高速線材改造設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

第99頁1我國高速線材生產(chǎn)工藝1.1前言線材是熱軋材中斷面尺寸最小的一種，由于軋鋼廠需將線材在熱狀態(tài)下圈成盤卷并以此交貨，故又稱之為盤條。線材是鋼鐵工業(yè)的重要產(chǎn)品之一。它廣泛用于機(jī)械、建筑和金屬制品行業(yè)。從線材軋機(jī)的發(fā)展歷史來看，20世紀(jì)60年代以前軋制速度達(dá)到40m/s之后就很難再提高了。但是人們追求更為高效的生產(chǎn)工藝以提高軋制速度和成品精度的目標(biāo)卻一直沒有停止。在這一思想的指導(dǎo)下，1996年世界上第一臺(tái)由美國摩根公司研制成功的高速線材軋機(jī)正式生產(chǎn)，給線材生產(chǎn)領(lǐng)域帶來了革命性的變化，揭開了高速線材工業(yè)化生產(chǎn)的序幕。高速線材不僅用途很廣而且用量也很大，它在國民經(jīng)濟(jì)各部門中占有重要地位。高速線材的用途概括起來可分為兩大類：一類是高速線材產(chǎn)品直接被利用，主要用在鋼筋混凝土的配筋和焊接結(jié)構(gòu)件方面。另一類是將高速線材作為原料，經(jīng)再加工后使用，主要是通過拉拔成為各種鋼絲，再經(jīng)過捻制成為鋼絲繩，或再經(jīng)編制成為鋼絲網(wǎng)；經(jīng)過熱鍛或冷鍛成鉚釘；經(jīng)過冷鍛及滾壓成螺栓，以及經(jīng)過各種切削加工及熱處理制成機(jī)器零件或工具；經(jīng)過纏繞成型及熱處理制成彈簧等等。1.2我國高速線材發(fā)展?fàn)顩r我國1987年開始生產(chǎn)高速線材，受消費(fèi)結(jié)構(gòu)不斷升級的影響和消費(fèi)市場強(qiáng)勁拉動(dòng)的作用，生產(chǎn)線越建越多，產(chǎn)量快速增長，呈現(xiàn)了在裝備上追求高速、單線、無扭、微張力組合，在產(chǎn)品上追求高質(zhì)量、高品質(zhì)、大盤重等特點(diǎn)。目前我國已成為世界上擁有高速線材生產(chǎn)線最多、產(chǎn)量最大的國家，2003年全國線材總產(chǎn)量4007萬t，其中高速線材2704.75萬t，占67.5%；2004年線材總產(chǎn)量4940.98萬t，其中高速線材占75%左右。線材生產(chǎn)發(fā)展的總趨勢是提高軋速、增加盤重、提高精度及擴(kuò)大規(guī)格范圍。自60年代第一臺(tái)全新結(jié)構(gòu)的摩根450高速線材無扭精軋機(jī)問世后，引起了線材領(lǐng)域的革命性變化。線材軋制速度突破了以往的極限，達(dá)到42m/s。經(jīng)過幾十年不斷的改進(jìn)和更新?lián)Q代，特別是80年代以后由于各項(xiàng)制造技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，檢測技術(shù)的進(jìn)步，使軋制速度突破100m/s大關(guān)，最大達(dá)到120m/s。坯料斷面尺寸擴(kuò)大到150mm×150mm～160mm×160mm，個(gè)別使用180mm×180mm，盤重達(dá)到2t以上，線材規(guī)格上限擴(kuò)大到Φ20mm～25mm。一般可按速度將高速線材軋機(jī)分為六代，其主要指標(biāo)見表1：表1-1六代高速線材軋機(jī)主要指標(biāo)年代ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ1965~19701971~19761977~19791980~19841985~19951995~保證軋制速度/（m.s-1）42506075~80100~105110~120最小輥徑速度/（m.s-1）50607990~100120150在今后一段時(shí)期內(nèi)，由于經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段，全國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、住房建設(shè)、以及西部開發(fā)將增大對線材的需求。目前我國高速線材產(chǎn)品的主要品種有普碳鋼、優(yōu)碳鋼、焊條鋼、焊絲鋼、彈簧鋼、軸承鋼、碳結(jié)鋼、不銹鋼、高速工具鋼、冷墩鋼、低合金鋼等。寶鋼、武鋼、馬鋼、酒鋼等還可生產(chǎn)一部分鋼簾線。產(chǎn)品規(guī)格一般為Φ5.5mm～Φ12mm的圓鋼，邢鋼還可上產(chǎn)大規(guī)格的盤卷。目前我國高速線材產(chǎn)品大多數(shù)為建筑用材，其次為金屬制品焊、焊條和各類標(biāo)準(zhǔn)件用鋼。高速線材制成的各類用途金屬制品見表2。表1-2線材制品及用途鋼種制品名稱及用途低碳鋼混凝土配筋、鍍鋅低碳鋼絲、制釘、螺絲、金屬網(wǎng)、電纜、通訊線中、高碳鋼螺絲、自行車輻條、膠管鋼絲、發(fā)條、鋼絲床、傘骨、衣架、鋼絲繩、預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線焊接用鋼焊條、焊絲彈簧鋼彈簧、鋼絲滾珠軸承鋼滾珠、滾柱冷頂鍛用鋼鉚釘、螺栓、螺帽不銹鋼防腐金屬網(wǎng)、不銹鋼焊條、耐熱及非磁彈簧、高級鉚釘、醫(yī)用縫合針工具鋼量具、刀具、模具、制針、鐘表用鋼絲工具、琴弦低合金鋼帶肋鋼筋雖然我國已是線材生產(chǎn)大國，但與先進(jìn)國家相比仍有很大差距，主要表現(xiàn)在高線比低、硬線及合金等高附加值線比低、控冷線材比低、總體質(zhì)量水平低等。因此，線材生產(chǎn)面臨著結(jié)構(gòu)調(diào)整的繁重任務(wù)，必須優(yōu)化工藝結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，才能增加市場競爭力。1.3我國高速線材生產(chǎn)線特點(diǎn)概括目前，我國正在生產(chǎn)的77條高速線材生產(chǎn)線的裝備水平大致可劃為四個(gè)等級，即具有世界領(lǐng)先水平的生產(chǎn)線，世界二流水平的生產(chǎn)線，一般水平的生產(chǎn)線，較落后水平的生產(chǎn)線。1.3.1具有世界領(lǐng)先水平的生產(chǎn)線這類生產(chǎn)線主要以寶鋼、馬鋼、新疆八一、安鋼、酒鋼、杭鋼、青鋼等高速線材生產(chǎn)線為代表，其主要特點(diǎn)是：均從德國西馬克或意大利達(dá)涅或美國摩根或奧鋼聯(lián)引進(jìn)。或以點(diǎn)菜拼盤方式匯集了20世紀(jì)90年代后期世界線材生產(chǎn)的最新裝備而建成。大都在21世紀(jì)初（2001～2003年）正式投產(chǎn)。坯料采用連鑄坯短流程熱裝熱送工藝，熱裝溫度可達(dá)500～7500C，加熱爐采用蓄熱式燃燒技術(shù)。軋制的保證溫度達(dá)110～120m/s。采用超重型精軋機(jī)組和減定徑機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了完全意義上的精密軋制。采用了溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的控扎孔冷。采用了全數(shù)字控制及交流變頻調(diào)速，并設(shè)有在線測徑和在線探傷裝置。生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量都能得到保障，完全具備了生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品的條件。1.3.2具有世界二流水平的生產(chǎn)線這類生產(chǎn)線的主要特點(diǎn)是：1）大都是20世紀(jì)90年代中期建成，部分生產(chǎn)線全引進(jìn)，部分生產(chǎn)線中的主要裝備引進(jìn)。2）部分生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了熱送，采用了先進(jìn)的蓄熱式加熱爐。3）軋制的保證速度在90～105m/s。4）精軋機(jī)前設(shè)有冷卻水箱并采用延遲型風(fēng)冷線，能實(shí)現(xiàn)控溫軋制。5）精整裝備較先進(jìn)，自動(dòng)化程度較高。6）生產(chǎn)線整體裝備能滿足高品質(zhì)產(chǎn)品的工藝要求。這類生產(chǎn)線主要以沙鋼、包鋼、湘鋼、武鋼、昆鋼、天鋼、北臺(tái)、邢鋼、鄂鋼、萍鄉(xiāng)等高速線材生產(chǎn)線為代表。1.3.3一般水平的生產(chǎn)線這類生產(chǎn)線的主要特點(diǎn)是：大都是在20世紀(jì)80年代末期至90年代初期建成或由經(jīng)過改造的二手設(shè)備組成。軋制速度一般在70～90m/s左右。采用熱裝熱送工藝的少?；旧蠜]有采用20世紀(jì)90年代興起的各種裝備和技術(shù)。采用了延遲型或標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)冷段,能生產(chǎn)一般等級的產(chǎn)品。由于投產(chǎn)時(shí)期都在15年以上,所以對這類生產(chǎn)線的設(shè)備使用,工藝應(yīng)用等方面都很熟悉,且積累了一套行之有效的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),目前,這類生產(chǎn)線運(yùn)行成本較低,生產(chǎn)效率較高。由于產(chǎn)品的市場是分層次和等級的,在對應(yīng)等級的市場中,這類生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品銷路仍然看好。1.3.4較落后的生產(chǎn)線這類生產(chǎn)線是對原有的復(fù)二重軋機(jī)改造而成,或是20世紀(jì)80年代末至90年代初建成,由于當(dāng)時(shí)的起點(diǎn)和市場定位就不高,所以裝備水平和技術(shù)水平都低。軋制速度一般在50～70m/s左右,只能生產(chǎn)一般水平的建筑用鋼。這類生產(chǎn)線目前約占77條生產(chǎn)線中的1/6左右,隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的加快和市場競爭壓力的增大,以及裝備精良的新生產(chǎn)線在近幾年將不斷地投入使用,這類落后的生產(chǎn)線退出舞臺(tái)將是必然的。1.4我國當(dāng)前線材生產(chǎn)中應(yīng)用的主要新技術(shù)、新設(shè)備1.4.1軋前工序?yàn)榱双@得優(yōu)質(zhì)的鋼水從而最終保證線材的質(zhì)量，不少生產(chǎn)廠盡量擴(kuò)大轉(zhuǎn)爐容量，增加精煉，鋼坯在進(jìn)加熱爐前設(shè)置或預(yù)留“拋丸-超聲波探傷”或“磁粉探傷-修磨”工序。一些采用超高功率電爐的企業(yè)增加了300m3高線生產(chǎn)線采用連鑄坯為原料后與采用初軋坯相比，煉鋼到成材，能耗可降低80kg/t標(biāo)煤，金屬收得率提高10%。