年产10万吨小型型钢车间设计

1、辽宁科技大学课题设计 标题：10万吨10圆钢小型型钢车间设计姓 名：学 号： 专 业：金属材料压力加工 指导教师：摘要本设计的主要任务是设计一个成品规格为10mm圆钢连轧生产线。在这里我概括性的说明一下我的整个设计工作的情况。圆钢广泛用于机械制造、精密金属结构、桥梁建筑等部门，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

2、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。根据本次设计书“年产10万小型型钢车间设计”的要求进行的。为做到以事实为依据，以实践为出发点，以认真求知为根本原则，我认真研究了陕西龙门钢铁总厂西安轧钢厂，对期生产过程进行了认真细致的观察、思考和记录，掌握了生产第一线的确切数据，为本次设计提供了宝贵资料。关键词：型钢 连铸 坯全连轧 目录摘要1目录2第一章 绪论12.1我国历年普通小型棒

3、材生产和需求情况12.2我国小型棒材生产能力分析1第二章 车间平面布局22.1 车间平面布置的原则22.2 金属流程线的确定22.3 设备间距的确定32.3.1 加热炉到轧机的距离32.3.2 两机架之间的距离32.3.3 仓库面积的确定42.3.3 其他设施面积的确定4第三章 10圆钢生产工艺制度53.1制定产品的工艺流程53.1.1 生产工艺流程的确定63.1.2 生产工艺流程简述73.2金属平衡表的编制113.2.1 金属消耗113.2.2金属消耗组成11第四章 主设备选择及技术性能134.1 设备选择主要内容134.2 生产设备分类134.3 设备选择的原则134.4 主要设备134.

4、4.1 轧机的组成134.4.2 轧机形式的确定13第五章 辅助设备选择及技术性能155.1 加热炉155.1.1 炉型选择155.1.2 炉子尺寸的确定155.2 活套165.3 剪切机175.4 冷床17第六章 原料及压下规程的确定196.1 原料确定196.2 孔型设计的内容196.3 孔型设计的要求196.4 孔型系统选择206.5 计算产品10mm圆钢孔型设计206.5.1 精轧孔型系统的设计216.5.2 延伸孔型设计22参考文献261绪论2.1我国历年普通小型棒材生产和需求情况我国小型棒材平均每年增长716 % , 1998 年普通小型棒材产量已占全部钢材产量的2611 %。19

5、98 年我国带肋钢筋和圆钢产量分别占全部普通小型材的7410 %和1518 % , 二者合计, 占普通小型材的8918 %。19881998 年, 小型棒材表观需求量占钢材表观消费总量的比例也呈上升趋势, 1994 、1995 年均超过25 %。1998 年为2871 万t , 占全部钢材表观需求量11623 万t 的2417 %。根据我国建筑业快速发展形势及我国20 年建筑长远发展规划精神: 从钢筋混凝土结构逐步过渡到轻型结构, 级带肋钢筋逐步过渡到级钢筋等,2005 年我国小型棒材需求量约为32503375 万t 。2.2我国小型棒材生产能力分析我国已建成的54 套小型连续(半连续) 轧机

6、, 其设计能力为1439 万t ; 1998 年连轧机生产棒材约1300 万t , 连轧比约为46 %。在目前我国小型棒材生产中, 连轧比仍较低。到2005年, 小型棒材产量约达到3250 万t , 连轧比按60 %计, 届时应有1950 万t 钢材用连轧机生产。可见, 我国小型连续(半连续) 轧机的设计能力尚有待提高，来满足我国钢铁市场不断增长的需求，所以要考虑新生产线， 若新建生产线按每套40万t计, 还需建设13套轧机。2.车间平面布局车间平面布置主要是指设备和设施按选定的生产工艺流程确定平面位置，平面布置的合理与否对于设备能力的发挥，工人操作的安全，生产周期的长短及生产率的高低有着很大

7、的影响，在平面布置时应当从实际出发求得最大合理布2.1 车间平面布置的原则 在确定轧钢车间平面布置时，应以下列原则为依据：(1) 应满足生产工艺的要求，使车间具有畅通的合理的金属流程线；(2) 既有利于生产，又使占地面积小，运输线最短，以求缩短周期，提高生产率和单位面积产量；(3) 保证操作方便，安全生产和工人的健康；(4) 使人行道与工作线平行，尽量避免金属流线与金属废料流线以及其他材料的运输线相互交叉；(5) 为车间将来的发展留有充分的余地。2.2 金属流程线的确定金属流程线指生产各类产品由原料到成品的工艺流程线，把所选定的设备与设施布置在相应工序的工艺流程线上，同时要考虑中间的堆料场地和

