年产80万吨的高速线材生产车间课程设计样本.doc
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1、摘 要依据设计要求拟建一个优碳年产80万吨高速线材生产车间。它最高轧制速度为110m/s,产品规格为5.512mm,盘卷单重约2吨。连铸坯在步进梁式加热炉中使用煤气加热,侧进侧出,加热能力为75t/h。加热炉由微机控制,出炉温度为9001050。该套轧机采取全连轧无扭工艺,连铸坯为150150mm,长约为12m,单重约为2.3t方坯。在13架平立-交替部署粗轧机和中轧机以后,部署了2架预精轧机,13架精轧机。轧后冷却经过水冷箱和一套斯太尔摩冷却运输线(120m)来完成。该套斯太尔摩冷却运输系统采取延迟型冷却装置,可对成品轧材最终性能控制如抗拉强度及产品金相组织和氧化铁皮厚度进行最终控制。计算机
2、系统用于控轧和控冷,无张力轧制,最好剪切尺寸控制和缺点检测。关键词 : 高速线材;生产方案;孔型设计;校核目录第一章 绪 论1第二章 车间产品纲领和金属平衡表22.1车间产品纲领22.1.1产品方案表22.1.2产品交货技术条件22.1.3产品性能32.1.4产品中国国际销售应符合以下标准32.2原料及其质量要求32.2.1原料规格32.2.2钢坯技术条件32.3金属平衡表4第三章 设计方案53.1方案比较及选择53.1.1轧制速度确实定53.1.2线数确实定53.1.3总机架数确实定53.2高线生产关键设备特点及其选择63.2.1高线生产关键设备概况6第四章 工艺步骤124.1生产工艺步骤说
3、明124.1.1上料和加热124.1.2高压水除鳞124.1.3轧制124.1.4控制冷却134.1.5精整134.1.6剪切、废钢及氧化铁皮清除134.2生产工艺步骤144.2.1生产工艺步骤简14第五章 孔型设计及速度制度155.1孔型系统选择155.1.1粗轧、中轧孔型系统选择155.1.2预精轧、精轧机组孔型选择165.2关键参数计算175.2.1箱型孔型(K1,K2)设计系数确实定175.2.2各道次延伸系数确实定185.3摩擦系数确实定185.4孔型设计195.4.1孔型设计说明195.4.2各孔型计算方法195.5孔型设计步骤:21第六章 轧机力能参数计算及电机设备校256.1轧
4、制压力计算266.1.1平均单位压力计算266.1.2总轧制压力P276.2轧辊强度校核276.2.1孔型在轧辊上配置276.2.2 轧辊强度校核306.2.3危险断面尺寸确实定306.2.4轧辊强度校核306.3传动力矩计算326.3.1轧制力矩M336.3.2摩擦力矩336.3.3空转力矩336.3.4动力矩336.4电机校核336.4.1电机校核33第七章 生产能力计算367.1各规格产品轧制时间,间隙时间确实定367.1.1多种轧制时间,间隙时间确实定367.2加热炉小时生产能力计算387.3工作制度及年工作时间确实定387.4轧机负荷率及轧机年产量计算397.4.1轧机负荷率397.
