年产80万吨的高速线材生产车间课程设计.doc

1 69 摘摘 要要 根据设计要求拟建一个优碳年产 80 万吨的高速线材生产车间 它的最高轧 制速度为 110m s 产品规格为 5 5 12mm 盘卷单重约 2 吨 连铸坯在步进梁式加热炉中使用煤气加热 侧进侧出 加热能力为 75t h 加热炉由微机控制 出炉温度为 900 1050 该套轧机采用全连轧无扭工艺 连铸坯为 150 150mm 长约为 12m 单重 约为 2 3t 的方坯 在 13 架平立 交替布置的粗轧机和中轧机之后 布置了 2 架 预精轧机 13 架精轧机 轧后冷却通过水冷箱和一套斯太尔摩冷却运输线 120m 来完成 该套斯 太尔摩冷却运输系统采用延迟型冷却装置 可对成品轧材的最终性能控制如抗 拉强度及产品的金相组织和氧化铁皮厚度进行最终控制 计算机系统用于控轧和控冷 无张力轧制 最佳剪切尺寸控制和缺陷检测 关键词关键词 高速线材 生产方案 孔型设计 校核 2 69 目目 录录 第一章 绪 论 1 第二章 车间产品大纲和金属平衡表 2 2 12 1 车间产品大纲车间产品大纲 2 2 2 1 1 产品方案表 2 2 1 2 产品交货的技术条件 2 2 1 3 产品的性能 3 2 1 4 产品国内国际销售应符合以下标准 3 2 22 2 原料及其质量要求原料及其质量要求 3 3 2 2 1 原料规格 3 2 2 2 钢坯的技术条件 3 2 32 3 金属平衡表金属平衡表 4 4 第三章 设计方案 5 3 13 1 方案的比较及选择方案的比较及选择 5 5 3 1 1 轧制速度的确定 5 3 1 2 线数的确定 5 3 1 3 总机架数的确定 5 3 23 2 高线生产的主要设备的特点及其选用高线生产的主要设备的特点及其选用 6 6 3 2 1 高线生产的主要设备概况 6 第四章 工艺流程 12 4 14 1 生产工艺流程说明生产工艺流程说明 1212 4 1 1 上料与加热 12 4 1 2 高压水除鳞 12 4 1 3 轧制 12 4 1 4 控制冷却 13 4 1 5 精整 13 4 1 6 剪切 废钢及氧化铁皮清除 13 4 24 2 生产工艺流程生产工艺流程 1414 4 2 1 生产工艺流程简 14 3 69 第五章 孔型设计及速度制度 15 5 15 1 孔型系统的选择孔型系统的选择 1515 5 1 1 粗轧 中轧孔型系统选择 15 5 1 2 预精轧 精轧机组孔型的选择 16 5 25 2 主要参数的计算主要参数的计算 1717 5 2 1 箱型孔型 K1 K2 设计系数的确定 17 5 2 2 各道次延伸系数的确定 18 5 35 3 摩擦系数的确定摩擦系数的确定 1818 5 45 4 孔型设计孔型设计 1919 5 4 1 孔型设计说明 19 5 4 2 各孔型计算方法 19 5 55 5 孔型设计步骤 孔型设计步骤 2121 第六章 轧机力能参数计算及电机设备校 25 6 16 1 轧制压力的计算轧制压力的计算 2626 6 1 16 1 1 平均单位压力的计算平均单位压力的计算 2626 6 1 26 1 2 总轧制压力总轧制压力 P P 2727 6 26 2 轧辊强度校核轧辊强度校核 2727 6 2 1 孔型在轧辊上的配置 27 6 2 2 轧辊强度校核 30 6 2 3 危险断面尺寸的确定 30 6 2 46 2 4 轧辊强度校核轧辊强度校核 3030 6 36 3 传动力矩计算传动力矩计算 3232 6 3 1 轧制力矩 M 33 6 3 2 摩擦力矩 33 6 3 3 空转力矩 33 6 3 4 动力矩 33 6 46 4 电机校核电机校核 3333 6 4 1 电机校核 33 第七章 生产能力计算 36 7 17 1 各规格产品轧制时间 间隙时间的确定各规格产品轧制时间 间隙时间的确定 3636 4 69 7 1 1 各种轧制时间 间隙时间的确定 36 7 27 2 加热炉小时生产能力计算加热炉小时生产能力计算 3838 7 37 3 工作制度及年工作时间的确定工作制度及年工作时间的确定 3838 7 47 4 轧机负荷率及轧机年产量计算轧机负荷率及轧机年产量计算 3939 7 4 1 轧机负荷率 39 7 4 2 轧机年产量 39 7 57 5 加热炉的生产能力计算加热炉的生产能力计算 3939 7 5 1 设计条件 39 7 5 2 加热炉生产能力计算 40 第八章 厂房平面布置和起重运输设备 41 8 18 1 厂房平面布置厂房平面布置 4242 8 1 1 主轧跨 42 8 