【正文】 一般確定鋼加工時的溫度規(guī)。本棒材軋機車間內(nèi)的軋機都采用直流單獨傳動。提高軋制速度時現(xiàn)代軋機提高生產(chǎn)率的主要途徑之一。根據(jù)金屬的加工性能，太 原科技大 學(xué) 課 程 設(shè)計 說明書 23 電機能力、設(shè)備強度、咬入條件以及工具形狀等許多影響因素，一般都是在保證產(chǎn)品質(zhì)量和機械安全的前提下，盡可能的選用較大變形量，以縮短軋制過程，提高軋機產(chǎn)量。變形量 的分配是個重要參數(shù)，它是選擇軋機設(shè)備、進行工具設(shè)計（孔型設(shè)計、輥型設(shè)計）的重要依據(jù)，對軋機產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量起著決定性作用。 1. 變形規(guī)程 在既定的軋制條件下（工藝、設(shè)備條件），完成由坯料到成品的變形過程謂之變形規(guī)程。一般低碳鋼溫度范圍較大，高碳鋼和低合金鋼溫度范圍較小，特別是低合金鋼，加熱溫度要嚴格控制。根據(jù)合金相圖、塑性涂及再結(jié)晶圖即所謂 ―三圖 ‖定溫的原則確定加熱溫度。但是溫度過高又會產(chǎn)生過熱、過燒、氧化鐵皮增多、甚至發(fā)生熔化等加熱缺陷，因此鋼的加熱溫度有一個 ―上限 ‖；另一方面，根據(jù)對金屬加工的工藝要求，希望金屬在加工完了時能保持在一定的溫度上，以期得到理想的內(nèi)部組織和性能，并保證軋制的順利進行；所以加熱溫度又有一個 ―下限 ‖[24]。 3. 加熱溫度 鋼的加熱溫度是指在鋼加熱終了時出爐的表面溫度。實際上運用經(jīng)驗公式和實際資料是當(dāng)前設(shè)計中確定加熱時間常用的方法。 太 原科技大 學(xué) 課 程 設(shè)計 說明書 22 加熱時間與鋼種、坯料尺寸和形狀、鋼料在爐子擺法、爐型結(jié)構(gòu)以及裝爐溫度等因素有關(guān)。加熱時間 長短不僅影響爐子產(chǎn)量，也影響鋼材質(zhì)量。第二個時期是指高溫加熱時期即金屬加熱到 700～ 800℃ 以后，這時金屬的導(dǎo)熱性和塑性顯著提高，可采取快速加熱。這個時期由于金屬導(dǎo)熱性和塑性較差，容易造成金屬內(nèi)外層溫差過大而導(dǎo)致熱應(yīng)力過大，很容易造成裂紋缺陷，特別合金鋼塑性和導(dǎo)熱性較差，此時要慢速加熱。加熱速度應(yīng)根據(jù)某溫度范圍內(nèi)金屬的塑性和導(dǎo)熱性來確定。 坯料加熱工序設(shè)計主要考慮：加熱速度、加熱時間、加熱溫度等方面。相反，加熱設(shè)備選擇不當(dāng)，加熱制度制定不妥，可能引起鋼的氧化、脫碳、過熱、過燒等缺陷，給軋鋼生產(chǎn)帶來嚴重后果。 現(xiàn)代化棒、線材軋制速度很高，軋制中溫降很小，甚至還出現(xiàn)溫度升高現(xiàn)象，所以棒、線材加熱溫度較低。其中酸洗是最常用的去除氧化鐵皮的方法。對連鑄坯，一般采用化學(xué)法清理。 2. 表面氧化鐵皮清除 氧化鐵皮清除的目的在于暴露表面缺陷便于檢查、光潔表面和減少下道工具的磨損。一般碳素鋼及部分合金鋼的局部處理采用人工火焰清理；碳鋼和部分合金鋼的大太 原科技大 學(xué) 課 程 設(shè)計 說明書 21 面積剝皮采用機械火焰清理。清理表面常用的方法有：火焰清理、風(fēng)鏟清理、砂輪清理和機床清理。 生產(chǎn)工藝的過程 坯料表面預(yù)處理 1. 表面缺陷清理 連鑄坯表面存在各種缺陷（如結(jié)疤、折疊、裂紋、 皮下氣泡等），如不在軋制前加以清理去除，會在軋制過程延伸、擴大，輕者造成鋼材應(yīng)力集中和腐蝕的起點，使材料強度和耐腐蝕能力降低，嚴重的影響金屬在軋制時的塑性和成型，造成廢品。此冷床冷卻質(zhì)量高、冷卻均勻，且具有根據(jù)要求自動編組的功能，方便定尺剪切。隨后，由平移小車將各組棒材送到冷床的輸出輥道以供剪切。隨后的動齒條和固定齒條用于接收和冷 卻軋件，動齒條自動驅(qū)動。