【正文】 ................................................................................................ 34 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 引 言 1 引言 線材是成卷交貨的細長鋼材，除部分直接用于金屬制品、建筑用材以外，大部分是用于拉拔的原料，要求直徑較小，物理性能均勻，金相組織盡可能索氏體化 。 我國是世界上最大的線材生產(chǎn)國，年產(chǎn)量占世界生產(chǎn)總量三分之一以上，線材也是我國第二大鋼材生產(chǎn)品種，在國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)量 的 比重一直較高 。從線材進出口情況看，長期以來一直是我國主要鋼材出口品種。 線材特點是斷面小、散熱快，而用戶需要長度大的盤卷。增大盤重則造成軋制時間加長。上世紀 70 年代我國曾大力發(fā)展 4 線復(fù)二重橫列軋機，最高出口速度為 16m/s。同期，國外發(fā)展單線高速軋制，給線材軋制技 術(shù)帶來突破。精軋為減少動態(tài)速降，采用成組傳動的緊湊懸臂軋機，為高速下順利軋制帶來保證。 目前，高線生產(chǎn)的最高出口速度達到 150m/s，成材率達到 98%。 達到 177。 尤其為能順利生產(chǎn)硬線，軋機能力不斷加大，這對實現(xiàn)低溫軋制，各種控軋控冷工藝都是必要的。因而，精軋機組最先采用碳化鎢硬質(zhì)輥環(huán)軋輥。 河北理 工大學(xué) 課程設(shè)計 1 原料的選擇與金屬平衡表 2 1 原料的選擇與金屬平衡表 原料的選擇 原料種類的選擇 線材車間的原料按其生產(chǎn)方式分為鋼錠、軋制鋼坯和連鑄鋼還三種。 目前，用鋼錠作原料直接軋成線材的生產(chǎn)方式已被淘汰。故軋制鋼坯很少用。因此 本設(shè)計原料 選用連鑄坯。 3. 原料單重的選擇 大盤重要求 坯料重量大。 由用戶要求 和設(shè)備經(jīng)濟性考慮， 盤 重 一般為 t 左右， 取 坯料約為 t 4. 原料尺寸的選擇 坯重一定情況下，選擇 大斷面 坯可以縮短坯料長度 ，但斷面過大使軋制道次增加，機架 數(shù)增加，投資 加大 。 對高速線材軋機坯料，一般為 120 mm2 ～ 160 mm2之間，結(jié)合現(xiàn)場選 150mm2。 另外從連軋出入口速度考慮，由 連軋關(guān)系 CVAVA bbff ???? 河北理 工大學(xué) 課程設(shè)計 1 原料的選擇與金屬平衡表 3 式中： fb AA, —— 坯料、成品斷面積 ； fbVV, —— 坯料、成品軋制速度 。而且相應(yīng)提高了入口速度，避免粗軋輥速度低，產(chǎn)生嚴重?zé)猃斄??？紤]先進性和經(jīng)濟性， 參考現(xiàn)場取 fV 為 120m/s。 則 ba ? 180mm 由 于 坯料 重 2 t 左右，取連鑄坯密度為 ?? 310 g /m3， 則鋼坯的長約為： L =32 2100 ??= 故最終選擇 150 方 X12m的方坯，單重達 噸。 2) 表面不得有深度大于 3mm的劃痕、壓痕、擦傷、氣孔、皺紋、耳子、凸塊、凹坑和深度大于 2mm的發(fā)紋。4 尺寸 150 偏差 177。 金屬平衡表 軋制過程中線材消耗一般由燒損、切損、軋廢、檢查 樣 品及人為的鋼號混亂等組成。 河北理 工大學(xué) 課程設(shè)計 1 原料的選擇與金屬平衡表 4 表 2 金屬平衡表 鋼坯 (萬 t) 成品 (萬 t) 損耗 ( t ) 質(zhì)量 比例 (%) 100 70 98 燒損 切損 軋廢 檢查 樣 品 金屬消耗系數(shù)為： ??? 成品重 坯重K 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 2 線材軋制速度的確定 5 2 線材 軋制速度 的確定 目前高速線材軋制速度已達 150m/s，保證速度達 130m/s，這 是為保證長達幾千米的大盤卷在軋制時間內(nèi)，頭尾溫差不致過大。這比 出口速度 16m/s 的四線復(fù)二重軋機產(chǎn)量高的多。故 高線 廠 都是 單線軋機，老廠 則 將多線軋機改建為單線 （馬鋼） 。目前，對 100m/s 的軋機其坯料斷面尺寸已擴大到鑄坯 ，也有的使用 2170mm ~ 2180mm 方坯。由于受運輸和開卷原因的限制，坯料單重和成品單重仍維持在 ～ 左右，沒有進一步增加的趨勢。