77万吨年热轧线材车间设计毕业论文.doc

装订线安徽工业大学工商学院 毕业设计（论文）说明书77万吨年热轧线材车间设计毕业论文1.线材的基本状况与高线生产简介线材在国民经济中的作用与地位较重要，是不可或缺的重要品种。线材一般是指直径为516mm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，但生产数量很少。线材品种按化学成分分类，一般分为低碳线材（称软线）、中高碳线材（硬线），还有低合金与合金钢线材、不锈钢线材及特殊钢线材（轴承、工具、精密等）几大类。首先，线材产量占钢材总产量的比例很大，一般线材产量占钢材总产量的8%10%，而我国占20以上；其次，线材用途遍布国民经济各个部门，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、冷激钢丝、镀锌钢丝、通讯线、轮胎钢丝及钢帘线、高强度钢丝及钢绞线、轴承钢丝、工具钢丝、不锈钢丝、各种钢丝绳、钢钉、标准件等等。发达国家线材加工比在70左右，我国为30左右。2.高速线材轧机生产的工艺特点与产品特点高速线材轧机的工艺特点可以概括为连续、高速、无扭和控冷。其中无扭精轧是保证高速的前提条件，是现代线材生产的核心技术之一。为提高生产率和解决大盘重线材轧制过程中的温降问题，就要求精轧的高速度；而精轧的高速度则要求轧制过程中轧件无扭转，否则轧制事故频发，轧制过程将无法进行。因此高速无扭精轧是现代高速线材的一个基本特点。高速线材轧机的产品特点是大盘重，高速度，高质量。因为高速度，所以轧制过程中温降很小，甚至有温升，使得盘重得到大大提高，也因为基本没有温降，轧件各部分的温度均一，所以微观组织均一。又因为采用了控冷工艺，所以产品组织得以改善，产品质量也大幅度的提高了！3.本设计中采用的先进技术和设备1）采用热装热送工艺，可以降低能耗和烧损，实现高产；2）采用无扭轧制技术，精轧机组为无扭微张力轧制，产品性能大幅度提高；3）坯料采用连铸坯，金属收得率高，能源消耗小；4）采用侧进侧出的步进梁式加热炉，加热较均匀，能耗降低，减少了烧损；5）为提高轧件的表面质量，开轧前采用了高压水除磷；6）采用控轧控冷设备，设置多段在线水冷箱，包括窜水冷却；7）采用激光测径仪进行在线检测产品的尺寸，提高产品精度。4.线材轧制的发展方向1.柔性轧制技术：为了减少轧机的停机时间，人们研究了柔性轧制技术，该技术利用无孔型轧制、共用孔型等手段迅速改变轧制规程，改变产品规格。2.高精度轧制：线材的直径公差大小对深加工的影响较大，用户对线材的尺寸精度要求越来越高。为了保证线材产品的尺寸精度，目前常见的办法是采用真圆孔型和三辊孔型严格控制轧件的高向和宽向尺寸，或在成品孔型后设置专门的定径机组以及采用尺寸自动控制AGC系统等。3.继续提高轧制速度：线材要求盘重大，但其断面积又很小，故线材的长度很长，如此小断面轧制产品为保证头、尾温差，只有采用高速轧制。4.低温轧制：在线材轧机上，从粗轧到精轧，轧件温降很小，甚至会升温。在生产实践过程中经常出现因终轧温度过高而导致产品质量下降等等的问题。低温轧制不仅可以降低能耗，而且还可以提高产品质量，可创造很大的经济效益。5.无头轧制：其主要的作用和特点是减少切损、100%定尺、生产率提高、对导位和孔型无冲击、尺寸精度高.6.切分轧制：其主要的特点是大幅提高产量、扩大产品规格以及在相同条件下，采用切分轧制可将钢坯的加热温度降低40C左右，燃料消耗可降低15%左右，轧辊消耗可降低15%左右。1产品方案和金属平衡表1.1产品大纲根据年产量要求，本车间以生产普通碳素结构钢为主。考虑到车间经济效益，参考宝钢线材手册，附加生产汽车用弹簧钢。年生产能力：77万吨产品规格范围：612mm线材盘卷单重：2t主要产品规格：6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm钢种：普通碳素结构钢 GB/T700-2006 弹簧钢 GB/T1222-2007代表钢号：Q235B、Q195B、表1-1产品大纲Table 1-1 Product Outline钢种牌 号各规格产品年产量（万吨）合计6mm7mm8mm9mm10mm11mm12mm产量%Q195B35558853950.65Q235B35558843849.35合计产量%610101016169777.812.9912.9912.9920.7820.7811.671001.2产品交货的技术条件1.2.1执行标准按GBT 14981-2009标准交货1）产品技术条件： 直径 直径公差 椭圆度 5.510.0 0.25 0.40 10.515.0 0.30 0.48 15.525.0 0.35 0.56 注：断面不圆度不大于断面尺寸总偏差的80%。 