年產120萬噸棒材車間工藝設計畢業(yè)設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1我國小型棒材的發(fā)展1</p><

2、;p>　　1.1.1 小型線棒材軋機的連續(xù)化1</p><p>　　1.1.2 產品升級1</p><p>　　1.2我國小型線棒材的生產現狀1</p><p>　　第2章 產品方案3</p><p>　　2.1 產品方案的制定3</p><p>　　2.1.1 產品方案的選擇原則3</p>

3、;<p>　　2.1.2 產品方案的確定3</p><p>　　2.2 產品標準與技術要求3</p><p>　　2.2.1 熱軋帶肋鋼筋相關技術要求3</p><p>　　第3章 坯料的選擇及金屬平衡表5</p><p>　　3.1 坯料選擇5</p><p>　　3.2 金屬平衡表5<

4、;/p><p>　　第4章 制定生產工藝6</p><p>　　4.1 生產工藝的制定6</p><p>　　4.1.1 制定生產工藝的原則6</p><p>　　4.1.2 生產工藝流程圖6</p><p>　　4.1.3 軋制方案制定7</p><p>　　4.2 生產工藝過程7&l

5、t;/p><p>　　4.2.2 坯料加熱7</p><p>　　4.2.3 鋼材的軋制8</p><p>　　4.2.4 鋼材的冷卻與精整8</p><p>　　第5章 產品的工藝設計9</p><p>　　5.1孔型系統(tǒng)選擇9</p><p>　　5.2 孔型設計的內容9</p

6、><p>　　5.3 孔型設計的要求9</p><p>　　5.4 帶肋鋼筋的孔型設計9</p><p>　　5.4.1.連鑄坯斷面積9</p><p>　　5.4.2根據不同孔型分配延伸系數10</p><p>　　5.4.3計算各機架的延伸系數11</p><p>　　5.4.4延伸系

7、數分配的校核11</p><p>　　5.5 軋制各道次面積的確定11</p><p>　　5.6孔型尺寸計算11</p><p>　　5.6.1成品孔與成品前孔的尺寸計算11</p><p>　　5.6.2成品前孔的設計13</p><p>　　5.6.3成品再前孔設計14</p><

8、p>　　5.6.4箱型孔的設計14</p><p>　　5.6.3圓孔和橢圓孔的設計16</p><p>　　5.7軋輥直徑17</p><p>　　5.8輥身長度18</p><p>　　5.9軋輥軸承18</p><p>　　5.10確定軋輥輥頸直徑和輥頸長度19</p><p

9、>　　5.11 軋機主傳動20</p><p>　　5.11.1 減速機和齒輪機座20</p><p>　　5.11.2 電機20</p><p>　　5.12.3 連接軸20</p><p>　　5.12 咬入角的計算21</p><p>　　5.13 前滑值的計算21</p><

10、;p>　　5.13.1摩擦系數f的選擇21</p><p>　　5.13.2中性角的計算21</p><p>　　5.13.3前滑值的計算21</p><p>　　5.14 軋輥轉速及電機速度的確定22</p><p>　　5.15 軋制節(jié)奏22</p><p>　　5.15.1 軋制間隙時間22&l

11、t;/p><p>　　5.15.2 各道次軋制間隙時間23</p><p>　　5.15.3 總間隙時間23</p><p>　　5.16軋鋼機產量的計算23</p><p>　　5.16.1 軋鋼機產量概述23</p><p>　　5.16.2 車間年產量的計算25</p><p>　　

12、第6章 工藝參數計算與校核26</p><p>　　6.1軋制溫度的計算26</p><p>　　6.2軋制壓力計算及電機校核27</p><p>　　6.2.1 平均單位壓力的計算27</p><p>　　6.2.2 總軋制壓力模型28</p><p>　　6.3 軋制力矩的計算28</p>

13、<p>　　6.4 附加摩擦力矩的計算29</p><p>　　6.4.1 計算軋輥軸承中的附加摩擦力矩29</p><p>　　6.4.2 傳動機構中的摩擦力矩29</p><p>　　6.4.3附加摩擦力矩29</p><p>　　6.4 空轉力矩的計算30</p><p>　　6.5 靜力矩

14、的計算30</p><p>　　6.6 等效力矩的計算30</p><p>　　6.7 電機功率的計算30</p><p>　　6.8 對輥身進行彎曲強度的校核30</p><p>　　6.9 對輥頸進行彎曲和扭轉校核31</p><p>　　6.10對輥頭驗算扭轉強度32</p><p

15、>　　第7章 輔助設備的選擇33</p><p>　　7.1上料臺架33</p><p>　　7.2鋼坯稱量裝置33</p><p><b>　　7.3拉料輥33</b></p><p>　　7.4立式活套器34</p><p>　　7.5水冷裝置34</p>&l

16、t;p><b>　　7.6冷床34</b></p><p><b>　　7.7打捆機35</b></p><p><b>　　結 論36</b></p><p><b>　　參考文獻37</b></p><p><b>　　致

17、謝38</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設計為年產120萬噸棒材車間工藝設計。品種為熱軋帶肋鋼筋的小型棒材，在此選擇Φ16mm的熱軋帶肋鋼筋作為典型產品進行該車間的設計。</p><p>　　本次設計采用全連續(xù)軋制生產工藝，共有軋機18架，其中粗軋機6架，中軋機6架，精軋機6架，終軋最大

