毕业论文-年产70万吨棒材车间工艺设计

毕业设计（论文）题目年产70万吨棒材车间工艺设计学院专业班级学生姓名学号指导教师职称评阅教师职称年月日摘要本设计为年产70万吨棒材车间工艺设计。品种为圆钢和螺纹钢的小型棒材厂，设计中选择16MM的圆钢作为典型产品进行该车间的设计。本设计采用全连续轧制生产工艺，全线共有轧机18架，其中粗轧机6架，中轧机6架，精轧机6架，终轧最大轧制速度为16M/S。采用主要工艺流程为选定坯料加热除鳞轧制（粗、中、精轧）冷却（水冷、风冷）打捆检查入库。棒材以定尺交货，横列式、半连续式、全连续式各种轧机都可以进行生产。采用全连续式平立交替布置轧机，以保证产量且减少事故。本设计以设计任务书要求为指标，首先论述了棒材的发展概况和市场需求，然后选择典型产品的产品大纲的制定、轧机的选择、孔型系统的选择及典型产品的孔型设计、力能参数的计算及校核、辅助设备的选取、车间布置等。关键词型钢棒材孔型设计车间设计工艺流程ABSTRACTTHISISTHETECHNOLOGYDESIGNFORPRODUCING700,000TONSOFHOTROLLEDBARWORKSHOPPERYEARROUNDSTEELWITHDIAMETEROF16MMISCHOSENASTYPICALPRODUCTOFTHEWORKSHOPTOBEDESIGNEDANDWECARRYOUTNATIONALSTANDARDDURINGTHEPRODUCTIONWEUSECONTINUOUSROLLINGTECHNOLOGY，THEREIS18MILLINCOMMON,6FORROUGHINGMILL,6FORMEDIUMMILL,6FORFINISHINGMILLTHELARGESTENDMILLSPEEDISABOUT16M/STHISPAPERALSOANALYZEDTHECONTEMPORARYRODPRODUCTIONINCHINAASERIESOFPROBLEMSTOBESOLVEDAREPUTFORWARDTHEDESIGNBASESONTHEDESIGNPAPER,WHICHFIRSTLYSTATESTHEDEVELOPMENTTHENECESSITYANDPOSSIBILITYOFSETTINGUPAPLANTAREALSODISCUSSEDTHENTHEDESIGNISSETOUTINCERTAINPROCEDURES,MAINLYINCLUDINGTHEMAKINGOFPRODUCTOUTLINE,CHOOSINGMILLS,CHOOSINGPASSSYSTEM,DESIGNINGOFPASSINTYPICALPRODUCTSFORCEANDENERGYPARAMETERSCALCULATINGANDCHECKING,AUXILIARYEQUIPMENT,CHOOSINGWORKSHOPARRANGEMENTKEYWORDSBAR；PASSDESIGN；WORKSHOPDESIGN；TECHNOLOGICALPROCESS目录摘要IABSTRACTII一绪论111国内棒材生产研究现状1111产能高1112生产设备参差不齐1113管理水平逐年提高2114高质量、高附加值的经济线材少212国外棒材生产研究现状213棒材生产技术发展现状3131无头轧制技术3132热送热装和感应加热的应用3133低温轧制3134棒材的高精度轧制4135高速剪切技术414棒材生产的目的和意义4二产品大纲521产品大纲的确定要求及内容5211产品的标准5212产品大纲编制时应注意的问题5213产品方案的主要内容5214产品质量622产品大纲623坯料选择7三典型产品及其轧制工艺研究931典型产品932钢中各元素的作用933轧制工艺对钢材组织、性能的影响1034常规工艺轧制条件下HRB335的组织1335化学元素对HRB335CCT曲线的影响13四生产工艺流程1541棒材轧制生产工艺的制定15411制定生产工艺的原则15412生产工艺流程图1542生产工艺的过程17421坯料表面预处理17422坯料加热17423钢材的轧制18424钢材的冷却与精整19五轧机选择与轧辊参数2151轧钢机的选择原则2152轧机型式对比选择21521开式机架21522闭式机架21523半闭口机架22524平立可转换轧机2253轧机布置选择比较23531横列式轧机23532顺列式布置的轧机24533连续式布置的轧机24534横列式轧机与连续式轧机的比较2454轧辊参数确定25541轧辊材质的选择25542轧辊各个参数的确定26543轧辊轴承27544轧辊的调整机构28六辅助设备的选择2961选择原则2962加热设备29621入炉设备29622出炉设备29623炉型的选择30624炉子尺寸的计算3163导位、活套设备32631导卫装置32632活套装置3264剪切设备的选择32641飞剪机132642飞剪机233643倍尺剪334644定尺剪43465冷床的选择3566堆垛机3567打捆机35七孔型系统的选择与设计3771孔型设计理论37711孔型设计的内容37712孔型设计的基本原则要求37713孔型设计的一般步骤3872孔型系统的选择38721延伸孔型系统38722精轧孔型系统40723孔型系统的排列4073