【正文】 ） 1 第一章 概 述 線材 生產(chǎn) 的概 況 線材按其斷面形狀屬型鋼，實(shí)際上已成獨(dú)立鋼類。直 6徑 54mm的熱軋圓鋼和 10mm以下的螺紋鋼，通稱線材。線材大多用卷材機(jī)卷成盤卷供應(yīng)，故又稱為盤條或盤圓。 線材主要用作鋼筋混凝土的配筋和焊接結(jié)構(gòu)件或再加工（如撥絲，制訂等）原料。按鋼材分配目錄，線材包括普通低碳鋼熱軋盤條、電焊盤條、爆破線用盤條、調(diào)質(zhì)螺紋盤條、優(yōu)質(zhì)盤條。用途較廣泛的線材主要是普通低碳鋼熱軋盤條，也稱普通線材，它是由 Q19 Q21 Q235 普通碳素鋼熱軋而成，公稱直徑為 ，一般軋成每盤重量在 100200kg，現(xiàn)在多采用無(wú)扭高速線材軋機(jī)上軋制并在軋制后采取控制冷卻，直徑為 2500kg。普通線材主要用于建筑、拉絲、包裝、焊條及制造螺栓、螺帽、鉚 釘?shù)取?yōu)質(zhì)線材，只供應(yīng)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋盤條。如 08F、 35Mn、50Mn、 6 75Mn等。用作鋼絲等金屬制品的原料及其它結(jié)構(gòu)件，其它優(yōu)質(zhì)鋼軋制的線材。習(xí)慣上 8mm以上列入優(yōu)質(zhì)型材， 8mm以下列入金屬制品。 線材一般用普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼制成。按照鋼材分配目錄和用途不同，線材包括普通低碳鋼熱軋圓盤條、優(yōu)質(zhì)碳素鋼盤條、碳素焊條盤條、調(diào)質(zhì)螺紋盤條、制鋼絲繩用盤條、琴鋼絲用盤條以及不銹鋼盤條等 。 我國(guó)是世界上最大的線材生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)量占世界生產(chǎn)總量三分之一以上，線材也是我國(guó)第二大鋼材生產(chǎn)品種，在國(guó)內(nèi)鋼鐵產(chǎn)量 比重一直較高， 2021年國(guó)內(nèi)線材產(chǎn)量占我國(guó)鋼材總產(chǎn)量比例的 %。近幾年國(guó)內(nèi)線材產(chǎn)量基本與國(guó)內(nèi)粗鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)速度差不多，保持在 20%左右， 2021 年增速有所減緩，降低至 %，總量則相對(duì) 2021 年增長(zhǎng)了近一倍。從線材進(jìn)出口情況看，長(zhǎng)期以來(lái)線材一直是我國(guó)主要鋼材出口品種，也是我國(guó)一直保持凈出口狀態(tài)的鋼材品種，特別是近幾年出口增長(zhǎng)特別迅速。 2021 年我國(guó)出口線材 萬(wàn)噸，較內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 2 上年增加 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) %；進(jìn)口 萬(wàn)噸，較上年減少 萬(wàn)噸。從國(guó)內(nèi)線材消費(fèi)情況看，線材在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用較 多， 2021 年以來(lái)，受國(guó)內(nèi)投資需求旺盛形勢(shì)的拉動(dòng)，國(guó)內(nèi)線材消費(fèi)也隨之保持較快增長(zhǎng)。 線材的用途很廣，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中線材占有重要的地位。有的線材軋機(jī)以后可以直接使用，主要用做鋼筋混凝土的配筋和焊接結(jié)構(gòu)作用；有的則作為再加工原料，經(jīng)過(guò)再加工后使用。例如，經(jīng)過(guò)拉拔成為各種鋼絲，再經(jīng)捻制而成為鋼繩，或編制成鋼絲網(wǎng)；經(jīng)過(guò)熱鍛或冷鍛成鉚釘；經(jīng)過(guò)冷鍛及滾壓成螺栓；以及經(jīng)過(guò)各種切削加工及熱處理制成機(jī)器零件或工具；經(jīng)過(guò)纏繞成型及熱處理成彈簧 …… 線材的應(yīng)用范圍不僅相當(dāng)廣泛，而且用量也很大。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，各國(guó)線材產(chǎn)量占全部熱軋材總量的 ~%。 軋制后可直接用于鋼筋凝土的配筋和焊接結(jié)構(gòu)件，也可經(jīng)再加工使用。例如，經(jīng)拉拔成各種規(guī)格鋼絲，再捻制成鋼絲繩、編織成鋼絲網(wǎng)和纏繞成型及熱處理成彈簧；經(jīng)熱、冷鍛打成鉚釘和冷鍛及滾壓成螺栓、螺釘?shù)?；?jīng)切削成熱處理制成機(jī)械零件或工具等。 