1 2 成品跨 42 8 1 3 轧辊及导卫轴承加区域 42 8 1 4 车间原料及成品跨面积计算 42 8 28 2 P FP F 线运输能力验算线运输能力验算 4343 第九章 高线车间主要经济指标 44 9 19 1 高线车间主要经济指标高线车间主要经济指标 4444 第十章 环境保护及综合治理 46 10 110 1 编制依据编制依据 4646 10 210 2 主要污染物及治理措施主要污染物及治理措施 4646 致 谢 47 参 考 文 献 48 附录 A 轧机力能参数计算及电机设备校核程序 11 49 附录 B 6 5MM 孔型图 14 54 附录 C 英文翻译 67 5 69 第一章第一章 绪绪 论论 线材制品的品种与质量 不仅决定于其本身的生产工艺技术与装备水平 而且在很大程度上更有赖于其原料 线材的冶炼与轧制技术 也就是说 线材品种质量的提高 将大大促进线材制品行业的发展与进步 否则线材制 品行业的发展将受到制约 甚至处于落后状态 这是 100 多年来线材制品行 业发展历史所证实的 因此线材与其制品的关系是密不可分的 线材一般是指直径为 5 16mm 的热轧圆钢或相当该断面的异型钢 因 以盘卷状态交货 统称为线材或盘条 国外线材规格已扩大到约 6 50mm 常 见线材多为圆断面 异型断面线材有椭圆形 方形及螺纹形等 但生产数都 很少 线材在国民经济中的作用与地位是非常重要的 首先 线材产量占钢材 总产量的比例很大 一般国家线树产量占钢材总产量的 8 10 而我国 却占 20 以上 其次 线材用途十广泛 除直接用作建筑钢材外 线材的深 加工产品用途更为广泛和重要 例如各类商品钢丝及专用弹簧钢丝 焊丝 冷缴钢丝 镀锌钢丝 通讯线 轮胎钢丝及钢帘线 高强度钢丝及钢纱线舶 承钢丝 模具钢丝 不锈钢丝 各种钢丝绳 钢钉 标谁件等等 可以说遍 布国民经济各个部门 是不可或缺的重要品种 国外先进工业国家线材加工 比在 70 左右 我国为 30 左右 线材生产的兴起与发展是随着科技进步 国民经济的发展而发展起来的 线材轧机的开发与创新是线材生产发展的首要条件 6 69 据记载 世界上第一台线材轧机在 16 世纪已经问世 当时是用锻坯轧制 线材而比较正规的线材轧机在 18 世纪中期才出现 由粗轧及精轧两列横列式 轧机组成 因为采用反围盘及人工喂钢轧制 其轧速度超过 8m s 同时受头 尾温差大的影响 线材存在着尺寸精度差 盘重小 性能不稳定等致命缺点 限制了横列式轧机的发展 为了保证产品质量并提高产量 同时也为了降低生产成本 必须提高轧 制速度 所以 20 世纪初开发了半连续式轧机 该轧机由粗 中 精轧机组组 成 粗轧及中轧采用连轧 精轧机组仍采用横列式轧机 即活套轧制 复二 重轧机是半连续式轧机的一个特例 中轧及桔轧机列在两个正围盘之间采用 连轧 实现了机械化操作 轧制速度提高到 16m s 生产能力有很大提高 盘重增加到 200kg 左右 尺寸精度较横列式为好 但品种及质量未有根本好 转 20 世纪 60 年代是线材生产技术发展的兴盛与创新时期 在轧制速度不 断提高的同时也解决丁大盘重线材的控制冷却问题 因此从根本上解决了盘 重增大后 内层的线村长时间在高温下停留生成粗大的晶粒 使内外线材的 力学性能差别很大 表面氧化铁皮厚等问题 为了进一步解决产品品种及质量问题 英国在 1862 年建成了第一台连续 式轧机 该轧机机座采用串列式布置形式 轧件同时在几个机架中轧制 各 道次的金属秒流量相等 可单机驱动 有较高的调整精度 实现微张力或无 张力轧制 由于没有穿唆轧制 没有大活套 所以头尾温差小 产品性能得 到改善 到 20 世纪 50 年代 随着机械制造 电气传动及控制水平的提高 线材轧制速度达 36m s 尺寸公差 0 3 0 4 mm 盘重为 500kg 左右 一套 7 69 轧机年广量在 30 50 万吨 当时典型的连续式线材轧机是两线 8 架集体传动 的美国摩根型轧 目前世界上应用最广泛的摩根型高速无扭轧机是美国摩根公司 1962 年开 始研制的 1966 年首先应用于加拿大钢铁公司哈密尔顿厂 第一套摩根型高 速线材轧机于 1966 年 9 月正式投产 轧制速度 43 50m s 同时摩根公司和 加拿大斯太尔摩公司联合 开发了线材轧后控制冷却系统 称之为斯太尔摩 线 高速线材轧机一出现就显示出极大的优越性 继美国之后 其他一些国 家和公司也纷纷创新高速线材轧机 出现了各种机型 目前基本上有四种 1 测交 45 的美国摩根型 2 15 75 的德国德马克型 3 顶交 45 的英国阿希洛 