孔型的设计计算40731典型产品与道次计算40732孔型延伸系数分配与校核42733轧制各道次面积和尺寸的确定43734成品孔型（K1）的设计45735成品前椭圆孔型（K2）设计47736成品再前孔（K3）设计47737箱型孔的设计48738椭圆孔的设计49739圆形孔的设计50八轧制节奏图表与产量计算5381计算各机架轧辊工作直径53811箱型孔型中轧辊的工作直径53812椭圆孔型轧辊工作直径53813圆形孔型轧辊工作直径5382咬入角的计算5383前滑值的计算54831摩擦系数的选择54832中性角的计算54833前滑值的计算5484轧辊转速及电机速度的确定5485轧制节奏图表55851各机架道次轧制间隙时间56852总间隙时间57853轧制总延续时间5786轧钢机产量的计算57861轧钢机产量概述57862轧钢机产量的计算5887车间年产量的计算59九力能参数的校核6191轧制温度的计算61911轧制道次中的温度变化的影响因素61912各道次轧制温度的确定6292轧制力能计算及轧辊校核63921平均单位压力的计算63922总轧制压力计算64923轧制力矩的计算65924附加摩擦力矩的计算66925空转力矩的计算66926静力矩的计算67927等效力矩的计算67928电动机功率的计算67929轧辊校核68十车间工艺平面布置73101车间平面布置73102设备间距的确定731021加热炉到第一架轧机距离的确定731022轧机间距的确定741023水冷区域的确定741024制动裙板74结论75参考文献77致谢79一绪论在现代社会的国民生产中，棒材作为钢铁产品的组成部分，即便是在当前国际经济危机的大环境下，由于我国采取扩大内需，建设基础设施，鼓励发展房地产业的政策，棒材的生产仍然十分重要。由于钢铁材料的用途十分广泛，不论农业、工业、国防建设，都需要有质量优良，品种齐全，数量足够的钢铁，因此钢铁工业的发展有着非常重要的意义1。工业发展的历史表明，钢铁工业是整个工业发展的基础，钢铁生产状况是衡量一个国家工业水平的重要标志。我国是一个发展中国家，住房尚需大量发展，建筑用钢的需求在很长一段时间内都将是很高的。另外随着人民生活水平的提高，相应汽车用钢的需求也会越来越多。11国内棒材生产研究现状棒材生产线按工艺顺序包括加热炉区、粗轧区、中轧区、精轧区、冷床区、收集区组成2。钢铁材料以其所具有的特性较高的强度和韧性、易加工成型性、绿色可循环性在未来时期内仍将是重要的结构材料。随着我国汽车制造、电气机械、船舶制造工业的发展，板材、管材在钢材中所占的比例将逐渐提高，线棒材所占比例将有所下降，但其绝对值仍在上升。而且线棒材生产结构将发生很大的变化。一个轧钢车间不但要进行坯料到最终轧材的形状上的改变，而且要做到产品的高质量、高产量、易操作、工作区域的简化3。我国目前线棒材生产有如下特点1。111产能高我国线棒材无论是轧机数量，还是产量均居世界第一位，而且其产量还在以较快速度增长年平均增长速度为15左右，目前我国线棒材占钢材总产量的4850。与此同时，美国同期线棒材产量占钢材总产量的22左右，日本同期线棒材产量占钢材总产量的27左右，而且几年来产量相对平稳。因此我国线棒材无论是所占钢材总产量的比例还是绝对产量均高于美国和日本4。112生产设备参差不齐有关统计数据表明，棒材产量在国内钢铁生产总量中约占25以上，且随社会的发展其需求量有增无减。但国内棒材生产线生产装备却有相当一部分是20世纪7080年代，有的甚至更早5。近年来我国小型轧机向连续化发展，线材生产则趋向采用高速线材轧机，到2002年6月底，全国共投产连续及半连续小型轧机70套，设计产能超过2100万T/A，其中国产化设备超过40。到目前为止，全国共投产高速线材轧机约70台套含线棒材复合轧机，设计产能超过1700万T/A。国产化设备最高精轧速度可达90M/S。与此同时，我国目前尚有一些落后的小型线材轧机再生产。据调查，约有40的小型型钢线棒材生产线属于落后淘汰设备，约30的落后线材生产线应被淘汰。113管理水平逐年提高近年来，我国线棒材厂总体生产管理水平不断提高，一般连续小型及高速线材轧机投产后2年左右即能达到或超过设计产量。2000年以后，不少小型线材轧机的成材率达到97，一些实行负偏差轧制的轧机，成材率约在98以上。另外，由于注重产品质量的提高，开发了400MPA级带肋钢筋。并且，不少企业努力增加硬线生产比例，特别是在扩大高强度低松弛预力钢丝、钢绞线生产份额，改善冷墩钢质量，扩大产品规格上采取了多项措施。最近新投产的几套高速线材轧机，可提供525MM线材，直径公差达01MM，椭圆度达014MM，可满足不同用户的需求3。114高质量、高附加值的经济线材少金属制品是高速线材的深加工产品，其使用价值优于热轧产品，可节约金属3040。据统计，发达国家金属制品的产量已占线材产量的5070。我国虽然线材产量占钢材总产量的219居世界第一位，可用于金属制品的只占线材产量的30，很多高质量要求的产品仍靠进口。今后我国棒材生产应着重开发和消化吸收的技术和工艺有无头轧制工艺、高精度轧制技术、棒材低温轧制技术、控制冷却工艺、自动控测技术、TMCP技术、在线热处理技术等1。尽管近年来棒材质量较80年代有了新的发展与提高，但发展还是极不平衡的。