中期报告

华北理工大学本科毕业论文中期检查报告题目：年产60万吨高速线材车间设计(典型产品6mm)学院：冶金与能源学院专业：金属材料工程班级：三班姓名：王玮学号：201514670324指导教师：柳绪静2019年4月9日一、工作任务的进展情况在导师的悉心指导以及任务书的要求下，从选定题目开始，通过对所学知识的全面复习，收集查阅论文相关的资料并对收集的资料进行整理分析，另外，根据去年八月份到鞍钢实习所见所闻，依据该线材生产线并以其作为模板，从第四周开始查阅了资料，从而对本毕业设计课题有了一定的了解并开始着手做年产60万t高速线材车间设计（典型产品Φ6.0mm）的课题，相继完成了论文的文献综述和开题报告等撰写过程。在开题报告中，主要讲述的是高速线材的定义及分类、生产发展史、生产现状、市场分析、高速线材生产的应用型和先进性，设计的主要研究内容以及设计方案。经过近20多天的收集整理，完成的主要内容是产品大纲的确定、坯料选择、轧机的选择、孔型系统选择与设计、咬入角的计算、前滑值的计算的初步的设计等。在本次报告中，主要介绍的是设计中的各数据及设备选择，对校核及根据具体问题最终确定整个方案上，由于完成的内容有限，未作详细讲述，只能先了解大概的理论公式。对高速线材生产的各个环节进行初步掌握，了解在布置整个车间所要涉及的问题、以及对所用参数的确定。在把握了上述问题后，在针对本次设计的要求，结合现场的经验，及未来该工艺的发展趋势，设计年产60万t高速线材车间生产工艺设计。1设计说明线材是热轧材中断面尺寸最小的一种，由于轧钢厂需将线材在热状态下圈成盘卷并一次交货，故又称之为盘条，已知线材最小最小断面的轧件尺寸Φ6mm，选择合理设计方法设计。1.1原料的选择线材车间的原料按其生产方式分为钢锭、轧制钢坯和连铸钢还三种，选择方形坯，不需要特别翻转，也正好配合平立的扁箱和方箱孔型，实现与椭圆-园孔型的过渡。大盘重要求坯料重量大。粗略按以下计算：金属氧化损失一般占坯重的1%，粗轧切头在3kg以下，预精轧切头一般为1.5kg，精轧前切头一般为1.2kg，成品切头一般为3kg则：7811.%WcWb………………………………………………(1)式中：Wb——坯料单重；Wc——成品盘重。由用户要求和设备经济性考虑，盘重一般为2.0t左右，取坯料约为2.03t对高速线材轧机坯料，一般为120mm2～160mm2之间，结合现场选150mm2。坯料长受加热炉宽度限制，一般不超过12m的加热炉技术较为成熟，加热上限温度较高。另外从连轧出入口速度考虑，由连轧关系CVAVAbbff式中：fbAA,——坯料、成品断面积；fbVV,——坯料、成品轧制速度。轧线出口速度对车间生产能力和技术水平起决定作用，出口速度高，可以增大盘重，提高产量。而且相应提高了入口速度，避免粗轧辊速度低，产生严重热龟裂。但控制水平要求也相应提高。考虑先进性和经济性，参考现场取fV为120m/s。为满足粗轧热应力状态下轧辊不龟裂的速度bV应大于0.11m/s，所以坯料边长ba11.0ffAV…………………………………………………(2)式中：fA——取产品大纲中最小断面尺寸。则ba154.1mm由于坯料重2t左右，取连铸坯密度为7.6310g/m3，则钢坯的长约为：L=32106.715.02030=11.87m故最终选择150方X12m的方坯，单重达2.03吨。1.2原料的质量、规格及尺寸偏差1.原料质量1)连铸坯表面不得有肉眼可见的裂纹、重皮、结疤、夹杂。2)表面不得有深度大于3mm的划痕、压痕、擦伤、气孔、皱纹、耳子、凸块、凹坑和深度大于2mm的发纹。3)连铸坯横截面不得有缩孔、皮下气泡2.原料的规格及尺寸偏差表1原料的规格及尺寸偏差名义尺寸(mm)长度(mm)宽度(mm)对角线偏差单重(kg)150×150尺寸150偏差±4尺寸150偏差±46mm2052钢坯长mmmmm80012，总弯曲度小于100mm，不得有明显的扭转。