年产40万吨高速线材轧制规程设计

学号： 22大学学院课 程 设 计题目：年产40万吨高速线材轧制规程设计 专业：金属材料工程班级学生姓名指导教师日期2014年1月8日目录1线材的定义42 原料的选择42.1 原料的选择42.2 原料的质量、规格及尺寸偏差63主机列选择与布置63.1主机列选择原则63.2 主机列选择73.2.1 机架数目的确定73.2.2 粗轧机组的选择73.2.3 中轧机组的选择83.2.4 预精轧机组的选择83.2.5 精轧机组及减定径机组的选择93.3 轧机的选择94 孔型设计104.1孔型设计概述104.1.1 孔型设计的内容104.1.2 孔型设计的基本原则114.2 孔型系统的选取114.2.1 粗轧机孔型系统的选取114.2.2 中轧、预精轧及精轧轧机孔型系统的选取124.3 孔型设计计算124.3.1 确定各道次延伸系数124.3.2 确定各道次轧件的断面面积124.3.3 孔型设计计算134.4 孔型在轧辊上的配置144.4.1 孔型在轧辊上的配置原则144.4.2 孔型在轧辊上的配置144.5 轧辊的平均工作直径及轧辊转速的确定154.5.1 工作辊径的确定154.5.2 轧辊转速的确定165 年产量计算175.1轧制节奏图表轧机的工作图表175.1.1 轧制间隙时间185.1.2 轧制节奏时间195.1.3 轧制总延续时间195.2 典型产品的小时产量计算195.2.1 典型产品9mm轧机小时产量：195.2.2 轧钢机的平均小时产量205.3 车间年产量计算205.3.1 工作制度、工作小时数的确定205.3.2 年产量计算216 力能参数计算与强度校核216.1 力能参数计算216.1.1 轧制温度216.1.2 轧制力计算236.1.3 轧辊辊缝计算276.2 电机功率的校核286.2.1 传动力矩的组成286.2.2 各种力矩的计算286.2.3 电机校核296.2.4 第一道次电机功率校核举例306.3 轧辊强度的校核316.3.1 强度校核316.3.2 第一架轧机轧辊强度校核举例347 线材生产工艺过程概述35参考文献37致 谢37 1线材的定义线材的定义：线材是热轧材中断面尺寸最小的一种，由于轧钢厂需将线材在热状态下圈成盘卷并一次交货，故又称之为盘条。2 原料的选择线材车间坯料选择的是否合适，不仅关系到线材车间本身的产量、质量和成本，而且对以线材为原料的再加工产品的产量、质量和成本也有影响。原料选择包括原料种类、断面形状和尺寸的选择，单重的选择，以及原料材质的选择。2.1 原料的选择1. 原料种类的选择线材车间的原料按其生产方式分为钢锭、轧制钢坯和连铸钢还三种。连铸坯的特点：优点：连铸坯使用钢水直接浇注拉矫而成的，在生产过程中省去了整模、脱模、钢锭均热、初轧开坯等生产工序，简化了生产过程及设备，使金属收得率提高了612以上，并大幅度降低能耗，运行成本降低，较初轧坯形状好，短尺少，组织成分均匀，节省投资，节省劳动力，易于实现自动化。缺点：使用钢种少，目前主要用于镇静钢，压缩比也受一定得限制，也受结晶器得限制，规格不灵活，连铸速度较慢，与轧制速度不匹配，工艺难掌握。使用条件：适合于大、中、小多类钢铁企业，生产品种较少，批量较大的情况；适合于压缩比要求不特别严格的产品。钢坯的特点：优点：钢坯是以大钢锭为原料，经均热，初轧开坯轧制而成。因此，可用较大的钢锭，压缩比也可较大，反复破碎再结晶，得到均匀细小晶粒，并且可以中间清理，所以钢材的内在质量好，钢种范围广，坯料的尺寸规格可灵活选择。钢种不受限制。缺点：需要初轧开坯，使工艺设备复杂化，能源消耗和成本增高，并且在加热过程中烧损，切去头尾，金属收得率降低。使用条件：连铸困难的合金钢及特殊要求的钢种以及生产品种较多的车间。小钢锭的优点：不用初轧开坯，可直接轧制成材。缺点：金属消耗大，成材率低，中间不能进行清理，表面质量差，压缩比小，产量低。