線材雖然是型鋼中尺寸最小的圓鋼，但是由于線材的尺寸精度和機(jī)械性能要求高，軋件速度又非?？欤纳a(chǎn)工藝和設(shè)備相對(duì)于普通圓鋼要復(fù)雜的多。 從生產(chǎn)工藝來(lái)講，合乎尺寸精度要求的線材，不是輕易就能軋出來(lái)的。其原因是線材比圓鋼細(xì)而長(zhǎng)，表面積大，溫降非?？?，在軋制到最后幾道次的的時(shí)候，能保持軋件在熱加工溫度范圍的時(shí)間非常短，這就容易造成由于溫度急劇下降而超出了允許的軋制溫度下限，使整根線材成為廢品。此外，雖然鋼坯在加熱時(shí) 各 部分溫度基本是均勻一致的，但由于個(gè)部分從出爐到軋制所經(jīng)歷的時(shí)間不同，在軋制過(guò)程中溫度的大小也就不同，從而造成個(gè)部分的溫度差異。據(jù)測(cè)定在普通橫列式軋機(jī)上，最后道次線材頭尾溫差可達(dá)200℃ 以上，線材各部分溫度的差異，導(dǎo)致了線材各部分在軋制時(shí)的變形情況不同和 冷卻到常溫時(shí)的收縮量不同，而形成的各部分?jǐn)嗝娌煌@不 但 會(huì)造成線材沿長(zhǎng)度方向上內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 3 的端面尺寸的 不均勻性，而且往往導(dǎo)致線材前半部分尺寸合乎精度要求而后半部分超出允許公差范圍，或中部合乎尺寸要求而頭尾超出允許的尺寸公差。所有這些都給調(diào)整和操作造成困難，并對(duì)調(diào)整和操作提出了較高的要求。這種工藝特點(diǎn)在其他熱軋型鋼生產(chǎn)中不這樣明顯。 另外，要保證線材達(dá)到所要求的金相組織和性能以及沿全尺組織性能均勻一致也是不容易的。線材軋制工程中各部分的溫度差異，以及卷曲成盤卷后冷卻過(guò)程中個(gè)部分的差異，都會(huì)使線材沿全尺的金相組織和性能不均勻，這就造成了 線材 生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性。 線材集卷設(shè)備的發(fā)展前景 我國(guó)已經(jīng)是世界線材生產(chǎn)大國(guó) ,擁有數(shù)量最多的 集卷 設(shè)備 ,但產(chǎn)品品種和質(zhì)量仍然落后。 21 世紀(jì)的發(fā)展之路 ,是跟蹤世界先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展 ,發(fā)揮現(xiàn)有集卷站的技術(shù)優(yōu)勢(shì) ,滿足金屬制品的需要。提高國(guó)產(chǎn)集卷站的技術(shù)水平 ,使之在改造大量落后集卷器的結(jié)構(gòu)調(diào)整中 ,發(fā)揮主力軍的作用。毫無(wú)疑問(wèn)，隨著軋制速度不斷，增大盤重和加大鋼坯斷面的趨勢(shì)必將繼續(xù)下去。這些技術(shù)的革新勢(shì)必要解決精軋機(jī)組后的導(dǎo)向裝置，飛剪，分線裝置 ，成圈器以及冷卻輸送，線卷收集和成品輸送等裝置的研制和開(kāi)發(fā)問(wèn)題 ,所以集卷器的研究開(kāi)發(fā)意義重大。 線材生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)全盤控制和管理也是線材生產(chǎn)的發(fā)展方 向?，F(xiàn)代化的線材生產(chǎn)應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)全在線電子計(jì)算機(jī)控制和管理，從原料堆放，入爐至成品鋼入庫(kù)，發(fā)貨為止，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，以進(jìn)一步提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。要實(shí)現(xiàn)線材軋機(jī)的尺寸自動(dòng)控制和最小張力控制，以提高線材質(zhì)量。為此，必須有可靠的自動(dòng)檢測(cè)儀表和嚴(yán)格的生產(chǎn)技術(shù)管理基礎(chǔ)。 由此，我們可以勾畫(huà)出線材生產(chǎn)線的前景：首先，連鑄坯源源不斷地由煉鋼車間連鑄機(jī)送出來(lái)，經(jīng)過(guò)在線連續(xù)探傷儀檢驗(yàn)鋼坯缺陷，用在線火焰清理機(jī)進(jìn)行表面火焰清理，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 4 并自動(dòng)分選鋼坯，進(jìn)入中間保溫爐；鋼坯在大壓下軋機(jī)上一次軋成線材軋機(jī)所需要的小鋼坯；此后，在 送入帶自動(dòng)控制尺寸和最小張力控制的單線無(wú)扭高速線材軋機(jī)，線材尺寸公差可達(dá)到 ? 