由于節(jié)能的需要，有條件自供坯料的生產(chǎn)線均力求采用熱送鋼坯。1.4.2蓄熱式燃燒技術(shù)我國20世紀(jì)90年代初期以前建的用于高線生產(chǎn)線的加熱爐，大都采用步進(jìn)底式加熱爐，為了使鋼坯加熱溫度更均勻，90年代中期以后建設(shè)的加熱爐大都采用側(cè)進(jìn)側(cè)出的全梁式步進(jìn)爐。它的主要特點(diǎn)是步距可調(diào)，采用新型的低NOx型燒嘴，側(cè)燒嘴則采用帶中心風(fēng)的調(diào)焰燒嘴。調(diào)節(jié)比可達(dá)1：10。20世紀(jì)90年代中期，日本工業(yè)爐公司在開發(fā)新技術(shù)時(shí)使蓄熱體在單位體上的需熱能力取得突破性進(jìn)展，研發(fā)的蓄熱式燃燒技術(shù)在高線生產(chǎn)線鋼坯加熱過程中得到廣泛的應(yīng)用。目前，我國大部分全梁式步進(jìn)爐均運(yùn)用了蓄熱式燃燒技術(shù)。蓄熱式燃燒系統(tǒng)由蓄熱室和換向裝置組成，可將空、煤氣同時(shí)預(yù)熱至100001.4.3應(yīng)用先進(jìn)的軋機(jī)進(jìn)行精密軋制（Ａ）減定徑軋機(jī)為了提高線材的軋制精度，滿足用戶對產(chǎn)品尺寸精度、表面質(zhì)量、機(jī)械性能等的要求，20世紀(jì)90年代初，美國摩根公司和意大利達(dá)涅利公司相繼開發(fā)了減定徑機(jī)組。它由2臺(tái)減經(jīng)、2臺(tái)定徑機(jī)架與一套組合變速箱傳動(dòng)系統(tǒng)組成成組更換機(jī)架。用減定徑機(jī)進(jìn)行精軋的主要優(yōu)點(diǎn)在于：采用小壓下量軋制，保證了產(chǎn)品尺寸的高精度，可達(dá)到±0.1mm的精度偏差；可以進(jìn)行7500C～采用了快速換輥裝置，減少了換輥時(shí)間，可提高軋機(jī)利用率10%～15%；只需1套精軋機(jī)組孔型，即可生產(chǎn)Φ5.0mm～Φ20mm范圍內(nèi)的所有規(guī)格的產(chǎn)品；減定徑機(jī)組軋制后，頭尾可不切除，提高了收得率。目前，我國引進(jìn)的具備世界領(lǐng)先水平的生產(chǎn)線如寶鋼、馬鋼、酒鋼、安鋼、杭鋼等都采用了此項(xiàng)裝備和技術(shù)。（Ｂ）雙模塊軋機(jī)該機(jī)是達(dá)涅利公司20世紀(jì)90年代中期開發(fā)的，它的主要特點(diǎn)是4個(gè)精軋機(jī)架分成獨(dú)立的2組，每組由單獨(dú)的電機(jī)變速齒輪箱傳動(dòng)，2臺(tái)電機(jī)實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖，設(shè)于無扭精軋機(jī)后的水冷裝置與吐絲機(jī)之間，通常將原有的10架無扭精軋機(jī)改為8架。雙模塊軋機(jī)與減定徑軋機(jī)采用的結(jié)構(gòu)不同，但兩者的優(yōu)越性基本相同。目前我國約有5條生產(chǎn)線在精密軋制中采用的是雙模塊軋機(jī)技術(shù)，如具有世界領(lǐng)先水平的新疆八一鋼廠的高速線材生產(chǎn)線等。1.4.4低溫軋制技術(shù)低溫軋制技術(shù)主要是指軋件在軋制時(shí)，將溫度控制在?；瘻囟然驘釞C(jī)軋制溫度范圍內(nèi)。低溫軋制技術(shù)一方面可降低燃料消耗，減少脫碳，減少燒損；另一方面軋件在低溫條件下軋制、變形、延伸使晶粒產(chǎn)生細(xì)化，可獲得更均勻、更細(xì)的微觀組織，使產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度，抗疲勞強(qiáng)度大大提高。低溫軋制通常在最后2道次或4道次進(jìn)行，采用2道次時(shí)，最后2道次累計(jì)壓下率24%～31%；采用4道次時(shí)，最后4道次累計(jì)壓下率46%～57%。由于低溫軋制時(shí)對軋機(jī)的軋制速度、強(qiáng)度、電機(jī)功率等要求高，軋制負(fù)荷增大，所以低溫軋制技術(shù)需在20世紀(jì)90年代中期開發(fā)的重型或超重型精軋機(jī)上進(jìn)行。我國近幾年引進(jìn)美國摩根公司的幾套100m/s級精軋機(jī)均為重負(fù)荷型，適應(yīng)了低溫軋制技術(shù)對軋機(jī)的要求。1.4.5無頭軋制技術(shù)應(yīng)用于高線生產(chǎn)的無頭軋制技術(shù)是20世紀(jì)90年代中期分別由當(dāng)時(shí)日本的NKK公司和意大達(dá)涅利公司開發(fā)的。該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于可提高成材率，降低消耗并使軋制過程中各項(xiàng)參數(shù)處于穩(wěn)定狀態(tài)。其主要是將剛出加熱爐的鋼坯頭部與前一根在粗軋機(jī)第一架的鋼坯的尾部焊接起來進(jìn)行無頭軋制，提高了軋機(jī)生產(chǎn)率，減少了切頭和切廢，即使在盤條打捆時(shí)也不需要切去頭尾，提高了成材率。1.4.6其他1）大部分生產(chǎn)線配置了輥道式大風(fēng)量延遲型控冷線，輥道分段有加速與落差，使線圈冷卻更均勻。2）在精軋機(jī)后或定精機(jī)后設(shè)置了熱態(tài)在線測徑儀及渦流探傷裝置，對線材產(chǎn)品從頭到尾的尺寸精度和表面情況進(jìn)行檢測，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)軋制配件的缺陷和不合格品。3）采用性能更好的夾送輥和吐絲機(jī)。夾送輥可進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整夾送壓力并提供全長、頭部、尾部的加減速夾送。吐絲機(jī)的吐絲管結(jié)構(gòu)與形狀較20世紀(jì)90年代末時(shí)有了新的改進(jìn)，主要表現(xiàn)為振動(dòng)減小，吐絲管壽命延長并能快速更換；在吐絲管入口設(shè)置了用壓縮空氣吹掃氧化鐵皮裝置，可及時(shí)對吐絲管進(jìn)行清理，在吐絲機(jī)前設(shè)置了可監(jiān)視溫度和振動(dòng)狀況的儀器，確保了吐絲機(jī)處于正常良好的工作狀態(tài)。4）集卷裝置增加了密實(shí)收集線圈系統(tǒng)。生產(chǎn)Φ14mm以上產(chǎn)品時(shí)，采用吐絲機(jī)驅(qū)動(dòng)的WOB系統(tǒng)功能來密實(shí)集卷。5）近幾年投產(chǎn)的不少生產(chǎn)線，采用了全交流傳動(dòng)，電機(jī)測速裝置為無聯(lián)軸器型，由全數(shù)字控制系統(tǒng)對電機(jī)速度進(jìn)行閉環(huán)控制。1.5我國高速線材生產(chǎn)存在的主要問題我國的高速線生產(chǎn)雖然取得了較好的成績，但仍然存在著一些問題，主要表現(xiàn)為：普碳鋼線材品種中Q215和Q235比重仍然較大，優(yōu)質(zhì)鋼線材中合金鋼線材的比例仍然偏低。部分產(chǎn)品的質(zhì)量仍有較大的問題，如鋼的純凈度不高，線材通條性能不夠穩(wěn)定，含碳量的偏差較大。雖然我國已有多條世界一流的生產(chǎn)線，但產(chǎn)品的品種質(zhì)量還達(dá)不到世界一流水平。如鋼簾線，雖然寶鋼、武鋼等已能生產(chǎn)，但產(chǎn)量偏低供應(yīng)不足，尤其是產(chǎn)品質(zhì)量還不能令用戶十分滿意，不能完全代替進(jìn)口。冷鐓鋼的沖廢率還較高，高強(qiáng)度低松弛的繩索用鋼產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場的需求。一些高質(zhì)量的合金鋼線材，純凈鋼線材，易切鋼線材如合金彈簧鋼、不銹鋼等還存在著品種和質(zhì)量方面的諸多問題，每年仍需進(jìn)口。我國高線的日歷作業(yè)率和機(jī)時(shí)產(chǎn)量與先進(jìn)國家的生產(chǎn)線相比，普通有較大的差距，造成日作業(yè)率和機(jī)時(shí)產(chǎn)量低的原因除坯料供應(yīng)不足外，主要是生產(chǎn)設(shè)備和更換尺寸所用的工時(shí)較長，設(shè)備配件壽命低且儲(chǔ)備不足，設(shè)備維護(hù)檢測手段不夠完善，從而造成故障停機(jī)和維修工時(shí)長。生產(chǎn)中的熱裝率，燃耗，電耗等方面與先進(jìn)國家的生產(chǎn)線相比也存在著一定的差距。生產(chǎn)表面質(zhì)量方面的主要問題。a.由于自動(dòng)檢測裝置的失準(zhǔn)以及軋件溫度不均，調(diào)整不及時(shí)或方法不當(dāng)?shù)仍蛟斐僧a(chǎn)品尺寸超差。b.由于棍環(huán)破壞，棍槽磨損或是坯料表面缺陷等原因造成產(chǎn)品表面產(chǎn)生折疊。c.由于連鑄坯皮下氣泡嚴(yán)重或是軋槽嚴(yán)重磨損致使軋件凸起部分被疊軋?jiān)斐僧a(chǎn)品表面結(jié)疤。d.由于軋輥質(zhì)量差，表面硬度不一或吐絲溫度過高。冷卻速度過慢，盤條表面受到嚴(yán)重氧化或鋼坯加熱不當(dāng)，局部或全局嚴(yán)重脫碳等原因造成產(chǎn)品表面麻面。1.6我國高速線材軋制工藝的改進(jìn)1.6.1軋制速度進(jìn)一步提高由于各項(xiàng)制造技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，檢測技術(shù)的進(jìn)步，使高速線材軋制速度已達(dá)120m/s。由此帶來以下三個(gè)變化：1）隨著軋制速度的提高，線材軋機(jī)的規(guī)格范圍擴(kuò)大到Φ26mm左右，可生產(chǎn)一部分過去只能由棒材軋機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品。2）由于軋制速度提高，單線軋機(jī)產(chǎn)量增加，故多建單線及雙線軋機(jī)，并且出現(xiàn)將多線軋機(jī)改建為雙線或單線軋機(jī)的趨勢。3）由于軋制速度提高，受入口速度限制的坯料斷面允許進(jìn)一步增加。目前，對100m/s級的軋機(jī)坯料斷面尺寸已擴(kuò)大到150mm～160mm方坯，也有的使用180mm方坯，這對于保證線材產(chǎn)品質(zhì)量和連鑄生產(chǎn)都是有利的。與此同時(shí)，坯料單重和成品盤重由于運(yùn)輸和開卷的原因仍維持在2t～2.5t之間，沒有進(jìn)一步增加的趨勢。為適應(yīng)高速軋制，過去常用的中軋機(jī)組出口處的圍盤已被取消，采用了直線的布置。為抵消高速軋制時(shí)產(chǎn)生的過大溫升，須采用無扭精軋機(jī)前的預(yù)水冷，并須在無扭精軋機(jī)內(nèi)設(shè)置機(jī)架間水冷裝置，在任何情況下，進(jìn)無扭精軋機(jī)的軋件溫度不能高于10000C。