【文章內(nèi)容簡介】 速度并不隨軋件長度增加而提高，因而產(chǎn)量小，軋機勞動生產(chǎn)率低，軋制產(chǎn)品的質(zhì)量也差，不易實現(xiàn)自動控制，國外已淘汰。這是橫列式布置軋機的重要缺點。采用跟蹤軋制方式，每架軋機只軋一道，各架軋機具有不同的軋制速度，可以隨軋件長度的增加而提高軋制速度，因而具有較高的生產(chǎn)率。每架軋機只軋一道，軋輥L/D=～，機架多采用閉口式，剛度大，產(chǎn)品精度高，不連軋，各架互不影響，調(diào)整方便。但是軋件軋出的長度隨道次的增加而加長。機架之間的距離也隨軋件長度的增加而增加。因此順列式布置的軋機有較長的廠房，導(dǎo)致車間占地面積和投資的增加，故只適宜于生產(chǎn)斷面尺寸較大的鋼材，或用于其它布置形式的粗軋機列。除了每架順次軋制一道外，還必須保持連軋關(guān)系的各架軋機單位時間內(nèi)金屬秒流量相等的原則。由于連續(xù)式布置的軋機易于實現(xiàn)軋制過程的機械化和自動化?？梢圆捎幂^高的軋制速度，因而具有很大的生產(chǎn)能力。連續(xù)式布置的軋機是各類軋機發(fā)展的方向。橫列式軋機與連續(xù)式軋機的比較：橫列式軋機，特別是粗軋機組要求多道次軋制，軋制速度慢，軋制節(jié)奏長。而坯料斷面小，軋件溫降快，頭尾溫差大，在給定坯料尺寸、成品規(guī)格時，為盡量減少軋制道次，需盡可能選用快速延伸孔型系統(tǒng)。如橢圓—方、六角—方孔型。橫列式軋機的自動化程度低，軋機喂鋼和翻鋼需要人工完成或采用軋機前后輔助設(shè)備機械化操作，因此，對咬入條件、孔型對軋件的夾持力、軋件在孔型中的穩(wěn)定性等方面要求較高，需盡可能選用六角—方、菱—方等孔型系統(tǒng)。連續(xù)棒材軋機的坯料斷面大，機架間距小，單道次軋制、軋件溫降和頭尾溫差已不是影響軋鋼生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素；相反，在高速軋制時（v≥10m/s），變形功轉(zhuǎn)化的熱量占軋制溫度變化的主導(dǎo)地位，軋件產(chǎn)生溫升，以中間水冷為主要手段的控溫軋制和以節(jié)能降耗為目的的低溫軋制地位相對突出，因此，盡可能減少軋制道次的要求遠不如橫列式軋機那么迫切。連續(xù)棒線材軋機把提高軋機作業(yè)率及產(chǎn)量，保證坯料內(nèi)外質(zhì)量和成品尺寸精度，以及降低軋輥消耗和成本等作為增強產(chǎn)品市場競爭力的主要手段。因此，要求選用的孔型系統(tǒng)變形柔和、生產(chǎn)穩(wěn)定、孔型磨損均勻，這些正是橢圓—圓孔型系統(tǒng)的典型特征。連續(xù)棒線材軋機產(chǎn)品規(guī)格范圍寬，為盡量采用共用孔型和調(diào)整孔型，特別是生產(chǎn)較大規(guī)格從精軋機組前幾個機架甚至從中軋機組出成品，因此要求圓孔前置，這也相應(yīng)擴大了橢圓一圓孔型系統(tǒng)的使用范圍。連續(xù)棒材軋機已廣泛使用微張力和活套控制技術(shù)。粗、中軋機組的微張力控制系統(tǒng)，不僅需要各道次軋件斷面相對穩(wěn)定，而且需軋輥工作直徑相對穩(wěn)定，即需要孔型磨損均勻，從而縮短軋機自適應(yīng)過程，降低微張力控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)頻率；就活套控制而言，活套器的設(shè)置及其工況與軋件斷面形狀和大小密切相關(guān)。顯然，圓、橢圓軋件與同斷面積的其它等軸軋件相比，慣性矩較小，更容易成套，而且其斷面周邊呈弧形，可以減輕成套過程中軋件彎曲及活套輥與軋件接觸對軋件表面質(zhì)量的影響。這對裂紋敏感、采用控溫軋制的合金鋼棒材更為有利，這些也是選用橢圓—圓孔型系統(tǒng)的重要原因。比較各軋機布置形式的優(yōu)缺點，本設(shè)計采用全連續(xù)式布置軋機。