【正文】 小時(shí)產(chǎn)量有兩種方法：按軋制品種的百分?jǐn)?shù)計(jì)算；按勞動(dòng)量換算系數(shù)計(jì)算。在此選用第二種方法，這種方法是在產(chǎn)品計(jì)劃中選取一種或幾種產(chǎn)品做為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，以其它產(chǎn)品的單品種小時(shí)產(chǎn)量與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的小時(shí)產(chǎn)量相比，即得出勞動(dòng)量換算系數(shù)，如下式所示： （）式中： X——?jiǎng)趧?dòng)量換算系數(shù) Ab——標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品小時(shí)產(chǎn)量，（t/h） A——某種產(chǎn)品小時(shí)產(chǎn)量，（t/h）在此選用Φ24圓鋼為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，其小時(shí)產(chǎn)量為標(biāo)準(zhǔn)小時(shí)產(chǎn)量，則可得各種產(chǎn)品的勞動(dòng)換算系數(shù)，參照這些系數(shù)可算出同一比例范圍內(nèi)各產(chǎn)品的平均勞動(dòng)換算系數(shù)。表57 平均勞動(dòng)換算系數(shù)規(guī)格Φ12～16Φ18～22Φ24Φ26～32百分比a2525勞動(dòng)換算系數(shù)1A79這樣，軋機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量為： ＝ 車間的年產(chǎn)量計(jì)算車間年產(chǎn)量是指一年內(nèi)軋鋼車間各種產(chǎn)品的綜合產(chǎn)量，以綜合小時(shí)產(chǎn)量為基礎(chǔ)計(jì)算，計(jì)算公式為： （）式中：A——車間年產(chǎn)量，（t/年） Ap——平均小時(shí)產(chǎn)量，（t/h） Tjw——軋機(jī)一年內(nèi)計(jì)劃工作小時(shí)數(shù)，（h） K2——時(shí)間利用系數(shù)本車間采用四班三倒的工作制度，時(shí)間安排參考現(xiàn)場(chǎng)，如表23所示： （） 式中：365—— 全年天數(shù)； T1—— 一年中計(jì)劃大修時(shí)間 ； T2—— 一年中定期中小修時(shí)間；T3—— 一年中換輥時(shí)間； T4——每天規(guī)定的交接班時(shí)間；24—— 每天小時(shí)數(shù)。表58 計(jì)劃工作小時(shí)數(shù)年日歷時(shí)間365天計(jì)劃?rùn)z修時(shí)間年工作時(shí)間326天停工時(shí)間額定年工作小時(shí)數(shù)大中修每年一次每次15天小修每月一次每次2天小計(jì)39天交接班換輥及導(dǎo)衛(wèi)事故及其它876036057693678241801502407768時(shí)間利用系數(shù)K2 ，其大小表示了軋機(jī)有效作業(yè)的情況，據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，～，在此取K2＝ 。則車間年產(chǎn)量為：＝5500＝ 萬(wàn)噸由此可見，年產(chǎn)量與原設(shè)計(jì)年產(chǎn)量相符。 車間金屬平衡在軋鋼生產(chǎn)中，金屬消耗是最重要的消耗，通常它占產(chǎn)品成本的一半以上，因此，降低金屬消耗，對(duì)節(jié)約金屬，降低成本有重要意義。金屬消耗一般由以下幾方面的消耗組成：（1）燒損。金屬在高溫狀態(tài)下的氧化損失，它包括坯料在加熱過(guò)程中生成的氧化鐵皮及軋制過(guò)程中形成的二次氧化鐵皮，但前者是主要的。（2）切損，包括切頭、切尾及切邊損失。主要與鋼種、產(chǎn)品種類及其要求、坯料尺寸計(jì)算的精確程度以及選用的原料狀況有關(guān)。（3）軋廢。由于操作不當(dāng)、管理不善或出現(xiàn)事故所造成的廢品損失。（4）清理表面損失。主要是原料表面缺陷的清理?yè)p失。金屬平衡是反映在某一定時(shí)期（通常為一年）的金屬材料的收支情況，它是編制工廠或車間生產(chǎn)預(yù)算與制定計(jì)劃的重要數(shù)據(jù)，因此必須在確定成品率及金屬損失率的基礎(chǔ)上編制出各種產(chǎn)品的金屬平衡表[16]。