学士学位论文--年产90万吨棒材车间设计说明书.doc

河北联合大学 毕业设计摘要
年产90万吨棒材车间设计
摘 要
本设计为年产90万吨棒材车间工艺设计。品种为圆钢和螺纹钢的小型棒材厂，在此选择Φ16mm的圆钢作为典型产品进行该车间的设计。
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16m/s。采用主要工艺流程为选定坯料→加热→除鳞→轧制（粗、中、精轧）→冷却（水冷、风冷）→打捆→检查→入库 。棒材以定尺交货，横列式、半连续式、全连续式各种轧机都可以进行生产。采用全连续式平立交替布置轧机，以保证产量减少事故。
此设计以设计任务书出发，首先论述了棒材的发展概况和市场需求，建厂的必要性和可能性，然后选择典型产品的产品大纲的制定、轧机的选择、孔型系统的选择及典型产品的孔型设计、力能参数的计算及校核、辅助设备的选取、车间布置等。

关键词: 车间设计；孔型设计；棒材
ABSTRACT
This is the technology design for producing 900,000 tons of hot rolled bar workshop per year.Round steel with diameter of 16 mm is chosen as typical product of the workshop to be designed. And we carry out national standard during the production
.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 16m/s .This paper also analyzed the contemporary rod production in China. A series of problems to be solved are put forward. The design bases on the design paper, which firstly states the development. The necessity and possibility of setting up a plant are also discussed.
Then the design is set out in certain procedures, mainly including the making of product outline, choosing mills, choosing pass system, designing of pass in typical products force and energy parameters calculating and checking, auxiliary equipment, choosing workshop arrangement.

Keywords: workshop design，pass design，bar

IX
河北联合大学 毕业设计目录
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
引 言 1
第1章 文献综述 2
1.1我国线棒材发展现状 2
1.1.1 产能高 2
1.1.2 生产装备参差不齐 2
1.1.3 管理水平逐年提高 3
1.1.4 高质量、高附加值的经济线材少 3
1.2棒材的种类和用途 3
1.3市场对棒材的质量要求 4
1.4棒材的生产特点 4
1.5棒材的生产工艺 4
1.5.1 坯料 4
1.5.2 加热和轧制 5
1.5.3 棒材的冷却和精整 6
1.6棒材轧制的发展方向 6
1.6.1 连铸坯热装热送或连铸直接轧制 6
1.6.2 柔性轧制技术 6
1.6.3 高精度轧 7
1.6.4 继续提高轧制速度 7
1.6.5 低温轧制 7
1.7棒材生产的目的和意义 8
第2章 建厂依据和产品大纲 9
2.1建厂依据 9
2.2厂址的选择 9
2.2.1建厂地区选择应考虑的要求 10
2.2.2建厂地址的选择 10
2.3 产品大纲的确定 11
2.3.1 产品的标准 11
