【正文】 8 設(shè)備強度與電機能力校核 軋管機力能參數(shù)計算由軋制力的實測結(jié)果表明，最大軋制力處于前兩架，現(xiàn)以第一架為例說明軋制力的計算。 已知的基本參數(shù)孔型高度 H=孔型寬度 B=輥身直徑 Dg=550mm，Dgmin=490mm鋼管尺寸 DMSM= DKSK=芯棒直徑 Dd=137mm延伸系數(shù) 軋輥轉(zhuǎn)速 鋼種 T91軋件溫度 t1=1150℃軋件出口速度 V1=軋件入口速度 軋件對軋輥的作用力P單機軋制時，因無張力作用，軋制力最大，計算公式為：式中：、分別為減徑區(qū)和減壁區(qū)的平均單位壓力，MPa； 、分別為減徑區(qū)和減壁區(qū)的接觸面積的水平投影，mm。(1)金屬與軋輥接觸面水平投影的計算①接觸面水平投影總面積F的計算按照B. 阿尼西伏諾夫推薦式：式中：B孔寬， mm； D0軋輥名義直徑, ； 第一架減徑量，； 軋輥底徑，；將數(shù)據(jù)代入上式，得出②減壁區(qū)接觸面水平投影面積減壁區(qū)F1=FF2==5630mm2 (2)平均單位壓力的計算①減徑區(qū)平均單位壓力 (MPa)式中：減徑區(qū)鋼管平均直徑，由下式確定：外區(qū)影響系數(shù)，由下式確定：其中減壁區(qū)長度：為了確定金屬流動應(yīng)力由參考文獻得，所以所以：②減壁區(qū)平均單位壓力(參見《鋼管塑性變形原理》)其中：確定流動應(yīng)力由參考文獻：式中：f金屬與軋輥間的摩擦系數(shù)，由確定，其中，軋制速度，t=1150℃所以所以由以上計算， 軋件對芯棒的軸向力式中：金屬與芯棒間的摩擦系數(shù)。 軋制力矩計算連軋管機各軋輥軋制力矩造成以下幾方面：減徑、減壁區(qū)軋制力造成的力矩；相鄰機架間前后張力產(chǎn)生的力矩；芯棒作用力產(chǎn)生的力矩。在第一單機架軋制時，后二部分為零，且按下式估算各輥轉(zhuǎn)矩： () 軋輥強度校核根據(jù)以上求得的力參數(shù)，作出軋輥受力圖、彎矩圖和扭矩圖，并確定其危險斷面。確定軋輥的幾個基本參數(shù)：軋輥輥身直徑：550mm；軋輥輥頸直徑：300mm；軋輥軸頭直徑：270mm；軋輥的名義直徑：560mm；軋輥輥身寬度：320mm；壓下螺絲中心距：700 mm。圖81 軋輥和輥徑的彎曲強度及扭轉(zhuǎn)強度圖 輥身部分——僅考慮彎曲強度對于軋輥輥身，只考慮其彎曲強度。根據(jù)軋輥受力圖，，軋輥中部的彎矩最大，該處為危險斷面：所以：對鑄鋼軋輥，安全系數(shù)取，當時，許用應(yīng)力。，校核通過。 輥頸部分——按彎扭合成由于輥頸受到軋制力和扭矩的作用，因此其強度要考慮彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力。輥頸和輥身的接觸處產(chǎn)生的應(yīng)力最大，此處為危險斷面。① 彎曲應(yīng)力所以：②扭轉(zhuǎn)應(yīng)力對于鑄鋼軋輥，據(jù)第四強度理論有： ，校核通過。 軸頭部分的強度校核軸頭部分主要受到電機的扭矩，軋制力是很小的，也是其他的大的外力的作用，故只考慮扭轉(zhuǎn)強度的影響。軸頭扭轉(zhuǎn)力矩抗扭截面模量軸頭扭轉(zhuǎn)強度，校核通過。 主電機容量校核 軋輥傳動所需要力矩軋輥傳動力矩：式中： 電機軸上總力矩； 軋制力矩； 總摩擦力矩； 空轉(zhuǎn)力矩； 電機軸上動力矩。軋制力矩：摩擦力矩：，其中，所以對油膜軸承，輥頸直徑。()忽略動力矩，則 繪制電機負荷圖計算純軋時間對第i架而言實測得到：()式中：，所以電機軸上負荷圖15st/s圖82 電機軸上符合圖 電機能力校核發(fā)熱校核要求均方根功率額定功率或均方根力矩額定力矩。140熱校核通過。 過載校核要求 式中： 負載最大力矩(折算到電機軸上)； 電機額定轉(zhuǎn)矩； 電機過載系數(shù)，取 k 考慮電源電壓波動對額定轉(zhuǎn)矩的影響系數(shù)，一般取。取k=。過載校核通過9 軋機生產(chǎn)能力計算 典型產(chǎn)品的軋機小時產(chǎn)量 軋制節(jié)奏的確定產(chǎn)品大綱中，除了部分規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)奏受連軋工序的制約以外，大多數(shù)規(guī)格的薄弱環(huán)節(jié)在穿孔工序。因此，在確定軋制節(jié)奏時，應(yīng)在穿孔和連軋周期中取得最大。 穿孔純軋時間Tcz的確定。 