线材产品呈盘卷状交货或成捆交货。2）成品线材盘卷成捆交货尺寸：线卷外径：1250mm 线卷内径：850mm 线卷高度约1800mm 盘卷单重约2t吨1.3原料1.3.1原料来源和年需求量车间所需要的连铸坯由本厂的连铸机提供。年产77万吨线材，连铸坯的成材率为96.42，年需要81.93万吨钢坯。1.3.2钢坯尺寸和质量要求连铸方坯和矩形坯标准：YB/T2011-20041.方坯尺寸和边长允许偏差:连铸坯断面尺寸 140140mm连铸坯长度 14000mm边长公差 4.0mm对角线长度偏差 6mm；圆角半径 R8mm连铸坯单根重约为2.036 t吨注：矩形坯测量对角线长度差，以边长作为公称边长。 2、按计划要求，连铸坯可按定尺或非定尺生产，定尺长度偏度为+30mm。 3、连铸坯的弯曲度每米不得大于20mm。总弯曲度不得大于总长度的2%。 4、连铸坯端部剪切变形造成的宽度不得大于边长的10%。 5、连铸坯不得有明显的扭曲。 6、连铸坯按实际重量上交，也可按理论重量进行转移技术要求 1、化学成分连铸坯的化学成分（熔炼分析）应符合相应标准的规定，但C、Si、Mn三元素不得同时按下限控制，C、Mn不得同时上限调整。 2、浇注连铸坯浇注时需由同一牌号钢水浇注，其中上、下两炉含碳之差不大于0.02%,含Mn量之差不大于0.08%。 3、切头、切尾量新开浇的连铸坯头部的切除长度1.2m1.5m，浇注末期尾部的切除长度1.2m1.5m。 4、表面质量（1）连铸坯表面不得有目视可见的重接、翻皮、结疤、夹杂。（2）连铸皮不得有大于1mm的裂纹，也不得有深度或高度大于2mm的划痕、压痕、擦痕、气孔、皱纹、冷溅、凸块、凹块、横向振痕。（3）连铸坯截面不得有缩孔、皮下气泡、裂纹。（4）连铸坯表面如存在上述不允许有或超出允许规定的缺陷，应进行清除，清理宽度不得小于深度的6倍，长度不得小于深度的10倍，精整后缺陷部位应圆滑、无棱角。精整深度单面不得大于连铸坯边长的8%，两相对面清理深度之和不得大于厚度的12%，清理深度自实际尺寸算起。1.3.4连铸坯的化学成分连铸坯的化学成分应符合GB/T 222-2006的规定1.4金属平衡表表2-2 金属平衡表钢坯种类钢坯成品废品氧化损失万吨%万吨%万吨%万吨%Q195B40.621003996.001.218 63.000.40621Q235B39.581003896.001.18743.000.39581总计80.201007796.002.313.000.80212设计方案 根据年产量和工艺要求，本设计在参考马钢设计研究院的技术资料的基础上制定方案。此高线车间设计采用单线轧制，最高轧制速度为120m/s，保证速度为100 m/s。加热炉采用侧进侧出步进梁式加热炉。轧制生产线由粗轧中轧预精轧精轧机组组成。主要产品规格有：6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm。本设计产品的最小规格为6mm，故在确定机架数目时，以最小直径6mm作为设计基础。根据GBT 14981-2009，6mm线材断面面积Fc为28.27mm2根据YB/T2011-2004，坯料圆角半径取8mm计算断面面积 F014024（8282/4）=14400.07 （2-1） 则总延伸系数： zF0Fc （2-2） 19544/50.26389.8 取平均延伸系数： c1.29 则机架数： Nz/c23.87 （2-3） 故取 N24 由于轧制时采取椭圆-圆孔交替，故轧制道次取24道次。 。 2.2轧机布置方案粗轧机组为6架，中轧机组为6架，均为无牌坊短应力线轧机。交流电机单独传动，轧机轧制线固定，通过调整轧辊和机架，使孔型对准轧制线，轧机由弹簧固定在底座上，整体更换，液压松开。