【導(dǎo)讀】在現(xiàn)代社會的國民經(jīng)濟中，鋼鐵生產(chǎn)占據(jù)著很重要的地位。鋼鐵材料的用途十分廣泛，是鐵路、交通、機械、建材及其他部門，都需要有質(zhì)量優(yōu)良，品種齊全，數(shù)量足夠的鋼鐵。中厚寬板廣泛用于機器制造、造船、建筑、橋梁、容器罐以及大直徑輸送管線等部門，寬度越大，軋輥撓度越大，軋制平直鋼板的困難越大。邯鋼2800mm中板軋機是由德國引。進的二手設(shè)備，在德國曾生產(chǎn)過3×2500mm鋼板。我國新建軋機最少都定為5mm，少數(shù)定為6mm，先進性自然就差一些。生產(chǎn)厚度4mm以下中板時，鋼板軋制長度要在20m以下，因此，坯料單重受到很大限制，板塌下到輥道蓋板上，鋼板在輥子上打滑便輸送不了.1軋機比較和選擇···········································································································4. 軋機類型及其布置得比較························································································4

　　

【正文】 道的變形程度：由加工原理可知，若按 圖 2－ 2 所示的變形抗力曲線查找變形抗力時 ， 需先求出 個道 的壓下率， 如表 2－ 1 所示。 (8) 計算各道的平均變形速度；：可用下式計算變形速度 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 2 壓下規(guī)程和輥型設(shè)計 16 ? ?HhRhv ??? /2.? 式中 R、 v — 一軋輥半徑及線速度 (9) 求各 道 的變形抗力：圖 2－ 2，由各道相應(yīng)的變形速度及軋制溫度即可查 壓下率為30％時鋼的變形抗力，再經(jīng)換算成該道實際壓下率時的變形抗力。 (10) 計算各道的平均單位壓力 ( cp )：根據(jù)中、厚板軋制的情況，可取應(yīng)力狀態(tài)影響系數(shù)?? ＝?，故 ??scp ＝ 。 （ 11）計算個道總壓力： P=Bl cp 。 (12) 計 算傳動 力矩 ：軋制力矩按 下 式計算 MP=2Pa=2PLcψ 式中 P— 軋制力， KN； a— 力臂， mm； ψ — 力臂系數(shù)； M— 軋制力矩 KN mm 或 N m 在熱軋時，力臂系數(shù) ψ =~，其中粗軋機組： ψ =~；精軋機組： ψ =~。 附加摩擦力矩按下式計算： Mm1=Pfdz(Dg/Dz) 式中 f— 支撐輥軸承的摩擦系數(shù)； dz— 支撐輥輥徑直徑； Dg、 Dz— 工作輥及支撐輥直徑。 Mm2 可由以下式計算： Mm2=(1/η1)(Mz+Mm1) 式中 η— 傳動效率系數(shù)，（單級齒輪傳動時 =~）。 換算到主電動機軸上的附加摩擦力矩應(yīng)為： Mm=Mm1/i+Mm2 軋機的空轉(zhuǎn)力矩（ Mk）通?？砂唇?jīng)驗辦法來確定 ： Mk=(~) MH 式中 MH— 電機的額定轉(zhuǎn)矩。 故總傳動力矩 M 為： M= MP + Mm + Mk 因此，本壓下規(guī)程的力能參數(shù)如表 2－ 1。 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 2 壓下規(guī)程和輥型設(shè)計 17 輥型設(shè)計 熱軋中厚鋼板時，軋輥受軋制力的作用將產(chǎn)生彎曲變形，同時輥身長度方向溫度分布的不均勻?qū)⒁疖堓伒牟痪鶆蚺蛎?，這 些都會使軋出的鋼板在橫斷面上厚度不一致，影響了產(chǎn)品質(zhì)量。為了保證產(chǎn)品厚度精度要求，需要預(yù)先將軋輥輥身磨成具有一定凸凹度的輪廓曲線，以補償軋制時輥縫形狀的變化，使軋輥在不均勻熱膨脹及軋制力的作用下仍然保持平直的輥 縫，獲得橫斷面厚度均勻的產(chǎn)品。