小型棒材一直是我国消费量最大的钢材品种，并且一直以较高速度增长，近20年来，小型棒材产量占钢材的总产量的235277。我国现有先进轧机产能仅为需求量的一半。国内棒材厂家也都清楚地看到目前的市场形势，纷纷加大改造或新建力度，增加产量、改进工艺、提高质量4。12国外棒材生产研究现状国外棒材生产工艺的发展集中在工艺的短流程、轧材性能的高品质化、品种规格的多样化、控制手段的智能化等方面6。近30年来，日本、美国、欧洲等合金结构钢的合金化与冶炼、压力加工工艺有了很大的发展，主要体现在微合金或合金化、二次精练与连铸、控轧控冷等方面7。从1970年开始，炼钢工艺的变化主要为铁水预处理以降低钢水中磷、硫和硅的含量，钢包精练加钙脱硫以提高DWTT和夏比冲击能。由于铁水预处理及炉外精练技术的发展与日益成熟，使得转炉流程在特殊钢生产方面发挥了重要作用。目前合金结构钢中小型棒材趋于向高速化、连续化和自动化的方向发展8。国外生产合金结构钢中小型轧机有三种类型第一种是横列式或多列式轧机；第二种是采用活套式无张力轧制的瑞典式轧机；第三种是连续式轧机9。全球钢材市场竞争十分激烈形势下，钢铁企业要想在市场竞争中处于不败之地，谁有最低的成本，谁有最好的质量，谁就有了制胜的法宝。在运用新技术、新方法来实现对标挖潜、降本增效、提高产品质量方面，轧钢生产企业在进行大量的投资改造中。如何在现有工艺基础上走出利用最少投资，取得最大效益的新路子是目前所有钢材生产企业面临的难题。13棒材生产技术发展现状棒材现有的生产工艺和品种规格来看与国外同行相比仍处于相对劣势，为此国内生产工艺必须进行技术改造，其发展方向应是1采用先进的工艺和技术，缩小与国内先进连轧生产线的差距，达到国际先进水平。2应用冶铸轧短流程生产技术，使轧制工艺与前后工序形成连续化、紧凑化、节能化和可持续发展。3应用高精度轧制技术，提高产品质量10。棒线材车间布置形式经历了从单机架、棋盘式、跟踪式和半连轧式，发展到了目前广泛应用的全连续式。设备也从二辊、三辊式轧机发展到了悬臂式和平立可互换的短应力线轧机7。其生产技术也发展到以下技术131无头轧制技术无头轧制与常规轧制相比，生产效率提高1216，生产成本降低25308。定尺率接近100，金属收得率提高约1。从轧件品质分析，因为轧制时仅存在着一个头部，所以能明显减少轧件纵向尺寸和性能不均现象。132热送热装和感应加热的应用随着连铸技术的日趋完善，已经实现了无缺陷铸坯的连续生产，这就使热送热装、感应加热和连铸连轧成为现实。133低温轧制此技术被广泛应用在普碳及低合金结构钢的生产中。低温轧制是利用金属在再结晶温度以下进行塑性加工能使晶粒得到细化的原理，生产出具有更高的力学性能、更好的表面质量和更优越工艺性的轧件，避免了传统离线热处理工序，节能降耗效果非常明显。134棒材的高精度轧制高性能轧机的应用使轧制精度大大提高，其中最有代表性的是KOCKS/DANIELI的RSM机组。3架3辊缝自动控制设备，实现了对圆、方、六角、角、槽和扁钢产品在较宽尺寸范围内尺寸公差的严格控制。135高速剪切技术圆盘式高速飞剪机的问世不但使常规生产方式下线材头和尾的自动剪切得以实现，并能将切掉部分做碎断处理，避免了精整区人工切头尾和取样操作，并能配合ECR或EWR生产方式做轧件切断处理。高速飞剪机在微机控制下，能精确控制切头尾长度和线卷重量，目前最大剪切速度已达140M/S。14棒材生产的目的和意义从我国的棒材发展史可以看出，我国热轧带肋钢筋的生产水平不断提高，普通钢筋从低碳钢、低合金钢向微合金钢发展，预应力钢筋从强度偏低、松弛较大向高强度、低松弛的钢绞线、钢丝发展，同时，冷加工钢筋的发展趋向是冷拔钢丝、冷拉钢筋从广泛采用到被淘汰出局，而作为细直径的冷轧钢筋和冷轧扭钢筋，仍将是普通钢筋的一种补充，它们的存在与发展，取决于其产品的质量、价格和售后服务，它们将通过市场机制与细直径的热轧带肋钢筋进行竞争7。棒材广泛用于被广泛用于民用建筑、高层建筑、重点工程机场、港口、高速公路、桥梁、电厂等建设，是一种非常重要的钢材。型钢生产在轧钢车间生产中占有重要的地位，据不完全统计，目前我国每年生产的型材占钢材生产总数量的50左右，因此，掌握型钢生产理论与工艺，对提高型钢产品质量和精度，开发新品种、新工艺、新设备，完善生产自动化和计算机控制技术，具有很大的现实意义。在本设计中，自动化程度极高，从坯料上料到成品，一线全部自动化，无需人工操作。坯料选用连铸坯取代初轧钢坯，提高了成材率，简化了工艺过程，降低了生产成本。同时，设计采用全连轧生产线，缩短了轧制周期，提高了轧机产量、轧制精度和成品质量，降低了成本。并且在轧制的精轧部分采用平立辊交替轧制，减少轧制事故的发生，提高了生产效率。二产品大纲21产品大纲的确定要求及内容211产品的标准国家有关部门根据产品使用上的技术要求和生产部门可能达到的技术水平，制定了产品标准。按照制定的权限与使用范围的不同、产品标准可分为国标、冶标、企标等。产品标准一般包括以下内容1规格标准规定产品的牌号、形状、尺寸及表面质量，并且附有使用供参考的有关参数等。2性能标准规定产品的化学成分、物力机械性能、热处理性能、晶粒度、抗腐蚀性、工艺性能及其他特殊的性能要求等。3试验标准规定作实验时的取样部位、试样形状和尺寸、试验条件以及实验方法等。