使用条件：无初轧开坯和连铸小方坯的中小钢铁企业及特殊用途轧机。随着近些年来，连铸技术得到了飞速发展，许多连铸过程中易出现的问题均得到了较好的解决，目前连铸坯的质量已接近初轧坯，而且今后连铸技术还会有更大的发展，由于连铸自身具有收得率高、工艺简单、成本低等一系列优势，连铸坯已逐渐代替了初轧坯的统治地位，综合以上种种因素，本车间选用连铸坯为钢锭由于铸造工艺的限制，一般断面较大，而且为了脱模不可避免地在钢锭长度方向带有锥度，这就造成以钢锭为原料生产线材时的轧制道次多，轧制过程中温降大。目前，用钢锭作原料直接轧成线材的生产方式已被淘汰。轧制钢坯经粗轧机开坯轧制而成，其规格范围广、钢种多但并不能消除偏析、缩孔等缺陷且再生产过程中要发生烧损、切头、切尾等。故轧制钢坯很少用。高速线材轧机采用连铸坯为原料后，与采用轧坯相比，从炼钢到成材，能耗可降低 80kg/t 标煤，金属收得率提高10%左右、能耗低、劳动条件改善、生产率提高。因此本设计原料选用连铸坯。12. 原料断面形状的选择选择方形坯，不需要特别翻转，也正好配合平立的扁箱和方箱孔型，实现与椭圆-园孔型的过渡。3. 原料单重的选择大盘重要求坯料重量大。粗略按以下计算：金属氧化损失一般占坯重的1%，粗轧切头在3kg以下，预精轧切头一般为1.5kg，精轧前切头一般为1.2kg，成品切头一般为3kg则： (1)式中：坯料单重；成品盘重。由用户要求和设备经济性考虑，盘重一般为2.0 t 左右，取坯料约为2.03 t4. 原料尺寸的选择坯重一定情况下，选择大断面坯可以缩短坯料长度，但断面过大使轧制道次增加，机架数增加，投资加大。断面小则长度大。对高速线材轧机坯料，一般为120 mm2 160 mm2之间，结合现场选150mm2。坯料长受加热炉宽度限制，一般不超过12m的加热炉技术较为成熟，加热上限温度较高。另外从连轧出入口速度考虑，由连轧关系坯料、成品断面积；坯料、成品轧制速度。2轧线出口速度对车间生产能力和技术水平起决定作用，出口速度高，可以增大盘重，提高产量。而且相应提高了入口速度，避免粗轧辊速度低，产生严重热龟裂。但控制水平要求也相应提高。考虑先进性和经济性，参考现场取为 120m/s。为满足粗轧热应力状态下轧辊不龟裂的速度应大于0.11m/s，所以坯料边长 (2)式中：取产品大纲中最小断面尺寸。则154.1mm由于坯料重2 t左右，取连铸坯密度为7.6g /m3，则钢坯的长约为：L =11.87m故最终选择150方X12m的方坯，单重达2.03吨。2.2 原料的质量、规格及尺寸偏差1. 原料质量1) 连铸坯表面不得有肉眼可见的裂纹、重皮、结疤、夹杂。2) 表面不得有深度大于3mm的划痕、压痕、擦伤、气孔、皱纹、耳子、凸块、凹坑和深度大于2mm的发纹。3) 连铸坯横截面不得有缩孔、皮下气泡2. 原料的规格及尺寸偏差表1原料的规格及尺寸偏差3名义尺寸(mm)长度(mm)宽度(mm)对角线偏差单重(kg)150150尺寸150偏差4尺寸150偏差46 mm2052钢坯长，总弯曲度小于100mm，不得有明显的扭转。3主机列选择与布置3.1主机列选择原则轧钢机形式的选择包括轧机结构形式和布置形式两个方面，而在通常情况下，两者应是相匹配的。轧钢机形式的选择主要根据生产的品种、质量、轧制速度、生产规模及所确定的工艺过程来决定，还要考虑到轧钢机的制造条件和工人的劳动条件等因素。总的来说主机列（轧钢机）的选择应依据以下原则：1. 在满足产品方案的前提下，轧机组合要合理2. 有较高的生产率和设备利用系数3. 保证获得良好质量的产品，并考虑到生产新品种的可能4. 有利于实现机械化、自动化，有利于改善工人的劳动条件5. 轧机结构型式合理、操作方便、维修方便。本车间设计主要生产硬线产品，硬线产品不同于其它普线产品，硬线生产所需的轧制力大，而要求尺寸精度高、表面质量好，还要保证其良好的性能，以便后续加工。