5、4.2轧机年产量397.5加热炉生产能力计算397.5.1设计条件397.5.2加热炉生产能力计算40第八章 厂房平面部署和起重运输设备418.1厂房平面部署428.1.1主轧跨428.1.2成品跨428.1.3轧辊及导卫轴承加区域428.1.4车间原料及成品跨面积计算428.2 P/F线运输能力验算43第九章 高线车间关键经济指标449.1高线车间关键经济指标44第十章 环境保护及综合治理4610.1编制依据4610.2关键污染物及治理方法46致谢47参 考 文 献48附录A 轧机力能参数计算及电机设备校核程序1149附录B 6.5MM孔型图1454附录C 英文翻译67第一章 绪 论线材制品
6、品种和质量,不仅决定于其本身生产工艺技术和装备水平,而且在很大程度上更有赖于其原料线材冶炼和轧制技术。也就是说,线材品种质量提升,将大大促进线材制品行业发展和进步,不然线材制品行业发展将受到制约,甚至处于落后状态。这是100多年来线材制品行业发展历史所证实所以线材和其制品关系是密不可分。线材通常是指直径为516mm热轧圆钢或相当该断面异型钢,因以盘卷状态交货,统称为线材或盘条。国外线材规格已扩大到约6.50mm。常见线材多为圆断面,异型断面线材有椭圆形、方形及螺纹形等,但生产数全部极少。线材在国民经济中作用和地位是很关键,首先,线材产量占钢材总产量百分比很大、通常国家线树产量占钢材总产量8%1
7、0%,而中国却占20%以上;其次,线材用途十广泛,除直接用作建筑钢材外,线材深加工产品用途更为广泛和关键。比如各类商品钢丝及专用弹簧钢丝、焊丝、冷缴钢丝、镀锌钢丝、通讯线、轮胎钢丝及钢帘线、高强度钢丝及钢纱线舶承钢丝、模具钢丝、不锈钢丝、多种钢丝绳、钢钉、标谁件等等,能够说遍布国民经济各个部门,是不可或缺关键品种。国外优异工业国家线材加工比在70%左右,中国为30%左右。线材生产兴起和发展是伴随科技进步、国民经济发展而发展起来。线材轧机开发和创新是线材生产发展首要条件。据记载,世界上第一台线材轧机在16世纪已经问世当初是用锻坯轧制线材而比较正规线材轧机在18世纪中期才出现,由粗轧及精轧两列横列
8、式轧机组成。因为采取反围盘及人工喂钢轧制,其轧速度超出8m/s,同时受头尾温差大影响,线材存在着尺寸精度差、盘重小、性能不稳定等致命缺点,限制了横列式轧机发展。为了确保产品质量并提升产量,同时也为了降低生产成本,必需提升轧制速度,所以20世纪初开发了半连续式轧机。该轧机由粗、中、精轧机组组成,粗轧及中轧采取连轧,精轧机组仍采取横列式轧机,即活套轧制;复二重轧机是半连续式轧机一个特例,中轧及桔轧机列在两个正围盘之间采取连轧,实现了机械化操作,轧制速度提升到16m/s,生产能力有很大提升,盘重增加到200kg左右,尺寸精度较横列式为好,但品种及质量未有根本好转。20世纪60年代是线材生产技术发展兴
9、盛和创新时期,在轧制速度不停提升同时也处理丁大盘重线材控制冷却问题,所以从根本上处理了盘重增大后,内层线村长时间在高温下停留生成粗大晶粒,使内外线材力学性能差异很大,表面氧化铁皮厚等问题。为了深入处理产品品种及质量问题,英国在1862年建成了第一台连续式轧机。该轧机机座采取串列式部署形式,轧件同时在多个机架中轧制,各道次金属秒流量相等。可单机驱动,有较高调整精度,实现微张力或无张力轧制:因为没有穿唆轧制,没有大活套,所以头尾温差小,产品性能得到改善。到20世纪50年代,伴随机械制造、电气传动及控制水平提升,线材轧制速度达36m/s,尺寸公差(0.30.4)mm,盘重为500kg左右,一套轧机年
10、广量在3050万吨。当初经典连续式线材轧机是两线8架集体传动美国摩根型轧。现在世界上应用最广泛摩根型高速无扭轧机是美国摩根企业1962年开始研制,1966年首先应用于加拿大钢铁企业哈密尔顿厂。第一套摩根型高速线材轧机于1966年9月正式投产,轧制速度4350m/s,同时摩根企业和加拿大斯太尔摩企业联合,开发了线材轧后控制冷却系统,称之为斯太尔摩线。高速线材轧机一出现就显示出极大优越性,继美国以后,其它部分国家和企业也纷纷创新高速线材轧机,出现了多种机型。现在基础上有四种1)测交45美国摩根型;2)1575德国德马克型;3)顶交45英国阿希洛型;4) 09平立部署意大利达涅利肋型。其中摩根机型应
11、用最广泛。多种机型各有优点,但基础工艺特点差异不大。20世纪70年代以来,国外关键产钢国家普遍采取高速线材轧机和控制冷却技术作为线材生产关键工艺技术;在冶炼方面关键是用转炉或电炉初炼,然后采取炉外精炼技术进行二次精炼,同时基础上是以连传替换模铸,而且采取全保护浇铸;所以生产出线材生产率高、成本低、品种多、质量又好。据不完全统计,现在世界上有近3万条高速线材轧机。年产线材约7000万吨、其中高线产量约80%以上,线材产量占钢材总产量9%10%;各国输出量和输入量平均在20%左右。美国是世界上最大线材输入国,每十二个月线材消费员约800万吨,而本国每十二个月只牛产400450万吨,输入量占30%5
