年產65萬噸棒材車間工藝設計-資料下載頁

【導讀】為優良，可以經過淬火，達到相當高的強度和韌性。作為軸類，棒材要求組織均。另外，提高尺寸精度可以減少車削，節省鋼材，降低成本。但合金鋼熱塑性差，加工性能差，軋制變形要求減少道次壓下。根據任務書要求，設計年產65萬噸棒材廠。較及布置選擇、孔型系統的選擇及典型產品的孔型設計、速度制度和產量確定，設計中參閱了國內有關棒材軋機的先進工藝、軋機的裝備、技術、孔型系統，使本設計車間達到工藝合理、適合合金鋼生產。設計采用全線無扭連軋方式。平立交替的連軋棒材方式事故少，生產效率高，為能生產各種低塑性合金棒材，采用低平均。設計附有車間平面圖、孔型圖及配輥圖。

　　

【正文】 上經驗數據，再參考同類合金棒材車間， μp = 。 軋制道次和機架數可用下式確定： pN ??loglog?? () 式中： N——機架數目 ； μz——由坯料到成品的總延伸系數； μp——各道次的平均延伸系數。 軋制道次 由于選用了連續式軋機布置形式，因此選取機架數為 20 架。生產大規格產品可甩架次（空過），減少軋制道次。 綜上所述， 20 架軋機 的 具體規格為： 粗軋機組 8 架。平／立布置；形式： 高剛度閉口牌坊 軋機 ； 中軋機組 6 架。平／立布置；形式：短應力線軋機 ； 精軋機組 6 架。平／立布置；形式：短應力 線軋機 (其中； 1 1 18 機架為平／立可轉換機架 )。 軋輥的各個參數 軋輥的材質選擇 軋輥由輥身、輥頸和軸頭三部分組成，軸頸安裝在軸承中，并通過軸承座和壓下裝置將軋制力傳遞給軋機機架。軸頭與聯接軸相連，并傳遞軋制力矩。輥身直接和軋件相接觸。在連軋機上，要求軋輥有較高的表面硬度、強度和耐磨性，且其制造過程簡單，價格便宜，故選用鑄鐵軋輥。其性能參數見表 31： 37 . 19 30 . 1 log .161 log log log ? ? ? ? p N ? ? 河北聯合大學輕工學院 14 表 31 軋輥材質、硬度、強度參數 機架號 軋輥材質 硬度（ HB） 抗彎強度（ N/mm2） 抗拉強度（ N/mm2） 1～ 4 球墨鑄鐵 310～ 350 800 500 5～ 8 球墨鑄鐵 430 800 500 9～ 12 球墨鑄鐵 460 1250 600 13～ 20 球墨鑄鐵 514 1100 500 軋輥直徑 在進行工藝設計時可以采用兩種方法來預選軋輥直徑： 1） 按經驗公式選取； 2） 參考相同類型的軋機情況選取。 根據經驗，軋機軋輥直徑與軋制的坯料高度有如下的關系： D=KH () 式中： D——軋輥直徑 /mm； K——系數（ 見表 32）； H——坯料高度 /mm。 表 32 不同軋機的 K 值范圍 參考同類車間， K 值取 ，為中型軋機 。 D=KH =165 = 685 對于連軋機 ， 隨著接近成品機架一般采取愈來愈小的輥徑值。因為愈是接近成品機架，由于軋件斷面尺寸和壓下量的減少，金屬對軋輥的壓力大為減小，軋制的咬入條件也大為改善。這樣選擇軋輥直徑有利于減少設備重量和減少能量消耗。 但在實際設計時由于考慮到軋 機制造和備品備件的管理使用方便．往往又采用分組的辦法，也即同一組軋機中軋輥直徑相同。 所以可如下選擇軋輥直徑：（ 注： D 值為最大直徑 ） 粗軋 16 D = 685mm； 粗軋 78 D = 510mm； 中軋 914 D = 460mm； 精軋 1516 D = 430mm； 軋機名稱 大型軋機 中型軋機 小型軋機 K = D/ H ～ ～ ～ 第 3 章 軋機的選擇 15 精軋 1720 D = 365mm。 輥身長度 輥身長度是軋輥尺寸的另一重要參數。一般根據輥身長度與輥徑的比值 （ L／ D） 來選定。 Lk D? (5) 式中： L——軋輥輥身長度 /mm； D——軋輥直徑 /mm； k——系數 （ ～ ）。 型鋼軋機輥身長度主要取決于孔型配置、軋輥的抗彎強度和剛度。軋輥的輥身長度與輥徑比小的軋制時軋輥能承受較大彎曲應力，另外軋機的剛性也增加了，為提高產品精度也提供了可能，故現代化軋機隨著對產品精度要求的提高L/D 值正逐漸減小，本車間為短應力線軋機，為提高其剛度，一般輥 身長度較短，其尺寸按軋機制造廠商提供的參數并從中選取，一般近似 選 d=（ ～ ） D， l/d=～ 。 