【正文】 1 緒論 小型型鋼連軋生產(chǎn)概述 發(fā)展現(xiàn)狀從16世紀(jì)人類開始軋鋼發(fā)展到今天，經(jīng)過了漫長的過程。在1530年或1532年，依尼雪在拿伯格（Nnrmberg）發(fā)明了第一個用于軋鋼或軋鐵的軋機(jī)，緊接著，1782年，英國的約翰彼尼（John payne）在有倆個刻成不同形狀的孔型的軋輥的軋機(jī)中加工鍛造棒材。1759年，英國的托馬斯 伯勒克里（Thomas Blockley）取得了孔型軋制的另外一個專利，在歷史上標(biāo)志著型鋼生產(chǎn)正式開始。 大約1825年，新的生產(chǎn)工藝又出現(xiàn)了。兩個南斯達(dá)福得施耶（South Staffshire）的操作工想出了棒材成品前為橢圓斷面，然后借助導(dǎo)衛(wèi)進(jìn)入最后一道孔型并軋制成圓的軋制工藝。直至發(fā)展到今天，仍在有效使用的橢圓—圓孔型工藝。 1853年，R—羅登（RRoden）發(fā)明了三輥軋機(jī)，隨后的1857年，約翰—弗里茨（JohnFrits）將三輥軋機(jī)用于棒材或線材的軋制。一兩年以后，一個比利時的軋鋼工實現(xiàn)了不等軋件完全離開軋輥是時，即在軋制過程中將它的頭部就送入下一個道次進(jìn)行軋制的操作方法，運(yùn)用這種方法時的軋機(jī)被稱作比利時軋機(jī)或活套軋機(jī)。 1869年，瓦施本和米爾（Washburn and Mean）設(shè)備制造公司制造出一臺新型的軋機(jī)，即現(xiàn)在被稱作縱向直線布置的連續(xù)式線材或棒材軋機(jī)。它取消了軋件在各道次之間翻鋼90176。避免了道次間形成活套。從此，平立交替的連軋機(jī)出現(xiàn)了。 比利時軋機(jī)的使用持續(xù)了多年，盡管期間經(jīng)歷了一系列改進(jìn)，但還是未能完全適應(yīng)時代前進(jìn)的步伐。在20世紀(jì)40年代末50年代初，由于機(jī)械制造和電氣控制技術(shù)的進(jìn)步，無扭轉(zhuǎn)連續(xù)式軋機(jī)發(fā)展起來，比較典型的是1945~1950年投產(chǎn)的伯利恒鋼鐵公司勒克加文納廠（Betlehem’s Lackwanna Plant）棒材軋機(jī)。從50年代起，無扭轉(zhuǎn)軋機(jī)的全連續(xù)式的小型軋機(jī)逐漸增多，代表當(dāng)時先進(jìn)水平的是由美國共和國（Republic’s）在1958年4月投產(chǎn)的棒材軋機(jī)。到20世紀(jì)70年代，雖出現(xiàn)了一部分帶圍盤的橫列式套軋小型軋機(jī)，但全連續(xù)式的布置形式仍是小型軋機(jī)的主流。80年代以后，隨著連鑄技術(shù)的成熟，機(jī)械制造及電氣控水平的迅猛發(fā)展，小型軋機(jī)進(jìn)一步演變?yōu)楝F(xiàn)代的全線無扭轉(zhuǎn)直線連續(xù)式小型軋機(jī)。型鋼生產(chǎn)將朝著化學(xué)成分更加純凈、生產(chǎn)日趨連續(xù)化、軋制速度不斷提高、軋機(jī)強(qiáng)度和剛度不斷提高、廣泛采用連鑄坯、連鑄坯熱裝熱送和直接軋制技術(shù)和短流程技術(shù)、采用控制軋制、控制冷卻和形變熱處理技術(shù)、開發(fā)新品種和經(jīng)濟(jì)斷面型鋼、生產(chǎn)趨向?qū)I(yè)化、發(fā)展低合金和合金鋼型、采用軋鋼自動化和計算機(jī)控制技術(shù)、采用自動檢測技術(shù)等這幾個方面迅猛發(fā)展。 