12、0%,日本是世界上线材输出量最大国家每十二个月线材产量约750万吨,输出量约20万吨;世界上线材产量最大国家是中国,19四年线材实际产量为260B万吨。现在中国拥有线材轧机近110套,其中复二重轧约占半,横列式线材轧机有近30套(将逐步被淘汰);其它40多套多为高速线材轧机,其中从国外引进高水平线材轧机有20多台国产高速线材轧机有近20套。1999年,全国生产线材2608万吨,其中高线产量1218万吨,高线比已经达成46.7%;优质硬线比约10%,但精练比不到30%。从品种和质量来看,中国对国际标准ISO、欧洲标D2TN、日本标准J15中所列线材钢种、规格等基础能够全部生产,而且能达成对应标准
13、要求。国产线材除部分品种外(如钢帘线、气门弹簧、超低碳不锈钢用线材等),基础全部能满足用户要求,供需基础平衡,自给率达93%。第二章 产品方案确实定和编制金属平衡表2.1 产品方案确实定 2.1.1 产品方案 线材车间工艺设计首先要考虑车间产品方案选择,产品方案选择确定了生产品种,从而能够确定生产工艺步骤、轧机部署等一系列选择,就是说,产品方案是线材生产车间工艺设计第一步,也是关键依据。确定产品方案标准以下:(1) 满足国民经济发展对产品需要,尤其要依据市场信息处理一些短缺产品供给和优先确保国民经济关键部门对于钢材需要。(2) 要考虑地域之间产品平衡。正确处理长远和目前、局部和整体关系。做到供
14、给适应、品种平衡、产销对路、布局合理。(3) 考虑轧机生产能力充足利用。假如条件含有,努努力争取取轧机向专业化和产品系列化方向发展,以利于提升轧机生产技术水平。(4) 考虑建厂地域资源、坯料供给条件、物资和材料等运输情况。要适应该前改革开放经济形势需要,努力争取做到产品结构和产品标准现代化,有条件要考虑生产部分出口产品,走向国际市场。 2.1.2 产品纲领 依据线材生产现实状况、社会线材需求量,产品生产和现现在中国生产能力和技术发展水平,现拟订产品方案: 产品规格:5.513mm(经典产品:Q2356.5mm) 钢种:碳素结构钢、弹簧钢、优质碳素结构钢、冷镦钢和焊条钢。 各类产品年产量及其在总
15、年产量中所占百分比见表2.1表 2.1 产品方案表序号品种规格/mm年产量/万吨累计/吨百分比/%1一般低碳钢6-13171721.252一般低碳钢5.5-1111.5-13951417.53钢丝绳钢7-135.5-6.57512154焊条钢5.5-13101012.55钢帘线钢5.5-13101012.56合金结构钢6-139911.257螺纹钢8-12778.75累计80801002.2确定金属平衡表 2.2.1确定计算产品成品率成品率是一项关键技术经济指标,成品率高低反应了生产组织管理及生产技术水平高低。成品率是指成品质量和投料量之比百分数。换句话,也就是指一吨原料能够生产出合格产品重量
16、百分数。其计算公式为: (2-1)式中:成品率,%;投料量(原料重量),t;金属损失重量,t。影响成品率原因:(1) 烧损:金属在高温状态下氧化损失称为烧损。(2) 溶损:是指在酸、碱洗或化学处理等过程中溶解损失。(3) 几何损失:包含切损、残屑。(4)工艺损失:又称技术损失,是指个工序生产中因为设备和工具、技术操作和表面介责问题所造成不符合质量要求产品。 2.2.2金属平衡表制订表 2.2金属平衡表序号品种规格/mm年产量/万吨轧废/吨切损/吨烧损/吨成材率/%年需坯/万吨1一般低碳钢6-13累计1717244244146614661390139098.298.217.3117.312一般低
17、碳钢5.5-1111.5-13累计95142879237910043991403909609151897.697.897.79.225.1114.333钢丝绳钢7-135.5-6.5累计7512102921946634301093665578124398.097.897.97.145.1112.254焊条钢5.5-13累计10102462461228122892692697.797.710.2410.245钢帘线钢5.5-13累计10101631631060106067767798.198.110.1910.196合金结构钢6-13累计992052057177171278127897.697.
