熱軋棒材車間工藝設(shè)計課程

1、熱軋棒材車間工藝設(shè)計摘 要本設(shè)計為熱軋棒材車間工藝設(shè)計。產(chǎn)品為22的熱軋不銹鋼，主要鋼種為1Cr13，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，低合金鋼，產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行國家標準。根據(jù)成品規(guī)格選擇尺寸為210mm210mm6000mm的連鑄坯為原料，加熱爐為三段步進梁式加熱爐。本設(shè)計采用全連續(xù)軋制生產(chǎn)工藝，全線共有軋機22架，其中粗軋機6架，中軋機6架，預(yù)精軋機6架，精軋4架。終軋最大軋制速度為10m/s。設(shè)計中采用的孔型系統(tǒng)為：箱（1#）方箱（2#）橢（3#）圓（4#）橢（5#）圓（6#）橢（7#）圓（8#）橢（9#）圓（10#）橢（11#）圓（12#）橢（13#）圓（14#）橢（15#）圓（16#）橢（17#）圓（18

2、#）橢（19#）圓（20#）橢（21#）圓（22#）。關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計，熱軋棒材，型鋼，連鑄坯Process Design of hot rolled bar Workshop AbstractThis is the technology design for hot rolled bar workshop . The size of the product is 22 with the major steel grade of the stainless steel ,the carbon constructional quality steel or the low alloyed ste

3、el.And we carry out national standard during the production .According to the size of product we use the concast billets with the size of 210mm210mm6000mm for the raw material and the Walking Beam Heating Furnace . We use continuous rolling technology ，there is 22 mill in common ,6 for roughing mill

4、 ,6 for medium mill ,6 for beforehand finishing mill，6 for finishing mil . The largest end mill speed is about 10m/s .In the production of steel rolling we use the pass system of chest squareellipsecircleellipsecircleellipsecircleellipsecircleellipsecircleellipsecircleellipsecircleellipsecircleellip

5、secircleellipsecircleKey words：process design，hot rolled ribbed bar，shape steel ，concast bil目 錄 TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc22124 1 熱軋棒材概述 PAGEREF _Toc22124 1 HYPERLINK l _Toc9664 1.1 熱軋棒材的產(chǎn)品概況 PAGEREF _Toc9664 1 HYPERLINK l _Toc31033 1.2 1Cr13介紹 PAGEREF _Toc31033 3 HYPERLINK l _Toc2716 1.2.1 1Cr1

6、3標準 PAGEREF _Toc2716 3 HYPERLINK l _Toc638 1.2.2 特性及適用范圍 PAGEREF _Toc638 3 HYPERLINK l _Toc26733 1.2.3 1Cr13熱處理工藝 PAGEREF _Toc26733 3 HYPERLINK l _Toc6348 1.2.4 1Cr13特性 PAGEREF _Toc6348 3 HYPERLINK l _Toc16470 1.2.5 1Cr13管材生產(chǎn)制造 PAGEREF _Toc16470 4 HYPERLINK l _Toc16952 1.2.6 1Cr13、3Cr13用途 PAGEREF _T

7、oc16952 4 HYPERLINK l _Toc11205 2 典型產(chǎn)品軋制工藝制定 PAGEREF _Toc11205 5 HYPERLINK l _Toc22383 2.1 生產(chǎn)工藝流程圖 PAGEREF _Toc22383 5 HYPERLINK l _Toc14765 2.2 坯料的選擇 PAGEREF _Toc14765 5 HYPERLINK l _Toc18611 2.3 坯料及成品尺寸 PAGEREF _Toc18611 6 HYPERLINK l _Toc2578 2.4 坯料表面預(yù)處理 PAGEREF _Toc2578 6 HYPERLINK l _Toc2966 2.

8、4.1 表面缺陷清理 PAGEREF _Toc2966 6 HYPERLINK l _Toc17236 2.4.2 表面氧化鐵皮清除 PAGEREF _Toc17236 7 HYPERLINK l _Toc32680 2.5 加熱制度的制定 PAGEREF _Toc32680 7 HYPERLINK l _Toc5809 2.5.1 加熱目的 PAGEREF _Toc5809 7 HYPERLINK l _Toc18804 2.5.2 加熱溫度 PAGEREF _Toc18804 8 HYPERLINK l _Toc30148 2.5.3 加熱速度 PAGEREF _Toc30148 8 HY

9、PERLINK l _Toc24188 2.5.4 加熱時間 PAGEREF _Toc24188 9 HYPERLINK l _Toc26894 3 主要設(shè)備參數(shù) PAGEREF _Toc26894 10 HYPERLINK l _Toc4636 3.1 步進梁式加熱爐 PAGEREF _Toc4636 10 HYPERLINK l _Toc14292 3.2 步進梁高壓水除鱗設(shè)備 PAGEREF _Toc14292 10 HYPERLINK l _Toc12921 3.3 粗軋機組 PAGEREF _Toc12921 11 HYPERLINK l _Toc21456 3.4 中軋機組 PAG

10、EREF _Toc21456 11 HYPERLINK l _Toc32230 3.5 精軋機組 PAGEREF _Toc32230 11 HYPERLINK l _Toc20361 3.6 剪切機 PAGEREF _Toc20361 12 HYPERLINK l _Toc15455 3.7 兩組水冷卻箱 PAGEREF _Toc15455 12 HYPERLINK l _Toc7248 3.8 850噸冷剪切機 PAGEREF _Toc7248 12 HYPERLINK l _Toc26132 4 典型產(chǎn)品的工藝設(shè)計 PAGEREF _Toc26132 13 HYPERLINK l _Toc

