【文章內(nèi)容簡介】 ；當(dāng)斷面邊長大于 135mm 時(shí)，則可用全梁式，其四面加熱，加熱較快且均勻，且其可以有效縮短爐長，氧化鐵皮清除較容易，可大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，本 車間選用步進(jìn)梁式加熱爐。由于側(cè)進(jìn)側(cè)出式加熱爐的封閉性較好，能有效利用熱能，且可以發(fā)展熱裝熱送，因此選用側(cè)進(jìn)側(cè)出式爐。 蓄熱式加熱爐由于可利用低發(fā)熱值的高爐煤氣做燃料，這樣不但省去了對(duì)高爐煤氣的處理，也節(jié)省了燃料，因此有條件的應(yīng)盡量發(fā)展，故本車間選用蓄熱式加熱爐 [11]。 產(chǎn)量計(jì)算 本車間最小勞動(dòng)換算系數(shù)為，所以，小時(shí)產(chǎn)量最大的產(chǎn)品的小時(shí)產(chǎn)量為： htXAA b / ??? ……………………………………… （ 8） 軋機(jī)理論生產(chǎn)能力要大于此值才能保證正常生產(chǎn)， 因此，軋機(jī)生產(chǎn)能力要達(dá)到 ，而輔助設(shè)備小時(shí)產(chǎn)量又要大于軋機(jī)生產(chǎn)能力的 50％左右，因此，加熱爐的小時(shí)產(chǎn)量可定為 185t/h 。 爐子尺寸的確定 爐子的寬度 據(jù)鋼坯的長度來確定，但要考慮裝料和出料的方便及保證坯料端部的加熱質(zhì)課程設(shè)計(jì) 13 量。 采用單排料： B＝ L＋ 2C…………………………………(9) 式中： B——爐子的內(nèi)寬， m； L——鋼坯的長度， m； C——坯料和爐墻及鋼坯和鋼坯之間的間距， C＝ ～ m ，為防止刮爐現(xiàn)象，取 C＝ m。 則： B＝ 11＋ 2＝ m 爐子的長度 加熱爐的有效長度是指進(jìn)料中心線與出料中心線之間的距離；而加熱爐的全長是指加熱爐的砌磚長度。 1000 1000PLLPFQ ?? 效………………………………… (10) 式中： Q——加熱爐的小時(shí)產(chǎn)量， t/h； P——有效爐底強(qiáng)度， kgh/m2 ； F——加熱布料面積， m2； L——加熱料長， m； L 效 ——加熱爐的有效長度， m。 1 0 0 0 1 0 0 0 1 8 5 2 5 .8 8t 6 5 0 1 1QL P ?? ? ??效 m ? ?25 .8 8 1 2 26 .8 8LL? ? ? ? ? ?全 全 ～ ～ 在此取 L全 為 27m。 5 孔型 設(shè)計(jì)與 系統(tǒng)選擇 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）勞動(dòng)條件好，勞動(dòng)強(qiáng)度小，在進(jìn)行孔型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使軋制平穩(wěn)，軋制順利，造作方便，便于調(diào)整，改善勞動(dòng)條件，還應(yīng)考慮 軋制過程，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度； 5）適應(yīng)車間的設(shè)備條件。 [9] 孔型系統(tǒng)的選擇 課程設(shè)計(jì) 14 孔型設(shè)計(jì)時(shí)究竟采用哪種孔型系統(tǒng)，要根據(jù)具體 的軋制條件確定。如軋機(jī)型式，軋輥直徑，軋制速度，電機(jī)能力，軋機(jī)主輔設(shè)備，原料尺寸，鋼種等。 箱形孔型系統(tǒng) 箱形孔型優(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。這樣可以減少孔型數(shù)量，減少換孔或換輥次數(shù)，提高軋機(jī)的作業(yè)率。 2)在軋件整個(gè)寬度上變形均勻。因此孔型磨損均勻，且變形能耗少。 3)軋件側(cè)表面的氧化鐵皮易于脫落，這對(duì)改善軋件表面質(zhì)量是有益的。 圖 2 箱形孔型系統(tǒng) 4)與相等斷面面積的其他孔型相比．箱形孔型在軋輥上的切槽淺．軋輥強(qiáng)度較高，故允許采用較大的道次變形 量。 5)軋件斷面溫度降較為均勻 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。 2)軋件在孔型中只能受兩個(gè)方向的壓縮，故軋件側(cè)表面不易平直，甚至出現(xiàn)皺紋。 由箱形孔型系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)可知，采用箱形孔型軋制大型和中型斷而時(shí)軋制穩(wěn)定，軋制小型斷面時(shí)穩(wěn)定性較差。