在輥型設(shè)計時對軋輥的磨損不必考慮，只考慮軋輥的不均勻熱膨脹和軋輥的彈性彎曲變形。 在設(shè)計新軋輥的輥型曲線（凸度）時，主要是考慮軋輥的不均勻熱膨脹和軋輥彈性彎曲（撓度）的影響。由于軋輥熱膨脹所產(chǎn)生的熱凸度，在一般情況下與軋輥彈性彎曲產(chǎn)生的撓度相反，故在設(shè)計輥型時，應(yīng)按熱凸 度與撓度合成的結(jié)果，定出新輥的凸度（或凹度）曲線。 (1)根據(jù)大量的實踐資料統(tǒng)計，軋輥不均勻熱膨脹產(chǎn)生的熱凸度曲線可近似地按拋物線計算 [7]： ytx=?Rt[(x/L)21]= ?Rt[1(x/L)2] （ 2－ 19） 式中 ： ytx— 距輥中部為的任意斷面的熱凸度； 表 2－ 1 典型產(chǎn)品壓下規(guī)程 道次 0 1 在軋機前轉(zhuǎn)90 2 3 在軋機前轉(zhuǎn)90 4 5 6 7 8 9 軋制方法 除鱗 軋邊 橫軋 橫軋 縱軋 縱軋 縱軋 縱軋 縱軋 縱軋 機架形式 除鱗箱 立輥 四輥 四輥 四輥 四輥 四輥 四輥 四輥 四輥 軋件尺 寸/mm h 300 300 235 175 125 87 63 48 37 30 b 2500 2450 3750 3750 4000 4000 4000 4000 4000 4000 l 3500 3750 2980 4000 5250 7543 10417 13672 17736 21875 壓下量 /mm 50 65 60 50 38 24 15 11 7 軋制時間 /s 間隙時間 /s 10 6 10 6 6 4 4 4 4 軋制速度 /r/min 穩(wěn)速 20 20 40 40 40 60 60 60 拋出 20 20 20 20 20 20 軋制溫度 1120 1119 1118 1117 1115 1113 1109 1103 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 2 壓下規(guī)程和輥型設(shè)計 18 /176。 C 變形程度/％ 7 7 30 27 23 22 變形速度/ 1?s 13 sp? /Mpa 55 63 70 74 78 85 100 101 Η 系數(shù) 變形區(qū)長度/mm 213 205 187 163 130 102 88 70 總壓力 /MN 總力矩/MN*m 7 5 ?Rt— 輥身中部的熱凸度；按下式計算 ?Rt=yt=KTα (TZTB)R=KTα ?TR 式中 ?T— 輥身中部和邊部溫度差，本設(shè)計因是熱軋 中 板故約取?T1=50℃ ； R— 軋輥半徑； α — 軋輥材料的膨脹系數(shù)，鋼輥 α 可取為 13*106/℃ ，鑄鐵輥 α 為*106/℃，本設(shè)計為 鋼 輥取α =*106/℃； KT— 考慮軋輥中心層與表面層不均勻分布的系數(shù)，一般 KT=。 把前面數(shù)據(jù)代入上式計 算得： R=700mm， mmRt ?? L— 輥身長度之半； x— 從輥身中部起到任意斷面的距離，在輥身中部 x=0；在輥身邊緣 x=L。 (2)由軋制力產(chǎn)生的軋輥撓度曲線，一般也可以按拋物線的規(guī)律計算： yx=y[1(x/L)2] （ 2－ 20） 式中 ： yx — 距輥身中部為 x 的任意斷面的撓度； y— 輥身中部與邊部的撓度差； 本設(shè)計 工作輥撓度 按下式計算 y1=Kw1P Kw1=(A0+υ1B0)/[Lβ(1+υ1) （ 2－ 21） 式中 ： P— 軋制力； Kw1工作輥柔度； υ1 υ2系數(shù)，可按下式計算： 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 2 壓下規(guī)程和輥型設(shè)計 19 υ1=(+3n2ζ+18β)/(+3ζ) υ2=(+3ζ+18βK)/(+3n2ζ) A0=n1(a/L7/12)+n2ζ B0=(34u2+u3)/12+ζ(1u) (u=b/L) 這里 ： a— 兩壓下螺絲中心距； L— 輥身長度； B— 軋件寬度。 