设计范例08级轧

1、河北大学轻工学院COLLEGE OF LIGHT INDUSTRY, HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书设计题目：年产 70 万吨棒材车间工艺设计学生姓名：号：200815190223学专业班级：08 金属材料 2 班学部：材料化工部指导教师：2012 年 05 月 20 日摘要摘要此次设计年产量 70 万吨，品种为圆钢和螺纹钢的小型棒材厂，其规格分别为 1860mm 圆钢，1250mm 螺纹钢，在此选择 22 的螺纹钢为典型。本车间设计的主要依据是现代棒材生产工艺过程的理论，参阅了国内有关棒材轧机的先进工艺、轧机的装备、技术、孔型系统及一些辅助设备的论述，并参照棒材

2、厂，取一部分技术参数而设计了此车间。此设计说明书以设计任务书出发，首先论述了建厂的必要性和可能性，然后按照车间设计的步骤进行设计，主要是大纲的制定、轧机的选择、孔型系统的选择及典型的孔型设计、力能参数的计算及校核、辅助设备的选取等。此外，本文附有轧制图表、电机负荷图、孔型图、配辊图及车间平面图，以便参考。:棒材轧机；设计方案；孔型设计；轧机形式；技术参数AbstractABSTRACTThis paper designs a small bars workshop to produce about 700,000 tons round bars andrebars. And their dia

3、meter is 18 to 60 mm or 12 to 50 mm. The paper chooses 22 mm rebar astypical produce.The paper is based on the theory of production process about modern bar, and refers todomestic advanced technics of bar mill and discussion about equipment of rolling mill, technology,pass system, auxiliary equipmen

4、t and so on. Moreover, the paper consults the bar workshop insteel rolling mill of Chengde, and adopts some technical parameters.The paper proceeds from design assignment book. First, it studies the necessity and feasibilityof designing this workshop, then designs the workshop according to elementar

5、y process, whichmainly includes framing product outline, selecting rolling mill, selecting pass system, computingmechanics parameters and checking them, selecting auxiliary equipment and so on.In addition, there are several design charts: rolling program, load diagram of rolling target,pass system,

6、pass positing, plan view of plant lay out. All of these graphs will help you understandthe design consideration and design concept better.Key word: bar mill, design scheme, pass system, mill m, mechanics parameters.I目 录目录摘要.ABSTRACTI引 言.第 1 章 建厂的技术依据01.1 建厂分析01.1.1 建厂的必要性01.1.2 建厂的可能性01.2厂址选择1大纲及坯料选

7、择2大纲的确定2第 2 章2.12.1.1编制大纲的原则22.1.2方案的主要内容22.1.3大纲2坯料选择32.2.1 连铸坯的特点42.22.2.2 钢坯的特点42.2.3 小钢锭的特点42.3坯料选用时所考虑的因素52.3.1 坯料形状52.3.2 表面缺陷. 62.3.3 钢坯规格及偏差7第 3 章 轧机的选择83.1 轧机型式对比与选择83.1.1 开式机架83.1.2 闭式机架83.1.3 半闭口机架83.1.4 短应力线轧机93.1.5可转换轧机103.2 轧机布置选择比较123.2.1 横列式布置轧机12目录3.2.2 连续式布置的轧机13棒材轧制工艺流程133.33.3.1棒

8、材车间133.3.2棒材车间143.3.3广钢棒材车间15棒材车间15生产工艺特点163.3.43.3.53.4轧机机架数确定173.5轧辊参数193.5.1轧辊材质19轧辊直径19轧辊辊颈直径和辊颈长度203.5.23.5.33.5.4轧辊轴承213.5.5轧辊的调整机构22第 4 章孔型系统选择与设计23孔型设计的要求与基本原则234.14.2 孔型系统的选择234.2.1孔型系统234.2.2椭圆圆孔型系统244.3 典型4.3.122 圆钢的孔型设计25数25分配4.3.2 轧制各道次面积的确定274.3.3 各道次轧件及孔型计算274.4 配辊364.4.1 孔型沿辊身长度方向的配置

9、364.4.2 孔型在轧制面垂直方向的配置37第 5 章 轧制节奏图表与产量计算05.1咬入角的计算05.2前的计算15.3轧辊的线速度、转速及电机转速确定2轧制节奏图表85.4.1 轧制间隙时间85.4I目 录5.4.2 轧制节奏时间9轧钢机产量计算105.55.5.1 轧钢机产量概述105.5.2 车间的年产量计算125.6车间金属平衡13力能参数的校核15轧制温度的计算15第 6 章6.16.2轧制力能计算及电机校核196.2.1平均的计算196.2.2轧制的计算21轧制力矩的计算22附加摩擦力矩的计算236.2.36.2.46.2.5空转力矩的计算246.2.6静力矩的计算246.2.