穿孔速度圖，并持續(xù)軋制1秒鐘，其余時間的軋制速度為，變形區(qū)出口截面處金屬軸向速度，由下式確定：式中：變形區(qū)出口截面輥徑，； 穿孔軋輥直徑，； 軋輥送進角，寶鋼狄舍爾穿孔機，通常； 穿孔效率，當時，實測。由上式得到：則純軋時間為：式中：空心坯（穿孔毛管）長度； 穿孔變形區(qū)長度，；其中入、出口變形長度可按下式計算：其中=這里、。代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得；； 穿孔間隙時間穿孔間隙時間是指前一根軋件尾部離開變形區(qū)到后一根軋件接觸軋輥的間隔時間。在內(nèi)，穿孔機要完成一系列輔助工作，的長短與空心坯規(guī)格無關(guān)。取(穿孔間隙時間)∴穿孔周期為： 連軋周期從減徑空心坯被連軋機進料臺的撥料器翻入連軋機進料輥道開始，第二根空心坯翻入為止。這里(一般取15sec, 以免小時產(chǎn)量過高)。 軋制周期T 軋制節(jié)奏R ，（根/分） 軋機小時產(chǎn)量計算 理論小時產(chǎn)量 =（t成品/小時）式中：機組軋廢率，對全浮芯棒連軋機組； 冷區(qū)收得率，對鍋爐管 實際小時產(chǎn)量 （t/小時） 式中：軋機利用系數(shù)，這里取。10 技術(shù)經(jīng)濟指標 能源介質(zhì)消耗指標表101 能源介質(zhì)消耗指標No能源介質(zhì)名稱單位能耗備 注1水生產(chǎn)用水最大7000水壓：平均6790生活用水最大200平均1472重油kg/h3000油壓：~3蒸汽最大t/h壓力：平均4電力kW87000小時計算復(fù)合：61000kW5壓縮空氣N17585~19783壓力：6860Pa6氧氣（）最大N552壓力：平均3247氮氣（）最大N830壓力：平均3508氬氣（）最大N9壓力：平均 工具消耗指標圖102 工具消耗指標圖No項目主要技術(shù)數(shù)據(jù)單位年耗量1穿孔機導(dǎo)板材質(zhì)GX50NiCrW48 28只42穿孔機頂桿Cr5Mo根153穿孔頂頭合金鑄鋼只46504穿孔機軋輥CK45 Φ650~760只1265張減機軋輥特殊球墨鑄鐵Φ275只11676連軋機芯棒X38CrMoV51根76Φ99~82~21000—7連軋機軋輥針狀組織球墨鑄鐵Φ450~400只1948瓦格拉鋸鋸片Φ1020片1325結(jié) 論本設(shè)計是在衡陽鋼管公司Ф89連軋機組裝備條件下的產(chǎn)品開發(fā)，根據(jù)Ф89機組現(xiàn)有的設(shè)備條件設(shè)計了工藝流程及相關(guān)變形工具和調(diào)整參數(shù)、編制了軋制表、并通過計算分析了連軋機組第一機架的軋制過程，得到了軋制力參數(shù)，據(jù)此進行了設(shè)備強度及電機能力校核。設(shè)計的工藝及參數(shù)理論上是符合機組的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)要求。在此特別感謝尹元德老師的指導(dǎo)，在尹元德老師的指導(dǎo)下才能順利完成本設(shè)計。由于設(shè)計者的知識水平有限，參考資料的局限性，以及考慮到鋼管生產(chǎn)過程的復(fù)雜性，設(shè)計的參數(shù)不可能在實際生產(chǎn)中完全最優(yōu)化，需要在實際的生產(chǎn)中加以調(diào)整，以期得到最優(yōu)的工藝。致　　謝感謝李勝祗老師和尹元德老師，他們在我設(shè)計和論文的寫作過程中給予我悉心指導(dǎo)。兩位老師深厚的學術(shù)造詣、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、隨和的教學風格，使我受益菲淺，在此謹向他們表示深深的感謝！感謝學校給我提供了優(yōu)越的學習環(huán)境，尤其是在論文寫作期間，圖書館和教室給我提供了很多的方便。向在百忙之中抽出時間審讀我的論文的評閱專家和答辯委員們致以深深的敬意。參考文獻[1] 李長穆. 現(xiàn)代鋼管生產(chǎn)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1984.[2] 國外熱軋無縫鋼管生產(chǎn)新發(fā)展編寫組. 國外熱軋無縫鋼管生產(chǎn)新發(fā)展[M]. 太原：山西人民出版社，1981.[3] 恭堯，周國盈. 連軋鋼管[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1992. [4] 武漢鋼鐵設(shè)計研究院. 