8、运输等。常用的金属流线图有以下几种，图17所示。 (1) 直线式 (2) 直线横移式 (3) 曲折式 (4) 放射式 (5) 汇集式 (6) 过渡式 (7) 分支式如图2.1实际上，由于轧钢车间的性质、生产任务和地形条件等情况不同再加上由原料到成品的工序繁多，各种设备所起的作用又不尽相同，因而金属流程线的布置只有在少数情况下才有可能是单一的，而多数情况下是多种方式的综合。根据本车间的实际情况，采用的金属流程线以直线横移式为主，其它几种布置方式配合的方式。 另外还有金属废料的流程线，原材料、备品备件以及产品的加工流程线也采用类似的方式。2.3 设备间距的确定布置主要设备时，主设备在位置上的相互关

9、系和它们之间在距离上的确定是车间平面布置中的一个重要问题，这些关系的确定，应根据产量的大小、轧制产品长度和设备操作条件等因素。在保证满足生产要求的条件下，应尽量紧凑，以节省车间面积和投资。2.3.1 加热炉到轧机的距离它与加热炉布置方式有很大关系，本车间加热炉的布置方式为加热炉中心线与轧机中心线相平行。并考虑到加热炉和轧机间有一个除磷装置的布置，另外还要结合厂房柱距模数确定。本车间所用坯料最大长度为10米。根据经验资料，加热炉到轧机的距离取15米。2.3.2 两机架之间的距离对于连轧机架布置的轧机，两机架之间的距离主要考虑两机架轧制过程互不干扰，并考虑到轧机间活套的布置及飞箭的布置，还有便于导

10、位的安装操作，并根据经验资料和现场资料，机架间距离如表2.1项 目距离（米）项 目距离（米）加热炉到第1机架15第9机架到第10机架3.5第1机架到第2机架3第10机架到第11机架3.5第2机架到第3机架3第11机架到第12机架3.5第3机架到第4机架3第12机架到第13机架10第4机架到第5机架3第13机架到第14机架3.5第5机架到第6机架3第14机架到第15机架3.5第6机架到第7机架8第15机架到第16机架3.5第7机架到第8机架3.5第16机架到第17机架3.5第8机架到第9机架3.5第17机架到第18机架3.5表2.12.3.3 仓库面积的确定为保证原料供应和成品存放，保证生产的正

11、常运转，进行车间设计时应充分考虑给车间留有一定面积的原料仓库、成品仓库、中间仓库以及其它物品的存放面积。确定仓库面积应遵循下列原则：(1) 必须保证正常生产，不至于由于某个设备短期停车而造车其他设备的停工待料现象。(2) 坯料中间应留有进行各种维修，检查，标记，包装等所需的面积。(3) 坯料或半成品堆放高度不应超过地坪所允许的高度。(4) 其他方面的特殊要求及经济核算。2.3.3 其他设施面积的确定除上述主要问题外，对操纵台、主电室等其它设施也应有合理的布置。3.10圆钢生产工艺制度3.1制定产品的工艺流程正确制定工艺过程是轧钢车间工艺设计的重要内容。制定轧钢生产工艺过程的首要目的是为了获得质

12、量符合要求的产品，其次要在保证质量的基础上追求轧机的高产量，并能做到讲的各种原料、材料消耗，降低产品成本。因此，正确制定产品工艺过程，对于工艺过程合理化，对于充分发挥轧机作用具有重要意义。优质、高产、低消耗时指定产品工艺过程的总要求。 根据已制定的生产方案，在充分完成产品产量质量要求的前提条件下，用最大可能的低消耗、最少的设备、最小的车间面积、最低的劳动成本，并有利于产品的质量的提高和发展，有较好的劳动条件，最好的经济效益，具体的原则如下： （1） 产品的技术条件 通常在产品标准中规定了钢材各种规格，技术条件、产品性能检验等内容。但技术要求则是其主要方面，它对产品的质量要求，即它对产品的几何形