軋輥軸承 軋輥軸承是軋機工作機座中重要部件，應根據軋機的結構及工作條件選用。短應力線軋機一般選用四列短圓柱滾子軸承，其優點是： 有較好的抗沖擊性能和較小的徑向尺寸，摩擦系數小，精度高，剛度大，壽命長，承載能力大，允許軋輥傳遞較大的轉矩；另外，裝配的軸承的外圈和內圈可以自由脫開，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。 軋輥的調整機構 軋輥的調整機構包括壓下機構和軸向調整機構。 1） 壓下機構： 壓下機構的目的就是調整軋輥相對軋制線的位置，即輥縫的大小，以保證軋機按規定的壓下量 軋出所要求的斷面尺寸。 該軋機的壓下機構采用液壓馬達驅動渦輪蝸桿，使拉桿轉動，在拉桿上加工有與軸承座中壓下螺母相嚙合的左右旋螺紋，使上下軸承座實現了同步對稱調整，兩蝸桿可以分開，以實現左右兩邊軸承座的分別調整。另外，軋機上還設計了手動驅動機構，可進行方便的調整。在壓下機構上還設計安裝了編碼器和壓下量指示器，以便觀察和遙控輥縫調整。 河北聯合大學輕工學院 16 2） 軸向調整機構： 軸向調整機構的目的就是使上下軋輥的孔型具有正確地相對位置，以保證所軋出的軋件的幾何尺寸符合質量要求。 表 33 軋輥參數 機架號 軋輥 直徑 D (mm) 輥身 長度 L (mm) 輥頸 直徑 d (mm) 輥頸 長度 l (mm) 1 685 800 280 280 2 685 800 280 280 3 685 800 280 280 4 685 800 280 280 5 685 800 280 280 6 685 800 280 280 7 510 800 200 200 8 510 800 200 200 9 460 700 200 200 10 460 700 200 200 11 460 700 200 200 12 460 700 200 200 13 460 700 200 200 14 460 700 200 200 15 430 600 180 180 16 430 600 180 180 17 365 600 180 180 18 365 600 180 180 19 365 600 180 180 20 365 600 180 180 第 4 章 孔型系統選擇與設計 17 第 4 章 孔型系統選擇與設計 孔型設計的要求與基本原則 1） 成品質量好：包括產品斷面幾何形狀正確，尺寸公差合格，表面光潔，無缺陷，機械性能好； 2） 軋 機產量高：合理的孔型設計應使軋制節奏時間最短，一般情況是軋制勻形，使串輥的次數最少，這些有可能提高軋機的作業率； 3） 產品的成品低，即使金屬消耗、電能消耗合軋輥等技術經濟指針降到最低； 4） 適應平立軋機的設備條件。 孔型系統的選擇 棒材孔型系統一般為橢圓 圓系統，這種系統適合平立交替軋機使用，軋件沒有尖角低溫處，斷面溫度比較均勻。橢圓 孔磨損也較為均勻（相對方進橢）。 箱形孔型系統 圖 箱形孔型系統 箱形孔型的優點如下： 1） 用改變輥縫的方法可以軋制多種尺寸不同的軋件，共用性好。這樣可以減少孔型數量，減少換孔或換輥次數，提高軋機的作業率。 2） 在軋件整個寬度上變形均勻。因此孔型磨損均勻，且變形能耗少。 3） 軋件側表面的氧化鐵皮易于脫落，這對改善軋件表面質量是有益的。 4） 與相等斷面面積的其他孔型相比．箱形孔型在軋輥上的切槽淺．軋輥強度較高，故允許采用較大的道次變形量。 5） 軋件斷面溫度降較為均勻 。 其缺點如下： 1） 由于箱形孔型的結構特點，難以從箱形孔型軋出幾何形狀精確的軋件。 2） 軋件在孔型中只能受兩個方向的壓縮，故軋件側表面不易平直，甚至出現皺紋。 由箱形孔型系統的優缺點可知，采用箱形孔型軋制大型和中型斷而時軋制穩定，軋制小型斷面時穩定性較差。它適用于小型棒材粗軋機架。 