年產(chǎn)80萬(wàn)噸的高速線材生產(chǎn)車間

1、（2016 屆）屆）?？瓶飘厴I(yè)設(shè)計(jì)?？瓶飘厴I(yè)設(shè)計(jì)題目名稱題目名稱： 年產(chǎn)量年產(chǎn)量 80 萬(wàn)噸高速線材車間工藝設(shè)計(jì)萬(wàn)噸高速線材車間工藝設(shè)計(jì)學(xué)院（部）學(xué)院（部）：冶金工程學(xué)院冶金工程學(xué)院專業(yè)專業(yè)：金屬材料與熱處理技術(shù)金屬材料與熱處理技術(shù)學(xué)生姓名學(xué)生姓名：班級(jí)班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師姓名 ：職稱：職稱：湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)2016 年年 5 月月湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)1摘摘 要要根據(jù)設(shè)計(jì)要求擬建一個(gè)優(yōu)碳年產(chǎn) 80 萬(wàn)噸的高速線材生產(chǎn)車間。它的最高軋制速度為 110m/s，產(chǎn)品規(guī)格為 5.512mm，盤卷單重約 2 噸。連鑄坯在步進(jìn)梁式加熱爐中使用煤氣加熱，側(cè)進(jìn)側(cè)出，加熱能力為75

2、t/h。加熱爐由微機(jī)控制，出爐溫度為 9001050。該套軋機(jī)采用全連軋無(wú)扭工藝，連鑄坯為 150150mm，長(zhǎng)約為 12m，單重約為 2.3t 的方坯。在 13 架平立-交替布置的粗軋機(jī)和中軋機(jī)之后，布置了 2 架預(yù)精軋機(jī)，13 架精軋機(jī)。軋后冷卻通過(guò)水冷箱和一套斯太爾摩冷卻運(yùn)輸線（120m）來(lái)完成。該套斯太爾摩冷卻運(yùn)輸系統(tǒng)采用延遲型冷卻裝置，可對(duì)成品軋材的最終性能控制如抗拉強(qiáng)度及產(chǎn)品的金相組織和氧化鐵皮厚度進(jìn)行最終控制。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于控軋和控冷，無(wú)張力軋制，最佳剪切尺寸控制和缺陷檢測(cè)。關(guān)鍵詞 ： 高速線材；生產(chǎn)方案；孔型設(shè)計(jì)；校核湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)2目目錄錄摘 要.1第 1 章 緒

3、論.5第 2 章 產(chǎn)品方案的確定與編制金屬平衡表.82.1 產(chǎn)品方案的確定 .82.1.1 產(chǎn)品方案 .82.2 確定金屬平衡表 .92.2.1 確定計(jì)算產(chǎn)品的成品率.92.3 計(jì)算產(chǎn)品的選擇 .102.3.1 計(jì)算產(chǎn)品選擇的原則.112.3.2 計(jì)算產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).11第 3 章 生產(chǎn)工藝流程的制定.143.1 制定生產(chǎn)工藝流程 .143.1.1 制定生產(chǎn)工藝流程的依據(jù).143.1.2 工藝流程簡(jiǎn)介.143.2 詳細(xì)的工藝流程 .153.2.1 上料與加熱.153.2.2 高壓水除鱗.133.2.3 軋制.133.2.4 控制冷卻.143.2.5 精整.143.2.6 剪切、廢鋼及氧化鐵皮清

4、除.14第 4 章主要設(shè)備選擇.204.1 方案的比較及選擇 .164.1.1 軋制速度的確定.164.1.2 線數(shù)的確定.164.1.3 總機(jī)架數(shù)的確定.164.2 高線生產(chǎn)的主要設(shè)備的特點(diǎn)及其選用 .164.2.1 高線生產(chǎn)的主要設(shè)備概況.16第 5 章 典型產(chǎn)品計(jì)算 .265.1 總延伸系數(shù)的計(jì)算 .225.2 軋制道次的確定 .22湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)35.3 孔型系統(tǒng)的選擇 .225.3.1 粗軋、中軋孔型系統(tǒng)選擇.235.3.2 預(yù)精軋、精軋機(jī)組孔型的選擇.235.4 主要參數(shù)的計(jì)算 .245.4.1 箱型孔型(K1，K2)設(shè)計(jì)系數(shù)的確定.245.4.2 各道次延伸系數(shù)的確定.

5、255.4.3 成品孔(方孔)設(shè)計(jì) .251K5.4.4 橢圓孔型的設(shè)計(jì) .265.4.5 圓孔型的設(shè)計(jì).265.5 各個(gè)孔型計(jì)算 .265.6 摩擦系數(shù)的確定 .31第 6 章 軋機(jī)力能參數(shù)計(jì)算及電機(jī)設(shè)備校.356.1 軋制壓力的計(jì)算 .356.1.1 平均單位壓力的計(jì)算.356.1.2 總軋制壓力 P .366.2 軋輥強(qiáng)度校核 .366.2.1 孔型在軋輥上的配置.366.2.2 軋輥強(qiáng)度校核 .376.2.3 危險(xiǎn)斷面尺寸的確定.386.2.4 軋輥強(qiáng)度校核.386.3 傳動(dòng)力矩計(jì)算 .406.3.2 摩擦力矩.406.3.3 空轉(zhuǎn)力矩.416.3.4 動(dòng)力矩.416.4 電機(jī)校核 .

6、416.4.1 電機(jī)校核.41第 7 章 生產(chǎn)能力計(jì)算 .547.1 典型產(chǎn)品的小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算 .447.2 軋機(jī)年可軋制時(shí)間 .447.3 主要產(chǎn)品軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量 .457.4 加熱爐小時(shí)生產(chǎn)能力計(jì)算 .467.5 工作制度及年工作時(shí)間的確定 .467.4 軋機(jī)負(fù)荷率及軋機(jī)年產(chǎn)量計(jì)算 .477.4.1 軋機(jī)負(fù)荷率.477.4.2 軋機(jī)年產(chǎn)量.47湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)47.5 加熱爐的生產(chǎn)能力計(jì)算 .477.5.1 設(shè)計(jì)條件.477.5.2 加熱爐生產(chǎn)能力計(jì)算.48第 8 章 廠房平面布置和起重運(yùn)輸設(shè)備.508.1 廠房平面布置 .508.1.1 主軋跨.508.1.2 成品跨.508.1.3

7、 軋輥及導(dǎo)衛(wèi)軸承加區(qū)域.508.1.4 車間原料及成品跨面積計(jì)算.508.2 P/F 線運(yùn)輸能力驗(yàn)算.51第 9 章 高線車間主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo).539.1 高線車間主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo) .53參考文獻(xiàn).54致 謝.55湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)5第第 1 1 章章 緒緒 論論線材制品的品種與質(zhì)量，不僅決定于其本身的生產(chǎn)工藝技術(shù)與裝備水平，而且在很大程度上更有賴于其原料線材的冶煉與軋制技術(shù)。也就是說(shuō)，線材品種質(zhì)量的提高，將大大促進(jìn)線材制品行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，否則線材制品行業(yè)的發(fā)展將受到制約，甚至處于落后狀態(tài)。這是 100 多年來(lái)線材制品行業(yè)發(fā)展歷史所證實(shí)的因此線材與其制品的關(guān)系是密不可分的。線材一般是指直徑為

8、516mm 的熱軋圓鋼或相當(dāng)該斷面的異型鋼，因以盤卷狀態(tài)交貨，統(tǒng)稱為線材或盤條。國(guó)外線材規(guī)格已擴(kuò)大到約 6.50mm。常見線材多為圓斷面，異型斷面線材有橢圓形、方形及螺紋形等，但生產(chǎn)數(shù)都很少。線材在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用與地位是非常重要的，首先，線材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的比例很大、一般國(guó)家線樹產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的 8%10%，而我國(guó)卻占 20%以上；其次，線材用途十廣泛，除直接用作建筑鋼材外，線材的深加工產(chǎn)品用途更為廣泛和重要。例如各類商品鋼絲及專用彈簧鋼絲、焊絲、冷繳鋼絲、鍍鋅鋼絲、通訊線、輪胎鋼絲及鋼簾線、高強(qiáng)度鋼絲及鋼紗線舶承鋼絲、模具鋼絲、不銹鋼絲、各種鋼絲繩、鋼釘、標(biāo)誰(shuí)件等等，可以說(shuō)遍布國(guó)民經(jīng)濟(jì)