13、状与尺寸精确度、钢组织与性能以及表面质量都作出了明确的规定，显然，产品的技术要求时制定工艺过程的首要依据。（2） 钢种的加工工艺性能 钢的加工工艺性能包括了钢的变形抗力、塑性、导热性以及形成缺陷的倾向性等内容。它反映了金属在加工过程中扥安逸程度，决定并影响了我们对金属采用何种加工方式和方法，决定并影响了我们选择工序内容和确定工艺参数。因此，钢的加工工艺性能时制定工艺过程的重要依据。（3） 生产规模大小（4） 产品成本 成品是生产效果的综合反映，是各种因素影响的结果。一般钢的加工工艺性能愈差，产品的技术要求愈高，其生产工艺过程就愈复杂，生产过程中金属、燃料、电力、劳动力等各种消耗也愈高，产品成本

14、必然会相应提高。反之，则产品成本下降。成本的高低在一定程度上也是工艺过程是否合理的反映。当然，成本还与产量大小、生产技术水平等其它因素有关的。 （5） 工人的劳动条件工艺过程中采用的工序必须保证生产安全，不危及劳动者的身体健康，不造成环境污染。否则，应采取妥善的防护措施。3.1.1 生产工艺流程的确定 优质连铸坯上 料检 验称 重步进梁式加热炉除鳞粗 轧切头切尾和碎断中 轧 切头切尾和碎断精 轧 （切分轧制） 圆 钢螺纹钢淬水倍尺飞剪冷床及精整定尺冷剪入 库打包及称重图3.1产品工艺流程图3.1.2 生产工艺流程简述 （1） 坯料准备 表面缺陷清理 连铸坯表面存在各种缺陷（如结疤、折叠、裂纹、

15、皮下气泡等），如不在轧制前加以清理去除，灰在扎制过程延伸、扩大，轻者造成钢材应力集中和腐蚀的起点，使材料强度和耐腐蚀能力降低，严重的影响金属在轧制时的塑性和成型，造成废品。所以坯料表面缺陷清理是提高钢材合格率，保证钢清理和火焰清理的方法；对于和经昂，由于表面容易淬硬、开裂、常选用砂轮清理或机床清理。 表面氧化铁皮清除 氧化铁皮清除的目的在于暴露表面缺陷便于检查、光洁表面和减少下道工具的磨损。 清除表面氧化铁皮的方法有机械法和化学法两类。对连铸坯，一般采用化学法清理。对金属进行酸洗或碱洗属于化学法清除。其中酸洗时最常用的去除氧化铁皮的方法。 （2） 坯料加热 现代化棒、线材轧制速度很高，轧制中温

16、降很小，甚至还出现温度升高现象，所以棒、线材加热温度较低。正确的选择轧钢加热设备，制定合适的加热工艺制度对提高车间生产能力，改善产品质量有重要影响。相反，加热设备选择不当，加热制度制定不妥，可能引起钢的氧化、脱碳、过热、过烧等缺陷，给轧钢生产带来严重后果。因此根据本车间的产量大等原因，选择步进梁式加热炉。 坯料加热工序设计主要考虑：加热速度、加热时间、加热温度等方面。 加热速度 钢的加热速度指在单位时间内钢的温度的变化。加热速度应根据某温度范围内金属的塑性和导热性来确定。一般坯料加热可分为两个时期，第一个时期是在低温加热时间。这个时期由于金属导热性和塑性较差，容易造成金属内外层温差过大而导致热

17、应力过大，很容易造成裂纹缺陷，特别合金钢塑性和导热性较差，此时要慢速加热。但一般的碳素钢和低合金钢在低温导热性和塑性较好，就没必要采取过低的速度。第二个时期是指高温加热时期基金属加热到700800以后，这时金属的导热性和塑性显著提高，可采取快速加热。 加热时间 加热时间是指金属装炉后加热到加工要求温度所需要的时间。加热时间长短不仅影响炉子产量，也影响钢材质量。所以合理确定加热时间对实现正确加热、提高炉子产量、保证加热质量和改善炉子的各种技术经济指标具有重要意义。 加热时间与钢种、坯料尺寸和形状、钢料在炉子摆法、炉型结构以及装炉温度等因素有关。确定加热时间除进行理论计算外，还可根据生产实践进行估