河北聯合大學輕工學院 18 橢圓－圓孔型系統 圖 橢圓 圓孔型系統 該孔型系統特點如下： 1） 變形較為均勻 ， 孔型形狀能使軋件從一種斷面平滑的轉換成另一種斷面，從而避免了金屬由于劇烈的不均勻變形而產生的局部應力； 2） 在此孔型中軋出的軋件沒有尖銳的棱角， 可以保證軋件斷面各處冷卻均勻，因此，軋制時不易形成皺紋； 3） 孔型形狀有利于去除軋件上的氧化鐵皮，使軋件具有良好的表面； 4） 在某些情況下，可以在橢圓－圓孔型系統中的圓孔型軋出成品圓鋼，這樣當改變品種規格時，可以只換孔不換輥，從而減少軋輥儲量和換輥次數； 5） 延伸系數小，因而增加了軋制道次，降低了產量，增加了軋輥與設備的消耗，提高了產品成本； 6） 橢圓軋件在圓孔型中不易穩定，要求圓孔型入口夾板調整機準確； 7） 在圓孔型中，對寬展敏感大，容易出耳子，因此調整嚴格 [10]。 鑒于橢圓－圓孔型系統的上述特點，主要 是由于延伸系數小，增加了軋制道次，使軋機工作效率低，產量降低和成本的提高，但是由于質量好，減少了精整工序和精整設備，并且減少了廢品率和次品率，即可以完全補償所增加的成本。 隨著圓鋼軋制技術的進步與線材連軋的發展，橢圓－圓孔型系統已逐漸被推廣，應用于圓鋼精軋孔型系統與線材的精軋機上。特別是軋制線材的 45176。無扭轉精軋機組，也用它作為延伸孔型。 綜上所述，本設計的 θ26 棒材的孔型系統為箱型孔與橢圓－圓孔型系統的組合。具體孔型系統為： 粗軋： 箱型－方箱－平橢圓 —圓 —橢圓－圓－橢圓－圓 中軋： 橢圓－圓－橢圓－圓－ 橢圓－圓 精軋：橢圓－圓－橢圓－圓 —橢圓 —圓 典型產品 θ26 孔型設計 分配延伸系數 分 配延伸系數的依據： 1） 軋制開始時，軋件的溫度較高，氧化鐵皮多，摩擦系數小，咬入困難，此時延伸系數的分配主要考慮咬入條件的限制； 第 4 章 孔型系統選擇與設計 19 2） 隨著軋件氧化鐵皮的脫落，咬入條件大為改善，此時充分利用軋件溫度高，塑性好，變形抗力低的特點，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，應采用較小的延伸系數，此外，由于橢圓孔和圓形孔的不特點，橢圓孔的延伸系數比圓形孔的相對大些。 連鑄坯斷面積： F0=165*165=27225mm2 熱膨脹系數 ： η=～ ，一般生產取 η= θ22圓鋼橫截面積： Fn=(ηd0)2π/4=(*22)2*θ22圓鋼的總延伸系數為 ： n0FF??? () 式中： ?? ——總延伸系數 ； 0F ——原料斷面面積 ； nF ——成品斷面面積 。 μΣ=FO/Fn=27225/= 分配各道次延伸系數： μΣ=μ1μ2μ3……μ n= 表 41 孔型延伸系數 孔型系統 箱型 橢圓型 圓型 延伸系數 ～ ～ ～ 各機架延伸系數的分配 表 42 各機架延伸系數的分配 機架號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 延伸系數μ 機架號 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 延伸系數μ 延伸系數分配的校核： 河北聯合大學輕工學院 20 μΣ=μ1μ2μ3……μ n=***……*= ∴分配初步合理。 軋制各道次面積的確定 由延伸系數與軋件斷面面積關系，確定各道次軋件斷面面積：單位（ ㎜ 2） 。 表 43 各道次軋件斷面面積 （ ㎜ 2） 道次 面積 道次 面積 1 11 2 12 3 13 4 14 5 15 6 16 7 17 8 18 9 19 10 20 各道次軋件尺寸及孔型尺寸計算 1） 第一道次 箱型計算 β1=(B1180)/（ 180H1)= F1=B1*H1= 解得：軋件寬度 B1= 軋件高度 H1= 孔型高度 HK=H1= 孔型槽底寬度 bk=B（ —0） =165(*165—0)=—165 在此取 kb? 160 孔型槽口寬度 BK=B+βΔh+(5—10) =165+*()+(510)=— 在此取 BK=180 槽底圓角半徑 r1=（ —） B=(—)*165=—33 在此取 r1=25 槽口圓角半徑 r2=(—)B=(—)*165=— 第 4 章 孔型系統選擇與設計 21 在此取 r2=18 輥縫 S=（ ） D0=(—)*685=— 在此取 25S? 2） 第二道 次孔型計算 軋件寬度