1.3金属平衡表轧制过程中线材消耗一般由烧损、切损、轧废、检查样品及人为的钢号混乱等组成。其中烧损约占0.8%，轧废约占1.5%，检查样品约占0.2%，则年产60万吨的硬线线材车间金属平衡表如下表2金属平衡表钢坯(万t)成品(万t)损耗(t)质量比例(%)41.241004097烧损3298.90.8切损20620.5轧废61861.5检查样品824.80.2金属消耗系数为：031.14024.41成品重坯重K2主机列选择2.1机架数目的确定由坯料尺寸（150mm×150mm）和所轧制的最小断面的轧件尺寸（Φ6mm）确定轧制道次。考虑到坯料尺寸偏差和热膨胀因素，所以总延伸系数为：13.86446]015.1)4150[(220nFF……………………………(3)一般全线平均延伸系数为：27.1∴轧制道2.28lnlnN…………………………………(4)取整得28N，精轧最后两架为减径机。轧机最后为两架定径机（不考虑在内）。参考现场实际生产情况及相关资料将26+4架轧机分为粗轧、中轧、预精轧、精轧及减定径五组机组。其中粗轧6架，中轧6架，预精轧6架，精轧8架，减定径机4架。2.2粗轧机组的选择粗轧机组是使坯料得到初步压缩和延伸，得到温度合适、断面形状正确、尺寸合格、表面质量良好、端头规矩、长度适合工艺要求的轧件。本设计选用6架平～立辊交替布置的二辊无牌坊式粗轧机组，采用单独传动方式。这种粗轧机组的平一立轧机为单独传动，过去只能单线无扭轧制，主要用在产品精度要求很高的轧机上。目前，立辊轧机已发展成为可转换为水平轧机的结构(如图1)，其传动方式有上传动和下传动两种。有了这种结构的轧机，在粗轧机组上既可单线无扭轧制，又可多线轧制。它为产品精度要求高，年产量要求大的高速线材轧机车间提供了条件。例如奥钢联里木～多纳维茨厂就采用了这种粗轧机组，从而满足了中轧和精轧机组的双路布置，单线轧制的需要。图1立辊可转换为水平辊的轧机示意图1一水平机架；2一立式机架2.3中轧机组的选择中轧的作用是继续缩减从粗轧机组轧出的轧件断面，为精轧提供形状正确、尺寸精确的中间料为保证足够的压下量。本设计所选的中轧机组参考宝钢高线厂、安钢高线厂等高速线材厂，为6架平～立交替布置的、双支点、长辊身、多孔型无牌坊轧机。2.4预精轧机组的选择预精轧机组继续缩减从中轧机组轧出来的轧件断面，为后面的精轧机组轧机提供尺寸精确和形状正确的轧件。本设计前两架选用无牌坊轧机，后四架选用悬臂机。图2为预精轧机的机列布置，属于平一立悬臂式轧机交替配置。l一水平机架；2一立式机架图2预精轧机的机列布置2.5精轧机组及减定径机组的选择高速线材轧机的精轧机组是最具特色的关键设备，它的水平决定整套线材轧机的水平。从高速轧机的诞生与发展看，不论那一种型式的轧机都追求实现高速，而要达到高速都必须解决高速运转所产生的振动问题。减少振动的方法，一是提高制造精度实现平衡；二是降低轧机高度，缩小轧机尺寸，降低运转部位到基础的距离和尽可能缩减转动体的体积；三是取消振动不可控制的零部件，如轧机接袖、袖套、联轴器。振动问题解决了，轧机运转速度可以提高。这也是设计、生产、制造、使用高速轧机的根本原则。在此基础上，产生了许多不同型式的高速机组，并各具特点，其中摩根高速无扭机组的优势更多一些，应用也更广泛些。本设计中的精轧机组和减定径均为顶交45°超重型无扭轧机，它们分别由1台交流电机经联合齿轮箱集中传动，碳化钨辊环，辊缝由偏心套对称调节。精轧机组为8架。减定径机为4架，用换辊小车整机架快速更换。3孔型设计3.1孔型系统的选取3.1.1粗轧机孔型系统的选取1.1#轧机的孔型为平箱，2#轧机的孔型为立箱。箱形孔型系统的轧件变形较为均匀，角部没有改变，容易温度偏低。由于箱形孔型系统的特点，在线材生产上它多用于轧制的头几道次，并用于轧制断面尺寸在60×60毫米以上的轧件。在400毫米轧机上这种孔型最小轧出断面尺寸为56×56毫米；在300毫米轧机上这种孔型最小轧出断面为45×45毫米。