9、各個(gè)部門，是不可或缺的重要品種。國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家線材加工比在 70%左右，我國(guó)為 30%左右。線材生產(chǎn)的興起與發(fā)展是隨著科技進(jìn)步、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。線材軋機(jī)的開發(fā)與創(chuàng)新是線材生產(chǎn)發(fā)展的首要條件。據(jù)記載，世界上第一臺(tái)線材軋機(jī)在 16 世紀(jì)已經(jīng)問(wèn)世當(dāng)時(shí)是用鍛坯軋制線材而比較正規(guī)的線材軋機(jī)在 18 世紀(jì)中期才出現(xiàn)，由粗軋及精軋兩列橫列式軋機(jī)組成。因?yàn)椴捎梅磭P及人工喂鋼軋制，其軋速度超過(guò) 8m/s，同時(shí)受頭尾溫差大的影響，線材存在著尺寸精度差、盤重小、性能不穩(wěn)定等致命缺點(diǎn)，限制了橫列式軋機(jī)的發(fā)展。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量并提高產(chǎn)量，同時(shí)也為了降低生產(chǎn)成本，必須提高軋制速度，所以 20 世紀(jì)初開發(fā)了

10、半連續(xù)式軋機(jī)。該軋機(jī)由粗、中、精軋機(jī)組組成，粗軋及中軋采用連軋，精軋機(jī)組仍采用橫列式軋機(jī)，即活套軋制；復(fù)二重軋機(jī)是半連續(xù)式軋機(jī)的一個(gè)特例，中軋及桔軋機(jī)列在兩個(gè)正圍盤之間采用連軋，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化操作，軋制速度提高到 16m/s，生產(chǎn)能力有很大提高，盤重增加到 200kg 左右，尺寸精度較橫列式為好，但品種及質(zhì)量未有根本好轉(zhuǎn)。湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)620 世紀(jì) 60 年代是線材生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的興盛與創(chuàng)新時(shí)期，在軋制速度不斷提高的同時(shí)也解決丁大盤重線材的控制冷卻問(wèn)題，因此從根本上解決了盤重增大后，內(nèi)層的線村長(zhǎng)時(shí)間在高溫下停留生成粗大的晶粒，使內(nèi)外線材的力學(xué)性能差別很大，表面氧化鐵皮厚等問(wèn)題。為了進(jìn)一步

11、解決產(chǎn)品品種及質(zhì)量問(wèn)題，英國(guó)在 1862 年建成了第一臺(tái)連續(xù)式軋機(jī)。該軋機(jī)機(jī)座采用串列式布置形式，軋件同時(shí)在幾個(gè)機(jī)架中軋制，各道次的金屬秒流量相等?？蓡螜C(jī)驅(qū)動(dòng)，有較高的調(diào)整精度，實(shí)現(xiàn)微張力或無(wú)張力軋制：由于沒(méi)有穿唆軋制，沒(méi)有大活套，所以頭尾溫差小，產(chǎn)品性能得到改善。到 20 世紀(jì) 50 年代，隨著機(jī)械制造、電氣傳動(dòng)及控制水平的提高，線材軋制速度達(dá) 36m/s，尺寸公差(0.30.4)mm，盤重為 500kg 左右，一套軋機(jī)年廣量在 3050 萬(wàn)噸。當(dāng)時(shí)典型的連續(xù)式線材軋機(jī)是兩線 8 架集體傳動(dòng)的美國(guó)摩根型軋。目前世界上應(yīng)用最廣泛的摩根型高速無(wú)扭軋機(jī)是美國(guó)摩根公司 1962 年開始研制的，196

12、6 年首先應(yīng)用于加拿大鋼鐵公司哈密爾頓廠。第一套摩根型高速線材軋機(jī)于 1966 年 9 月正式投產(chǎn)，軋制速度 4350m/s，同時(shí)摩根公司和加拿大斯太爾摩公司聯(lián)合，開發(fā)了線材軋后控制冷卻系統(tǒng)，稱之為斯太爾摩線。高速線材軋機(jī)一出現(xiàn)就顯示出極大的優(yōu)越性，繼美國(guó)之后，其他一些國(guó)家和公司也紛紛創(chuàng)新高速線材軋機(jī)，出現(xiàn)了各種機(jī)型。目前基本上有四種 1)測(cè)交 45 的美國(guó)摩根型；2)1575 的德國(guó)德馬克型；3)頂交 45 的英國(guó)阿希洛型；4) 09 平立布置的意大利達(dá)涅利肋型。其中摩根機(jī)型應(yīng)用最廣泛。各種機(jī)型各有優(yōu)點(diǎn)，但基本工藝特點(diǎn)差異不大。20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，國(guó)外主要產(chǎn)鋼國(guó)家普遍采用高速線材軋機(jī)

13、和控制冷卻技術(shù)作為線材生產(chǎn)的主要工藝技術(shù)；在冶煉方面主要是用轉(zhuǎn)爐或電爐初煉，然后采用爐外精煉技術(shù)進(jìn)行二次精煉，同時(shí)基本上是以連傳代替模鑄，而且采用全保護(hù)澆鑄；所以生產(chǎn)出的線材生產(chǎn)率高、成本低、品種多、質(zhì)量又好。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前世界上有近 3 萬(wàn)條高速線材軋機(jī)。年產(chǎn)線材約 7000萬(wàn)噸、其中高線產(chǎn)量約 80%以上，線材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量 9%10%；各國(guó)的輸出量與輸入量平均在 20%左右。美國(guó)是世界上最大的線材輸入國(guó)，每年線材消費(fèi)員約 800 萬(wàn)噸，而本國(guó)每年只牛產(chǎn) 400450 萬(wàn)噸，輸入量占 30%50%，日本是世界上線材輸出量最大的國(guó)家每年線材產(chǎn)量約 750 萬(wàn)噸，輸出量約 20 萬(wàn)噸；世

14、界上線材產(chǎn)量最大的國(guó)家是中國(guó)，19 四年線材實(shí)際產(chǎn)量為260B 萬(wàn)噸。湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)7目前我國(guó)擁有線材軋機(jī)近 110 套，其中復(fù)二重軋約占半，橫列式線材軋機(jī)有近 30 套(將逐步被淘汰)；其余 40 多套多為高速線材軋機(jī)，其中從國(guó)外引進(jìn)的高水平線材軋機(jī)有 20 多臺(tái)國(guó)產(chǎn)高速線材軋機(jī)有近 20 套。1999 年，全國(guó)生產(chǎn)線材 2608 萬(wàn)噸，其中高線產(chǎn)量 1218 萬(wàn)噸，高線比已經(jīng)達(dá)到46.7%；優(yōu)質(zhì)硬線比約 10%，但精煉比不到 30%。從品種與質(zhì)量來(lái)看，我國(guó)對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO、歐洲標(biāo) D2TN、日本標(biāo)準(zhǔn) J15中所列線材鋼種、規(guī)格等基本可以全部生產(chǎn)，而且能達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。國(guó)產(chǎn)線

15、材除個(gè)別品種外(如鋼簾線、氣門彈簧、超低碳不銹鋼用線材等)，基本都能滿足用戶要求，供需基本平衡，自給率達(dá) 93%。湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)8第第 2 2 章章 產(chǎn)品方案的確定與編制金屬平衡表產(chǎn)品方案的確定與編制金屬平衡表2.1 產(chǎn)品方案的確定 2.1.1 產(chǎn)品方案 線材車間工藝設(shè)計(jì)首先要考慮車間產(chǎn)品方案的選擇，產(chǎn)品方案的選擇確定了生產(chǎn)品種，從而可以確定生產(chǎn)工藝流程、軋機(jī)布置等一系列選擇，就是說(shuō)，產(chǎn)品方案是線材生產(chǎn)車間工藝設(shè)計(jì)的第一步，也是主要依據(jù)。確定產(chǎn)品方案的原則如下：（1） 滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)產(chǎn)品的需要，特別要根據(jù)市場(chǎng)信息解決某些短缺產(chǎn)品的供應(yīng)和優(yōu)先保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要部門對(duì)于鋼材的需要。（2