18、軋制速度為22m/s。采用主要工藝流程為選定坯料→加熱→除鱗→軋制（粗、中、精軋）→冷卻→打捆→檢查→入庫 。棒材以定尺交貨，橫列式、半連續(xù)式、全連續(xù)式各種軋機都可以進行生產。本次設計采用全連續(xù)式平立交替布置軋機，以保證產量減少事故。</p><p>　　本次設計從設計任務書出發(fā)，首先論述了棒材的發(fā)展概況和市場需求，然后制定產品的產品大綱、軋機的選擇及產品的工藝設計、工藝參數計算與校核、輔助設備的選取。</

19、p><p>　　關鍵詞: 車間設計；孔型設計；棒材</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This is the technology design for producing 1.2 million tons of hot rolled bar workshop per year. Major steel wi

20、th diameter of 16 mm is chosen as the typical product of the workshop to be designed. And we carry out national standard during the production.</p><p>　　We use continuous rolling technology. There are 18 mil

21、ls ,6 for roughing mill, 6 for medium mill, 6 for finishing mill. The speed of the largest end mill is about 16m/s .This paper also analyzes the contemporary rod production in China, and points out that a series of probl

22、ems need to be solved. The design depends on the design paper, which firstly states the development situation of bar and the market demand. The necessity and possibility of setting up a plan are also discussed.</p>

23、<p>　　Then the design sets out in certain procedures, mainly including the making of the product outline, choosing mills, the design of pass in typical products force and energy parameters calculating and checkin

24、g, the choosing of auxiliary equipments.</p><p>　　Keywords: workshop design，pass design，bar</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1我國小型棒材的發(fā)展</p><p>　　上個世紀50年代我國

25、的型鋼產量比較低，生產的鋼筋品種較少，國有鋼鐵企業(yè)也只能生產屈服強度標準值分別為235MPa、275MPa的螺紋鋼。上個世紀70年代開始研制25MnSi2和16MnSi種低合金帶肋鋼筋，在實際上生產中由于技術原因，大量生產的是20MnSi鋼筋。80年代小規(guī)格鋼筋產量和規(guī)格基本上滿足不了工程建設需求，國內中小型企業(yè)針對這一現狀，開始引進和自制冷軋帶肋鋼筋設備，使得軋機數量和產量達到了相當高的規(guī)模。</p><p>

26、　　上個世紀，我國擁有小型線棒材軋機約700多套，位居世界首位。但每套軋機的平均年產量只有3萬多噸，而當時世界平均年產量為10幾萬噸。我國小型線棒材產品長期滿足不了社會需求，生產工藝和設備遠低于當時世界先進水平。主要表現在以下方面。</p><p>　?。?）棒線材軋機以橫列式和布棋式為主，布局較為落后。</p><p>　　（2）連鑄比很低，1984年不足10%。</p>

27、<p>　?。?）軋機剛度低，彈跳大。</p><p>　　1.1.1 小型線棒材軋機的連續(xù)化</p><p>　　1986年我國小型線棒材連軋比不足8%，之后幾年國家強調了以連軋為主要方向，強調了小型型鋼軋機實現連續(xù)化的重要性。至此，我國小型連軋機的數量得到了大幅度提高，使我國線棒材的生產能力達到世界較高水平。</p><p>　　1.1.2 產品升級&

28、lt;/p><p>　　在棒材產品使用中，推廣III級熱軋帶肋鋼筋，用來替代II級鋼筋。產品基本上能夠滿足不斷發(fā)展的國民經濟建設需求。</p><p>　　1.2我國小型線棒材的生產現狀</p><p>　　鋼鐵材料以其特有的較高的強度、韌性、塑性和綠色可循環(huán)性在未來一定時期內仍將是非常重要的使用材料。隨著我國電氣機械、汽車制造業(yè)的發(fā)展，線棒材使用量將增加，而且線棒材生

29、產工藝將發(fā)生較大的變化。目前我國線棒材生產工藝有如下特點。</p><p>　　我國線棒材的軋機數量和產量均居世界首位，而且產量還在持續(xù)增長，目前我國線棒材的產量占鋼材總產量的50 %～52 %，日本線棒材產量占鋼材總產量的28% 左右，而且?guī)啄陙懋a量相對平穩(wěn)美國線棒材產量占鋼材總產量的22 %左右。因此我國線棒材的產量要高于美國和日本。近年來我國小型型鋼生產向連續(xù)化方向發(fā)展，線材生產則趨向采用高速線材軋機，以滿

30、足社會需求。實際上目前尚有一些落后的小型線材軋機廠急需轉型或者淘汰。</p><p>　　一直以來，我國線棒材生產廠的管理水平不斷提高，一般小型軋機及高速線材軋機投產后2年左右即能達到甚至超過設計產量。近年來，大多數小型線材軋機的成材率達到了97 %。另外，由于對高性能產品的需求不斷提高，研發(fā)并生產了400MPa Ⅲ級帶肋鋼筋。并且，不少企業(yè)努力改善冷墩鋼質量，采取了多項措施用于擴大產品規(guī)格。性能較高的高速線材軋