18、算的方法。实际上运用经验公式和实际资料是当前设计中确定加热时间常用的方法。 连续式加热炉的加热时间计算的估算公式： 式中 T加热时间，（时）； B钢料厚度，（厘米）； C 考虑钢的化学成分和其他因素影响的系数。 对于连续式加热炉C值可查下表。钢 种C 值钢 种C 值低碳钢0.100.15高碳钢及高合金结构钢0.200.30中碳钢及低合金钢0.150.20高合金工具钢0.300.40 表3.1各钢种的影响系数C值 加热温度 钢的加热温度是指在钢加热终了时出炉的表面温度。钢加热的主要目的是为加工变形提供条件，因此，一般加热温度越高，则加工条件愈好。但是温度过高又会产生过热、过烧、氧化铁皮增多、甚至

19、发生熔化等加热缺陷，因此钢的加热温度有一个“上限”；另一方面，根据对金属加工的工艺要求，希望金属在加工完了时能保持在一定的温度上，以期得到理想的内部组织和性能，并保证轧制的顺利进行；所以加热温度又有一个“下限”。钢的加热温度范围主要是根据钢的性质、化学成分和压力加工工艺要求来确定的。根据合金相图、塑性涂及再结晶图即所谓“三图”定温的原则确定加热温度。 根据钢的性质、化学成分和压力加工工艺要求来确定加热温度。一般低碳钢温度范围较大，高碳钢和低合金钢温度范围较小，特别是低合金钢，加热温度要严格控制。依上述原则，确定钢坯的加热温度见表。牌号坯料尺寸(mm)加热时间(h)加热温度（）40Mn290&#

20、215;90×1042.251000表3.2计算产品（40Mn2）的时间和加热温度（3） 钢的轧制钢的轧制是整个工艺过程的核心，从工艺设计角度来说，它包括几个方面的内容：制定变形规程、速度规程和温度规程。 变形规程在既定的轧制条件下（工艺、设备条件），完成由坯料到成品的变形过程谓之变形规程。变形规程的主要内容时确定总的变形量和道次变形量。变形量的分配是个重要参数，它是选择轧机之设备、进行工具设计（孔型设计、辊型设计）的重要依据，对轧机产量、产品质量起着决定性作用。确定变形量的大小和分配要进行综合的分析和比较。根据金属的加工性能，电机能力、设备强度、要入条件以及工具形状等许多影响因素，

21、一般都是在保证产品质量和机械安全的前提下，尽可能的选用较大变形量，以缩短轧制过程，提高轧机产量。 速度规程选择轧制速度或确定各道次的轧制速度时速度制度的主要内容。提高轧制速度时现代轧机提高生产率的主要途径之一。沿道次实线轧制速度的变化是一些轧机（如初轧机、连轧机）速度规程的主要内容，这些轧机每道次速度的变化是通过传动轧机的主电机的速度变化而实现的，目前从技术上实现轧机主传动调速有三种方法：a 直流驱动采用直流电机，以发电机组或大功率可控硅装置供电。b 串级调速主传动不用直流电机而采用可控硅逆变技术来改变交流电机的转速。c 差动调速将主传动是做是一个机电系统的集体、机法与电法并用的调速方法。棒材

22、轧机车间内的轧机都采用直流单独传动。 温度规程温度规程规定了轧制时的温度区间，及主要决定轧制时轧件的开轧温度和终轧温度。一般确定钢加工时的温度规程要根据钢种特性及其相图来确定。通常在设计和生产过程中，开轧温根据钢料的出炉温度以保证必须的终轧温度为依据；而终轧温度主要考虑保证产品的组织与性能，保证产品的质量，主要与钢种有关。总起来看在确定温度制度时要考虑下面几点：a 根据钢的化学成分和特性，选择在某一温度下金属具有最好的塑性条件；b 在某温度下加工，金属具有最小的变形抗力，以减少轧制时的能量消耗；c 考虑轧件能顺利的咬入轧辊，考虑轧辊有较少的磨损；d 获得轧后成品有细小的晶粒，使成品具有理想的组

23、织和良好的机械性能；e 考虑在此温度范围加工，钢的内部组织情况，不允许钢中碳化物成粗大的网状分布，也不允许铁素体与珠光体成粗大的带状分布；f 考虑到加工的温度范围对轧件头部和尾部温度差的影响，要保证轧件的头部和尾部尺寸都在允许的公差范围之内。(4) 钢材的冷却与精整精整是轧钢生产工艺过程中最后一个比较复杂的工序，它包括下述几个内容。 钢材的冷却经热轧成形的钢材，仍处在一个较高的温度范围，须经冷却使钢材温度降至常温。由于钢在热轧后冷却，在应力作用下可能出现外部或内部裂纹，就必须全部或部分地消除冷却时钢中所产生的各种应力，入采取缓冷等措施。另外，也可利用轧件轧后的余热，进行控制冷却，从而获得所需要