11、29999 4.1 孔型及孔型設(shè)計的概念 PAGEREF _Toc29999 13 HYPERLINK l _Toc18203 4.2 孔型設(shè)計的內(nèi)容 PAGEREF _Toc18203 13 HYPERLINK l _Toc18000 4.3 孔型設(shè)計的要求 PAGEREF _Toc18000 13 HYPERLINK l _Toc20917 4.4 孔型設(shè)計的基本原則 PAGEREF _Toc20917 14 HYPERLINK l _Toc7336 4.5 孔型系統(tǒng)分析與選擇 PAGEREF _Toc7336 15 HYPERLINK l _Toc7126 4.5.1 孔型系統(tǒng)的分析 P

12、AGEREF _Toc7126 15 HYPERLINK l _Toc18410 4.5.2 孔型系統(tǒng)的選擇 PAGEREF _Toc18410 16 HYPERLINK l _Toc10698 4.6 延伸系數(shù)的確定 PAGEREF _Toc10698 16 HYPERLINK l _Toc26885 4.6.1 軋制道次的確定 PAGEREF _Toc26885 16 HYPERLINK l _Toc30513 4.7 各孔型尺寸計算 PAGEREF _Toc30513 18 HYPERLINK l _Toc14790 4.7.1 圓孔型系統(tǒng)的設(shè)計 PAGEREF _Toc14790 18

13、 HYPERLINK l _Toc30888 4.7.2 橢圓孔型系統(tǒng)的設(shè)計 PAGEREF _Toc30888 21 HYPERLINK l _Toc32339 4.7.3 箱型孔孔型系統(tǒng)的設(shè)計 PAGEREF _Toc32339 23 HYPERLINK l _Toc25551 4.8 連軋常數(shù)的計算 PAGEREF _Toc25551 25 HYPERLINK l _Toc22416 5 力能參數(shù)計算 PAGEREF _Toc22416 28 HYPERLINK l _Toc14493 5.1 各機組的溫度制度 PAGEREF _Toc14493 28 HYPERLINK l _Toc9

14、655 5.2 軋制力及力矩的計算 PAGEREF _Toc9655 28 HYPERLINK l _Toc7701 5.3 軋制力矩的計算 PAGEREF _Toc7701 33 HYPERLINK l _Toc25769 6 設(shè)備能力校核 PAGEREF _Toc25769 35 HYPERLINK l _Toc30166 6.1 咬入能力校核 PAGEREF _Toc30166 35 HYPERLINK l _Toc30654 6.1.1 咬入條件 PAGEREF _Toc30654 35 HYPERLINK l _Toc25901 6.1.2 咬入能力校核 PAGEREF _Toc25

15、901 35 HYPERLINK l _Toc18717 6.2 軋輥強度校核 PAGEREF _Toc18717 37 HYPERLINK l _Toc18304 6.2.1 粗軋機組軋輥強度校核 PAGEREF _Toc18304 40 HYPERLINK l _Toc238 6.2.2 中軋機組軋輥強度校核 PAGEREF _Toc238 42 HYPERLINK l _Toc23889 6.3 電機能力校核 PAGEREF _Toc23889 43 HYPERLINK l _Toc31446 6.3.1 軋制力矩 PAGEREF _Toc31446 44 HYPERLINK l _To

16、c25646 6.3.2 附加摩擦力矩 PAGEREF _Toc25646 44 HYPERLINK l _Toc5281 6.3.3 空轉(zhuǎn)力矩： PAGEREF _Toc5281 45 HYPERLINK l _Toc26438 6.3.4 電機能力校核 PAGEREF _Toc26438 45 HYPERLINK l _Toc21883 7 環(huán)境保護及綜合利用 PAGEREF _Toc21883 46 HYPERLINK l _Toc16915 7.1 軋鋼廠的環(huán)境保護 PAGEREF _Toc16915 46 HYPERLINK l _Toc4390 7.2 節(jié)能和綜合利用 PAGERE

17、F _Toc4390 48 HYPERLINK l _Toc20491 7.2.1 軋鋼廠的節(jié)能 PAGEREF _Toc20491 48 HYPERLINK l _Toc3824 7.2.2 軋鋼廠的綜合利用 PAGEREF _Toc3824 49 HYPERLINK l _Toc8121 專 題 PAGEREF _Toc8121 50 HYPERLINK l _Toc1123 致 謝 PAGEREF _Toc1123 82 HYPERLINK l _Toc21254 參考文獻 PAGEREF _Toc21254 83 HYPERLINK l _Toc27688 附錄1 PAGEREF _T

18、oc27688 851 熱軋棒材概述1.1 熱軋棒材的產(chǎn)品概況近20年是我國型鋼生產(chǎn)技術(shù)飛速發(fā)展的20年。20年前，我國型鋼裝備水平和生產(chǎn)技術(shù)約落后國際先進水平30年，而今天，其裝備水平大體接近國際先進水平。我國型鋼生產(chǎn)技術(shù)用20年的時間，走過了約50年的發(fā)展路程。20世紀50年代我國剛產(chǎn)量很低，生產(chǎn)的鋼筋品種有限，國有鋼鐵企業(yè)也只能生產(chǎn)3號光圓鋼筋（1級鋼筋）和5號螺紋鋼筋，屈服強度標準值分別為235,275MPa；20世紀60年代開始研制16MnSi（后改為20MnSi，也稱2級鋼筋）和25MnSi兩種低合金帶肋鋼筋，實際上研制成功并大量生產(chǎn)的是20MnSi鋼筋，而25MnSi鋼筋產(chǎn)量有限

19、，兩者屈服強度標準值分別為335,375MPa；同時研制并投入生產(chǎn)的還有44Mn2Si等帶肋鋼筋（也稱N級鋼筋），其主要用于經(jīng)熱處理或冷拉后的預(yù)應(yīng)力鋼筋。20世紀80年代開始研制，90年代正式投入生產(chǎn)的新一代熱軋帶肋鋼筋有2種：一種是以微合金元素（V,Ti,Nb）為基礎(chǔ)的HRB400鋼筋，另一種是采用余熱處理工藝生產(chǎn)的RRB400鋼筋，是我國鋼筋在化學(xué)成分上進行了更新?lián)Q代；余熱處理鋼筋既可用于出口，也可為國內(nèi)工程選用。在同一時期，引進了相當(dāng)數(shù)量的低松弛高強度鋼絞線生產(chǎn)線，使這種高質(zhì)量的預(yù)應(yīng)力鋼筋在公路、房屋、鐵路及其他工程領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，推動了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展。20年前，我國小型與線材