整個過程全部由計算機控制，實現(xiàn)剪切作業(yè)的高精度。最大剪切直徑為 :經(jīng)余熱處理的棒材為 40 mm，未經(jīng)余熱處理的棒材為 50 mm。其中 1旋轉(zhuǎn)式飛剪置于粗軋機組后，用于切頭切尾和事故碎斷處理。 2. 導(dǎo)衛(wèi)裝置使用滑動導(dǎo)衛(wèi)和滾動導(dǎo)衛(wèi)，進口導(dǎo)衛(wèi)的鼻錐 (耐磨塊 )設(shè)計，滾動導(dǎo)衛(wèi)采用油氣潤滑和循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，延長了導(dǎo)板和導(dǎo)輪的使用壽命，使噸鋼耗導(dǎo)衛(wèi)僅 kg。優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗時指定產(chǎn)品工藝過程的總要求。制定軋鋼生產(chǎn)工藝過程的首要目的是為了獲得質(zhì)量符合要求的產(chǎn)品，其次要在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上追求軋機的高產(chǎn)量，并能做到降低各種原料、材料消耗。 生產(chǎn)工藝流程圖 工藝流程就是把產(chǎn)品的生產(chǎn)工序排列起來。 工人的勞動條件：工藝過程中采用的工序必須保證生產(chǎn)安全，不危及勞動者的身體健康，不造成環(huán)境污染。成本的高低在一定程度上也是工藝過程是否合理的反映。一般鋼的加工工藝性能愈差，產(chǎn)品的技術(shù)要求愈高，其生產(chǎn)工藝過程就愈復(fù)雜，生產(chǎn)過程中金屬、燃料、電力、勞動力等各種消耗也愈高，產(chǎn)品成本必然會相應(yīng)提高。應(yīng)此，設(shè)計時生產(chǎn)率的要求是設(shè)計工藝過程的出發(fā)點。 生產(chǎn)規(guī)模大?。河捎谲囬g生產(chǎn)規(guī)模不同，所要求的工藝過程復(fù)雜程度也不同。為了滿足產(chǎn)品技術(shù)條件要求，就要有相應(yīng)的工序給予保證。 根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求：通常在產(chǎn)品標準中規(guī)定了鋼材各種規(guī)格，技術(shù)條件、產(chǎn)品性能 檢驗等內(nèi)容。 棒材軋制生產(chǎn)工藝的制定 制定生產(chǎn)工藝的原則 根據(jù)已制定的生產(chǎn)方案，在充分完成產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量要求的前提條件下，用最大可能的低消耗、最少的設(shè)備、最小的車間面積、最低的勞動成本，并有利于產(chǎn)品的質(zhì)量的提高和發(fā)展，有較好的勞動條件，最好的經(jīng)濟效益，具體的原則如下： 太 原科技大 學(xué) 課 程 設(shè)計 說明書 18 由于產(chǎn)品的產(chǎn)量、品種、規(guī)格及質(zhì)量的不同，所采用的生產(chǎn)方案就不同，那么主要工序就有很大差距。采用平立輥交替的軋機，這樣軋件在軋機中可以不用扭轉(zhuǎn)，改善咬入，減少事故的發(fā)生。 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) 1 ～ 6 平／立交替布置 懸臂式軋機 7 ～ 12 平／立交替布置 卡盤式機架、四拉桿機構(gòu)短應(yīng)力線軋機 13 ～ 18 平／立交替布置（ 14 、 16 、 18 機架為平／立可轉(zhuǎn)換機架 )。 ln l n 1 7 6 .9 5 1 7 .6 8l n l n 1 .3 2pN?? ?? ? ? 選取機架數(shù)為 18 架。 24nnFD?? ……………………………………… （ 4） 2024 1 6 5 1 3 5 . 