31、機，可提供Ф5～Ф25 mm線材，大大可滿足了不同用戶的需求。</p><p>　　（1）新型軋機大多為18架，分為粗、中、精軋機組，每組6架，采用平立交替布置，實現無扭連軋來提高軋制速度，在生產中采用步進式加熱爐。坯料為165mm×165mm連鑄方坯，長10~14m。產品規(guī)格為Ф10~Ф40，Ф20以下產品采用切分軋制。</p><p>　?。?）產品以帶肋鋼筋為主。</

32、p><p>　?。?）對于能夠提高產量的無頭軋制、切分軋制技術等，我國使用和推廣的力度總體高于部分發(fā)達國家。</p><p>　　從我國的熱軋帶肋鋼筋的發(fā)展可以看出，我國熱軋帶肋鋼筋的生產技術不斷提高，普通鋼筋從低碳鋼、低合金鋼向微合金高強度鋼發(fā)展。預應力鋼筋從松弛較大、強度偏低向低松弛、高強度的鋼筋發(fā)展。同時，冷加工鋼筋從廣泛采用到被淘汰出局，而作為細直徑的冷軋鋼筋，仍將是普通鋼筋的一種補充

33、。</p><p>　　在本設計中，自動化程度非常高，從坯料上料到成品，全部自動化。坯料選用連鑄坯取代初軋鋼坯，簡化了生產工藝，大幅度提高了成材率，降低了生產成本。同時，設計采用全連軋生產線，縮短了軋制周期，提高了軋機產量、軋制精度和成品質量。并且在軋制的精軋部分采用平立輥交替軋制，減少軋制事故的發(fā)生，提高了生產效率。</p><p><b>　　第2章 產品方案</b&g

34、t;</p><p>　　2.1 產品方案的制定</p><p>　　產品方案又稱產品大綱，是指設計的工廠或車間擬定的生產產品名稱、品種、規(guī)格、狀態(tài)、計劃產量。產品方案是制定產品生產工藝過程、進行車間設計、確定軋機組成或選擇各項設備的主要依據，包括車間擬生產的產品名稱、品種、規(guī)格及年產量計劃。</p><p>　　2.1.1 產品方案的選擇原則</p>

35、<p>　　產品方案是指所設計的工廠的主要生產車間擬生產的產品的名稱、品種、規(guī)格、狀態(tài)及年計劃產量，依次來選擇設備和制定工藝。</p><p>　　確定產品方案的原則：</p><p>　?。?）國民經濟發(fā)展對各種產品的要求，既考慮當前的急需量又要考慮將來發(fā)展的需要量。</p><p>　　（2）產品的平衡，考慮全國各地的布局和配套加以平衡。</p

36、><p>　?。?）廠址的選擇、生產資源、自然條件、投資等可能性。</p><p>　?。?）考慮軋機生產能力的充分發(fā)揮，盡可能提高軋機的生產技術水平。</p><p>　　根據計任務書對各項產品的數量及質量、品種、規(guī)格范圍、狀態(tài)需要的同時，進行一系列的調查工作，針對國民經濟現狀及發(fā)展，國內外市場動態(tài)，綜合全國各地區(qū)布局和配套加以平衡，滿足國防需要，車間的規(guī)模和技術上的

37、可能性以及建廠地區(qū)的水煤氣電，交通、資源等自然條件，并考慮各車間的配套和合理分工來確定最優(yōu)的產品方案。</p><p>　　2.1.2 產品方案的確定</p><p>　　本課題以銅陵富鑫鋼鐵有限公司為參考，以Ф16毫米螺紋鋼為基礎，對一個年產120萬噸的中型棒材車間進行生產工藝合理化設計。以GB1499.2--2007為準則。</p><p>　　表2-1 產品方

38、案表</p><p>　　2.2 產品標準與技術要求</p><p>　　在實際生產中為了滿足用戶客觀上的使用要求，每個品種都必須滿足形狀、尺寸規(guī)格和內部性能的要求。因而，各類產品的分類、編制、牌號、化學成分、品種規(guī)格和尺寸公差、生產技術條件、機械相能、驗收規(guī)程、試驗及包裝方法、交貨狀態(tài)等，國家均有標準規(guī)定，如國標、冶標等，如果國家沒有標準規(guī)定，可由生產廠家和客戶商定。</p>

39、<p>　　2.2.1 熱軋帶肋鋼筋相關技術要求</p><p>　?。?）尺寸、外形、重量及允許偏差</p><p>　　熱軋帶肋鋼筋的尺寸、外形及重量等應符合GB1499.2-2007《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》的相關規(guī)定。</p><p>　?。?）牌號及化學成分見表2-2。</p><p>　　表2-2 20MnSi性能

40、參數</p><p><b>　?。?）冶煉方法</b></p><p>　　一般情況下，冶煉方法有生產廠家自行選擇。</p><p><b>　?。?）交貨狀態(tài)</b></p><p>　　一般情況下，以熱軋或熱鍛狀態(tài)交貨。如有特殊要求，可經過熱處理后交貨。</p><p>