20、生產(chǎn)狀況為，我國擁有小型與棒材軋機約700多套，為世界第一。但每套軋機的平均年產(chǎn)量僅2萬多噸，而當(dāng)時世界平均水平為10幾萬t/a。我國小型和棒材產(chǎn)品長期供不應(yīng)求；軋機裝備和生產(chǎn)技術(shù)遠低于當(dāng)時世界先進水平。主要表現(xiàn)在以下方面。棒材軋機連軋比很低，以恒劣勢和布棋式為主。連鑄比很低，1984年不足10%。軋機剛度低，彈跳大。20年來小型與棒材生產(chǎn)取得了一定得技術(shù)進步。一、小型與棒線材軋機的連軋化。二、產(chǎn)品升級。目前我國小型和棒材的生產(chǎn)現(xiàn)狀為：到2004年，我國小型和棒材生產(chǎn)擁有3個世界第一：軋機套數(shù)、年生產(chǎn)能力及占鋼材總量的比值（連軋機套數(shù)已超過100套，年生產(chǎn)能力約6000萬t，連軋機的榨汁能力可

21、達到生產(chǎn)總量的70%）。目前我國小型和棒材炸雞的總體裝備和生產(chǎn)技術(shù)已達國際先進水平，并具有以下特點： （1）新建軋機大多為18架，分粗、中、精軋機組，每組6架，平立交替布置，實現(xiàn)無扭連軋。采用步進式加熱爐，全數(shù)字式直流傳動系統(tǒng)。 （2）產(chǎn)品以帶肋鋼筋為主，不生產(chǎn)帶肋鋼筋的小型連軋機只有杭州鋼鐵公司、石家莊鋼鐵公司和邢臺鋼鐵公司等幾家。 （3）對提高產(chǎn)量有益的無頭軋制、切分軋制技術(shù)等，我國使用和推廣的力度高于工業(yè)發(fā)達國家。 （4）對提高產(chǎn)品質(zhì)量、滿足用戶需求有益而影響產(chǎn)品的技術(shù)，在我國的使用和推廣力度低于世界先進水平國家。從我國的熱軋帶肋鋼筋發(fā)展史可以看出，我國熱軋帶肋鋼筋的生產(chǎn)水平不斷提高，同

22、時也廣泛用于民用建筑、高層建筑、重點工程；機場、港口、告訴公路、橋梁、電廠等建設(shè)，是一種非常重要的鋼材。型鋼生產(chǎn)在軋鋼車間生產(chǎn)中占有重要的低位，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國每年生產(chǎn)的型材占鋼材生產(chǎn)總數(shù)量的50%左右，因此，掌握型鋼生產(chǎn)理論和工藝，對提高型鋼產(chǎn)品質(zhì)量和精度，開發(fā)新品種、新工藝、新設(shè)備，完善生產(chǎn)自動化和計算機控制技術(shù)，具有很大的現(xiàn)實意義。1.2 1Cr13介紹1.2.1 1Cr13標準標準：GB/T 1220-92 1.2.2 特性及適用范圍1Cr13不銹鋼具有良好的耐蝕性、機械加工性，1Cr13用作一般用途刃具。1.2.3 1Cr13熱處理工藝 熱處理規(guī)范：1)退火,800900緩冷或

23、約750快冷; 2)淬火,9501000油冷;3)回火,700750快冷。 金相組織：組織特征為馬氏體型。 交貨狀態(tài)：一般以熱處理狀態(tài)交貨，其熱處理種類在合同中注明；未注明者，按不熱處理狀態(tài)交貨。 1.2.4 1Cr13特性 1Cr13鋼具有良好的耐蝕性、機械加工性，用作一般用途刃具。1Cr13不銹鋼對應(yīng)日本SUS410，美國4101.2.5 1Cr13管材生產(chǎn)制造一般1cr13、3cr13使用溫度在450以下，國產(chǎn)管主要用10號、20號碳結(jié)鋼熱軋管或冷拔管制造。 高壓鍋爐管使用時經(jīng)常處于高溫和高壓條件，管子在高溫?zé)煔夂退魵獾淖饔孟拢瑫l(fā)生氧化和腐蝕。要求鋼管具有高的持久強度，高的抗氧化腐蝕

24、性能，并有良好的組織穩(wěn)定性。 1.2.6 1Cr13、3Cr13用途 一般1Cr13、3Cr13主要用來制造水冷壁管、沸水管、過熱蒸汽管、機車鍋爐用的過熱蒸汽管，大、小煙管及拱磚管等。 高壓鍋爐管主要用來制造高壓和超高壓鍋爐的過熱器管、再熱器管、導(dǎo)氣管、主蒸汽管等。表1-1 1Cr13鋼化學(xué)成分標準牌號化學(xué)成分（%）GB/T 1220-921Cr13CMnSiPSCrNi0.151.01.00.0350.0311.513.50允許含有0.602 典型產(chǎn)品軋制工藝制定2.1 生產(chǎn)工藝流程圖圖2-1 生產(chǎn)工藝流程圖2.2 坯料的選擇棒材的生產(chǎn)，一般使用兩種坯料：初軋坯和連鑄坯?，F(xiàn)在通常使用連鑄坯。

