【正文】 和設(shè)備經(jīng)濟性考慮， 盤 重 一般為 t 左右， 取 坯料約為 t 4. 原料尺寸的選擇 坯重一定情況下，選擇 大斷面 坯可以縮短坯料長度 ，但斷面過大使軋制道次增加，機架 數(shù)增加，投資 加大 。因此 本設(shè)計原料 選用連鑄坯。 目前，用鋼錠作原料直接軋成線材的生產(chǎn)方式已被淘汰。因而，精軋機組最先采用碳化鎢硬質(zhì)輥環(huán)軋輥。 達到 177。精軋為減少動態(tài)速降，采用成組傳動的緊湊懸臂軋機，為高速下順利軋制帶來保證。上世紀 70 年代我國曾大力發(fā)展 4 線復(fù)二重橫列軋機，最高出口速度為 16m/s。 線材特點是斷面小、散熱快，而用戶需要長度大的盤卷。 我國是世界上最大的線材生產(chǎn)國，年產(chǎn)量占世界生產(chǎn)總量三分之一以上，線材也是我國第二大鋼材生產(chǎn)品種，在國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)量 的 比重一直較高 。 2020 年國內(nèi)線材產(chǎn)量占我國鋼材總產(chǎn)量比例的 %。增大坯料斷面，減少線徑，則線材軋制道次越來越多。復(fù)二重橫列軋機使用廉價交流電機，但盤重仍然很小，成材率僅 80%左右。為解決高速線材冷卻均勻問題，出現(xiàn)了吐絲機和散卷風(fēng)冷線，大大改進了冷卻效果。 。最近，人們又把預(yù)精軋后四架布置成安裝碳化鎢輥環(huán)的懸臂軋機，收到良好的效果。 軋 制鋼坯經(jīng)粗軋機開坯軋制而成，其規(guī)格范圍廣、鋼種多但并不能消除偏析、縮孔等缺陷且再生產(chǎn)過程中要發(fā)生燒損、切頭、切尾等。 [1] 2. 原料斷面形狀的選擇 選擇方 形 坯， 不需要特別翻轉(zhuǎn)，也正好配合平立的扁箱和方箱孔型，實現(xiàn)與橢圓 園孔型的過渡 。斷面 小則長度大。 軋線出口速度對車間生產(chǎn)能力和技術(shù)水平起決定作用，出口速度高，可以增大盤 重，提高產(chǎn)量。 為滿足 粗軋 熱應(yīng)力狀態(tài)下軋輥不龜裂 的速度 bV 應(yīng)大于 ，所以坯料邊長 ba ? ff AV ……………………………………………(2) 式中： fA —— 取產(chǎn)品大綱中最小斷面尺寸 。 3) 連鑄坯橫截面不得有縮孔、皮下氣泡 2. 原料的規(guī)格及尺寸偏差 表 1 原料的規(guī)格及尺寸偏差 名義尺寸 (mm) 長度 (mm) 寬度 (mm) 對角線偏差 單重 (kg) 150150 尺寸 150 偏差 177。其中燒損約占 %，軋廢約占 %，檢查 樣 品約占 %，則年產(chǎn) 70 萬噸的硬線線材車間金屬平衡表如下。而且 由于 單線 軋制 ，次生連綴事故大大減少，事故處理也變得容易 。這對于保證線材的產(chǎn)品質(zhì)量和提高連鑄坯生產(chǎn)都是有利的。當(dāng)變形速度較快，熱量聚集大于散發(fā)熱量，軋件溫度便升高。 一般 要求軋件在進入精軋機前的溫度不能高于 950℃ ， 故預(yù)精軋 機 到精軋機 架間距 從 12m 加大到 36m，安放幾組水冷與恢復(fù)段 。軋機最后為兩架定徑機（不考慮在內(nèi)）。本設(shè)計選用 6 架平～立輥交替布置的二輥 無 牌坊式粗軋機組，采用單獨傳動方式。它為產(chǎn)品精度要求高，年產(chǎn)量要求大的高速線材軋機車間提供 了條件。 預(yù)精軋機組的選擇 預(yù)精軋機組繼續(xù)縮減從中軋機組軋出來的軋件斷面，為 后面的精軋機組軋機提供尺寸精確和形狀正確的軋件。從高速軋機的誕生與發(fā)展看，不論那一種型式的軋機都追求實現(xiàn)高速，而要達到高速都必須解決高速運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的振動問題。在此基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了許多不同型式的高速機組，并各具特點，其中摩根高速無扭機組的優(yōu)勢更多一些，應(yīng)用也更廣泛些。減定徑機為 4 架，用換輥小車整機架快速更換。 孔型系統(tǒng)的選取 粗軋機孔型系統(tǒng)的選取 1. 1 軋機的孔型為平箱， 2 軋機的孔型為立箱。