型 4 0 9 平 立布置的意大利达涅利肋型 其中摩根机型应用最广泛 各种机型各有优点 但基本工艺特点差异不大 20 世纪 70 年代以来 国外主要产钢国家普遍采用高速线材轧机和控制 冷却技术作为线材生产的主要工艺技术 在冶炼方面 主要是用转炉或电炉 初炼 然后采用炉外精炼技术进行二次精炼 同时基本上是以连传代替模铸 而且采用全保护浇铸 所以 生产出的线材生产率高 成本低 品种多 质 量又好 据不完全统计 目前世界上有近 3 万条高速线材轧机 年产线材约 7000 万吨 其中高线产量约 80 以上 线材产量占钢材总产量 9 10 各国的输 出量与输入量平均在 20 左右 美国是世界上最大的线材输入国 每年线材 消费员约 800 万吨 而本国每年只牛产 400 450 万吨 输入量占 30 50 日本是世界上线材输出量最大的国家 每年线材产量约 750 万吨 输出 8 69 量约 20 万吨 世界上线材产量最大的国家是中国 19 四年线材实际产量为 260B 万吨 目前我国拥有线材轧机近 110 套 其中复二重轧约占 半 横列式线材 轧机有近 30 套 将逐步被淘汰 其余 40 多套多为高速线材轧机 其中从国 外引进的高水平线材轧机有 20 多台 国产高速线材轧机有近 20 套 1999 年 全国生产线材 2608 万吨 其中高线产量 1218 万吨 高线比已经达到 46 7 优质硬线比约 10 但精练比不到 30 从品种与质量来看 我国对国际标准 ISO 欧洲标 D2TN 日本标准 J15 中所列线材钢种 规格等基本可以全部生产 而且能达到相应的标准要求 国产线材除个别品种外 如钢帘线 气门弹簧 超低碳不锈钢用线材等 基 本都能满足用户要求 供需基本平衡 自给率达 93 第二章第二章 产品方案的确定与编制金属平衡表产品方案的确定与编制金属平衡表 2 12 1 产品方案的确定产品方案的确定 2 1 12 1 1 产品方案产品方案 线材车间工艺设计首先要考虑车间产品方案的选择 产品方案的选择确 定了生产品种 从而可以确定生产工艺流程 轧机布置等一系列选择 就是说 产品方案是线材生产车间工艺设计的第一步 也是主要依据 确定产品方案的 原则如下 1 满足国民经济发展对产品的需要 特别要根据市场信息解决某些短 缺产品的供应和优先保证国民经济重要部门对于钢材的需要 2 要考虑地区之间产品的平衡 正确处理长远与当前 局部与整体的 9 69 关系 做到供应适应 品种平衡 产销对路 布局合理 3 考虑轧机生产能力的充分利用 如果条件具备 努力争取轧机向专 业化和产品系列化方向发展 以利于提高轧机的生产技术水平 4 考虑建厂地区资源 坯料的供应条件 物资和材料等运输情况 要适应当前改革开放的经济形势需要 力争做到产品结构和产品标准的现代化 有条件的要考虑生产一些出口产品 走向国际市场 2 1 22 1 2 产品大纲产品大纲 根据线材的生产现状 社会线材需求量 产品生产以及现如今我国生产 能力和技术的发展水平 现拟订产品方案 产品规格 5 5 13mm 典型产品 Q235 6 5mm 钢种 碳素结构钢 弹簧钢 优质碳素结构钢 冷镦钢和焊条钢 各类产品的年产量及其在总年产量中所占百分比见表 2 1 表表 2 12 1 产品方案表产品方案表 序号品种规格 mm年产量 万吨合计 吨百分比 1 普通低碳钢 6 13171721 25 2 普通低碳钢 5 5 11 11 5 13 9 5 1417 5 3 钢丝绳钢 7 13 5 5 6 5 7 5 1215 4 焊条钢 5 5 13101012 5 5 钢帘线钢 5 5 13101012 5 6 合金结构钢 6 139911 25 7 螺纹钢 8 12778 75 10 69 合计 8080100 2 22 2 确定金属平衡表确定金属平衡表 2 2 12 2 1 确定计算产品的成品率确定计算产品的成品率 成品率是一项重要的技术经济指标 成品率的高低反映了生产组织管理及 生产技术水平的高低 成品率是指成品质量与投料量之比的百分数 换句话 也就是指一吨原料能够生产出的合格产品重量的百分数 其计算公式为 2 1 100 Q WQ A 式中 成品率 A 投料量 原料重量 t Q 金属的损失重量 t W 影响成品率的因素 1 烧损 金属在高温状态下的氧化损失称为烧损 2 溶损 是指在酸 碱洗或化学处理等过程中的溶解损失 3 几何损失 包括切损 残屑 4 工艺损失 又称技术损失 是指个工序生产中由于设备和工具 技 术操作以及表面介质问题所造成的不符合质量要求的产品 2 2 22 