毫米；線材以 100 米每秒以上的速度離開(kāi)精軋機(jī)組，經(jīng)過(guò)自動(dòng)控制水量的間歇水冷套管預(yù)冷后在高速飛剪上切頭；然后進(jìn)入圈器，經(jīng)過(guò)有效的散拳控制冷卻處理后集成 3 噸以上重的盤卷；再經(jīng)高效率的運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)至自動(dòng)檢驗(yàn)站和自動(dòng)打捆機(jī)，進(jìn)行打捆，包裝和掛標(biāo)簽，過(guò)磅，最后再運(yùn)往自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都由電子計(jì)算機(jī)控制和管理，并通過(guò)彩色電視并在各個(gè)中心控制站顯示。 設(shè)計(jì)的目的和簡(jiǎn)要內(nèi)容 設(shè)計(jì)目的： 由于 高速線 材生產(chǎn)的過(guò)程中，線圈的收集是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié) 。 而隨著高速線材軋制技術(shù)和軋制速度的不斷提升，其配套設(shè)備也面臨著革新，集卷 站 是高線生產(chǎn)鏈中一個(gè)重要的 環(huán)節(jié) ， 集卷器就是線圈收集這一環(huán)節(jié)的主要設(shè)備， 其狀況的好壞對(duì)生產(chǎn)有著重要的影響。 集卷器動(dòng)作的連續(xù)性、快捷性和準(zhǔn)確性直接影響著高速線材的生產(chǎn)效率以及線材的質(zhì)量。 通過(guò)本畢業(yè)設(shè)計(jì)將大學(xué)期間學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合進(jìn)行綜合應(yīng)用，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力，熟悉機(jī)械裝置設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。 簡(jiǎn)要內(nèi)容： 集卷站主要的設(shè)備有集卷筒、線卷盤、雙臂芯棒和線卷運(yùn)輸小車，此次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是集卷設(shè)備的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，主要為 驅(qū) 動(dòng) 裝置 、傳動(dòng) 裝置 、工作 裝置 、制動(dòng) 裝置等，并介紹了集卷設(shè)備的潤(rùn)滑系統(tǒng)和維護(hù)方面的注意事項(xiàng)，還有結(jié)合當(dāng)今集卷器在生產(chǎn)中的出現(xiàn)的問(wèn)題和缺陷提出的改進(jìn)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 5 第二章 主要零部件設(shè)計(jì) 集卷 設(shè)備 的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 集卷 設(shè)備 工作原理 集卷 設(shè)備 的組成： 由集卷筒、線卷盤、雙臂芯棒和線卷運(yùn)輸小車組成，并設(shè)有線圈分配器（有叫布卷器），以保證盤卷最佳高度及線頭位置。 集卷筒的作用 ：集卷站是高速線材軋機(jī)機(jī)組的重要組成部分，其功能是將散布在移動(dòng)的運(yùn)輸鏈上的線材集成盤卷，以便于運(yùn)輸。當(dāng)一卷己收集好的線卷被卸下時(shí)， 提供一個(gè)緩沖空間。這就允許軋機(jī)以正常生產(chǎn)節(jié)奏軋制。 集卷 設(shè)備 的主要技術(shù)參數(shù) 型式及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 雙臂芯軸升降，旋轉(zhuǎn)式，帶有線圈分配器 傳動(dòng)方式：托盤電動(dòng)鏈傳動(dòng) 集卷筒內(nèi)徑： 1500mm 定位錐豎直行程： 50mm 形成盤卷： 盤卷外徑： 1250mm。 盤卷內(nèi)徑： 850mm 線圈分布器速度 :45rpm。 卷重： 2140Kg 托盤行程： 3100mm 受卷站 : 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 6 接收板行程： 3100mm 集卷最大高度： 3070mm（螺紋盤條） 翻轉(zhuǎn)掛卷站： 翻轉(zhuǎn)角度： 90176。 小車運(yùn)送行程： 10405mm 水平移動(dòng)最大距離： 10405mm 水平移動(dòng)電機(jī)功率： 22kW 電機(jī)轉(zhuǎn)速： 1150r/min 其他參數(shù)： 氣動(dòng)系統(tǒng)工作壓力： ； 布卷器速度： 45rpm； 分卷剪預(yù)留空間高度： 625mm； 最大集卷溫度 :約 600℃ ； 設(shè)備生產(chǎn)規(guī)格 : mm。 