【正文】 2 2 1 綜述 在現(xiàn)代社會(huì)的國(guó)民生產(chǎn)中，由于鋼鐵材料的用途十分廣泛，不論農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國(guó)防建設(shè)，都需要有質(zhì)量?jī)?yōu)良，品種齊全，數(shù)量足夠的鋼鐵 ， 因 此鋼鐵工業(yè)的發(fā)展有著非常重要的意義。 另外隨著人民生活水平的提高，相應(yīng)汽車(chē)用鋼的需求也會(huì)越來(lái)越多。 棒材產(chǎn)品的用途 現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)包含著許多部門(mén)，如工業(yè)，農(nóng)業(yè)，交通運(yùn)輸業(yè)，建筑業(yè)，商業(yè)，衛(wèi)生業(yè) ? ，都是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。冶金工業(yè)為機(jī)械制造業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的原料，機(jī)械工業(yè)反過(guò)來(lái)才能為其它行業(yè)提供優(yōu)良的機(jī)械裝備。除螺紋鋼筋直接應(yīng)用于建筑之外，有相當(dāng)部分加工成各種軸類(lèi)零件。機(jī)械零件要求機(jī)加工性能良好，加工后為保證使用時(shí)的機(jī)械性能，還要進(jìn)行淬火、正火或滲碳等熱處理。作為建筑用材，提高尺寸精度和機(jī)械性能的均勻程度，可以節(jié)省大量鋼材，同樣對(duì) 于加工軸類(lèi)，也可減少車(chē)削，降低成本。 我國(guó)棒材的總產(chǎn)量在鋼材總量中的比例超過(guò) 40％，在世界上是最高的。隨著現(xiàn)代化建設(shè)程度的逐漸提高，棒、線材在鋼材總量中的比例將會(huì)逐步降低，但總量還會(huì)增加。用軋制方法生產(chǎn)鋼材具有生產(chǎn)率高、品種多、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。 軋鋼機(jī)選擇的主要依據(jù)是：車(chē)間生產(chǎn)鋼材的品種，產(chǎn)品品種和規(guī)格，生產(chǎn)規(guī)模的大小，以及由此而確定的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過(guò)程。一般軋鋼機(jī)的機(jī)架型式按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同可以分為：閉口式、開(kāi)口式和半閉口式三類(lèi)。其主要缺點(diǎn)是剛性較差，軋出的產(chǎn)品精度不高。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，具有較高的強(qiáng)度和剛度。 半閉口機(jī)架 實(shí)際也是開(kāi)口式機(jī)架的一種。因它兼有換輥方便和剛性較好的優(yōu)點(diǎn)，因此又稱為半閉口機(jī)架。 短應(yīng)力線軋機(jī) 軋機(jī)的剛性也即剛度是指軋鋼機(jī)工作機(jī)座在軋制時(shí)抵制發(fā)生彈性變形的能力。在一定的軋制壓力作用下剛度系數(shù) K 越大，工作機(jī)座發(fā)生的彈性變形越小，此時(shí)軋機(jī)剛性越大；反之，剛度系數(shù) K值小，工作機(jī)座的彈性變形就大，軋機(jī)的剛性就差 [5]。這樣就簡(jiǎn)化了調(diào)整過(guò)程．縮短了調(diào)整和換輥時(shí)間，為提高軋機(jī)作業(yè)率打下了基礎(chǔ)； ，使軋制線水平保持穩(wěn)定； ，體積小，操作維修方便。根據(jù)不同產(chǎn) 品的孔型設(shè)置，可靈活地調(diào)整軋機(jī)使其水平布置或垂直布置。立輥為了平衡軋輥質(zhì)量，在軋輥輥系中增加了止推軸承。在垂直軋制時(shí)，小車(chē)坐在一個(gè)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪、蝸桿、絲杠螺母機(jī)構(gòu)組成的臺(tái)架上，臺(tái)架可上下移動(dòng)，完成換孔槽動(dòng)作。 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 2 5 圖 2 平立可轉(zhuǎn)換軋機(jī) 中、精軋機(jī)的作用是將軋件在高溫狀態(tài)下經(jīng)過(guò)孔型逐道次壓縮變形。