2 2 金属平衡表的制定金属平衡表的制定 11 69 表表 2 22 2 金属平衡表金属平衡表 序 号 品种规格 mm 年产量 万吨 轧废 吨 切损 吨 烧损 吨 成材率 年需坯 万吨 1 普通低 碳钢 6 13 合计 17 17 244 244 1466 1466 1390 1390 98 2 98 2 17 31 17 31 2 普通低 碳钢 5 5 11 11 5 13 合计 9 5 14 287 92 379 1004 399 1403 909 609 1518 97 6 97 8 97 7 9 22 5 11 14 33 3 钢丝绳 钢 7 13 5 5 6 5 合计 7 5 12 102 92 194 663 430 1093 665 578 1243 98 0 97 8 97 9 7 14 5 11 12 25 4 焊条钢 5 5 13 合计 10 10 246 246 1228 1228 926 926 97 7 97 7 10 24 10 24 5 钢帘线 钢 5 5 13 合计 10 10 163 163 1060 1060 677 677 98 1 98 1 10 19 10 19 6 合金结 构钢 6 13 合计 9 9 205 205 717 717 1278 1278 97 6 97 6 9 22 9 22 7 螺纹钢 8 12 合计 7 7 82 82 530 530 688 688 98 2 98 2 7 13 7 13 合计8015137497819097 981 72 2 32 3 计算产品的选择计算产品的选择 本车间拟生产多个品种多个规格的产品 但是 不可能对每种产品的每一 个品种 规格及状态都进行详细的工艺计算 为了减少设计工作量 加快设计 12 69 速度 同时又不影响整体设计质量 从中选择典型产品作为计算产品 2 3 12 3 1 计算产品选择的原则计算产品选择的原则 有代表性 从中找出 1 2 种产量较大 产品品种 规格 状态 工艺特 点等有代表性 通过所有的工序 是指所选的所有计算产品要通过各工序 但不是说每 一种计算产品都通过各工序 所选的计算产品要与实际接近 计算产品要留一定的调整余量 根据以上原则 本设计计算产品如表 2 3 表 2 3 计算产品 钢种牌号钢坯规格 弹簧钢 65Mn150 150 6 5mm 2 3 22 3 2 计算产品的技术标准计算产品的技术标准 在制定工艺流程时 不论用哪种加工方式和选用什么工序 都必须保证产 品达到相应的技术要求 产品才能具有较高的使用价值 因此 产品的技术要 求是制定工艺流程的首要依据 是组织生产的基本文件 根据 ZBH44002 88 和 GB T3429 94 规定 计算产品的几何形状与尺寸精确 度 钢的化学成分与性能以及表面质量如下 1 直径允许偏差 13 69 直径允许偏差为0 25mm 2 脱碳层深度 允许脱碳深度为 2 00 3 不圆度偏差 不圆度不大于公差直径的 50 4 化学成分标准 化学成分 不大于 牌号 CSiMnPSCrNiCu 65Mn0 62 0 70 0 17 0 370 90 1 200 0350 0350 250 300 25 5 力学性能标准 牌号抗拉强度伸长率收缩率 65Mn800 1200830 6 表面质量 盘条的表面不得有肉眼可见的裂纹 结疤 折叠及夹杂 允许以实际尺寸 算起不超过尺寸公差之半的个别细小划痕 压痕 麻点及深度不超过 0 2mm 的小裂纹存在 第第 3 3 章章 生产工艺流程的制定生产工艺流程的制定 3 13 1 制订生产工艺流程制订生产工艺流程 合理的生产工艺流程应该是在满足产品技术条件的前提下 要尽可能低 的消耗 最少的设备 最小的车间面积 最低的产品成本 并且根据车间具 14 69 体的技术经济条件确定车间机械化和自动化程度 以利于产品质量和产量的 不断提高和使工人具有较好的劳动条件 3 1 13 1 1 制订生产工艺流程的依据制订生产工艺流程的依据 根据生产方案的要求 由于产品的产量 品种 规格及质量的不同 所采 用的生产方案就不同 那么主要工序就有很大的差别 因此生产方案是编制生 产工艺流程的依据 根据产品的质量要求 为了满足产品技术条件 就要有相应的工序给予保 证 因此 满足产品标准的要求是设计生产工艺流程的基础 根据车间生产率的要求 由于车间的生产规模不同 所要求的工艺过程复 杂程度也不同 在生产同一产品情况下 生产规模越大的车间 其工艺流程也 越复杂 因此 设计时生产率的要求是设计工艺流程的出发点 3 1 23 1 2 