2.3.2 产品大纲编制时应注意的问题 11
2.3.3 产品方案的主要内容 12
2.4 产品质量 12
2.5 产品大纲 13
2.6坯料选择 14
2.7 坯料选用所考虑因素 15
2.7.1 坯料形状尺寸 15
2.7.2 钢坯的重量 15
2.7.3 坯规格及允许偏差 15
2.7.4 坯料的检查与清理 16
第3章 轧机选择及工艺流程 17
3.1轧机型式对比与选择 17
3.1.1开式机架 17
3.1.2闭式机架 17
3.1.3半闭口机架 17
3.1.4无牌坊轧机 17
3.1.5悬臂式机架 18
3.1.6平立可转换轧机 19
3.2轧机布置选择比较 21
3.2.1横列式轧机 21
3.2.2顺列式布置的轧机 22
3.2.3连续式布置的轧机 22
3.2.4轧机机架数确定 23
3.3 棒材轧制生产工艺的制定 24
3.3.1 制定生产工艺的原则 24
3.3.2 生产工艺流程图 25
3.3.3 生产工艺特点 27
3.3.4 轧制方案制定 27
3.4 生产工艺的过程 27
3.4.1 坯料表面预处理 27
3.4.2 坯料加热 28
3.4.3 钢材的轧制 29
3.4.4 钢材的冷却与精整 31
3.5轧辊的各个参数 31
3.5.1轧辊的材质选择 32
3.5.2轧辊直径 33
3.5.3辊身长度 34
3.5.4轧辊轴承 35
3.5.5轧辊辊颈直径和辊颈长度的确定 36
3.5.6轧辊的调整机构 37
3.6 轧机主传动 38
3.6.1 减速机和齿轮机座 38
3.6.2 电机 38
3.6.3 连接轴 39
第4章 孔型系统选择与设计 41
4.1孔型设计理论 41
4.1.1孔型设计的内容 41
4.1.2孔型设计的基本原则 41
4.1.3孔型设计考虑的几点因素： 41
4.2孔型系统的选择 42
4.2.1棒材的连轧 42
4.2.2连轧孔型设计原则 42
4.2.3棒材孔型系统 43
4.3孔型的设计计算 45
4.3.1典型产品 45
4.3.2 轧制各道次面积的确定 48
4.4成品孔型的设计 48
4.4.1箱型孔的设计 50
4.4.2圆孔和椭圆孔的设计 51
4.5孔型配置 54
第5章 轧制节奏图表与产量计算 55
5.1咬入角的计算 55
5.2前滑值的计算 55
5.2.1摩擦系数的选择 55
5.2.2中性角的计算 55
5.2.3前滑值的计算 55
5.3 轧辊转速及电机速度的确定 56
5.4轧制节奏图表 56
5.4.1 轧制间隙时间 56
5.4.2 各道次轧制间隙时间 57
5.4.3 总间隙时间 58
5.5轧钢机产量的计算 59
5.5.1 轧钢机产量概述 59
5.5.2 车间年产量的计算 61
5.6提高轧钢机产量的主要途径 62
第6章 力能参数的校核 63
6.1轧制温度的计算 63
6.1.1 轧制道次中的温度变化的影响因素 63
6.1.2 各道次轧制温度的确定 64
6.2轧制力能计算及电机校核 66
6.2.1 平均单位压力的计算 66
6.2.2 总轧制压力模型 66
6.3 轧制力矩的计算 67
6.4 附加摩擦力矩的计算 68
6.4.1 轧辊轴承中的附加摩擦力矩 68
6.4.2 传动机构中的摩擦力矩 68
6.4.3附加摩擦力矩 68
6.4.4 辐射热所引起的温降计算 69
6.5 空转力矩的计算 69
6.6 静力矩的计算 69
6.7 等效力矩的计算 70
6.8 电机功率的计算 70
6.9对辊身计算弯曲强度 70
6.10对辊颈计算弯曲和扭转强度 71
6.11对辊头验算扭转强度 72
第7章 辅助设备的选择 73
7.1选择原则 73
7.2 加热设备 73
7.2.1入炉设备 73
7.2.2 出炉设备 74
7.2.3 炉型的选择 74
7.2.4 加热炉产量计算 76
7.2.5 炉子尺寸的计算 76
7.3导位、活套设备 78
7.3.1 导卫装置 78
7.3.2 活套活套的设计 78
7.4 剪切设备的选择 79
7.4.1 1#飞剪机 79
7.4.2 2#飞剪机 81
7.4.3 3#倍尺剪 82
7.4.4 4#定尺剪 83
7.5 冷床的选择 85
7.5.1冷床的结构与形式 85
7.5.2冷床的参数确定 86