41、;<b>　?。?）力學性能</b></p><p>　　用熱處理毛坯制成試樣測定鋼材的縱向力學性能和退火或高溫回火狀態(tài)的硬度，檢驗結果應符合表2.2中的規(guī)定。 </p><p><b>　　（6）脫碳層</b></p><p>　　根據需要，對含碳量大于0.30%的鋼應檢驗脫碳層，采用顯微組

42、織法檢驗每邊總脫碳層深度不大于鋼材直徑的或厚度的1.5%。</p><p>　　（7）熱軋帶肋鋼筋鋼成品相關標準見表2-3。</p><p>　　表2-3 熱軋帶肋鋼筋的相關標準 </p><p>　　第3章 坯料的選擇及金屬平衡表</p><p>　　3.1 坯料選擇 </p>

43、<p>　　坯料選擇合理，不僅可使鋼材質量得到保證，而且可使軋機生產能力得以發(fā)揮，金屬收得率也能提高。在本設計中選用20MnSi。它具有良好的焊接工藝性能，用量比較大，生產的廠家也不少比較適合本設計任務。</p><p>　　目前，軋鋼生產所使用的坯料有三種：即用連鑄坯、用鋼錠軋制成的坯、用鋼錠直接軋制成材。與其它兩種相比，連鑄坯的特點是金屬收得率可提高6～12％，每噸鋼大概可節(jié)約熱能14萬卡，降低產

44、品成本可達10％；</p><p>　　由于連鑄坯有這些特點，根據本車間的設計要求，選擇優(yōu)質連鑄坯。根據成品的斷面尺寸、工藝安排及設計產量的，我們將連鑄坯的尺寸選為165mm×165mm×14000mm。</p><p><b>　　3.2 金屬平衡表</b></p><p>　　軋鋼生產中最重要的消耗是金屬消耗，因此，降低

45、金屬消耗對節(jié)約金屬、降低成本有非常重要的意義。</p><p>　　根據本設計的特點，確定金屬消耗有以下幾部分組成：</p><p>　?。?）氧化和燒損，也就是金屬在高溫狀態(tài)下的氧化損失，本設計取3.0%。</p><p>　?。?）切損，包括切頭、切尾、切邊和由于局部質量不合格而必須切除所造成的金屬損失，本設計中取2.0%。</p><p&g

46、t;　?。?）軋廢，即由于操作不當、管理不善或者出現事故所造成的廢品損失，本設計中取1.0%。</p><p>　　表3-1 金屬平衡表</p><p>　　第4章 制定生產工藝</p><p>　　4.1 生產工藝的制定</p><p>　　4.1.1 制定生產工藝的原則</p><p>　　工藝流程就是把產品的生產

47、工序排列起來。正確制定工藝過程是軋鋼車間工藝設計的重要內容，它直接關系到整個設計能否滿足設計任務書的要求。制定軋鋼生產工藝過程的首要目的是為了獲得質量符合要求的產品，其次要在保證質量的基礎上追求軋機的高產量，并能做到降低各種原料、材料消耗。因此，正確制定產品工藝過程，對于工藝過程合理化，對于充分發(fā)揮軋機作用具有重要意義。</p><p>　　4.1.2 生產工藝流程圖</p><p>　　

48、生產工藝流程圖見圖4-1</p><p>　　圖4-1 生產工藝流程圖</p><p>　　4.1.3 軋制方案制定</p><p>　　由于本車間的設計產量較高，而產品規(guī)格又較小，所以采用全連軋生產。</p><p>　　4.2 生產工藝過程</p><p>　　4.2.1 坯料表面預處理</p>&

49、lt;p>　　連鑄坯表面存在各種缺陷，如不在軋制前加以清理去除，會在軋制過程延伸、擴大，輕者造成鋼材應力集中和腐蝕的起點，嚴重的影響金屬在軋制時的塑性和成型，造成廢品。所以坯料表面缺陷清理是提高鋼材合格率，保證鋼材質量的方法。表面清理常用的方法有：火焰清理、風鏟清理和機床清理等。對連鑄坯，氧化鐵皮一般采用化學法清理，其中酸洗是最常用的去除氧化鐵皮的方法。</p><p>　　4.2.2 坯料加熱</p

50、><p>　　現代化棒、線材軋制速度很高，軋制中溫降很小，甚至還出現溫度升高現象，所以棒、線材加熱溫度較低。正確的選擇軋鋼加熱設備，制定合適的加熱工藝制度對提高車間生產能力，改善產品質量有重要影響。根據本車間的產量較大和生產速度快等原因，選擇步進梁式加熱爐較為合理。</p><p><b>　?、偶訜崴俣?lt;/b></p><p>　　鋼的加熱速度指

51、在單位時間內加熱時鋼材溫度的變化。加熱速度應根據某溫度范圍內金屬的塑性和導熱性來確定。</p><p><b>　　⑵加熱時間</b></p><p>　　加熱時間指的是金屬裝爐后加熱到加工要求的溫度所需要的時間。加熱時間與鋼種、坯料尺寸和形狀、鋼料在爐子擺法、爐型結構以及裝爐溫度等因素有關。確定加熱時間除進行理論計算外，還可根據生產實踐進行估算的方法。實際上運用經驗