第二種情況是由中軋機(jī)組直接軋制出斷面較大的產(chǎn)品，精軋機(jī)組被甩掉 (空過(guò) )， 由替換輥道代替，此時(shí)中軋機(jī)組的作用和精軋機(jī)組一樣成為成品軋機(jī)。過(guò)低的開(kāi)軋溫度 造成摩擦系數(shù)增加， 容易在中軋機(jī)組前幾架產(chǎn)生堆鋼。立活套的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)施少、占地面積小，更易檢測(cè)和控制；如果采用立平布置，就必須采用側(cè)活套，因?yàn)榱④垯C(jī)上軋出的扁軋件是立著的，對(duì)水平壓輥或水平推輥磨損嚴(yán)重，所以采用平立布置且使用立活套效果更好； 3)易控制成品質(zhì)量。 4)平立布置軋機(jī)的缺點(diǎn)： 1)成品 軋機(jī)的進(jìn)、出口導(dǎo)衛(wèi)裝置更換調(diào)整較困難； 2)成品軋機(jī)軋輥軸向調(diào)整不便。 軋機(jī)布置選擇比較 軋鋼機(jī)按工作機(jī)架排列成某種方式稱為軋鋼機(jī)布置，可以分為六種： 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 2 6 ； ，包括一列、二列和多列式布置； (跟蹤式 )布置； ； ； 。布棋式布置可以視為為了縮短車(chē)間長(zhǎng)度所采取的順列式布置的一種變形，而半連續(xù)式布置則常常是連續(xù)式和其它形式 (例如：橫列式布置 )的組合。 一般都是采用穿梭軋制和活套軋制方式。主要用于 生產(chǎn)各種型材、線材和開(kāi)坯生產(chǎn)。 過(guò)去 我國(guó)地方小企業(yè)的軋機(jī)基本 都 是橫列式軋機(jī) ，現(xiàn)今 國(guó) 內(nèi) 外已 基本 淘汰。 除了每架順次軋制一道外，還必須保持成連軋關(guān)系的各架軋機(jī)單位時(shí)間內(nèi)金屬秒流量相等的原則。連續(xù)式河北理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 2 7 布置的軋機(jī)是各類(lèi)軋機(jī)發(fā)展的方向。產(chǎn)品定尺長(zhǎng)度 6～ 12m。 最高軋速： 18m/s。 全線 18架軋機(jī) ， 全部為二輥短應(yīng)力線軋機(jī) ， 即 POMINI的“紅圈”軋機(jī) 。1～ 10架軋機(jī)為微張力軋制， 11～ 18架為立活套控制無(wú)張力軋制。 鋼種 ： 熱軋普通碳素鋼 、 普通鉚螺鋼 、 普通低合金鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼等 。 加熱爐為步進(jìn)式， 全軋線 18 臺(tái)軋機(jī) ， 平立 布置。 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 2 8 圖 5 廣鋼車(chē)間布置示意圖 1上料臺(tái)架 2坯料電子稱 3入爐輥道 4推出機(jī) 5組合式步進(jìn)爐 6夾送輥 7懸臂式粗軋機(jī)組 8飛剪 9懸臂式中軋機(jī)組 10立式活套器 11飛剪機(jī) 12水平精軋機(jī) 13平立可轉(zhuǎn)變精軋機(jī) 14水冷線 15倍尺飛剪（ 3） 16碎斷剪 17帶裙板冷床輸入輥道 18步進(jìn)式冷床 19冷剪機(jī) 20成品收集槽 21成品電子稱 22計(jì)數(shù)器 23自動(dòng)打捆機(jī) 24定尺擋板 25非定尺包扎臺(tái) 經(jīng)過(guò)比較 以上兩 種車(chē)間布置形式相差不大， 但軋機(jī)不同，生產(chǎn)品種大不相同。 高線 生產(chǎn)工藝特點(diǎn) 1）軋制工藝： 1～ 10 架軋機(jī)為微張力軋制， 10～ 18 架為立活套控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)張力軋制，保證產(chǎn)品尺寸精度，產(chǎn)品尺寸偏差可達(dá)到 1/3 DIN 標(biāo)準(zhǔn)公差范圍的水平。 3）剪切系統(tǒng)：軋制過(guò)程共設(shè)有三臺(tái)旋轉(zhuǎn)飛剪。最大剪切直徑 72 mm, 2旋轉(zhuǎn)式飛剪置于中軋機(jī)組后，作用同 1飛剪，最大剪切直徑 38 mm. 3旋轉(zhuǎn)式飛剪置于精軋機(jī)組后，也叫倍尺剪，是將棒材在上冷床前成倍尺分段，同樣起事故碎斷處理作用。