由此，主机列的选择也不同于一般线材厂，要满足以上要求需要高精度、高速度的轧机机组，并且粗轧机要有很好的刚度能够实现大压下。年产50万吨高速线材一般采用连续式。连续式线材轧机在粗轧、中轧和精轧全部实现连轧，每架轧制一道。连续式线材轧机机械化、自动化装备水平高，轧机结构新，产品范围广。轧制速度高，盘重大。而且后部工序完整，年产量较高。其布置形式如图4所示。连续式线材轧机一般使用8080ll0ll0mm方坯，精轧速度为2575ms，其产品为512线材，而且中轧机组可生产1425的盘圆，年产量可达2560万t。连续式轧机机架一般在25架以上，精轧机设计轧制速度可达150m/s，保证速度120m/s。4图1连续式线材轧机 1加热炉；2粗轧机列；3中轧机列；4预精轧机列；5精轧机列连续式线材轧机以其高的轧制速度、精确的轧制精度、稳定的轧制工艺以及轧出件高质量被广泛使用。近几年来我国线材厂引进或更新的基本上都是连续式线材轧机，横列式轧机与复二重轧机已经基本都被淘汰8。结合现场的实际生产情况，本设计所选得主机列布置形式为连续式。3.2 主机列选择3.2.1 机架数目的确定由坯料尺寸（150mm150mm）和所轧制的最小断面的轧件尺寸（9mm）确定轧制道次。考虑到坯料尺寸偏差和热膨胀因素，所以总延伸系数为： (3)一般全线平均延伸系数为： 轧制道次 (4)取整得，精轧最后两架为减径机。轧机最后为两架定径机（不考虑在内）。参考现场实际生产情况及相关资料将22+4架轧机分为粗轧、中轧、预精轧、精轧及减定径五组机组5。其中粗轧4架，中轧4架，预精轧6架，精轧8架，减定径机4架。3.2.2 粗轧机组的选择粗轧机组是使坯料得到初步压缩和延伸，得到温度合适、断面形状正确、尺寸合格、表面质量良好、端头规矩、长度适合工艺要求的轧件。本设计选用4架平立辊交替布置的二辊无牌坊式粗轧机组，采用单独传动方式。这种粗轧机组的平一立轧机为单独传动，过去只能单线无扭轧制，主要用在产品精度要求很高的轧机上。目前，立辊轧机已发展成为可转换为水平轧机的结构，其传动方式有上传动和下传动两种。有了这种结构的轧机，在粗轧机组上既可单线无扭轧制，又可多线轧制。它为产品精度要求高，年产量要求大的高速线材轧机车间提供了条件。例如奥钢联里木多纳维茨厂就采用了这种粗轧机组，从而满足了中轧和精轧机组的双路布置，单线轧制的需要6。图2立辊可转换为水平辊的轧机示意图1一水平机架；2一立式机架3.2.3 中轧机组的选择中轧的作用是继续缩减从粗轧机组轧出的轧件断面，为精轧提供形状正确、尺寸精确的中间料为保证足够的压下量。本设计所选的中轧机组参考宝钢高线厂、安钢高线厂等高速线材厂，4架平立交替布置的、双支点、长辊身、多孔型无牌坊轧机。3.2.4 预精轧机组的选择预精轧机组继续缩减从中轧机组轧出来的轧件断面，为后面的精轧机组轧机提供尺寸精确和形状正确的轧件。综合论述，本设计前两架选用无牌坊轧机，后四架选用悬臂轧机。图2为预精轧机的机列布置，属于平一立悬臂式轧机交替配置7。图3 预精轧机的机列布置l一水平机架；2一立式机架3.2.5 精轧机组及减定径机组的选择高速线材轧机的精轧机组是最具特色的关键设备，它的水平决定整套线材轧机的水平。从高速轧机的诞生与发展看，不论那一种型式的轧机都追求实现高速，而要达到高速都必须解决高速运转所产生的振动问题。 减少振动的方法，一是提高制造精度实现平衡；二是降低轧机高度，缩小轧机尺寸，降低运转部位到基础的距离和尽可能缩减转动体的体积；三是取消振动不可控制的零部件，如轧机接袖、袖套、联轴器。振动问题解决了，轧机运转速度可以提高。这也是设计、生产、制造、使用高速轧机的根本原则。在此基础上，产生了许多不同型式的高速机组，并各具特点，其中摩根高速无扭机组的优势更多一些，应用也更广泛些。本设计中的精轧机组和减定径均为顶交45超重型无扭轧机，它们分别由1台交流电机经联合齿轮箱集中传动，碳化钨辊环，辊缝由偏心套对称调节。精轧机组为8架。减定径机为4架，用换辊小车整机架快速更换。