機(jī)架間水冷一般設(shè)置于園斷面道次，為此將機(jī)架間距加大到1.6.2預(yù)精軋機(jī)采用“微型無扭軋機(jī)”以往預(yù)精軋機(jī)組為單獨(dú)驅(qū)動(dòng)懸臂機(jī)架，平立交替布置。而線材軋機(jī)的最新進(jìn)展之一就是將無扭精軋機(jī)組的概念擴(kuò)展到預(yù)精軋機(jī)組。預(yù)精軋機(jī)采用懸臂輥環(huán)、頂交450布置、油膜軸承，兩架一組集體驅(qū)動(dòng)，故稱為“微型無扭軋機(jī)”，其優(yōu)點(diǎn)是軋機(jī)重量輕，基礎(chǔ)減少；軋機(jī)強(qiáng)度高；可省去一個(gè)機(jī)架間活套；主電機(jī)和傳動(dòng)裝置由4套減為2套，其造價(jià)比常規(guī)預(yù)精軋機(jī)可減少20%。1.6.3采用連鑄坯為原料目前國外高速線材軋機(jī)均采用連鑄坯為原料，與采用軋制坯相比，從煉鋼到成材，工序能耗可降低80kg（標(biāo)準(zhǔn)）/t，收得率提高10%左右。采用熱裝工藝可大大降低燃料消耗，提高加熱爐產(chǎn)量，減少金屬損耗，減少倉庫面積。線材軋機(jī)坯料尺寸單一，各規(guī)格產(chǎn)量相近，熱裝條件較好。我國近年十分重視熱裝，例如張家港潤忠高線、杭鋼、安陽、萍鄉(xiāng)等采用了熱裝。1.6.4粗中軋機(jī)組采用全平立布置實(shí)現(xiàn)全線無扭軋制采用全線無扭的布置無疑可大大減少因軋件扭轉(zhuǎn)造成的表面及內(nèi)部缺陷和廢品，可提高成材率和軋機(jī)利用率。單線的布置則為全線無扭提供了可能。粗軋機(jī)組由于不能采用活套故采用微張力控制系統(tǒng)，為此，粗中軋機(jī)各架均采用單獨(dú)傳動(dòng)以便電控系統(tǒng)調(diào)整。1.6.5采用低溫軋制技術(shù)采用低溫軋制可降低燃料消耗，減少脫碳、燒損，改善軋機(jī)表面質(zhì)量。但需將軋機(jī)強(qiáng)度及電機(jī)功率提高。目前最新的軋件開軋溫度可至8500C，進(jìn)無扭軋機(jī)溫度也可低至85001.6.6采用重負(fù)荷及超重負(fù)荷無扭精軋機(jī)組隨著軋制速度的提高和追求高生產(chǎn)率，無扭精軋機(jī)組后一架軋出的成品尺寸逐漸增大。最初為Φ6.35mm，現(xiàn)在已達(dá)Φ5mm，同時(shí)成品尺寸上限加大到Φ26mm，都使軋制負(fù)荷急劇增加。為此，通過對油膜軸承的改進(jìn)，開發(fā)了重負(fù)荷及超重負(fù)荷無扭精軋機(jī)組。其中Φ230mm重負(fù)荷機(jī)架設(shè)計(jì)軋制力達(dá)295kN；另外軋機(jī)配置也有很大變化，最初是前兩架采用軋輥直徑為Φ200mm的機(jī)架，后八架采用軋輥直徑為Φ150mm的機(jī)架，現(xiàn)在是前五架采用軋輥直徑為Φ230mm的機(jī)架，后八架采用軋輥直徑為Φ170mm的機(jī)架。1.6.7采用控制軋制和控制冷卻控制軋制和控制冷卻技術(shù)在現(xiàn)代線材生產(chǎn)中有著很大的發(fā)展。其優(yōu)越性是課余改善金相組織和機(jī)械性能，并可省略或簡化后熱處理工序。控制軋制是在精軋或定徑機(jī)前設(shè)置水冷箱，將軋件冷卻至7000C～750控制冷卻包括水冷和風(fēng)冷兩部分。水冷普遍采用溫度自動(dòng)閉環(huán)控制。運(yùn)輸機(jī)目前采用較多的是延遲型輥式運(yùn)輸機(jī)。個(gè)別局不同鋼種和用途，既可快冷又可慢冷，冷卻速度范圍0.50C/s～隨著處理線材直徑加大，相應(yīng)要求增加風(fēng)冷能力，因而出現(xiàn)了大風(fēng)量運(yùn)輸機(jī)，最大風(fēng)冷速率可達(dá)200C/s～為了提高線材性能均勻性，采用了沿寬度分配風(fēng)量的裝置，多臺(tái)階式結(jié)構(gòu)以及抖動(dòng)輥等。1.6.8合金鋼采用高速無扭軋制和控制冷卻已趨成熟由于合金鋼變形抗力大、變形溫度區(qū)窄、塑性差、變形溫升大，采用高速無扭軋制有一定的困難，為此必須嚴(yán)格控制軋制溫度。軋線上需要設(shè)感應(yīng)加熱器、水冷線控制進(jìn)線溫度，減小道次減面率，限制軋制速度控制溫升。不銹鋼、軸承鋼終軋速度不超過70m/s，高速鋼、閥門鋼則不超過40m/s。與此同時(shí)，開發(fā)了各種合金鋼在線處理技術(shù)。對于奧氏體類合金鋼采用在線固溶裝置，利用軋制余熱或補(bǔ)允加熱后噴水或浸入水槽內(nèi)淬火。對于馬氏體類合金采用吐絲后立即裝罐緩冷的方式，或采用進(jìn)入在線加熱爐處理的方式。為適應(yīng)合金鋼軋制的特點(diǎn)，采用了無扭精軋機(jī)分組的方法，在兩組之間加水箱以加強(qiáng)水冷效果，并設(shè)側(cè)活套。1.6.9采用無頭軋制無頭軋制是應(yīng)用在棒線材軋制領(lǐng)域的一項(xiàng)最新技術(shù)。其要點(diǎn)是將剛出爐的鋼坯頭部與前一根尾部焊接起來進(jìn)行軋制，這樣可消除各鋼坯之間的間隙，從而可提高軋機(jī)生產(chǎn)率12%～15%；此外減少了切頭和軋廢，在盤卷打捆前不需切頭尾，軋制參數(shù)穩(wěn)定，線材費(fèi)分卷在集筒內(nèi)進(jìn)行，可根據(jù)用戶的要求選定。1.6.10廣泛采用在線測徑及渦流探傷儀許多現(xiàn)代化軋機(jī)在精軋機(jī)后或定徑機(jī)后設(shè)置了熱態(tài)在線測徑裝置和渦流探傷儀，對線材從頭到尾全長的尺寸精度和表面狀況進(jìn)行檢測，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格品及軋制工具的缺陷。此外，線材直接軋制技術(shù)、不銹鋼線材連鑄連軋技術(shù)、四輥?zhàn)杂梢?guī)格線材軋制技術(shù)更已經(jīng)出現(xiàn)，應(yīng)密切注意其發(fā)展。1.7結(jié)束語1）我國的工業(yè)化進(jìn)程尚未完成，鋼鐵工業(yè)從總體上說還有一定的發(fā)展空間。國家重點(diǎn)發(fā)展的各類基礎(chǔ)設(shè)施，建筑工程項(xiàng)目以及制造業(yè)，金屬制品行業(yè)的需求都會(huì)繼續(xù)給線材產(chǎn)品提供廣闊的市場。高速線材產(chǎn)品由于其軋制速度高，生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品精度高、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，競爭優(yōu)勢明顯高于普通線材，2003年我們高線產(chǎn)量占總線材產(chǎn)量的67.50%，2004年預(yù)計(jì)占75%左右，2005年預(yù)計(jì)占80%左右，預(yù)計(jì)2006年所占的比例還會(huì)提高。2）目前，我國正在建設(shè)的高速線材生產(chǎn)線有20多條（不包括策劃中的），新增的1000萬t左右生產(chǎn)能力很快就會(huì)形成。這對高線產(chǎn)品的市場將直接產(chǎn)生影響，競爭將會(huì)更加劇烈。那些20世紀(jì)80年代末期至90年代初期建成的生產(chǎn)廠應(yīng)該盡早未雨綢繆，在加強(qiáng)技術(shù)改造力度和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整上多下功夫。3）市場本身具有多個(gè)層次共存的特點(diǎn)，從線材市場實(shí)際需求而言，并不需要每條生產(chǎn)線都去生產(chǎn)最高品質(zhì)的產(chǎn)品，普通碳素鋼線材這一層次的市場非但長期存在而且同樣廣闊。所以，我國高速線材生產(chǎn)線的設(shè)備和改造時(shí)，應(yīng)該更加注意產(chǎn)品需求多元化對裝備水平多層次所產(chǎn)生的影響。裝備水平的定位應(yīng)更加理性，以滿足本企業(yè)產(chǎn)品市場定位的需求為根本出發(fā)點(diǎn)，盡可能地減少過剩功能，降低成本。4）我國高速線材生產(chǎn)線的日歷作業(yè)率普遍偏低，這將直接影響生產(chǎn)線的機(jī)時(shí)產(chǎn)量和總產(chǎn)量，繼而影響整體經(jīng)濟(jì)效益。如何提高日歷作業(yè)率將是我國高速線材廠進(jìn)一步發(fā)揮生產(chǎn)線能力的突破點(diǎn)。2產(chǎn)品大綱及金屬平衡2.1產(chǎn)品方案的編制2.1.1產(chǎn)品方案定義產(chǎn)品方案是指所設(shè)計(jì)的工廠式車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品名稱、品種、規(guī)格、狀態(tài)以及年計(jì)劃產(chǎn)量。產(chǎn)品方案一般在設(shè)計(jì)任務(wù)書中加以規(guī)定的，或者由設(shè)計(jì)者深入實(shí)際調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析提出方案，然后經(jīng)主管部門批準(zhǔn)確定。產(chǎn)品方案是進(jìn)行車間設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品方案來選擇設(shè)備和確定生產(chǎn)工藝。2.1.2編制產(chǎn)品方案原則確定產(chǎn)品方案的原則是：（1）國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對產(chǎn)品的要求，既考慮當(dāng)前的急需又要考慮將來發(fā)展的需要。（2）產(chǎn)品的平衡，考慮全國各地的布局和配套加以平衡。（3）建廠地區(qū)的條件、生產(chǎn)資源、自然條件、投資等可能性。在進(jìn)行產(chǎn)品方案編制時(shí)，要依據(jù)以上三點(diǎn)，全面考慮，三者缺一不可。對于各類產(chǎn)品的分類、編組、牌號、化學(xué)成分、品種、規(guī)格尺寸及公差、交貨狀態(tài)、生產(chǎn)技術(shù)條件、機(jī)械性能要求、驗(yàn)收規(guī)程、試驗(yàn)及包裝方法等，均按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。如果沒有標(biāo)準(zhǔn)，可由生產(chǎn)單位與用戶共同訂立協(xié)議。2.1.3產(chǎn)品方案的確定根據(jù)本次設(shè)計(jì)任務(wù)書及相關(guān)的實(shí)際生產(chǎn)情況和市場需求，擬定以下產(chǎn)品方案，見表2-1。