机架的抽出和横移均由液压缸驱动，辊缝调节为液压马达。轧件在粗轧机内轧制。粗轧与中轧机组均采用平立交替布置。预精轧机组为4架，为悬臂辊环式轧机，轧机轧制线固定，液压换辊，交流电机单独传动，轧件在预精轧机组内实现无张力轧制。预精轧机组也采用平立交替布置的布置形式预精轧机组。精轧机组为8架, 均为摩根45悬臂式无扭轧机。之所以选择悬臂式精轧机组，是因为悬臂式精轧机组不仅换辊、换槽方便，同时安装和调整也比较便利，而且结构比框架式简单、轧辊直径小，故而选用悬臂式而不用框架式15。悬臂式精轧机组由一台交流电机传动，轧辊布置形式为顶交45，相邻机架互成90。3工艺流程斯太尔摩风冷3.1工艺流程图集卷切头尾钢坯运入卸卷压紧打捆称重挂牌表面质检P/F冷却运输线翻卷挂卷预精轧中轧切头尾穿水冷却粗轧测长切头尾精轧（轧间水冷）斯太尔摩水冷吐丝成卷高压水除磷加热单根称重钢坯质检炉前上料入库存放成批称重3.2生产工艺流程简述3.2.1坯料的选择及加热因本厂的连铸机与轧钢线距离较近，故本设计采用连铸热坯为原料，采用连铸坯热装工艺。采用热装工艺的优点如下：1.减少了加热炉的燃料消耗，提高加热炉产量。2.减少了加热时间，进而减少了金属消耗。3.减少库存钢坯量、厂房面积和起重设备等等，使得生产成本降低。4. 通过热装工艺和省去预热段，缩短了生产周期。根据不同钢种的加热制度和加热要求，钢坯在加热炉中加热至1050C1250C，因为本设计采用连铸坯热装工艺，所以本设计省去了典型的预热加热和均热的三段加热制度中的预热段，只取了加热和均热段10。 钢坯在加热段进行快速加热，钢坯表面温度达到略高于出炉温度，在均热段完成钢坯温度的均匀化。3.2.2坯料的除鳞在本设计中采用了高压水除鳞装置。加热好的钢坯由出钢辊道推出，用高压水清除表面的氧化铁皮，以提高轧件的表面质量和便于轧件的咬入。3.2.3坯料的轧制坯料由辊道运送钢坯进入粗轧机组进行轧制。当轧机出现故障时，设置在粗轧机前的卡断剪将进入粗轧机的钢坯切断，卡断后的钢坯又退回加热炉保温待轧。粗轧机组后设置一台飞剪及卡断剪。根据工艺要求，坯料在粗轧机组中轧机组中进行无扭无张力轧制。钢坯经过侧活套进入四架平立交替布置的悬臂式预精轧机组进行单线无张力无扭活套轧制，最后经预水冷段飞剪切头切尾和侧活套器进入精轧机组轧制。精轧机组采用10架45无扭精轧机组。轧件在悬臂式碳化钨小辊环中进行高速单线无扭微张力连轧成高精度的线材。3.2.4冷却在精轧机组后面布置斯太尔摩水冷线。轧后的线材经斯泰尔摩水冷段冷却进入卧式吐丝机，线材经吐丝机成圈散落在斯太尔摩风冷运输机上。风冷运输机为辊道延迟型，装有纤维棉隔热罩，辊道的速度可调节。可根据钢种产品规格和性能的要求开闭隔热罩，调节辊道速度和风量，从而调节线圈的冷却速度，获得良好的金相组织和性能的产品。然后在集卷站收集成盘卷。3.2.5后期工作集卷后的盘卷经翻平，由挂卷小车将盘卷挂在P/F线的“C”形钩上继续冷却，并进行表面质量和外形尺寸检查，以确保线材质量，再取样，压紧打捆，称重标号，然后到卸卷站卸卷排齐，最后由磁盘吊车吊至成品跨。4工作时间及轧机生产能力分析4.1车间工作制度和年工作小时高速线材车间年工作时间表见表4-1。表4-1年车间工作时间表Table4-1 working time时间日历时间计划检修时间年计划工作时间生产过程中停工时间年计划轧制时间大（中）修小修小计交接班换辊临时事故小计小时 876036038477481843603001207807404注：1.年计划工作时间是设备一年中最大可能的工作时间。2. 生产过程中停工时间包括了很多非计划停工时间。 3.大修每两年一次，每次15天。中修每年一次，每次9天。大中修平均每年15天，即360小时。4.小修一月4次，一次8小时，故一年384小时。4.2轧机生产能力分析各种规格的线材精轧速度根据各厂的技术条件而定。1.轧制时间：tzh单根坯料轧成成品的长度精轧速度 （4-1）2.间隙时间：t43.轧制节奏时间：Ttzht （4-2）4.按坯料计算小时产量： A3600GK1n/T （4-3）式中： A-平均小时产量，吨/小时； G-原料重量，吨； T-轧制节奏时间，秒； K1-轧机利用系数，即理论轧制节奏时间与实际达到的轧制节奏时间之比值。对于现代轧机取0.81.0,连续式轧机的为0.90.95，本设计取0.93。 