10、7电机实际功率的计算25轧辊弹跳计算276.2.8轧辊强度的校核286.36.3.1 辊身强度的校核296.3.2 辊颈强度的校核306.3.3 传动端轴头强度的校核31第 7 章 车间辅助设备的选择33加热设备的选择337.17.1.1炉型的选择337.1.2产量计算357.1.3炉子的确定35剪切设备的选择367.21飞剪机377.2.17.2.22飞剪机397.2.33倍尺剪407.2.44定尺剪41冷却设备的选择437.3.1 冷床的结构与形式437.3II目录7.3.2 冷床的参数确定43起重设备的选择467.47.5导卫装置的选择467.6活套的设计46第 8 章 车间平面布置48

11、8.1 布置的原则及设备间距的确定488.1.1 车间平面布置的原则488.1.2 设备间距的确定488.2 仓库面积的计算508.3 车间组成及厂房参数518.4 车间工艺流程52参考文献54致谢56III目 录引言我国棒材的总产量在钢材总量中的比例超过 40%，在世界上是最高的。这是国内建设和出口需要所决定。棒材的 70%用作，其余用作各种零部件用材。除螺纹钢筋直接应用于之外，有相当部分成各种轴类零件。用材要求在较高的屈服强度下，保持一定的延伸率。机械零件要求机性能良好，对组织也有一定要求。作为用材，提高精度和机械性能的均匀程度，可以节省大量钢材，同样对于轴类，也可减少车削，降低成本。棒材

12、的断面形状简单，比起线材一般断面大很多，因此散热慢，轧制时间长，头尾温差大的问题不突出，但上限容易压缩比不足。与其他热轧一样，为能轧制高精度的，必须保证加热均匀一致，轧机刚度尽可能的高，轧制中，做到冷却一致。轧制中还有磨损带来孔型的变化，影响轧制的持久稳定。棒材以直条交货，轧制单根棒条可以使用最小坯料，轧制道次也不是很多，降温不是主要考虑问题，因而把棒材轧制是所有轧材中最容易实现的品种，它可以有多种方式。全连续轧机一般采用交替，轧件无扭，事故少、产量高，可以实现了大规模的专业化生产和组织性能，这类车间一般达到年产 70 万吨左右。同时轧机采用高刚度，自动化程度较高，使精度和得到很大提高，尤其成

13、材率提高，减少回炉炼钢的浪费。本设计按照任务书要求，设计年产70 万吨全连续式棒材车间。设计规格为1232mm 圆钢，1426mm螺纹钢。选择 22 的圆钢作为典型的孔型设计。目 录第 1 章 建厂的技术依据1.1 建厂分析1.1.1 建厂的必要性棒材是热轧条状钢材的一种，棒材的品种按断面形状分为圆形、方形、六角形以及用螺纹钢筋等几种。棒材的用途非常广泛，主要应用于机械、汽车、船舶、以及各种标准件等领域。我国生产的棒材主要是用钢材，由于我国是，并且一直保持着较高的发展趋势，的物质生活水平日趋提高，尤其是住房条件得到不断；还有，我国正的西部大开发项目，因此，在未来几年里我国将大量的工程建设和城乡

14、住宅建设，这就需要大量的用钢材，据有关部门的统计资料分析，基建和技改直接用于消费的钢材约占钢材总消费量的 2530%，建设工程需要的设备和构件消费的钢材约占 2025%，其中圆钢和螺纹钢筋占很大比例，从旺盛的市场要求来看，小型型钢仍是短缺，许多钢铁和学家认为：随着我国产业结构的调整，小型型钢的要求量在一定时期内还会稳定增长。面对这样一个充满活力的市场，为适应我国国情，从长远竞争观点出发，建设一个现代化的棒材生产车间是非常必要的。1.1.2 建厂的可能性首先，在炼钢厂的东部，炼铁厂的南边有一块空地，可将厂址选在这里，并且新拟建的炼钢厂的拉坯跨可与其原料跨对接，为其提供充足的坯料，并可实现连铸坯的