25、連鑄坯是用鋼水直接澆注拉矯而成的。連鑄工藝較模鑄開坯減少了鋼錠再加熱與開坯后的切頭切尾，金屬收得率高，能源消耗少。就此而言，它具有初軋坯不可相比的優(yōu)點。使用連鑄小方坯直接生產(chǎn)線材是高速線材軋機用坯的一個發(fā)展方向。表2-1寶鋼棒材生產(chǎn)線棒材規(guī)格 項目生產(chǎn)能力萬噸/年主要生產(chǎn)規(guī)格mm長度mm坯料邊長mm坯料長度mm最大單重kg棒材生產(chǎn)線4520100350014000220、210、1604600600022222.3 坯料及成品尺寸表2-2坯料尺寸原料品種鋼坯長度 mm鋼坯邊長 mm連鑄坯6000210表2-3成品尺寸成品品種成品棒材長度mm成品斷面直徑 mm連鑄坯12000222.4 坯料表面

26、預(yù)處理2.4.1 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，輕者造成剛才應(yīng)力集中和腐蝕的起點，使材料強度和耐腐蝕能力降低，嚴總的影響金屬在軋制時的塑性和成型，造成廢品，所以坯料表面缺陷清理是提高鋼材合格率，保證鋼清理和火焰清理的方法，清理表面通常用的方法有：火焰清理、風(fēng)鏟清理、砂輪清理和機床清理。根據(jù)鋼中缺陷的性質(zhì)和狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量的要求不同，而采取的清理方法也不同。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面積剝皮采用機械火焰清理。各種清理方法中，費用比較砂輪清理是風(fēng)鏟清理的3倍，二機床與火

27、焰清理費用是風(fēng)鏟清理的1/2。2.4.2 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。清除表面氧化鐵皮的方法有機械法和化學(xué)法兩類。對連鑄坯，一般采用化學(xué)法清理。對金屬進行酸洗或堿洗屬于化學(xué)法清除。其中酸洗是最常用的去除氧化鐵皮的方法。2.5 加熱制度的制定2.5.1 加熱目的棒材軋機鋼坯加熱的特點是溫度制度嚴格，要求溫度均勻，溫度波動范圍小，溫度值準確。高速線材軋機坯重大，坯料長，鋼坯的加熱溫度是否均勻特別重要。最理想的是鋼坯各點到達第一架軋機時其軋制溫度始終一樣。加熱目的主要是通過提高鋼坯溫度，使鋼坯具有熱軋所需要的金屬組織性能，也就是加熱到奧氏

28、體溫度的范圍內(nèi)，使其金屬組織成為單相熔體的面心晶格，并且有比軋制變形速度更高的再結(jié)晶溫度，從而使鋼具有良好塑性和較低的變形抗力。2.5.2 加熱溫度一般鋼坯的加熱溫度都在10501250。從軋鋼的角度來看，溫度高時鋼坯的塑性好，變形抗力小;溫度低時塑性差，變形抗力大。但隨著加熱溫度的提高，鋼中化學(xué)元素的行為發(fā)生變化，軋制后往往發(fā)生鋼材力學(xué)性能的改變，而且鋼的氧化燒損率也隨著加熱溫度的升高而急劇增加，若氧化鐵皮不易脫落，在軋鋼時會造成軋件的表面缺陷。另外，加熱溫度高，必然降低加熱爐的壽命，也明顯增加燃料消耗。因此，應(yīng)從工藝、鋼種、規(guī)格、質(zhì)量、成材率和節(jié)能降耗等諸多因素綜合考慮，合理選擇加熱溫度。

29、表2-4 不同含碳量鋼坯的加熱溫度 鋼中含碳量/%0.10.20.30.50.70.91.1最高允許溫度/1350132012801250118011501130推薦溫度/11801180116011401100108010602.5.3 加熱速度鋼的加熱速度指在單位時間內(nèi)鋼的溫度的變化。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。一般坯料加熱可分為兩個時期，第一個時期是在低溫加熱時間。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，此事要慢速加熱。但一般的碳素鋼和低合金鋼在低溫導(dǎo)熱性和塑性較好，就沒必要采取

30、過低的速度。第二個時期是指高溫加熱時期即金屬加熱到700800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。2.5.4 加熱時間加熱時間是指金屬裝爐后加熱到加工要求溫度所需要的時間。加熱時間長短不僅影響爐子產(chǎn)量，也影響鋼材質(zhì)量。所以合理確定加熱時間對實現(xiàn)正確加熱，提高爐子產(chǎn)量，保證加熱質(zhì)量和改善爐子的各種技術(shù)經(jīng)濟指標具有重要意義。加熱時間與鋼種、皮料尺寸和形狀、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)。確定加熱時間除驚醒理論計算外，還可根據(jù)生產(chǎn)實踐進行估算的方法。實際上運用經(jīng)驗公式和實際資料室當(dāng)前設(shè)計中確定加熱時間常用的方法。連續(xù)式加熱爐的加熱時間計算的估算公式：T=K1B式中，

31、T 加熱時間，（h）； B 鋼料厚度，(cm)； K1 考慮鋼的化學(xué)成分和其他因素影響的修正系數(shù)。對于連續(xù)式加熱爐K1 值可查下表。表2-5 各鋼種的影響修正系數(shù)K1 鋼 種K1 值低碳鋼0.100.15中碳鋼及低合金鋼0.150.203 主要設(shè)備參數(shù)根據(jù)所需軋制的棒材尺寸，寶鋼棒一生產(chǎn)線。其主要設(shè)備有：步進梁式加熱爐；高壓水除鱗設(shè)備；粗軋機組；中軋機組；一精軋機組；二精軋機組；剪切機；水冷卻箱；冷剪切機。其主要設(shè)備參數(shù)如下：3.1 步進梁式加熱爐 用于坯料的加熱。額定產(chǎn)量100t/h，最大產(chǎn)量120 t/h。 棒一分廠所用的連鑄坯料由電爐廠連鑄車間供給，初軋坯則由初軋分廠供給。由汽車運入本車