表2-1產(chǎn)品方案表品種鋼種牌號產(chǎn)品規(guī)格/mm產(chǎn)量/萬t百分比%技術(shù)條件普通低碳鋼熱軋圓盤條普碳鋼Q195Q215Q235Φ6.51420《低碳鋼熱軋圓盤條》GB/T701—97Φ82840Φ92130鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋低合金鋼20MnsiΦ8710《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》GB1499—1998合計(jì)701002.1.4計(jì)算典型產(chǎn)品的選擇車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品品種、規(guī)格及狀態(tài)組合起來可能有幾種、數(shù)百種以上。但是，在設(shè)計(jì)中對每一種合金的每一種品種、規(guī)格及狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的工藝計(jì)算。為了減少設(shè)計(jì)工作量，加快進(jìn)度，同時(shí)，又不影響整個(gè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，從中選擇典型產(chǎn)品作為計(jì)算產(chǎn)品。其計(jì)算產(chǎn)品的選擇依據(jù)為：（1）有代表性將所有的各類產(chǎn)品進(jìn)行分類編組，從每組中找出一種乃至幾種產(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。因此，可以從擬生產(chǎn)的所有合金品種中選出十幾種或者幾十種有代表性的產(chǎn)品。這些計(jì)算產(chǎn)品從全車間總體來說，在合金，品種，規(guī)格，狀態(tài)，產(chǎn)量和工藝特點(diǎn)等方面有代表性。（2）通過所有的工序指所選的計(jì)算產(chǎn)品要通過各程序，但不是說每一種計(jì)算產(chǎn)品都通過各工序，而是對所有計(jì)算產(chǎn)品綜合來看。若從擬生產(chǎn)的所有產(chǎn)品中一般應(yīng)有某些工序，而計(jì)算產(chǎn)品不通過此工序，在此情況下，就要重新選擇計(jì)算產(chǎn)品。還應(yīng)指出所有典型產(chǎn)品之和為總產(chǎn)量。（3）所選的計(jì)算產(chǎn)品要與實(shí)際相接近（4）計(jì)算產(chǎn)品要留一定的調(diào)整余量，也就是說所選的計(jì)算產(chǎn)品要品種靈活，容易生產(chǎn)多種規(guī)格的產(chǎn)品。由于本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品——普碳鋼產(chǎn)量所占的比例大、規(guī)格小，并根據(jù)以上原則，選擇普碳鋼作為典型產(chǎn)品的計(jì)算，具體年生產(chǎn)計(jì)劃見表2-2。表2-2計(jì)算產(chǎn)品方案名稱牌號產(chǎn)品規(guī)格年產(chǎn)量/萬t所占比例%普碳鋼Q195Q215Q235Φ6.51420Φ83550Φ92130合計(jì)701002.2金屬平衡金屬平衡是指生產(chǎn)車間在一定時(shí)期內(nèi)（通常為一年）生產(chǎn)產(chǎn)品的收支情況，即投入與產(chǎn)出情況。編制金屬平衡表的目的是確定出為完成年計(jì)劃產(chǎn)量所需的投料量。主要工作是計(jì)算產(chǎn)品的成材率、然后編制金屬平衡表。2.2.1計(jì)算成材率成材率定義：指成品重量與投料之比的百分?jǐn)?shù)，亦即一噸原料能夠生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品重量的百分?jǐn)?shù)。用公式表示為（3-1）-\#"0%"式中A─成材率，%Q─投料量，噸W─損失料量，噸2.2.2影響成材率的主要因素影響成材率的因素如下：燒損：氧化燒損1～5%一般表面積愈大、加熱時(shí)間越長、溫度越高、氣氛氧化性越強(qiáng)則燒損越大。切損：切頭、切尾占1～2%。軋廢及檢后廢：技術(shù)損失、各工序由于設(shè)備、工具、技術(shù)操作及表面介質(zhì)等問題造成的質(zhì)量不合要求的產(chǎn)品。由于成材率直接影響生產(chǎn)成本，因此實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)盡可能采取措施提高成材率，主要應(yīng)從工藝、設(shè)備、原料、管理（操作）四個(gè)方面入手。2.2.3編制金屬平衡表將鋼種、各項(xiàng)消耗指標(biāo)、年產(chǎn)量、成材率、需坯量列在以下表格中，即為金屬平衡表。本車間年產(chǎn)70萬噸線材，綜合金屬收得率96.8％，需用坯料72.31萬噸。金屬平衡表見表2—3。表2-3金屬平衡表鋼種產(chǎn)品規(guī)格坯料規(guī)格/mm消耗/%需坯量/萬噸年產(chǎn)量/萬噸成品率/%燒損切損軋廢及檢后廢t%t%t%普碳鋼Φ6.5150×150×150001452114370.9922651.5614.521496.45Φ82892129201.0134411.1928.922896.8Φ92163122061.0219030.8821.632197.1低合金鋼Φ88451.27391.028301.187.25796.6合計(jì)75921.0573031.0182431.1472.317096.82.3產(chǎn)品的技術(shù)條件Ф6.5mm～Ф9mm的低碳鋼熱軋圓盤條、低合金帶肋鋼筋70萬噸，都以熱軋狀態(tài)交貨。鋼種為普碳鋼、低合金鋼。低碳鋼盤條符合《低碳鋼熱軋圓盤條》GB/T701—97；《熱軋盤條尺寸、外形、重量及允許偏差應(yīng)符合》GB/T14981—94。低合金鋼帶肋鋼筋符合《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》GB1499—1998規(guī)定。2.3.1低碳鋼熱軋圓盤條分類及代號盤條按用途分類，盤條類別應(yīng)在訂貨合同中注明。其代號如下。L—供拉絲用盤條；J—供建筑和其他一般用途盤條。尺寸、外形、重量及允許偏差盤條的尺寸、外形、重量及允許偏差應(yīng)符合GB/T14981的規(guī)定技術(shù)要求牌號和化學(xué)成分a盤條的牌號和化學(xué)成分（熔煉分析），應(yīng)符合表2—4的規(guī)定。b沸騰鋼坯的含量不大于0.07%；半鎮(zhèn)靜鋼硅的含量不大于0.17%；鎮(zhèn)靜鋼硅的含量下限值為0.12%。允許用鋁代硅脫氧。c鋼中鉻、鎳、銅、砷的殘余含量應(yīng)符合GB700的有關(guān)規(guī)定。d經(jīng)供需雙方協(xié)議，各牌號的Mn含量可不大于1.00%。表2—4牌號化學(xué)成分脫氧方法MnSiSP不大于Q1950.06～0.120.25～0.500.300.0500.045F、b、ZQ195C≤0.100.30～0.600.0400.040Q215A0.09～0.150.25～0.550.300.0500.45F、b、ZQ215B0.045Q215C0.10～0.150.30～0.600.0400.040Q235A0.14～0.220.30～0.650.300.0500.045F、b、ZQ235B0.12～0.200.30～0.700.045Q235C0.13～0.180.30～0.600.0400.040e經(jīng)供需雙方協(xié)議，并在合同中注明，可供應(yīng)其他牌號的盤條。f供建筑用盤條的各牌號，在保證力學(xué)性能符合表2規(guī)定時(shí)，碳、錳含量下限可不作交貨條件。但其含量（熔煉分析）應(yīng)在質(zhì)量證明書中注明。g盤條的化學(xué)成分允許偏差應(yīng)符合GB222—84中表1的規(guī)定。(2)冶煉方法鋼以氧化轉(zhuǎn)爐、平爐、電爐冶煉。(3)交貨狀態(tài)盤條以熱軋狀態(tài)交貨。(4)力學(xué)性能和工藝性能a供建筑用盤條的力學(xué)性能和工藝性能應(yīng)符合表2—5的規(guī)定。表2—5牌號力學(xué)性能冷彎試驗(yàn)1800d=彎心直徑a=試樣直徑屈服點(diǎn)抗拉強(qiáng)度伸長率δ10，%不大于Q21521537527d=0Q23523541023d=0.5ab經(jīng)供需雙方協(xié)議，供拉絲用盤條的力學(xué)性能和工藝性能應(yīng)符合表2—6的規(guī)定。表2—6牌號力學(xué)性能冷彎試驗(yàn)1800d=彎心直徑a=試樣直徑抗拉強(qiáng)度MPa不大于伸長率δ10，%不小于Q19539030d=0Q21542028d=0Q23549023d=0.5a(5)表面質(zhì)量a盤條應(yīng)將頭尾有害缺陷部分切除。盤條的截面不得有分層和夾雜。b盤條表面應(yīng)光滑，不得有裂紋、折疊、耳子、結(jié)疤。盤條不得有夾雜及其他有害缺陷。2.3.2鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋（1）牌號和化學(xué)成分其化學(xué)成分和碳當(dāng)量（熔煉分析）應(yīng)不大于表2—7規(guī)定的值。根據(jù)需要，鋼中還可加入V、Nb、Ti等元素。表2—7牌號原牌號化學(xué)成分%CSiMnPSCeqHRB33520MnSi0.250.801.600.0450.0450.52（2）碳當(dāng)量Ceq（%）值可按式①計(jì)算；Ceq=C+Mn/6+（Cr+V+Mo）/5+（Cu+Ni）/15….①（3）鋼筋以熱軋狀態(tài)交貨。（4）性能：表2—8力學(xué)性能b、彎曲性能按表2—9規(guī)定的彎芯直徑彎曲1800后，鋼筋受彎曲部分表面不得產(chǎn)生裂紋。C、反向彎曲性能根據(jù)需方要求，鋼筋可進(jìn)行反向彎曲性能試驗(yàn)。反向彎曲試驗(yàn)的彎芯直徑比彎曲試驗(yàn)相應(yīng)增加一個(gè)鋼筋直徑。先正向彎曲450，后反向彎曲230。經(jīng)反向彎曲試驗(yàn)后，鋼筋受彎曲部分表面不得產(chǎn)生裂紋。表2—8牌號公稱直徑mmMPaMPaδ5%不小于HRB3356~2528~5033549016表2—9牌號公稱直徑mm彎曲試驗(yàn)彎芯直徑HRB3356~2528~503a4a2.3.3其余其它要求應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。3坯料的選擇3.1坯料確定高速線材軋機(jī)可以生產(chǎn)大盤產(chǎn)品，相應(yīng)的原料單重比普通線材軋機(jī)的大。加大原料單支重量在增加原料長度上往往受到運(yùn)輸及加熱均勻性的限制。在原料長度確定之后連續(xù)式高速線材摘記的原料面基本可按軋制速度選定。目前高速線材軋機(jī)普遍采用的鋼坯斷面尺寸是（120mm×120mm）～(160mm×160mm),長度為6～24m。從鋼水到線材成品，用連續(xù)坯比用初軋坯工序能耗低2.34MT/t，成材率高10%左右，因此隨著連續(xù)技術(shù)的日榛成熟和廣泛采用，設(shè)計(jì)高速線材軋機(jī)時(shí)應(yīng)選擇連鑄坯作為原料。