3.3 轧机的选择各机组主要参数如表2表2轧机主要技术参数轧 辊主电机速 比机组机架号机架布置辊 径(mm)最大辊径 最小辊径辊身长度(mm)功率kw转速r/min粗轧机组中轧机组预精轧机1234567891011121314HVHVHVHVHVHVHV610610495495420420420420420420248248248248520520420420360360360360 360360222222222222800800700700650650650650650650757575756006007006507507007507007007007006507006507001400 7001400700140098.3876.4059.4036.9713.5910.107.945.962.942.341.061.060.890.753精轧机组减定径机15161718192021222324 2526454545454545454545454545228228228228228228228228 228228228228205205205205205205205205205 2052052057272727272727272 7272727250003200501570 85017000.5970.4110.4110.3250.2140.2140.1560.1560.1250.1250.1020.1024 孔型设计4.1孔型设计概述钢坯要在所设计的孔型中轧制若干道次才能获得所要求的断面形状和尺寸，同时孔型设计还与所轧产品的性能、质量及轧机的生产能力、金属消耗、能耗、产品成本、劳动条件都直接相联，所以孔型设计是车间设计重要一环。4.1.1 孔型设计的内容孔型设计是型钢生产的工具设计。孔型设计的全部设计和计算包括三个方面：1. 断面孔型设计根据原料和成品的断面形状和尺寸及对产品性能的要求，确定孔型系统、轧制道次和各道次的变形量，以及各道次的孔型形状和尺寸。2. 配辊确定孔型在各机架上的分配及其在轧辊上的配置方式，以保证轧件能正常轧制、操作方便、成品质量好和轧机产量高。3. 轧辊辅件设计导卫或诱导装置的设计导卫装置应保证轧件能按照所要求的状态进、出孔型或者使轧件在孔型以外发生一定的变形，或者对轧件起矫正或翻转作用等。84.1.2 孔型设计的基本原则 孔型设计是型钢生产中的一项极其重要的工作，它直接影响着成品质量、轧机生产能力、产品成本、劳动条件及劳动强度。因此，合理的孔型设计应满足以下几点基本要求。1. 保证获得优质产品 所轧产品除断面形状正确和断面尺寸在允许偏羌范围之内外。应使表面光洁金属内部的残余内力小，金相组织和力学性能良好。2. 保证轧机生产率高 轧机的生产率决定于轧机的小时产量和作业率。影响轧机小时产量的主要因素是轧制速度。作业率取决于工艺的科学、孔型设计的合理、设备的优良、操作的熟练。3. 保证产品成本最低 为了降低生产成本，必须降低各种消耗，由于金属消耗在成本中起主要作用，故提高成材率是降低成本的关键。因此，孔型设计应保证轧制过程进行顺利，便于调整，减少切损和降低废品率；在用户无特殊要求的情况下，尽可能按负偏差进行轧制。同时，合理的孔型设计也应保证减少轧辊和电能的消耗。4. 保证劳动条件好 孔型设计时除考虑安全生产外，还应考虑轧制过程易于实现机械化和自动化，轧制稳定，便于调整；轧辊辅件坚固耐用，装卸容易9。4.2 孔型系统的选取4.2.1 粗轧机孔型系统的选取1. 1# 轧机的孔型为平箱，2# 轧机的孔型为立箱。箱形孔型系统的轧件变形较为均匀，角部没有改变，容易温度偏低。1) 箱形孔型系统的主要优点是：(1) 沿轧件断面宽度变形均匀，孔型磨损较小；(2) 通过这种孔型轧出的轧件比起相同面积的其他孔型来，孔型轧槽切入轧辊深度较小大，故可以允许给以较大的变形量；(3) 可以适应来料断面尺寸的波动，并且在同一孔型中通过调整压下量，可以得到不同断面尺寸的轧件；(4) 在这种孔型中轧制，轧件上的的氧化铁皮易于脱落。