倍尺飛剪采 用優(yōu)化剪切技術(shù)可使上冷床的倍尺都為定尺的整倍數(shù)，且每支只出 1 支短尺并進(jìn)人非尺冷床，提高了成材率及產(chǎn)品定尺率和剪切效率。 4）冷床和棒材分組系統(tǒng)：齒條式冷床長(zhǎng)度 120 m，寬度 14 m，棒材經(jīng)倍尺飛剪剪切后進(jìn)入撥入裙板的冷床輸入輥道，電氣傳動(dòng)的制動(dòng)裙板使棒材降速并將他們撥入冷床，冷床的初始部分為矯直板，使棒材保持平直。接著棒材由動(dòng)齒條輸送到分組輸送鏈上，在此棒材按不同規(guī)格產(chǎn)品剪切支數(shù)的要求分組。齒條末端設(shè)置對(duì)齊輥道用于產(chǎn)品端部的對(duì)齊，經(jīng)冷飛剪將棒材按定尺剪切。 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用連續(xù)式布置軋機(jī)。 首先確定總延伸系數(shù) nFF0???┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（ 4） 式中： μ z—— 壓縮比 ； Fo—— 鋼坯斷面積 ； Fn—— 成品斷面積 。其產(chǎn)品橫斷面面積為： 222 31244 mmRF n ???? ?? 采用 150 方坯來(lái)軋制產(chǎn)品，則其 總 延伸系數(shù)為： 1 9 9 . 0 4=1212 3 . 1 4 0 . 2 5 150 150 0 ??? ???? nFF? 設(shè)計(jì)孔型系統(tǒng)為箱形孔和橢圓 圓的組合孔型生產(chǎn)系統(tǒng)。 軋制道次和機(jī)架數(shù)可用下式確定： pN ??loglog ?? ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（ 4） 式中： N——— 機(jī)架數(shù)目 μ z—— 由坯料到成品的總延伸系數(shù)； μ p—— 各道次的平均延伸系數(shù)。生產(chǎn)大規(guī)格產(chǎn)品可甩架次（空過(guò)），減少軋制道次。平／立布置；形式：短應(yīng)力線軋機(jī) 中軋機(jī)組 6架。平／立布置；形式：短應(yīng)力線軋機(jī) (其中； 1 1 18 機(jī)架為平／立可轉(zhuǎn)換機(jī)架 )。軸頭與聯(lián)接軸相連，并傳遞軋制力矩。在連軋機(jī)上，要求軋輥 有 較高的表面硬度、強(qiáng)度和耐磨性，且其制造過(guò)程簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，故選用鑄鐵軋輥。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，軋機(jī)軋輥 直徑與軋制的坯料高度有如下的關(guān)系： D=KH┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（ 6） 式中： D 軋輥直徑 /mm； K 系數(shù)（見(jiàn)表 5）； H 坯料高度 /mm 表 4 不同軋機(jī)的 K 值范圍 參考同類(lèi)車(chē)間， K值取 ，為中型軋機(jī) 。因?yàn)橛墙咏善窓C(jī)架，由于軋件斷面尺寸和壓下量的減少，金屬對(duì)軋輥的壓力大為減小，軋制的咬 入 條件也大為改善。 但在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)由于考慮到軋機(jī)制造和備品備件的管理使用方便．往往又采用分組的辦法，也即同一組軋機(jī)中軋輥直徑相同。一般根據(jù)輥身長(zhǎng)度與輥徑的比值 (L／ D)來(lái)選定。軋輥的輥身長(zhǎng)度與輥徑比小的軋制時(shí)軋輥能承受較大彎曲應(yīng)力， 另外軋機(jī)的剛性也增加了，為提高產(chǎn)品精度也提供了可能，故現(xiàn)代化軋機(jī)隨著對(duì)產(chǎn)品精度要求的提高 L/D 值正逐漸減小，本車(chē)間為短應(yīng)力線軋機(jī)，為提高其剛度，一般輥身長(zhǎng)度較短，其尺寸按軋機(jī)制造廠商提供的參數(shù)并從中選取，一般近似地選 d=(～ )D, l/d=～ ，具體見(jiàn)表 5。短應(yīng)力線軋機(jī)一般選用四列短圓柱滾子軸承，其優(yōu)點(diǎn)是： 有較好的抗沖擊性能和較小的徑向尺寸，摩擦系數(shù)小，精度高，剛度大，壽命長(zhǎng)，承載能力大，允 許軋輥傳遞較大的轉(zhuǎn)矩；另外，裝配的軸承的外圈和內(nèi)圈可以自由脫開(kāi)，故軸承座與軋輥的裝配變成了軸承本身的自由裝配，使操作更方便。 ： 壓下機(jī)構(gòu)的目的就是調(diào)整軋輥相對(duì)軋制線的位置，即輥縫的大小，以保證軋機(jī)按規(guī)定的壓下量軋出所要求的斷面尺寸。另外， 軋機(jī)上還設(shè)計(jì)了手動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可進(jìn)行方便的河北理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 2 12 調(diào)整。 ： 軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)的目的就是使上下軋輥的孔型具有正確地相對(duì)位置，以保證所軋出的軋件的幾何尺寸符合質(zhì)量要求。 對(duì)短應(yīng)力線軋機(jī)，通常采用上輥手動(dòng)調(diào)整，其調(diào)整機(jī)構(gòu)多為渦輪蝸桿或齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)帶螺紋的軸套，從而推動(dòng)軋輥滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)軋輥的軸向移動(dòng) [9]。 孔型系統(tǒng)的選擇 棒材孔型系統(tǒng)一般為橢圓 圓系統(tǒng)，這種系統(tǒng)適合平立交替軋機(jī)使用，軋件沒(méi)有尖角低溫處，斷面溫度比較均勻。 箱形孔型系統(tǒng) 圖 6 箱形孔型系統(tǒng) 箱形孔型的優(yōu)點(diǎn)如下： ，共用性好。 。 ，這對(duì)改善軋件表面質(zhì)量是有益的。 其缺點(diǎn)如下： ，難以從箱形孔型軋出幾何 形狀精確的軋件。 由箱形孔型系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)可知，采用箱形孔型軋制大型和中型斷而時(shí)軋制穩(wěn)定，軋制小型斷面時(shí)穩(wěn)定性較差。 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 3 14 橢圓－圓孔型系統(tǒng) 圖 7 橢圓 圓孔型系統(tǒng) 該孔型系統(tǒng)特點(diǎn)如下： 。 鑒于橢圓－圓孔型系統(tǒng)的上述特點(diǎn)，主要是由于延伸系數(shù)小，增加了軋制道次，使軋機(jī)工作效 率低，產(chǎn)量降低和成本的提高，但是由于質(zhì)量好，減少了精整工序和精整設(shè)備，并且減少了廢品率和次品率，即可以完全補(bǔ)償所增加的成本。特別是軋制線材的 45176。 綜上所述，本設(shè)計(jì)的φ 14 棒材的孔型系統(tǒng)為箱型孔與橢圓－圓孔型系統(tǒng)的組合。 分配延伸系數(shù) 配延伸系數(shù)的依據(jù)： 河北理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 3 15 1)軋制開(kāi)始時(shí)，軋件的溫度較高，氧化鐵皮多，摩擦系數(shù)小，咬入困難，此時(shí)延伸系數(shù)的分配主要考慮咬入條件的限制； 2)隨著軋件氧化鐵皮的脫落，咬入條件大為改善，此時(shí)充分利用軋件溫度高，塑性好，變形抗力低的特點(diǎn)，給以大變形； 3)最后幾道次為保證成品斷面形狀和尺寸的正確性，減少孔型磨損，提高軋輥使用壽命，以及降低能耗，應(yīng)采用較小的延伸系數(shù)，此外，由于橢圓孔和圓形孔的不特點(diǎn)，橢圓孔的延伸系數(shù)比圓形孔的相對(duì)大些。 軋制各道次面積的確定 由延伸系數(shù)與軋件斷面面積關(guān)系，確定各道次軋件斷面面積：?jiǎn)挝唬īL 2） 表 8 各道次軋件斷面面積 單位（㎜ 2） 道次 面積 道次 面積 1 10 2 11 3 12 4 13 5 14 6 15 7 16 8 17 9 18 各道次軋件尺寸及孔型尺寸計(jì)算 箱型計(jì)算 111150 H? ???? 1 1 1 1 5 7 3 4 .2 7 F B H? ? ? 解得： 軋件寬度 1 ? 軋件高度 1 ? 孔型高度 1 ?? 孔型槽底寬度 (0 . 0 5 ~ 0 ) 1 5 0 (0 . 0 5 1 5 0 ~ 0 ) 1 4 2 . 5 ~ 1 5 0kb B B? ? ? ? ? ? 在此取 kb? 145 孔型槽