n-轧制根数，本设计中取1。5.按成品计算的最大小时产量： A3600GK1bn/T （4-4） 式中：b为成材率，b96.8。6.轧机负荷率年纯轧时间年计划轧制时间，轧机能力分析见下表。表4-2轧机能力分析表Table4-2 Mill capacity analysis成品规格mm终轧速度m/s纯轧时间s间隙时间s轧制节奏时间s按坯料计小时产量 t/h按成品计小时产量t/h年计划产量(万吨)年纯轧时纯轧时间 h年计划轧制时间h轧机负荷率610096.8204100.8267.6102365.446716916.7764710071.133475.13390.7252487.82203101138.666812045.384449.384138.0288133.611910748.436499047.812451.812131.5607127.350710785.2331108043.569447.569143.2964138.7109161153.478118036.007440.007170.38164.927916970.1211126040.342444.342153.726148.80689604.8112 合计776317.523740489.3%5.主要设备的选择5.1加热炉5.1.1炉型选择用于线材车间的加热炉种类很多，按钢坯在炉内运行方式可分为推钢式步进梁式步进底式和步进梁步进底组合式加热炉。步进式炉与推钢式炉相比较，有以下显著特点：(1)在推钢式炉内，钢坯的运行是靠推钢机的推力在滑轨上滑行的，因此钢坯下表面往往产生划痕，对钢材表面质量带来不利影响但在步进炉内，钢坯的运行是靠步进梁、底托起前进、放下来完成的，所以不产生划痕；(2)在推钢式炉内，钢坯接触水冷滑轨部分温度较低，“黑印严重”，对轧件的尺寸偏差影响很大，但步进底式炉无水冷滑轨不产生“黑印”，步进梁式炉虽有水梁，钢坯并不连续接触水梁，而是间断、交替地接触水梁，“黑印”现象较轻，温差较小，对产品尺寸偏差的影响大有改善；(3)在推钢式炉内，钢坯是紧紧靠在一起的，高温下易产生“粘钢”现象，并且只能单面或双面受热，加热速度慢，温度不够均匀，但在步进炉内，每组钢坯间都留有较大的间隙，不仅避免了“粘钢”现象，而且实现三面、四面加热，加热速度快，温度均匀；(4)推钢式炉在推钢时易发生拱钢事故，炉子有效长度受钢坯断面尺寸和推钢机能力的限制，但步进式炉其长度度不受此限制。 可充分利用烟气的余热预热钢坯；(5)推钢式炉不能空炉，因此，对不同钢种不同加热工艺的调整、检修空炉等灵活性很差，但步进炉空炉方便，步进操作灵活，加热各种饲种的适应性强；(6)步进炉加热速度快，温度均匀，操作灵活，因此，减少了钢坯的烧损，推钢式炉的氧化铁皮占钢坯总重的1%5%，步进式炉的仅占0.5%0.8%，减轻了清渣劳动强度；(7)步进梁式炉的固定梁、步进梁和支撑管总的冷却表面积，约比推钢式炉底管的冷却表面积大一倍，故其热耗比推钢式炉的大15一20，水耗比推钢式炉的大60左右。本设计的钢坯断面尺寸为140140mm，由于步进式加热炉的优越性，故本设计采用步进式加热炉，进出料方式采用侧进侧出，因为侧入炉门小，以保证炉子的严密性10。又因为步进梁式加热炉的无损伤、低能耗、低烧损、低脱碳层，故不采用步进底式加热炉，而采用步进梁式加热炉。5.1.2加热炉尺寸的确定1.炉子宽度B炉子宽度B主要根据坯料长度来定。BnL2C （5-1）式中：n坯料排数，n1;C料间或料与炉的间隙间距（m），一般取0.30.45；本设计取0.3L坯料的长度，（m）；故，B11420.314.6m2.炉子长度（参考高速轧机线材生产一书）炉子长度主要根据加热炉产量确定：L11000QPL （5-2）式中：Q加热炉小时产量（t/h），本设计中取245 t/h； P有效炉底强度(kg/m2h），通常取800 kg/m2h；L坯料长度（m）；故炉长：L1（1000245）/（80014）21.875m3.上炉膛高度：1400mm；下炉膛高度：2100mm4.加热炉步进机构组成：上框架、下框架、横梁、斜辊、平移油缸、提升油缸等。型式：液压驱动步进式。步进梁：5根步距： 冷坯：260mm 热坯：300mm （参考马钢高线）5.