7.6 起重设备的选择 88
7.6.1 起重机 88
7.6.2 辊道的选用 90
7.7 堆垛机 91
7.8 打捆机 91
第8章 棒材厂工艺平面布置 92
8.1 车间平面布置 92
8.2 车间布置原则 92
8.3 设备间距的确定 93
8.3.1 热炉到第一架轧机距离的确定 93
8.3.2 轧机间距的确定 94
8.3.3 水冷区域的确定 94
8.4制动裙板 95
8.5厂房布置 95
8.6仓库面积计算 96
8.6.1原料仓库面积的计算 96
8.6.2 成品仓库面积的计算 96
8.7 车间其他设施面积的确定 97
8.7.1 操纵台位置的选择 97
8.7.2 主电室位置的选择 97
8.7.3 柱距尺寸 98
8.7.4 吊车轨面标高 98
第9章 车间技术经济指标 99
9.1 各类材料消耗指标 99
9.2 各类材料消耗指标 99
9.3金属消耗概述 100
9.3.2 燃料消耗 101
9.3.3其余的材料消耗 102
9.4综合技术经济指标 102
9.4.1日历作业率 102
9.4.2成材率 102
9.5 车间劳动组织 103
9.5.1 劳动定额 103
9.5.2 车间劳动人员 103
第10章 环境保护及综合利用 104
10.1轧钢厂的环境保护 104
10.2节能和综合利用 105
10.2.1轧钢厂的节能 105
10.2.2轧钢厂的综合利用 106
结 论 107
参考文献 108
致 谢 110
附 录 111

河北联合大学 毕业设计引言
引 言
钢铁材料以其所具有的特性——较高的强度、韧性、易加工成型性、绿色可循环性在未来很长一段时期内仍将是重要的结构材料。我国是一个发展中的大国，消费市场巨大，对钢铁的需求，特别是对线棒材需求量仍然很大。工业发展的历史表明，钢铁工业是整个工业发展的基础，钢铁生产状况是衡量一个国家工业水平的重要标志。我国棒材的总产量在钢材总量中的比例超过40%，在世界上是最高的。这是国内经济建设和出口需要所决定。
棒材的断面形状简单，比起线材一般断面大很多，因此散热慢，允许轧制时间长，头尾温差大的问题不突出，但上限产品容易压缩比不足。与其他热轧一样，为能轧制高尺寸精度的产品，必须保证加热均匀一致，轧机刚度尽可能的高，轧制中，做到冷却一致。轧制中还有磨损带来孔型的变化，影响轧制的持久稳定。
棒材以直条交货，轧制单根棒条可以使用最小坯料，轧制道次也不是很多，降温不是主要考虑问题，因而把棒材轧制是所有轧材中最容易实现的品种，它可以有多种方式。从三辊横列式，到扭转二重式，从各种半连续式到全连续式，都能生产棒材，但其产量、尺寸精度、成材率、合格率却都大不一样。三辊轧机刚度低，加热温度的波动必然带来严重的产品尺寸波动，加上横列式速度慢、轧制时间长，导致轧件头、尾温差加大，容易尺寸不一致，并且性能不均，产量很低，质量波动很大，优质率极低。
全连续轧机一般采用平立交替，轧件无扭，事故少、产量高，可以实现了大规模的专业化生产和组织性能控制.同时轧机采用高刚度，控制自动化程度较高，使尺寸精度和合格率得到很大提高，尤其成材率提高，减少回炉炼钢的浪费。合金棒材在机械轴类零件中有广泛的应用，在轧制加工的基础上，热处理性能极为优良，可以经过淬火，达到相当高的强度和韧性。但合金钢热塑性差，加工性能差，轧制变形要求减少道次压下。
本设计按照任务书要求，设计年产90万t全连续式棒材车间。选择Φ16 mm的圆钢作为典型产品的孔型设计。

116
河北联合大学 毕业设计说明书
第1章 文献综述
在现代社会的国民生产中，棒材作为钢铁产品的组成部分，即便是在当前国际经济危机的大环境下，由于我国采取扩大内需，建设基础设施，鼓励发展房地产业的政策，棒材的生产仍然十分重要。由于钢铁材料的用途十分广泛，不论农业、工业、国防建设，都需要有质量优良，品种齐全，数量足够的钢铁，因此钢铁工业的发展有着非常重要的意义[1]。我国是一个发展中国家，住房尚需大量发展，建筑用钢的需求在很长一段时间内都将是很高的。另外随着人民生活水平的提高，相应汽车用钢的需求也会越来越多。
1.1我国线棒材发展现状