工艺流程简介工艺流程简介 钢坯的准备 连铸坯 150mm 150mm 12000mm 装炉加热 将钢坯加热到奥氏体温度 以利于轧制 高压水除鳞 坯料在加热炉加热之后 进入粗轧机组之前 需高压水除鳞 破除坯料表面的氧化铁皮和次生氧化铁皮 以免压下表面产生缺陷 粗 中 精轧机组轧制 使轧件轧成成品的尺寸 其中 粗轧机组 6 架 中轧机组 6 架 预精轧机组 4 架 8 架精轧机 4 架的减定径机组 这条生产线 上共有 28 架轧机 飞剪切头尾 轧件进入每组轧机之前都要进行切头尾工作 目的是为了除 去温度过低的头部以免损伤辊面 并防止轧件头部卡在机架间导卫装置中 卡 断剪用于中轧机组 预精轧机组和精轧机组前 在事故状态下碎断轧件 15 69 穿水冷却 为了降低进入精轧机组的轧件温度 在精轧机组之前设置水箱 以控制终轧温度 吐丝成卷 轧出的线材在穿水冷却后 通过吐丝成卷形成散卷 斯太尔摩散卷冷却 控冷线按不同的钢种和产品用途 控制其冷却速度 以得到相应的成品质量 精整与运输 包括集卷 修整 检查 取样 捆轧 称重挂标牌 用集 卷装置收集散卷 并将其挂到 P S 运输线上的 C 形钩上 依次完成集卷 修 整 检查 取样 捆轧 称重挂标牌等工序 之后卸卷入库 3 23 2 详细的工艺流程详细的工艺流程 3 2 13 2 1 上料与加热上料与加热 由于生产的产品主要是优质碳素结构钢 所以不宜采用热装热送工艺 将 冷却后连铸坯由电磁盘吊车提升到 5 米高的上料台架上经过喷丸 探伤 修磨 处理的合格的钢坯送入入炉辊道 称重 测长后送入加热炉进行加热 根据不同钢种的加热制度和加热要求 钢坯在步进梁式加热炉内加热至开 轧温度 950 1150 由出炉辊道送往粗轧机进行轧制 3 2 23 2 2 高压水除鳞高压水除鳞 由于主要生产的是优碳钢 为保证轧件表面质量和成品的综合性能 须在 粗轧机前设置高压水除磷装置 3 2 33 2 3 轧制轧制 采用全连轧方式生产 钢坯出炉后 由辊道将轧件送入由 6 架平立交替布 置的短应力线二辊轧机组成的粗轧机组进行轧制 轧件出粗轧机组经飞剪切头 后再进入有 6 架平立交替的短应力线二辊组成的中轧机组进行轧制 中轧机组 16 69 轧出的轧件经飞剪切头后由导管经立活套进入预精轧机组 预精轧机组由 4 架 平立交替的悬臂辊环式轧机组成 机架间设有立活套器 对轧件进行无张力轧 制或微张力轧制 从预精轧机组出来的轧件经中间水箱冷却 以保证进精轧机组所需要的轧 制温度 再经飞剪切头 由侧活套器进入无扭精轧机组进行轧制 精轧机组为 8 架 V 型 45 无扭轧机 对轧件进行高速 单线 微张 无扭轧制 为了提高轧机作业率和改善产品质量 在精轧机组后设置减定径机组 2 台 减径和 2 台定径轧机 可对轧件更加高效 高速 高精度 无扭轧制 终轧最 大保证速度为 100 米 秒 表 3 1 各种钢轧制及吐丝温度表 序 号 钢种名称代表钢 号 第一架轧机 入口温度 精轧机入口 温度 减定机入口 温度 吐丝温度 1 优碳钢 70 950 30850 10800 10 840 860 2 低合金钢 20MnSi1000 30880 10770 20 800 840 3 2 43 2 4 控制冷却控制冷却 从精轧机组和减定径机组出来的线材进入水冷段 采用开环控制 以控制 轧件合理的吐丝温度和减少氧化铁皮的生成 轧件由夹送辊进入吐丝机 成线 环进入斯太尔摩冷却线进行控制风冷 根据冷却的钢种 规格的不同 在各生 产工艺软件中对辊道速度 风量 开启或关闭保温罩进行设计 自动调节 以 控制线材的冷却速度 从而获得适应于不同要求的线材 代表性线材控制冷却 的目的和控冷工艺如下 17 69 表 3 2 各钢种线材控制冷却的目的和控冷工艺 序 号 钢种最终目的最终材质要求最终组织要求控冷工艺 1 优碳钢省去拉拔加工 前的铅浴淬火 强度高 拉拔性能好 拉拔后韧性高 索氏体控制风冷 2 低合金钢简化球化退火接近球化前组织细珠光体延迟冷却 3 2 53 2 5 精整精整 经风冷后的线环在集卷站收集成盘卷后 经芯棒旋转 翻平 再由挂卷小 车将盘卷挂至 P F 线的形 C 钩上 继续冷却 并进行表面和外形尺寸检查 剪去超公差和未穿水冷却的头尾部 取样 压紧打捆 称重及挂标牌 然后到 卸卷站卸卷 排齐 由吊车吊至成品跨呈梯形存放 按合同计划发货 3 2 63 2 6 剪切 废钢及氧化铁皮清除剪切 废钢及氧化铁皮清除 整个轧线共设有 6 台剪机 其中 3 台飞剪机分别设置在粗轧机组后 中轧 机组后 精轧机组前 用于剪切轧件的头部和尾部 