見表59：表59 金屬平衡表序號(hào)鋼 種成 品產(chǎn) 量（t/a）需 要坯料量（t/a）金屬收得 率（%）金 屬 消 耗切頭及廢品燒 損（t/a）（%）（t/a）（%）1碳 素1000001062923189310631結(jié)構(gòu)鋼2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu) 鋼15000015943847833159413合金1000001062923189310631結(jié)構(gòu)鋼4鉚螺鋼50000531461500353115彈簧鋼50000531461500353116低合金1500001594384783315941結(jié)構(gòu)鋼7合 計(jì)6000006377521894436376197 第6章 力能參數(shù)的校核第6章 力能參數(shù)的校核 軋制溫度的計(jì)算軋制溫度規(guī)程要根據(jù)有關(guān)塑性、變形抗力和鋼種特性的資料來(lái)確定，以保證產(chǎn)品正確成形不出裂紋、組織性能合格及力能消耗少。軋制溫度的確定主要包括開軋溫度和終軋溫度的確定。鋼材生產(chǎn)往往要求一定的組織性能、故要求一定的終軋溫度，開軋溫度的確定必須以保證終軋溫度為依據(jù)。終軋溫度因鋼種不同而不同，它主要取決于產(chǎn)品技術(shù)要求中規(guī)定的組織性能。本車間所軋鋼種大部分為低合金鋼，屬于亞共析鋼，其終軋溫度應(yīng)高于鐵碳相圖中的Ar3線50～100℃以便于獲得細(xì)致的晶粒組織，因此鋼坯的終軋溫度定為950～1100℃。由于本車間棒材軋制速度高，從開軋到終軋軋件溫度變化不大。可初步選定出爐溫度為1050℃。軋制道次中溫度變化的影響因素：許多學(xué)者研究證明，在軋制過(guò)程中只有相當(dāng)于總變形功的6～7％用來(lái)使金屬晶格扭曲作為彈性位能儲(chǔ)存金屬之中；而絕大部分變形功則轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)入軋件內(nèi)部。所以軋制時(shí)的變形熱在軋制過(guò)程中起著提高軋件溫度的作用，并參與軋制的全過(guò)程。對(duì)熱軋生產(chǎn)的重要工藝參數(shù)即軋件溫度變化的研究和準(zhǔn)確計(jì)算，是正確指導(dǎo)工藝設(shè)計(jì)、提供可靠的力能參數(shù)、校核設(shè)備能力、老企業(yè)的挖潛改造、建立數(shù)學(xué)模型、實(shí)現(xiàn)軋制過(guò)程自動(dòng)控制的基礎(chǔ)。但到目前為止，有關(guān)軋制過(guò)程中溫度變化的研究論文甚少，其重要作用還常常被人們所忽視。關(guān)于軋制過(guò)程的溫度變化，目前普遍停留在經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的水平上。顯然，這種狀況不能適應(yīng)生產(chǎn)技術(shù)水平不斷發(fā)展的要求。下面就這個(gè)問(wèn)題作些分析和探討，并提出軋鋼生產(chǎn)過(guò)程中求解溫度變化的諸因素：，結(jié)果使軋件的溫度上升，以表示；，結(jié)果使軋件的溫度下降，以表示；，由于軋件和軋輥表面呈粘著狀態(tài)，軋件向軋輥進(jìn)行熱傳導(dǎo)，由軋輥帶走熱量，結(jié)果使軋件溫度下降，以表示；，結(jié)果使軋件溫度下降以表示；，其結(jié)果使軋件溫度下降，以表示；，結(jié)果使軋件溫度上升，以表示。如果把鋼坯加熱溫度視為常數(shù)，則軋制過(guò)程中每一道次的溫度變化可以成下式： （） 從（61）式可以看出，每一道次的溫度變化是上述諸因素的綜合結(jié)果。不同的生產(chǎn)條件，各因素的差異甚大。當(dāng)材質(zhì)、變形速度、變形狀態(tài)等條件一定時(shí)，軋制溫度愈低，使軋件產(chǎn)生變形所需要的變形功也就愈大，所引起的軋件溫度回升值在溫度變化中就起著主導(dǎo)作用。低溫軋制時(shí)軋件的明顯升溫是現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工作者所熟知的。軋件待熱時(shí)間愈長(zhǎng)，輻射和對(duì)流散熱所造成的溫度下降值也就愈大。軋鋼工作者在制定生產(chǎn)工藝方案和進(jìn)行工藝平面布置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小其對(duì)溫降的影響。高速連續(xù)式軋機(jī)則是解決這個(gè)問(wèn)題的有效手段，隨著速度的提高，傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流等帶走的熱量損失將大為減少。軋制過(guò)程中冷卻水帶走熱量所引起的溫降是一個(gè)很難處理的數(shù)據(jù)。因?yàn)樵谲堉七^(guò)程中一般對(duì)軋件并不進(jìn)行專門冷卻，只是在冷卻軋輥、軸承和導(dǎo)衛(wèi)時(shí)冷卻液體濺落在軋件上造成的熱量損失。在一般情況下此因素對(duì)軋件每一道次溫度變化影響甚微，且影響程度和軋制速度成反比。另外，軋制速度在一定程度上決定著待軋時(shí)間。生產(chǎn)的連續(xù)性愈強(qiáng)其反映也就愈明顯，并可近似地認(rèn)為是待軋時(shí)間的函數(shù)。軋件在待軋過(guò)程中對(duì)流熱損失相對(duì)于輻射熱損失來(lái)說(shuō)也小得多，二者同樣是待軋時(shí)間的函數(shù)。