4 73 . 1 4 1 6nFF? ? ?? ? ?? 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)。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)。 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。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。 連續(xù)棒材軋機已廣泛使用微張力和活套控制技術(shù)。因此，要太 原科技大 學(xué) 課 程 設(shè)計 說明書 16 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。如橢圓 —方、六角 —方孔型。 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?？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 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。機架之間的距離也隨軋件長度的增加而增加。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。這是橫列式布置軋機的重 要缺點。如橢圓 —方、六角 —方孔型。 圖 4 平 —立輥聯(lián)合軋機示意圖 軋機布置選擇比較 橫列式軋機 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。 因為采用平立交替的軋機布置形式利大于弊，且精軋機的偶數(shù)架次采用平立可轉(zhuǎn)換式，利于切分軋制。在立式軋機上軋出的成品比水平軋機軋出的成品質(zhì)量好控制，因為立式軋機的軋輥運行更為平穩(wěn)，成品尺寸波動小，精度高。 采用平立交替式布置，且精軋部分的偶數(shù)架軋機可平立轉(zhuǎn)換，此種布置形式的優(yōu)點： 1. 軋制過程穩(wěn)定，此種軋機在平軋機上采用橢圓孔型，在立軋機上采用圓孔型，這樣在平輥上軋出的橢圓件在水平方向是長軸，增大了軋件與軋機的接觸面積，所以增加了軋件在機架之間運行的穩(wěn)定性； 2. 平 —立布置的軋機可采用立活套，而立 —平布置 必須采用側(cè)活套。 在相同的開軋溫度情況下，中軋機組軋件溫度為三個機組的最低區(qū)域，而精軋機組的軋件溫度則隨著道次的增加而逐漸有所升高。第二種情況是由中軋機組直接軋制出斷面較大的產(chǎn)品，精軋機組被甩掉 (空過 )。 圖 3 平立可轉(zhuǎn)換軋機 中、精軋機的作用是將軋件在高溫狀態(tài)下經(jīng)過孔型逐道次壓縮變形。位置調(diào)整好后，由液壓鎖緊缸將機架定位。機架與小車用螺栓連接在一起，小車可以水平移動，實現(xiàn)水平軋制換孔槽功能。機架本身結(jié)構(gòu)與普通二輥軋機機架基本相同。根據(jù)不同產(chǎn)品的太 原科技大 學(xué) 課 程 設(shè)計 說明書 13 孔型設(shè)置，可靈活地調(diào)整軋機使其水平布置或垂直布置。 清理鋼坯表面細小的缺陷，以及清理有很高硬度的高級合金鋼坯的表面缺陷 機床清理 60 生產(chǎn)效率低，不同的鋼種選用不同的機加工方法 適用于有重要用途，要求較高的產(chǎn)品， 火焰清理 53 高生產(chǎn)率、低成本， 所需設(shè)備簡單，易操作 適用于碳素鋼、普通低合金鋼的清理，而不適用于合金鋼和高碳鋼 本設(shè)計坯料選用熒光磁粉法探傷，成品采用超聲波探傷；普通碳素鋼采用火焰清理，對高要求的鋼材和高合金鋼、軸承鋼等采用研磨清理。研磨清理是用來清理鋼坯表面細小的缺陷，以及清理有很高硬度的高級合金鋼坯的表面缺陷，采用砂輪來清理。