并可起事故碎断作用 3 台卡断剪分别设置在 13 机组前 精轧机组前和减定机组前 飞剪切下的头尾及事故碎断的废钢经溜槽落入平台下的收集筐中 由叉车 堆料场整理存放 其他轧制废品用火焰切割成小段装入收集筐中 再由汽车运 走 落入铁皮沟的氧化铁皮 经水冲至沉淀池中 定期用抓斗抓出放到滤水池 中 滤干后用汽车运走 细颗粒氧化铁皮和废油在水处理站凝结成沉淀 制成 18 69 泥饼 由汽车外运 3 33 3 生产工艺流程生产工艺流程图图 连铸坯上料运送坯料称重加热 连铸坯 热装 运送 缓冲储存 高压水除磷 预精轧 机轧制 飞剪 切头 尾 中轧机 轧制 粗轧机 轧制 飞剪切 头 尾 水冷箱 冷却 飞剪切 头 尾 无扭精轧 机轧制 在线 测径 水冷箱 控制冷却 P 式 6 17 Mn 9550 N Nj N m N 电机输入功率 Nj 轧辊基本转速 rmp 电机功率 计算合成应力 对铸铁辊 由莫尔强度理论 若 Rb 则辊颈强度满足 22 465 0 35 0 52 69 6 36 3 传动力矩计算传动力矩计算 一般说来 为了传动轧辊 电机轴上所需的力矩 由以下四部分组成 10 M M i Mf Mo Md 式 6 18 式中 M 轧制力矩 此即为使轧件发生塑性变形所需的力矩 Mf 传至电机轴上的附加摩擦力矩 Mo 空转力矩 即在空转时传动轧钢机所需的力矩 Md 动力矩 此力矩是为了克服速度变化时的惯性力所必需的 i 电动机到轧辊的传动比 6 3 16 3 1 轧制力矩轧制力矩 M M M 2Pxl 式 6 19 式中 x 轧制压力力臂系数 根据 塑加原理 图示 19 2 确定 l 变形区长度 6 3 26 3 2 摩擦力矩摩擦力矩 Mf Mf1 i Mf2 式 6 20 式中 Mf1 轧辊轴承中的摩擦力矩 Mf2 传动机构中的摩擦力矩 Mf1 Pdf1 d 轧辊辊颈直径 53 69 f1 轧辊轴承中摩擦系数 Mf2 1 1 M Mf1 i 主电机到轧辊的传动效率 6 3 36 3 3 空转力矩空转力矩 Mo 0 03 0 06 Mh 式 6 21 Mh 9550Nk n 式中 Mh 电机额定力矩 Nk 电机额定功率 n 电机额定转速 6 3 46 3 4 动力矩动力矩 高线采用全连轧 故 Md 0 6 46 4 电机校核电机校核 6 4 16 4 1 电机校核电机校核 对于交流电机 主要进行额定校核 1 由于轧制总力矩小于额定力矩 校核通过 详见表 6 5 表 6 2 轧制压力计算表 道次外摩 擦影 变形抗 力 粘性系 数 变形速度 s 1 修正 系数 c 平均单位 压力 Mpa 总压力 KN 54 69 响系 数 m K Mpa Mpa 10 145115 50 421 141132 81804 29 20 1421210 442 0091139 192163 49 30 207126 50 462 6621154 161743 47 40 256129 250 474 2681164 861733 41 50 231320 486 2411166 041273 35 60 146134 750 499 4981187 641370 66 表 6 3 轧辊危险断面尺寸及强度校核表 道 次 轧辊除 断面直 径 mm 辊 颈 尺 寸 mm 最大弯 距 KN m 弯曲 压力 Mpa 辊颈弯 距 KN m 辊颈扭 距 N m 合应 力 Mpa 弯曲 应力 Mpa 扫转 应力 Mpa 轧 辊 许 用 应 力 Mpa 是 否 安 全 1454 86330501 1753 2176 884838 6749 2349 220 67120 安 全 2431330593 4174 12222 534838 6761 9361 920 67120 安 全 3474 54330488 1745 4156 916048 3343 6843 660 84120 安 55 69 全 4454 2330477 7751175 516048 3348 8648 880 84120 安 全 5487 47330350 1430 28129 956048 3336 1936 60 84120 安 全 6471 26330383 7836 67123 366048 3334 3534 320 84120 安 全 表 6 4 传动力矩计算表 道 次 力臂 系数 传动 比 i 轧辊 轴承 摩擦 系数 f1 轧制力 矩 KN m 传动 效率 轧辊轴 承摩擦 力矩 KN m 传动机 构摩擦 力矩 KN m 摩擦力 矩 KN m 空转力 矩 KN m 