工藝和設(shè)備特點(diǎn)小型型鋼連軋技術(shù)較橫列式軋機(jī)有非常明顯的優(yōu)點(diǎn)，尤其在其工藝和設(shè)備上特點(diǎn)明顯：以連鑄坯為原料；設(shè)備和布置比以前大大簡化；一座步進(jìn)式加熱爐與一套軋機(jī)相配；軋線主軋機(jī)平/立交替布置；主線無扭轉(zhuǎn)軋制，一般均是粗軋6架，中軋6架，精軋6架；采用新軋機(jī)，粗軋機(jī)多為懸臂式或短應(yīng)力式，中軋機(jī)則大部分采用高剛度的短應(yīng)力線式軋機(jī)；軋線上設(shè)置兩臺切頭飛剪，才用這種設(shè)備，可大大減少精整面積和操作人員；各架軋機(jī)單獨(dú)運(yùn)動；采用微張力或無張力扎制；高效率的單面步進(jìn)式冷床；不再需要在線探傷和檢查設(shè)備；在線矯直、在線飛剪、定尺剪切均已成功運(yùn)用；并且使用了高速無扭轉(zhuǎn)線材精軋機(jī)和斯泰爾摩控制冷卻工藝。此外，小型型鋼生產(chǎn)大多數(shù)采用了連軋工藝，它能保證各道軋制速度隨軋件延伸系數(shù)按比例增加，實現(xiàn)了粗軋時低速咬入和精軋時的高速軋制；溫降很小，保證了所要求的軋制速度，因為連軋時避免了往復(fù)軋制和橫移，節(jié)省了時間；有利于軋制輕薄細(xì)型鋼材，細(xì)小規(guī)格的產(chǎn)品和產(chǎn)品質(zhì)量的改善；有利于連鑄坯一火成材，降低成本和節(jié)省能源，減少了咬入事故和其他設(shè)備事故，提高了作業(yè)率，降低了軋制負(fù)荷，節(jié)約電耗、輥耗、減少設(shè)備事故，提高了軋件重量，同時解放了勞動力。連軋利用推力自動進(jìn)鋼，連軋件在連軋過程中受到軋輥的推送力，有利于自動進(jìn)鋼，且可省去大量輔助工序和設(shè)備：如移鋼、升降翻鋼及往返移動等工序設(shè)備，為高效率生產(chǎn)提供條件，而且改善了咬入；有利于延伸和正常的軋制 ，在連軋過程中，前一架軋機(jī)對后一架軋機(jī)的軋制產(chǎn)生推力，實現(xiàn)強(qiáng)迫咬入；連軋工藝更容易實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，因為它是連續(xù)化生產(chǎn)過程，坯料、溫度等工藝條件比較穩(wěn)定。同時實現(xiàn)低溫控制軋制，不僅可以節(jié)約能源，還可通過控制變形組織狀態(tài)收到變形熱處理的效果，提高了鋼材的力學(xué)性能。下面介紹小型型鋼棒材的生產(chǎn)工藝流程：熱送連鑄坯→電子稱重及入爐輥道→步進(jìn)梁式加熱爐→預(yù)留除鱗及無頭焊接→粗軋機(jī)組→切頭飛剪→中軋機(jī)組→控冷水箱→切頭、切廢飛剪→精軋機(jī)組→圓鋼→倍尺飛剪→裙板輥道→冷床→成層及輸送→定尺冷擺剪→記數(shù)收集→打捆、稱重。棒材生產(chǎn)線經(jīng)過長久的發(fā)展已經(jīng)有了其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，新棒材生產(chǎn)線在消化原有小型生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，克服了原有生產(chǎn)線的弊端，具備了開發(fā)類似A18mm大規(guī)格產(chǎn)品的切分軋制以及小規(guī)格的多線切分軋制的設(shè)備潛力。它的工藝設(shè)計直接運(yùn)用了粗軋機(jī)組無孔型軋制、切分軋制、碳化鎢輥環(huán)軋制等一系列已經(jīng)試驗成熟的軋制新技術(shù)，將極大地促進(jìn)生產(chǎn)率的提高，確保了棒材的成品質(zhì)量。 小型型鋼用途型鋼生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格眾多，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個部門。具體來說主要有：復(fù)雜斷面型鋼：用于機(jī)械工業(yè)的，其中包括印刷機(jī)、打印機(jī)零件、風(fēng)動工具零件、石油機(jī)械零件、采礦機(jī)械零件、糧食加工零件、農(nóng)業(yè)機(jī)械零件、汽車零件、軸承零件、機(jī)床零件、刀具、傳動機(jī)械零件和醫(yī)療、造紙機(jī)械零件等。