热时间： t（70.05H） （5-3） 70.0514014minH 坯料高度5.2轧机形式和轧辊材质的选择以及传动方式的确定轧辊是轧钢机的主要部件。轧辊的尺寸结构、材质、使用、维护在相当大的程度上决定了轧机的技术水平。轧辊既是轧机设计的重要内容，也是组织生产中的主要管理对象。高速线材轧机一般由粗轧、中轧、预精轧、精轧机组成。由于各机组的机座型式不同所用的轧辊也不同。粗轧、中轧一般选用二辊水平轧机或平一立交替配置的二辊轧机。预精轧机组则多为悬臂式平立轧机。高速线材轧机大部为小辊径悬臂式二辊轧机相邻两架轧机的辊轴线呈90交角，而与地面成45或15/75角。5.2.1轧机和轧辊的选择原则轧机选择的主要依据是钢材的品种、生产规模以及由此确定的工艺流程。对工艺设计而言，轧机选择的主要内容是确定轧机的结构，主要参数及它们的布置。一般轧机选择参考以下原则：1.在满足产品方案的前提下，使轧机组成合理、布置紧凑；2.有较高的生产效率和设备利用系数；3.有利于机械化、自动化的实现，有助于工人劳动强度的改善；4.保证获得高质量的产品；5.轧机结构型式先进合理，操作简单，维修方便；6.备品、备件更换方便，易于实现标准化；7.有良好的经济技术指标。轧辊的选择：轧辊最主要的出发点是保证线材的表面质量。耐磨性是轧辊最主要的指标（相对于其它轧钢厂）。粗轧：压下量大，轧制条件恶劣，以强度、韧性为主。精轧：是保证产品质量的关键，以硬度和耐磨性为主。5.2.2轧机的选择1).粗轧和中轧机组粗轧机类型很多，有摆锻式、三辊行星式、紧凑式、平立交替式、水平二辊式等形式。摆锻式、三辊行星式已基本不用，紧凑式主要用于老厂的改造场地的限制，故重点讨论平立交替式和水平二辊式。平立交替式：可实现轧件无扭轧制，特别适合高级线材的生产，另外可实行无孔型轧制。现已有平立可转换轧机，可实现多线生产，但造价较高。以前用于高级钢的生产，现也普遍应用于碳结钢生产。水平二辊式：这种形式的粗轧机应用较普遍,尤其适用于以碳素结构钢低合金钢为主的多线轧制。其主要形式是闭口机架、短应力线轧机和预应力轧机。本设计的粗轧机组的轧机选择如下：数量：6架型式：双支撑、无牌坊短应力线二辊高刚度轧机特点：平立交替布置，轧制线固定，机架可横移，轧机由弹簧固定在底座上，液压松开。辊缝调整为液压马达。轧辊中心距：3m（为轧辊直径的5倍） 轧辊材质：球墨铸铁中轧机组的轧机选择如下：数量：6架型式：双支撑、无牌坊短应力线二辊高刚度轧机特点：平立交替布置，轧制线固定，机架可横移，轧机由弹簧固定在底座上，液压松开。辊缝调整为液压马达。轧辊中心距：3m（为轧辊直径的5倍）轧辊材质：球墨铸铁2）.预精轧机组当前多采用平立交替布置，具有悬臂式轧辊的预精轧机，其主要优点有以下几个；（1） 由于机架平立交替布置，实现了活套轧制，可以消除粗轧和中轧轧制时不可避免产生的堆、拉钢现象而造成的轧件尺寸不均匀，从而使精轧机组得到尺寸稳定且均匀的轧件，这对获得高精度的线材创造了极为有利的条件。（2） 机架间设有活套从而实现了无张力轧制，消除了由于堆拉钢而造成的轧件头、尾尺寸差，减少了切头、切尾，提高了成材率。（3）采用悬臂轴，碳化钨辊环，硬度高，每孔轧出量可成倍提高，更换辊环方便，提高了作业率。（4）到预精轧轧件的断面较小，为保证轧件断面形状正确、尺寸精确和工艺稳定，道次变形小，悬臂式轧辊的予精轧机完全完足要求，其以设备重量轻、占地小而。综上，本设计采用的预精轧机如下：型式：四机架悬臂辊环式，平立交替布置，实现无扭轧制，结构紧凑。每对轧辊偏心套的同步转动使两个轧辊能相对于轧机中心线进行对称调整，轧制线固定。辊环尺寸：285-20895mm材质：碳化钨电机功率：4004kw（交流）3）.精轧机组选择精轧机组是高速线材轧机最重要的、最关键的设备之一。当今世界主要有四种流行机组：摩根、阿希洛、德马克、达涅利。几种机型的主要特点如下表所示。表5-1：几种流行的轧机机组Table5-1:rolling mills结构和参数几种流行的机组摩根型德马克达涅利阿希洛工作机座布置形式侧交45，后为顶交45侧交45，后改为15/75平立交替顶交45辊缝调整机构偏心套式调整机构偏心套式调整机构偏心套式调整机构带液压平衡的摆臂式机架中心距800750mm800mm偏心套式调整机构920mm传动装置利用伞齿轮改变传动方向且变速利用伞齿轮仅改变传动方向变速由圆柱齿轮完成利用伞齿轮改变传动方向且变速利用伞齿轮改变传动方向且变速本设计采用摩根第六代v型超重型轧机，它主要有以下几个优点：1)采用顶交45机型，传动轴至地面设备机组距离短小，设备重心低，倾动力矩小。