為了運(yùn)算簡(jiǎn)便，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)歸納換算，對(duì)、和作如下處理： （） 式中——機(jī)列型式系數(shù)；＝～；橫列式軋機(jī)取下限，連續(xù)式軋機(jī)取上限。 如果在軋制過(guò)程中采用強(qiáng)制手段冷卻軋件，上式就不妥當(dāng)了，控制軋制就是這種情況。這時(shí)應(yīng)按具體情況分別推導(dǎo)計(jì)算方程。許多學(xué)者研究表明，同對(duì)比可以忽略不計(jì)，這樣簡(jiǎn)化后的方程式可以寫成： （）通常軋件的頭部和尾部的溫度變化是不一致的，為了確定在特定生產(chǎn)條件下合理的軋件盤重和坯料斷面以及準(zhǔn)確計(jì)算在軋制過(guò)程中軋件各部分的溫度變化，取其一個(gè)變形區(qū)作為計(jì)算單位，具體分析如下： （） ——道次軋制壓力，； ——變形區(qū)長(zhǎng)度，；其中； ——軋輥工作半徑，； ——變形區(qū)內(nèi)軋件平均斷面積。2. 輻射熱所引起的溫降計(jì)算軋制過(guò)程中任何兩道次的間隙時(shí)間內(nèi)，軋件都向周圍空氣輻射出大量的熱量。輻射時(shí)間的長(zhǎng)短、軋件本身溫度、周圍空氣溫度的高低以及軋件表面積的大小決定著輻射熱量的多少。根據(jù)輻射定律，因輻射熱所引起的軋件溫降為： （）其中：——軋件絕對(duì)溫度，——兩道次間的間隙時(shí)間，；——單位長(zhǎng)度軋件表面積，其絕對(duì)值等于軋件斷面周長(zhǎng)， 箱形孔軋件： 橢圓孔軋件： 圓孔軋件：平橢和扁橢孔軋件： ——第nl道次的軋件斷面積。在熱軋過(guò)程中，軋輥和軋件基本處于粘著狀態(tài)，二者溫度差又非常懸殊，所以軋件向軋輥進(jìn)行的傳導(dǎo)熱是不可忽視的。由于軋件在進(jìn)入變形區(qū)和離開變形區(qū)的全過(guò)程中，二者的表面溫度是變值，這樣就使傳熱過(guò)程的計(jì)算變得十分復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，把軋件和軋輥看成兩個(gè)相互接觸的半無(wú)限體，即在熱交換過(guò)程中，軋件和軋輥表面各自保持溫度不變。這樣，由于導(dǎo)熱所引起的軋件溫度變化可按下式計(jì)算： （） 其中： ——軋件溫度，； ——一個(gè)變形區(qū)長(zhǎng)度的軋制時(shí)間，； ——變形區(qū)內(nèi)軋件平均厚度。由此可得溫降的總公式： （） 0200400600800100012001357911131517機(jī)架溫度軋制溫度 隨著軋制過(guò)程的進(jìn)行溫降變化理論計(jì)算得系數(shù)不易定準(zhǔn)，故與現(xiàn)場(chǎng)軋機(jī)中間各段實(shí)測(cè)溫度對(duì)比，可確定各道溫度如下：表61 軋制過(guò)程的溫降變化道次123456789溫度t/℃105010281021100199598999710071029道次101112131415161718溫度t/℃103810461049870884891897901928 軋制力能計(jì)算及電機(jī)校核 平均單位壓力的計(jì)算據(jù)經(jīng)驗(yàn)，熱軋型鋼采用艾克隆德公式計(jì)算平均單位壓力與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較相近，公式為： （）式中： ――外摩擦對(duì)單位壓力影響的系數(shù)；――沿接觸弧上金屬的平面變形抗力，；――粘性系數(shù)，；――平均變形速度，；其中（1+m）是考慮外摩擦的影響。 （） （） （） （）式中： ――軋輥工作輥半徑， ――軋件平均壓下量， ――軋制溫度， ――以百分?jǐn)?shù)表示的錳含量 ――以百分?jǐn)?shù)表示的碳含量 ——決定于軋制速度的系數(shù)，軋制速度在6～10時(shí)， ―摩擦系數(shù)的計(jì)算：對(duì)于鋼軋輥，對(duì)于鑄鐵軋輥。本車間選用鑄鐵軋輥。℃，所以： 20MnSiV，其化學(xué)成分中， 表62 隨軋制速度的變化軋制速度/系數(shù)/616～1010～1515～20外摩擦對(duì)單位壓力影響的系數(shù)（以第一道次為例） 5. 平均變形系數(shù)（以第一道次為例） （以第一道次為例） 軋制壓力的計(jì)算軋制壓力的計(jì)算公式為： （） 式中：——平均單位壓力；——軋件與軋輥的接觸面積，其計(jì)算公式為： （）式中：——軋輥平均工作半徑，；——平均壓下量。以第一道次為例：以下道次與第一道算法步驟相同。軋件平均高度的計(jì)算公式為：箱形孔軋件： 橢圓孔軋件： 圓孔軋件： 平橢和扁橢孔軋件： 為軋件高度 軋制力矩的計(jì)算傳動(dòng)兩個(gè)軋輥所需的軋制力矩為： （） 式中：——軋制力；——力臂；——力臂系數(shù)，有孔型限制時(shí)，摩擦力增加力臂長(zhǎng)度；因計(jì)算困難，；——接觸弧長(zhǎng)度， 。以第一道次為例：以下各道次的軋