用于紡織工業(yè)上面的有各類縫紉機(jī)零件、紡織機(jī)零件。用在儀表工業(yè)上，有刃具、號碼機(jī)、調(diào)節(jié)器零件、無線電構(gòu)件、電訊儀表零件、放映機(jī)、錄音機(jī)零件。用在電機(jī)制造工業(yè)上，有氣輪機(jī)葉片、電機(jī)零件、墊圈。用在建筑結(jié)構(gòu)材料上，有民用鋼窗、船舶用鋼窗等。簡單斷面型鋼廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造如：軸類零件、金屬結(jié)構(gòu)；橋梁建筑如：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中、橋梁骨架等方面?？傊?，型鋼用途廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)中占有不可缺少的地位。 總體方案確定 軋機(jī)主傳動系統(tǒng)軋機(jī)主傳動系統(tǒng)包括電動機(jī)，傳動機(jī)構(gòu)，工作機(jī)座三部分。 1．電動機(jī)主要根據(jù)電動機(jī)的功率來選擇，另外一般選用高轉(zhuǎn)速，用減速器來減速， 而不采用成本較高的低速電動機(jī)，其作用是給整個系統(tǒng)提供動力。2．傳動機(jī)構(gòu)由連接軸，聯(lián)軸器，齒輪機(jī)座，減速器組成，其作用是把電動機(jī)的轉(zhuǎn)動傳遞給工作機(jī)座中的軋輥，使其旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對金屬的軋制。 （1）聯(lián)接軸：其作用是將扭矩從齒輪機(jī)座或一個工作機(jī)座的軋輥傳遞給另一個工作機(jī)組的軋輥。它的主要類型為：萬向接軸和梅花接軸。本設(shè)計采用萬向接軸，原因：他允許接軸中心線與軋輥中心線（或齒輪中心線）之間有較大的傾角，并能傳遞較大的扭矩，故在初軋機(jī)上廣泛應(yīng)用。而梅花接軸傾角很小，且在運(yùn)轉(zhuǎn)中有沖擊和噪音，通常在沒有潤滑的條件下工作，很容易磨損，所以選用萬向接軸。下面簡要介紹以下滑塊式萬向接軸：它由扁頭，叉頭，削軸和滑塊等主要零件構(gòu)成。接軸鉸鏈的主要結(jié)構(gòu)尺寸是叉頭直徑D、徑向尺寸d和扁頭厚度C。（2）聯(lián)軸器：主要是齒輪聯(lián)軸器，作為主電機(jī)聯(lián)軸器或主聯(lián)軸器。因為齒輪聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，制造容易，并有很高的精度，摩擦損失小，能傳遞很大的扭矩，有良好的補(bǔ)償性能和一定的彈性等特點(diǎn)。聯(lián)軸器的齒輪嚙合采用壓力角為20176。的漸開線齒形，具有很小的徑向間隙，齒間的齒側(cè)間隙比較大。（3）齒輪機(jī)座：作用是將電動機(jī)的扭矩分配給相應(yīng)的軋輥。其組成由齒輪軸，軸承，軸承座，機(jī)架和機(jī)蓋等部分。齒輪機(jī)座中心距由軋輥中心距改變時聯(lián)軸器有最適合的工作條件來確定。① 齒輪軸通常采用人字形齒，齒輪節(jié)圓上的傾斜角在28176?！?5176。之間，通常取30176。壓力角一般位20176。齒輪齒數(shù)一般在22～44之間。齒輪軸常用材料有42CrMo、40 CrNi3MoV、40CrMn2Mo、45＃鋼等。選用硬齒面，齒面淬火硬度為 HB480～570。② 軸承通常采用滾動軸承。滾動軸承摩擦損失小，維護(hù)方便，但徑向尺寸較大，滑動軸承則具有較小的徑向尺寸，有利于提高軸承座的強(qiáng)度，但齒輪座中的滑動軸承一般不能保證完全的液體摩擦，摩擦系數(shù)較大，故在徑向尺寸允許的條件下應(yīng)首先選用滾動軸承。