4交货标准规定产品交货、验收时的包装、标志方法及部位等。212产品大纲编制时应注意的问题1满足国民经济发展对轧制产品的需要，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6。2考虑各类产品的平衡，尤其是地区之间产品的平衡。要正确处理长远与当前、局部与整体的关系。做到供求适应、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和建厂地区产品的合理分工。有条件的要争取轧机向专业化和产品系列化方向发展，以利提高轧机的生产技术水平。4考虑建厂地区资源及钢材的供应条件，物资和材料等运输的情况，逐步完善和配套起独立的轧钢生产体系。5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213产品方案的主要内容1车间生产的钢种和生产的规模；2各类产品的品种和规格；3各类产品的数量和其在总产量中所占的比例等。214产品质量1圆钢按下列国家标准组织生产、进行检验和交货GB70088碳素结构钢GB/T6991999优质碳素结构钢GB30771999合金结构钢GB/T64782001冷镦和冷挤压用钢GB122284弹簧钢其中产品尺寸精度应满足GB/T70286中I组允许偏差，具体数值为直径公差2030MM030MM3150MM040MM5180MM060MM椭圆度2040MM不超过直径公差总值的50。4180MM不超过直径公差总值的70。弯曲每米不超过25MM，总弯曲不超过棒材全长的025。定尺长度误差60MM。2螺纹钢筋按国家标准GB149998组织生产、进行检验和交货。3成品交货状态成品棒材以直条成捆状态交货。棒材定尺长度612M每捆棒材重量20004000KG4打捆道次6M棒材捆3道；69M棒材捆4道；912M棒材捆5道；22产品大纲近年来，随着我国经济的高速发展，对棒材特别是热轧带肋钢筋的需求量很大。但是我国棒材生产线基本大量生产普碳钢等经济价值不高的产品，优质棒材产量存在严重不足，所以，棒材在我国的市场潜力非常大，广泛用于建筑工程、机械结构、汽车零件制造等方面。所以本次设计中，产品多为高附加值产品。产品大纲制定原则1满足市场和国民经济发展对产品的要求。产品大纲的编制根据国内外市场短期和长期对产品数量、质量和品种等方面的需要，同时，兼顾国民经济各部门情况，即考虑当前的需要，又考虑将来发展的需要。2产品的平衡。产品大纲的编制应考虑国内外钢厂生产的布局和配套以及出口的问题。3建厂地区的条件、生产资源、自然条件、运输条件、投资等的可能性。在进行产品大纲的编制时，要以以上三点作为依据，全面考虑，三者不可偏废。该车间设计生产的产品主要有圆钢、热轧带肋螺纹钢筋、方钢、扁钢等。具体产品大纲见表21表21棒材车间产品大纲序号产品名称产品规格/MM代表钢种执行标准年产量/T比例/11240Q23570000102124045700001031240AM356000841240BL3ML452800045圆钢124020CRMOGB/T702、GB13013、GB/4149915600086热轧带肋螺纹钢筋1240HRB335HRB400GB/T14992350000507方钢1414161618185050Q235GB/T7027000010合计700000100该棒材车间设计为年产70万T的钢材，产品规格为螺纹钢1240MM，圆钢1240MM，都以热轧直条状态交货，定尺长度为6MM12MM，具体的长度根据客户的要求确定。23坯料选择目前，轧钢生产用坯有三种即用连铸坯、钢坯、钢锭。钢锭是炼钢生产的最终产品，也是钢材生产的原料。钢锭质量的优劣、重量的大小及钢锭的类型对钢材产品生产有很大的影响。钢锭经开坯轧制成不同规格的钢坯。可根据不同的产品特点，选择与成品钢材形状相近似的钢坯。连铸坯是直接将钢水铸成轧机所需要的各种规格和断面形状的钢坯的生产过程，省去了初轧生产过程。随着冶炼技术的不断发展，连铸和棒材轧机之间的连接的合理优化，从连铸坯考虑采用较大的断面，大连铸坯在连铸过程中有利于夹杂物上浮，更能保证质量，同时，在压缩比一定的情况下，较大断面的连铸坯有利于生产更大规格和产品质量更好的钢材。三种原料比较如下表22所示表22轧钢生产各种原料比较原料种类优点缺点使用条件钢锭不用初轧开坯，可直接轧制成材金属消耗大，成材率低，中间不能进行清理，压缩比小，产量低仅特殊用途轧机用钢锭作原材料，大部分钢锭要经初轧机、中型开坯轧机或锻压机轧成各种钢坯钢坯压缩比大，可中间清理，故产量大。钢种不受限制，成材率高需要初轧开坯，使工艺和设备复杂。能耗和产品成本提高，比用连铸坯金属消耗大得多，成材率低大型钢铁联合企业以及生产品种较多的各种车间连铸坯金属消耗少，成材率可提高612，不用初轧，缩短工艺流程，可节能降耗，降低成本钢种受到一定限制（主要用于镇静钢），压缩比较小，对有些产品受到限制，另外连铸坯规格较少，不适用于多品种小批量生产的要求，连铸工艺要求严格适合于大、中、小多类钢铁企业，生产品种较少，毗连较大的情况；适用于压缩比要求不特别严格的产品通过上述比较，本设计选用连铸坯作为生产原料。