但 塑性變形時，原子活動能力增加，即一部分功轉(zhuǎn)為熱量。 軋制過程中，速度大于 10m，就會有溫升。 為消 除 這一問題，須采用精軋機前的預(yù)水冷，并須在精軋機內(nèi)設(shè)置機架間水冷裝置。 沒有精軋前的降溫措施，出口速度就會受到限制?？紤]到坯料尺寸偏差和熱膨脹因素，所以總延伸系數(shù)為： 4])4150[(220 ??????? ??nFF …………… ………………(3) 一般全線平均延伸系數(shù)為： ?? ∴ 軋制道 lnln ?? ???N …………………………………(4) 取整得 28?N ，精軋最后兩架為減徑機。 參考現(xiàn)場實際生產(chǎn)情況及相關(guān)資料將 26+4 架軋機分為粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋及減定徑五組機組。 粗軋機組的選擇 粗軋機組是使坯料得到初步壓縮和延伸，得到溫度合適、斷面形狀正確、尺寸合格、表面質(zhì)量良好、端頭規(guī)矩、長度適合工藝要求的軋件。這種粗軋機組的平一立軋機為單獨傳動， 過去只能單線無扭軋制，主要用在產(chǎn)品精度要求很高的軋機上。有了這種結(jié)構(gòu)的軋機，在粗軋機組上既可單線無扭軋制，又可多線軋制。例如奧鋼聯(lián)里木～多納維茨廠就采用了這種粗軋機組，從而滿足了中軋和精軋機組的雙路布置，單線軋制的需要 [2]。本設(shè)計所選的中軋機組參考寶鋼高線廠、安鋼高線廠等高速線材廠，為 6 架平～立交替布置的、雙支點、長輥身、多孔型 無 牌坊軋機。本設(shè)計 前兩架選用無牌坊軋機，后四架選用 懸臂 軋 機 。 圖 2 預(yù)精軋機的機列布置 l一水平機架； 2 一立式機架 精軋機組及減定徑機組的選擇 高速線材軋機的精軋機組是最具特色的關(guān)鍵設(shè)備，它的水平?jīng)Q定整套線材軋機的水平。 減少振動的方法，一是提高制造精度實現(xiàn)平衡；二是降低軋機高度，縮 小軋機尺寸，降低運轉(zhuǎn)部位到基礎(chǔ)的距離和盡可能縮減轉(zhuǎn)動體的體積；三是取消振動不可控制的零部件，如軋機接袖、袖套、聯(lián)軸器。 這也是設(shè)計、生產(chǎn)、制造、使用高速軋機的根本原則。本設(shè)計中的精軋機組和河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 3 主機列選擇 8 減定徑均為頂交 45176。精軋機組為 8 架。河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 4 孔型設(shè)計 9 4 孔 型設(shè)計 孔型設(shè)計的內(nèi)容 孔型設(shè)計是型鋼生產(chǎn)的工具設(shè)計。 2. 配輥 確定孔型在各機架上的分配及其在軋輥上的配置方式，以保證軋件能正常軋制、操作方便、成品質(zhì)量好和軋機產(chǎn)量高。 箱形孔型系統(tǒng) 的軋 件 變形較為均勻， 角部沒有改變，容易溫度偏低 。在 400 毫米軋機上這種孔型最小軋出斷面尺寸為 56 56毫米；在 300 毫米軋機上這種孔型最小軋出斷面為 45 45 毫米。 2. 3 ～ 6軋機的孔型依次為：橢圓 — 圓 — 橢圓 — 圓 這種孔型系統(tǒng)的優(yōu)點在于： 1) 孔型形狀能使軋件從一種斷面平滑地轉(zhuǎn)換成另一種斷面，從而避免金屬由于劇烈的不均勻變形面產(chǎn)生局部應(yīng) 力。 3) 孔型形狀及變形特點有利于去除軋件上的氧化鐵皮，使軋件具有良好的表面。 中軋、預(yù)精軋及精軋軋機孔型系統(tǒng)的選取 綜合比較各種孔型系統(tǒng)，本設(shè)計的中軋、預(yù)精軋、精軋及減定徑軋機孔型選取橢圓 —圓孔型系統(tǒng)。配輥應(yīng)做到使軋制操作方便，保證產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，并使軋輥得到有效的利用。 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 4 孔型設(shè)計 12 2. 根據(jù)各孔型的磨損程度及其對質(zhì)量的影響，每一道備用孔型的數(shù)量在軋輥上應(yīng)有所不同。 3. 確定孔型間隨即輥環(huán)寬度時，應(yīng)同時考慮輥環(huán)強度以及安裝和調(diào)整軋輥輔件的操作條件 ： 1) 輥環(huán)強度取決于軋輥材質(zhì)、軋槽深度和輥環(huán)根部的圓角半徑大小。 