32、間原料跨存放，然后依照生產(chǎn)計劃安排，再由吊車運至上料臺架上。吊車每次吊運6根坯料。冷坯到達上料臺架后，上料臺架將坯料以步進方式向前輸送，使坯料逐根落到輥道上。輥道將坯料向前輸送，坯料在運行過程中進行測長。當(dāng)坯料運行到稱重位置時，操作人員根據(jù)坯料情況，如坯料彎曲度過大、超長、超短、表面嚴重缺陷等，操作人員可將該坯料剔除，正常的合格坯料則由稱重裝置稱重后坯料停放在輥道上等待入爐。坯料由入爐輥道送入步進式加熱爐加熱，根據(jù)不同鋼種的要求，鋼坯在加熱爐內(nèi)加熱至9501250，設(shè)計最大能力為120t/h (加熱碳結(jié)鋼時)。3.2 步進梁高壓水除鱗設(shè)備 用于坯料出爐后去除氧化鐵皮。 加熱好的裝置進行除鱗，并

33、通過輥道送至粗軋機前的1#夾送輥。當(dāng)出現(xiàn)軋制事故時，剛出爐的鋼鋼坯由爐內(nèi)輥道送出爐膛，然后由設(shè)在加熱爐出口的高壓水除鱗坯可返回加熱爐內(nèi)，或由設(shè)在粗軋機前的鋼坯剔除裝置剔除收集。3.3 粗軋機組 平-立交替布置的6架粗軋機（1H6V，8003+6303）組無扭轉(zhuǎn)微張力軋制。（對于邊長為160mm的方坯只軋制4道）。馬達功率為550kw，馬達轉(zhuǎn)速為8001600r/min。其中1、3、5架軋機的輥身長度為700mm；2、4、6架軋機的輥身長度為750mm。3.4 中軋機組平立交替布置的6架軋機（7H-12V，63015005）組無扭轉(zhuǎn)微張力軋制，中軋與粗軋之間采用脫頭軋制方式（即剪刀機切頭）。60

34、90mm規(guī)格的產(chǎn)品在中軋機組軋出。馬達功率為550kw，馬達轉(zhuǎn)速為8001600r/min。各機架軋機的輥身長度皆為750mm。3.5 精軋機組一精軋機組：平立交替布置的6架軋機（13H18V，3806）機組。軋件在前4架之間采用無扭轉(zhuǎn)微張力軋制、在后3架之間采用活套控制軋制。3058mm規(guī)格的產(chǎn)品在一精軋機組軋出。馬達功率為550kw，馬達轉(zhuǎn)速為8001600r/min。各機架軋機的輥身長度皆為650mm。二精軋機組：平立交替布置的4架軋機（19H22V，3204）機組。軋件在機組之間采用活套控制軋制（無扭轉(zhuǎn)無張力軋制）。2029mm規(guī)格的產(chǎn)品在二精軋機組軋出。馬達功率為550kw，馬達轉(zhuǎn)速

35、為8001600r/min。各機架軋機的輥身長度皆為650mm。3.6 剪切機S1、S2、S3、S4剪切機：用于生產(chǎn)過程中的切頭尾、切廢、分段等功能。1#飛剪最大剪切直徑為120mm。 2#飛剪最大剪切直徑為90mm，當(dāng)機組出現(xiàn)事故時，可啟動2#飛剪進行碎斷。3#飛剪最大剪切直徑為60mm，當(dāng)機組出現(xiàn)事故時，可啟動3#飛剪進行碎斷。由于一精軋軋機組軋出的成品長度超過了冷床寬度，因此，3#飛剪還具有優(yōu)化倍尺分段功能。4#飛剪對成品軋件進行優(yōu)化倍尺剪切。4#飛剪最大剪切直徑為32mm3.7 兩組水冷卻箱用于控制終軋溫度及鋼材表面冷卻。偏心輪步進齒條式冷床。3.8 850噸冷剪切機2臺砂輪鋸切機；用

36、于對產(chǎn)品按不同要求進行長度剪切或鋸切。4 典型產(chǎn)品的工藝設(shè)計4.1 孔型及孔型設(shè)計的概念（1）孔型：由兩個或多個軋輥的軋槽所構(gòu)成的斷面輪廓稱之為孔型。（2）孔型設(shè)計：將鋼錠或鋼坯在軋輥孔型中經(jīng)過若干道次的軋制變形，以獲得所需的斷面形狀、尺寸和性能的產(chǎn)品，為此而進行的設(shè)計和計算過程稱之為孔型設(shè)計。4.2 孔型設(shè)計的內(nèi)容通常的孔型設(shè)計一般包括以下三方面內(nèi)容：斷面孔型設(shè)計。根據(jù)鋼坯和成品的斷面形狀，尺寸及產(chǎn)品性能要求，選擇孔型系統(tǒng)，確定道次的變形量和設(shè)計各孔型的形狀和尺寸。軋輥孔型設(shè)計。這一過程即孔型配置，是根據(jù)斷面孔型設(shè)計的結(jié)果，確定孔型在每個機架上的配置方式，從而保證軋件能正常軋制。既要保證能順

37、利軋制和操作方便，還要保證軋輥滿足其強度條件、具有較短的軋制節(jié)奏，已獲得較高的產(chǎn)量和較高的產(chǎn)品質(zhì)量。軋輥輔件設(shè)計。這一過程即導(dǎo)衛(wèi)或誘導(dǎo)裝置的設(shè)計，導(dǎo)衛(wèi)或誘導(dǎo)裝置應(yīng)保證軋件能按照要求的狀態(tài)和位置進、出孔型，或使軋件在孔型以外發(fā)生一定得變形，或?qū)埣鸪C正或翻轉(zhuǎn)作用等。4.3 孔型設(shè)計的要求孔型設(shè)計是否合理，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量、軋機生產(chǎn)能力、產(chǎn)品成本和勞動條件等。 通常合理的孔型設(shè)計應(yīng)滿足一下要求：保證產(chǎn)品質(zhì)量符合技術(shù)標準和用戶要求。這主要包括斷面形狀正確、尺寸公差合格、表面光滑、機械性能合乎要求。生產(chǎn)成本低。為降低生產(chǎn)成本，應(yīng)使金屬消耗及軋輥和電能消耗最小，各項經(jīng)濟技術(shù)指標先進。軋機有較高的生產(chǎn)