對于每架只軋一道的連續(xù)式軋機，確定其機架數(shù)是比較容易的。因為其機架數(shù)目一般不少于軋制道次，只要知道軋制道次即可確定機架數(shù)。軋制道次和機架數(shù)可用下式確定： ……………………………………….. （3）式中： N——機架數(shù)目； ——由坯料到成品的總延伸系數(shù)； ——各道次的平均延伸系數(shù)。 ………………………………………（4） 設(shè)計孔型系統(tǒng)為箱形孔和橢圓圓的組合孔型生產(chǎn)系統(tǒng)。 箱形孔平均延伸系數(shù)= ～；橢圓圓平均延伸系數(shù)= ～；根據(jù)以上經(jīng)驗數(shù)據(jù)，再參考同類棒材車間，=。 選取機架數(shù)為18架。生產(chǎn)大規(guī)格產(chǎn)品可甩過架次（空過），減少軋制道次。綜上所述，粗短應(yīng)力線軋懸臂式機，中、精軋可選用短應(yīng)力線軋機，全線全連續(xù)式布置型式，具體規(guī)格為見表5：表5 軋機布置形式機架布置形式軋機結(jié)構(gòu)～平／立交替布置懸臂式軋機～平／立交替布置卡盤式機架、四拉桿機構(gòu)短應(yīng)力線軋機～平／立交替布置（、機架為平／立可轉(zhuǎn)換機架)?？ūP式機架、四拉桿機構(gòu)短應(yīng)力線軋機唐鋼棒材車間[13]設(shè)計年生產(chǎn)能力60萬噸，采用165mm165mm12000mm連鑄方坯。產(chǎn)品規(guī)格：Φ14～Φ50mm圓鋼、Φ12～Φ40mm帶肋鋼筋。產(chǎn)品定尺長度6～12m。產(chǎn)品精度要求達到DIN1013標準要求的1/2。最高軋速：16m/s。鋼種：普碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、鉚螺鋼、彈簧鋼。唐鋼棒材車間平面布置圖如圖5所示：圖5 唐鋼棒材車間平面布置圖1上料臺架 2步進式加熱爐 3高壓水除鱗箱 4夾送輥 5懸臂式粗軋機 61號飛剪 7中軋機六架 82號飛剪 97組立活套 10精軋機六架 11淬水小車 123號飛剪 13冷床 14冷剪 15收集臺架：1）采用全連續(xù)軋制該廠為全連續(xù)棒材廠，粗、中、精軋機組分別設(shè)置6架軋機，粗軋機組為節(jié)能緊湊懸臂軋機，中、精軋機采用卡盤式機架和四拉桿機構(gòu)，全線軋機呈平—立交替布置，直流電機單獨驅(qū)動。1～10軋機采用電流記憶法微張力軋制，11～18軋機采用7個立活套實現(xiàn)無張力軋制，采用計算機自動控制，實現(xiàn)單線全連軋，最高軋速18m/s。2）采用切分軋制技術(shù)用65mm165mm12000mm連鑄坯，實現(xiàn)熱送熱裝，Φ1Φ14采用三線切分軋制，Φ18帶肋鋼筋采用2線切分，因此1118架軋機均為平—立可轉(zhuǎn)換軋機。3）長尺冷卻，倍尺剪切工藝[14]。馬鋼棒材設(shè)計年生產(chǎn)能力60萬噸，采用140mm140mm或150mm150mm，長12000～16000mm連鑄方坯。產(chǎn)品規(guī)格：Φ14～Φ50mm圓鋼、Φ12～Φ40mm帶肋鋼筋。產(chǎn)品定尺長度6～12m。產(chǎn)品精度要求達到DIN1013標準要求的1/2。最高軋速：16m/s。唐鋼棒材車間平面布置圖如圖6所示：鋼種：普碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、軸承鋼、彈簧鋼[14]。圖6 馬鋼棒材車間平面布置圖1步進式加熱爐；2粗軋機（六架）；3中軋機（六架）； 4精軋機（六架）；5穿水冷卻裝置；6倍尺飛剪 ；7短尺收集系統(tǒng)； 8冷床 ；9冷定尺飛剪 ；10自動收集打捆裝置：1）全連續(xù)、高精度、高效率軋制技術(shù)全線共18 架軋機, 粗、中、精軋機組各為6 架, 軋機呈平 立交替布置, 交流變頻電機單獨傳動。軋機均為無牌坊、短應(yīng)力線、高剛度“紅圈”軋機。