三典型产品及其轧制工艺研究31典型产品近年来，我国建筑业发展迅速，致使国内对热轧带肋螺纹钢筋用钢的需求量大大提高，所以典型产品选择HRB335热轧带肋螺纹钢筋。其化学成分如表31所示表31HRB335钢的化学成分标准C（）SI（）MN（）P（）S（）GB1499199801702504008012016000450045内控01802304007012015000400040注HRB335生产时钢的化学成分必须符合内控规定。控制C含量满足038450硬度较高，与普通轧辊相比，单槽轧制量可提高2倍中轧珠光体球磨铸铁6080400韧性抗剥落性能较高精轧高速钢7885高耐磨性、高强度、高抗事故热冲击能力542轧辊各个参数的确定轧辊参数主要有轧辊直径和辊身长度以及辊颈的直径长度。根据经验，轧机轧辊直径与轧制的坯料高度有关系，在进行工艺设计时可以采用两种方法来预选轧辊直径按经验公式选取和参考相同类型的轧机情况选取。在实际设计时由于考虑到轧机制造和备品备件的管理使用方便。往往又采用分组的办法，也即同一组轧机中轧辊直径相同，对于连轧机，随着接近成品机架一般采取愈来愈小的辊径值。因为愈是接近成品机架，由于轧件断面尺寸和压下量的减少，金属对轧辊的压力大为减小，轧制的咬人条件也大为改善。这样选择轧辊直径有利于减少设备重量和减少能量消耗。又考虑到设备制造及备品备件的管理使用方便，因而采用分组的方法，即同一组轧机中轧辊直径相同6。辊身长度是轧辊尺寸的另一重要参数。型钢轧机辊身长度主要取决于孔型配置轧辊的抗弯强度和刚度。典型产品设计中各机架轧辊主要参数见下表52。表52各机架轧机轧辊参数机架号轧辊直径D/MM辊身长度L/MM辊颈直径D/MM辊颈长度L/MM电机功率/KW电机转速/R/MIN减速机速比I1610700305305500800123326107003053055008008653495650250250500800532449565025025050080040754956502502505008003486495650250250500800264742065021021065010002138420650210210650100014394206502102106501000115104206502102106501000811135065017517565010005712350650175175650100040133506501751751000120041143506501751751000120030152506501251251000120018162506501251251000120014172506501251251000120013182506501251251000140012543轧辊轴承轧辊轴承是轧机工作机座中重要部件，轴承往往是限制轧机速度的关键环节，轴承的工作性能直接关系着轧机的性能。轧辊轴承的工作特点有1负荷重，单位面积负荷值大于40MPA，负荷带冲击性，且往往工作速度较高。2工作环节恶劣，轧辊温度高，温度变化大，并且常有水及氧化铁皮的侵入。3拆装频繁，只有轴承的寿命可靠，工作才能保证轧机的作业率。本次设计中选用四列短圆柱滚子轴承，结构图如图53所示,其优点是图53四列短圆柱滚子轴承1外圈；2保持架；3滚子；4内圈1四列短圆柱滚子轴承的磨损程度低于其它各类轴承，尤其适合于高速场合。如果具备适当的润滑条件，其最高速度可达2545M/S。2四列短圆柱滚子轴承的截面高度小，相同的辊身直径，可容纳辊颈的直径最大，因而可提高负重能力。3该类轴承寿命长，有半无限轴承之称谓。变窄型四列短圆柱滚子轴承与球面滚子轴承相比，其寿命可提高3倍以上。4安装拆卸方便。内圈可以分离，且可以互换装配，因而可以预先套在辊颈上，随轧辊一起装进轴承座内。内圈与辊颈之间采用紧配合，可避免内圈爬动以至辊颈严重磨损而破裂。5四列短圆柱滚子轴承不能承受轴向负荷，所以该轴承可以充分地适应沉重的径向负荷，而由其它轴承承担轴向负荷。因此具有较高的负重能力，且能保持较长的寿命。544轧辊的调整机构轧辊的调整机构包括压下机构和轴向调整机构。1压下机构压下机构的目的就是调整轧辊相对轧制线的位置，即辊缝的大小，以保证轧机按规定的压下量轧出所要求的断面尺寸。2调整机构辊系和径向调整装置。辊系是由一对轧辊、两对轴承座、四根螺杆、螺母、球面垫、轴承等组成。径向调整调整机构。径向调整也采用相同的结构，只是侧转安装在机座上。因此，立式短应力线轧机就保留了水平式短应力线轧机的径向刚度大、调整方便的优点。轴向调整装置。轴向调整装置主要就是一个调整箱。这个调整箱沿轧机支架导板滑落而安装在支架上；辊系也沿支架导板滑落并安装在这个调整箱上。这样，调整箱、支架和辊系就构成了一个积木式的结构8。调整箱是一个蜗轮蜗杆机构，与径向调整装置类似。每个蜗轮与一根螺杆以滑键组合，螺杆的顶头则与辊系的轴承端盖相接。转动手轮（也可以采用液压马达），由于螺母的作用，螺杆升降，从而实现轴向调整24。因为与径向调整装置一样使用了牙嵌式离合器，所以轴向调整可以是单轧辊调整，也可以两个轧辊同时进行调整。由于轧辊的孔型主要靠轧辊开槽位置的精确定位来保证，因此轧机的轴向调整量一般较小，为3MM且不需要经常调整。