箱形孔型道次延伸系數(shù)一般為 1. 20 ～ 。 4) 必要時可在延伸孔型中獲得圓斷面成品，從而減少換輥 [3]。 孔型在軋輥上的配置原則 為了合理配置 孔 型，一般應(yīng)遵守如下原則： 1. 孔型在各機架的分配原則是力求軋機各架的軋制時間均衡。 2) 鋼軋輥的輥環(huán)寬度應(yīng)大于成等于槽深高度之半。垂直方向上的配置和軋輥的名義直徑、原是直徑、工作直徑有關(guān)；而孔型在輥身長度方向上的配置要考慮的因素有： 1. 成品孔和成品前孔應(yīng)盡量爭取單獨配置，即不配置在同一架軋機的同一 軋線上，以便實觀單獨調(diào)整，保證成品質(zhì)量。這 樣做的另一好處是可以減少換輥次數(shù)、減少軋輥儲備數(shù)量，并能降低軋輥消耗。鑄鐵輥環(huán)的寬度一般可考慮等于軋槽深度，而鋼輥輥環(huán)可以小些軋輥兩端的輥環(huán)寬度對于大中型軋機可取 100mm以上，而對小型軋機～般在 50～ 100mm的范圍內(nèi)選取。 表 7 碳化鎢懸臂 軋機工作輥 平均輥 徑 機架號 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 wD 229 223 212 208 214 212 218 215 219 217 221 220 223 221 表中 2 28為減徑機孔型， 2 30為定徑機，其孔型與 28相同。按無張力設(shè)計軋件速度容易因軋件速度計算誤差和軋輥轉(zhuǎn)速調(diào)整 誤差帶來堆鋼。 對于第 28 架成品孔 得： )1(28282828 nhw ssnDFC ?????? 其中 28v 由 軋輥線速度60Dnv ?? 和 )1(28 nh SSvv ??? （其 中前面已確定軋件出口速度smv /12028 ? ，）來決定。本設(shè)計采用勞動量換算系數(shù)來計算，這種計算方法是在產(chǎn)品計劃中選取一種或幾種產(chǎn)品作為標準產(chǎn)品，以其它的產(chǎn)品品種小時產(chǎn)量與標準產(chǎn)品小時產(chǎn)量相比，并乘勞動換算系數(shù) AAX b? ，也可以根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)字來確定。 軋制過程中每一道次上軋件的溫度變化為 t? ，它可以分解為幾部分，如下公式： )( dsufp ttttttt ????????????? ?……………………(18) 式中： t? — 道次軋件溫度變化 pt? — 由塑性變形功轉(zhuǎn)變的 溫升 ft? — 軋件與軋輥間相互摩擦產(chǎn)生的溫升 ?t? — 軋件向周圍輻射產(chǎn)生的溫降 ut? — 軋件在機架間運行是空氣對流引起的溫降 st? — 冷卻水引起的軋件溫降 dt? — 軋輥熱傳導(dǎo)引起的軋件溫降 為便于計算，對以下模型進行一下簡化： 軋件和軋輥之間的磨擦產(chǎn)生的溫升很小，故 ft? 可以忽略。輥縫設(shè)定好壞直接影響生產(chǎn)進行。 表 16 短應(yīng)力線 軋機 剛度 機架號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 mmt/ 150 150 150 150 150 150 120 100 100 100 100 100 80 80 軋制力 123 109 112 88 103 78 75 63 50 44 35 31 17 出口厚 115 117 98 57 32 彈跳值 表 17 碳化鎢懸臂 軋機 剛度 機架號 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 mmt/ 60 60 66 60 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 軋制力 出口厚 彈跳值 12 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 6 力能參數(shù)計算與強度校核 26 電機功率的校核 傳動力矩的組成 dkmZ MMMiMM ????...........................................