【正文】 隨著圓鋼軋制技術(shù)的進(jìn)步與線材連軋的發(fā)展，橢圓－圓孔型系統(tǒng)已逐漸被推廣，應(yīng)用于圓鋼精軋孔型系統(tǒng)與線材的精軋機(jī)上。 表 33 軋輥參數(shù) 機(jī)架號(hào) 軋輥 直徑 D (mm) 輥身 長(zhǎng)度 L (mm) 輥頸 直徑 d (mm) 輥頸 長(zhǎng)度 l (mm) 1 685 800 280 280 2 685 800 280 280 3 685 800 280 280 4 685 800 280 280 5 685 800 280 280 6 685 800 280 280 7 510 800 200 200 8 510 800 200 200 9 460 700 200 200 10 460 700 200 200 11 460 700 200 200 12 460 700 200 200 13 460 700 200 200 14 460 700 200 200 15 430 600 180 180 16 430 600 180 180 17 365 600 180 180 18 365 600 180 180 19 365 600 180 180 20 365 600 180 180 第 4 章 孔型系統(tǒng)選擇與設(shè)計(jì) 17 第 4 章 孔型系統(tǒng)選擇與設(shè)計(jì) 孔型設(shè)計(jì)的要求與基本原則 1） 成品質(zhì)量好：包括產(chǎn)品斷面幾何形狀正確，尺寸公差合格，表面光潔，無(wú)缺陷，機(jī)械性能好； 2） 軋 機(jī)產(chǎn)量高：合理的孔型設(shè)計(jì)應(yīng)使軋制節(jié)奏時(shí)間最短，一般情況是軋制勻形，使串輥的次數(shù)最少，這些有可能提高軋機(jī)的作業(yè)率； 3） 產(chǎn)品的成品低，即使金屬消耗、電能消耗合軋輥等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針降到最低； 4） 適應(yīng)平立軋機(jī)的設(shè)備條件。這樣選擇軋輥直徑有利于減少設(shè)備重量和減少能量消耗。 軋制道次和機(jī)架數(shù)可用下式確定： pN ??loglog?? () 式中： N——機(jī)架數(shù)目 ； μz——由坯料到成品的總延伸系數(shù)； μp——各道次的平均延伸系數(shù)。 唐鋼棒材設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力 60 萬(wàn)噸，采用 165mm165mm12020mm 連鑄方坯。其每架軋機(jī)上可以軋制若干道次，變形靈活，適應(yīng)性強(qiáng) ,品種范圍寬廣，控制操作客易。位置調(diào)整好后，由液壓鎖緊缸將機(jī)架定位。閉式機(jī)架的主要缺點(diǎn)是換輥不便。5 ≤7 2） 鋼坯長(zhǎng)度定尺： 8000～ 11000mm； 3） 鋼坯彎曲度不得大于 15mm/m，總彎曲度 不得大于 80mm/12m； 4） 端部切斜不得大于 20mm； 5） 不得有由明顯的扭轉(zhuǎn)。 缺點(diǎn)：使用鋼種少，目前主要用于鎮(zhèn)靜鋼，壓縮比也受一定得限制，也受結(jié)晶器得限制，規(guī)格不靈活，連鑄速度較慢，與軋制速度不匹配，工藝難掌握。 5） 離電源、水源最近。小型型材的連軋比在美國(guó)已達(dá)60%以上，在日本則達(dá) 90%。全連續(xù)軋機(jī)采用平立交替，軋件無(wú)扭，事故少、產(chǎn)量高，因而實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的專業(yè)化生產(chǎn)，這類車間 一般達(dá)到年產(chǎn) 90 萬(wàn)噸左右 [2]。一些車間為擴(kuò)大產(chǎn)品上限，有時(shí)也需要大斷河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 2 面坯料，這時(shí)粗軋第一架的能力要加大。另外隨著人民生活水平的提高，相應(yīng)汽車用鋼的需求也會(huì)越來(lái)越多。作為軸類，棒材要求組織均勻，機(jī)械性能優(yōu)良。 pass design。 棒材的坯料斷面形狀一般為方形，這是為減少加熱和開(kāi)始軋制的翻轉(zhuǎn)。 軋制 棒材可有多種生產(chǎn)方式進(jìn)行軋制。把軋件溫度從 1000～ 1100℃ 降低至 900～ 950℃ ，加熱爐可大幅度節(jié)約燃料，綜合平衡后可節(jié)約能源 20%左右。 3） 從經(jīng)濟(jì)方面來(lái)看，廠址應(yīng)靠近城市，以便充分利用城市的供排水設(shè)施和動(dòng)力設(shè)施，利用城市住宅和文化福利設(shè)施 。 