它適用于：小型棒材粗軋機(jī)架。 橢圓－圓孔型系統(tǒng) 該孔型系統(tǒng)特點(diǎn)如下： 1)變形較為均勻?？仔托螤钅苁管埣囊环N斷面平滑的轉(zhuǎn)換成另一種斷面，從而避免了金屬由于劇烈的不均勻變形而產(chǎn)生的局部應(yīng)力； 2)在此孔型中軋出的軋 件沒有尖銳的棱角，可以保證軋件斷面各處冷卻均勻，因此，軋制時(shí)不易形成皺紋； 圖 3 橢圓 圓孔型系統(tǒng) 3)孔型形狀有利于去除軋件上的氧化鐵皮，使軋件具有良好的表面； 4)在某些情況下，可以在橢圓－圓孔型系統(tǒng)中的圓孔型軋出成品圓鋼，這樣當(dāng)改變品種規(guī)格時(shí)，可以只換孔不換輥，從而減少軋輥儲(chǔ)量和換輥次數(shù)； 5)延伸系數(shù)小，因而增加了軋制道次 ，降低了產(chǎn)量，增加了軋輥與設(shè)備的課程設(shè)計(jì) 15 消耗，提高了產(chǎn)品成本； 6)橢圓軋件在圓孔型中不易穩(wěn)定，要求圓孔型入口夾板調(diào)整機(jī)準(zhǔn)確； 7)在圓孔型中，對(duì)寬展敏感大，容易出耳子，因此調(diào)整嚴(yán)格 。 鑒于橢圓－圓孔型系統(tǒng)的上述特點(diǎn)，主要是由于延伸系數(shù)小，增加了軋制道次，使軋機(jī)工作效率低，產(chǎn)量降低和成本的提高，但是由于質(zhì)量好，減少了精整工序和精整設(shè)備，并且減少了廢品率和次品率，即可以完全補(bǔ)償所增加的成本。 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。特別是軋制線材的 45176。無扭轉(zhuǎn)精軋機(jī)組，也用它作為延伸孔型。 [10] 綜上所述，本設(shè)計(jì)的 Ф12 棒材的孔型系統(tǒng)為箱型孔與橢圓－圓孔型系統(tǒng)的組合。具體孔型系統(tǒng)為： 粗軋：扁箱型－方箱型－扁箱型 —方 箱型 —圓－橢圓 —圓； 中軋：橢圓－圓－橢圓－圓－橢圓－圓－橢圓； 精軋：圓－橢圓－圓－橢圓－圓 —橢圓 —圓。 典型產(chǎn)品 Ф12螺紋鋼的孔型設(shè)計(jì) 由前面設(shè)計(jì) 以及所學(xué)內(nèi)容 可知，本車間的軋機(jī)共 21 架，軋制過程中用其中的 21 架，也就是說采用 21 個(gè)孔型系統(tǒng)進(jìn)行軋制。 典型產(chǎn)品 品種：螺紋鋼； 規(guī)格： Ф12 螺紋鋼； 鋼種：低合金結(jié)構(gòu)鋼。 分配延伸系數(shù) 分配延伸系數(shù)的依據(jù)： 1）軋制開始時(shí)，軋件的溫度較高，氧化鐵皮多，摩擦系數(shù)小，咬入困難，此時(shí)延伸系數(shù)的分配主要考慮咬入條件的限制；分配延伸系數(shù)的依據(jù) 2）隨著軋件氧化鐵皮的脫落，咬入條件大為改善，此時(shí)充分利用軋件溫度高，塑性好，變形抗力低的特點(diǎn)，給以大變形； 3）最后幾道次為保證成品斷面形狀和尺寸的正確性，減 少孔型磨損，提高軋輥使用壽命，以及降低能耗，應(yīng)采用較小的延伸系數(shù)，此外，由于橢圓孔和圓形孔的特點(diǎn)，橢圓孔的延伸系數(shù)比圓形孔的相對(duì)大些。 連鑄坯斷面積 本設(shè)計(jì)去除圓角及熱尺寸， F0 =165165 （ 4777） = mm2 熱膨脹系數(shù) β= ，一般生產(chǎn)取 Ф12 螺紋鋼直徑尺寸 d=12= Fn== Ф12 螺紋鋼的總延伸系數(shù)為： ?? =F0/Fn=……………………… (11) 式中： ?? ——總延伸系數(shù)； 課程設(shè)計(jì) 16 F0——原料斷面面積， mm2； Fn ——成品斷面面積， mm2。 分配各道次延伸系數(shù)： ?? ＝ μ1μ2μ3……μ 18＝ 表 5 孔型延伸系數(shù) 孔型系統(tǒng) 箱型 橢圓型 圓型 延伸系數(shù) ～ ～ ～ 確定各道次延伸系數(shù) 如下表所示 表 6 各 道次延伸系數(shù) 機(jī)架號(hào) 1 2 3 4 5 6 延伸系數(shù) μ 機(jī)架號(hào) 7 8 9 10 11 12 延伸系數(shù) μ 機(jī)架號(hào) 13 14 15 16 17 18 延伸系數(shù) μ 機(jī)架號(hào) 19 20 21 延伸系數(shù) μ 軋制道次面積的確定 由延伸系數(shù)與軋件斷面面積關(guān)系，確定各 道次軋件斷面面積 [11]：單位（ mm2）如下表（ 7） 典型的孔型尺寸計(jì)算 1）第一架 平箱孔 取 β=，由 β=（ b165） / （ 165h） = ， b * h = 21025 ，可得： h = ， b = mm； 孔型高度： kh = 軋件高度 = mm； 槽口寬度： kB = b + Δ = 190 （ b 為軋件寬）， Δ 取 5～ 12 mm ； 槽底寬度： kb =（ ～ 1） B =（ ～ 1） * 165 =～ 165，取 bk =165 mm （ B 為進(jìn)入軋件厚度， b 軋后軋件厚度）； 輥縫： S =15 mm ； 課程設(shè)計(jì) 17 斜度： ψ= )( kk bB ? / kh = % (可取 10%25%或更大些 ) 。 