集卷器動(dòng)作順序 線卷從芯棒移送到型鉤上的正常自動(dòng)順序 , 后擋卷板閉合 , 壓卷臂前進(jìn) C 型鉤方向行走 C 型鉤送卷小車升降機(jī)構(gòu)降下 6 步啟動(dòng)并經(jīng)一可調(diào)的時(shí)間延時(shí)后 ,后擋卷板打開(kāi) , 壓卷臂回退。該延時(shí)時(shí)間內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 7 可調(diào) , 初始設(shè)定為 。延時(shí)的目的是為了支撐線卷的端部 C 型鉤能支撐到線卷端部為止 。 動(dòng)作順序?qū)⒌却乱粋€(gè)芯棒旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。 圖 集卷筒的結(jié)構(gòu)及工作原理圖（以垂直式雙芯棒為例） 線圈經(jīng)鼻錐落到集卷筒上的的過(guò)程 集卷筒功能是將散布在移動(dòng)的運(yùn)輸鏈上的線材集成盤卷，以便于運(yùn)輸。當(dāng)一卷已收集好的線卷被卸下時(shí)，提供一個(gè)緩沖空間。這就允許軋 機(jī)以正常生產(chǎn)節(jié)奏軋制。 其工作原理見(jiàn)下圖，初始狀態(tài)雙臂芯軸頂住中心筒 2，冷卻線上的線材進(jìn)入集卷筒，經(jīng)過(guò)中心筒落到線圈收集板上，隨著線圈數(shù)的增加，線圈收集板逐步下落，當(dāng)全部線圈內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 8 落在收集板上后，集卷筒的氣缸 3 驅(qū)動(dòng)連在一起的分離爪 1 閉合，支撐著中心筒，允許 下一卷的收集。此時(shí)線圈收集板打開(kāi)，雙臂芯軸旋轉(zhuǎn)，使線圈由垂直位置轉(zhuǎn)成水平位置，由運(yùn)卷小車將卷運(yùn)走。同時(shí)雙臂芯軸另一臂再次頂起中心筒 2，氣缸 3帶動(dòng)分離爪 1 打開(kāi)，完成一個(gè)工作循環(huán)。 圖 分離爪動(dòng)作原理圖 分離爪 中心筒 氣缸 同時(shí)，設(shè)計(jì)增加了 布卷器，其功能是使線材以減小成卷高度的方法盤成卷，也使盤圈在拉絲廠有很好的松卷特性。 圖 布卷器簡(jiǎn)易圖 小齒輪 帶軸承的大齒輪 葉片 中心筒 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 9 其工作原理為當(dāng)線圈落到中心筒的過(guò)程中，要先經(jīng)過(guò)不停旋轉(zhuǎn)的布卷器。它是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)，帶動(dòng)小齒輪 1，驅(qū)動(dòng)帶外齒的大直徑球軸承的外圈 2，該外圈支撐著布卷器葉片 3，布卷器旋轉(zhuǎn)速度為 45rpm。 (該布卷器葉片在處理廢品、損壞、或軋制大規(guī)格不用時(shí)，易于移走或更換。 )它使集好的卷順利的落到雙臂芯軸上的最底位置。 為使設(shè)備具有更好的工藝性，以適應(yīng)未來(lái)的 要求，本設(shè)備預(yù)留了分卷剪及第二套分離爪的位置，同時(shí)，在分離爪和中心筒上增加了可更換的磨損片以減少成品磨損；在分離爪打開(kāi)和比閉合的位置設(shè)置了緩沖器使設(shè)備動(dòng)作更加平穩(wěn)。收集過(guò)程中采用了 “光柵 ”高度控制裝置，以使操作工可以選擇適宜的成卷位置。 設(shè)計(jì)方案的選擇和確定 由于集卷 器 的作用是收集線卷并轉(zhuǎn)移出去，目前高線中常見(jiàn)的有單芯棒集卷 器 、移動(dòng)式集卷小車集卷，和旋轉(zhuǎn)集卷 器 集卷。在旋轉(zhuǎn)集卷 器 中又有兩個(gè)垂直芯棒的集卷 器 ，和水平 180176。的雙臂集卷 器 。 水平 180176。的雙臂集卷 器 旋轉(zhuǎn)平臺(tái)是通過(guò)齒輪齒圈的傳動(dòng)而驅(qū)動(dòng)的。齒輪安裝 在液壓馬達(dá)的傳動(dòng)軸上，通過(guò)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。外齒圈固定在軸承上，與齒輪軸構(gòu)成一個(gè)傳動(dòng)副。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示。其中平臺(tái)繞豎直軸作 180176。往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)傳遞路線為 :液壓馬達(dá) ~減速機(jī) ~小齒輪 ~齒圈 ~平臺(tái)。 從集卷工序上可知，風(fēng)冷線運(yùn)卷輥道輥面到旋轉(zhuǎn)