2) 箱形孔型系统的主要缺点是：(1) 在这种孔型中轧出的方形或矩形断面不够规整；(2) 在这种孔型系统中金属只能受到两个方向的轧制加工；(3) 当进入孔型的轧件高度比较大而孔型槽底又较宽时，轧件在孔型中的稳定性不好，易发生倒钢或歪扭现象，这在轧制小断面轧件时尤为严重。 由于箱形孔型系统具有上述特点，在线材生产上它多用于轧制的头几道次，并用于轧制断面尺寸在60 60毫米以上的轧件。在400毫米轧机上这种孔型最小轧出断面尺寸为56 56毫米；在300毫米轧机上这种孔型最小轧出断面为45 45毫米。箱形孔型道次延伸系数一般为1. 20 1.40。2. 3# 6#轧机的孔型依次为：椭圆圆椭圆圆 这种孔型系统的优点在于：1) 孔型形状能使轧件从一种断面平滑地转换成另一种断面，从而避免金属由于剧烈的不均匀变形面产生局部应力。 2) 在此孔型系统中轧出的轧件没有尖锐的棱角，轧件冷却均匀。3) 孔型形状及变形特点有利于去除轧件上的氧化铁皮，使轧件具有良好的表面。4) 必要时可在延伸孔型中获得圆断面成品，从而减少换辊。4.2.2 中轧、预精轧及精轧轧机孔型系统的选取综合比较各种孔型系统，本设计的中轧、预精轧、精轧及减定径轧机孔型选取椭圆圆孔型系统。4.3 孔型设计计算4.3.1 确定各道次延伸系数 典型产品（9mm）总延伸系数为568由延伸系数的分配原则确定各道次延伸系数见表3表3各道次的延伸系数轧制道次12345678910111213延伸系数轧制道次延伸系数1.3141.251.25151.281.39161.271.32171.251.39181.241.28191.211.38201.221.32211.221.32221.211.32231.201.33241.221.25251.211.28261.214.3.2 确定各道次轧件的断面面积按逆轧顺序进行计算：由公式7： . (5)所以，各道次轧件断面面积如表4表4各道次轧件断面面积轧制道次123456断面面积轧件尺寸轧制道次断面面积轧件尺寸轧制道次断面面积轧件尺寸轧制道次断面面积17307.773073.513628.019184.413846.2.82328.454.514502.425.320151.213.99961.391763.915392.521123.97546.498101336.341.316309.119.8 22 102.4 11.25429.1111004.817247.2 23 85.34241.573.512803.832.018208.416.3 24 70.0 10.14.3.3 孔型设计计算由程序计算得各个孔型尺寸如下表：表5 孔型参数规格机架轧件尺寸(mm)孔型尺寸(mm)高度宽度高度宽度椭圆圆弧半径圆扩张角辊缝71115150.512016015.02117.7117.712512512.0384.8135.884.8150/9193.920.84989898107.53015.0557120.557133.9113.713.4673.573.573.582.33012.5741.79141.7101.1165.910854.554.554.563.6308.5932.466.632.474627.91041.341.341.347.6307.51125.849.925.855.544.46.31232323236.5306.01320.838.220.842.432.75.21425.325.325.328.5305.01516.130.416.133.827.24.31619.819.819.822.5304.01713.92313.925.618.43.51816.316.316.318253.21912.318.512.320.613.73.02013.913.913.915.1252.2219.416.49.418.213.72.52211.211.211.212.5253.0238.212.98.214.39.82.02410.110.11010.3252.44.4 孔型在轧辊上的配置在孔型系统及各孔型的尺寸确定后，还要合理地将孔型分配和布置到各机架的轧辊上去。