切、φ22 圆、φ22 螺、φ28

圆、φ28 螺、φ36 圆和φ36 螺使用 22 螺辊系，十一种规格可组批生产（22 螺辊系与25

螺辊系中的 7#和 8#轧机可以通用）；

φ14 螺四切、φ32 圆、φ32 螺、φ40 圆、φ40 螺和φ50 圆使用 32 螺辊系，六种规格可组批生产；

φ50 螺独立一套辊系。

2.2换辊系排产要求

安排φ22 螺与φ25 螺两种辊系相互接替更换，φ32 螺与φ50 螺两种辊系相互接替使用。

轧机组成的基本原则

（1）在满足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑。

（2）有较高的生产效率和设备利用率。