24、的金相组织和力学性能，这就是钢材的冷却制度。冷却过程对产品最终性能有很重要的影响，因此冷却制度的确定是控制产品实物质量的不可缺少的重要环节。冷却方法分为自然冷却和控制冷却。自然冷却是指轧后的钢材在冷床上自然冷却。凡是在空气中冷却不会有云诶应列入产生裂纹，对钢材的组织及性能又无特殊要求时，都可采用这种冷却方式。控制冷却时指轧后的轧件冷却过程进行有目的人为控制，以达到预期的产品内部组织和力学性能。通常是利用轧件轧后的余热在线处理，用一定的方式控制其冷却速度来实现的。目前，对于钢筋混凝土用热轧带肋钢筋，为提高其力学性能，常使用淬火自回火工艺。经淬水控制冷却的钢筋其屈服强度和抗拉强度都有较大幅度的提高

25、。 钢材的切断将钢材切断成定尺长度，其目的是便于钢材的运输和用户的使用。切断可用锯机或剪切机来完成，时轧件的断面形状而定。 其它精整工序除上述各工序外，精整内容还包括成品的热处理、表面精加工和各种涂层及成品检验等，主要视产品的技术要求而定。成品的质量检验内容包括化学成分分析、机械性能检验、工艺试验、低倍组织及显微组织等。3.2金属平衡表的编制3.2.1 金属消耗金属消耗指标，通常以金属消耗系数表示，其含义是生产一吨合格钢材需要的钢锭或钢坯量。 3.2.2金属消耗组成1金属消耗量：烧损、切损、工艺损失。1）烧损：金属在高温下加热表面被氧化的损失（含炉内及成型过程的二次氧化）。一次氧化铁皮为主。对

26、于推钢式炉加热连铸坯为1%2%；步进式炉加热连铸坯为0.51.5%。2）切损：5%左右3）工艺损失轧废：操作不当出现事故出的废品，与坯料质量、加热质量、成型操作及均衡生产等有关。碳钢<1% ； 合金钢 1%3%根据产品大纲，碳钢占40%，合金钢占60%设：坯料总重为X万吨则：XX×1.5%X×5%X ×40%×0.8%X ×60%×2%56得 X=60.9因此，本设计车间所需的坯料为：坯料规格：150×150×10000mm，坯料总重：60.9万吨。2 成品率A=(QW)/Q×100% 根据金属消耗

27、量的计算，碳钢的成品率为A=92.7%、合金钢的成品率为91.5%。 钢种坯料重 量t金 属 消 耗%废 料 总 计t成 品 率 %年 产 量 t烧 损切 损工 艺 损 失t%t%t%碳钢24360036541.51218051948.80.81778392.7226000低合金钢36540054811.5182705730823099691.5334000表3.3 金属平衡编制表4.主设备选择及技术性能4.1 设备选择主要内容设备选择的主要内容是确立出车间设备的种类、形式、结构、规则、数量及能力。4.2 生产设备分类金属压力加工车间的生产设备可分为：（1） 主要设备对主要设备，应在预选的基础

28、上进行必要的设备负荷计算以及零部件强度校核计算。（2） 辅助设备对辅助设备，一般不进行验算，可在主要设备确定之后，再确定与之配套的辅助设备。4.3 设备选择的原则（1）要满足产品方案（主要指规格、质量、年产量等）的要求，保证获得高质量的产品。（2）满足生产方案及生产工艺流程的要求。（3）要注意设备的先进性和经济上的合理性。（4）要考虑设备之间的合理配置与平衡。设备选择时要注意主要设备之间以及主要设备与辅助设备之间的合理配置与平衡。4.4 主要设备4.4.1 轧机的组成该生产线主轧机由18个机架组成，为全连扎小型轧机。初轧机的前三架人字齿轮节圆直径为550 mm，辊身长为1375mm，后三架为4