16、） 要考慮地區(qū)之間產(chǎn)品的平衡。正確處理長(zhǎng)遠(yuǎn)與當(dāng)前、局部與整體的關(guān)系。做到供應(yīng)適應(yīng)、品種平衡、產(chǎn)銷對(duì)路、布局合理。（3） 考慮軋機(jī)生產(chǎn)能力的充分利用。如果條件具備，努力爭(zhēng)取軋機(jī)向?qū)I(yè)化和產(chǎn)品系列化方向發(fā)展，以利于提高軋機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平。（4） 考慮建廠地區(qū)資源、坯料的供應(yīng)條件、物資和材料等運(yùn)輸情況。要適應(yīng)當(dāng)前改革開放的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)需要，力爭(zhēng)做到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化，有條件的要考慮生產(chǎn)一些出口產(chǎn)品，走向國(guó)際市場(chǎng)。 2.1.2 產(chǎn)品大綱 根據(jù)線材的生產(chǎn)現(xiàn)狀、社會(huì)線材需求量，產(chǎn)品生產(chǎn)以及現(xiàn)如今我國(guó)生產(chǎn)能力和技術(shù)的發(fā)展水平，現(xiàn)擬訂產(chǎn)品方案： 產(chǎn)品規(guī)格：5.513mm（典型產(chǎn)品：Q2356mm） 鋼種：

17、碳素結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、冷鐓鋼和焊條鋼。 各類產(chǎn)品的年產(chǎn)量及其在總年產(chǎn)量中所占百分比見表 2.1湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)9表 2.1 產(chǎn)品方案表序號(hào)品種規(guī)格/mm年產(chǎn)量/萬(wàn)噸合計(jì)/萬(wàn)噸百分比/%1 1普通低碳鋼6-13171721.252 2普通低碳鋼5.5-1111.5-13951417.53 3鋼絲繩鋼7-135.5-6.57512154 4焊條鋼5.5-13101012.55 5鋼簾線鋼5.5-13101012.56 6合金結(jié)構(gòu)鋼6-139911.257 7螺紋鋼8-12888.75合計(jì)合計(jì)80801002.2 確定金屬平衡表 2.2.1 確定計(jì)算產(chǎn)品的成品率成品率是一項(xiàng)重要

18、的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，成品率的高低反映了生產(chǎn)組織管理及生產(chǎn)技術(shù)水平的高低。成品率是指成品質(zhì)量與投料量之比的百分?jǐn)?shù)。換句話，也就是指一噸原料能夠生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品重量的百分?jǐn)?shù)。其計(jì)算公式為： （2-1）%100QWQA式中：成品率，%；A投料量（原料重量） ，t；Q金屬的損失重量，t。W影響成品率的因素：（1） 燒損：金屬在高溫狀態(tài)下的氧化損失稱為燒損。（2） 溶損：是指在酸、堿洗或化學(xué)處理等過(guò)程中的溶解損失。（3） 幾何損失：包括切損、殘屑。（4）工藝損失：又稱技術(shù)損失，是指?jìng)€(gè)工序生產(chǎn)中由于設(shè)備和工具、技術(shù)操作以及表面介質(zhì)問(wèn)題所造成的不符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。 2.2.2 金屬平衡表的制定湖南工業(yè)大學(xué)?？?/p>

19、畢業(yè)設(shè)計(jì)10表 2.2 金屬平衡表序號(hào)品種規(guī)格/mm年產(chǎn)量/萬(wàn)噸軋廢/噸切損/噸燒損/噸成材率/%年需坯/萬(wàn)噸1普通低碳鋼6-13合計(jì)1717244244146614661390139098.298.217.3117.312普通低碳鋼5.5-1111.5-13合計(jì)95142879237910043991403909609151897.697.897.79.225.1114.333鋼絲繩鋼7-135.5-6.5合計(jì)7512102921946634301093665578124398.097.897.97.145.1112.254焊條鋼5.5-13合計(jì)10102462461228122892692

20、697.797.710.2410.245鋼簾線鋼5.5-13合計(jì)10101631631060106067767798.198.110.1910.196合金結(jié)構(gòu)鋼6-13合計(jì)992052057177171278127897.697.69.229.227螺紋鋼8-12合計(jì)77828253053068868898.298.27.137.13合計(jì)8015137497819097.981.722.3 計(jì)算產(chǎn)品的選擇本車間擬生產(chǎn)多個(gè)品種多個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品，但是，不可能對(duì)每種產(chǎn)品的每一個(gè)品種、規(guī)格及狀態(tài)都進(jìn)行詳細(xì)的工藝計(jì)算。為了減少設(shè)計(jì)工作量，加快設(shè)計(jì)速度，同時(shí)又不影響整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，從中選擇典型產(chǎn)品作為計(jì)算產(chǎn)品

21、。湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)11 2.3.1 計(jì)算產(chǎn)品選擇的原則有代表性：從中找出 12 種產(chǎn)量較大、產(chǎn)品品種、規(guī)格、狀態(tài)、工藝特點(diǎn)等有代表性。通過(guò)所有的工序：是指所選的所有計(jì)算產(chǎn)品要通過(guò)各工序，但不是說(shuō)每一種計(jì)算產(chǎn)品都通過(guò)各工序。所選的計(jì)算產(chǎn)品要與實(shí)際接近。計(jì)算產(chǎn)品要留一定的調(diào)整余量。 2.3.2 計(jì)算產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在制定工藝流程時(shí)，不論用哪種加工方式和選用什么工序，都必須保證產(chǎn)品達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求，產(chǎn)品才能具有較高的使用價(jià)值。因此，產(chǎn)品的技術(shù)要求是制定工藝流程的首要依據(jù)，是組織生產(chǎn)的基本文件。根據(jù) ZBH44002-88 和 GB/T3429-94 規(guī)定，計(jì)算產(chǎn)品的幾何形狀與尺寸精確度，鋼的

22、化學(xué)成分與性能以及表面質(zhì)量如下：1. 直徑允許偏差直徑允許偏差為0.25mm。2. 脫碳層深度允許脫碳深度為 2.00%。3. 不圓度偏差不圓度不大于公差直徑的 50%。4. 化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)2.3 化學(xué)成分表化學(xué)成分%不大于%牌號(hào)CSiMnPSCrNiCu65Mn0.620.700.170.370.901.200.0350.0350.250.300.255. 表面質(zhì)量盤條的表面不得有肉眼可見的裂紋、結(jié)疤、折疊及夾雜。允許以實(shí)際尺寸算起不超過(guò)尺寸公差之半的個(gè)別細(xì)小劃痕、壓痕、麻點(diǎn)及深度不超過(guò) 0.2mm的小裂紋存在。湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)12第第 3 3 章章 生產(chǎn)工藝流程的制定生產(chǎn)工藝流程的制

23、定3.1 制訂生產(chǎn)工藝流程合理的生產(chǎn)工藝流程應(yīng)該是在滿足產(chǎn)品技術(shù)條件的前提下，要盡可能低的消耗，最少的設(shè)備、最小的車間面積、最低的產(chǎn)品成本，并且根據(jù)車間具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件確定車間機(jī)械化和自動(dòng)化程度，以利于產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的不斷提高和使工人具有較好的勞動(dòng)條件。 3.1.1 制訂生產(chǎn)工藝流程的依據(jù)根據(jù)生產(chǎn)方案的要求：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的差別。因此生產(chǎn)方案是編制生產(chǎn)工藝流程的依據(jù)；根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求：為了滿足產(chǎn)品技術(shù)條件，就要有相應(yīng)的工序給予保證，因此，滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求是設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)。根據(jù)車間生產(chǎn)率的要求：由于車間的生產(chǎn)規(guī)模