B=4000mm n1=E1/E2(D1/D2)4= (D1/D2)4 n2 =G1/G2(D1/D2)4= (D1/D2)4 ζ=kE1/(4G1)(D1/L)2=(D1/L)2 β=πE/2(D1/L)4=346000(D1/L)4 將前面的數(shù)據(jù)代入上式計算得： n1 n2 β ξ A0 B0 υ1 Kw1 ty /ｍｍ 4* 910? 將軋輥熱凸度曲線和撓度曲線疊加起來，即得出軋輥輥型的磨削凹凸曲線。 tx=yx=ytx=[KwPKTRα ?T][1(x/L)2] （ 2－ 22） 當(dāng) x=0 時，即在輥身中部，則可得 yx=y， ytx=?Rt=yt，故得其最大實際凸度為： t=yyt 如果值為正值，說明由于軋制力引起的撓度大于不均勻熱膨脹產(chǎn)生的熱凸度，故此時原始輥型應(yīng)磨成凸度，反之，則為凹度（例如疊軋薄板時）。軋輥必須預(yù)先磨制成這樣的原始凸度，才能在軋制過程中使輥縫保持平直。 將前面的數(shù)據(jù)代入上式得： 軋機原始輥凸度為： ； 在實際生產(chǎn)中，原始輥凸度的選定并不是或者 不完全是依靠計算，而主要依靠經(jīng)驗估計和對比。檢驗原始輥型的合理與否應(yīng)從產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備利用情況、操作的穩(wěn)定性以及是否有利于輥型控制與調(diào)整等方面來衡量。在采用液壓彎輥裝置的現(xiàn)代化中厚板軋機上，原始輥型凸度的選擇可以大為簡化，但由于彎輥裝置的能力也有一定范圍，因而還需要有一定的原始輥凸度與之配合工作。輥型凸度選得合適時，液壓彎輥在其能力范圍內(nèi)將有效地消除板形缺陷。 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 3 軋制圖表和年產(chǎn)量計算 20 第 3 章 軋制圖表和年產(chǎn)量計算 軋制圖表 研究軋機工作圖表的意義 軋機的工作圖表，或稱軋制圖表是 研究和分析軋制過程的工 具。在軋制圖表中 表示了軋制過程中 道次與時間的關(guān)系。通過對這些關(guān)系的研究與分析可以清楚地看到： 軋件 在軋制過程中所用的軋制時間、各 道次 之間的間隙 時間 、軋制一根鋼機組所需要的總的延續(xù)時間和軋制過程小軋件交叉軋制的情況、軋件在任一時間所處的位置等等。 軋制圖表 在軋鋼 生產(chǎn)過程中的作用歸結(jié) 起來 主要是以 下幾 點： 1） 分析與研究軋鋼機工作情況，找出工序間的薄弱環(huán)節(jié)，以利于改進，使軋制過程趨于 合理 ； 2）準(zhǔn)確 計算軋制時間， 同時 軋鋼時的交叉時間，各工序之間配合的時間以及 軋制 節(jié)奏時間等，用以計算軋鋼機的產(chǎn) 量 ； 3） 計算軋制過程 中 軋輥、機架等所承受的軋制 壓力 和核算電動機傳動軋機所承受的負(fù)荷情況。 軋制圖表的基本形式及其特征 軋制圖表 表示 和反映了軋制道次和時間之間的關(guān)系。而在軋制圖表 中 所標(biāo)明的純軋時間、間隙時間、軋制節(jié)奏時間和軋制總延續(xù)時間被稱之為四個特征時間。軋機布置方式不同，軋制產(chǎn)品品種不同，軋制圖表形式也不一樣，則反映軋制 過程 的這四個特征時間的變化規(guī)律也不同。從一定意義 上 講，研究軋制圖表就是研究這四個特征時間的內(nèi)在聯(lián)系和它們之間在不同軋機布置 時 的變化規(guī)律。幾種典型軋機的軋制圖表形式如下 [3]。 1．單機座可逆式軋機的 工作圖表 生產(chǎn)各種坯料的初軋機、厚板軋機都是可逆式的單機座軋機。 這類軋機的工作圖表形式如圖 4－ 1 所示，其軋制圖表的時間特征為： tTT z ??? （ 3－ 1） 式中 ： T—— 軋制節(jié)奏時間 (秒 )； zT —— 一根鋼的總延續(xù)時間 (秒 )； Δt—— 上 根 軋完到下根開始軋的間隔時間 而 ?? ?? TjTT zhz （ 3－ 2） 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 3 軋制圖表和年產(chǎn)量計算 21 式中 ： ?zhT —— 各道次純軋時間之和 (秒 )； ?jT —— 各 道次間的間隙時間之和 (秒 )； 因此 ，各 道次的純軋時間 是遞增的。 