配辊应做到使轧制操作方便，保证产品质量和产量，并使轧辊得到有效的利用。4.4.1 孔型在轧辊上的配置原则为了合理配置孔型，一般应遵守如下原则：1. 孔型在各机架的分配原则是力求轧机各架的轧制时间均衡。2. 根据各孔型的磨损程度及其对质量的影响，每一道备用孔型的数量在轧辊上应有所不同。如成品孔和成品前孔对成品的表面质量与尺寸精确度有很大影响，所以成品孔和成品前孔在轧较长度允许的范围内应多配几个，这样当孔型磨损到影响成品质量时，可以只换孔型，而不需换辊。3. 确定孔型间随即辊环宽度时，应同时考虑辊环强度以及安装和调整轧辊辅件的操作条件：1) 辊环强度取决于轧辊材质、轧槽深度和辊环根部的圆角半径大小。2) 钢轧辊的辊环宽度应大于成等于槽深高度之半。3) 铸铁辊的辊环宽度应大于或等于槽深高度。4) 确定辊环宽度时除考虑其强度外，还应考虑导板的厚度或导板箱的尺才以及调整螺丝的长度和操作所需的位置大小，边辊环宽度中小型轧机取 80120mm。 4.4.2 孔型在轧辊上的配置孔型在轧辊上的配置包括：垂直方向上的配置和辊身长度方向上的配置。垂直方向上的配置和轧辊的名义直径、原是直径、工作直径有关；而孔型在辊身长度方向上的配置要考虑的因素有：1. 成品孔和成品前孔应尽量争取单独配置，即不配置在同一架轧机的同一 轧线上，以便实观单独调整，保证成品质量。102. 分配到各架轧机上的轧制道次应力争使各架轧机轧制时间负荷均衡，以便获得较短的轧制节奏，有利于提高轧机产量。3. 根据各个孔型磨损对成品质量影响程度不同，在轧辊上孔型配置数目也不相同。成品孔应尽可能多配，成品前孔和再前孔根据条件和可能也应多配一些。这样做的另一好处是可以减少换辊次数、减少轧辊储备数量，并能降低轧辊消耗。4. 轧辊相邻孔型间的凸台叫辊环，在轧辊长度方向上要留有足够的宽度，以保证辊环强度和满足安装导卫和调整的要求。在满足了上述要求的条件下辊环宽度可适当减小。以便能多安排孔型数目。铸铁辊环的宽度一般可考虑等于轧槽深度，而钢辊辊环可以小些轧辊两端的辊环宽度对于大中型轧机可取100mm以上，而对小型轧机般在50100mm的范围内选取。至于在孔型倾斜配置的情况下，还应考虑设置止推斜面辊环的要求。114.5 轧辊的平均工作直径及轧辊转速的确定4.5.1 工作辊径的确定1. 粗中轧机（110#轧机）工作辊径的确定 箱形孔： (6) (7) (8)式中：为轧辊工作直径 为辊环直径 为孔型高度根据以上公式计算粗中轧机工作辊径如下表。2. 预精轧、精轧、减定径机（1026#轧机）工作辊径的确定 椭圆孔：(9) 圆孔：(10)式中：为轧辊工作直径 为辊环直径 为孔型高度根据以上公式计算预精轧、精轧、减定径机工作辊径如下表。表6短应力线轧机工作辊平均辊径机架号1234567891011121314510485502342423385368335381356390370223216表7 碳化钨悬臂轧机工作辊平均辊径机架号151617181920212223242292232122082142122182152192174.5.2 轧辊转速的确定轧辊转速是主要的生产操作参数之一。它由各道轧件出口速度和前滑值来决定。各道轧件出口速度可以由各道的连轧常数或确定的前后轧机轧件出入口速度差决定。按无张力设计轧件速度容易因轧件速度计算误差和轧辊转速调整误差带来堆钢。过大速度差带来较大张力，它能减少电机动态速降的幅度，即便孔型磨损，也能保持一段稳定轧制，但带来孔型磨损严重。故连轧生产中，一般采用微张力轧制。