38、效率。應(yīng)使軋制過程易于實現(xiàn)自動化、機械化，便于調(diào)整和操作，使軋機具有最短的軋制節(jié)奏和較高的產(chǎn)量。設(shè)計的孔型應(yīng)符合生產(chǎn)車間的具體工藝及設(shè)備條件，充分考慮車間各主、輔設(shè)備的性能及其布置情況。不能盲目地將其他車間使用的孔型，辦到某一車間去，這可能不適用。在孔型設(shè)計過程中，應(yīng)理論聯(lián)系實際，才充分掌握車間設(shè)計工藝特點的基礎(chǔ)上依據(jù)孔型的基本原則，做出正確的孔型設(shè)計。4.4 孔型設(shè)計的基本原則為了得到一套合理的孔型設(shè)計系統(tǒng)，在設(shè)計過程中應(yīng)注意遵循下述設(shè)計原則：選擇合理的孔型系統(tǒng)。選擇合理的孔型系統(tǒng)是孔型系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一?？仔拖到y(tǒng)合理與否直接影響到炸雞的生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量、各項消耗指標以及生產(chǎn)操作等。通常

39、在設(shè)計新產(chǎn)品的孔型時，應(yīng)根據(jù)軋件的變形規(guī)律，擬定出各種可能的孔型系統(tǒng)方案，通過充分的對比分析和論證，從中選擇合理的孔型系統(tǒng)。充分利用鋼的高溫塑性，把變形量和不均勻變形盡量放在前幾道次，然后順軋制程序逐道減小變形量，這樣對軋制成形過程有利。盡可能采用形狀簡單的孔型，專用孔型的數(shù)量要適當(dāng)。再多品種的型鋼軋機上，多選用共用性好的孔型。各機架間的道次數(shù)分配、樊綱及易鋼次數(shù)和程序應(yīng)合理。軋件在孔型中力求有良好的穩(wěn)定性。孔型在軋輥上有合理的位置，便于軋機調(diào)整且有較強的共用性。4.5 孔型系統(tǒng)分析與選擇4.5.1 孔型系統(tǒng)的分析 圓鋼的孔型系統(tǒng)一般由延伸孔和精軋孔兩部分組成 延伸孔的目的是減少軋件斷面，并為

40、軋件正確、順利地進入精軋孔創(chuàng)造良好條件，一般采用箱型、六方-方、橢圓-圓、菱方、橢圓-方五種孔型系統(tǒng)。 精軋孔型常見的孔型系統(tǒng)有：圓-橢圓-圓，橢圓-立橢-圓兩種。 箱型孔型系統(tǒng)： 這種孔型適用于線材的粗軋道次，軋件斷面在6060毫米以上的軋件，在300軋機上也可以用于4545毫米的軋件。其特點： （1）軋件在整個寬度上的變形均勻； （2）在同一孔型內(nèi)用調(diào)整輥縫的辦法可以得到各種不同厚度的軋件； （3）軋槽切入軋輥的深度較淺，在相對情況下軋輥強度高，軋輥利用率高； （4）軋件側(cè)面的氧化皮易脫落； （5）軋件的溫降比較均勻； （6）金屬只能在兩個方向上受到壓力加工，影響兩側(cè)質(zhì)量； （7）軋件在孔

41、型中穩(wěn)定性不好，容易發(fā)生倒鋼或歪扭現(xiàn)象。橢圓-圓孔型系統(tǒng)： 多用于軋制低塑性的高合金鋼，也用于軋制普碳鋼的后幾個孔型作為延伸孔型。特別是軋制線材的45無扭轉(zhuǎn)精軋機組也用它作為延伸孔型。其特點： （1）變形較為均勻，軋制前后軋件的斷面形狀過渡緩和，可防止局部應(yīng)力。 （2）軋件沒有明顯的尖角，可保證軋件斷面各處冷卻均勻、軋制時不易形成裂紋，而且能有利于軋件表面氧化鐵皮的去除。 （3）在某些情況下，可由延伸孔型軋制成品圓鋼，因而可減少軋輥的數(shù)量和換輥的次數(shù)。 （4）橢圓件在圓孔型中不易穩(wěn)定，要求圓孔性入口夾板調(diào)整精確。 （5）延伸系數(shù)較小，通常不超過1.151.4，因而使軋制道次增加。4.5.2 孔

42、型系統(tǒng)的選擇 箱型孔型具有沿軋件整個寬度上變形均勻，壓下量大的特點，因而，本設(shè)計軋制210mm方坯使用孔型系統(tǒng)為：第1-2道次為箱型孔，以利用道次壓下量，第3-22道次采用橢圓-圓孔型系統(tǒng)。4.6 延伸系數(shù)的確定4.6.1 軋制道次的確定 總延伸系數(shù)：式中： 原料斷面積； 成品斷面積； 總的延伸系數(shù)；根據(jù)本軋機的布置形式和選擇的孔型系統(tǒng)，參考有關(guān)資料的延伸系數(shù)，取平均延伸系數(shù)p=1.24，則軋制道次數(shù)為：采用連續(xù)式軋制，取n=18，初軋6道，中軋6道，預(yù)精軋6道，精軋4道。4.6.2 各道次延伸系數(shù)的分配在粗軋階段，除應(yīng)注意前兩道次鋼坯表面氧化鐵皮厚、摩擦系數(shù)小和咬入困難外，還應(yīng)充分利用金屬在