3) 鑄鐵輥的輥環(huán)寬度應(yīng)大于或等于槽深高度。 孔型在軋輥上的配置 孔型在軋輥上的配置包括 ：垂直方向上的配置和輥身長度方向上的配置。 2. 分配到各架軋機上的軋制道次應(yīng)力爭使各架軋機軋制時間負荷均衡，以便獲得較短的軋制節(jié)奏，有利于提高軋機產(chǎn)量。成品孔應(yīng)盡可能多配，成品前孔和再前孔根據(jù)條件和可能也應(yīng)多配一些。 4. 軋輥相鄰孔型間的凸臺叫輥環(huán)，在軋輥長度方向上要留有足夠的寬度，以保證輥環(huán)強度和滿足安裝導(dǎo)衛(wèi)和調(diào)整的要求。以便能多安排孔型數(shù)目。至于在孔型傾斜配置的情況下，還應(yīng)考慮設(shè)置止推斜面輥環(huán)的要求。 表 6 短應(yīng)力線 軋機工作輥 平均輥 徑 機架號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 wD 510 485 502 342 423 385 368 335 381 356 390 370 223 216 2. 預(yù)精軋、精軋、減定徑機（ 15～ 30軋機）工作輥徑的確定 橢圓孔： )( ??? hDD w ………………………………………(9) 圓孔： )( ??? hDD w ………………………………………(10) 式中： wD 為軋輥工作直徑 D 為輥環(huán)直徑 h 為孔型高度 根據(jù)以上公式計算預(yù)精軋、精軋、減定徑機工作輥徑如下表。 軋輥轉(zhuǎn)速 的 確定 軋輥轉(zhuǎn)速是主要的生產(chǎn)操作參數(shù)之一。各道軋件出口速度可以由各道的連軋常數(shù)或確定的前后軋機軋件出入口速度差決定。過大速度差帶來較大張力，它能減少電機動態(tài)速降的幅度，即便孔型磨損，也能保持一段穩(wěn)定軋制，但帶來孔型磨損嚴重。 因此，為防止堆鋼事故，軋件出口速度在設(shè)計時就有一定偏差，如大于 1 的連軋常數(shù)，或每道出口速度低于下道入口速度的 3% 由 連軋常數(shù) 公式： )1( nhnwnn ssnDFC ?????? ..…………………………(11) 式中： nF —— 各道次軋件出口面積； 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 4 孔型設(shè)計 14 n —— 各道次軋輥轉(zhuǎn)速； hs —— 自由寬展前滑； ns —— 限制寬展下前滑影響系數(shù)，取 nh ss ? = ?? 。 所以 r p mssD vn nh 2 9 6 1015060)1( 6032828 ??? ?????? ?? 此時連軋常數(shù) 728 2 96 ??????C 按逆軋順序分配各架之間的拉鋼系數(shù) 設(shè) ~?ik ?????????? kkk可取 0 0 ????????? kkk 0 0 ???? kkkk 0 0 ????????? kkk 計算 連軋常數(shù) 1?? nnn CCk? nnn kCC ?? ?1 7282827 100 9 ???? kCC 同理計算得各機架的連軋常數(shù) )10( 7? 如下表。 因 坯料長度 ml 120? 則 純軋時間 ssm mt ???………………………………(1 4) 參考同類車間可取間隙時間 st 4?? ?軋制節(jié)奏 sttT ?????? 典型產(chǎn)品的小時產(chǎn)量計算 典型產(chǎn)品 軋機小時產(chǎn)量： QKbTA 3600? …………………………………………(15) 式中： Q — 原料重量（噸） K— 軋鋼機利用系數(shù)，粗中軋機 K=～ ；成品軋機 K=～ b — 成品率， %1 0 0)1( ??? ?Wb ?W — 各種損耗，參考同類車間 燒損 — % 切損 — % 軋廢 — % 檢查 樣 品 — % ? b=98%取 K = 則 典型產(chǎn)品 的小時產(chǎn)量為： htQ K bTA / ?????? 軋鋼機的平均小時產(chǎn)量 平均小時產(chǎn)量是 用來考核一個車間的生產(chǎn)水平和計算年產(chǎn)量。公式如下： 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計 5 年產(chǎn)量計算 17 nbnbbp XAaXAaXAaA ???????