钢铁材料以其所具有的特性———较高的强度和韧性、易加工成型性、绿色可循环性在未来时期内仍将是重要的结构材料。随着我国汽车制造、电气机械、船舶制造工业的发展,板材、管材在钢材中所占的比例将逐渐提高,线棒材所占比例将有所下降,但其绝对值仍在上升。而且线棒材生产结构将发生很大的变化。我国目前线棒材生产有如下特点[2]。
1.1.1 产能高
我国线棒材无论是轧机数量,还是产量均居世界第一位,而且其产量还在以较快速度增长(年平均增长速度为15 %左右),目前我国线棒材占钢材总产量的48 %～50 %。与此同时,美国同期线棒材产量占钢材总产量的22 %左右,日本同期线棒材产量占钢材总产量的27 % 左右,而且几年来产量相对平稳。因此我国线棒材无论是所占钢材总产量的比例还是绝对产量均高于美国和日本。
1.1.2 生产装备参差不齐
近年来我国小型轧机向连续化发展,线材生产则趋向采用高速线材轧机,到2002 年6 月底,全国共投产连续及半连续小型轧机70 套,设计产能超过2 100 万t/ a ,其中国产化设备超过40 %。到目前为止,全国共投产高速线材轧机约70 台套(含线棒材复合轧机) ,设计产能超过1 700 万t/ a [2]。国产化设备最高精轧速度可达90 m/ s。与此同时,我国目前尚有一些落后的小型线材轧机再生产。据调查,约有40 %的小型型钢(线棒材) 生产线属于落后淘汰设备,约30 %的落后线材生产线应被淘汰。
1.1.3 管理水平逐年提高
近年来,我国线棒材厂总体生产管理水平不断提高,一般连续小型及高速线材轧机投产后2 年左右即能达到或超过设计产量。2000 年以后,不少小型线材轧机的成材率达到97 % ,一些实行负偏差轧制的轧机,成材率约在98 %以上。另外,由于注重产品质量的提高,开发了400 MPa Ⅲ级带肋钢筋。并且,不少企业努力增加硬线生产比例,特别是在扩大高强度低松弛预力钢丝、钢绞线生产份额,改善冷墩钢质量,扩大产品规格上采取了多项措施。最近新投产的几套高速线材轧机,可提供Ф5～25 mm线材,直径公差达±0.1 mm ,椭圆度达0.14 mm,可满足不同用户的需求。
1.1.4 高质量、高附加值的经济线材少
金属制品是高速线材的深加工产品,其使用价值优于热轧产品,可节约金属30 %～40 %。据统计,发达国家金属制品的产量已占线材产量的50 %～70 %。我国虽然线材产量占钢材总产量的21. 9 %(居世界第一位) ,可用于金属制品的只占线材产量的30 % ,很多高质量要求的产品仍靠进口。
工业发展的历史表明，钢铁工业是整个工业发展的基础，钢铁生产状况往往是衡量一个国家工业水平的重要标志。随着我国改革开放，现代化事业的发展，工业、农业、交通运输、国防和科学技术等部门都需要大量钢材。钢材产量、品种、质量是衡量一个国家钢铁工业发展的尺度。
一个完整的金属压力加工车间设计，其内容包括生产、工艺、设备、土建、供水和排水、供气、供电、运输、采暖与通风等设计[2]。它们之间是一个完整的不可分割的整体，要求各个不同的设计部门互相协作，紧密配合，其中车间工艺设计是整个设计的主体。
1.2棒材的种类和用途
棒材是一种简单断面型材，一般是以直条状交货。棒材的品种按断面形状分为圆形、方形和六角形以及建筑用螺纹钢筋等几种，后者是周期断面型材，有时被称为带肋钢筋。棒材的断面形状最主要的还是圆形。国外通常认为，棒材的断面直径是Φ9~300 mm。国内在生产时约定俗成地认定为：棒材车间的产品范围是断面直径为Φ10~50 mm。
棒材的用途非常广泛，除建筑螺纹钢筋等可直接被应用的成品之外，一般都要经过深加工才能制成产品。深加工的方式有热缎、温锻、冷锻、拉拔、挤压、回转成形和切削等，为了便于进行这些深加工，加工之前需要进行退火、酸洗等处理。加工后为保证使用时的机械性能，还要进行淬火、正火或渗碳等热处理。有些产品还要进行镀层、喷漆、涂层等表面处理。
1.3市场对棒材的质量要求
由于棒的用途广泛，因此市场对它们的质量要求也是多种多样的，根据不同的用途，对力学强度、冷加工性能、热加工性能、易切削性能和耐磨耗性能等也各有所偏重[3]。总的要求是：提高内部质量，根据深加工的种类，材料本身应具有合适的性能，以减少深加工工序，提高最终产品的使用性能。
用作建筑材料的螺纹钢筋，主要是要保证化学成分并具有良好可焊性，要求物理性能均匀、稳定，以利于冷弯，并有一定的耐蚀性。
1.4棒材的生产特点