因此，为防止堆钢事故，轧件出口速度在设计时就有一定偏差，如大于1 的连轧常数，或每道出口速度低于下道入口速度的3% 12 由连轧常数公式： .(11)式中：各道次轧件出口面积； 各道次轧辊转速；自由宽展前滑；限制宽展下前滑影响系数，取=。对于第24架成品孔得： 其中由轧辊线速度 和（其中前面已确定轧件出口速度，）来决定。所以 此时连轧常数 按逆轧顺序分配各架之间的拉钢系数设计算连轧常数同理计算得各机架的连轧常数如下表。表8各机架的连轧常数机架号123456连轧常数7.4457.4687.4917.5137.5357.558机架号789101112连轧常数7.5817.5967.6117.6267.6427.649机架号131415161718连轧常数7.6647.6727.6807.6887.6957.703机架号192021 22 23 24连轧常数7.7117.7187.7267.7347.7427.749公式： (12) .(13)计算得各机架的轧制速度如下表：表9各机架的轧制速度机架号123456轧制速度m/s0.220.280.390.50.710.91电机转速1023.81021.2859.31052.8893.6984.9机架号789101112轧制速度m/s1.31.62.22.93.94.8电机转速869944.3844.8910.7859902.5机架号131415161718轧制速度m/s6.27.79.912.515.618.5电机转速851.1887.71028.61033.91002.11081.4机架号192021222324轧制速度m/s2125.531.237.745.355.2电机转速1063.9935.51093.11062.3829.510275 年产量计算5.1轧制节奏图表轧机的工作图表轧制节奏图表，即是研究和分析轧制过程的工具，在轧制节奏图表中表示了轧制过程中道次与时间的关系，通过对这些关系的研究和分析可以清楚地看到：轧件在轧制过程中所占用的轧制时间；各道次之间的间隙时间；轧制一根钢机组所需的总延续时间和轧制过程中轧件交叉轧制的情况；轧件在任一时间所处的位置等。而这些正是了解和掌握轧制过程的重要依据，也是研究和改进轧机工作的重要依据。轧制图表在轧钢生产过程中的作用归纳起来主要有以下几点：1.分析与研究轧机工作情况，找出工序间的薄弱环节，以利于改进，是轧制过程趋于合理；2.准确计算轧制时间、轧钢时的交叉时间、各工序之间配合的时间以及轧制节奏时间，用以计算轧机的产量；3.计算轧制过程中轧辊和机架等所成熟的轧制压力和核算电机传动轧机所承受的负荷情况。10 因为连轧机每架只轧一道次，并保持单位时间内通过各机架的金属秒流量相等，所以各道次纯轧时间相等。5.1.1 轧制间隙时间表10 各道次间隙时间机架机架间距轧制速度间隔时间H130.2213.6V230.2810.7H32.80.348.24V42.80.495.71H52.80.54.18V66.60.717.17H72.61.32.06V82.61.61.53H92.62.21.15V102.62.90.88H112.63.90.68V125.04.84.78H134.26.20.67V144.27.70.53H154.59.90.46V1613.012.50.38H174.515.60.32V184.618.50.25H194.2210.22V204.325.50.17H214.131.20.13V224.637.70.12H234.145.30.09总距88.464.025.1.2 轧制节奏时间因坯料长度则：纯轧时间 (14)参考同类车间可取间隙时间轧制节奏5.1.3 轧制总延续时间据以上数据可作出字符连续轧制时的轧制节奏图： 图5 轧制节奏图5.2 典型产品的小时产量计算5.2.1 典型产品9mm轧机小时产量： (15)式中：原料重量（吨） 轧钢机利用系数，粗中轧机K=0.850.9；成品轧机K=0.80.85成品率，各种损耗，参考同类车间烧损0.8%切损0.8%轧废1.5%检查样品0.2% =96.7%，取=0.85则典型产品的小时产量为：5.2.2 轧钢机的平均小时产量 平均小时产量是用来考核一个车间的生产水平和计算年产量。