即 隨軋制道次的增加的加長。 這類 軋機的間隙 時間 依 各 道次 間 的操作情況而定，有 時 長，有 時 短，它們之間沒有固定的變化規(guī)律。 圖 3－ 1 單機座可逆式軋機的工作圖表 2．橫列式軋機的工作圖表 工作圖表形式如圖 3－ 2 所示。 從這類軋制圖表上可以看到它的特點是： jchz TTT ?? （ 3－ 3） 式 中 ： jchT —— 軋制過程中軋件同時軋制的交叉時間 (秒 )。 交叉軋制時間是先后兩根鋼在軋制總延續(xù)時間中的 重疊 部分。 因而可以看到，兩根軋件交叉 軋制 的時間愈 長 ，軋制節(jié)奏時間愈短， 軋機 產(chǎn)量就愈高。 此類軋機的總延續(xù) 時間 與單機座軋機一樣，為各 道次 純軋時間和間隙時間之和。亦即如下 關(guān)系 ： ? ??? jzhz TTT （ 3－ 4） 其 純軋時間是隨軋制道次增加而遞增的。如 下 式所示： z h nzhzhzh TTTT ???? ?321 （ 3－ 5） 各道次間的間隙時間取決于操作動作所需時間和孔型布置情況，波動范圍也較大。 分析橫列式軋機的軋制 圖表 可知，橫列式布置的軋機由于受其布置形式和軋制方式的限制，與相同類型的其他類型的軋機相比，具有較長的總延續(xù)時間。因此， 一般 只適用于生產(chǎn)規(guī)格較大的鋼材。 在 此類軋機上 生產(chǎn)斷面規(guī)格較小的鋼材時 ，為保證在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)以及 頭尾 溫度差允許的條件下完成產(chǎn)品的軋制變形，常采用 活套 軋制。其軋制圖表形式如圖 3－ 3 所示。 3．順列式 (跟蹤 式 )軋機的工作圖表 軋制圖表形式如圖 3－ 4 所示。分析這類軋制圖表有如下特點： 1)軋制 節(jié)奏 ttT zh ??? （ 3－ 6） 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 3 軋制圖表和年產(chǎn)量計算 22 2) 由 于各架軋機的 軋制 速度可調(diào)，故各道 軋制 時間 近似 相等。亦即 z h nzhzhzh TTTT ???? ?321 （ 3－ 7） 式中 ： zh nzhzhzh TTTT 、 321 一一各 道次 純軋 時間 (秒 )。 圖 3－ 2 橫列式布置的軋機工作圖表 圖 3－ 3 帶活套軋制的軋機工作圖表 3)通過調(diào)整 軋制 速度和機架間距離可使道次間的間隙時間做到近似相等， 即有下列 關(guān)系： jnjjj TTTT ???? ?321 （ 3－ 8） 式 中 ： jnjjj TTTT 、 ?321 —— 各 道次 間的間隙時間 (秒 )。 4) n 道 次的 軋制 總延續(xù)時間與軋制時間、間隙時間有如下關(guān)系 ： ? ? jzhjzhz tnntttT 1????? ? ? （ 3－ 9） 式中 n 一軋 制 道次數(shù)。 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 3 軋制圖表和年產(chǎn)量計算 23 圖 3－ 4 順列式布置的軋機工作圖表 4．連續(xù)式軋機的工作圖表 連續(xù)式布置 的軋機軋制 圖表 形式如圖 4－ 5 所示 。 從連續(xù)式軋機軋制圖表中可以看出這類軋機的工作圖表的特點是： 1)因維持連軋關(guān)系的軋機 每 架只軋一道從保持單位時間內(nèi)通過各機架的金屬流 量 相等的原則，各道次純軋時間相等。即 KTTT z h nzhzh ???? ?21 （ 3－ 10） 2)各道次間的間隙時間 隨 各架軋機軋制速度的 提高而遞減 。