29、50mm，辊身长为1125。中轧机六架，人字齿轮节圆直径为 350 mm，辊身长为700mm。精轧机组6架，人字齿轮节圆直径均为300mm，辊身长度均为600mm。4.4.2 轧机形式的确定线材轧机的发展过程中其形式主要分为三类：（1） 横列式线材轧机这种轧机是最古老的线材轧机，每列由一个电机驱动，同一机列各架转速相同，各机架间用人工或围盘送钢进行活套轧制。缺点：轧制速度低，活套不能调节，轧制周期长，温降严重，盘重小，成品精度和性能较差，生产率极低。（2）连续式线材轧机这种轧机指同时在几架或在全部轧机上轧制，金属秒流量相等。优点： 避免了不能调节的活套，实现了连轧关系。从根本上解决了长活套轧制

30、大量散热问题，使得温降因素对线材盘重无影响。 设备布置紧凑，轧制周期大大缩短，轧制速度高，盘重大，生产效率高。缺点：由于设备精良，自动化程度高，使得车间造价高，不适合小型车间的改造。（3）半连续式线材轧机这种轧机指横列式轧机和连续式轧机混合组成的线材轧机。初轧为可逆轧，中轧和精轧多采用横列式轧机。优点：增加了连轧比，提高了效率，缩短了轧制周期，温降有所提高，可进行多条轧制，造价低。缺点：由于在中轧和精轧依然采用横列式轧机，存在横列式轧机的几个问题，如温降大，尤其在精轧系列中头尾温差大。因此盘重不宜过大，轧速不宜高等。综合以上各线材轧机的工艺特点，以本次设计的任务书为重要依据，参考陕西龙门钢铁总

31、厂西安轧钢厂的实际情况，拟定以下轧制方案：（1） 初轧：六机架二辊轧机。（2） 中轧：六机架二辊轧机。（3） 精轧：六机架二辊轧机。5.辅助设备选择及技术性能5.1 加热炉5.1.1 炉型选择用作锭坯加热（或均匀化退火）的炉子主要有：均热炉、均匀化炉和连续式加热炉。连续式加热炉又有几种类型：推钢式加热炉、步进式加热炉、环形加热炉以及感应加热炉。根据车间需要，即对低合金钢坯料需进行热处理，而碳钢不需要，决定选用步进梁式加热炉。其原因是：步进式加热炉和推钢式加热炉相比，有加热能力强、加热均匀、加热时间短、减少脱碳、节能、减少擦伤、容易维修、并排除了粘钢的可能性；在我国现有型钢生产中，大部分都采用此

32、种加热炉,本车间也采用此加热炉。本设计中加热炉主要参数：端进侧出步进梁式加热炉，长度l 为：18000mm，宽度为：10.5 m ；燃料为：发生炉煤气；年加热钢坯量为：40万吨/年 ；钢坯出炉温度：1000-1100；加热炉小时产量：7080 t/h坯料加热时，部分选用连铸坯热装轧制，其优点在于：节约能源消耗，并且热装温度愈高，节能效果愈显著；提高金属收得率；缩短生产周期和生产工艺流程，缩减厂房面积等。5.1.2 炉子尺寸的确定炉子宽度主要根据坯料的长度确定 B=nl+(n+1)式中：l坯料的长度，（m）； n坯料排列数； 料间或料与炉墙的空隙距离，一般取0.20.3m。本车间生产所用的坯料最

33、大长度为12m，采用单排加热，取0.25m。所以炉子宽度 ： B=10+2×0.25=10.5 m 炉子长度炉子的长度分为全长和有效长度两个概念，有效长度是料坯在炉膛内所占的长度，而全长还包括从出料口到端墙的一段距离。炉子有效长度的计算公式为 L= 式中：G炉子的生产能力，（kg/ 小时）； b坯料宽度，m； n坯料排数； 加热时间（小时）； g每根钢坯的重量，(kg)。下面本设计产品计算炉子的有效长度： g=637kg, G=69270kg/小时=(7+0.05S)S =1.12小时,计算结果：L=所以选取 L=16m.炉子全长等于有效长度加上出料口到端墙的距离A,对于端进端出的炉

34、子，只要考虑能设置出料口即可，取A=2m,所以炉子全长为 L=16+2=18m.根据经验数据确定炉子各段的长度：均热段长度占炉子有效长度的1530%，具体大小按坯料断面尺寸确定；加热段和预热段的长度各占炉子有效长度的2540%。所以取加热炉各段长度分别为：预热段5米，加热段10米，均热段10米。 炉底有效面积： F=1·B·L=1×10.5×16=168 m2 5.2 活套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