机组稳定性好，震动小，噪音低，重量小、刚性大。2)操作视野开阔，便于操作管理。3)主电机功率大，为进一步提高精轧操作速度和实现低温轧制创造了条件。4)机架承载能力大，提高了轧制精度，最高轧制速度可达140m/s,成品范围大,生产率极高，是目前无扭精轧机的主导机型。型式：8机架摩根重载型45无扭轧机。各机架与水平成45角交替布置。相邻机架互成90角。轧制线固定，液压换辊环，无扭微张力轧制。辊环材质：碳化钨保证速度：100ms电机功率：21002kw（交流）5.2.3轧机的传动方式在轧钢机的传动方式上，近年来粗轧和中轧机组已逐渐由单独传动的方式取代了单独与成组相结合的方式，原因为： （1）在粗轧机的第13架轧机上，采用单独传动可消除来料钢坯的尺寸波动，可灵活地调节轧制断面尺寸而不致产生超出要求的堆钢或拉钢轧制现象；另一个原因是这个部位的轧制速度很低(0.4米/秒)，若采用成组传动反会增大传动机构的设备重量，因此，这个部位全采用单独传动方式更为合适。（2）对轧机采用单独传动，可以满足灵活地调整轧制断面尺寸的要求，对磨损程度不同的轧辊可进行个别调整，可避免不论磨损程度如何而一律去车削的弊病，因而可使轧辊使用寿命得到充分发挥。（3）轧机采用单独传动后，在保持连轧关系的条件下，通过调整轧辊辊缝和转速，可轧出各种规格产品所要求的中间断面尺寸。（4）在一定限度内，可以适应加大开孔断面等改变孔设计的情况 。高速线材轧机中，精轧机组采用集体传动方式，这是因为：（1）为尽量缩短轧件头尾因拉钢轧制而造成的超差长度，要求轧机的结构尽量紧凑，从而使机架的间距很小，在这种紧凑的条件下，轧机布置成单独传动是不可能的。（2）高速线材轧机的精轧机，不仅速度高，而且随产品规格的不同还需调节成各不相同的速度，若搞成单独传动，机架数量多，各产品规格在各架次所要求的速度差异较大,故所需求的电气控制系统必将十分复杂，同时也必须要求有比较高的灵敏度才能适应。因而，即使电气系统能够做到，但要做到保持所有产品规格在机架间的微张力轧制关系，实际上也是难以实现的。（3）集体传动组合结构，大大地改善了咬入瞬间的电机动态速降问题，使各机架间微张力关系不受电气设备的影响，从而为高速下微张力轧制创造了有利条件。综上所述，设计中粗、中、预精轧机组采用单独传动，精轧机组采用集体传动。5.2.4轧辊尺寸参数的确定1.轧辊直径D的确定10由经验可知： DKH （5-4）式中：D轧辊直径，（mm）；K经验系数（粗轧机组轧辊辊身直径一般为轧件高度的45倍，故K取45）H坯料的高度，（mm）；由此得粗轧机组16架轧机辊径D（45）140560700mm本设计取粗轧机14轧辊直径D600mm，56轧辊直径D560mm。2.辊身长度的确定经验公式： LKD （5-5）式中：K经验系数，对型钢轧机K取1.61.9。轧机主要性能如下表：表5-2轧机主要性能表Table5-2 rolling mill机 组 机架号 轧机型式辊 径（mm）辊身 长度（mm）主电机最大辊径最小辊径功率（kw）型式转速 （rmin）粗轧机组01H6305601020800AC21580002V6305601020800AC21580003H6305601020800AC21580004V 6305601020800AC21580005H5505009601000AC21580006V5505009601000AC215800中轧机组07H420380672800AC21580008V420380672600AC21580009H420380672800AC21580010V420380672600AC21580011H420380672800AC21580012V420380672600AC215800预精轧13H320280512400AC21580014V320280512400AC21580015H320280512400AC21580016V320280512400AC215800续表5-2轧机主要性能表 Table5-2 rolling mill精轧机组17452302007521002AC2158001845230200751945230200752045230200752145230200752245180150652345180150652445180150656.