43、高溫階段塑性好、變形抗力小的特點和這一階段對軋件精度要求不甚嚴格的條件，通常采用較大的延伸系數(shù)；在中軋階段，既要繼續(xù)利用金屬在此較高溫度下變形抗力小和塑性較好的特點，又要保持軋件尺寸穩(wěn)定，以便保證中、精軋工藝穩(wěn)定，通常采用中等的延伸系數(shù)；在精軋中，對尺寸要求很嚴格，所以通常采取較小的延伸系數(shù)。 平均延伸率取值： 粗軋=1.312；中軋=1.230；預(yù)精軋=1.224； 精軋=1.182； 驗算： 所以，驗算延伸系數(shù)的分配合理。4.7 各孔型尺寸計算4.7.1 圓孔型系統(tǒng)的設(shè)計考慮到變形均勻，本設(shè)計中成品孔型系統(tǒng)采用橢圓系統(tǒng)。按GB1220-1992，對22不銹鋼的成品孔型尺寸進行設(shè)計。具體孔型

44、圖見附錄。（1）成品孔型尺寸（第22孔）成品孔內(nèi)徑D：h22=d(01)-(1.0071.02)=22-0.80.41.015=22.005mm；成品孔內(nèi)徑開口寬度B： Bk22=d(0.51)(1.0071.02)=220.50.41.015=22.533mm；成品孔內(nèi)徑的擴張角和擴張半徑R： 成品孔擴張角 ，一般取輥縫： S22=2mm其中輥縫S與d的關(guān)系如下表如所示：表4-1 圓鋼孔輥縫s與d的關(guān)系d / mm6910192028307070200S / mm11.51.52233448側(cè)角： 擴張半徑： 外圓半徑： r=1.0mm（2）第20孔尺寸第20孔面積：，第20孔內(nèi)徑：第20孔

45、內(nèi)徑開口寬度：第20孔的側(cè)角和擴張半徑：側(cè)角：擴張半徑：在所有軋區(qū)，圓孔型可用同類的計算方法，計算結(jié)果如下表：表4-2 各道次圓孔型參數(shù)架次Hkmmbkmm（）skmmrkmmRkmmRkmmFmm2dmm4166.54167.0716.56183.2786.0821228164.406123.93124.4516.75161.9664.8211770122.41893.2793.8017.45146.6349.88667992.221070.8571.3817.74135.4338.66386270.131254.2654.7917.93127.1330.26227153.781444.23

46、44.7618.73122.1225.64151443.901636.4136.9419.63118.2022.29102936.191830.1130.6420.73115.0520.0070629.982025.2625.7920.22112.6316.6549925.212222.0122.5321.12111.0015.6138022.004.7.2 橢圓孔型系統(tǒng)的設(shè)計 成品前橢圓孔與成品孔尺寸關(guān)系；關(guān)系如下表所示：表4-3 橢圓孔構(gòu)成尺寸與成品圓鋼直徑d的關(guān)系成品規(guī)格d ，mm成品前橢圓孔型尺寸與d的關(guān)系690.700.781.641.969110.740.821.561.84121

47、90.780.861.421.7020280.820.831.341.6430400.860.901.321.604050 0.91 1.45060 0.92 1.46080 0.92 1.4（1）成品前橢圓孔（第21孔） 第21孔高徑比、寬徑比的選取： 因為 取 則hk21=18.04mm 取 則bk21=34.1mm 外圓角直徑：0.134.1=3.41mm 輥縫：0.218.04=3.608mm 內(nèi)圓弧半徑：23.75mm （2）驗算：用寬展系數(shù)進行驗算6.27mm取 25.79+6.27=31.06mm0.911因為 且所以 橢圓孔型計合理。（3）從第3架起，到第21架為止的橢圓孔型算

48、法一致，計算結(jié)果列表如下：表4-4 各道次橢圓孔型參數(shù)（單位：mm）架次 hkbkrSRb 3134.81246.6024.6626.96167.93198.680.9525100.38183.6218.3620.08125.04166.240.944775.62138.3213.8315.1294.20130.650.932957.50105.1910.5211.5071.6396.120.9391144.1080.678.078.8254.9372.240.9351336.0065.856.597.2044.8462.120.9321529.6854.295.435.9436.9752.6

49、70.9271724.5944.984.504.9230.6345.760.9341920.6737.813.784.1325.7536.430.9192118.0434.103.413.6123.7532.060.9114.7.3 箱型孔孔型系統(tǒng)的設(shè)計 （1）第一孔（箱型孔）：因為延伸系數(shù) 39658mm2 取0.250.3,則 解得：B1=216.79mm，H1=182.86mm ， 其中 B1軋件寬度 H1軋件高度孔型尺寸： 槽底寬度：bk1=B-(00.05)B=199.5210mm,取bk1=205mm 其中B來料寬度 槽口寬度：Bk1=b+=225.15+（512）=227.152

50、37.15mm，取Bk1=230mm 其中b 軋件寬度， 寬展余量 槽底圓角半徑：，取r1=35mm 槽口圓角半徑：，取r2=20mm 輥縫：，取s1=30mm 其中D0 軋輥名義直徑表4-5 箱型孔型參數(shù)（mm）槽底寬度槽口寬度外圓角半徑內(nèi)圓角半徑輥縫205230352030第二孔（方型孔）：因為延伸系數(shù) ， 34455mm孔型尺寸： 孔型邊長：mm 孔型對角寬度：207.896 mm 孔型對焦高度：259.869 mm 孔型圓角半徑：25.987mm 25.987mm 輥縫：18.562mm 孔型高度：224.237mm 軋槽寬度：189.334mm 表4-6 方型孔型參數(shù)（mm） 孔型

51、邊長 孔型對 角寬度 孔型對 角高度孔型圓角半徑輥縫孔型高度軋槽寬度185.621207.896259.86943.03418.562224.237189.3344.8 連軋常數(shù)的計算第22架軋機成品孔的計算根據(jù)設(shè)計成品軋出速度：22=10m/s軋件平均高度: 軋輥工作直徑： 320-17.28+2=304.72mm成品軋機軋輥速度： 626.76r/min成品軋機連軋常數(shù)： 380.13304.72626.76=72600000根據(jù)秒流量相等： 可求出各架軋機速度。見下表：表 4-6 產(chǎn)品軋制表機組機架號面積/mm2延伸系數(shù)軋輥工作直徑/mm軋制速度m/s粗軋機組139658.271.112