52、公式和實際資料是當前設計中確定加熱時間常用的方法。</p><p>　　加熱爐的加熱時間估算公式：</p><p>　?。?-1） </p><p>　　式中，T —加熱時間，（h）；</p><p>　　B —鋼料厚度，（cm）； </p><p>　　K1— 考慮鋼的化學成分等因素影響的修正系數。

53、</p><p>　　對于連續(xù)式加熱爐K1值可查表4-1。</p><p>　　表4-1 各鋼種修正系數</p><p><b>　?、羌訜釡囟?lt;/b></p><p>　　根據鋼的化學成分、性質和塑性加工工藝要求來確定加熱溫度。一般低碳鋼溫度范圍較大，高碳鋼和低合金鋼溫度范圍較小，特別是低合金鋼，加熱溫度要嚴格控制。根

54、據上述要求，確定鋼坯的加熱溫度見表4.2。</p><p>　　表4-2 產品的加熱時間和加熱溫度</p><p>　　4.2.3 鋼材的軋制</p><p>　　鋼的軋制是整個工藝過程的核心，從工藝設計角度來說，它包括三個方面的內容：制定變形規(guī)程、速度規(guī)程及溫度規(guī)程。</p><p><b>　?、抛冃我?guī)程</b>&l

55、t;/p><p>　　在既定的軋制條件下，完成由坯料到成品的變形過程稱之為變形規(guī)程。變形規(guī)程主要是確定總的變形量和各道次變形量。變形量的分配是個重要參數，它是選擇軋機設備、進行工具設計的重要依據，對軋機產量、產品質量起著決定性作用。</p><p><b>　　⑵ 速度規(guī)程</b></p><p>　　選擇產品的最終軋制速度或確定各道次的軋制速度是

56、速度規(guī)程的主要內容。目前，提高軋制速度是現代軋機提搞產量的主要方法之一。從技術上實現調速有三種方法：串級調速、直流驅動和差動調速。本車間內的軋機都采用直流單獨傳動。按連軋常數分配各道次速度，出口速度最大為22m/s.</p><p><b>　?、?溫度規(guī)程</b></p><p>　　溫度規(guī)程確定了軋制時的溫度變化區(qū)間，及決定軋制時軋件的開軋溫度和終軋溫度。<

57、/p><p>　　在確定溫度制度時要考慮根據鋼的化學成分和特性，選擇在某一溫度下金屬具有最好的塑性條件以及在某溫度下加工，金屬具有最小的變形抗力，以減少軋制時的能量消耗。</p><p><b>　?、溶堉屏?lt;/b></p><p>　　軋制力是確定軋制工藝參數之一，軋制力是決定軋制設備和動力的原始數據，在工藝設計時必須進行計算。</p>

58、;<p>　　4.2.4 鋼材的冷卻與精整</p><p>　　精整是軋鋼生產工藝過程中最后一個工序，它包括下述幾個內容。</p><p><b>　?、配摬牡睦鋮s</b></p><p>　　鋼材經熱軋成形后，氣溫度仍然較高，須冷卻使鋼材溫度降至常溫。另外，也可利用軋件軋后的余熱，進行控制冷卻，從而獲得較高的力學性能。冷卻過程對

59、產品最終性能有很重要的影響，因此冷卻制度的確定是控制產品實物質量的不可缺少的重要環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　⑵鋼材的切斷</b></p><p>　　將鋼材切斷成定尺長度，其目的是便于鋼材的運輸和用戶的使用。切斷可用鋸機或剪切機來完成，時軋件的斷面形狀而定。</p><p>　　第5章 產品的工藝設計</p><p&

60、gt;<b>　　5.1孔型系統(tǒng)選擇</b></p><p>　　孔型系統(tǒng)的選擇與軋機的布置和軋件的斷面大小關系密切，對本設計來說，參照新疆八一鋼廠的型鋼生產線的孔型系統(tǒng)，選用孔型為：扁箱（k1）—方箱（k2）—扁箱（k3）—方箱（k4）—橢（k5）—圓（k6）—橢（k7）—圓（k8）—橢（k9）—圓（k10）—橢（k11）—圓（k12）—橢（k13）—圓（k14）—橢（k15）—圓（k16

61、）—橢（k17）—圓（k18）。</p><p>　　原料為165mm×165mm的方坯，斷面尺寸比較大，為了去除來料表面之氧化鐵皮及減少刻槽深度，采用扁箱－方箱孔型，箱形孔型之后，為了使軋制變形均勻，采用橢圓－圓孔型系統(tǒng)。此孔型系統(tǒng)的優(yōu)點是變形均勻，可防止產生局部應力且軋制中有利去除軋件表面的氧化鐵皮。</p><p>　　5.2 孔型設計的內容</p><

62、p>　　將鋼錠或鋼坯在軋輥孔型中經過若干次軋制變形，以獲得所需的斷面形狀尺寸和性能的產品，為此而進行的設計和計算工作稱為孔型設計。孔型設計的內容包括斷面孔型設計和軋輥孔型設計。</p><p>　　5.3 孔型設計的要求</p><p>　　孔型設計的合理性，直接影響到成品的質量、軋機的生產能力、產品的成本等。因此，合理的孔型設計需要滿足以下要求：</p><p&