35、度变化引起的轧件尺寸精度的波动。活套器是近代高速小型热连轧机速度自动调节控制系统必不可少的环节。活套又分为电动、气动、液压三种类型，在本设计中选用电动活套，虽然这种活套电器控制系统复杂，造价较高，但活套采用直流电机，力矩可调，反应快，张力波动小，控制精度较高。 活套器按起套方向，又分为立活套和侧活套。现代小型轧机连轧生产大多采用立活套，所以在本设计中选用立活套，活套量在0500mm之间。5.3 剪切机用于轧钢生产的切断设备主要有三大类，即剪切机、锯机和火焰切割机。剪切机主要用来剪切轧件的头、尾或切定尺、切边、切试样以及切除轧件局部缺陷等.横向切运动轧件的剪切机叫飞剪机。它可装设在连轧钢坯车间或

36、小型型钢车间里，放在轧制线的后部，将轧件切成定尺或切头尾。在冷热带钢车间里的横剪机组、重剪机组、镀锌或镀锡机组里，都配置各种不同类型的飞剪机，将带钢剪成定尺或剪成规定重量的钢卷。在某种程度上，剪切机限制了轧制速度的提高。采用飞剪机有利于使轧钢生产迅速向高速化、连续化方向发展。因此，它是轧钢生产发展的主要手段之一。飞剪机的特点是能横向剪切运动着的轧件。因此，对其基本要求为：（1）剪刃在剪切轧件的同时还要随着运动的轧件一起运动，即剪刃应同时完成剪切与移动两个动作，且剪刃在轧件运动方向的瞬时分速度V应与轧件运动速度V0相等或大于23%。即V=（11.03）V0 本设计中倍尺剪采用起/停回转式飞剪，又

37、一台直流电机驱动。剪切性能如下： 剪切轧件的最大移动速度 18m/s 剪切轧件断面 2000mm2 剪切轧件温度 550 剪刃数 2片 剪刃速度 2.719.8m/s5.4 冷床轧件被冷床飞剪剪成倍尺后，有冷床输入装置输送并卸到冷床上。轧件在缓慢的横向移动过程中，逐渐自然冷却，是轧件温度由约1000下降到100左右。冷床卸料装置将轧件收集组成组并卸到输出辊道上，成组轧件将被送至冷剪剪切成定尺成品。冷床分为摇摆式冷床和步进式齿条冷床。在本车间中选用步进式齿条冷床，它的优点是，轧件冷却均匀，而且能保证轧件在冷却过程中平直，不弯曲扭转，表面擦伤小，所以被广泛应能够用。冷床的传动速度和运动周期可根据产

38、品大纲调整，具有生产灵活性，在靠近输出设备侧设置齐头辊道，保证下冷床后的成组轧件头部整齐，便于辊道运输、成品剪切和成材率的提高。本车间中采用的冷床主要技术参数：冷床面积 62m×12.5m；冷床由两套直流电机驱动，直流电机的功率为 2×120kW；齿板厚度 15mm；齿距 100mm。6.原料及压下规程的确定6.1 原料确定选用连铸坯，其原因在于连铸坯有以下优点：（）金属收得率可提高612%（）每吨钢大致可节约热能14万大卡（）降低产品成本可达10%（）由于比较坯好，短尺少，成分均匀，使用连铸坯比用初轧坯金属收得率还可提高24%根据设计的要求，成品规格为10的圆钢，采用90

39、mm×90mm×10 4mm的方坯。6.2 孔型设计的内容将钢锭或钢坯在轧辊孔型中经过若干次轧制变形，以获得所需的断面形状尺寸和性能的产品，为此而进行的设计和计算工作称为孔型设计。孔型设计的内容包括：（1）断面孔型设计根据原料断面和成品断面形状和尺寸以及对产品性能的要求，确定出变形方式、道次和各道次变形量以及在变形过程中的孔型形状和尺寸。（2）轧辊孔型设计 即孔型配置。根据断面孔型设计确定孔型在每机架上的分布及其在轧辊上的位置和状态，以保证轧件正常轧制，操作方便，且节奏时间最短，成品质量好，轧机生产能力高。（3）轧辊辅件设计 即导卫或诱导装置的设计。诱导装置应保证轧件能按照