產(chǎn)品方案的主要內(nèi)容 1） 車間生產(chǎn)的 鋼 種和生產(chǎn)的規(guī)模； 2） 各類產(chǎn)品的品種和規(guī)格； 3） 各類產(chǎn)品的數(shù)量和其在總產(chǎn)量中所占的比例等。 為保證合金鋼棒材壓縮比，選擇 160160 連鑄方坯。其主要缺點(diǎn)是剛性較差，軋出的產(chǎn)品精度不高。立輥為了平衡軋輥質(zhì)量，在軋輥輥系中增加了止推軸承。布棋式布置可以視為為了縮短車間長(zhǎng)度所采取的順列式布置的一種變形，而半連續(xù)式布置則常常是連續(xù)式和其它形式 （ 例如：橫列式布置 ） 的組合。 生產(chǎn)螺紋鋼 ，采用先進(jìn)的控制水冷生產(chǎn)工藝，對(duì)軋后的螺紋鋼進(jìn)行在線余熱淬火處理，通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)的控制，獲得熱強(qiáng)化的效果，大大地提高螺紋鋼的機(jī)械性能。 本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品大綱中，單根最小規(guī)格為 θ16。 表 32 不同軋機(jī)的 K 值范圍 參考同類車間， K 值取 ，為中型軋機(jī) 。另外，軋機(jī)上還設(shè)計(jì)了手動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可進(jìn)行方便的調(diào)整。它適用于小型棒材粗軋機(jī)架。 綜上所述，本設(shè)計(jì)的 θ26 棒材的孔型系統(tǒng)為箱型孔與橢圓－圓孔型系統(tǒng)的組合。 箱形孔型系統(tǒng) 圖 箱形孔型系統(tǒng) 箱形孔型的優(yōu)點(diǎn)如下： 1） 用改變輥縫的方法可以軋制多種尺寸不同的軋件，共用性好。 輥身長(zhǎng)度 輥身長(zhǎng)度是軋輥尺寸的另一重要參數(shù)。 綜上所述， 20 架軋機(jī) 的 具體規(guī)格為： 粗軋機(jī)組 8 架。 產(chǎn)品精度要求達(dá)到 DIN1013 標(biāo)準(zhǔn)要求的 1/2。過(guò)去我國(guó)地方小企業(yè)的軋機(jī)基本都是橫列式軋機(jī)，現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外已基本淘汰。第二種情況是由中軋機(jī)組直接軋制出斷面較大的產(chǎn)品，精軋機(jī)組被甩掉 （ 空過(guò) ） ，由替換輥道代替，此時(shí)中軋機(jī)組的作用和精軋機(jī)組一樣成為成品軋機(jī)。因它兼有換輥方便和剛性較好的優(yōu)點(diǎn)，因此又稱為半閉口機(jī)架。從加熱爐寬度考慮，方坯長(zhǎng)度不要超過(guò) 12m。因此，可用較大的鋼錠，壓縮比也可較大，反復(fù)破 碎再結(jié)晶，得到均勻細(xì)小晶粒，并且可以中間清理，所以鋼材的內(nèi)在質(zhì)量好，鋼種范圍廣，坯料的尺寸規(guī)格可靈活選擇。唐山境內(nèi)有京哈鐵路、京山鐵路穿過(guò)，有京唐港，并毗鄰秦皇島 港，且曹妃甸工程已經(jīng)完工、公路網(wǎng)四通八達(dá)；唐鋼作為一個(gè)大型集團(tuán)，有自己的資金積累。進(jìn)入二十一世紀(jì)，連續(xù)式軋機(jī)占的比例上升到 90%，軋制水平大大提高。連軋過(guò)程遵守各機(jī)架間軋件出入口速度相等或稍有速差的原則。但這時(shí)加熱爐與軋機(jī)的利用率要下降。而冶金工 業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分。 根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，設(shè)計(jì)年產(chǎn) 65萬(wàn)噸 棒材廠。 設(shè)計(jì)附有車間平面圖、孔型圖及配輥圖。 坯料 棒材的坯料現(xiàn)在廣泛采用連鑄坯，對(duì)于某些特殊鋼種也有使用軋坯的情況。加熱時(shí)要嚴(yán)防過(guò)熱和過(guò)燒，還要盡量減少氧化鐵皮。即使是一般建筑用鋼材，冷床也需要較大的冷卻能力 ，有一些棒材軋機(jī)在軋件進(jìn)入冷床前對(duì)建筑用鋼筋進(jìn)行余熱淬火。充分利用各地區(qū)的豐富資源和各方面的有利條件，合理使用人力和物力，使生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn) 品能夠合理的分配，從而使所設(shè)計(jì)的廠在最少的投資條件下，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效果，并且使全國(guó)各大區(qū)的工業(yè)系統(tǒng)迅速建立起來(lái)，逐步改變我國(guó)工業(yè)布局不合理的狀態(tài)； （ 1） 原料、燃料、動(dòng)力的來(lái)源與運(yùn)輸條件； （ 2） 要能滿足生產(chǎn)和生活的水質(zhì)和量； （ 3） 能就近取得足夠的建筑材料； （ 4） 與其它企業(yè)協(xié)作方便。 