棒材的断面形状简单，用量巨大，适于进行大规模的专业化生产。我国棒材的总产量在钢材总量中的比例超过40 %，在世界上是最高的。预计随着我国经济现代化程度的逐渐提高。棒、线材在钢材总量中的比例将会逐步降低。
棒材的断面尺寸比线材要大，但仍是热轧材中较小的。棒材的特点是断面较线材大的多，散热慢，可轧时间长，但压缩比不很大。长度定尺交货，使得可有多种生产方式进行轧制。但随着尺寸精度和表面质量要求增加，横列式已经多数被淘汰。因为，三辊横列式速度慢、轧制时间长，导致轧件终轧温度下降过多，头、尾温差加大，结果造成轧件头、尾尺寸公差不一致，并且性能不均。采用平立交替轧机提高轧制速度可以解决上述矛盾，滚动导卫的使用也可减少事故，这些都推动了棒材生产技术的发展。
1.5棒材的生产工艺
1.5.1 坯料
棒材的坯料现在各国都以连铸坯为主，对于某些特殊钢种有使用初轧坯的情况。为兼顾连铸和轧制的生产，目前生产棒材的坯料断面形状一般为方形，边长120~200 mm。连铸时希望坯料断面大，而轧制工序为了适应小直径、长尺寸，保证终轧温度，则希望坯料断面尽可能小。从压缩比上看希望断面大些，以提高变形比。生产棒材的坯料一般较长，最长达22 m。一些车间为扩大产品上限，有时也选两种坯料，这时粗轧第一架的能力要加大，同时设备作业率降低。一个车间最好一个坯料规格，这样轧机有最大的利用率[5]。
连铸可以明显节能、提高产品质量和收得率，有巨大的经济效益，这已经在普通钢种上得到广泛应用，也正在向高档钢材和特殊钢种的生产迅速扩大。对机械结构用钢，由于中心偏析和延伸比等问题，连铸质量较难保证，由于电磁搅拌、低温铸造等技术的显著进步，使这些钢种也可以采用连铸进行生产。
当采用常规冷装炉加热轧制工艺时，为了保证坯料全长的质量，对一般钢材可采用目视检查，手工清理的方法。对质量要求严格的钢材，则采用超声波探伤、磁粉或磁力线探伤等进行检查和清理，必要时进行全面的表面修磨。棒材产品轧后还可以探伤和检查，表面缺陷还可以清理。
采用连铸坯热装炉或直接轧制工艺时，必须保证无缺陷高温铸坯的生产。对于有缺陷的铸坯，可进行在线热检测和热清理，或通过检测将其剔除，形成落地冷坯，进行人工清理后，再进入常规工艺轧制生产。
1.5.2 加热和轧制
棒材加热和轧制的工艺流程如下：
冷坯加热 粗轧 中轧 精轧 冷却 精整
连铸坯热装加热
1) 加热。在现代化的轧制生产中，棒材的轧制速度很高，一般在12m/s以上时，轧制变形时的温升较为明显，与散热抵消以后，甚至还出现升温。棒材断面大，轧制时间短，而且冷床散热慢，故一般棒材轧制的加热温度较低，出口速度也不太高。加热要严防过热和过烧，要尽量减少氧化铁皮。对易脱碳的钢种，要严格控制高温段的停留时间，采取低温、快热、快烧等措施。对于现代化的棒材生产，一般是用步进式加热炉加热，由于坯料较长，炉子较宽，为保证尾部温度，采用侧进侧出的方式。为适应热装热送和连铸直轧，有的生产厂采用电感应加热、电阻加热以及无氧化加热等[4]。
2) 轧制。为提高生产效率和经济效益，适合棒材的轧制方式是连轧。连轧时一根坯料同时在多机架中轧制，在孔型设计和轧制规程设定时要遵守各机架间轧件出入口速度相等或稍有速差的原则。在棒材轧制的过程中，前后孔型应该交替地压下轧件的高向和宽向。轧辊轴线全平布置的连轧机在轧制中将会出现前后机架间轧件扭转的问题，扭转将带来轧件表面易被扭转导卫划伤，轧制不稳定等问题。粗轧速度慢，一些车间在粗轧采用平辊轧制，平立交替的中精轧采用椭圆-圆孔型。尽管粗轧速度低，只要有扭转，事故还是增加，对塑性差的钢种也有限制，容易出现角裂。
3) 控制轧制。为了细化晶粒，减少深加工时的退火和调质等工序，得到产品的特殊机械性能，可以采用控制轧制或低温轧制等措施，这时轧机能力更要有富裕。
1.5.3 棒材的冷却和精整
由于棒材轧制时轧件出精轧机的温度较高，对优质钢材，为保证产品质量，要进行控制冷却，冷却介质有风、水雾等等。即使是一般建筑用钢材，冷床也需要较大的冷却能力，有一些棒材轧机在轧件进入冷床前对建筑用钢筋进行余热淬火。余热淬火轧件的外表面具有很高的强度，内部具有很好的塑性和韧性，建筑钢筋的平均屈服强度可提高约1/3。
1.6棒材轧制的发展方向
1.6.1 连铸坯热装热送或连铸直接轧制