箱形孔型道次延伸系数一般为1.20～1.40。2.3#～6#轧机的孔型依次为：椭圆—圆—椭圆—圆这种孔型系统的优点在于：1)孔型形状能使轧件从一种断面平滑地转换成另一种断面，从而避免金属由于剧烈的不均匀变形面产生局部应力。2)在此孔型系统中轧出的轧件没有尖锐的棱角，轧件冷却均匀。3)孔型形状及变形特点有利于去除轧件上的氧化铁皮，使轧件具有良好的表面。4)必要时可在延伸孔型中获得圆断面成品，从而减少换辊。3.2.2中轧、预精轧及精轧轧机孔型系统的选取综合比较各种孔型系统，本设计的中轧、预精轧、精轧及减定径轧机孔型选取椭圆—圆孔型系统。3.2孔型设计计算3.2.1确定各道次延伸系数典型产品（Φ6.0mm）总延伸系数为864.13由延伸系数的分配原则确定各道次延伸系数见表3表3各道次的延伸系数道次1234567891011121214延伸系数道次延伸系数1.3151.281.25161.271.39171.251.32181.241.39191.211.28201.221.38211.221.32221.211.32231.201.32241.221.33251.211.25261.211.28271.201.25281.203.2.2确定各道次轧件的断面面积按逆轧顺序进行计算：由公式[7]：nnnFF1112nnnFF223nnnFF221FF………………………………………………………(5)所以，各道次轧件断面面积如表4表4各道次轧件断面面积轧制道次1234567断面面积轧件尺寸轧制道次断面面积轧件尺寸轧制道次断面面积轧件尺寸轧制道次断面面积17307.782328.4Φ54.515392.522102.4Φ11.213846.2.91763.916309.1Φ19.82385.39961.3101336.3Φ41.317247.22470.0Φ9.47546.4Φ98111004.818208.4Φ16.32557.85429.112803.8Φ32.019184.42647.77Φ7.84241.5Φ73.513628.020151.2Φ13.92739.83073.514502.4Φ25.321123.92833.2Φ6.03.2.3孔型设计计算由程序计算得各个孔型尺寸如下表：表5孔型参数规格机架轧件尺寸(mm)孔型尺寸(mm)高度宽度高度宽度椭圆圆弧半径圆扩张角辊缝Φ71115150.512016015.02117.7117.712512512.0384.8135.884.8150/9193.920.84989898107.53015.0557120.557133.9113.713.4673.573.573.582.33012.5741.79141.7101.1165.910854.554.554.563.6308.5932.466.632.474627.91041.341.341.347.6307.51125.849.925.855.544.46.31232323236.5306.01320.838.220.842.432.75.21425.325.325.328.5305.01516.130.416.133.827.24.31619.819.819.822.5304.01713.92313.925.618.43.51816.316.316.318253.21912.318.512.320.613.73.02013.913.913.915.1252.2219.416.49.418.213.72.52211.211.211.212.5253.0238.212.98.214.39.82.0249.49.49.410.3252.4256.710.96.712.18.61.7267.87.87.88.6252.0275.69.05.6107.11.5286.56.56.57.12513.3轧辊的平均工作