六辅助设备的选择61选择原则不同产品生产时所需要的辅助设备是不同的，设计时根据生产要求确定它们的型式、能力和数量，辅助设备的选择对产品的产量和质量有十分重要的影响。因此，一定要选好辅助设备，一般来说要遵循下列原则191必须满足生产工艺流程的要求；2必须保证有较高的工作效率，充分发挥主要设备的能力。通常辅助设备能力可按大于主要设备能力的1020考虑；3尽量选择重量轻、体积小的辅助设备，以节约车间投资。根据以上原则，进行辅助设备的选择，主要包括加热设备、剪切设备、冷却设备、导卫装置等。62加热设备621入炉设备入炉设备的功能是将钢坯送至加热炉进行加热，同时将不适宜入炉的钢坯剔除。对这种设备的要求是可靠、故障率低，只有这样才能满足现代小型连轧机生产高速、大产量的要求22。入炉设备一般有上料机、称重装置、剔废台架、芦苇推钢机等。622出炉设备1出钢机出钢机在正常情况下，每次只需推出一根坯料，但在设计时，考虑到坯料粘连的情况，推钢机的推力为两根坯料所要克服的摩擦力18。出钢机的出钢节奏要满足轧制节奏，推速一般为0520M/S，推杆返回速度可达3M/S。出钢机推杆的形成主要取决于被加热的钢坯长度和炉子宽度。2出炉拉料辊拉料辊设在出钢炉门外，用来将出钢机推出的或由出炉辊道输送出的钢坯拖出，若轧线发生故障，亦可将已出炉的钢坯返送回炉内。当第一架粗轧机咬入轧件困难时，它还可以对轧件施加压力，帮助咬入。有时它还可以配合出钢机处理较轻的粘钢事故。623炉型的选择小型连轧车间配备的炉子型式有推钢式加热炉和步进式加热炉两大类。步进式加热炉和推钢式炉相比有许多优点1可以加热各种形状的坯料，特别适合推送式炉不便加热的大板坯和异型坯。2生产能力大，炉底强度可以达到8001000KG/（M2H），与推送式炉相比，加热等量的坯料，炉子长度可以缩短1015。3炉子长度不受推送比的限制，不会产生拱料、粘连现象。4步进式炉内基本上消除了钢坯表面的划痕，产品质量高，成品率也高。5步进梁式炉内水冷滑轨形成“黑印”浅，因而能得到厚度、宽度尺寸精度高的轧材。随之而来的是不需要均热床，即在同样能力的条件下步进梁式炉比有均热床的推钢式炉短，不需要定期维修均热床。总的来看，选用步进式炉符合发展趋势，有利于发展热装热送；另外，步进式炉还有步进梁式、步进底式和梁底组合式之分，由于侧进侧出式加热炉的封闭性较好，能有效利用热能，且可以发展热装热送，因此选用侧进侧出式炉。本着满足轧机能力，优化加热质量和降低能耗的原则，本车间选用侧进侧出式全梁步进梁式加热炉。步进梁式加热炉如图61所示图61步进梁式加热炉A炉长方向断面；B炉宽方向断面1上加热端烧嘴；2下加热端部烧嘴；3固定梁；4步进梁；5便心轮步进机械；6水封槽；7水封刀；8刮渣板；9钢坯；624炉子尺寸的计算1炉子的宽度据钢坯的长度来确定，但要考虑装料和出料的方便及保证坯料端部的加热质量11。用单排BL2C式中B炉子的内宽，M；L钢坯的长度，M；C坯料和炉墙及钢坯和钢坯之间的间距，C03045M，为防止刮炉现象，取C05M。则，B1005211M。2炉子的长度加热炉的有效长度是指进料中心线与出料中心线之间的距离；而加热炉的全长是指加热炉的砌砖长度。SNLEPL110效式中加热炉的有效长度，M；效L炉子的生产能力，为10045T/H；P钢坯的加热时间，H；方坯间隔，M，取0115；E方坯的边长，M，为0150；S密度，T/M3，取765；方坯的长度，M，为10；1L坯料的排数，取1；N加热炉的全长，M；全A1020M。加热时间按经验公式计算SK23154式中加热时间，H；S坯料厚度，M；K修正系数，由炉型系数C1、钢种系数C2、燃料系数C3确定。并有321C在步进梁式加热炉里加热认为是四面加热，C1210；C210；C309。；HSK04512315490154MNLEPL7012671021效；取。MA14737）（效全L13全63导位、活套设备631导卫装置导卫装置的作用是正确的将轧件导入轧辊孔型，保证轧件在孔型中稳定地变形，并得到所要求的几何形状和尺寸；顺利、正确地将轧件有孔型中导出，防止缠辊；控制或强制轧件扭转或弯曲变形，并按一定的方向运动。632活套装置小型型钢连轧生产中，为了保证尺寸精度，通常在精轧机机组之间设置若干个活套，因为它可以使相邻机架间的钢贮存一定的活套量，作为机架间速度不协调时的缓冲环节，从而消除轧制过程中各机架间动态速度变化引起的轧件尺寸精度的波动。64剪切设备的选择飞剪机是在轧件运动过程中，剪刃产生相对运动而将轧件切断的设备。在连轧生产中飞剪安装在轧制作业线上，用来横向剪切轧件的头、尾或将其剪切成一定的定尺长度。641飞剪机11飞剪机位于第6架轧机出口处，为曲柄连杆式剪，其结构图如图62所示用以切头、切尾、还可在轧制过程中出现事故时对轧件进行碎断，以免事故扩大；其工作制度为连续工作制度。主要技术参数剪切速度0515M/S；最大剪切力1050KN；最大剪切断面的圆钢直径90MM；剪刃宽度265MM。图62曲柄连杆飞剪机和曲柄连杆式剪642飞剪机2位于第12架轧机后控温水冷线后的2飞剪，为启停式双刃回转飞剪机，其结构图如图63所示。用以切头、切尾、当轧制出现事故时对轧件进行碎断，以免事故扩大。主要技术参数剪切速度2596M/S；最大剪切力500KN；最大剪切断面的圆钢直径60MM；剪刃宽度220MM。