24、不同，所要求的工藝過(guò)程復(fù)雜程度也不同。在生產(chǎn)同一產(chǎn)品情況下，生產(chǎn)規(guī)模越大的車間，其工藝流程也越復(fù)雜。因此，設(shè)計(jì)時(shí)生產(chǎn)率的要求是設(shè)計(jì)工藝流程的出發(fā)點(diǎn)。 3.1.2 工藝流程簡(jiǎn)介鋼坯的準(zhǔn)備：連鑄坯 150mm150mm12000mm裝爐加熱：將鋼坯加熱到奧氏體溫度，以利于軋制。高壓水除鱗：坯料在加熱爐加熱之后，進(jìn)入粗軋機(jī)組之前，需高壓水除鱗，破除坯料表面的氧化鐵皮和次生氧化鐵皮，以免壓下表面產(chǎn)生缺陷。粗、中、精軋機(jī)組軋制：使軋件軋成成品的尺寸，其中，粗軋機(jī)組 6 架，中軋機(jī)組 6 架，預(yù)精軋機(jī)組 4 架，8 架精軋機(jī)，4 架的減定徑機(jī)組，這條生產(chǎn)線上共有 28 架軋機(jī)。飛剪切頭尾：軋件進(jìn)入每組軋機(jī)

25、之前都要進(jìn)行切頭尾工作，目的是為了除去溫度過(guò)低的頭部以免損傷輥面，并防止軋件頭部卡在機(jī)架間導(dǎo)衛(wèi)裝置中，卡斷剪用于中軋機(jī)組、預(yù)精軋機(jī)組和精軋機(jī)組前，在事故狀態(tài)下碎斷軋件。穿水冷卻：為了降低進(jìn)入精軋機(jī)組的軋件溫度，在精軋機(jī)組之前設(shè)置水箱，以控制終軋溫度。吐絲成卷：軋出的線材在穿水冷卻后，通過(guò)吐絲成卷形成散卷。斯太爾摩散卷冷卻：控冷線按不同的鋼種和產(chǎn)品用途，控制其冷卻速度，以得到相應(yīng)的成品質(zhì)量。湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)13精整與運(yùn)輸：包括集卷、修整、檢查、取樣、捆軋、稱重掛標(biāo)牌，用集卷裝置收集散卷，并將其掛到 P-S 運(yùn)輸線上的 C 形鉤上，依次完成集卷、修整、檢查、取樣、捆軋、稱重掛標(biāo)牌等工序，之

26、后卸卷入庫(kù)。3.2 詳細(xì)的工藝流程 3.2.1 上料與加熱由于生產(chǎn)的產(chǎn)品主要是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，所以不宜采用熱裝熱送工藝。將冷卻后連鑄坯由電磁盤吊車提升到+5 米高的上料臺(tái)架上經(jīng)過(guò)噴丸、探傷，修磨處理的合格的鋼坯送入入爐輥道，稱重、測(cè)長(zhǎng)后送入加熱爐進(jìn)行加熱。根據(jù)不同鋼種的加熱制度和加熱要求，鋼坯在步進(jìn)梁式加熱爐內(nèi)加熱至開軋溫度 9501150，由出爐輥道送往粗軋機(jī)進(jìn)行軋制。 3.2.2 高壓水除鱗由于主要生產(chǎn)的是優(yōu)碳鋼，為保證軋件表面質(zhì)量和成品的綜合性能，須在粗軋機(jī)前設(shè)置高壓水除磷裝置。 3.2.3 軋制采用全連軋方式生產(chǎn)，鋼坯出爐后，由輥道將軋件送入由 6 架平立交替布置的短應(yīng)力線二輥軋機(jī)組成

27、的粗軋機(jī)組進(jìn)行軋制。軋件出粗軋機(jī)組經(jīng)飛剪切頭后再進(jìn)入有 6 架平立交替的短應(yīng)力線二輥組成的中軋機(jī)組進(jìn)行軋制。中軋機(jī)組軋出的軋件經(jīng)飛剪切頭后由導(dǎo)管經(jīng)立活套進(jìn)入預(yù)精軋機(jī)組，預(yù)精軋機(jī)組由 4 架平立交替的懸臂輥環(huán)式軋機(jī)組成。機(jī)架間設(shè)有立活套器，對(duì)軋件進(jìn)行無(wú)張力軋制或微張力軋制。從預(yù)精軋機(jī)組出來(lái)的軋件經(jīng)中間水箱冷卻，以保證進(jìn)精軋機(jī)組所需要的軋制溫度，再經(jīng)飛剪切頭，由側(cè)活套器進(jìn)入無(wú)扭精軋機(jī)組進(jìn)行軋制。精軋機(jī)組為8 架“V”型 45無(wú)扭軋機(jī)，對(duì)軋件進(jìn)行高速、單線、微張，無(wú)扭軋制。為了提高軋機(jī)作業(yè)率和改善產(chǎn)品質(zhì)量，在精軋機(jī)組后設(shè)置減定徑機(jī)組（2 臺(tái)減徑和 2 臺(tái)定徑軋機(jī)） ，可對(duì)軋件更加高效、高速、高精度，

28、無(wú)扭軋制，終軋最大保證速度為 100 米/秒。 表 3-1 各種鋼軋制及吐絲溫度表序號(hào)鋼種名稱代表鋼號(hào)第一架軋機(jī)入口溫度精軋機(jī)入口溫度減定機(jī)入口溫度吐絲溫度1優(yōu)碳鋼70#9503085010800108408602低合金鋼20MnSi1000308801077020800840湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)14 3.2.4 控制冷卻從精軋機(jī)組和減定徑機(jī)組出來(lái)的線材進(jìn)入水冷段。采用開環(huán)控制，以控制軋件合理的吐絲溫度和減少氧化鐵皮的生成。軋件由夾送輥進(jìn)入吐絲機(jī)，成線環(huán)進(jìn)入斯太爾摩冷卻線進(jìn)行控制風(fēng)冷。根據(jù)冷卻的鋼種、規(guī)格的不同，在各生產(chǎn)工藝軟件中對(duì)輥道速度、風(fēng)量、開啟或關(guān)閉保溫罩進(jìn)行設(shè)計(jì)，自動(dòng)調(diào)節(jié)，以控制

29、線材的冷卻速度，從而獲得適應(yīng)于不同要求的線材。代表性線材控制冷卻的目的和控冷工藝如下：表 3-2 各鋼種線材控制冷卻的目的和控冷工藝序號(hào)鋼種最終目的最終材質(zhì)要求最終組織要求控冷工藝1優(yōu)碳鋼省去拉拔加工前的鉛浴淬火強(qiáng)度高、拉拔性能好，拉拔后韌性高索氏體控制風(fēng)冷2低合金鋼簡(jiǎn)化球化退火接近球化前組織細(xì)珠光體延遲冷卻 3.2.5 精整經(jīng)風(fēng)冷后的線環(huán)在集卷站收集成盤卷后，經(jīng)芯棒旋轉(zhuǎn)、翻平，再由掛卷小車將盤卷掛至 P/F 線的形“C”鉤上，繼續(xù)冷卻，并進(jìn)行表面和外形尺寸檢查，剪去超公差和未穿水冷卻的頭尾部，取樣，壓緊打捆，稱重及掛標(biāo)牌，然后到卸卷站卸卷，排齊，由吊車吊至成品跨呈梯形存放，按合同計(jì)劃發(fā)貨。

30、3.2.6 剪切、廢鋼及氧化鐵皮清除整個(gè)軋線共設(shè)有 6 臺(tái)剪機(jī)，其中 3 臺(tái)飛剪機(jī)分別設(shè)置在粗軋機(jī)組后、中軋機(jī)組后，精軋機(jī)組前，用于剪切軋件的頭部和尾部，并可起事故碎斷作用。3臺(tái)卡斷剪分別設(shè)置在 13#機(jī)組前、精軋機(jī)組前和減定機(jī)組前。飛剪切下的頭尾及事故碎斷的廢鋼經(jīng)溜槽落入平臺(tái)下的收集筐中，由叉車堆料場(chǎng)整理存放；其他軋制廢品用火焰切割成小段裝入收集筐中，再由汽車運(yùn)走。落入鐵皮溝的氧化鐵皮，經(jīng)水沖至沉淀池中，定期用抓斗抓出放到濾水池中，濾干后用汽車運(yùn)走。細(xì)顆粒氧化鐵皮和廢油在水處理站凝結(jié)成沉淀，制成泥餅，由汽車外運(yùn)。3.3 生產(chǎn)工藝流程圖湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)15圖 3-1 高速線材車間工藝流