63、gt;　?。?） 獲得優(yōu)質的產品，即保證成品斷面幾何形狀正確，斷面尺寸精度合格，表面光潔，無折疊、裂紋等表面缺陷，金屬內部殘余應力小及機械性能良好。</p><p>　?。?） 保證軋機生產率高，合理的孔型設計應能充分發(fā)揮軋機的生產能力。</p><p>　?。?） 產品成本低，降低各種消耗來降低生產成本。</p><p>　?。?） 勞動條件好，勞動強度小?？紤]到

64、安全生產，減輕勞動強度等，在孔型設計時應注重軋制過程易于機械化，軋制穩(wěn)定，便于調整，軋件及輔件堅固耐用，裝卸容易。</p><p>　　5.4 帶肋鋼筋的孔型設計</p><p>　　5.4.1.連鑄坯斷面積：</p><p>　　=165×165 =27225 mm2 &l

65、t;/p><p>　　熱膨脹系數β=1.012~1.015，一般生產取1.013</p><p>　　Φ16螺紋鋼直徑尺寸： d=16×1.013=16.208mm </p><p>　　=0.25×3.14×16.208 =205.98 mm2

66、 </p><p>　　Φ16螺紋鋼的總延伸為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：——總延伸系數；</p><p><b>　　——原料斷面面積；</b></p><p><b>　　——成品斷面面積。</b&

67、gt;</p><p>　　若成品斷面面積和坯料斷面面積均為已知，可得總延伸系數為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中： 、 ······為第1、2······n道次軋件的斷面積；<

68、;/p><p>　　、······為第1、2······n道次軋件的延伸系數。</p><p>　　為了簡化孔型設計，可將粗軋的總延伸系數按各道次進行分配，粗軋的總延伸系數為：</p><p><b>　?。?-3）</b><

69、;/p><p>　　一般情況下，中軋同粗軋一樣，延伸系數分配遵循的原則如圖5-1所示</p><p>　　圖5-1 延伸系數分配原則圖</p><p>　　通常在確定軋制道次時，用平均延伸系數來代替某個道次的延伸系數。所謂平均延伸系數是指在軋制道次和總延伸系數確定的情況下，每個道次的延伸系數相等。它是為了方便軋制道次的計算而提出來的假想延伸系數，但在實際生產中每個道次的

70、延伸系數并不相等。具體確定方法如下：</p><p>　　用平均延伸系數來代替各道次延伸系數，得：</p><p><b>　　（5-4）</b></p><p>　　對上式取對數，可求出軋制道次數N：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　由于

71、本設計主要采用橢圓—圓孔型系統(tǒng)，且其的取值范圍為1.25～1.38 ，所以取平均延伸系數＝1.32，則：N =＝ln135.47/ln1.32＝17.68</p><p>　　所以取N為18道次。</p><p>　　由于軋機共有18架，粗軋機組6架，中軋機組6架，精軋機組6架。</p><p>　　在最后幾道次中，為保證成品的尺寸精確和斷面形狀，一般采用較小的延伸

72、系數。</p><p>　　5.4.2根據不同孔型分配延伸系數，如表5-1。</p><p>　　表5-1 孔型延伸系數</p><p>　　確定各階段的平均延伸系數：</p><p>　　首先計算精軋機組的平均延伸系數，參考經驗公式可得：</p><p>　　=1+（0.8～0.9）（－1）＝1.256～1.288

73、（5-6）</p><p>　　取 =1.275</p><p>　　然后計算中軋機組的平均延伸系數，參考經驗可取</p><p>　　最后計算粗軋機組的平均延伸系數，根據公式 （5-7）</p><p><b>　　可得出</b></p><p>　

74、　5.4.3計算各機架的延伸系數，見表5-2。 </p><p>　　表5-2 各機架的延伸系數</p><p>　　5.4.4延伸系數分配的校核</p><p>　　········＝1.42×1.40×1.38×……×1.2×1.16

75、＝135.47＝（5-8）</p><p>　　所以以上為延伸系數初步分配。</p><p>　　5.5 軋制各道次面積的確定</p><p>　　由軋件斷面面積與延伸系數關系，可確定各道次軋件的斷面面積，如表5-3所示。</p><p>　　表5-3 各道次軋件的斷面面積 </p><p><b>　　

76、5.6孔型尺寸計算</b></p><p>　　5.6.1成品孔與成品前孔的尺寸計算 </p><p><b>　　1、成品孔尺寸計算</b></p><p>　　A、成品孔內徑d，如圖5-2。</p><p>　　假設負偏差和熱膨脹近似相等，得</p><p><b>　

77、　d=d0=16mm</b></p><p>　　B、成品孔內徑開口寬度B的計算</p><p>　　B=d0×(1.005~1.015)</p><p><b>　　=16×1.01</b></p><p><b>　　=16.16mm</b></p>

78、<p>　　C、成品孔內徑的擴張角和擴張半徑的計算</p><p>　　圖5-2 橫肋鋼筋截面圖</p><p>　　通常成品孔內徑的擴張角θ可取θ=20°~30°，取θ=30°</p><p>　　輥縫S根據所軋螺紋鋼直徑d選取，取S=2mm，側角</p><p>　　ρ=arctg，計算得（5-

79、9）</p><p>　　ρ=20.28°<30°</p><p>　　擴張半徑 =，計算得 （5-10）</p><p><b>　　=9.41mm</b></p><p>　　D、橫肋高度，見圖5-3，5-4。</