風(fēng)鏟清理是用 ～ 壓力的壓縮空氣使風(fēng)鏟頭做高速沖擊以鏟掉表面缺陷的方法。 常用的清理表面缺陷的方法很多，常用的有：火焰清理、風(fēng)鏟清理、砂輪清理和機床清理等四種。 鋼錠、鋼坯或連鑄坯表面會存在各種缺陷 (如結(jié)疤、折疊、裂紋、皮下氣泡等 )，如不在軋制前加以清理去除，會在軋制過程延伸、擴大，輕者造成鋼材應(yīng)力集中和腐蝕的起點，使材料強度和耐腐蝕能力降低，嚴重的影響金屬在軋制時的塑性和成型，造成廢品。這種機型的特點是：軋輥輥環(huán)直徑增大約 30 %，斷面面積增加約 65 %，增強了關(guān)鍵部位的強度，減少了應(yīng)力集中；該機型有固定的軋制線；易于更換輥環(huán)，維護及更換到位方便；重量輕，可節(jié)約投資。 如圖 1 所示，提高軋機剛度途徑為減少機座中承載體的數(shù)量，即盡量縮短應(yīng)太 原科技大 學(xué) 課 程 設(shè)計 說明書 11 力回線的長度，于是短應(yīng)力回線軋機應(yīng)運而生。此外，為了保證軸承座的剛度和從圓柱軸承到拉桿的短距離，使機架和軸承座彎曲最小，對機架的拉桿位置進行了優(yōu)化，無牌坊機架的可靠性高，軸向徑向剛度高，對實施低溫軋制有利，且產(chǎn)品尺寸公差小，換輥時間短。 該軋機的特點是：機架由 4 根帶左右螺旋的受力拉桿連接一對軋輥的軸承座，軋制力分布在很短的回路內(nèi)和較大的面積里，并可同時旋轉(zhuǎn)四根拉桿實現(xiàn)上下軋輥的同步壓下調(diào)整，可以保證軋線恒定不變，在上輥操作側(cè)軸承座內(nèi)設(shè)置蝸輪 —蝸桿 —螺旋副機構(gòu)對上輥進行手動軸向調(diào)節(jié)。 半閉口機架 其上蓋和立柱的連接完全由斜楔完成，具有換輥方便和剛性較好的優(yōu)點。因此，閉口式機架主要用于初軋機、各種鋼板軋機、鋼管軋機。 閉式機架 這種機架的上蓋和立柱形成封閉式的整體框架。5 ≤7 2)鋼坯長度定尺： 12080～ 12020 mm，短尺 6000 mm； 3)鋼坯彎曲度不得大于 15 mm/m，總彎曲度不得大于 80 mm/12 m； 4)端部切斜不得大于 20 mm； 5)不得有明顯的扭轉(zhuǎn)。 取鋼坯重量為： G=3 t ∕根 鋼坯單重為： G1 = kg ∕m 坯規(guī)格及允許偏差 1)連鑄坯橫斷面尺寸及允許偏差（符合 YB20208 標準），見表 3： 太 原科技大 學(xué) 課 程 設(shè)計 說明書 9 表 3 連鑄坯橫斷面尺寸 及允許偏差 名義尺寸 長度 /mm 寬度 /mm 對角線長度偏差 單重 kg/m 尺寸 偏差 尺寸 偏差 165165 165 177。 綜合考慮以上因素，選擇連鑄坯斷面面積為 165165 mm2. 鋼坯的重量 取連鑄坯的比重為： ? =103 kg/m3 2G lA?? ……………………….……………… （ 2） 考慮內(nèi)容 (1)，已知鋼坯長度為： l =14 m。建議采用以下的壓縮比能滿足產(chǎn)品質(zhì)量的要求：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的壓縮比 6， 40 Cr 合金結(jié)構(gòu)鋼的壓縮比 7；合金結(jié)構(gòu)鋼的壓縮比 15。壓縮比是保證產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)所要求的最小變形量。 對于連續(xù)式軋機，溫度條件好，軋機數(shù)目多，故可選用較大的坯料，使壓縮比增大。 太 原科技大 學(xué) 課 程 設(shè)計 說明書 8 坯料選用所考慮因素 坯料形狀尺寸 坯料斷面形狀的選擇主要與軋制產(chǎn)品的形狀有密切的關(guān)系，當(dāng)軋制斷而形狀比較簡單的成品鋼材時可選擇與其形狀相近的鋼坯。鋼種不受限制，成材率高 需要初軋開坯，使工藝和設(shè)備復(fù)雜。 隨著冶煉技術(shù)的不斷發(fā)