31、程框圖連鑄坯上料運(yùn)送坯料稱重加熱連鑄坯熱裝運(yùn)送緩沖儲(chǔ)存高壓水除磷預(yù)精軋機(jī)軋制飛剪切頭（尾）中軋機(jī)軋制粗軋機(jī)軋制飛剪切頭（尾）水冷箱冷卻飛剪切頭（尾）無(wú)扭精軋機(jī)軋制在線測(cè)徑水冷箱控制冷卻P&F 線鉤式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸及冷卻運(yùn)卷小車卸卷、掛鉤集卷機(jī)集卷夾送輥吐絲機(jī)頭尾精整人工表面、尺寸質(zhì)量檢查取樣盤卷稱重壓緊打捆斯太爾摩運(yùn)輸機(jī)冷卻發(fā)貨入庫(kù)掛標(biāo)簽卸卷湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)16 第第 4 4 章章 主要設(shè)備選擇主要設(shè)備選擇4.1 方案的比較及選擇 4.1.1 軋制速度的確定高速線材軋機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，節(jié)能降耗。因此，目前的廠家均采用連鑄坯，以及提高軋制速度，減少線數(shù)1 11 1，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)高

32、產(chǎn)，節(jié)能降耗的目的。為此，根據(jù)這一要求和發(fā)展趨勢(shì)，以及為獲得高品質(zhì)的優(yōu)質(zhì)碳結(jié)鋼的線材，本設(shè)計(jì)選取保證速度為 100 米/秒，連續(xù)操作最大軋制速度為 120 米/秒。 4.1.2 線數(shù)的確定根據(jù)國(guó)內(nèi)外各高線廠的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)的發(fā)展，其趨勢(shì)將以單線為主，具體原因?yàn)椋?）隨著扎制速度的提高，單線也能高產(chǎn)；2）單線設(shè)備投資少，建廠快，能盡早收回成本，經(jīng)濟(jì)效益好；3）單線主廠房小，結(jié)構(gòu)緊湊。結(jié)合本設(shè)計(jì)的需求產(chǎn)量，設(shè)備技術(shù)水平，并以生產(chǎn)優(yōu)碳鋼為主，為保證產(chǎn)品產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，本設(shè)計(jì)方案將采用單線。 4.1.3 總機(jī)架數(shù)的確定由于本設(shè)計(jì)產(chǎn)品的最小規(guī)格為 5.5，故在確定機(jī)架數(shù)時(shí)，應(yīng)以 5.5產(chǎn)品作為設(shè)

33、計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)。根據(jù) GB/T14981-94 可知 5.5線材的斷面面積 F成23.82，坯料圓角半徑取 8 計(jì)算斷面面積，坯料斷面面積 F坯9024（6262/4）80692。對(duì)全連續(xù)高速線材軋機(jī)，平均延伸系數(shù)的范圍為 1.2601.328，取平均延伸系數(shù) 1.32，則軋制機(jī)架總數(shù)為 n（F坯F成 ）/20，取 n20 架本設(shè)計(jì)計(jì)算產(chǎn)品規(guī)格為 6，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)得知 6線材的斷面面積 F成33.22，所以軋制道次總數(shù)為 n（F坯F成 ）/19.63，取n20 道次。參考現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況及相關(guān)資料將 28 架軋機(jī)分為粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋。其中粗軋 5 架，中軋 5 架，預(yù)精軋 4 架，精軋 4

34、架，減定徑機(jī)2 架。湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)174.2 高線生產(chǎn)的主要設(shè)備的特點(diǎn)及其選用 4.2.1 高線生產(chǎn)的主要設(shè)備概況一個(gè)完整合理的高速線材生產(chǎn)主要由以下設(shè)備組成：加熱爐、粗中軋機(jī)、預(yù)精軋機(jī)、精軋機(jī)、減定徑機(jī)、斯太爾摩冷卻線等組成。要成功地設(shè)計(jì)一條高速線材生產(chǎn)線，合理的選擇生產(chǎn)設(shè)備十分重要。選擇設(shè)備的原則是在選擇成熟設(shè)備的基礎(chǔ)上考慮先進(jìn)性，在保證工藝的條件下考慮經(jīng)濟(jì)性。以下就高速線材車間的主要設(shè)備的特點(diǎn)作較全面的討論。 4.2.1.1 加熱爐常見的加熱爐有推鋼式和步進(jìn)式，步進(jìn)式加熱爐又可分為步進(jìn)梁式和步進(jìn)底式。具體比較見下表. 表 4-1 幾種常見的加熱爐比較 推鋼式步進(jìn)底式爐步進(jìn)梁式梁

35、底組合式損傷重少無(wú)無(wú)能耗高低較低低燒損0.50%1.00%0.75%0.80%脫碳層12mm1.0mm 0.5mm 0.70.8mm造價(jià)100%115%120%115%步進(jìn)爐的特點(diǎn)： 1)產(chǎn)量高。坯料四面受熱，大大縮短加熱時(shí)間，能很好地滿足高線加熱坯料量較大的的要求。 2)加熱質(zhì)量好。鋼坯在加熱爐內(nèi)散開布置，加熱溫度均勻，不會(huì)出現(xiàn)一般推鋼式加熱爐爐底處水管產(chǎn)生的黑??；鋼坯與步進(jìn)梁無(wú)摩擦，避免鋼坯底面劃傷；加熱時(shí)間短，減少鋼坯氧化量及脫碳層；坯料芯部和底部溫差小，全長(zhǎng)加熱均勻。3）操作靈活。操作不受鋼坯外形的限制，爐長(zhǎng)不受推鋼長(zhǎng)度限制，變換品種容易；步進(jìn)梁可作“踏步”動(dòng)作，使鋼坯溫度均勻；空爐出

36、爐簡(jiǎn)單，時(shí)間短，勞動(dòng)強(qiáng)度低。進(jìn)出料方式：出料采用側(cè)出料，進(jìn)料有側(cè)進(jìn)料（密封性好） 。綜上所述并結(jié)合生產(chǎn)優(yōu)碳鋼的質(zhì)量與工藝要求，加熱爐選取步進(jìn)梁式加熱爐。 4.2.1.2 粗中軋機(jī)粗軋機(jī)類型很多，有三輥行星式、平立交替式、水平二輥式等形式。湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)18平立交替式：可實(shí)現(xiàn)軋件無(wú)扭軋制，特別適合高級(jí)線材的生產(chǎn)，另外可實(shí)行無(wú)孔型軋制?，F(xiàn)已有平立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)，可實(shí)現(xiàn)多線生產(chǎn)，但造價(jià)較高。以前用于高級(jí)鋼的生產(chǎn)，現(xiàn)也普遍應(yīng)用于碳結(jié)鋼生產(chǎn)。水平二輥式：這種形式的粗軋機(jī)應(yīng)用較普遍,尤其適用于以碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼為主的多線軋制。軋機(jī)形式主要形式是閉口機(jī)架、短應(yīng)力線軋機(jī)和預(yù)應(yīng)力軋機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量和

37、工藝的需，粗、中軋機(jī)組均由交流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)的短應(yīng)力線高剛度機(jī)架的平立交替式軋機(jī)組成，粗軋機(jī)與中軋機(jī)均為 6 架，軋機(jī)平立交替布置，立式軋機(jī)為上傳動(dòng)。 4.2.1.3 預(yù)精軋當(dāng)前多采用平立交替布置，具有懸臂式軋輥的預(yù)精軋機(jī)，其主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)； 1） 由于機(jī)架平立交替布置，實(shí)現(xiàn)了活套軋制，可以消除粗軋和中軋軋制時(shí)不可避免產(chǎn)生的堆、拉鋼現(xiàn)象而造成的軋件尺寸不均勻，從而使精軋機(jī)組得到尺寸穩(wěn)定且均勻的軋件，這對(duì)獲得高精度的線材創(chuàng)造了極為有利的條件。 2） 機(jī)架間設(shè)有活套從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)張力軋制，消除了由于堆拉鋼而造成的軋件頭、尾尺寸差，減少了切頭、切尾，提高了成材率。3）本機(jī)組采用懸臂軸，碳化鎢輥環(huán)，硬