故本設(shè)計(jì)選用連鑄坯作為原料，其原因在于連鑄坯有以下優(yōu)點(diǎn)：（１）金屬收得率可提高6～12%（２）每噸鋼大致可節(jié)約熱能14萬大卡（３）降低產(chǎn)品成本可達(dá)10%（４）由于比較坯好，短尺少，成分均勻，使用連鑄坯比用初軋坯金屬收得率還可提高2～4%3.2坯料的重量及尺寸3.2.1鋼坯重量高速線材軋機(jī)通常用一根鋼坯軋成一個(gè)成品盤卷，鋼坯重量等于成品盤重和生產(chǎn)過程中金屬氧化損失量及切頭量之和。金屬氧化損失一般占鋼坯重量的1%。粗軋后切頭量一般在1.5kg以下，精軋前切頭量一般在1.2kg以下，成品切頭量一般在3kg以下。Wb=+5.7（3-1）式中Wb—鋼坯單支重量，㎏；—成品盤卷重量，㎏。3.2.2鋼坯尺寸為便于運(yùn)輸和保證鋼坯加熱時(shí)沿鋼坯長的均勻性，鋼坯應(yīng)盡可能短。但對于高速線材軋機(jī)的連軋工藝，要保持各機(jī)架間金屬秒流量相等，即應(yīng)保持。=（3-2）式中—鋼坯端面積，—成品端面積，—鋼坯軋入速度，—成品軋制速度，為不發(fā)生燙輥出現(xiàn)的熱應(yīng)力龜裂，不得低于0.07，因此鋼坯邊長應(yīng)滿足式2-3所列條件：≤（3-3）式中—鋼坯邊長，㎜。鋼坯邊長確定之后，鋼坯長度即可確定：LB=×103,m（3-4）式中7.6為連鑄坯密度，其單位為。根據(jù)以上計(jì)算式，并結(jié)合本次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，故得本次設(shè)計(jì)的坯料規(guī)格為150mm×150mm×15000mm；鋼坯單支重量為2565kg；成品盤卷重量為2533.7kg。4制定產(chǎn)品的工藝流程4.1制定工藝流程原則正確制定工藝過程是軋鋼車間工藝設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。制定軋鋼生產(chǎn)工藝過程的首要目的是為了獲得質(zhì)量符合要求的產(chǎn)品，其次要在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上追求軋機(jī)的高產(chǎn)量，并能做到降低各種原料、材料消耗，降低產(chǎn)品成本。因此，正確制定產(chǎn)品工藝過程，對于工藝過程合理化，對于充分發(fā)揮軋機(jī)作用具有重要意義。優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗是指定產(chǎn)品工藝過程的總要求。根據(jù)已制定的生產(chǎn)方案，在充分滿足產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量要求的前提條件下，用最大可能的低消耗、最少的設(shè)備、最小的車間面積、最低的勞動(dòng)成本，及較好的勞動(dòng)條件，來達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)效益，具體原則如下：（1）產(chǎn)品的技術(shù)條件通常在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了鋼材各種規(guī)格，技術(shù)條件、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)等內(nèi)容。但技術(shù)要求則是其主要方面，它對產(chǎn)品的質(zhì)量要求，即它對產(chǎn)品的幾何形狀與尺寸精確度、鋼組織與性能以及表面質(zhì)量都作出了明確的規(guī)定，顯然，產(chǎn)品的技術(shù)要求時(shí)制定工藝過程的首要依據(jù)。鋼種的加工工藝性能鋼的加工工藝性能包括了鋼的變形抗力、塑性、導(dǎo)熱性以及形成缺陷的傾向性等內(nèi)容。它反映了金屬在加工過程中扥安逸程度，決定并影響了我們對金屬采用何種加工方式和方法，決定并影響了我們選擇工序內(nèi)容和確定工藝參數(shù)。因此，鋼的加工工藝性能時(shí)制定工藝過程的重要依據(jù)。生產(chǎn)規(guī)模大小產(chǎn)量不僅決定工藝過程的特點(diǎn)，同時(shí)也對設(shè)備選擇、坯料尺寸、產(chǎn)品規(guī)格有著直接的影響。產(chǎn)品成本成本是生產(chǎn)效果的綜合反映，是各種因素影響的結(jié)果。一般鋼的加工工藝性能愈差，產(chǎn)品的技術(shù)要求愈高，其生產(chǎn)工藝過程就愈復(fù)雜，生產(chǎn)過程中金屬、燃料、電力、勞動(dòng)力等各種消耗也愈高，產(chǎn)品成本必然會(huì)相應(yīng)提高。反之，則產(chǎn)品成本下降。成本的高低在一定程度上也是工藝過程是否合理的反映。當(dāng)然，成本還與產(chǎn)量大小、生產(chǎn)技術(shù)水平等其它因素有關(guān)的。（5）工人的勞動(dòng)條件工藝過程中采用的工序必須保證生產(chǎn)安全，不危及勞動(dòng)者的身體健康，不造成環(huán)境污染。否則，應(yīng)采取妥善的防護(hù)措施。4.2生產(chǎn)工藝流程的確定高速線材軋機(jī)的工藝特點(diǎn)可以概括為連續(xù)、高速、無扭和控冷，其中高速軋制是最主要的工藝特點(diǎn)。大盤重、高精度、性能優(yōu)良則是高速線材軋機(jī)的產(chǎn)品特點(diǎn)。故，此次設(shè)計(jì)選用一套國內(nèi)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝流程。具體工藝流程示于圖4—1。4.3生產(chǎn)工藝流程簡述4.3.1鋼坯準(zhǔn)備本車間所需要的坯料全部采用外購，坯料應(yīng)執(zhí)行YB2011-83標(biāo)準(zhǔn)。一般根據(jù)原料倉庫面積大小來確定一次購買鋼坯的重量及其購買的間隔時(shí)間，以便不影響生產(chǎn)。4.3.2鋼坯存放高速線材軋機(jī)所采用的鋼坯通常較長，為便存放和吊運(yùn)，一般把鋼坯順倉庫跨的長度方向成排地放在格架中。吊運(yùn)工具常采用磁性掛梁電磁吊車。在格架內(nèi)鋼坯堆放高度為3～4m，格架內(nèi)寬和電磁吊每次吊運(yùn)最多的鋼坯總寬度一致。用格架存放鋼坯，有效面積的單位存放量為18～25t/m2。當(dāng)然，為避免鋼坯混號，要按鋼種分別存放。鋼坯運(yùn)入成批稱重鋼坯運(yùn)入成批稱重切頭尾穿水冷卻預(yù)精軋穿水冷卻精軋穿水冷卻吐絲成圈散卷控制集卷切頭尾壓緊打捆稱重掛牌卸卷入庫中軋加熱粗軋切頭尾測長單根稱重鋼坯質(zhì)量檢查爐前上料入庫存放切頭尾穿水冷卻預(yù)精軋穿水冷卻精軋穿水冷卻吐絲成圈散卷控制集卷切頭尾壓緊打捆稱重掛牌卸卷入庫中軋加熱粗軋切頭尾測長單根稱重鋼坯質(zhì)量檢查爐前上料入庫存放圖4—1軋機(jī)的線材生產(chǎn)工藝流程4.3.3鋼坯質(zhì)量檢查鋼坯主要檢查表面質(zhì)量。碳素結(jié)構(gòu)鋼坯的檢查多為人工目檢；合金鋼坯或特殊鋼坯檢查多在表面除鱗后用渦流探傷檢查。檢查后合格鋼坯投入生產(chǎn)，不合格鋼坯將作處理。一般認(rèn)為在線材生產(chǎn)上布置鋼坯表面清理設(shè)施是不合理的，因?yàn)殇撆髯鳛檫B鑄或開坯軋機(jī)的產(chǎn)品，應(yīng)保證其質(zhì)量合格。不合格鋼坯應(yīng)退貨，只有這樣才能促進(jìn)鋼坯質(zhì)量的提高，才能從整體上解決鋼坯質(zhì)量問題。4.3.4鋼坯稱量鋼坯稱量包括稱重和測長。稱重是軋機(jī)生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)的需要；測長是為側(cè)裝步進(jìn)式加熱爐防跑偏對中系統(tǒng)提供控制信號；稱重和測長又是物料跟蹤系統(tǒng)所必須的輸入?yún)?shù)。4.3.5鋼坯加熱目前高速線材軋機(jī)采用較低的開軋溫度和相應(yīng)的出爐溫度。除特殊鋼種外碳素鋼和合金鋼依鋼種不同開軋溫度一般在900～1050℃。之所以采用較低的開軋溫度和出爐溫度是基于高速線材軋機(jī)的粗軋和中軋機(jī)組的軋件溫降小，而且軋件在精軋機(jī)組還升溫。降低加熱溫度可明顯減少金屬氧化損失和降低能耗。加熱溫度900℃比1050℃金屬燒損低0.5%，而產(chǎn)品總能耗減少1.16×109J/t（加熱能耗降低1.3×109J/t，軋制電耗增加0.14×1094.3.6軋前除鱗由于在高速線材軋機(jī)生產(chǎn)中，軋件至少要經(jīng)過19道次以上的兩個(gè)方向反復(fù)軋制壓縮，鋼坯加熱時(shí)產(chǎn)生的氧化鐵皮早已脫落干凈，并在總延伸系數(shù)不小與71的延伸變形中徹底消除了氧化鐵皮脫落斑痕，因而生產(chǎn)碳素結(jié)構(gòu)鋼在軋制前無需設(shè)置氧化鐵皮清除工序和設(shè)施，亦不會(huì)應(yīng)此產(chǎn)生產(chǎn)品表面質(zhì)量問題。只有在生產(chǎn)合金鋼等有特殊要求的產(chǎn)品時(shí)，才設(shè)置高壓水除鱗設(shè)施。4.3.7軋制鋼的軋制是整個(gè)工藝過程的核心，從工藝設(shè)計(jì)角度來說，它包括幾個(gè)方面的內(nèi)容：制定變形規(guī)程、速度規(guī)程和溫度規(guī)程。①變形規(guī)程在給定的軋制條件下（工藝、設(shè)備條件），完成由坯料到成品的變形過程謂之變形規(guī)程。變形規(guī)程的主要內(nèi)容時(shí)確定總的變形量和道次變形量。變形量的分配是個(gè)重要參數(shù)，它是選擇軋機(jī)之設(shè)備、進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，對軋機(jī)產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量起著決定性作用。確定變形量的大小和分配要進(jìn)行綜合的分析和比較。根據(jù)金屬的加工性能，電機(jī)能力、設(shè)備強(qiáng)度、咬入條件以及變形工具形狀等許多影響因素，一般都是在保證產(chǎn)品質(zhì)量和機(jī)械安全的前提下，盡可能的選用較大變形量，以縮短軋制過程，提高軋機(jī)產(chǎn)量。②速度規(guī)程選擇軋制速度或確定各道次的軋制速度是速度制度的主要內(nèi)容。提高軋制速度是現(xiàn)代軋機(jī)提高生產(chǎn)率的主要途徑之一。對于線材軋機(jī)，各道次軋件的軋出速度根據(jù)秒流量相等，即通過連軋常數(shù)來確定各道次的軋出速度。③溫度規(guī)程溫度規(guī)程規(guī)定了軋制時(shí)的溫度區(qū)間，及主要決定軋制時(shí)軋件的開軋溫度和終軋溫度。隨著線材軋制速度的提高，軋后控制冷卻成為必不可少的一部分，為了保證對溫度的控制，一般采用降低開軋溫度的辦法。此次設(shè)計(jì)的鋼種主要是以普碳鋼和低合金鋼為主，開軋溫度設(shè)為10000C。4.3.8軋后切頭及切尾由于高速無扭線材精軋機(jī)組是采用微張力軋制，在軋件頭部及尾部失張段將出現(xiàn)斷面尺寸大于公稱斷面尺寸偏差。