80、p><p>　　圖5-3 橫肋的弓形弦長</p><p>　　h=標準尺寸+（0~0.4），取標準尺寸為1.3mm</p><p>　　∴ h=1.5mm</p><p>　　橫肋寬度b取公稱尺寸，b=0.9mm</p><p>　　E、縱肋寬度、高度按標準尺寸選取，寬度a= 1.8mm，高度h1=1.5mm</p

81、><p><b>　　F、橫筋半徑</b></p><p>　　橫肋在鋼筋截面上的投影半徑，由圖5-4可知，橫肋的弓形弦長為：</p><p>　　圖5-4 橫筋的弓形高度</p><p>　　，式中 r—成品孔內徑，r=d/2，mm； （5-11）</p><p>　　c—橫

82、筋末端最大間隙</p><p><b>　　橫筋的弓形高度，</b></p><p>　　將r=8mm，c=5.0mm，帶入上兩式中，得 =15.20mm</p><p><b>　　=7.0mm</b></p><p>　　橫筋半徑=7.626mm</p><p>　　

83、5.6.2成品前孔（k2）的設計</p><p>　　螺紋鋼的成品前孔在本設計采用平橢圓孔。平橢圓孔的內圓弧半徑取為R=h，如圖5-5。</p><p>　　圖5-5 平橢圓孔孔型</p><p>　　=（1.76~1.84）×16=28.16mm~29.44mm， </p><p><b>　　取=29.0mm</

84、b></p><p>　　h=(0.71~0.75)×16=11.36~12.0，</p><p><b>　　取h=12mm</b></p><p>　　當=8~16mm時，S=2~3mm，取S=2mm</p><p>　　m=S+(1~4)，取m=4</p><p>　　∴ =

85、=(4/12+2)×25×12/3=233.33</p><p>　　5.6.3成品再前孔（K3）設計</p><p>　　圖5-6 成品圓孔構成</p><p><b>　　由式得</b></p><p><b>　　基圓直徑：</b></p><p>

86、　　mm （5-12）</p><p>　　孔型寬度 mm （5-13）</p><p><b>　　張開角</b></p><p><b>　　取輥縫S=3 mm</b></p><p>　　5.6.4箱型孔的設計<

87、;/p><p>　　箱型孔型的構成見圖5-7。</p><p>　　圖5-7 箱型孔型構成</p><p>　　—槽口寬度；—槽底寬度；—側壁角；S—輥縫；—槽底凸度；</p><p>　　R—外圓角；r—內圓角；—軋槽深度</p><p>　　取壓下量h =60mm則h=165-60=105mm</p>

88、<p><b>　　軋件寬度mm</b></p><p>　　則寬展量B=182.60-165=17.6mm</p><p>　　展寬系數 （5-14）</p><p>　　咬入角 （5-

89、15）</p><p><b>　　因此可以咬入。</b></p><p><b>　　孔型尺寸：</b></p><p>　　輥縫值S=(0.02~0.05)=(14~35)mm，取S=20mm；</p><p>　　軋槽槽底寬=B（1~1.06）=（165~174.9）mm，取 mm；</

90、p><p>　　軋槽槽口寬=b+(5~12)=（187.6~194.6 ）mm取 ，mm；</p><p>　　孔型高度H==105mm</p><p>　　軋輥工作直徑＝700-105=595mm </p><p>　　側壁斜度tan＝ （5-16）</p><p>

91、　　內圓角半徑R=(0.1~0.2)h=（10.5~21）mm</p><p>　　外圓角半徑r =(0.05~0.15)h=（5.25~15.27）mm</p><p>　　槽底凸度mm，取mm</p><p>　　箱型孔尺寸的結構參數如表5-4所示。</p><p>　　表5-4 確定箱型孔尺寸</p><p>　

92、　采用凸度是為了使軋件在輥道上行進時穩(wěn)定；同時也是為了使軋件進入下—個孔型時狀態(tài)穩(wěn)定，避免軋件左右傾倒。</p><p>　　5.6.5圓孔和橢圓孔的設計</p><p>　　1.圓孔的尺寸設計，橢圓—圓孔型系統(tǒng)見圖5-8。取β=0.3；</p><p>　　圖5-8 橢圓—圓孔型系統(tǒng)</p><p>　　基圓半徑：R = = 36.12 m

93、m； （5-17）</p><p><b>　　孔型高度：mm</b></p><p>　　孔型寬度：=2R + δ= (72.29~73.29 )mm， (δ =0～1mm)；取=73.29mm；</p><p>　　擴張角：α= 300；</p><p>　　輥縫：S=(0.1～0.15)h=（7.22～10.8

94、4）mm 取S =9mm；</p><p>　　外圓角半徑：r = 2～5mm，取r =4 mm；</p><p>　　充滿度：?。ㄔ?.9～1范圍內）；</p><p>　　圓孔尺寸參數見表5-5。</p><p>　　表5-5 設計圓孔尺寸(mm)</p><p>　　2. 橢圓孔的尺寸設計</p>

95、<p>　　取=0.6；=0.3 ；=72.24mm；=88.44mm</p><p><b>　?。?-18）</b></p><p><b>　　（5-19）</b></p><p>　　解得= 103.85mm，= 62.76mm； </p><p>　　孔型高度：=軋件高度=62.