由于实现了连铸，棒材生产可以不经过开坯工序。目前，即使是对于高档钢材也可以使用连铸坯生产，但是连铸还是无法保证提供无缺陷坯料，为了保证产品质量，需要在冷状态下对坯料进行表面缺陷和内部质量检查。因此加热炉还要对冷坯重新加热再进行轧制。今后随着精炼技术、连铸无缺陷技术、坯料热状态表面缺陷和内部质量检查技术的发展，连铸坯热装热送将会很快应用于生产实践，以充分利用能源。对于一般材质以及高档钢材的棒材连铸坯直接轧制技术仍在研究之中。连铸坯以650～800℃热装热送，可提高加热炉的能力20%～30%，比冷装减少坯料的氧化损失0.2%～0.3%，节约加热能耗30%～45%。同时可减少钢坯的库存量，减少设备和操作人员，缩短生产周期，加快资金周转，可见有巨大的经济效益。
1.6.2 柔性轧制技术
实现了连铸热装热送甚至连铸坯直接轧制等先进的工艺以后，对于小批量、多品种的生产，在规格和品种改变时，会增加轧机停机的时间。为减少停机，人们研究了柔性轧制技术，该技术利用无孔型轧制、共用孔型等手段迅速改变轧制规程，改变产品规格。另外，长寿命轧辊、快速换辊技术等的日趋成熟都为棒线材的柔性轧制提供了条件。
1.6.3 高精度轧
棒材的直径公差大小对深加工的影响较大，故用户对棒材的尺寸精度要求越来越高。棒材在轧制时，轧件高度上的尺寸是由孔型高度来保证，但宽度上的尺寸却是算出来的或者是根据经验确定的，孔型不能严格限制宽度方向的尺寸。另外机架间的张力和轧件的头、尾温差也会明显地对轧件的尺寸产生影响。棒材产品的尺寸精度目前可以达到±0.10 mm。发展的目标是使棒材产品的尺寸精度达到±0.05 mm。
1.6.4 继续提高轧制速度
目前，先进的棒材轧机的终轧速度一般为17～18m/s ，随着飞剪剪切技术及控制冷却等技术的完善，棒材的终轧速度还会继续提高。然而，对于较大断面的棒材，不能盲目的提高终轧速度，因为其断面大，冷却较慢，若终轧速度过高，冷却将成问题，这必将导致产品质量下降，或者导致冷床过大，增加辅助投资。
1.6.5 低温轧制
在棒材连轧机上，从开轧到终轧，轧件温降很小，甚至会升温。在生产实践中经常出现因终轧温度过高而导致产品质量下降或螺纹钢成品孔型不能顺利咬入等问题，故棒材连轧机具有实现低温轧制的条件。低温轧制不仅可以降低能耗，并且还可以提高产品质量，可创造很大的经济效益。
棒材的低温轧制规程一般有两种。一种是利用连轧机轧件温降很小或升温的特点，降低开轧温度，从1050～1100℃降至850～950℃，终轧温度与开轧温度相差不大，主要目的是节能。在扣除因变形抗力增大导致电机功率消耗增加的因素，节能可达20%左右。另一种是不仅降低开轧温度，并且将终轧温度降至再结晶温度(700～800℃)以下，除节能外，还明显提高产品的机械性能，效果优于任何传统的热处理方法。
目前对低温轧制实施的主要限制是，由于轧机和驱动主电机是按传统的设计参数设计的，因此设备能力不足，无法实现控制低温轧制。
本设计负荷留有较大余量，为控制轧制作准备。
1.7棒材生产的目的和意义
从我国的棒材发展史可以看出，我国热轧带肋钢筋的生产水平不断提高，普通钢筋从低碳钢、低合金钢向微合金钢发展;预应力钢筋从强度偏低、松弛较大向高强度、低松弛的钢绞线、钢丝发展;同时，冷加工钢筋的发展趋向是:冷拔钢丝、冷拉钢筋从广泛采用到被淘汰出局，而作为细直径的冷轧钢筋和冷轧扭钢筋，仍将是普通钢筋的一种补充，它们的存在与发展，取决于其产品的质量、价格和售后服务，它们将通过市场机制与细直径的热轧带肋钢筋进行竞争。
棒材广泛用于被广泛用于民用建筑、高层建筑、重点工程：机场、港口、高速公路、桥梁、电厂等建设，是一种非常重要的钢材。型钢生产在轧钢车间生产中占有重要的地位，据不完全统计，目前我国每年生产的型材占钢材生产总数量的50% 左右，因此，掌握型钢生产理论与工艺，对提高型钢产品质量和精度，开发新品种、新工艺、新设备，完善生产自动化和计算机控制技术，具有很大的现实意义。
在本设计中，自动化程度极高，从坯料上料到成品，一线全部自动化，无需人工操作。坯料选用连铸坯取代初轧钢坯，提高了成材率，简化了工艺过程，降低了生产成本。同时，设计采用全连轧生产线，缩短了轧制周期，提高了轧机产量、轧制精度和成品质量，降低了成本。并且在轧制的精轧部分采用平立辊交替轧制，减少轧制事故的发生，提高了生产效率。
第2章 建厂依据和产品大纲
2.1建厂依据