辅助设备的选择及计算6.1P/F线运输能力验算6.1.1“C”形钩的运行周期“C”形钩行走一圈行程：约400m“C”形钩行走速度：约0.3m/s“C”形钩行走一圈所需时间：1334s从集卷站接受盘卷时间：50s检查时间：50s修剪、取样时间：50s压紧打捆及辅助时间：60s称重、挂标牌时间：50s卸卷时间：40s以上合计：“C”形钩运输周期时间为1634s6.1.2“C”形钩的数量上卷周期时间：60s在理想工作情况下“C”形钩的数量：16346028个考虑工作中正常的操作延误，滞留的钩子分布如下：受卷前： 2个检查点前： 2个打捆站前： 2个称重站前： 1个卸卷站前： 1个合 计： 8个打捆前松卷： 10个“C”形钩小车组维修段维修及储备钩子数：2个以上总计，正常所需的“C”形钩数量为：48个。6.2斯太尔摩冷却运输线的选择在线材生产过程中，轧制出来的线材产品必须从轧后的高温红热状态冷却到常温状态。线材轧后的温度和冷却速度决定了线材内在组织、力学性能及表面氧化铁皮数量，因而对产品质量有着极其重要的影响。所以，线材轧后如何冷却，是整个线材生产过程中产品质量控制的关键环节之一。随着终轧温度和速度的提高，盘重的增大，在这神情况下，再采用自然冷却方式，不仅使线材的冷却时间加长厂房、设备增大，而且会加剧盘卷内外温差，导致冷却极不均匀，并将造成以下不良后果：1）.金相组织不均匀。2）.性能不均匀。3）.氧化铁皮过厚。4). 由于线材成卷堆冷冷却缓慢，对于含碳量较高的线材来说，容易引起二次脱碳。为了避免线材盘卷在8001050高温下自然冷却时，因盘卷内外温差大而导致表面严重氧化，盘卷内部不符合要求，机械性能低，拉拔性能差等问题，在线材生产过程中需要控制冷却。一般线材轧后控制冷却过程可分为三个阶段，第一阶段的主要目的是为相变做组织准备及减少二次氧化铁皮生成量。一般采用快速冷却，冷却到相交前温度，此温度称为吐丝温度；第二阶段为相变过程，主要控制冷却速度；第三阶段相变结束，除有时考虑到固溶元素的析出采用慢冷外，一般采用空冷。本设计采用斯太尔摩冷却法。该工艺是将热轧后的线材经两种不同冷却介质进行不同冷却速度的两次冷却，即一次水冷和一次风冷。其工艺的特点是适应不同钢种的需要，具体冷却形式为标准型冷却、缓慢型冷却和延迟型冷却。（1）标准型冷却工艺。标准型冷却的散卷运输机上方是敞开的，吐丝后的散卷落在运动的输送链上，由下方风室鼓风冷却。在线材散卷运输机的下面，分为几个风冷段，其段数根据产量而定，一般为57段。每个风冷段设置一台风量为8500090000m3/h风压约0.02Mpa的风机。当呈搭接状态的线圈通过运输机时，可调节风门控制风量，经喷嘴向上对着线材强制吹风冷却。它适合于高碳钢线材的控制冷却。（2）缓慢型冷却工艺。它与标准型冷却的不同之处在于在运输机的前部加了可移动的带有加热烧嘴的保温炉罩。由于采用了烧嘴加热和慢速输送，缓慢冷却斯太尔摩运输机可使散卷以很缓慢的冷却速度冷却。在缓慢冷却斯太尔摩运输机的前三段上，装有用铰链连接并可打开或关闭上盖的燃烧室，燃烧室内装有烧嘴，用来控制线材的冷却温度。这种缓慢冷却型运输机特别适用于低碳、低合金钢线材的控制冷却，也适合于高碳钢线材的控制冷却。缓慢冷却斯太尔摩线用于处理低碳钢、低合金钢线材及合金钢之类线材。（3）延迟型冷却工艺。延迟型冷却工艺是在标准型冷却工艺基础上，结合缓慢型冷却工艺的特点加以改进而成的。他在运输机的两侧装有隔热的保温层墙，并在两侧保温墙上方装有可灵活开闭的保温罩盖，当保温罩盖打开时，可进行标准型冷却；若关闭保温罩盖，降低运输机速度，又能达到缓慢型冷却效果，它比缓慢型冷却设备简单、经济。由于它在设备构造上不同于缓慢型，但又能减慢冷却速度，故称为延迟型冷却。它适用于冷却各类碳钢、低合金钢及某些合金钢线材。由于延迟型冷却适用性广，工艺灵活，省掉了缓慢冷却的加热器，设备费用和生产费用相应降低，因而近些年来所建的斯太尔摩大多采用延迟型控制冷却线。