图63双刀回转式飞剪机643倍尺剪3位于第18架轧机后穿水冷却线后的3飞剪为启停式曲柄回转组合剪，其结构图如图64所示。作用是将轧件剪成定尺长度的若干倍，以利于减小冷床的宽度，节约占地面积，减少投资；其工作制度为启停式工作制度18。主要技术参数剪切速度3020M/S；曲柄方式剪切速度37M/S；回转方式剪切速度720M/S；最大剪切力600KN；最大剪切断面的螺纹钢直径50MM。AB图64曲柄回转组合式飞剪机A曲柄式飞剪机；B回转式飞剪机644定尺剪4位于冷床后的4飞剪为摆式飞剪，它是一种冷剪，在棒材冷却到适当温度后剪切成用户要求的长度；其工作制度为连续工作制度18。主要技术参数最大剪切力4500KN；剪切速度115M/S；剪切精度15MM；剪刃宽度800MM。65冷床的选择冷床的功能是将轧机轧制后的棒材经飞剪剪切后的倍尺长度，输入并卸到冷床齿条上冷却，使其温度有900降至100300，然后又冷床下料装置将其收集成组送至输出辊道上，再有输出辊道将其送到冷剪剪切成成品尺寸，冷床的设计和安装精度直接决定产品的最终质量。选用步进式齿条冷床，因为它冷却能力较大，冷却均匀，且保证轧件在冷却过程中平直，不弯曲扭转，表面擦伤小，保证质量。冷床的主要参数是冷床的宽度和长度。参考同类型车间参数，取冷床长度为15M，宽为120M。步进式冷床如图65所示图65步进式冷床1偏心轮；2双托轮；3活动梁；4静齿条；5固定梁；6单托轮66堆垛机堆垛机是用来将预定根数的、成排的型材码放成紧密有序的方形或矩新钢材垛，然后送往打捆区进行捆扎，以满足安全运输和储存的市场需求。本设计中引用达涅利公司生产的TMR400电磁堆垛机，其主要特点是堆垛棒材和小断面型材时生产稳定性好。67打捆机采用人工打捆，工人劳动强度较高、劳动条件较差、并且生产率较低。其技术性能如下捆线直径65MM03MM捆线抽紧力9KN（最大）电机功率110KW圆捆打捆直径400MM（最大）方捆打捆高高400MM400MM捆线导轨直径（内径）约600MM液压油箱容积300L油泵能力100L/MIN工作压力10MPA小型轧机生产的中、小断面的钢材将以束、捆等形式发送,这就需要将成品定尺钢材捆扎起来，并且要求捆扎牢固可靠。本设计中采用瑞典桑德帕莱士塔SUNDBISTA制造的KNCA8/800型打捆机，改善了劳动条件，提高了劳动生产率。七孔型系统的选择与设计71孔型设计理论711孔型设计的内容1断面孔型设计根据原料和成品的断面形状、尺寸和产品的性能要求，选择孔型系统，确定轧制道次和各道次的变形量以及各道次的的孔型形状和尺寸。2轧辊孔型设计根据断面孔型设计，确定孔型在每个机架上的分配及其在轧辊上的配置，要求轧件能正常轧制且操作方便，并且轧制节奏时间短，轧机的生产能力高，产品质量好。3轧辊辅件设计主要是导卫装置设计。为了保证轧件能顺利稳定地进出孔型，或使轧件能在进出孔型时扭转一定的角度，必须正确地设计导卫装置的形状、尺寸和在轧机上的固定方式。712孔型设计的基本原则要求1成品质量好包括产品断面几何形状正确，尺寸公差合格，表面光洁，无缺陷，机械性能好；得到符合要求的形状，精确的尺寸，良好的表面质量和内部组织以及力学性能均佳的优质钢材。2轧机产量高合理的孔型设计应使轧制节奏时间最短，一般情况是轧匀形，使串辊的次数最少，这些有可能提高轧机的作业率。3产品的成本低即使金属消耗、电能消耗合轧辊等技术经济指标降到最低。4劳动条件好劳动强度小，在进行孔型设计时，应使轧制平稳，轧制顺利，操作方便，便于调整，改善劳动条件，还应考虑轧制过程，易于实现自动化，减轻劳动强度。5适应车间的设备条件要考虑轧机的调整，轧制工艺稳定，生产操作简单，轧钢机调整方便，并使轧机具有尽可能高的生产能力。为达到上述要求，获得最佳的效果，应掌握金属在孔型中的变形规律和孔型设计的方法步骤外，还必须熟悉轧机设备工艺特点和操作习惯，针对具体轧机工艺特点和操作条件进行相应的孔型设计，并在实践中不断改进和完善。713孔型设计的一般步骤1了解产品的技术条件。2选择合理的孔型系统。每种孔型系统各有优缺点，影响到产量，质量，方案对比。根据坯料与成品（指主要产品）计算总延伸系数，以及轧制道次NF0，并合理分配在各轧机上。PNLN/3分配延伸系数。原则考虑塑性，咬入，辊强，电机，孔型磨损，成型等因素。校核。N214轧件面积计算5孔型尺寸。确定圆角，斜度，高度，宽度，按定方插扁的方法分品种求中间扁孔（椭圆或六角孔）尺寸，设计出各个中间孔型。6孔型在轧辊上配置，绘制孔型图及轧辊孔型配辊图。7检验校核。72孔型系统的选择孔型系统是指按轧制顺序依次排列起来的若干个孔型的组合。为了将坯料轧制成成品，轧件所经过的孔型通常分为延伸孔型系统和精轧孔型系统两大类。721延伸孔型系统延伸孔的主要目的是减小轧件断面，并为轧件正确、顺利地进入精轧孔创造良好的条件。本次设计圆钢延伸孔型系统选择为箱形孔型系统和椭圆圆孔型系统。1箱型孔型系统图71箱型孔型系统箱形孔型系统具有可在同一孔型中轧制多种尺寸不同的轧件，共用性大，可以减少孔数，减少换孔或换辊次数，有利于提高轧机的作业率；在轧件断面相等的条件下，与其他孔型系统的孔型相对比，箱形孔型系统的孔型在轧辊上的切槽较浅，这样相对地提高了轧辊强度，可增大压下量，对轧制大断面的轧件是有利的；在孔型中轧件宽度方向上的变形比较均匀，同时因为孔型中各部分之间的速度差较小，所以孔型的磨损较为均匀，磨损也较少；氧化铁皮易于脱落。