现阶段全国棒材生产的装备水平比较低，为了扩大轧钢生产能力，尤其提高产品的附加值，就必须建设符合时代需要的现代化全连续棒材厂，在品种方面，满足基本建设的同时，需积极发展供需矛盾比较突出的品种，抓住市场机遇，生产特色产品，这样才能增加效益，使企业在市场竞争中立于不败之地。近代棒材生产发展了许多新技术，短应力无扭高速轧制；大批料低能耗；控轧、控冷超级钢技术；多线切分技术，国内两线切分技术已经得到了广泛应用，三线切分技术目前也有几家得到成功应用，并取得预期效益。高强度钢在市场上所占的比重会越来越大，用小规格产品替代原来的中大规格已经成为必然的趋势。熟练掌握并应用好多线切分技术对连轧棒材生产线是十分必要的。我们的综合实力不比国外差，部分引进生产线在管理、装备、技术经济指标都优于国外企业，竞争力是非常明显的。
国内外市场对棒材的需求量是巨大的，且对其质量要求也越来越高。棒材广泛用于机械、汽车、船舶、建筑等工业领域。我国是一个发展中国家，住房尚需大量发展，虽然受国家宏观调控政策的抑制，商品房的和数量和速度明显下降，但是政府投入大量资金加大对保障性住房的开发建设，同时我国住房使用寿命较短，因此建筑用钢的需求仍然旺盛。另外随着国家装备制造业和家电、汽车行业的发展，机械工业用钢比例将进一步扩大，根据中国钢铁工业协会对“十二五”期间钢材市场消费需求的预测，我国机械工业的钢材消费量将达到1.5亿吨（不含汽车、集装箱和家电用钢消费），其中优质钢棒材4100万吨，占27.33%，普通长材1400万吨，占9.3%[6]。综合以上信息棒材有着广阔的发展空间，所以设计现代化的棒材车间是合理的也是有必要的。
2.2厂址的选择
厂址选择工作实际包括两个方面：一是建厂地区的确定，一般由上级主管部门在设计任务中规定；二是建厂地址的选择，由设计者会同有关部门共同进行实际调查研究提出几个初步方案进行比较，然后选取最优方案。
2.2.1建厂地区选择应考虑的要求
1 必须符合国家工业布局的基本原则。充分利用各地区的丰富资源和有利条件，产品合理的分配，使所设计的厂在最少的投资条件下，获得最大的经济效益。
2 原料、燃料、动力的来源与运输条件。要能满足生产和生活的水质和量；
3 适当靠近产品销售地区；
4 自然条件好，有适宜的气候环境；
5 能就近取得足够的建筑材料；
6 与其它企业协作方便。
2.2.2建厂地址的选择
建厂地址的选择，就是在指定的建厂地区内，选择一块地方，它在自然和地理特点、运输条件、水电供应、布置工厂厂区及生活区等方面，都能最大限度地得到满足[6]。具体要求如下：
1 厂区面积与外形满足总平面布置的面积；
2 工程地质和水文地质满足建厂的要求；
3 厂址选择适应城市的总体规划。从经济方面来看，厂址应靠近城市，以便充分利用城市的交通工具与线路，充分利用城市的供排水设施和动力设施，利用城市住宅和文化福利没施；
4 运输条件满足工厂生产要求。大型企业多采用铁路运输，因此应在铁路支线段最短；中、小型企业多为汽车运输，厂址应靠近汽车运输干线；
5 离电源、水源最近；
6 在公用设施与生产方面，搞好环保措施(例如三废处理)，不致造成环境污染；
7 选择合适的居民点，作为职工生活区。
结合以上原则，初将厂址选为唐钢二钢轧厂内部。唐钢隶属河北省钢铁集团，唐山地理位置优越，拥有自己的矿山，毗邻陡河水资源充足，电力来源于华北电网。唐钢内部公路、铁路发达，并与外部主干铁路相连。唐山铁路、公路网发达，有京唐港，并毗邻秦皇岛港、天津港，随着曹妃甸大型工业园区的不断完善，为铁矿石的进口和钢材的出口带来极大的便利。因此，唐山具有得天独厚的优势。
结合唐山具体实际情况，选择唐钢二钢轧厂内部建厂主要还有以下几个方面：
1 利用唐钢现有资源和技术，加强唐钢棒材产业集中度，优化布局，淘汰落后产能，促进唐钢装备优化升级，打造优质建材生产基地；
2 唐山及其周边地区对棒材等产品需求旺盛，主要表现在两个方面，一是“十二五”期间，河北装备制造业将得到快速发展，尤其以唐山轨道客车高速动车组扩能和唐山丰润中国动车城的建设，将会需要大量优质棒材；二是建筑用钢的增长，虽然受国家宏观调控政策的抑制，商品房的和数量和速度明显下降，但是政府投入大量资金加大对保障性住房的开发建设，就河北省政府下达唐山市2011年的保障性安居工程任务为：建设保障性住房93216套，总投资251.4亿元，此比例在未来几年还有扩大的趋势。我国住房使用寿命较短，同时唐山承办2016年世界园艺博览会，将会以此为契机建设大量地标性建筑，由此可以判断建筑用钢市场仍然有较大发展。