15、热装热送。在这块场地的东北部，有一座动力厂，可为其提供充足的热源和动力气体。0第 2 章大纲及坯料选择车间北部为炼铁厂，可为新车间提供丰富的高炉煤气，即可作为新厂的加热炉，又可减少废气排放，净化空气。其次，为实现连铸坯的热装热送，所建棒材厂的原料跨与新建炼钢厂的拉坯跨相接，可直接通过辊道将坯料送入加热炉。在建厂初期，通过汽车坯料，经原料跨北门运入，通过天车将坯料吊至上料台，再送入加热炉。在厂房成品跨设一条铁路，与炼铁厂的铁路接轨，成品可由这里出去。在成品跨再开一个汽车的出口，不仅可以解决一部分成品的，其他如耐火、润滑材料、桶装药剂、燃烧油、切头切尾及废品等也可通过汽车实现。综上所述，筹建一个新

16、的棒材厂是完全可能的。1.2厂址选择本车间的厂址选在炼钢厂的东部，炼铁厂的南侧，其主要依据如下：首先，地处风景秀丽的承德市区西部 20 公里处的双滦区，气候适宜，且不市区造成污染。其次，矿产丰富。附近的大庙和黑山有丰富的得天独厚的钒钛磁铁矿资源。北京的燕山公司可为其提供充足的油料。位于厂区附近的滦河可提供足够的工业和生活用水。厂区东面的滦河电厂，厂区的用电需求。再次，人力：北京科技大学、河北理工大学、燕山大学均有雄厚的专业保证其在技术上的先进。最终，方便。铁路可使其顺利的进入北京和东北地区。有比较便利的公路设施，并且新建成的高速公路使得进入北京更加方便快捷。总而言之，将厂址选在炼钢厂东部，炼铁

17、厂南侧，可以充分利用的各种，此选址是合理的。1河北大学轻工学院第 2 章大纲及坯料选择2.1大纲的确定2.1.1 编制大纲的原则1）满民发展对轧制的需要，特别要根据市场信息解决某些短缺的供应和优先保证重要部门对于钢材的需要。2）考虑各类的平衡，尤其是地区之间的平衡。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的合理分工。有条件的要争取轧机向专业化和系列化方向发展，以利提高轧机的生产技术水平。4）做到结构和标准的现代化，有条件的要考虑生产一些出口，国际市场。2.1.2方案的主要内容1）车间生产的钢种和生产的规模；2）

18、各类的品种和规格；3）各类的数量和其在总产量中所占的比例等。2.1.3大纲.2第 2 章大纲及坯料选择表 2-1设计年产 70 万吨优质棒材车间（：万吨）年产量 （ 万吨）钢种比例钢种代表钢号121826小24mm16mm22mm32mm计（%）碳素结构Q23543141220钢优质碳素20 4545692440结 构 钢合金结构40Cr25441525钢20CrMnTiML25、铆11135ML3565Mn弹簧钢1113560Si2Mn低合金钢20MnSi2135合 计（万吨）1015152060规格比例%16.67252533.331002.2 坯料选择棒材生产所用的原料有三种，可分为小钢

19、锭（用钢锭直接轧制成材）、钢坯（用钢锭轧制成的坯）和连铸坯。3河北大学轻工学院2.2.1 连铸坯的特点优点：连铸坯使用钢水直接浇注拉的，在生产过省去了整模、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 6%12%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、类钢铁企业，生种较少，批量较大的情况；适合于压缩比要求不特别严格的。2.2.2 钢坯的特

20、点优点：钢坯是以大钢锭为原料，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，所以钢材的内在质量好，钢种范围广，坯料的规格可灵活选择。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，并且在加热过烧损，切去头尾，金属收得率降低。使用条件：连铸的合金钢及特殊要求的钢种以及生种较多的车间。2.2.3 小钢锭的特点优点：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，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，

21、许多连铸过易出现的问题4第 2 章大纲及坯料选择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、成本一系列优势，连铸坯已逐渐代替了初轧坯的地位，综合以上种种因素，本车间选用连铸坯为原料。2.3坯料选用时所考虑的因素2.3.1 坯料形状坯料断面形状的选择主要与轧制的形状有密切的关系。棒材轧制用方形坯料，因为这样有利于数的分配和减少轧制道次。1） 为了便于钢坯的和保证钢坯加热时沿长度温度的均匀性，钢坯的长度尽可能的短。但为了提高车间产量，减少切损，提高轧机作业率，希望坯料尽可能长。从加热炉宽度考虑，方坯长度不要超过 12 米。