18、69.229.227螺纹钢8-12累计77828253053068868898.298.27.137.13累计8015137497819097.981.722.3计算产品选择本车间拟生产多个品种多个规格产品,不过,不可能对每种产品每一个品种、规格及状态全部进行具体工艺计算。为了降低设计工作量,加紧设计速度,同时又不影响整体设计质量,从中选择经典产品作为计算产品。 2.3.1计算产品选择标准l 有代表性:从中找出12种产量较大、产品品种、规格、状态、工艺特点等有代表性。l 经过全部工序:是指所选全部计算产品要经过各工序,但不是说每一个计算产品全部经过各工序。l 所选计算产品要和实际靠近。l 计算
19、产品要留一定调整余量。 依据以上标准,本设计计算产品如表2.3表2.3 计算产品钢种牌号钢坯规格弹簧钢65Mn1501506.5mm 2.3.2计算产品技术标准在制订工艺步骤时,不管用哪种加工方法和选择什么工序,全部必需确保产品达成对应技术要求,产品才能含有较高使用价值。所以,产品技术要求是制订工艺步骤首要依据,是组织生产基础文件。依据ZBH44002-88和GB/T3429-94要求,计算产品几何形状和尺寸正确度,钢化学成份和性能和表面质量以下:1. 直径许可偏差直径许可偏差为0.25mm。2. 脱碳层深度许可脱碳深度为2.00%。3. 不圆度偏差不圆度小于公差直径50%。4. 化学成份标准
20、牌号化学成份%小于%CSiMnPSCrNiCu65Mn0.620.700.170.370.901.200.0350.0350.250.300.255. 力学性能标准牌号抗拉强度伸长率收缩率65Mn80012008306. 表面质量盘条表面不得有肉眼可见裂纹、结疤、折叠及夹杂。许可以实际尺寸算起不超出尺寸公差之半部分细小划痕、压痕、麻点及深度不超出0.2mm小裂纹存在。第三章 生产工艺步骤制订3.1制订生产工艺步骤合理生产工艺步骤应该是在满足产品技术条件前提下,要尽可能低消耗,最少设备、最小车间面积、最低产品成本,而且依据车间具体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不停提
21、升和使工人含有很好劳动条件。 3.1.1制订生产工艺步骤依据依据生产方案要求:因为产品产量、品种、规格及质量不一样,所采取生产方案就不一样,那么关键工序就有很大差异。所以生产方案是编制生产工艺步骤依据;依据产品质量要求:为了满足产品技术条件,就要有对应工序给确保,所以,满足产品标准要求是设计生产工艺步骤基础。依据车间生产率要求:因为车间生产规模不一样,所要求工艺过程复杂程度也不一样。在生产同一产品情况下,生产规模越大车间,其工艺步骤也越复杂。所以,设计时生产率要求是设计工艺步骤出发点。 3.1.2工艺步骤介绍钢坯准备:连铸坯150mm150mm1mm装炉加热:将钢坯加热到奥氏体温度,以利于轧制
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