38、度高，每孔軋出量可成倍提高，更換輥環(huán)方便，提高了作業(yè)率。4）到預(yù)精軋軋件的斷面較小，為保證軋件斷面形狀正確、尺寸精確和工穩(wěn)定，道次變形小，懸臂式軋輥的預(yù)精軋機(jī)完全滿足要求，其以設(shè)備量輕、占地小。 因此，采用 4 架平立交替布置的懸臂式預(yù)精軋機(jī)組是合理的，不僅提高了軋機(jī)作業(yè)率,更重要的是保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了金屬收得率，降低了生產(chǎn)成本。 4.2.1.4 精軋機(jī)精軋機(jī)組是高速線材軋機(jī)最重要的、最關(guān)鍵的設(shè)備之一。當(dāng)今世界主要有四種流行機(jī)組：摩根、阿希洛、德馬克、達(dá)涅利。 表 4-2 幾種機(jī)型的主要特點(diǎn)如下表所示主導(dǎo)機(jī)型序號(hào)結(jié)構(gòu)和參數(shù)摩根型德馬克達(dá)涅利阿希洛1工作機(jī)座布置形式側(cè)交 450，后為頂交 4

39、50側(cè)交 450，后改為 150/750平立交替頂交 450湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)192輥環(huán)直徑8 “5+6”5210102102+1658210103輥縫調(diào)整機(jī)構(gòu)偏心套式調(diào)整機(jī)構(gòu)偏心套式調(diào)整機(jī)構(gòu)偏心套式調(diào)整機(jī)構(gòu)帶液壓平衡的擺臂式4機(jī)架中心距800750mm800mm 750 及 650mm920mm 本設(shè)計(jì)采用摩根第六代 V 型 8 架超重型軋機(jī)，因?yàn)樗饕幸韵聨讉€(gè)優(yōu)點(diǎn)： 1)采用頂交 45機(jī)型，傳動(dòng)軸至地面設(shè)備機(jī)組距離短小，設(shè)備重心低，傾動(dòng)力矩小。機(jī)組穩(wěn)定性好，震動(dòng)小，噪音低，重量小、剛性大。 2)操作視野開闊，便于操作管理。 3)主電機(jī)功率大，為進(jìn)一步提高精軋操作速度和實(shí)現(xiàn)低溫軋制創(chuàng)

40、造了條件。 4)機(jī)架承載能力大，提高了軋制精度，最高軋制速度可達(dá) 140m/s,成品范圍大,生產(chǎn)率極高，是目前無(wú)扭精軋機(jī)的主導(dǎo)機(jī)型。 4.2.1.5 減定徑機(jī)泰克森軋機(jī)是摩根公司開發(fā)的一種定、減徑技術(shù)，泰克森的日語(yǔ)意思是“最佳尺寸” ，該技術(shù)有效地解決了改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、增加生產(chǎn)率和縮短交貨時(shí)間等問(wèn)題。泰克森軋機(jī)由四架懸臂式軋機(jī)（兩架減徑機(jī)和兩架定徑機(jī)）組成，作為“二精軋機(jī)”安裝在“一精軋機(jī)”和吐絲機(jī)之間。增加泰克森軋機(jī)后，有以下優(yōu)點(diǎn)：1）可提高常規(guī)線材軋機(jī)的生產(chǎn)率；2）提高了產(chǎn)品的尺寸公差；3）具有“自由定徑”功能，即用單一的名義孔槽尺寸，通過(guò)微調(diào)來(lái)料尺寸和對(duì)不同方坯間隙調(diào)整泰克森軋機(jī)的輥縫，生

41、產(chǎn)出一批不同尺寸的成品棒線材的自由尺寸軋制能力；4）實(shí)現(xiàn) 800低溫軋制，晶粒組織更細(xì)，通過(guò)控制晶粒尺寸和吐絲溫度促進(jìn)相變或延遲相變，從而利用斯泰爾摩的最佳冷卻能力，可處理如軸承鋼、冷鐓優(yōu)質(zhì)鋼等鋼種，而不需要后續(xù)熱處理，提高了產(chǎn)品的冶金性能； 4.2.1.6 吐絲機(jī)由于立式吐絲機(jī)主要適用終軋速度不大于 120 米/秒，而臥式吐絲機(jī)其重心低，振動(dòng)小可適合于軋制高速線材。考慮到本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，采用臥式吐絲湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)20機(jī)，其下傾角為 15，線圈平均直徑為 1075，為保證軋出高質(zhì)量的線材，應(yīng)盡量減少其振動(dòng)，故本設(shè)計(jì)在吐絲機(jī)上還設(shè)有振動(dòng)檢測(cè)裝置。 4.2.1.7 斯太爾摩冷卻線 控制

42、冷卻線是高速線材生產(chǎn)的主要技術(shù)之一。為避免當(dāng)線材盤卷在8001050高溫下自然冷卻時(shí)，因盤卷內(nèi)外溫差大而導(dǎo)致表面嚴(yán)重氧化、盤卷內(nèi)部不符合要求、機(jī)械性能低、拉拔性能差等問(wèn)題，為此目前新建的高線都選擇了斯太爾摩冷卻線，斯太爾摩冷卻線有三種形式:標(biāo)準(zhǔn)型、緩慢型、延遲型，具體比較見下表。湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)21表 4-3 三種斯太爾摩冷卻線的比較類型標(biāo)準(zhǔn)型延遲型緩慢型設(shè)備特點(diǎn)鏈?zhǔn)交蜉伿竭\(yùn)輸機(jī)，風(fēng)冷，造價(jià)低有絕熱面板，側(cè)墻，頂蓋的運(yùn)輸機(jī)，造價(jià)低，產(chǎn)量較大有絕熱面板，側(cè)墻、頂蓋、電熱燒嘴的運(yùn)輸機(jī)，造價(jià)高，產(chǎn)量低冷卻速度4.4410C/s1.1110C/s0.2810C/s中碳鋼和高碳鋼冷鐓處理介于空冷

43、和鉛浴處理之間、適用于中、高碳鋼生產(chǎn)比標(biāo)準(zhǔn)型好，用于緊固件的中碳鋼生產(chǎn)，抗拉強(qiáng)度可減少 1015%有利于冷鐓加工比延遲型好，比較接近鉛浴淬火處理水平合金鋼適用于一般生產(chǎn)要求，比延遲型綜合性能差軟化退火比標(biāo)準(zhǔn)型好,有利于提高綜合機(jī)械性能,減少二次氧化鐵皮,提高表面質(zhì)量軟化退火效果最好，綜合機(jī)械性能最好由于生產(chǎn)線材主要是優(yōu)碳鋼，以及根據(jù)以上三種斯太爾摩冷卻線的比較，本設(shè)計(jì)選用斯太爾摩延遲型冷卻線。 4.2.1.8 運(yùn)輸線的選擇 盤卷運(yùn)輸設(shè)備有吊掛式和鉤式兩種，但吊掛式要求廠房高，生產(chǎn)操作不 方便。鉤式運(yùn)輸設(shè)備分為單獨(dú)馬達(dá)傳動(dòng)系統(tǒng)和集體傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)游動(dòng)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用實(shí)際條件出發(fā)，采用驅(qū)動(dòng)