22、2） 最大重量的选择由轧机最后一道次轧制时间计算。（参考现场数据设计能力达 17m/s 的最小规格断面为 12mm）由公式G1 = FgLK（2.1）式中:F 成品断面面积， mm2 ，L 轧件的长度， mmg 轧件比重， Kg / mm3 ，取g = 7.85´10-3 Kg / mm3 ，K = 1.043 » 1K 由坯料道成品的金属消耗系数 取因为5河北大学轻工学院L = tV（2.2）式中:t取t = 90s ，最后一道次轧制的时间= 17m / s 。V 成品轧制速度，取V所以G = FgtVK = 12 ´12 ´ 7.85 ´1

23、0-3 ´ 90 ´17 = 1729.5Kg3） 确定坯料长度取连铸坯的比重为 r = 7.65´103 Kg / m3G = rV = rLA2（2.3）10取钢坯长度 L = 10m所以 L = 8.3m0断面面积与终轧速度的大小，以及考虑加热炉设计支撑梁的安，取钢坯长度为 10m，平均单重 1.7t/根。2.3.2 表面缺陷钢锭、钢坯或连铸坯表面会各种缺陷（如结疤、折叠、裂纹、皮下气泡等），如不在轧制前加以去除，会在轧制过程延伸、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

24、陷的是提高钢材，保证钢材质量的重要措施，也是轧钢生产分成二个阶段的重要。常用的表面缺陷的方法很多，常用的有：火焰、风铲、砂轮和机床四种。6第 2 章大纲及坯料选择表 2-2 各种方法费用比较方法名称费用（%）方法名称费用（%）风铲100机床6030753砂轮火焰本设计采用风铲。2.3.3 钢坯规格及偏差1）连铸坯横断面及表 2-3偏差（符合 YB20118 标准）连铸坯横断面及偏差长度宽度对角线长度偏名义单重 Kg/m偏差偏差差150×150150±5150±57172.42）钢坯长度定尺：1008010000mm；3）钢坯弯曲度不得大于 15mm/m，总弯曲度不

25、得大于 80mm/12m；4）端部切斜不得大于 20mm；5）不得由明显的扭转。7河北大学轻工学院第 3 章 轧机的选择轧钢生产是将钢锭或钢坯轧制钢材的生产环节。用轧制方法生产钢材具有生产率高、品种多、生产过程连续性强，易于实现机械化自动化等优点。轧钢机是完成轧制变形的主要设备，轧机刚度对精度有重要影响，因此轧机选择的合理与否对车间生产具有非常重要的意义。轧钢机选择的主要依据是：车间生产钢材的品种，品种和规格，生产规模的大小，以及由此而确定的生产工艺过程。3.1 轧机型式对比与选择对机架的要求有足够的强度和刚度外，还要考虑装卸方便、快速换辊等方面的可能性。一般轧钢机的机架型式按照结构特点不同可

26、以分为：闭口式、开口式和半闭口式三类。不同类型的机架形式可作如下的分析：3.1.1 开式机架这种机架的上盖（上横梁）可以拆卸，其主要优点是更换辊方便，因此它主要用在换辊比较频繁的横列式布置的型钢轧机上。其主要缺点是刚性较差，轧出的精度不高。3.1.2 闭式机架这种机架的上立柱形成封闭式的整体框架。结构简单，容易，具有较高的强度和刚度。闭式机架的主要缺点是换辊不便。3.1.3 半闭口机架实际也是开口式机架的一种。其上主体的连接完全由斜楔完成。因它兼有换辊方便和刚性较好的优点，因此又称为半闭口机架。近年来在型钢轧机8第 3 章 轧机的选择上被广泛的采用，获得了较好的使用效果。3.1.4 短应力线轧

27、机轧机的刚性也即刚度是指轧钢机工作机座在轧制时发生弹性变形的能力。通常用刚度系数来表示。在一定的轧制作用下刚度系数 K 越大，工作机座发生的弹性变形越小，此时轧机刚性越大；反之，刚度系数 K 值小，工作机座的弹性变形就大，轧机的刚性就差5。图 1.1 轧机的应力回线a通常轧机的应力回线； b短应力线轧机的应力回线短应力线轧机的主要特点是：1.最短的应力线保证轧机的高刚度，通常刚度系数可达 18002200kN/mm2.轴承受力分布均匀，了轴承和轴承座的受力情况，提高了轴承的使用；3.能够进行预调整，提高了金属的成材率；4.采用机械手换辊装置，实现了对称调整和轧辊的整体更换。这样就简化了调整过程