③ 齒輪機(jī)座的機(jī)架應(yīng)保持良好的密閉性，并且具有足夠的剛性，以使軸承具有堅固的支撐，為此應(yīng)盡可能加強(qiáng)機(jī)架軸承處的強(qiáng)度和剛度。（4）主減速器：作用是把主電機(jī)的高速轉(zhuǎn)數(shù)變成軋輥需要的低轉(zhuǎn)數(shù)，以避免采用成本較高的低速電動機(jī)。主減速器好的齒輪多采用人字齒形，因為這種齒輪的工作比較平穩(wěn)，而且沒有軸向力。減速器中心矩的選取應(yīng)參考JB71665的規(guī)定。齒輪材料根據(jù)齒輪的負(fù)荷大小，可采用鍛鋼或合金鍛鋼。主減速器中各齒輪的旋轉(zhuǎn)方向與軋輥的轉(zhuǎn)動方向、主減速器中低速軸的傳動齒輪機(jī)座中的哪一個齒輪以及主減速器中各齒輪的配置形式有關(guān)。3．工作機(jī)座：作用是在軋制過程中，被軋制的金屬作用到軋輥上的全部軋制力，通過軋輥軸承、軸承座、壓下螺絲以及螺母傳給機(jī)架，并由機(jī)座全部吸收，不再傳給地基。 機(jī)架按結(jié)構(gòu)分為開式和閉式，閉式機(jī)架是一個整體框架，強(qiáng)度和剛度很大，得到廣泛應(yīng)用，所以本設(shè)計采用的就是閉式機(jī)架。 軋輥系統(tǒng)軋輥是軋鋼機(jī)中直接軋制軋件的主要部件，粗軋機(jī)組件由上下軋輥及其軸承部件組成的，軋輥與軋輥軸承通過軸承座安裝在軋機(jī)機(jī)架的窗口內(nèi)，上軋輥是通過它的軸承座與其上面的壓下螺絲相連，并把垂直向上的軋制壓力通過壓下螺絲和螺母傳給機(jī)架，其下面通過軸承盒支在平衡裝置的四根頂桿上。在軋制過程中，軋輥直接與軋件接觸，強(qiáng)迫軋件發(fā)生變形。、輥頸、和輥頭三部分組成。 輥身是軋輥直接與軋件接觸的工作部分。輥頸是軋輥的支撐部分。而輥頭則是軋輥與連接軸相接的地方。：軋機(jī)對其軋輥要求有很高的強(qiáng)度和韌性，所以采用低鉻無限冷硬球墨鑄鐵軋輥。型鋼軋機(jī)的軋輥大部分采用具有膠木襯瓦的開式軸承，這主要是從便于換輥的角度考慮的。，其特點(diǎn)是機(jī)構(gòu)簡單、造價低、維修簡便、但平衡力是變化的，主要應(yīng)用于中、小型型鋼和線材軋機(jī)上。 軋輥壓下系統(tǒng)壓下機(jī)構(gòu)按照軋鋼機(jī)的類型、軋件的軋制精度等要求，以及生產(chǎn)率高低的要求可分為：手動、電動、電——液及全液壓壓下機(jī)構(gòu)。本設(shè)計采用液壓馬達(dá)壓下裝置，因為軋機(jī)上輥調(diào)節(jié)距離不大，調(diào)節(jié)速度不快，但調(diào)節(jié)精度要求高。 軋輥壓下系統(tǒng)包括液壓馬達(dá)、聯(lián)接軸、聯(lián)軸器、減速裝置、壓下螺絲、壓下螺母等裝置。1．液壓馬達(dá)作用是給整個壓下系統(tǒng)提供動力。由于轉(zhuǎn)數(shù)比較低，扭矩不太大，若選擇電動機(jī)做動力，則成本會大大提高，而且會多增加用來減速的設(shè)備，因而本設(shè)計采用液壓馬達(dá)來提供動力。2．聯(lián)接軸作用是把液壓馬達(dá)的動力傳遞給壓下裝置。本設(shè)計根據(jù)需要，聯(lián)接軸自行設(shè)計。3．本壓下裝置采用蝸桿傳動來減速。由于其結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，動力傳動一般為8~80，傳動平穩(wěn)，躁聲小，傳遞功率不大。本蝸桿傳動采用ZI傳動形式，由于蝸輪和蝸桿的材料不僅要具有足夠的強(qiáng)度，更重要的是應(yīng)具有良好的跑合性、減摩性及耐摩性，所以蝸輪選擇ZCuAl10Fe3材料，蝸桿采用45鋼，經(jīng)表面淬火，硬度在45~50HRC。4．壓下螺絲一般由頭部、本體和尾部三部分組成。頭部與上軋輥軸承座接