52、647.140.096234455.491.151637.740.110328081.091.227702.030.135421227.991.324506.880.1791515841.791.34555.600.240611769.531.346538.860.323中軋機組78835.981.332575.340.43086678.751.323432.570.56995067.331.318459.030.750103862.301.312448.920.984112957.351.306469.041.285122271.391.302460.761.674預(yù)精軋機組131852.6

53、81.226356.782.052141513.631.224348.522.511151246.811.214361.213.049161028.721.212354.583.69517851.601.208364.634.46418706.131.206359.455.383精軋機組19586.491.204307.616.48220499.141.175302.207.61621429.551.162309.808.85022380.131.130304.7210.005 力能參數(shù)計算5.1 各機組的溫度制度為了計算軋輥和軋機其他各個部件的強度，以及校核和選擇電動機的負荷，正確的制定壓下

54、制度，必須確定軋制力，而計算軋制力，首先需要確定各道次的溫度。由于棒材軋制的工藝特性，軋制過程中的溫度難以用公式來計算。所以，在此以同類車間生產(chǎn)實際中采集的數(shù)據(jù)來大概確定各道次的溫度，詳見下表。表5-1 各道次的軋制溫度道次123456789軋制溫度（）107010641059105410471043103510291023道次101112131415161718軋制溫度（）10171012100810041001997992985975道次19202122軋制溫度（）9659609559505.2 軋制力及力矩的計算影響軋制壓力的因素主要是以下幾個方面：軋件材質(zhì)的影響。含碳量高或合金成分高的

55、材料，因其變形抗力大，軋制時單位壓力也大，所以軋制力也就大。變形溫度的影響。隨著溫度的增加，剛的變形抗力降低，所以軋制壓力降低。變形速度的影響。熱軋時，隨著軋制速度的增加，變形抗力有所增加，平均單位壓力將增加，故軋制壓力增加。外摩擦的影響。軋輥與軋件間的摩擦力越大，軋制時金屬流動阻力越大，單位壓力愈大，所需要的軋制力愈大。在光滑的軋輥上軋制比在表面粗糙的軋輥上軋制時所需要的軋制力小。軋輥直徑的影響。軋輥直徑對軋制壓力的影響通過兩方面起作用，當(dāng)軋輥直徑增大，變形區(qū)長度增長，使得接觸面積增大，導(dǎo)致軋制力增大。另一方面，由于變形區(qū)長度增大，金屬流動摩擦阻力增大，則單位壓力增大，所以在這里也增大。軋件

56、寬度的影響。軋件越寬，接觸面積增加，軋制力增加，軋件寬度對單位壓力的影響一般是寬度增大，單位壓力增大。壓下率的影響。壓下率愈大，軋輥與軋件接觸面積愈大，軋制力增大；同時隨著壓下量的增加，平均單位壓力也增大。 根據(jù)棒材特點，采用S-Echeloned公式，其為用于計算熱軋壓力的半經(jīng)驗公式。艾克隆德公式是用于熱軋時計算平均壓力的半經(jīng)驗公式，其公式為 （5.1） 其中m 外摩擦對單位壓力影響的系數(shù)； 粘性系數(shù)； 平均應(yīng)變速率；第一項（1+m）是考慮外摩擦的影響，m可以用一下公式確定； 第二項中的乘積是考慮變形速度對變形抗力的影響。其中平均變形速度值用下式計算 把m和值帶入中，并乘以接觸面積的水平投影

57、，則軋制力為： （5.2） 其中： K=9.8(14-0.01t)(1.4+C+Mn)MPa 由于摩擦系數(shù)與軋制速度有關(guān)，因而本設(shè)計采取的摩擦系數(shù)公式如下：（1）當(dāng)時 （2）當(dāng)時 當(dāng)時 （4）當(dāng)時 其中：f: 金屬與軋輥的摩擦系數(shù)， C： 材質(zhì)系數(shù)，鋼軋輥c=1，鐵軋輥c=0.8； t： 軋制溫度， ； C： 以%表示碳含量； Mn: 以%表示錳的含量； : 決定于軋制速度的系數(shù)，見下表：表 5-2 的取值情況軋制速度m/s66101015152020c10.80.650.60.5坯料化學(xué)成分如下表：表5-3 1Cr13鋼化學(xué)成分標準牌號化學(xué)成分（%）GB/T 1220-921Cr13CMnS

58、iPSCrNi0.151.001.000.0350.0311.513.50允許含有0.60 接觸面積的水平投影為： 軋件進軋輥的寬度 軋件出軋輥的寬度由以上得到總的軋制壓力：當(dāng)由圓軋成橢圓時：當(dāng)由橢圓軋成圓時：這里的H指的是進入圓軋孔前扁橢圓軋件的高度軋前，軋后軋件斷面積表5-4 各機架軋制力及其各道次計算參數(shù)表機組機架號變形區(qū)面積 F/mm2摩擦系數(shù)f平均變形速度/s-1平均單位壓力P/MPa總軋制力P/t粗軋機組119997.40.5150.141104.97214.20217511.80.5180.16393.85167.70325158.70.5210.294112.11287.804

59、27922.80.5230.67393.20265.54517674.30.5270.689114.34206.21618934.90.5291.395103.51199.99中軋機組711699.30.5331.408123.15147.02810872.20.5363.097110.73122.8596862.20.5393.152129.2590.50107282.80.5425.970124.6392.62114620.40.5441.354142.2467.06124919.90.5464.566136.6468.60預(yù)精軋機組132795.50.43812.425139.5539.

60、81142906.20.44019.925131.5839.02152087.50.44120.220249.6153.17162170.00.44331.607147.0732.57171575.90.44632.368266.4042.84181642.00.45049.981171.6128.75精軋機組191114.60.45456.515277.1631.52201120.20.45681.007187.0421.3821911.20.45885.363302.6128.1422704.70.460106.599209.6115.075.3 軋制力矩的計算軋制力矩可用以下公式計算：