44、游動(dòng)的“C”形鉤式的運(yùn)輸設(shè)備。 4.2.1.9 軋輥軋輥?zhàn)钪饕某霭l(fā)點(diǎn)是保證線材的表面質(zhì)量。耐磨性是軋輥?zhàn)钪饕闹笜?biāo)（相對(duì)于其它軋鋼廠） 。粗軋：壓下量大，軋制條件惡劣，以強(qiáng)度、韌性為主。精軋：是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，以硬度和耐磨性為主。湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)22表 3-4 高線軋輥的選用方案粗軋球墨鑄鐵中軋球墨鑄鐵預(yù)精軋?zhí)蓟u精軋?zhí)蓟u 4.2.1.10 電機(jī)的選型在軋鋼機(jī)的傳動(dòng)方式上，近年來(lái)粗軋和中軋機(jī)組已逐漸由單獨(dú)傳動(dòng)的方式取代了單獨(dú)與成組相結(jié)合的方式，原因?yàn)椋?1）在粗軋機(jī)的第 13 架軋機(jī)上，采用單獨(dú)傳動(dòng)可消除來(lái)料鋼坯的尺寸波動(dòng)，可靈活地調(diào)節(jié)軋制斷面尺寸而不致產(chǎn)生超出要求的堆鋼或拉鋼

45、軋制現(xiàn)象；另一個(gè)原因是這個(gè)部位的軋制速度很低(0.4 米/秒)，若采用成組傳動(dòng)反會(huì)增大傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)備重量，因此，這個(gè)部位全采用單獨(dú)傳動(dòng)方式更為合適。2）對(duì)軋機(jī)采用單獨(dú)傳動(dòng)，可以滿足靈活地調(diào)整軋制斷面尺寸的要求，對(duì)磨損程度不同的軋輥可進(jìn)行個(gè)別調(diào)整，可避免不論磨損程度如何而一律去車削的弊病，因而可使軋輥使用壽命得到充分發(fā)揮。1）機(jī)采用單獨(dú)傳動(dòng)后，在保持連軋關(guān)系的條件下，通過(guò)調(diào)整軋輥輥縫和轉(zhuǎn)速，可軋出各種規(guī)格產(chǎn)品所要求的中間斷面尺寸。2）在一定限度內(nèi)，可以適應(yīng)加大開孔斷面等改變孔設(shè)計(jì)的情況 。高速線材軋機(jī)中，精軋機(jī)組采用集體傳動(dòng)方式，這是因?yàn)椋?）為盡量縮短軋件頭尾因拉鋼軋制而造成的超差長(zhǎng)度，要求軋

46、機(jī)的結(jié)構(gòu)盡量緊湊，從而使機(jī)架的間距很小，在這種緊湊的條件下，軋機(jī)布置成單獨(dú)傳動(dòng)是不可能的。2）高速線材軋機(jī)的精軋機(jī)，不僅速度高，而且隨產(chǎn)品規(guī)格的不同還需調(diào)節(jié)成各不相同的速度，若搞成單獨(dú)傳動(dòng)，機(jī)架數(shù)量多，各產(chǎn)品規(guī)格在各架次所要求的速度差異較大,故所需求的電氣控制系統(tǒng)必將十分復(fù)雜，同時(shí)也必須要求有比較高的靈敏度才能適應(yīng)。因而，即使電氣系統(tǒng)能夠做到，但要做到保持所有產(chǎn)品規(guī)格在機(jī)架間的微張力軋制關(guān)系，實(shí)際上也是難以實(shí)現(xiàn)的。3）集體傳動(dòng)組合結(jié)構(gòu)，大大地改善了咬入瞬間的電機(jī)動(dòng)態(tài)速降問(wèn)題，使各機(jī)架間微張力關(guān)系不受電氣設(shè)備的影響，從而為高速下微張力軋制創(chuàng)造了有利條件。綜上所述，設(shè)計(jì)中粗、中軋、預(yù)精軋機(jī)組采用交

47、流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)，精軋機(jī)組采用交流電機(jī)集體傳動(dòng)。湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)23第第 5 5 章章 典型產(chǎn)品計(jì)算典型產(chǎn)品計(jì)算 取典型產(chǎn)品直徑為 6mm 的線材，5.1 總延伸系數(shù)的計(jì)算取平均延伸系數(shù): 32. 1平均6 .286r90902n0zFF5.2 軋制道次的確定 軋制道次的確定2032. 1lg6 .286lglglg zn5.3 孔型系統(tǒng)的選擇孔型系統(tǒng)的選擇是孔型設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，選擇是否恰當(dāng)對(duì)軋機(jī)的生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量、各項(xiàng)消耗指標(biāo)及生產(chǎn)工藝操作有決定影響，故孔型系統(tǒng)的選擇必需按照具體條件嚴(yán)格進(jìn)行?？仔拖到y(tǒng)選擇的具體條件為： 1）鋼坯條件，應(yīng)考慮：是連鑄坯還是軋制坯，斷面幾何形狀，尺寸及其波

48、動(dòng)范圍，坯料表面質(zhì)量，鋼種等。 2）設(shè)備條件，應(yīng)考慮：軋機(jī)布置形式，機(jī)架結(jié)構(gòu)形式，機(jī)組組成，數(shù)量及參數(shù)，傳動(dòng)方式，電機(jī)能力及調(diào)速范圍，輔助設(shè)備的配置及能力。 3）產(chǎn)品條件，應(yīng)考慮：產(chǎn)品品種，規(guī)格范圍，尺寸精度及金屬性能要求。 4）生產(chǎn)工藝操作要求，應(yīng)考慮：軋制方式是單線還是雙線，孔型共用要求，操作人員的操作習(xí)慣和技術(shù)水平等。根據(jù)產(chǎn)品要求可選擇如下孔型系統(tǒng)： 平箱 立箱 橢圓圓橢圓 圓 橢圓 圓橢圓圓 橢圓 圓 橢圓 圓 橢圓 圓 橢圓 圓 橢圓 圓湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)24 5.3.1 粗軋、中軋孔型系統(tǒng)選擇 高線軋機(jī)常用的延伸孔型系統(tǒng)有：箱形孔型系統(tǒng)，橢-圓孔型系統(tǒng)。1.箱形孔型系統(tǒng) 作為

49、傳統(tǒng)的箱形孔有扁箱和立箱兩種，從此孔型出來(lái)的軋件為矩形或方形 ，其主要優(yōu)點(diǎn)有： 1）共用性好。通過(guò)改變輥縫的辦法可軋制出不同尺寸的產(chǎn)品。 2）軋件在整個(gè)寬度上變形均勻，孔型磨損均勻，變形能耗小。 3）軋件側(cè)表面氧化鐵皮易脫落，有利于改善軋件表面質(zhì)量。 4）軋輥切槽淺 ，軋輥強(qiáng)度高，可采用較大道次的變形量。 5）軋件斷面溫降較為均勻。箱形孔也有其不可避免的缺點(diǎn)： 1）由于箱形孔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，難以從中軋出尺寸精確的產(chǎn)品。 2）軋件在孔型中受兩個(gè)方向的壓縮，故軋件側(cè)表面不易平直，甚至出現(xiàn)裂紋。 3）軋件在孔型中穩(wěn)定性不好，易發(fā)生倒鋼或歪扭，小斷面軋件尤為嚴(yán)重。 2橢圓-圓孔型系統(tǒng)該孔型系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)：

50、 1)變形較均勻，軋制前后軋件斷面形狀能平穩(wěn)地過(guò)渡，可防止產(chǎn)生局部應(yīng)力； 2)由于軋機(jī)沒(méi)有明顯棱角，冷卻比較均勻，且軋制中有利于去除軋件表面氧化鐵皮； 3)在某些情況下，可由延伸孔型軋出成品圓鋼，因而可減少軋輥數(shù)量和換輥次數(shù)。 該孔型系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)有： 1)延伸系數(shù)較小，有時(shí)會(huì)造成軋制道次增加； 2)橢圓件在圓孔型中軋制不穩(wěn)定； 3)軋件在圓孔型中易出耳子；綜合以上各孔型系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)今國(guó)內(nèi)、外高線廠廣泛使用之孔型系統(tǒng)，和自身設(shè)計(jì)的要求特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)粗軋機(jī)孔型前兩架選擇箱形孔型系統(tǒng)，后四架選擇橢圓-圓孔型系統(tǒng)。湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)25 5.3.2 預(yù)精軋、精軋機(jī)組孔型的選擇 現(xiàn)代高速線材