28、缩短了调整和换辊时间，为提高轧机作业率打下了基础；9河北大学轻工学院5.辊缝对称调节，使轧制线水平保持稳定；6.设备质量轻，体积小，操作维修方便。3.1.5可转换轧机采用交替式布置是为了满足灵活的轧制工艺而设计的。根据不同的孔型设置，可灵活地调整轧机使其水平布置或垂直布置。机架放置在一个小车上，本身结构与普通二辊轧机机架基本相同。立辊为了平衡轧辊质量，在轧辊辊系中增加了止推轴承。机架与小车用螺栓连接在一起，小车可以水平移动，实现水平轧制换孔槽功能。在垂直轧制时，小车坐在一个由电机驱动蜗轮、蜗杆、丝杠螺母机构组成的台架架可上下移动，完成换孔槽动作。位置调整好后，由锁紧缸将机架。中、精轧机的作用是

29、将轧件在高温状态下经过孔型逐道次压缩变形。根据大纲及各车间工艺的不同，第一种情况是由中轧机为精轧机输送形状正确、的轧件。第二种情况是由中轧机组直接轧制出断面较大的，精轧机组被甩掉（空过），由替换辊道代替，此时中轧机组的作用和精轧机组一样成为成品轧机。在相同的开轧温度情况下，中轧机组轧件温度为三个机组的最低区域，而精轧机组的轧件温度则随着道次的增加而逐渐有所升高。过低的开轧温度造成摩擦系数增加，容易在中轧机组前几架产生。10第 3 章 轧机的选择图 3.2可转换轧机采用交替式布置，且精轧部分的偶数架轧机可转换，此种布置形式的优点：1）轧制过程稳定，此种轧机在平辊轧机上采用椭圆孔型，在立轧机上采用

30、圆孔型，这样在平辊上轧出的椭圆件在水平方向是长轴，增大了轧件与轧机的接触面积，所以增加了轧件在机架之间运行的稳定性；2）布置的轧机可采用立活套而立平布置必须采用侧活套。立活套的优点：设施少、占地面积小，更易检测和；如果采用立平布置，就必须采用侧活套，因为立轧机上轧出的扁轧件是立着的，对水平压辊或水平推辊磨损严重，所以采用布置且使用立活套效果更好；3）易成品质量。在立式轧机上轧出的成品比水平轧机轧出的成品质量好，因为立式轧机的轧辊运行更为平稳，成品波动小，精度高；4）布置轧机的缺点；（1）成品轧机的导卫装置更换调整较；（2）成品轧机轧辊轴向调整不便。因为采用交替的轧机布置形式利大于弊，且精轧机的

31、偶数架次采用平6。立可转换式，可以轧制多种规格的11河北大学轻工学院3.2轧机布置选择比较轧钢机按工作机架排列成某种方式称为轧钢机布置，可以分为六种：1.单机架布置；2.横列式布置，包括一列、二列和多列式布置；3.顺列式（跟踪式）布置；4.式布置；5.半连续式布置；6.连续式布置。图 3.3 轧钢机按机架排列的分类a单机架；b横列式；c顺列式；d式；e半连续式；f连续式轧钢机布置的基本形式只有三种。即横列式布置、顺列式布置和连续式布置。式布置可以视为为了缩短车间长度所采取的顺列式布置的一种变形，而半连续式布置则常常是连续式和其它形式（例如：横列式布置）的组合。3.2.1 横列式布置轧机横列式布

32、置的轧机，同一机列轧辊的转速相同，轧制速度并不随轧件长度增加而提高，因而产量小，轧机劳动生产率低，轧制的精度也差，不12第 3 章 轧机的选择易实现自动。一般都是采用穿梭轧制和活套轧制方式。其每架轧机上可以轧制若干道次，变形灵活，适应性强，品种范围宽广，操作客易。主要用于生产各种型材、线材和开坯生产。另外，横列式布置轧机具有设备简单、投资少、建厂时间短的优点。过去我国地方小企业的轧机基本都是横列式轧机，现今国内外已基本淘汰。3.2.2 连续式布置的轧机连续式轧制占地少，生产率高，产量大。除了每架顺次轧制一道外，还必须保持成连轧关系的各架轧机时间内金属秒流量相等的原则。由于连续式布置的轧机易于实