失張段長度和張力值大小、機(jī)架間距以及精軋延伸系數(shù)成正比，同所要求公稱斷面尺寸成反比。通常要將此超偏差段切除后交貨。超差段可以在散卷空冷運(yùn)輸機(jī)上用人工切除，但在延遲型控制冷卻過程中因?yàn)闊o保溫罩段過短操作困難，而且切除頭部時(shí)容易造成線圈拉亂變形，集卷困難。超差段亦可在集卷時(shí)用可伸入集卷筒內(nèi)的鐮刀形剪自動(dòng)切除，但集卷后排除切頭困難。目前較合理的切除超差段是在集卷后打捆前的運(yùn)輸過程中，采用倒卷系統(tǒng)，由人工用液壓便攜剪先切去軋件尾部的超差段，之后將盤倒卷，將軋件頭部超差段露在外面，再由人工用液壓便攜剪切去頭部超差段。4.3.9線材盤卷的壓緊捆扎由于高速線材軋機(jī)所生產(chǎn)的線材大多是大盤重產(chǎn)品，又經(jīng)過控制冷卻在較低溫度（一般在400℃對于線圈直徑∮1050mm，盤卷直徑∮1250/∮850mm的盤卷，未壓實(shí)前每100kg高為120mm（光面盤條）和130mm（螺紋盤條）；壓緊后應(yīng)為每100kg高100mm。施加的壓緊力每100kg約為100kN。捆扎材料通常是∮5.5～∮6.5mm線材或冷軋包裝帶鋼，每個(gè)盤卷應(yīng)均勻捆扎4道。對于用線材作捆扎材料的，捆扎搭接部位不應(yīng)有能造成鉤掛的突起搭扣，以免運(yùn)輸過程刮傷別的盤卷和本盤卷搭扣刮斷散包。4.3.10盤卷稱重和掛標(biāo)牌高速線材軋機(jī)產(chǎn)品盤重較大。故均單盤稱重，在現(xiàn)代化自動(dòng)生產(chǎn)線上多用電子秤稱重，自動(dòng)記錄、累計(jì)并打出標(biāo)牌。標(biāo)牌由人工綁掛在盤卷上，作為出廠標(biāo)記和供生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)用。 5主設(shè)備選擇及技術(shù)性能5.1設(shè)備選擇主要內(nèi)容設(shè)備選擇的主要內(nèi)容是確立出車間設(shè)備的種類、形式、結(jié)構(gòu)、規(guī)則、數(shù)量及能力。5.2生產(chǎn)設(shè)備分類金屬壓力加工車間的生產(chǎn)設(shè)備可分為：（1）主要設(shè)備主要設(shè)備是以實(shí)現(xiàn)金屬成形為目的，在旋轉(zhuǎn)的軋輥間以壓力使金屬產(chǎn)生塑性變形的機(jī)械設(shè)備。具體說來，主要設(shè)備就是軋鋼機(jī)。對主要設(shè)備，應(yīng)在預(yù)選的基礎(chǔ)上進(jìn)行必要的設(shè)備負(fù)荷計(jì)算以及零部件強(qiáng)度校核計(jì)算。（2）輔助設(shè)備輔助設(shè)備是指軋鋼機(jī)械設(shè)備中除軋鋼機(jī)以外的各種機(jī)械設(shè)備。對輔助設(shè)備，一般不進(jìn)行驗(yàn)算，可在主要設(shè)備確定之后，再確定與之配套的輔助設(shè)備。5.3設(shè)備選擇的原則（1）要滿足產(chǎn)品方案（主要指規(guī)格、質(zhì)量、年產(chǎn)量等）的要求，保證獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。（2）滿足生產(chǎn)方案及生產(chǎn)工藝流程的要求。（3）要注意設(shè)備的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)上的合理性。（4）要考慮設(shè)備之間的合理配置與平衡。設(shè)備選擇時(shí)要注意主要設(shè)備之間以及主要設(shè)備與輔助設(shè)備之間的合理配置與平衡。5.4主要設(shè)備5.4.1軋機(jī)的組成該生產(chǎn)線由27個(gè)機(jī)架組成，為全連續(xù)式布置。粗軋機(jī)組的前五架人字齒輪節(jié)圓直徑為570mm，輥身長為840mm，后四架為480mm，輥身長為600。中軋機(jī)組四架，人字齒輪節(jié)圓直徑為430mm，輥身長為500mm。預(yù)精軋機(jī)組四架，人字齒輪節(jié)圓直徑為370mm，輥身長為450mm。精軋機(jī)組10架，人字齒輪節(jié)圓直徑均為212mm，輥身長度均為72mm。5.4.2軋機(jī)形式的確定（A）粗、中軋機(jī)組的布置形式(1)采用水平二輥串列式軋機(jī)布置這種形式軋機(jī)的粗軋機(jī)組應(yīng)用較普遍，尤其適合于以碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼為主的軋制和多線軋制。其工作機(jī)座多采用閉口式軋機(jī)，亦有采用預(yù)應(yīng)力軋機(jī)和短應(yīng)力軋機(jī)的。為實(shí)現(xiàn)水平二輥軋機(jī)扭轉(zhuǎn)軋制，在軋件需要扭轉(zhuǎn)的部位設(shè)置滾動(dòng)出口扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)裝置。水平二輥串列式粗軋機(jī)組一般縱向軋制線固定，采用工作機(jī)座橫移的方式更換軋槽。(2)采用平-立交替串列式軋機(jī)布置這種布置形式的軋機(jī)其軋件無扭轉(zhuǎn)軋制，特別適合高合金鋼線材生產(chǎn)。因?yàn)楹辖痄摰呐まD(zhuǎn)變形抗力大而且塑性差，易于在扭轉(zhuǎn)、軋制時(shí)出現(xiàn)軋制事故和扭轉(zhuǎn)裂紋而造成軋廢，而對于價(jià)格較為昂貴、軋制批量又較小的合金鋼線材生產(chǎn)，任何軋廢將嚴(yán)重影響其經(jīng)濟(jì)效益，因此無扭轉(zhuǎn)軋制對于合金鋼線材的粗、中軋就顯得必要了。平-立交替串列式軋機(jī)也常被多品種單線高速線材軋機(jī)所用。(3)采用短中心距緊湊式軋機(jī)布置這種形式的粗軋機(jī)組是20世紀(jì)80年代初期發(fā)展起來的，當(dāng)時(shí)連鑄坯已被普遍認(rèn)為是線材生產(chǎn)的合理原料，而且連鑄坯技術(shù)的日臻成熟，也使人們認(rèn)識(shí)到（120mm×120mm）-(150mm×150mm)斷面的連鑄方坯是連鑄生產(chǎn)的合理斷面，同時(shí)增大線材盤重以提高線材軋機(jī)的生產(chǎn)效率也是各線材生產(chǎn)廠家所希望的，因此在20世紀(jì)70年代建設(shè)的線材軋機(jī)普遍使用100mm×100mm的軋制坯或連鑄坯，現(xiàn)在都力圖改用（120mm×120mm）-(150mm×150mm)斷面的連鑄坯，而且希望這種原料條件的變更不引起軋線設(shè)備的大變動(dòng)，其中最理想的途徑是在加熱爐不做大改造和中軋機(jī)組不變的情況下，用一種新型的大變形量的粗軋機(jī)組在原來的位置上大體粗軋機(jī)組，以適應(yīng)鋼坯斷面的加大。為滿足這種需要，首先美國摩根公司開始，隨后有摩哥斯哈瑪、伯利恒鋼鐵等公司相繼推出原理相同而結(jié)構(gòu)大同小異的幾種短中心距緊湊式軋機(jī)。從綜合因素考慮，本次設(shè)計(jì)的粗、中軋機(jī)組采用平-立交替式軋機(jī)布置。（B）預(yù)精軋、精軋機(jī)組的布置形式預(yù)精軋機(jī)組由4架平立交替布置的懸臂式機(jī)架組成。采用碳化鎢輥環(huán)，油膜軸承;壓下裝置為手動(dòng)偏心機(jī)構(gòu)，各架由電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)。精軋機(jī)組為10架45o無扭超重型機(jī)組，懸臂式碳化鎢輥環(huán)，液壓換輥，電機(jī)經(jīng)增速箱伸出2根長軸，再經(jīng)傘齒輪驅(qū)動(dòng)各對軋輥.軋輥軸徑向?yàn)榛瑒?dòng)軸承套支撐，軸向?yàn)闈L珠軸承。10個(gè)機(jī)架封閉于一個(gè)可開啟的保護(hù)罩內(nèi)，并設(shè)有“魚線”及事故廢鋼箱。5.4.3主軋機(jī)基本參數(shù)及性能的確定(1)軋輥軋輥是軋鋼機(jī)在工作中直接與軋件接觸并使金屬產(chǎn)生塑性變形的重要部件，也是消耗性零件，它在軋鋼生產(chǎn)中對高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗低消耗各項(xiàng)指標(biāo)影響很大。軋輥的工作特點(diǎn)如下：作時(shí)承受很大的軋制壓力及力矩，有時(shí)還有動(dòng)載荷在高溫或溫度變化很大的條件下工作由于軋輥在軋制過程中不斷被磨損，故直接影響軋件質(zhì)量，也影響軋輥壽命．軋輥的分類：孔型的軋輥面軋輥特殊軋輥主要參數(shù)是輥身直徑及輥身長度以及輥頭、輥徑的尺寸，本設(shè)計(jì)的軋輥各部分尺寸見表5-1。表5-1軋輥的各部分尺寸尺寸軋機(jī)機(jī)組輥身直徑D（mm）輥身長度L（mm）輥頸直徑d（mm）輥頸長度（mm）輥頭短邊長b（mm）a/b比值Ф570粗軋機(jī)組5708403132601400.346Ф4804806002602201180.346Ф430中軋機(jī)組4305002252001050.346Ф370預(yù)精軋機(jī)組370450190180900.346Ф212精軋機(jī)組21272108100570.645(2)軋輥材質(zhì)粗軋機(jī)架如熱裂性為主要問題，則應(yīng)選擇經(jīng)專門軟化退火的珠光體球墨鑄鐵軋輥，其硬度值也應(yīng)低些，一般選取硬度HS38～42.如果耐磨性是主要問題，則選硬度稍高些的HS45～48比較適宜。中軋機(jī)組選用的軋輥其硬度應(yīng)較粗軋機(jī)組的高，硬度值可達(dá)HS67，材質(zhì)以珠光體球墨鑄鐵或貝氏體球墨鑄鐵為好。預(yù)精軋機(jī)組目前所用輥環(huán)材質(zhì)有高鎳鉻離心鑄造復(fù)合輥、工具鋼、碳化鎢等。以碳化鎢最為理想，它壽命高，軋輥粗糙度低。精軋機(jī)組使用的軋輥，在軋輥材質(zhì)外部分都套有一個(gè)軋輥輥環(huán)，它的材質(zhì)一般均為以碳化鎢為主的硬質(zhì)合金。(3)主電機(jī)軋機(jī)主電機(jī)的類型主要根據(jù)軋機(jī)的工作制度和控制要求來選擇。軋機(jī)的工作制分為不可逆工作制和可逆工作制兩類。不可逆工作制是指軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)方向始終保持不變。大多數(shù)軋機(jī)均采用這種工作制。根據(jù)軋制過程中軋輥的轉(zhuǎn)數(shù)是否變化，不可逆工作制又分為速度不變和速度可變兩種。參照有關(guān)資料、結(jié)合設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，并考慮車間今后的發(fā)展，采用速度可調(diào)的直流電機(jī)。具體電機(jī)參數(shù)見表5-2。