軋鋼車間設(shè)計參考資料之一（通用部分）內(nèi)部資料[5] 武漢鋼鐵設(shè)計研究院. 軋鋼車間設(shè)計資料之二（力能參數(shù)部分）內(nèi)部資料[6] 王北明. 國外連軋鋼管[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，出版年.[7] 著者. 張力減徑機[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，出版年. [8] 王寧. 張力減徑機橢圓孔型設(shè)計方法[J]. 寶鋼技術(shù)，1986，卷（期）：頁碼.[9] 編者. 工業(yè)爐設(shè)計手冊[M]. 出版地：出版社，出版年.[10] 上海冶金設(shè)計院. 寶鋼140機組引進技術(shù)資料（之一至之五）. [11] 王廷溥. 軋鋼工藝學[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1980.[12] 王廷溥. 金屬塑性加工學[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1988.[13] 李連詩. 鋼管塑性變形原理[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1985.[14] 劉峰. 連軋管孔型設(shè)計的新方法[J]. 鋼管，1982，(4): 頁碼.[15] J. Kazanecki, J. Kajtoch. Elongating tube hollows on a cylindrical mandrel in Dieschers39。s mill. TUBE INTERNATIONAL, 1998, 17(5):頁碼. [16] W. A. Khudheyer, D. C. Barton, T. Z. Blazynski. A parison between macroshear redundancy and loading effects in 2 and 3roll rotary tube cone piercers. Journal of Materials Processing Technology, 1997, 65:191202. [17] E. Erman. The influence of the processing parameters on the performance of the tworoll piercing operation. Journal of Materials Processing Technology, 1987, 15:167179.[18] Albert Pozsgay. AccuRoll: A new type of seamless tube mill. Iron and Steel Engineer. 1986, (6):3642.[19] 盧秉林. 生產(chǎn)實習參考資料. 安徽工業(yè)大學 （非正式出版）[20] Kazutake Komori, Kouta Mizuno. Study on plastic deformation in conetype rotary piercing process using model piercing mill for modeling clay [J]. Journal of Materials Processing Technology, 2009, Vol. 209, pp. 49945001.[21] J C Prince, R Maro241。o, F Le243。n. Thermomechanical analysis of a piercing mandrel for the production of seamless steel tubes [J]. J. Process Mechanical Engineering, 2003, Vol. 217, pp. 337344.[22] Z. Pater, J. Kazanecki, J. Bartnicki. Three dimensional thermomechanical simulation of the tube forming process in Diescher’s mill [J]. Journal of Materials Processing Technology, 2006, Vol. 177, pp. 167170.