年产90万吨棒材车间设计毕业设计开题报告

河北联合大学本科生毕业设计开题报告题目年产90万吨棒材车间设计学院：冶金和能源学院专业：金属材料工程班级：姓名：学号：指导教师：2012年3月26日一、选题背景（含题目来源、使用性和先进性及发展前景等）1题目的来源1.1棒材的定义及其分类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O 9300 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 O 1050 mm。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。和其他热轧一样，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。棒材广泛用于建筑、机械、汽车、船舶等工业领域，其中70 %棒材用作建筑， 其余用作各类轴、螺栓、螺母、锚链、弹簧等用材。因此钢铁工业的发展有着非常 重要的意义。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。除螺纹钢筋直接使用于建筑之外，有相当部分加工成各种轴类零件。 1.2棒材生产发展史棒线材生产已有200多年的历史。尽管板带钢产品比重迅速增加,其生产技术日 趋完善，生产成本显著下降，但是棒线材产品仍然占据其独有而不可取代的地位。正是 由于这个原因，其生产技术发展水平正日新月异地飞速发展。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。机械零件要求机加工性能良好，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。作为 建筑用材，提高尺寸精度和机械性能的均匀程度，可以节省大量钢材，同样对于加 工轴类，也可减少车削，降低成本。棒材经过控轧控冷，也可提高使用性能，这在轧制过程可以通过工艺的控制来 实现。而冶金工业是现代工业的重要组成部分。冶金工业为机械制造业提供优质的 原料，机械工业反过来才能为其它行业提供优良的机械装备。1.3国内外棒材的现状及和国外的差距经过几十年的发展，中国目前已经成为棒材生产大国,和日本、瑞典相当，基本能满 足国内市场的需求，并有少量出口。1.3.1国外棒材生产现状近30年来，日本、美国、欧洲等合金结构钢的合金化和冶炼、压力加工工艺有 了很大的发展，主要体现在微合金或合金化、二次精练和连铸、控轧控冷等方面。从1970年开始，炼钢工艺的变化主要为：铁水预处理以降低钢水中磷、硫和硅的含 量，钢包精练加钙脱硫以提高DWTT和夏比冲击能。由于铁水预处理及炉外精练技术的发展和日益成熟，使得转炉流程在特殊钢生 产方面发挥了重要作用。目前合金结构钢中小型棒材趋于向高速化、连续化和自动 化的方向发展。国外生产合金结构钢中小型轧机有三种类型：第一种是横列式或多 列式轧机；第二种是采用活套式无张力轧制的瑞典式轧机；第三种是连续式轧机。全球钢材市场竞争十分激烈形势下，钢铁企业要想在市场竞争中处于不败之 地，谁有最低的成本，谁有最好的质量，谁就有了制胜的法宝。在运用新技术、新 方法来实现对标挖潜、降本增效、提高产品质量方面，轧钢生产企业在进行大量的投资改造中。如何在现有工艺基础上走出利用最少投资，取得最大效益的新路 子是目前所有钢材生产企业面临的难题。1.3.2国内棒材生产现状目前，我国特殊钢企业在激烈的市场竞争中处于艰难发展时期。特钢企业发展 困难主要是由于电炉冶炼成本高、废钢资源紧张生产效率低及市场秩序混乱等原因。 2003年我国特钢企业钢材年产量约3000万t，占全国钢总量的1820 %，其中高合 金比约5 %。在特殊钢型材品种上080 mm以上的大型材占22.53%，038-80 mm 中型材占38.1 %，010-37 mm小型材占33.09%，010 mm以下的型材占6.28 %。 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。有的直接用于混凝土中，有的可通过二次加 工来制作各种轴、齿轮、螺栓、螺母、锚链、弹簧等。我国是一个发展中国家，住 房尚需大量发展3。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，家庭汽车成为人们追求的目标，相应汽车用钢的需求也会越来越 大。棒材有着广阔的发展空间，所以设计现代化的棒材车间是十分必要的。尽管近年来棒材质量较80年代有了新的发展和提高，但发展还是极不平衡的。 小型棒材一直是我国消费量最大的钢材品种，并且一直以较高速度增长，近20年来,小型棒材产量占钢材的总产量的23.527.7 %。国际国内棒材市场竞争非常激烈，为 了领先于其他竞争对手，获得有利地位，钢材生产厂必须在保证良好产品质量的同 时，降低生产成本。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 内经济建设所决定，我国过去底子薄、经济落后，基础建设任务重，必然在一定阶 段，对建筑用棒材和机械加工用棒材需求较大。