箱形孔型的缺点是有时难以从箱形孔型中轧出几何形状精确的方形或矩形断面的轧件，轧伴断面愈小，这种现象愈严重，因此箱形孔型不适于轧制要求断面形状精确的小轧件。另外轧件在箱形孔型中只能在一个方向受到压缩，其侧表面不易平直，有时出现皱纹，同时角部的加工也不足。图72箱形孔型系统尺寸2椭圆圆孔型系统图73椭圆圆孔型系统图74椭圆圆孔型系统尺寸椭圆圆孔型系统中变形较为均匀，轧制前后的断面形状过渡缓和，能防止产生局部应力；轧件断面各处冷却均匀；氧化铁皮易于脱落；还可由延伸孔型轧出成品圆钢，减少了轧辊数量和换辊次数。722精轧孔型系统轧件在精轧孔型系统中轧制的目的以获得最终的成品断面尺寸和精度，本次设计圆钢精轧孔型系统选用圆椭圆圆孔型系统图75圆椭圆孔型系统轧件变形和冷却均匀，易于去除轧件表面的氧化铁皮，成品表面质量好；便于使用围盘；成品尺寸比较精确；可以从中间圆孔型轧出多种规格的团钢，共用性好。延伸系数较小，椭圆件在圆孔中轧制不稳定，需要夹板夹持，否则在圆孔中容易出“耳子”。723孔型系统的排列孔型系统的选择是否合理不仅对轧机的生产率、产品质量、各项技术经济指标、轧机机械化操作等有很大的影响，而且还直接影响到能否轧出成品。选择孔型系统时应从孔型系统的能耗大小、延伸能力的合理利用性、工人的操作习惯、辅助设备的布置及能力等方面来综合考虑，进而选择各机组的孔型系统。本次设计采用以下孔型系统粗轧扁箱型方箱型扁箱型方箱型扁箱型方箱型；中轧椭圆圆椭圆圆椭圆圆；精轧椭圆圆椭圆圆椭圆圆。73孔型的设计计算731典型产品与道次计算品种圆钢规格16MM钢种HRB335一各道次延伸系数的确定原则如图761轧制的前几道次的延伸系数应小些。轧制开始时，轧件温度高，氧化铁皮厚而且附着在钢坯表面上，摩擦系数较低，咬入困难。此外，电机能力也限制了前几道次的延伸系数。2中间道次的延伸系数由大到小。经前几道次轧制后，氧化铁皮脱落，咬入条件得到改善；而且温降不多；由于轧件断面积不断减小，亦使延伸系数提高，并达到最大值。以后，轧件断面大为减小，温降严重，变形抗力显著增加，因此，此时延伸系数应逐渐减小。3最后几道次的延伸系数要小。变形系数或/图76延伸系数分配原则图二轧制道次的确定连铸坯断面积；20501MF成品断面面积。229643DN16圆钢的总延伸为961205NF若坯料的断面积和成品的断面积均为已知，则总延伸系数为0FNNN21210式中、为第1、2N道次轧件的断面积；0F1N、为第1、2N道次轧件的延伸系数。一般情况下，在确定轧制道次时，用平均延伸系数代替某个道次的延伸系数。P所谓平均延伸系数是指在轧制道次和总延伸系数一定的条件下，各个道次的延伸系数相等。它是为了简化轧制道次的计算而提出来的假想延伸系数，在实际生产中各个道次的延伸系数并不相等。具体确定方法如下若用平均延伸系数代替各道次延伸系数，则P对上式两边取对数，则求出轧制道次数NPNLN由于主要采用椭圆圆孔型系统，且其一般不超过125135，所以取平均延伸系数，则31P98173LN6LPN所以取N为18道。分品种选择孔型系统分配延伸系数孔型系统选择为矩形箱1方箱2矩形箱3方箱4矩形箱5方箱6椭圆7圆8椭圆9圆10椭圆11圆12椭圆13圆14椭圆15圆16椭圆17圆18。732孔型延伸系数分配与校核孔型延伸系数的分配应该满足孔型系统的延伸系数标准，各孔型系统的延伸系数标准如下表71表71孔型延伸系数标准孔型系统箱型椭圆型圆型延伸系数1151612161214确定各机架的延伸系数如表72所示表72各机架延伸系数机架号123456789延伸系数140140135130125125140135142机架号101112131415161718延伸系数130130130130125130120120116延伸系数分配的校核延伸系数必须满足。验算得N2196141所以以上为孔型系统延伸系数的初步分配。733轧制各道次面积和尺寸的确定1各道次面积的确定由可得NNF121021各道次断面面积，1IIIF代入数据可得各道次断面面积尺寸见表73。表73各道次断面面积道次面积（MM2）道次面积（MM2）1160714101200021147961196143850341271004654111356895545091443696418631535017311481628018221501724319162481820122各道次断面尺寸的确定道次方或圆的孔型尺寸由上可知各道次断面面积；IF那么对断面为方形的道次其断面边长有断面边长；IIA对断面为圆形的道次其断面半径有断面半径IIFR代入数据可得各方、圆孔型的尺寸；见表74。3定孔型系统中的中间轧件尺寸中间轧件是指前后两个方（圆）件之间的轧件，可为矩形、菱形、六角形、椭圆等，且所指的中间轧件断面尺寸是指最高和最宽处尺寸。可根据宽展公式联立解得各中间轧件尺寸。箱形孔型由宽展公式可知；。ZZHABABHZA联立解得；AZZZZ1。AZZAZH1一般取；取；。3502Z302A30Z25A将数据代入上式可算得各箱型孔型的轧件尺寸，见表74。方圆夹椭孔型由宽展公式可