综合以上信息，得出结论将厂址选择在河北钢铁集团唐山钢铁集团二钢轧厂内部。
2.3 产品大纲的确定
2.3.1 产品的标准
国家有关部门根据产品使用上的技术要求和生产部门可能达到的技术水平，制定了产品标准。按照制定的权限与使用范围的不同、产品标准可分为国标、冶标、企标等。产品标准一般包括以下内容：
1. 规格标准：规定产品的牌号、形状、尺寸及表面质量，并且附有使用供参考的有关参数等。
2. 性能标准：规定产品的化学成分、物力机械性能、热处理性能、晶粒度、抗腐蚀性、工艺性能及其他特殊的性能要求等。
3. 试验标准：规定作实验时的取样部位、试样形状和尺寸、试验条件以及实验方法等。
4. 交货标准：规定产品交货、验收时的包装、标志方法及部位等。
2.3.2 产品大纲编制时应注意的问题
1 满足国民经济发展对轧制产品的需要，特别要根据市场信息解决某些短缺产品的供应和优先保证国民经济重要部门对于钢材的需要[6]。
2 考虑各类产品的平衡，尤其是地区之间产品的平衡。要正确处理长远与当前、局部与整体的关系。做到供求适应、品种平衡、产销对路、布局合理。
3 考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区产品的合理分工。有条件的要争取轧机向专业化和产品系列化方向发展，以利提高轧机的生产技术水平。
4 考虑建厂地区资源及钢材的供应条件，物资和材料等运输的情况，逐步完善和配套起独立的轧钢生产体系。
5 做到产品结构和产品标准的现代化，有条件的要考虑生产一些出口产品，走向国际市场.
2.3.3 产品方案的主要内容
1 车间生产的钢种和生产的规模；
2 各类产品的品种和规格；
3 各类产品的数量和其在总产量中所占的比例等。
2.4 产品质量
1 圆钢按下列国家标准组织生产、进行检验和交货：
GB700-88：《碳素结构钢》
GB/T699-1999：《优质碳素结构钢》
GB3077-1999：《合金结构钢》
GB/T6478-2001：《冷镦和冷挤压用钢》
GB1222-84：《弹簧钢》
其中产品尺寸精度应满足GB/T702-86中I组允许偏差，具体数值为：
直径公差：
Φ20～Φ30mm±0.30mm
Φ31～Φ50mm±0.40mm
Φ51～Φ80mm±0.60mm
椭圆度：
Φ20～Φ40mm不超过直径公差总值的50%。
Φ41～Φ80mm不超过直径公差总值的70%。
弯曲：每米不超过2.5mm，总弯曲不超过棒材全长的0.25%。
定尺长度误差：±60mm。
2 螺纹钢筋按国家标准GB1499-98组织生产、进行检验和交货。
3 成品交货状态
成品棒材以直条成捆状态交货。
棒材定尺长度：6～12m
每捆棒材重量：2000～4000kg
4 打捆道次
6m棒材捆3道；
6～9m棒材捆4道；
9～12m棒材捆5道；
2.5 产品大纲
生产的钢种主要有：碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金结构钢，合金结构钢、冷镦钢、弹簧钢等。具体产品大纲见表1：
表1 棒材生产线产品大纲
序号
品种
标准
规格/mm
年产量/万t
比例/%
钢种
1
圆钢
GB/T 702—2004
GB 13013—1991
12~16`
4.0
4.44
碳素结构钢
优质碳素结构钢
低合金结构钢
弹簧钢
轴承钢等
17～20
6.0
6.67
21～25
7.0
7.78
26~30
8.0
8.89
31～40
6.0
6.67
41～50
3.0
3.33
2
螺纹钢
GB/T 1499.2—2007
GB 13013—1991
12～14
9.0
10.0
15～20
10.0
11.1
21～25
11.0
12.2
26～32
10.0
11.1
33～50
6.0
6.67
3
方钢
GB 13013—1991
14×14
6.0
6.67
16×16
18×18
50×50
4
扁钢
GB/T 704—1998
35×6
4.0
4.48
100×25
合计