表5-2主傳動(dòng)直流電機(jī)參數(shù)電機(jī)機(jī)架號容量/KW電壓/V額定電流/A最大電流/A調(diào)速范圍/r.min-11～54008005401080700/12006～1375080010102020700/120014～1740080010102020700/120018～272100×2957231046206000/9006孔型系統(tǒng)選擇及孔型設(shè)計(jì)6.1孔型設(shè)計(jì)的內(nèi)容將鋼錠或鋼坯在軋輥孔型中經(jīng)過若干次軋制變形，以獲得所需的斷面形狀尺寸和性能的產(chǎn)品，為此而進(jìn)行的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作稱為孔型設(shè)計(jì)?？仔驮O(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：（1）斷面孔型設(shè)計(jì)根據(jù)原料斷面和成品斷面形狀和尺寸以及對產(chǎn)品性能的要求，確定出變形方式、道次和各道次變形量以及在變形過程中的孔型形狀和尺寸。（2）軋輥孔型設(shè)計(jì)即孔型配置。根據(jù)斷面孔型設(shè)計(jì)確定孔型在每機(jī)架上的分布及其在軋輥上的位置和狀態(tài)，以保證軋件正常軋制，操作方便，且節(jié)奏時(shí)間最短，成品質(zhì)量好，軋機(jī)生產(chǎn)能力高。（3）軋輥輔件設(shè)計(jì)即導(dǎo)衛(wèi)或誘導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)。誘導(dǎo)裝置應(yīng)保證軋件能按照所要求的狀態(tài)進(jìn)出孔型，或者使軋件在孔型以外發(fā)生一定的變形，或者對軋件起一定的矯直或翻轉(zhuǎn)作用等。（4）高速線材軋機(jī)孔型設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，還應(yīng)包括準(zhǔn)確地編制設(shè)定軋制程序表。6.2孔型設(shè)計(jì)的要求孔型設(shè)計(jì)是否合理，直接影響到成品的質(zhì)量、軋機(jī)的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品的成本、勞動(dòng)條件和勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，合理的孔型設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：（1）獲得優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，即保證成品斷面幾何形狀正確，斷面尺寸精度合格，表面光潔，無折疊，裂紋等表面缺陷，金屬內(nèi)部殘余應(yīng)力小，金相組織及機(jī)械性能良好。（2）保證軋機(jī)生產(chǎn)率高。合理的孔型設(shè)計(jì)應(yīng)能充分發(fā)揮軋機(jī)設(shè)備能力，滿足工藝上的許可條件，以求達(dá)到軋機(jī)的最高生產(chǎn)能力。（3）產(chǎn)品成本低。為降低生產(chǎn)成本，必須降低各種消耗。（4）勞動(dòng)條件好，勞動(dòng)強(qiáng)度小。為保證安全生產(chǎn)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，在孔型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮軋制過程易于機(jī)械化，軋制穩(wěn)定，便于調(diào)整，軋件輔件堅(jiān)固耐用，裝卸容易。（5）適應(yīng)車間的設(shè)備條件?？仔驮O(shè)計(jì)必須考慮車間各主、輔設(shè)備的性能及其布置形式。6.3孔型系統(tǒng)選擇6.3.1粗、中軋延伸孔型系統(tǒng)的選擇高速線材軋機(jī)的原料多是邊長為100mm以上的軋制方坯或連鑄芳坯，鋼種有高碳鋼、低碳鋼和合金鋼。粗、中軋機(jī)組的設(shè)備多是水平二輥軋機(jī)順列式布置，軋機(jī)強(qiáng)度大。單機(jī)直流電機(jī)傳動(dòng)，傳動(dòng)能力大、調(diào)速范圍廣。產(chǎn)品質(zhì)量尺寸精度高。粗、中軋機(jī)組的軋制工藝采用單線或多線軋制，除中軋機(jī)組最末一兩架外，其他各架的孔型對所有產(chǎn)品都是共用的。由奇數(shù)道次組成的粗、中軋機(jī)組的延伸孔型系統(tǒng)，以選擇箱（變態(tài)箱）—橢圓（雙弧橢圓）—圓—橢圓—圓的組合孔型系統(tǒng)最理想，也可選用箱—橢圓—方—橢圓—圓的組合孔型系統(tǒng)。由偶數(shù)道次組成的粗、中軋機(jī)組的延伸孔型系統(tǒng)，以選擇橢圓—圓—橢圓—圓的組合孔型系統(tǒng)。而本次設(shè)計(jì)的軋制道次為奇數(shù)道次，故選擇箱—橢圓—圓—橢圓—圓的組合孔型系統(tǒng)。6.3.2預(yù)精軋、精軋機(jī)組孔型系統(tǒng)的選擇本次高速線材生產(chǎn)工藝的預(yù)精軋、精軋機(jī)組采用橢圓—圓孔型系統(tǒng)。這一孔型系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：適合與相鄰機(jī)架軋輥軸線與地平線呈45°/45°，75°/15°，90°/0°相互垂直的布置；變形平穩(wěn)，內(nèi)應(yīng)力小，可得到尺寸精確、表面光滑的軋件或成品；橢圓-圓孔型系統(tǒng)，可借助調(diào)整輥縫值得到不同端面尺寸的軋件，增加了孔型樣板、孔型加工的刀具和磨具、軋輥輥片和導(dǎo)位裝置的共用性，減少了備件，簡化了管理；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，適合于用一組孔型系統(tǒng)軋輥，借助甩去機(jī)架軋制多種規(guī)格產(chǎn)品。6.4孔型延伸系數(shù)的分配6.4.1粗、中軋延伸量的分配在粗軋階段，除應(yīng)注意前兩三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)充分利用金屬在高溫階段塑性好、變形抗力小的特點(diǎn)和這一階段對軋件尺寸精度要求不甚嚴(yán)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)利用金屬在比較高溫度下變形抗力小和金屬塑性強(qiáng)的特點(diǎn)，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)。6.4.2預(yù)精軋、精軋機(jī)組孔型延伸系數(shù)的分配預(yù)精軋機(jī)組，一般由4個(gè)機(jī)架組成，承接由中軋機(jī)組供給的同一尺寸的圓形軋件，經(jīng)2～3組不同尺寸的橢圓-圓孔型系統(tǒng)，采取調(diào)整孔型高度的方法軋出4～6種圓形軋件供給精軋機(jī)組。預(yù)精軋機(jī)組的孔型平均延伸系數(shù)為1.21～1.23。精軋機(jī)組一般由8～10個(gè)機(jī)架組成，多數(shù)為10個(gè)機(jī)架。精軋機(jī)組的平均延伸系數(shù)為1.215～1.255。從中軋機(jī)組或預(yù)精軋機(jī)組來的軋件一般為Φ6～21.5mm。當(dāng)軋制合金鋼或采用8機(jī)架的精軋機(jī)組時(shí)，來料直徑相應(yīng)減少2～4mm。精軋機(jī)組各架延伸系數(shù)的分配，除第一架外，大體上是均勻的。軋件由中軋機(jī)組或預(yù)精軋機(jī)組進(jìn)精軋機(jī)組，因設(shè)有活套裝置是在無張力狀態(tài)下軋制，軋制速度較低咬入條件好，延伸系數(shù)的大小不受傳動(dòng)條件的限制，為滿足多種規(guī)格產(chǎn)品的供料要求，在精軋機(jī)組第一道次橢圓孔型內(nèi)的延伸系數(shù)波動(dòng)范圍比較大，一般為1.15～1.31。其他道次的延伸系數(shù)，在橢圓孔型和圓孔型中也有所不同。在橢圓孔型中的延伸系數(shù)為1.23～1.29，一般都略高于精軋機(jī)組的平均延伸系數(shù)。在同一機(jī)組不同道次的橢圓孔型中延伸系數(shù)的波動(dòng)值為0.015～0.03。在同一架次軋制不同產(chǎn)品時(shí)延伸系數(shù)的波動(dòng)值為0.002～0.009。在圓形孔型中的延伸系數(shù)為1.21～1.24，一般都略低于精軋機(jī)組的平均延伸系數(shù)。在同一機(jī)組不同道次的圓形孔型中延伸系數(shù)的波動(dòng)值為0.012～0.019。在同一架次軋制不同產(chǎn)品時(shí)延伸系數(shù)的波動(dòng)值為0.006～0.01。6.5計(jì)算產(chǎn)品Ф6.5mm低碳鋼熱軋盤條孔型設(shè)計(jì)6.5.1成品孔型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)按GB/T14981-94，Ф6.5mm低碳鋼盤條的允許偏差C組為±0.15mm。(1)成品孔型尺寸=（6.5+0.6×0.15）×1.011=6.66mm=[6.5-0.4×0.15]×1.011=6.51mm(2)確定成品前橢圓孔型尺寸為：=（0.70～0.78）d=0.74×6.5=4.81mm=(1.64～1.96)d=1.8×6.5=11.7mm取輥縫S=1.44mm，則橢圓半徑R為：(3)橢圓前圓孔型的基圓直徑為：?。?30o,S=1.45,r=1。則所以孔型的兩側(cè)用切線擴(kuò)張(4)驗(yàn)算精軋孔型充滿情況：取橢圓孔型中的寬展系數(shù)成品孔型中的寬展系數(shù)。橢圓軋件的尺寸為：h=4.81mmb=7.93+(7.93-4.81)×1.1=11.36mm成品孔型中軋件的尺寸為：h=6.51mmb=4.81+(11.36-6.51)×0.34=6.46mm計(jì)算結(jié)果表明，橢圓孔型的充滿程度為11.36/11.7=0.97，充滿程度太大。取橢圓孔型的充滿程度為0.91，則橢圓孔型的再依=4.81mm，=12.48mm，計(jì)算橢圓圓弧半徑R。6.5.2延伸孔型設(shè)計(jì)將延伸孔型分成兩個(gè)階段進(jìn)行計(jì)算，即：粗、中、預(yù)精軋機(jī)組階段和精軋機(jī)組階段。由經(jīng)驗(yàn)可知進(jìn)入精軋機(jī)組的軋件尺寸為Ф20mm，故將延伸系數(shù)按照如下分配。（A）粗、中和預(yù)精軋機(jī)組的總延伸系數(shù)為：延伸系數(shù)分配原則圖：（B）各對延伸系數(shù)為：（C）按式（）確定等軸孔軋件斷面尺寸：（D）粗、中和預(yù)精軋機(jī)組的延伸孔型設(shè)計(jì):（1）第1孔型—箱形孔型已知=150mm，考慮到箱形孔型的圓弧半徑的影響，故取箱形孔型的平均高度系數(shù)m=0.96，設(shè)孔型高為=115mm，則：=150×0.96=144mm（2）第2孔型—橢圓形孔型設(shè)來料的平均高度系數(shù)=0.96，橢圓孔型的平均高度系數(shù)=0.7，，則：驗(yàn)算軋件在第三孔型中的充滿情況已知：設(shè)來料的平均高度系數(shù)，圓形孔型的平均高度系數(shù)，則：此時(shí)，＜，且=107.96/112=0.964，故認(rèn)為設(shè)計(jì)使合適的。