3） 考慮軋機(jī)生產(chǎn)能力的充分利用和建廠地區(qū)產(chǎn)品的合理分工。 隨著近些年 來(lái)，連鑄技術(shù)得到了飛速發(fā)展，許多連鑄過(guò)程中易出現(xiàn)的問(wèn)題均得到了較好的解決，目前連鑄坯的質(zhì)量已接近初軋坯，而且今后連鑄技術(shù)還會(huì)有更大的發(fā)展，由于連鑄自身具有收得率高、工藝簡(jiǎn)單、成本低等一系列優(yōu)勢(shì)，連鑄坯已逐漸代替了初軋坯的統(tǒng)治地位，綜合以上種種因素，本車間選用連鑄坯為原料。 軋機(jī)型式對(duì)比與選擇 對(duì)機(jī)架的要求有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還要考慮裝卸方便、快速換輥等方面的可能性。 平立可轉(zhuǎn)換軋機(jī) 采用平立交替式布置是為了滿足靈活的軋制工藝而設(shè)計(jì)的。 軋機(jī)布置選擇比較 軋鋼機(jī)按工作機(jī)架排列成某種方式稱為軋鋼機(jī)布置，可以分為六種： 1） 單機(jī)架布置； 第 3 章 軋機(jī)的選擇 11 2） 橫列式布置，包括一列 、二列和多列式布置； 3） 順列式 （ 跟蹤式 ） 布置； 4） 布棋式布置； 5） 半連續(xù)式布置； 6） 連續(xù)式布置。 粗軋機(jī)為 高剛度閉口牌坊軋機(jī) ， 中 、 精軋為無(wú)牌坊高剛度的短應(yīng)力線軋機(jī)。 全線共有 20 架軋機(jī)，平立交替布置，粗軋機(jī) 8 架、中軋機(jī) 6 架、精軋機(jī) 6架，其中 1 1 20 架為平立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)，粗、中軋機(jī)組出口處有 1 號(hào)、 2 號(hào)飛剪，用于軋制過(guò)程中切頭尾和事故碎斷，軋機(jī)區(qū)有 個(gè)立活套，精軋機(jī)到 3 號(hào)剪之間設(shè)有淬水線，設(shè)計(jì)最高軋制速度 18m/s。在連軋機(jī)上，要求軋輥有較高的表面硬度、強(qiáng)度和耐磨性，且其制造過(guò)程簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，故選用鑄鐵軋輥。 軋輥的調(diào)整機(jī)構(gòu) 軋輥的調(diào)整機(jī)構(gòu)包括壓下機(jī)構(gòu)和軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)。 其缺點(diǎn)如下： 1） 由于箱形孔型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，難以從箱形孔型軋出幾何形狀精確的軋件。 μΣ=FO/Fn=27225/= 分配各道次延伸系數(shù)： μΣ=μ1μ2μ3……μ n= 表 41 孔型延伸系數(shù) 孔型系統(tǒng) 箱型 橢圓型 圓型 延伸系數(shù) ～ ～ ～ 各機(jī)架延伸系數(shù)的分配 表 42 各機(jī)架延伸系數(shù)的分配 機(jī)架號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 延伸系數(shù)μ 機(jī)架號(hào) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 延伸系數(shù)μ 延伸系數(shù)分配的校核： 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 20 μΣ=μ1μ2μ3……μ n=***……*= ∴分配初步合理。因此孔型磨損均勻，且變形能耗少。 型鋼軋機(jī)輥身長(zhǎng)度主要取決于孔型配置、軋輥的抗彎強(qiáng)度和剛度。平／立布置；形式：短應(yīng)力 線軋機(jī) (其中； 1 1 18 機(jī)架為平／立可轉(zhuǎn)換機(jī)架 )。 加熱爐為全梁步進(jìn)式，產(chǎn)量為 150t/h。由于連續(xù)式布置的軋機(jī)易于實(shí)現(xiàn)軋制過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化，可以采用較高的軋制速度，因而具有很大的生產(chǎn)能力。 采用平立交替式布置，且精軋部分的偶數(shù)架軋機(jī)可平立轉(zhuǎn)換，此種布置形式的優(yōu)點(diǎn)： 1）軋制過(guò)程穩(wěn)定，此種軋機(jī)在采用橢圓孔型，在立軋機(jī)上采用圓孔型，這樣在平輥上軋出的橢圓件在水平方向是長(zhǎng)軸，增大了軋件與軋機(jī)的接觸面積，所以增加了軋件在機(jī)架之間運(yùn)行的穩(wěn)定性； 2）平立布置的軋機(jī)可采用立活套而立 —平布置必須采用側(cè)活套。