1 ～10 軋機間實現(xiàn)微張力軋制,10 ～18 軋機間采用立式可控活套, 實現(xiàn)無張力軋制, 從而實現(xiàn)了全線無扭、微張力或無張力軋制, 保證了產(chǎn)品的高精度、高質(zhì)量。2）軋制Φ12 、Φ14 、Φ16mm 帶肋鋼筋時, 采用了2 線切分軋制技術(shù), Φ12mm 規(guī)格也可采用3 線切分。為此, 精軋機組的第14 、第16 架軋機采用平/ 立可轉(zhuǎn)換軋機, 切分軋制時, 將其由立式轉(zhuǎn)為水平。切分孔型由成品前5 架軋機梅花孔(弧邊菱方孔) 、啞鈴形孔、近終形孔、橢圓形孔和成品孔組成。3）控制冷卻技術(shù)精軋機組后設(shè)置了穿水冷卻裝置, 該裝置總長約25m , 共有5 個水冷段。根據(jù)軋件的規(guī)格,可分別選用3 ～ 5 個水冷段, 水壓為118 ～212MPa , 并可根據(jù)需要進行調(diào)整。由成品軋機軋出的帶肋鋼筋溫度約為1050 ℃左右。軋件經(jīng)穿水冷卻裝置后可獲得高屈服強度和高延展性的組織結(jié)構(gòu)(屈服強度約可提高150～230MPa) , 能使Ⅱ級鋼筋達到Ⅲ級鋼筋水平, 同時可減少二次氧化鐵皮的生成量。4）先進的精整工序鋼材進入冷床前, 由倍尺飛剪分段剪切, 使鋼材為定尺長度的倍數(shù), 并通過熱金屬檢測器和計算機對其進行控制, 以保證入冷床的倍尺不至于過短(一般倍尺長度為60m 以上) , 因而提高了冷床利用率。定尺剪采用剪切精度較高的冷定尺飛剪, 保證了剪切精度和成品的定尺率。自動計數(shù)裝置計數(shù)準確, 為鋼材以理論重量交貨創(chuàng)造了良好條件, 并提高了生產(chǎn)效率。軋輥的主要性能指標有芯部強度和工作層耐磨性。選擇軋輥時應(yīng)考慮經(jīng)濟性和換輥換槽周期與停機時間相匹配外，還應(yīng)從各機架的孔型差別、軋件變形特點、產(chǎn)品精度要求等出發(fā)，合理選擇不同性能特點的軋輥。棒材粗軋機的主要任務(wù)在高溫狀態(tài)縮減斷面，其軋制速度較低（一般1m/s）壓下率大（壓下率高達30%），軋輥孔型深（尤其1—2架），軋輥負荷大，進入軋機的鋼坯溫度高。軋輥性能一般考慮保證軋輥的強度和抗熱裂性兩個方面。根據(jù)組粗軋機特性推薦在棒材連軋機材質(zhì)選用合金半鋼、石墨鋼和珠光體球體。中軋機組一般采用橢圓—圓孔型系統(tǒng)，主要承擔(dān)軋件延伸和為精軋機組提供精確料型的任務(wù)，應(yīng)具有良好的綜合機械性能的特性。精軋機組軋制品種較大，孔型復(fù)雜，變形分配不均勻，軋制速度高，軋制力變化大，要求具有優(yōu)異的抗熱裂性、耐磨性和抗崩裂剝落性能，并具有一定的耐熱疲勞性能的特性[12]。同時，帶肋鋼筋的成品前孔因受橫肋的影響，使用過程中極易產(chǎn)生熱裂或為裂紋，重車量較大，最好選擇高速鋼復(fù)合輥。切分品種的預(yù)切分孔由于存在嚴重的不均勻變形，應(yīng)選用工作層的韌性及耐磨性、硬度適中的高速鋼復(fù)合輥及碳化鎢組合輥。切分孔型由于切分楔的存在，不但要求軋輥有良好的耐磨性和韌性，還必須具有可靠的抗熱裂性。試驗證明，只能使用高鎳鉻合金球磨鑄鐵軋輥[12]。軋輥材質(zhì)的選擇對比見下表6：表6 軋輥材質(zhì)的選擇[12]機架材質(zhì)輥身硬度/HS輥頸抗拉強度/MPa特點使用范圍粗軋合金半鋼40～50450硬度較高，與普通軋輥相比，單槽軋制量可提高2倍軋制力較大，軋材咬入性較差，孔型較深的機組石墨鋼40～52420有良好的熱裂性能，抗事故熱沖擊能力和高耐磨性軋制力較大，軋材咬入性較差、孔型較深的機組珠光體球磨鑄鐵53～60350具有較高的耐磨性性、導(dǎo)熱性和抗冷熱疲勞性能孔型較淺，軋制壓力較小的粗軋機架，軋輥的冷卻條件要求較低中軋珠光體球磨鑄鐵60～80400韌性抗剝落性能較高軋機冷卻條件較差、孔型比較復(fù)雜的機組中Ni無限冷硬400高耐磨性、高強度、高抗事故熱沖擊能力，但韌性較差軋機冷卻條件較好、孔型比較簡單的機組精軋高速鋼78～85高耐磨性、高強度、高抗事故熱沖擊能力簡單斷面的延伸孔型針狀球磨鑄鐵70～7高強度、高抗事故熱沖擊能力簡單斷面的延伸孔型高合金無限冷硬72～7高強度、高抗事故熱沖擊能力綜合以上資料，粗軋機組選用石墨鋼軋輥；中軋機組選用珠光體球磨鑄鐵軋輥；精軋機組選用高速鋼復(fù)合軋輥，預(yù)切分孔選用高速鋼復(fù)合輥，切分孔型選用高鎳鉻合金球磨鑄鐵軋輥。