33、现轧制过程的机械化和自动化，可以采用较高的轧制速度，因而具有很大的生产能力。连续式布置的轧机是各类轧机发展的方向。3.3 棒材轧制工艺流程3.3.1棒材车间棒材厂设计能力年产 70 万吨，采用 165mm×165mm×12000mm 钢坯，规格：1240mm 圆钢和螺纹。钢种：普碳钢、铆、弹簧钢、低合金钢和优质碳素钢等。最高轧速：18m/s。加热炉为步进式加热炉，产量为 150t/h，全轧线 18 台轧机，布置。6 台粗轧机都是 BBS 悬臂轧机，6 台中轧机和 6 台精轧机为短应力线整体更换轧机。13河北大学轻工学院图3.4 唐钢车间布置示意图1-上料台架 2-步进式加热

34、炉 3-高压水除鳞箱 4-夹送辊 5-悬臂式粗轧机6架6-1号飞剪 7-中轧机6架 8-2号飞剪9-7组立活套10-精轧机6架 11-淬水小车12-3号倍尺飞剪13-冷床 14-冷剪 15-收集台架3.3.2棒材车间棒材车间设计年产 60 万吨，采用 150mm×150×12000mm 连铸坯，产品规格：主导为1440mm 圆钢、1040mm 带肋钢筋、45100×512mm 扁钢。定尺长度 612m。钢种：碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、低合金钢、及弹簧钢。最高轧速：18m/s。加热炉额定加热能力 150t/h，最大为 170t/h。全线 18 架轧机，

35、全部为二辊短应力线轧机，即 POMINI 的“红圈”轧机。全线轧机交替布置，可实现合金棒材的连续无扭轧制。110 架轧机为微张力轧制，1118 架为立活套控制无张力轧制。图 3.5车间布置示意图1-冷装料台架；2-不坯剔出装置；3-加热炉；4-退坯收集框；5-除鳞机；6-粗轧机组；7-1#飞剪；8-中轧机组；9-2#飞剪；10-精轧机组；11-穿水冷却装置；12-3#倍尺飞剪；13-冷床输入辊道；14-冷床；15-定尺飞剪；16-集捆台架；17-打捆机；18-自动堆垛机；19-短定尺收集框14第 3 章 轧机的选择3.3.3 广钢棒材车间广钢棒材厂设计能力年产 40 万吨，采用 150mm&#

36、215;150×10000mm 钢坯，产品规格：1240mm 圆钢和螺纹。钢种：热轧普通碳素钢、普通铆、普通低合金钢和优质碳素钢等。最大轧制速度：13m/s。加热炉为步进式，全轧线 18 台轧机，布置。6 台粗轧机和 6 台中轧机都是悬臂轧机，6 台精轧机为短应力线式轧机。图 3.6 广钢车间布置示意图1-上料台架 2-坯料电子称 3-入炉辊道 4-推出机 5-组合式步进炉 6-夹送辊 7-悬臂式粗轧机组 8-飞剪 9-悬臂式中轧机组 10-立式活套器 11-飞剪机 12-水平精轧机 13-平立可转变精轧机 14-15-倍尺飞剪（3#）16-碎断剪 17-带裙板冷床输入辊道 18-步

37、进式冷床 19-冷剪机 20-成品收集槽 21-成品电子称 22-计数器 23-自动打捆机 24-定尺挡板 25-非定尺包扎台经过比较以上两种车间布置形式相差不大，但轧机不同，生种大不相同。中轧机到精轧机没有留出特别的冷却段。3.3.4棒材车间棒材厂设计能力年产 60 万吨，采用 165mm×165×12000mm 钢坯，产品规格：1260mm 圆钢和1250mm 螺纹钢。钢种：碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金结构钢、铆、弹簧钢、轴等。15河北大学轻工学院最高轧速：18m/s步进式加热炉为双框架结构，内部为 23.8m×16.8m，额侧进侧出定产量 150t/h

38、，最高产量 170t/h。全线共 18 架轧机，粗、中、精轧机组各 6 架，均为无牌坊、短应力线、高刚度“红圈”轧机，呈交替布置。图3.7车间布置示意图1-组合式步进加热炉（150t/h）;2-粗轧机组（6架）;3-中轧机组（6架）;4-精轧机组（6架）;5-穿水冷却装置;6-倍尺飞剪;7-短尺（3.512m）收集系统;8-冷床;9-尺飞剪;10-自动收集打捆装置通过对以上车间的比较，本车间设计采用连续式布置轧机8。3.3.5 生产工艺特点1）轧制工艺：110 架轧机为微张力轧制，1018 架为立活套，实现无张力轧制，保证精度，偏差可达到 1/3 DIN 标准公差范围的水平。2）导卫装置使用滑