內(nèi)圓角半徑： R =（ ～ ） h =～ ，取 R =15 mm； 外圓角半徑： r =（ ～ ） h =～ ，取 r =8 mm； 充滿度： δ = b / B = / 190 = % 。 表 7 各道次軋件斷面面積 單位（ mm2） 道次 面積 道次 面積 1 21025 12 676 2 15876 13 529 3 11664 14 441 4 8464 15 5 6084 16 6 4356 17 7 3136 18 8 2304 19 196 9 1681 20 169 10 1225 21 144 11 900 2）第二架 方箱 取 β= ； 孔型高度： kh = 軋件高度 = 126 mm ； 槽口寬度： kB = b + Δ = 135， Δ 取 5～ 12 mm ； 槽底寬度： kb =（ ～ 1） B = ～ 126，取 kb =125 mm ； （ B 為進(jìn)入軋件厚度， b 軋后軋件厚度） 輥縫： S =15 mm ； 斜度： ψ= （ kB kb ） / kh = % (可取 10%25%或更大些 ) 。 內(nèi)圓角半徑： R = （ ～ ） h =～ .，取 R =15 mm； 外圓角半徑： r = （ ～ ） h =～ ，取 r =8 mm； 充滿度： δ = b / B =。 課程設(shè)計(jì) 18 3）第三架 平箱孔 取 β=，由 β=（ b126） / （ 126h） = ， b * h = 11664 ，可得： h = ， b = mm； 孔型高度： kh = 軋件高度 = mm； 槽口寬度： kB = b + Δ = 140（ b 為軋件寬）， Δ 取 5～ 12 mm ； 槽底寬度： kb =（ ～ 1） B =（ ～ 1） * 126 =～ 126，取 bk =125 mm （ B 為進(jìn)入軋件厚度， b 軋后軋件厚度）； 輥縫： S =18 mm ； 斜度： ψ= )( kk bB ? / kh =% (可取 10%25%或更大些 ) 。 內(nèi)圓角半徑： R =（ ～ ） h =～ ，取 R =10 mm； 外圓角半徑： r =（ ～ ） h =～ ，取 r =8 mm； 充滿度： δ = b / B =125 / 140= 91% 。 4）第四架 方箱 取 β= ； 孔型高度： kh = 軋件高度 = 92 mm ； 槽口寬度 ： kB = b + Δ = 100， Δ 取 5～ 12 mm ； 槽底寬度： kb =（ ～ 1） B = ～ 92，取 kb =92 mm ； （ B 為進(jìn)入軋件厚度， b 軋后軋件厚度） 輥縫： S =16 mm ； 斜度： ψ= （ kB kb ） / kh = % (可取 10%25%或更大些 ) 。 內(nèi)圓角半徑： R = （ ～ ） h =～ .，取 R =12 mm； 外圓角半徑： r = （ ～ ） h =～ ，取 r =8 mm； 充滿度： δ = b / B =92/ 100= 92% 。 5）第五架 圓孔 取 β=； D= 基圓半徑： R = * D = ； 孔型高度： kh = 2R = mm ； 孔型寬度： kb =2R + δ= 90mm (δ =2～ 4mm)； 擴(kuò)張角： α= 30 度； 輥縫： S = mm ； 圓孔型擴(kuò)張半徑： R = )c oss i n(48 )c oss i n(44 222 ?? ?? ???? ??????kkbsR　　 bsRRskb = 外圓角半徑： r = 2～ 5，取 r =5 mm； 課程設(shè)計(jì) 19 充滿度：取 δ= （在 ～ 1 范圍內(nèi)）； 其余圓孔型構(gòu)成與第五孔相同，基本尺寸如表 8 表 8 孔型基本尺寸（ mm） 道次 孔型高度 H 孔型寬度 Bk 基圓半徑 R 擴(kuò)張角 θ 輥縫 s 外圓角半徑 r 7 66 300 10 5 9 50 300 7 5 11 36 300 5 5 13 28 300 3 5 15 25 300 3 17 23 300 3 19 21 300 3 21 14 300 3 6）第六架 橢圓孔 h2= ? ???2112023 1 11 ?? ??? ? ??? 　　 dH b2= ?? 1210 1 ?? bd ?? 取 β=，得 b=