总力矩 KN m 10 4588 760 003162 390 961 790 0770 0970 2042 13 20 4266 540 003218 080 962 140 1380 170 2043 651 30 4357 490 003149 940 961 730 110 140 2552 922 40 4141 660 003156 350 961 720 1580 1990 2554 207 50 4230 910 00396 260 961 260 1320 1730 2553 542 60 4623 760 003126 10 961 360 2330 290 2555 852 56 69 表 6 5 电机校核表 道 次 轧件长 度 m 速度 m s 机架间距 m 额定力矩 KN m 轧制总力矩 KN m 最过载力矩 KN m 115 220 273 0005 0932 1312 733 220 240 363 0005 0933 65112 733 328 130 53 0006 3672 92215 918 438 150 693 0006 3674 20715 918 550 50 933 0006 3673 54215 918 665 291 217 5006 3675 85215 918 第七章第七章 生产能力计算生产能力计算 7 17 1 各规格产品轧制时间 间隙时间的确定各规格产品轧制时间 间隙时间的确定 7 1 17 1 1 各种轧制时间 间隙时间的确定各种轧制时间 间隙时间的确定 1 纯轧时间 Tzh Tzh Ln Vn 式 7 57 69 1 式中 Ln 轧件在最后架轧机上所轧出的长度 Vn 轧件在最后架轧机的出口速度 2 机架 机组 之间的间隙时间 5s 3 轧制节奏时间 T T Tzh t 式 7 2 式中 t 两根轧件之间的间隙时间 4 轧制总延续时间 Tz Tzh Tj 式 7 3 式中 Tj 各种间隙时间的总和 具体数据参见表 7 1 表 7 1 轧机能力分析表 成品直 径 终轧速度 m s 轧制 时间 s 间隙时间 s 轧制节奏 时间 s 按钢种计 算小时产 量 吨 计划年产 量 万吨 年轧 制时 间 h 5 59576 3581 3503600 6 510050 9555 972 8273709 7 076 458 6563 663 93469 8 066 151 8556 871 63528 9 046 558 2563 263 41158 10 04153 4558 469 72343 58 69 12 029 252 1557 171 31175 小记 405982 7 27 2 加热炉小时生产能力计算加热炉小时生产能力计算 按钢种计算最大的理论小时产量 A 3600Qnc T 式中 T 轧制节奏时间 Q 坯料单根重量 n 轧制线数 c 难轧系数 高碳钢 合金钢难轧系数为 0 9 7 37 3 工作制度及年工作时间的确定工作制度及年工作时间的确定 轧机年工作制度及年工作时间的确定具体见表 7 2 所示 表 7 2 年工作时间表 项目时间备注 日历时数365 天计 8760 小时 工作制度三班连续工作 节假日不休 大中修20 天每年一次 小修520 小时每周一次用 10 个小时 年计划工作时间 7760 59 69 交接班329 小时每班 20 分钟 设备及操作事故350 小时 换辊及导卫400 小时一般安排在小修中进行 该 项是指小修外所占用时间 年有效工作时间6681 小时 7 47 4 轧机负荷率及轧机年产量计算轧机负荷率及轧机年产量计算 7 4 17 4 1 轧机负荷率轧机负荷率 轧机负荷率 轧机年需作业时间 轧机年有效作业时间 5982 6681 89 54 7 4 27 4 2 轧机年产量轧机年产量 A Antn A1t1 A2t2 A3t3 万吨 式中 A1 A2 A3 各产品的小时产量 t1 t2 t3 轧制相应产品所需的工作时间 7 57 5 加热炉的生产能力计算加热炉的生产能力计算 7 5 17 5 1 设计条件设计条件 1 燃料 高炉和焦炉混合煤气 2 加热坯料及钢种配比 坯料 120 120 12000mm 单重 1308Kg 60 69 允许最大弯曲度 全长不大于 70mm 短尺钢坯比例 3 5 标准钢坯尺寸 120 120 mm 80 0 12000 以标准钢坯考核炉子额定产量和燃料消耗量 钢种分配 优碳钢 78 合金钢 22 3 钢坯装炉温度 冷装 室温 4 钢坯出炉温度 优碳钢 低合金钢 9800C 