随着现代化建设程度的逐渐提高， 棒、线材在钢材总量中的比例将会逐步降低，但总量还会增加。而造成这一现状的 主要原因之一我国轧钢设备和国外存在着一定的差距。尤其是轧制棒材材的中小型 轧机。轧机刚度决定轧材的尺寸精度，而对称调整则改善轧钢工的劳动条件，减小 工艺事故，提高轴承寿命，提高成差率和作业率。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。 2使用性和先进性2.1改造或淘汰落后的生产线开发低成本国产连轧（半连轧）生产线，改造或淘汰落后的生产线。为此，应遵循以 下原则:以连轧（半连轧）生产线改造为主要目的,淘汰现有多火成材的横列式轧和落 后的复二重线材轧机。粗轧机组可采用灵活、快速粗轧技术，和连铸衔接，尽量采用热 送热装技术;不断开发、完善国产技术和装备，以建设和生产的低成本和国外高装备水 平生产线在产品质量和生产成本的优化组合上取得竞争优势。在建设方式上,对资金 不足的企业可分步实施。第一步先建成半连轧生产线，待条件成熟时可将粗轧改成连 轧形式。2. 2调整品种结构及开发新产品目前我国线材品种结构不尽合理，中低档品种产量过剩;高附加值、高技术含量的 品种又缺乏,需要从国外大量进口。如优质硬线的生产比例，国外先进国家优质硬线比 在20 %左右，我国不到10 %;我国合金钢及不锈钢线材比为1 %2 %，而国外在5 %以 上。因此希望采取措施，发展和填补国内短缺空白品种，如钢帘线用钢材、高应力弹簧 用50CrV、55SiCr钢、超低碳不锈钢材等。2. 3积极增加III级钢筋的产量III级钢筋是指强度为400 MPa的带肋钢筋,在一般钢筋混凝土结构工程中使用I 级钢筋，和II级钢筋相比，可节约钢材12 %14 %，可增加建筑物安全储备，有显著的社 会经济效益。而且I级钢筋由于碳当量低，焊接方便，焊接性能好。强屈比不小于1. 26 , 适于抗震，有利于地震区建筑物使用。国家已将I级钢筋作为推广项目，而目前我国I 级钢筋只占全部钢筋产量的4 %左右，远远满足不了市场需要。因此应大力发展I级钢 筋的生产。2. 4积极引进和消化国外先进技术目前发达国家在线棒材的生产中，研究和开发了大量的先进技术和设备，并在生 产中取得了良好的效益。为了使我国的线棒材生产能够持续健康发展,必须对现有的 先进技术进行消化和吸收，尽快国棒材生产中通过不断尝试各种节能降耗和提高产品 质量的方式、方法，探索出了许多值得学习的经验和取得了很好的经济效益和社会 效益是非常重要的。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。钢铁企业要想在市场竞争中处于不败之地，谁有最低的成本，谁有最好的质量， 谁就有了制胜的法宝。在运用新技术、新方法来实现对标挖潜、降本增效、提高产 品质量方面，轧钢生产企业在进行大量的投资改造中。如何在现有工艺基础上走出 利用最少投资，取得最大效益的新路子是目前所有钢材生产企业面临的难题。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。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 泛使用，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。要达到主体设备立足国产化目的， 需要几家国内企业的合作，其中包括机械、液压设备制造、电气及自动化控制等。 横列式轧机的经营成本最高、效益最差；国产化的半连轧、连轧生产线的成本较低、 效益较好。近几年全国产化生产线的投产，标志着我国的连轧棒材装备和技术基本 上达到国际先进水平。我国地域广大，经济发展不平衡，对产品需求的档次不同。根据这一国情及市场 要求棒、线材生产现代化应分阶段向前推进。我国主要应走改造、挖潜、更新之路 少铺新摊子。改造、更新是永无止境的。每一阶段的改造、更新都应以质量、经济 效益为出发点和落脚点；同时，要不断提高技术装备水平，从工艺合理、经营管理得 当、职工素质过硬、设备先进实用等因素综合考虑以获得最佳效果。在保证质量的 前提下，不断地降低建设和生产成本永远是轧钢工作者的主题。应不断开发国产技术 并保证其先进、实用、可靠。同时，随着市场需求及国内制造水平的提高，要不断提 高档次，并注意吸收国外先进技术。3棒材市场和发展前景分析随着我国加入WTO后国内外市场的逐渐放宽，我国机加工行业将会进一步扩大 生产，加大出口，对上游大规格棒材原料的需求也将进一步扩大。针对目前大规格 棒材市场的良好表现及对未来市场的乐观预计，国内多家钢铁企业已经开始着手新 的大棒材生产线的建设，相信未来10年内国内大棒材企业将迎来一次大的技术革新， 而这对于增强我国钢铁企业的国际竞争力也相当重要。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。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