39、动导滚动导卫，进口导卫的鼻锥（耐磨块）设计，滚动导卫采用油气润滑和循环水冷却系统，延长了导板和导轮的使用，使吨钢耗导0.015 kg。3）剪切系统：轧制过程共设有三台旋转飞剪。其中 1#旋转式飞剪置于粗轧机组后，用于切头切尾和事故碎断处理。最大剪切直径 72 mm，2#旋转式飞16第 3 章 轧机的选择剪置于中轧机组后，作用同 1#飞剪，最大剪切直径 38 mm. 3#旋转式飞剪置于精轧机组后，也叫倍尺剪，是将棒材在上冷床前成倍尺分段，同样起事故碎断处理作用。最大剪切直径为:经余热处理的棒材为 40 mm，余热处理的棒材为 50 mm。倍尺飞剪采用优化剪切技术可使上冷床的倍尺都为定尺的整倍数，

40、且每支只出 1 支短尺并进人非尺冷床，提高了成材率及定尺率和剪切效率。整个过程全部由计算机，实现剪切作业的高精度。4）冷床和棒材分组系统：齿条式冷床长度 120 m，宽度 14 m，棒材经倍尺飞剪剪切后进入拨入裙板的冷床输入辊道，电气传动的制动裙板使棒材降速并将他们拨入冷床，冷床的初始部分为矫直板，使棒材保持平直。随后的动齿条和固定齿条用于接收和冷却轧件，动齿条自动驱动。接着棒材由动齿条输送到分组输送链上，在此棒材按不同规格剪切支数的要求分组。随后，由平移小车将各组棒材送到冷床的输出辊道以供剪切。齿条末端设置对齐辊道用于产品端部的对齐，飞剪将棒材按定尺剪切。此冷床冷却质量高、冷却均匀，且具有根

41、据要求自动编组的功能，方便定尺剪切。3.4 轧机机架数确定因为每架只轧一道的连续式轧机，只要知道轧制道次即可确定机架数。首先确定总数。F0 Fm =å（3.1）n式中：må 压缩比；F0 钢坯断面积；Fn 成品断面积。本设计的大纲中，最小规格直径为22mm 。其横断面面积为：17河北大学轻工学院F = p R2= 3.14 ´122= 113.04mm2n44采用 165 方坯来轧制，则其总数为：m= 165´165 = 240.84F0åF113.04n椭圆-圆的组合孔型生产系统。设计孔型系统为m p孔平均数=1.25 1.4 ；m p =

42、1.3 1.4 ；椭圆-圆平均数根据以上经验数据，再参考同类棒材车间， m p= 1.36轧制道次和机架数可用下式确定N = lg målg m p（3.2）式中：N 机架数目må 由坯料到成品的总数；m p 各道次的平均数。轧制道次 N = lg må= lg104.8431 = 17.7lg m plg1.36由于选用了连续式轧机布置形式，因此选取机架数为 18 架。生产大规格产品可甩架次（空过），减少轧制道次。综上所述，18 架轧机全线选用短应力线轧机 ，具体规格为：粗轧机组 6 架。布置；形式：短应力线轧机中轧机组 6 架。布置；形式：短应力线轧机18第

43、3 章 轧机的选择精轧机组 6 架。布置；形式：短应力线轧机（其中 14、16、18 机架为可转换机架）。3.5 轧辊参数3.5.1 轧辊材质轧辊由辊身、辊颈和轴头三部分组成，轴颈安装在轴承中，并通过轴承座和压下装置将轧制力传递给轧机机架。轴头与联接轴相连，并传递轧制力矩。辊身直接和轧件相接触。在连轧机上，要求轧辊有较高的表面硬度、强度和耐磨性，且其过程简单，价格便宜，故选用铸铁轧辊。其性能参数见表 3-4：表 3-4 轧辊材质、硬度、强度参数机架号轧辊材质硬度（HB）抗弯强度（N/mm2）抗拉强度（N/mm2）14铸钢31035080050058430800500球墨铸铁912球墨铸铁460

44、12506001318球墨铸铁51411005003.5.2 轧辊直径在进行工艺设计时可以采用两种方法来预选轧辊直径：1）按经验公式选取；2）参考相同类型的轧机情况选取。根据经验，轧机轧辊直径与轧制的坯料高度有如下的关系：D = KH（3.3）式中 D 轧辊直径，（毫米）；K 系数；可按下表选取；H 坯料高度，（毫米）。19河北大学轻工学院表 3-5 不同轧机的 k 值范围轧机名称大型轧机中型轧机小型轧机K = D / H2.54.52.95.04.56.0参考同类车间，K 值取 4.1，为中型轧机。D = KH = 4.1´165 = 676.5则各机架的轧辊直径选择为：1#-4#