合金钢 10500C 5 加热炉炉型 本设计采用步进梁式加热炉 7 5 27 5 2 加热炉生产能力计算加热炉生产能力计算 1 炉子加热能力的确定 Q炉 75 吨 小时 2 加热炉尺寸 1 炉膛宽度 B B l 2C 12000 2 400 12800mm 式中 C 料间或料与炉间的空隙距离 取 C 0 4 2 综合加热速度 Z 5 0 1a 5 0 1 12 1 011 6 2min cm 式中 a 坯料厚度 cm 61 69 3 钢坯放置根数 7 n az Q炉 60Q坯 12 6 2 75 60 1 308 72 根 式中 Q炉 加热炉小时产量 Q坯 坯料单根重量 4 步距 s s a 式中 s 坯料间距 s a 0 4 0 8 考虑到是生产优碳钢 间 距应大些 取 s 80mm s 80 120 200mm 5 炉子有效长度 L有 sn 200 72 14400mm 6 炉底有效面积 F L有L坯 12 1 011 14 4 174 70m2 7 炉底强度 P Q坯 n F 1308 72 174 70 539 07kg m2h 8 炉体实际长度 L L有 1040 15440mm 9 加热时间 1 K 14 25S 1 232 S 式中 S 方坯的厚度 K 修正系数 K C1 C2 C3 K C1 C2 C3 式中 C1 炉型参数 四面加热的步进式加热炉取 62 69 C1 2 10 C2 钢种系数 优碳钢和低合金钢取 C2 0 7 C3 燃料系数 烧煤气 取 C3 0 9 K C1 C2 C3 2 10 0 7 0 9 1 323 1 K 14 25S 1 232 S 1 14 25 0 12 1 323 1 232 0 12 1 163 小时 第八章第八章 厂房平面布置和起重运输设备厂房平面布置和起重运输设备 本车间由主轧跨 成品跨 主控室 轧辊导卫间 检验室 水泵房和水处 理等设施组成 车间冷坯上料 加热炉 主轧线 PIF 线部分设备均布置在主 轧跨同一跨间 原料跨全长为 100m 跨距 30m 建筑面积 3000m2 柱距 12m 厂房内没有 1 台 10 10t 电磁挂梁桥式起重机 原料跨的加热炉区采用了双层结构 下层表 高 0m 上层标高 5m 钢坯上料台架炉后输出辊道 钢坯称重及步进梁试炉钢 均布置在标高 5m 的平台上 8 18 1 厂房平面布置厂房平面布置 8 1 18 1 1 主轧跨主轧跨 本跨全长为 400m 跨距 30m 建筑面积 12000m2 柱距为 12m 吊车轨面标 高 12m 卷集筒为双层建筑 配有 20 5 吨电动桥式起重机 4 台 作为冷坯上料 堆垛 换辊 设备检修及吊运切头 废品等之用 轧机控制设备及集卷机布置 在 5 米的操作台上集卷后的精整设备布置于标高为 0 米的地坪上 本跨区布置了连续布置的轧机及减定径机共 28 架 精轧机后布置了水冷装 63 69 置和斯太尔摩控制冷却运输线及集卷和翻钢机几各一台 精整区布置了 P F 运 输线 压紧打捆机 2 台盘称台 8 1 28 1 2 成品跨成品跨 该跨全长为 180m 跨距为 30m 建筑面积 5400 m2 吊车轨面标高 12m 厂房内没有 10 10t 电磁挂梁桥式起重机 作为成品吊运 堆垛和装车之用 地 坪标高 0m 跨内没有卸卷机 2 台 8 1 38 1 3 轧辊及导卫轴承加区域轧辊及导卫轴承加区域 本跨全长为 100m 宽 15m 建筑面积为 1500 m2 吊车面标高为 8m 该跨 配有 10 吨位双钩桥式吊车 2 台 地坪标高 0m 8 1 48 1 4 车间原料及成品跨面积计算车间原料及成品跨面积计算 由于本车间采用冷装工艺 冷坯堆较多 钢坯采用平行立柱的存放方式 按 字形平行跨间堆放 在钢坯存放两端都有 1 5m 人行道 在钢坯存放的 横向不留间隙 中间不留人行道 钢坯存放的最大高度为 3 5m 9 成品采用塔 式堆垛 最高可堆 5 层 表 8 1 原料及成品面积计算标 序号项目单位原料堆放成品堆放 1 每天平均入库量 t d1141 61095 9 2 单位面积平均负荷 t m263 64 69 3 有效堆放面积 m219032191 8 4 存储量 t114166575 4 5 有效天数 d106 8 28 2 P FP F 线运输能力验算线运输能力验算 1 C 形钩的运输行程 C 形钩行走一圈行程 约 355m 从受卷位置到打捆位置 180m 从打捆位置到卸捆位置 55m 从卸捆位置返回受卷位置 120m 2 C 形钩的运输周期 C 形钩在 P F 线上以 18m