51、的預(yù)精軋、精軋機(jī)組都采用橢圓-圓孔型系統(tǒng)，這一孔型系統(tǒng)除了前述的優(yōu)點(diǎn)外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1)適合相鄰機(jī)架軋輥軸線與地平線成 45/45，75/15，90/0 相互垂直的布置； 2)變形平穩(wěn)，內(nèi)應(yīng)力小，可得到尺寸準(zhǔn)確，表面光滑的軋件和成品； 3)橢圓-圓孔型系統(tǒng)，可借助調(diào)整輥縫值得到不同斷面尺寸的軋件，增加了孔型樣板，孔型加工的刀具和模具，軋輥輥片和導(dǎo)衛(wèi)裝置的共用性，減少了備件，簡(jiǎn)化了管理； 4)這一孔型系統(tǒng)的每一個(gè)圓孔型都可以設(shè)計(jì)成既是延伸孔型，又是有關(guān)產(chǎn)品的成品孔型，適用于一組孔型系統(tǒng)軋輥，借助甩去機(jī)架軋制多規(guī)格產(chǎn)品。 因此，目前預(yù)精軋及精軋機(jī)組主要采用橢圓-圓孔型系統(tǒng)。5.4 主要參數(shù)的

52、計(jì)算 5.4.1 箱型孔型(K19，K20)設(shè)計(jì)系數(shù)的確定1.箱型(K19)的設(shè)計(jì)一般在平箱孔中寬展系數(shù)為 0.20.4，在立箱孔中的寬展系數(shù)為 0.150.35取第一道次的壓下量為 h=40mm孔型槽底寬度：bk19=B-(0.05B0)取 bk19=120mm孔型槽口寬度：Bk19= B+h+(510)取 Bk19=135mm孔型高度：h=H-h=80mm孔型側(cè)壁斜度：tan15=15%槽底圓角半徑：r19=(0.120.20)B=18.00mm（取 r19=0.15）槽底圓角半徑：r20=15.2mm輥縫：S=12.0mm軋件面積：F=11274.04mm22.箱型(K20)的設(shè)計(jì)取第二

53、道次的壓下量為 h=45mm孔型槽底寬度：bk20=h15-(0.05h10)取 bk2=80mm孔型槽口寬度：Bk20= B+h+(510)取 Bk2=96mm孔型高度：h=H-h=90mm槽底圓角半徑：r19=(0.12020)B=13.44mm槽底圓角半徑：r20=11.2mm湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)26輥縫：S=12mm軋件面積：F=8476.74mm2 3.確定總延伸系數(shù) 和平均延伸系數(shù) p 總延伸系數(shù)：=Fp/Fc=8069/35.78=286.6取平均延伸系數(shù)：p=1.265其軋制道次為：n=/p =19.96 故取 20 道次 4.確定各機(jī)組延伸系數(shù)機(jī)組的平均延伸系數(shù)范圍: 粗

54、軋機(jī)組 ：1.291.395 中軋機(jī)組：1.2901.373 預(yù)精軋機(jī)組：1.211.276 精軋機(jī)組：1.2321.255根據(jù)以上范圍，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外部分廠家的實(shí)際情況，現(xiàn)選取粗軋機(jī)組平均延伸系數(shù)為 1.330，中軋機(jī)組平均延伸系數(shù)為 1.290，預(yù)精軋機(jī)組平均延伸系數(shù)為 1.240，精軋機(jī)組平均延伸系數(shù)為 1.215。3.驗(yàn)算： 驗(yàn)算通過(guò)。 5.4.2 各道次延伸系數(shù)的確定1）粗軋機(jī)組由于粗軋機(jī)機(jī)組的延伸系數(shù)較大 ，但對(duì)于第一架軋機(jī)，考慮來(lái)料波動(dòng)，咬入條件及軋輥強(qiáng)度等因素，延伸系數(shù)可略小一些。1=1.3 2=1.32 3=1. 324=1.3 5=1.6 6=1.55 7=1.48 8=1.

55、45 9=1.45 10=1.4 11=1.28 12=1.28 13=1.26 14=1.26 15=1.24 16=1.2 17=1.2 18=1.18 19=1.15 20=1.15驗(yàn)算：=1.3220).(20193215.4.3 成品孔(圓孔)設(shè)計(jì) 1K直徑：02. 6201. 3)02. 1007. 1 ( )1 . 00(d(211RhRk 6 .2866455 iz湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)27孔寬：12. 6012. 1)028. 002. 6()02. 1007. 1()0 . 15 . 0(1dbk根據(jù)成品輥縫：s=1mm, 圓角： 則 mm36. 0a06. 0r11mm

56、24. 00.04ar12孔型寬度：=8.52-1=7.52mm1kB1bs孔型高度：=-0.83=8.46-0.83 0.36=8.2mm1kh1h1r5.4.4 橢圓孔型的設(shè)計(jì)軋件寬度 （5-1）hAb橢圓半徑 （5-2）)(4)(22shBshRk橢圓鈍邊 （5-3）1 sm軋槽寬度 （5-4）bB)11. 1008. 1 (k槽口圓角半徑 （5-5）kBr)12. 008. 0(輥縫 （5-6）h)3 . 0-2 . 0(s 軋件斷面積 （5-7）bhhmF)2(315.4.5 圓孔型的設(shè)計(jì)孔型高 （5-8）dhK孔型半徑 （5-9）2dR輥縫 （5-Khs)15. 010. 0(10

57、）孔型外圓角半徑 （5-55 . 1r11）孔型開口傾角 （5-oo30-1512）孔型寬度 （5-13）)41 ( hbK孔型開口連接圓弧半徑 )cos(sin48)cossin(44222KKKBRBsRRsBR湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)28 （5-14） 直線側(cè)壁斜度圓孔型切點(diǎn)對(duì)應(yīng)擴(kuò)張角)arctan(2arccos22KKBssBR （5-15）5.5 各個(gè)孔型計(jì)算圓孔 3K846. 7325.48/3333dFFF 9401. 73h9401. 73b21.223kP1s3k996. 53 kR（成品前孔） 2K94. 476. 0/62222kkhdhd 75.1065. 1/222

58、kkbdb 1)3 . 02 . 0(22khs 1)12. 0008. 0(22kbr內(nèi)弧半徑24. 8)(4/)(222222skbshRkk 504. 274. 0/23223hdFFFhkk取則1249.10504. 232bbbbb橢圓 4k4s4 槽口高度：05.1171. 034 dhk 槽口寬度：65.1374. 134 dbk 槽口圓角半徑37. 1)14. 006. 0(44kBr 橢圓圓弧半徑36. 8)(4)(42244444sBBshRkkk圓孔 5k5 . 45s 出口面積16.823235FF 孔高：74.162545DRhk 孔寬：18.17)02. 1001.

59、 1()0 . 15 . 0(55Dbk 側(cè)角：okRRbP14sin2cos2arctan5555 擴(kuò)張半徑:45.14sincos4sin255555pPsRR橢圓 6k56s湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)29 槽口高度：57.2371. 056 dhk 槽口寬度：13.2974. 156 dBk 槽口圓角半徑：92. 2)14. 006. 0(66kBr 橢圓圓弧半徑：83.14)(4)(62266666sBBshRkkk圓孔 7k5 . 57s 出口面積：78.1705457FF 孔高：66.292557DRhk 孔寬：2 .30)02. 1001. 1()0 . 15 . 0(77Dbk

60、側(cè)角：okRRbP17sin2cos2arctan7777 擴(kuò)張半徑：53.18)sin(cos4sin277777ppsRR橢圓孔 8k5 . 5s8 槽口高度：78.4171. 078 dhk 槽口寬度：61.5174. 178 dBk 槽口圓角半徑：96. 5)14. 006. 0(88kBr 橢圓圓弧半徑：63.21)(4)(82288888sBBshRkkk圓孔 9k6s9 出口面積3 .3927679FF 孔高：26.432989DRhk 孔寬：7 .44)02. 1001. 1()0 . 15 . 0(99Dbk 側(cè)角：o99920sin2cos2arctan9RRbpk湖南工業(yè)大學(xué)?？?/p>