亦即有如下關(guān)系： jnjj TTT ??? ?21 （ 3－ 11） 3) 軋制節(jié)奏時間則為 ttT zh ??? （ 3－ 12） 4）軋制總延續(xù)時間 ??? jzhz ttT （ 3－ 13） 圖 3－ 5 連續(xù)式布置的軋機工作圖表 分析連續(xù)式軋機的軋制圖表很容易看到，連續(xù)式軋機具有短的總延續(xù)時間和軋制節(jié)奏時間 ，這就是 為什么 連續(xù)式軋機具有較高的小時產(chǎn)量和能在一定的加工溫度的范圍內(nèi)完成金屬軋制變形的 重要原因 。 綜合上述的幾種典型的軋制圖表形式，本次 厚 板 車間設(shè)計的 單 機架布置的四輥可逆式5000mm厚板軋機軋制工作圖表如 附圖 1。 年產(chǎn)量的計算 軋機 產(chǎn)量是衡量軋機技術(shù)經(jīng)濟效果的一個主要指標(biāo)，是車間設(shè)計中重要的工藝參數(shù)。設(shè)計的任務(wù)就是發(fā)揮軋機的生產(chǎn)能力，使車間建成后在預(yù)定的時間內(nèi)達到和超過設(shè)計水平。因此，軋機生產(chǎn)水平的高低和它實際能達到的能力是衡量設(shè)計質(zhì)量的重要指標(biāo)。 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 3 軋制圖表和年產(chǎn)量計算 24 軋機小時產(chǎn)量計算 軋機單位時間內(nèi)的產(chǎn)量稱為軋機的生產(chǎn)率。分別一小時、班、日、月、和年為時間單位計算。其中，小時產(chǎn)量為常用的生產(chǎn)指標(biāo)。軋機技術(shù)上可能達到的小時產(chǎn)量可用下式計算 3： QTA 3600? （ 3－ 14） 式中 ： A—— 軋機小時產(chǎn)量；（噸 /小時） Q—— 原料重量（噸）； T—— 節(jié)奏時間（秒）。 實際上，再生產(chǎn)過程中，軋機實際能達到的小時產(chǎn)量用下式表示： 13600QKTA ? （ 3－ 15） 式中 ： K1—— 稱為軋機利用系數(shù) 理論上的軋制節(jié)奏時間與軋機實際達到的軋制節(jié)奏時間的比值稱為軋機利用系數(shù)。它反映了軋機軋制節(jié)奏失調(diào)的程度，反應(yīng)了軋機理論小時產(chǎn)量和實際小時產(chǎn)量 的差異。 1K 值的大小很難進行 理論上的計算，實際進行軋鋼車間設(shè)計時對于不同的軋機推薦使用如下數(shù)值： 開坯機： 1K ＝ ～ 成 品 軋機 ： 1K ＝ ～ 在計算 小時 產(chǎn)量時，初軋機、 厚板軋機是按原料重量計算的。而型鋼、線材、 管、鋼板等成品軋機則是按生產(chǎn) 合格成品的數(shù)量計算的。因此，軋機實際小時產(chǎn)量用下式計算： bQKTA13600? （ 3－ 16） 式中 ： b—— 成品率 (％ )。 在一般情況下、軋鋼車間各個生產(chǎn)工序的能力應(yīng)大于軋機的生產(chǎn) 能力 ，故通常即以軋機的產(chǎn) 量 代表整個 車間 的產(chǎn)量。但在個別情況下由于設(shè)計考慮 不周或 生產(chǎn) 條件 發(fā)生變化，車間其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)的 能力 不一定大于軋機的生產(chǎn)能，那么此時應(yīng)以薄弱環(huán)節(jié)的生廠能力代表整個車間的生產(chǎn)水平，這才符合車間的實際情況。 總上，本設(shè)計中板軋機典型產(chǎn)品 30mm 厚板實際小時產(chǎn)量為： bQKTA 13600? 其中， T=88s， Q=20t， 1K ＝ ， b= 故： A=458t/時 軋鋼機平均小時產(chǎn)量 以 上 所述僅是單品種小時產(chǎn)量計算。當(dāng)一個車間生產(chǎn)若干個品種時，每個 品 種或由于河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 3 軋制圖表和年產(chǎn)量計算