45、D = 680mm；5#-6#D = 660 mm；7#-12#D = 600mm；13#-16#D =440 mm；17#-18#D = 360 mm。（D 值为最大直径）3.5.3 轧辊辊颈直径和辊颈长度辊身长度是轧辊的另一重要参数。一般根据辊身长度与辊径的比值（L/D）来选定。LDk =（3.4）L 轧辊辊身长度，mm；D 轧辊直径，mm；式中：k系数（1.52.5）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。轧辊的辊身长度与辊径比小时轧辊能承受较大弯曲应力，另外轧机的刚性也增加了，精度要求的提高 L/D为提高精度也提供了可能，故现代化轧机随着对值正逐。20第 3 章 轧机

46、的选择表 3-6轧辊参数轧辊直径 D（mm）辊身长度 L（mm）辊颈直径 d（mm）辊颈长度 l（mm）机架号168076035032026807603503203680760350320468076035032056607603403206660760340320760075032028086007503202809600750320280106007503202801160075032028012600750320280220220220220180180渐减小，本车间为短应力线轧机，为提高其刚度，一般辊身长度较短，其按轧机厂商提供的参数并从中选取，一般近似地选 d=（0.50.55）D，

47、l/d=0.831.0，具体见表 3-610。3.5.4 轧辊轴承轧辊轴承是轧机工作机座中重要部件，应根据轧机的结构及工作条件选用。短应力线轧机一般选用四列短圆柱滚子轴承，其优点是：有较好的抗冲击性能和较小的径向，摩擦系数小，精度高，刚度大，21河北大学轻工学院长，承载能力大，轧辊传递较大的转矩；另外，装配的轴承的外圈和内圈可以自由脱开，故轴承座与轧辊的装配变成了轴承本身的自由装配，使操作更方便。3.5.5 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。该轧机的压下机构采

48、用马达驱动涡轮蜗杆，使拉杆转动，在拉杆上加工有与轴承座中压下螺母相啮合的左右旋螺纹，使上下轴承座实现了同步对称调整，两蜗杆可以，以实现左右两边轴承座的分别调整。另外，轧机上还设计了手动驱构，可进行方便的调整。在压下机构上还设计安装了编码器和压下量指示器，以便观察和辊缝调整。2.轴向调整机构：轴向调整机构的目的就是使上下轧辊的孔型具有正确地相对位置，以保证所轧出的轧件的几何符合质量要求。由于轧辊的孔型主要靠轧辊开槽位置的精确来保证，因此轧机的轴向调整量一般较小，本轧机为 3mm，且不需要经常调整。对短应力线轧机，通常采用上辊手动调整，其调整机构多为涡轮蜗杆或齿轮传动驱动带螺纹的轴套，从而推动轧辊

49、滚动轴承的内圈移动，实现轧辊的轴向移动11。22第 4 章 孔型系统选择与设计第 4 章孔型系统选择与设计4.1 孔型设计的要求与基本原则1.成品质量好：包括断面几何形状正确，公差，表面光洁，无缺陷，机械性能好；2.轧机产量高：合理的孔型设计应使轧制节奏时间最短，一般情况是轧制，使串辊的次数最少，这些有可能提高轧机的作业率；3.的成品低，即使金属消耗、电能消耗合轧辊等技术指针降到最低；4.适应轧机的设备条件。4.2 孔型系统的选择棒材孔型系统一般为椭圆-，这种系统适合交替轧机使用，轧件没有尖角低温处，断面温度比较均匀。椭圆孔磨损也较为均匀（相对椭）。4.2.1孔型系统图 4.1孔型系统孔型的优点如下：1.用改变辊缝的方法可以轧制多种不同的轧件，共用性好。这样可以减少孔型数量，减少换换辊次数，提高轧机的作业率。2.在轧件整个宽度上变形均匀。因此孔型磨损均匀，且变形能耗少。23河北大学轻工学院3.轧件侧表面的氧化铁皮易于脱落，这对轧件表面质量是有益的。4.与相等断面面积的其他孔型相比孔型在轧辊上的切槽浅轧辊强度较高，故采用较大的道次变形量。5.轧件断面温