（3）第4孔型—橢圓形孔型設(shè)來料的平均高度系數(shù)=0.785，橢圓孔型的平均高度系數(shù)=0.7，，則：驗(yàn)算軋件在第5孔型中的充滿情況已知：設(shè)來料的平均高度系數(shù)，圓形孔型的平均高度系數(shù)，則：此時(shí)，＜，且=85.5/86.5=0.988，故認(rèn)為設(shè)計(jì)使合適的。（4）第6孔型—橢圓形孔型設(shè)來料的平均高度系數(shù)=0.785，橢圓孔型的平均高度系數(shù)=0.7，，則：驗(yàn)算軋件在第7孔型中的充滿情況已知：設(shè)來料的平均高度系數(shù)，圓形孔型的平均高度系數(shù)，則：此時(shí)，＜，且=66.48/67.6=0.98，故認(rèn)為設(shè)計(jì)使合適的。（5）第8孔型—橢圓形孔型設(shè)來料的平均高度系數(shù)=0.785，橢圓孔型的平均高度系數(shù)=0.7，，則：驗(yàn)算軋件在第9孔型中的充滿情況已知：設(shè)來料的平均高度系數(shù)，圓形孔型的平均高度系數(shù)，則：此時(shí)，＜，且=52.25/52.8=0.99，故認(rèn)為設(shè)計(jì)使合適的。（6）第10孔型—橢圓形孔型設(shè)來料的平均高度系數(shù)=0.785，橢圓孔型的平均高度系數(shù)=0.7，，則：驗(yàn)算軋件在第11孔型中的充滿情況已知：設(shè)來料的平均高度系數(shù)，圓形孔型的平均高度系數(shù)，則：此時(shí)，＜，且=39.81/40.5=0.98，故認(rèn)為設(shè)計(jì)使合適的。（7）第12孔型—橢圓形孔型設(shè)來料的平均高度系數(shù)=0.785，橢圓孔型的平均高度系數(shù)=0.7，，則：驗(yàn)算軋件在第13孔型中的充滿情況已知：設(shè)來料的平均高度系數(shù)，圓形孔型的平均高度系數(shù)，則：此時(shí)，＜，且=33.26/33.8=0.984，故認(rèn)為設(shè)計(jì)使合適的。（8）第14孔型—橢圓形孔型設(shè)來料的平均高度系數(shù)=0.785，橢圓孔型的平均高度系數(shù)=0.7，，則：驗(yàn)算軋件在第15孔型中的充滿情況已知：設(shè)來料的平均高度系數(shù)，圓形孔型的平均高度系數(shù)，則：此時(shí)，＜，且=26.6/27=0.985，故認(rèn)為設(shè)計(jì)使合適的。（9）第16孔型—橢圓形孔型設(shè)來料的平均高度系數(shù)=0.785，橢圓孔型的平均高度系數(shù)=0.7，，則：驗(yàn)算軋件在第17孔型中的充滿情況已知：設(shè)來料的平均高度系數(shù)，圓形孔型的平均高度系數(shù)，則：此時(shí)，＜，且=21.54/22=0.979，故認(rèn)為設(shè)計(jì)使合適的。（E）精軋機(jī)組的總延伸系數(shù)為：（F）各對延伸系數(shù)為：（G）按式確定等軸孔軋件斷面尺寸：（H）精軋機(jī)組的延伸孔型設(shè)計(jì):（1）第18孔型—橢圓形孔型設(shè)來料的平均高度系數(shù)=0.785，橢圓孔型的平均高度系數(shù)=0.7，，則：驗(yàn)算軋件在第19孔型中的充滿情況已知：設(shè)來料的平均高度系數(shù)，圓形孔型的平均高度系數(shù)，則：此時(shí)，＜，且=16.79/17.2=0.976，故認(rèn)為設(shè)計(jì)使合適的。（2）第20孔型—橢圓形孔型設(shè)來料的平均高度系數(shù)=0.785，橢圓孔型的平均高度系數(shù)=0.7，，則：驗(yàn)算軋件在第21孔型中的充滿情況已知：設(shè)來料的平均高度系數(shù)，圓形孔型的平均高度系數(shù)，則：此時(shí)，＜，且=13.22/13.7=0.965，故認(rèn)為設(shè)計(jì)使合適的。（3）第22孔型—橢圓形孔型設(shè)來料的平均高度系數(shù)=0.785，橢圓孔型的平均高度系數(shù)=0.7，，則：驗(yàn)算軋件在第23孔型中的充滿情況已知：設(shè)來料的平均高度系數(shù)，圓形孔型的平均高度系數(shù)，則：此時(shí)，＜，且=10.45/11=0.95，故認(rèn)為設(shè)計(jì)使合適的。（4）第24孔型—橢圓形孔型設(shè)來料的平均高度系數(shù)=0.785，橢圓孔型的平均高度系數(shù)=0.7，，則：驗(yàn)算軋件在第25孔型中的充滿情況已知：設(shè)來料的平均高度系數(shù)，圓形孔型的平均高度系數(shù)，則：此時(shí)，＜，且=8.21/8.92=0.92，故認(rèn)為設(shè)計(jì)使合適的。產(chǎn)品Ф6.5mm低碳鋼熱軋盤條孔型設(shè)計(jì)的具體結(jié)果見表4-1。6.6計(jì)算產(chǎn)品Ф8mm、Ф9mm低碳鋼盤條孔型設(shè)計(jì)由于產(chǎn)品Ф8mm、Ф9mm低碳鋼熱軋盤條孔型設(shè)計(jì)的計(jì)算過程與產(chǎn)品Ф6.5mm低碳鋼熱軋盤條孔型設(shè)計(jì)的計(jì)算過程完全一致，故在這里不再一一詳細(xì)介紹，具體結(jié)果分別見表6-2、表6-3。6.7三種典型產(chǎn)品的孔型參數(shù)三種典型產(chǎn)品的孔型參數(shù)分別見表6-1、表6-2、表6-3。6.8計(jì)算三種典型產(chǎn)品的各道次的軋制參數(shù)（1）軋制速度由于軋制方式為全連續(xù)軋制，而連軋狀態(tài)為自由軋制狀態(tài)，可根據(jù)秒流量相等來求各道次軋制速度，設(shè)直徑為6.5的孔型系統(tǒng)的第27機(jī)架的出口速度為V27=100m/s。根據(jù)秒流量相等，并且考慮拉鋼系數(shù)，可求得軋制速度。（2）軋后軋件長度根據(jù)體積不變定律可求得各道次軋后軋件長度公式如下：Ｌi＝Ｆo·Ｌo/Fi（3）軋制時(shí)間確定=1\*GB3①純軋時(shí)間表6-1直徑為Φ6.5mm的產(chǎn)品的孔型參數(shù)序號機(jī)組孔型孔高H（mm）孔寬B（mm）輥縫s（mm）軋件高h(yuǎn)（mm）軋件寬b（mm）壓下量(mm)軋件斷面積(mm2)延伸系數(shù)1粗軋箱115165.522115158.2539.617470.81.2882橢10019620100170.5340.411937.11.4643圓109.0311211109.03107.9650.839331.721.2794橢78140.2315.67812230.156661.21.4015圓83.3886.5883.3885.532.155457.51.2216橢60108.68126094.5525.123971.11.3747圓63.8567.67.563.8566.4825.523200.31.2418橢45.885.949.245.874.7720.132397.061.3359圓49.0752.8749.0752.2521.31890.171.26810中軋橢34.5686.934.559.1616.871428.711.32311圓38.9140.56.538.9139.8116.791188.481.20212橢28.254628.246.9811.51927.381.28213圓30.9233.8530.9233.2613.31750.491.23614預(yù)精軋橢22.344.14.522.338.3310.5598.331.25415圓24.8427424.8426.611.16484.371.23516橢17.536.573.517.531.828.63389.731.24317圓202232021.549.753141.24118精軋橢14.228.312.814.224.636.97244.821.28319圓15.88816.797.23198.111.23520橢10.823.372.1610.820.335.62153.691.28921圓12.6113.71.712.6113.226.36124.821.23122橢48.216.894.6496.951.28723圓10111.601010.455.6678.51.23524橢6.1516.251.566.1514.143.8960.941.28825圓7.928.921.457.928.215.0949.241.23826橢4.8111.71.444.8111.363.0739.391.25027圓6.516.661.276.516.463.9933.271.184表6-2直徑為Φ8mm的產(chǎn)品的孔型參數(shù)序號機(jī)組孔型孔高H(mm)孔寬B(mm)輥縫s(mm)軋件高h(yuǎn)(mm)軋件寬b(mm)壓下量(mm)軋件斷面積(mm2)延伸系數(shù)1粗軋箱115165.522115158.2539.617470.81.2882橢10019620100170.5340.411937.11.4643圓109.0311211109.03107.9650.839331.721.2794橢78140.2315.67812230.156661.21.4015圓83.3886.5883.3885.532.155457.51.2216橢60108.68126094.5525.123971.11.3747圓63.8567.67.563.8566.4825.523200.31.2418橢45.885.949.245.874.7720.132397.061.3359圓49.0752.8749.0752.2521.31890.171.26810中軋橢34.5686.934.559.1616.871428.711.32311圓38.9140.56.538.9139.8116.791188.481.20212橢28.254628.246.9811.51927.381.28213圓30.9233.8530.9233.2613.31750.491.23614預(yù)精軋橢22.344.14.522.338.3310.5598.331.25415圓24.8427424.8426.611.16484.371.23516橢17.536.573.517.531.828.63389.731.24317圓202232021.549.753141.24118精軋橢14.228.312.814.224.636.97244.821.28319圓15.9117.22.2515.9116.777.21198.711.23220橢10.923.312.210.920.285.53154.741.28421圓12.6513.81.7512.6513.316.29125.621.23222橢8.2518.461.658.2516.934.6797.351.29023圓10.0510.81.610.0510