本设计采用劳动量换算系数来计算，这种计算方法是在产品计划中选取一种或几种产品作为标准产品，以其它的产品品种小时产量与标准产品小时产量相比，并乘劳动换算系数，也可以根据现场生产统计数字来确定。公式如下： (16)式中：不同品种的质量百分数（%） 标准产品小时产量 不同品种的劳动换算系数 数值见下表表11数值规格(mm)5.56.57.08.0 12.50.40.10.250.251.1150.9890.9250.9825.3 车间年产量计算5.3.1 工作制度、工作小时数的确定本车间设计采用三班连续工作制度，节假日休息。检修时间如下表：表12检修时间项 目周期（次/年）每次天数每年天数每年和几小时大中修12222528小 修12111288合 计816全年工作天数：365-22-12=331（天）交接班时间：每班交接时间20分钟，所以全年为：203331/60=331（小时）全年工作小时见下表：表13年工作小时年日历时间检修时间停工时间轧机年工作时间交接班换辊节假日8760816331500100061135.3.2 年产量计算 车间年产量是指一年内轧钢车间各种产品的综合产量，以综合小时产量为基础计算，公式如下： (17)式中： 车间年产量（万t/年）； 平均小时产量（t/h）； 轧机一年内计划工作时数； 时间利用系数，取0.85。符合年产40万吨要求。6 力能参数计算与强度校核6.1 力能参数计算6.1.1 轧制温度 线材在轧制过程中的温度变化，是由辐射、传导、对流引起的温降和金属变形热所产生的温度升高综合作用的结果。 轧制过程中每一道次上轧件的温度变化为，它可以分解为几部分，如下公式：(18)式中： 道次轧件温度变化 由塑性变形功转变的温升 轧件与轧辊间相互摩擦产生的温升轧件向周围辐射产生的温降轧件在机架间运行是空气对流引起的温降冷却水引起的轧件温降轧辊热传导引起的轧件温降为便于计算，对以下模型进行一下简化：轧件和轧辊之间的磨擦产生的温升很小，故可以忽略。对，简化式为： (19)式中：轧机形式系数，取则经简化，变形温度模型为： .(20)1. 各种温度变化的公式1) 变形功引起的温升 .(21)式中：平均单位压力2) 轧辊热传导引起的温降 (22) 式中：钢材的热传导系数，热轧温度下 轧件与导热体的接触面积，对于轧辊 轧鉴于轧辊的接触弧长， 轧件通过该道次的平均宽度 热传导时间 轧件通过该道次的平均高度 比热容，代入式中，整理得： (23)式中：轧件轧前、轧后高度 轧件出口速度 咬入角3) 由辐射引起的温降 (24)式中：辐射体黑度， ； 完全黑体的辐射系数，； 轧件绝对温度 ； 空气绝对温度，； 相邻两机架件轧件运行时间 ，由轧机间距和每道次出口速度计算； 单位长度的轧件质量； 比热容 。代入式中，整理得： (25)式中：轧件断面积 6.1.2 轧制力计算1. 平均单位压力 采用Ekeland公式，用于热轧高件自由宽展时计算平均单位压力的半经验公式为： . (26)式中：外摩擦对单位压力的影响系数 粘性系数 平均变形速度 其中：式中：轧辊工作半径 平均压下量 轧件轧前、轧后高度 摩擦系数 对于钢轧辊： 对于铸铁辊：式中：轧辊线速度 轧制温度2. 轧制压力 (27)式中：平均单位压力 轧辊与轧件的接触面积 ； 孔型轧制中的平均压下量 椭圆断面轧件： 圆断面轧件： 对于圆断面轧件进入椭圆孔，公式同样适用。3. 轧制力矩 按轧件作用在轧辊上的压力来计算轧制力矩，公式为： (28)式中：轧制力 力臂系数由文献19，推出回归式设回归直线方程为：在曲线上任取两点，（0.2，0.49）和（0.4，0.375） 代入方程解得： 回归直线方程为：4. 力能参