40、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，或者对轧件起一定的矫直或翻转作用等。6.3 孔型设计的要求 型设计是否合理，直接影响到成品的质量、轧机的生产能力、产品的成本、劳动条件和劳动强度。因此，合理的孔型设计应满足以下要求：（1） 获得优质的产品，即保证成品断面几何形状正确，断面尺寸精度合格，表面光洁，无折叠，裂纹等表面缺陷，金属内部残余应力小，金相组织及机械性能良好。（2） 保证轧机生产率高。合理的孔型设计应能充分发挥轧机设备能力，满足工艺上的许可条件，以求达到轧机的最高生产能力。（3） 产品成本低。为降低生产成本，必须降低各种消耗。（4） 劳动条件好，劳动强度小。为保证安全

41、生产，减轻劳动强度，在孔型设计时应考虑轧制过程易于机械化，轧制稳定，便于调整，轧件辅件坚固耐用，装卸容易。（5） 适应车间的设备条件。孔型设计必须考虑车间各主、辅设备的性能及其布置形式。6.4 孔型系统选择孔型系统的选择与轧机的布置和轧件的断面大小关系密切，对本设计来说，原料为90mm×90mm的方坯，断面尺寸比较大，为了去除来料表面之氧化铁皮及减少刻槽深度，采用一对箱形孔型，箱形孔型之后，为了使轧制变形均匀，采用椭圆圆孔型系统。此孔型系统有以下优点：（1） 变形均匀，轧前轧后轧件断面形状能平滑地过渡，可防止产生局部应力。（2） 由于轧件没有明显的棱角，冷却比较均匀，轧制中有利去除轧

42、件表面的氧化铁皮。（3） 在某些情况下，可由延伸孔型轧出成品圆钢，因而减少轧辊的数量和换辊的次数。6.5 计算产品10mm圆钢孔型设计 总延伸系数： = 根据本轧机的布置形式和选择的孔型系统，参考有关厂的延伸系数，取平均延伸系数c=1.294，则轧制道次数为： n=18.1 采用连续式轧制，取n=18，初轧6道，中轧6道，精轧6道。6.5.1 精轧孔型系统的设计精轧孔型系统的设计：考虑到变形均匀，本设计中精轧孔型系统采用椭圆椭圆系统。按GB70286，10圆钢的允许偏差3组为±0.35mm。（）成品孔型尺寸： BK1=d+(0.51.0)+×(1.0071.02)=10+0

43、.7×0.35×1.011=10.36mm hK1=d(01.0) ×(1.0071.02)=100.9×0.35×1.011=9.79 mm取辊缝S=1.5mm，扩张角=30°则=因为，故可求出为=mm（）确定成品前椭圆孔型尺寸为： BK2=(1.341.64)d22mm hK2=（0.80.83）d=8mm取辊缝S=2mm，则椭圆半径R为：R=mm（）椭圆前圆孔型的基圆直径为： D=hK3=（1.181.22）d=1.21×10=12.1mm，允许偏差±0.35mm, 取辊缝S=2mm（）验算精轧孔型充满情况：

44、 取宽展系数第17孔型： 椭圆轧件的尺寸为：h=6mmb=12.09+(12.096)×1.2=20.28mm 则其充满程度为20.28/22=0.92第18孔型： 成品孔型中轧件的尺寸为：h=9.78mmb=6+(20.2810)×0.36=9.78mm 则其充满程度为 9.78/10.36=0.95 经验算孔型充满度均合适，故精轧孔型设计合理。6.5.2 延伸孔型设计延伸孔型由14道组成，为了孔型设计方便，可将粗轧的总延伸系数按对进行分配，总延伸系数为：图6.1 延伸系数分配原则图各对延伸系数为： 确定等轴孔轧件断面尺寸： mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2

45、 mm2 mm2 延伸孔型设计:（1） 第1孔型 矩形箱孔型轧件在第1孔和第2孔中的宽展系数取；设孔型高为h1=65.5mm b1=90+(9065.5)×0.33=98.09mm验算轧件在第2孔型方箱形孔型的充满情况：b2= 65.5+(98.0972.58)×0.28=72.64mm轧件在第2孔型的轧后宽度为72.64mm，与我们需要得到的72.58mm相差甚小，故设定h1=65.5mm是合适的，否则需重新设定h1。（2） 第3孔型 椭圆孔型轧件在第3孔和第4孔中的宽展系数取；设孔型高为h1=51mm b3=72.64+(72.6451)×0.95=93.2mm验算轧件在第4孔型圆形孔型的充满情况：b4= 51+(93.263.01)×0.38=62.47mm轧件在第4孔型的轧后宽度为62.47mm，与我们需要得到的63.01mm相差甚小，故设定h1=51mm是合适的。（3）