在進行工藝設(shè)計時可以采用兩種方法來預(yù)選軋輥直徑：1)按經(jīng)驗公式選??；2)參考相同類型的軋機情況選取。根據(jù)經(jīng)驗，軋機軋輥直徑與軋制的坯料高度有如下的關(guān)系：D＝KH …………………….. …………………（5）式中： D——軋輥直徑，；H——坯料高度，；K——軋機剛度系數(shù)；可按下表7選取。 表7 不同軋機的K值范圍軋機名稱大型軋機中型軋機小型軋機K = D/ H～～ ～ 參考同類車間，為中型軋機。D＝KH = 165=660mm，對于連軋機，隨著接近成品機架一般采取愈來愈小的輥徑值。因為愈是接近成品機架，由于軋件斷面尺寸和壓下量的減少，金屬對軋輥的壓力大為減小，軋制的咬人條件也大為改善。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。又考慮到設(shè)備制造及備品備件的管理使用方便，因而采用分組的方法，即同一組軋機中軋輥直徑相同。但在實際設(shè)計時由于考慮到軋機制造和備品備件的管理使用方便。往往又采用分組的辦法，也即同一組軋機中軋輥直徑相同，其尺寸選擇見表8。輥身長度是軋輥尺寸的另一重要參數(shù)。型鋼軋機輥身長度主要取決于孔型配置軋輥的抗彎強度和剛度。軋輥的輥身長度與輥徑比小的軋制時軋輥能承受較大彎曲應(yīng)力，另外軋機的剛性也增加了，為提高產(chǎn)品精度及壁材也提供了可能，故現(xiàn)代化軋機隨著對產(chǎn)品精度要求的提高L/D值正逐漸減小，本車間為短應(yīng)力線軋機，為提高其剛度，一般輥身長度較短，其尺寸按軋機制造廠商提供的參數(shù)并從中選取，一般近似地選d=(～)D, l/d=～，一般根據(jù)輥身長度與輥徑的比值(L／D)來選定。 K = L / D ……………………………… （5）式中： K——系數(shù)； L——軋輥輥身長度，mm； D——軋輥直徑，mm。 對短應(yīng)力線軋機，采用滾動軸承，軸承外徑較大，故輥頸直徑不能過大。輥頸長度按軸承寬度確定，一般按所設(shè)計的機型選取，具體見表8：表8 各架軋機軋輥尺寸/mm機架號軋輥直徑輥身長度輥頸直徑輥頸長度1~27006503503153~66106503053057~1050060025025011~1440060020020015~18300500150150軋輥軸承是軋機工作機座中重要部件，軸承往往是限制軋機速度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，軸承的工作性能直接關(guān)系著軋機的性能。軋輥軸承的工作特點有[15]：1) 負荷重，單位面積負荷值大于40MPa，負荷帶沖擊性，且往往工作速度較高。2) 工作環(huán)節(jié)惡劣，軋輥溫度高，溫度變化大，并且常有水及氧化鐵皮的侵入。3) 拆裝頻繁，只有軸承的壽命可靠，工作才能保證軋機的作業(yè)率。短應(yīng)力線軋機選用四列短圓柱滾子軸承，結(jié)構(gòu)圖如圖7所示,其優(yōu)點是：[15]1) 四列短圓柱滾子軸承的磨損程度低于其它各類軸承，尤其適合于高速場合。如果具備適當(dāng)?shù)臐櫥瑮l件，其最高速度可達25～45m/s。2) 四列短圓柱滾子軸承的截面高度小，相同的輥身直徑，可容納輥頸的直徑最大，因而可提高負重能力。3) 該類軸承壽命長，有半無限軸承之稱謂。變窄型四列