通常用剛度 系數(shù)來(lái)表示。 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 8 第 3 章 軋機(jī)的選擇 軋鋼生產(chǎn)是將鋼錠或鋼坯軋制鋼材的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。 使用條件：連鑄困難的合金鋼及特殊要求的鋼種以及生產(chǎn)品種較多的車間。 第 2 張 產(chǎn)品大綱及坯料選擇 5 第 2 章 產(chǎn)品大綱及坯料選擇 產(chǎn)品大綱的確定 編制產(chǎn)品大綱的原則 1） 滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)軋制產(chǎn)品的需要，特別要根據(jù)市場(chǎng)信息解決某些短缺產(chǎn)品的供應(yīng)和優(yōu)先保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要部門對(duì)于鋼材的需要。因此，隨著發(fā)展水平的提高，小型材的需求會(huì)在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)保持在每年 4300～ 5200 萬(wàn)噸的水平，甚至還會(huì)略有增長(zhǎng)。 冷卻和精整 棒材一般的冷卻和精整工藝流程如下： 第 1 章 緒 論 3 精軋 控制冷卻（余熱淬火） 飛剪 冷床 定尺切斷 檢查（探傷） 包裝 在現(xiàn)代化的軋制生產(chǎn)中，棒材的軋制速度一般在 10m/s 左右，軋制變形時(shí)的溫升與散熱抵消以后，溫降較少。 普鋼小型軋機(jī)使用的坯料斷面應(yīng)在 130mm130mm～ 150mm150mm 左右，坯料單重 ～ ，甚至達(dá) 。 這是國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)所決定，我國(guó)過(guò)去底子薄、經(jīng)濟(jì)落后，基礎(chǔ)建設(shè)任務(wù)重，必然在一定階段，對(duì)建筑用棒材和機(jī)械加工用棒材需求較大。 設(shè)計(jì)采用全線無(wú)扭連軋方式。平立交替的連軋棒材方式事故少，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)量大。隨著現(xiàn)代化建設(shè)程度的逐漸提高，棒、線材在鋼材總量中的比例將會(huì)逐步降低，但總量還會(huì)增加。單重增加切頭尾量相對(duì)減少，定尺率高，有利于提高金屬的收得率。棒材斷面大，軋制時(shí)間短，而棒材散熱慢，限制了棒材的出口速度，故冷床面積選的很大。 現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)已經(jīng)建設(shè)不少現(xiàn)代化 全連續(xù)棒材廠，在品種方面，滿足基本建設(shè)河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 4 的同時(shí)，積極發(fā)展供需矛盾比較突出的品種，抓住市場(chǎng)機(jī)遇，生產(chǎn)特色產(chǎn)品，增加效益，使企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地 [3]。 2） 考慮各類產(chǎn)品的平衡，尤其是地區(qū)之間產(chǎn)品的平衡。 優(yōu)點(diǎn)：不用初軋開(kāi)坯，可直接軋制成材。用軋制方法生產(chǎn)鋼材具有生產(chǎn)率高、品種多、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。在一定的軋制壓力作用下剛度系數(shù) K 越大，工作機(jī)座發(fā)生的彈性變形越小，此時(shí)軋機(jī)剛性越大；反之，剛度系數(shù) K 值小，工作機(jī)座的彈性變形就大，軋機(jī)的剛性就差 [5]。立活套的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)施少、占地面積小，更易檢測(cè)和控制； 如果采用立平布置，就必須采用側(cè)活套，因?yàn)榱④垯C(jī)上軋出的扁軋件是立著的，對(duì)水平壓輥或水平推輥磨損嚴(yán)重，所以采用平立布置且使用立活套效果更好； 3） 易控制成品質(zhì)量。連續(xù)式布置的軋機(jī)是各類軋機(jī)發(fā)展的方向。全線 20 架軋機(jī)平立交替布置，可實(shí)現(xiàn)棒材的連續(xù)無(wú)扭軋制。 軋輥的各