(29) 式中： ZM — 軋制力矩 mM — 摩擦力據(jù) kM — 空轉(zhuǎn)力矩 dM — 動力矩，只發(fā)生在不均勻轉(zhuǎn)動工作的幾種軋機中，而高速線材軋機是均勻轉(zhuǎn)動的，顧客忽略動力矩。 校核其 它道次的電機能力，其結(jié)果如下： 表 18 機架 jumM mT? HM mT? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 6 力能參數(shù)計算與強度校核 29 22 23 24 25 26 27 28 由上可知電機能力符合要求。 強度校核 1. 輥身強度校核 1) 求支反力 對于非懸臂式軋機（ 1～ 14）求支反力，： 圖 3 非懸臂式軋機軋輥受力分析簡圖 以 B 為支點列轉(zhuǎn)矩方程 ? ? 010 ??? bapbp 01 pbabp ??? 以 B 為支點列轉(zhuǎn)矩方程 ? ? 002 ??? apbap 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 6 力能參數(shù)計算與強度校核 30 02 pba ap ??? 對于懸臂式軋機（ 15～ 26）： 圖 4 懸臂式軋機軋 輥受力分析簡圖 01 pabp ? 以 B 為支點 02 1 pabp ?? 以 A 為支點 01 pbabp ?? ，02 pbaap ?? 非懸臂式軋機 01 pabp ? ， 02 1 pabp ?? 懸臂式軋機 2) 彎曲應(yīng)力 (1) 彎曲正應(yīng)力 彎矩 apM ?? ……………………………………………(40) WM/?? ……………………………………………(41) 其中： 332dW ?? (2) 彎曲切應(yīng)力 Fp034??? ………………………....………..………………(42) 式中： 0p — 軋制力矩 F— 軋輥橫斷面積 (3) 彎曲應(yīng)力 對于鋼軋輥，合成應(yīng)力按第四強度理論計算： 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 6 力能參數(shù)計算與強度校核 31 22 3??? ??p ……………………………………….……(43) 對于鑄鐵軋輥，合成應(yīng)力按莫爾理論計算 22 42121 ?????? ???????j………………………(44) 3) 強度校核 若 ? ?bjbp RR ?? ?? 或 則輥身強度足夠 bR — 許用應(yīng)力 對于合金鍛鋼軋輥： MPaRb 150? 對于鑄鐵軋輥： MPaRb 80~70? 2. 輥徑（或軸徑）強度校核 1) 彎矩計算 輥徑處彎矩： pM? 軸徑處彎矩： bpM 0? 2) 扭矩計算 iMT j ??? ? …………………………………………………(45) 3) 合成應(yīng)力 由第三強度理論： W TMr223 ???………………………… ……………(46) 4) 強度校核 若 ? ??? ?3r ，則輥頸強度足夠 3. 軸頭強度校核 1) 扭矩計算 iMT j ??? ? …………………………………………………(47) 2) 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 抗扭截面模量： WdWf 216 3 ?? ?……………………………………………(48) WTTN 2?? 3) 強度校核 若 ????NT 則軸頭強度足夠 第一架軋機軋輥強度校核舉例 1. 支反力 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 6 力能參數(shù)計算與強度校核 。在軋制過程中，軋輥收各種應(yīng)力的影響，當(dāng)超過軋輥安全系數(shù)時軋輥有可能產(chǎn)生破壞，所以，必須對軋輥進行強度校核。 HMM? …………………………… ……………(3 8) 2. 校核電機的 過載條件 HG MKM ??max ………………………………………(39) 式中： GK — 電機的允許過載系數(shù)， ； ~?GK ； maxM — 軋制周期內(nèi)最大的力矩 ； HM — 電機的額定力矩 。 孔型軋制的理論輥縫前面已經(jīng)確 定，故只計算彈跳即可，生產(chǎn)時將理論輥縫減去彈跳即可。 代入式中，整理得： FTFt s 10008110041 ?????????