斯太尔摩控制冷却法三种形式的工艺特点及区别如下表。表6-1三种斯太尔摩冷却线的比较Table6-1 cooling method类型标准型延迟型缓慢型设备特点链式或辊式运输机，风冷，造价低有绝热面板，侧墙，顶盖的运输机，造价低，产量较大有绝热面板，侧墙、顶盖、电热烧嘴的运输机，造价高，产量低冷却速度4.4410C/s1.1110C/s0.2810C/s最小运输速度0.254m/s0.051m/s0.051m/s低碳钢和低合金钢有一定的软化退火效果，不适合于生产低碳、低合金钢比标准型软化效果好、低合金钢的抗拉强度可降低34Kg/mm有较好的软化效果、低碳钢和低合金钢最合适中碳钢和高碳钢有较好的软化效果、低碳钢和低合金钢最合适比标准型好，用于紧固件的中碳钢生产，抗拉强度可减少10%15%有利于冷镦加工比延迟型好，比较接近铅浴淬火处理水平合金钢适用于一般生产要求，比延迟型综合性能差软化退火比标准型好,有利于提高综合机械性能,减少二次氧化铁皮,提高表面质量软化退火效果最好，综合机械性能最好由上述介绍和图表中的比较，本设计选用延迟型的斯泰尔摩冷却线。从冷却效果和质量上看，辊式运输机比链式好。因此本设计采用十段“大风量式”辊式运输机。十段“大风量式”辊式运输机,根据钢种既可进行快速冷却,又可进行缓慢的延迟冷却,以达到所要求的金相组织和机械性能.型式:大风量辊式延迟型斯太尔摩散卷冷却线长度：105m辊道运输速度：0.05-1.5m/s驱动方式：电机驱动风机数量：18台每台风量：156000m3/h6.3其它辅助设备的选择6.3.1上料台架型式：步进式承载钢坯尺寸m台面载荷：75交流电机传动6.3.2钢坯质量检测装置 型式:气动拔钢式 升降臂个数:4个 传动臂个数:2个 收集筐能力:8t6.3.3称重装置称重精度：在称重范围为15003000kg时，0.1%；7501500时，0.2%；称重周期：1518s;最小读数：1kg6.3.4炉尾推钢机总推力：150Kn推速：0.035 m/s回程速度：0.075m/s工作行程1m。6.3.5出钢机最大送进速度：1.36m/s最大回程速度:2.54m/s推杆最大行程:19m推杆推力（二辊）:38kN6.3.6出钢机夹送辊 上辊横移，液压摆动压下夹紧型 辊子规格： 上辊 380220mm 下辊 300980mm 夹紧力：90k6.3.7轧前事故卡断剪 作用：钢坯切头，发生事故时，将钢坯切断。 型式：液压摆动式 最低剪切温度：900 最大剪切断面：160160mm最大剪切力：2000kN最短剪切周期：60s一次重磨剪刃寿命：17000次6.3.8高压水除鳞装置 最大水量：20m3/h 水压：20MPa6.3.9飞剪机位置:布置在6号轧机后 作用：正常生产时，对轧件进行切头和切尾；发生事故时，对轧件进行连续碎断，保证轧制顺利进行，缩短事故处理时间。型式：启停式回转飞剪 剪切断面：80mm 剪切温度：900C最大剪切力：650kN 剪切速度：0.8-1.8m/s 碎断长度：850mm 剪切长度：70mm15mm 一次重磨剪刃寿命：17000次6.3.10飞剪机位置:布置在12号轧机后 作用：正常生产时，对轧件进行切头和切尾；发生事故时，对轧件进行连续碎断，保证轧制顺利进行，缩短事故处理时间。 型式：连杆式启停飞剪 剪切断面：50mm 剪切温度：900C最大剪切力：250kN 剪切速度：24m/s 碎断长度：750mm 切头长度：150mm25mm 刀片使用寿命：约半年6.3.11活套（包括侧活套和立活套） 作用：侧活套，在预精轧前，使中轧和预精轧之间实现无张力轧制。预精轧和精轧机组之间，实现无张力轧制。 立活套，在预精轧机组间，实现无张力轧制。 型式：水平布置，气动操作，光电扫描监测。 启套范围：侧活套为01300mm，立活套约为250mm6.3.12轧机组前水箱 水箱数量：6个 水箱长度约6米 水箱有4个喷嘴，1个清扫喷嘴冷却水压：0.6MPa清扫水压：1.2MPa6.3.133飞剪机 位置：布置在精轧机组前 用途：用于切头尾和分段 型式：回转式，启停工作制 传动：交流变频传动 最大剪切断面：25mm 最低剪切温度：900C最大剪切力：70kN 剪切速度：最大12 m/s6.3.14碎断剪作用：下游轧件出现故障或废品时，将轧件碎断。型式：连续