96、76mm；</p><p>　　充滿度 ：取δ=96%；</p><p><b>　　孔型寬度：mm； </b></p><p>　　輥縫：S=(0.18～0.3)h=（11.96～15.69）mm 取S =14mm；</p><p>　　孔型內圓弧半徑：R =mm；</p><p>　　槽口圓

97、角半徑：r =（0.1～0.2）h =（6.27～12.55）mm，取r =10mm；</p><p>　　橢圓孔設計參數如表5-6所示。</p><p>　　表5-6 設計橢圓孔型尺寸（mm）</p><p><b>　　5.7軋輥直徑</b></p><p>　　根據經驗，軋機軋輥直徑與軋制的坯料高度有如下的關系：&

98、lt;/p><p>　　D＝KH （5-20）</p><p>　　式中：D——軋輥直徑，mm；</p><p>　　H——坯料高度，mm；</p><p>　　K——軋機剛度系數；可按下表5-7選取。</p><p>　　表5-7 不同軋機的K值范圍</p><p>　　在進行工藝設計時可以采用

99、兩種方法來預選軋輥直徑：按經驗公式選取和參考相同類型的軋機情況選取。</p><p>　　參考同類車間，K值取4.0，為中型軋機。</p><p>　　D＝KH =4.0 ×165=660mm</p><p>　　但在實際設計時由于考慮到軋機制造和備品備件的管理使用方便。往往又采用分組的辦法，也即同一組軋機中軋輥直徑相同，其尺寸選擇見表5-8。</p

100、><p>　　表5-8 各架軋機軋輥尺寸（mm）</p><p><b>　　5.8輥身長度</b></p><p>　　軋輥輥身長度是軋輥尺寸的一個重要參數。軋輥的輥身長度與輥徑比小的軋制時軋輥能承受較大彎曲應力，另外軋機的剛性也增加了，為提高產品精度及壁材也提供了可能，故現代化軋機隨著對產品精度要求的提高L/D值正逐漸減小，本車間為短應力線軋機

101、，為提高其剛度，一般輥身長度較短，其尺寸按軋機制造廠商提供的參數并從中選取，一般近似地選d=(0.5～0.55)D， l/d=0.83～1。</p><p>　　K = L / D（5-21）</p><p><b>　　式中：K——系數；</b></p><p>　　L——軋輥輥身長度，mm；</p><p>　　D

102、——軋輥直徑，mm。</p><p><b>　　5.9軋輥軸承</b></p><p>　　軋輥軸承是軋機工作機座中重要部件。軸承的工作性能與軋機的性能密切相關。軋輥軸承的工作特點有：負荷重，單位面積負荷值大于40MPa，負荷帶沖擊性，且往往工作速度較高； 工作環(huán)節(jié)惡劣，軋輥溫度高，溫度變化大，并且常有水及氧化鐵皮的侵入；拆裝頻繁，只有軸承的壽命可靠，工作才能保證軋

103、機的作業(yè)率。</p><p>　　本設計中軋輥軸承采用四列短圓柱滾子軸承。四列短圓柱滾子軸承的磨損程度低于其它各類軸承，特別適合于高速場合。四列短圓柱滾子軸承的截面高度小，相同的輥身直徑，可容納輥頸的直徑最大，因而可提高負重能力。</p><p>　　5.10確定軋輥輥頸直徑和輥頸長度</p><p>　　本設計采用短應力線軋機，選擇滾動軸承，軸承外徑較大，故輥頸直

104、徑不能過大。輥頸長度按軸承寬度確定，一般按所設計的機型選取。具體見表5-9所示：</p><p><b>　　表5-9 軋輥尺寸</b></p><p>　　軋輥直接承受軋制壓力和轉動軋輥的傳動力矩，磨損較大，屬于消耗性零件，對于軋機整體而言，軋輥安全系數最小，因此軋輥強度往往決定整個軋機負荷能力。通常對輥身進行彎曲校核，對輥徑進行彎曲和扭轉校核，對傳動端輥頭進行扭轉

105、校核。</p><p>　　5.11 軋機主傳動</p><p>　　5.11.1 減速機和齒輪機座</p><p>　　目前，新型的型鋼軋機主傳動中將二者合為一體，即齒輪箱，由電機單軸輸入，雙軸輸出。這種齒輪箱的優(yōu)點是體積小、重量輕、齒輪精度高以及承載能力大、壽命長、可靠性高、傳動平穩(wěn)、維修方便。本車間電機相關參數選擇見表5-10。</p><

106、p>　　表5-10 電機相關參數</p><p><b>　　5.11.2 電機</b></p><p>　　主電機的選擇對于現代棒材連軋生產來說非常關鍵，應注意的原則如下：</p><p>　　軋制功率小于電機輸出功率應；現代棒材生產線的軋制規(guī)格范圍比較廣，不同規(guī)格的軋制速度各有不同，對主電機轉速范圍的要求也較寬。所以在確定電機轉速時，

107、對大部分規(guī)格，必須盡量保證電機在基速以上運行；隨著大規(guī)格帶肋鋼筋切分軋制技術、超細晶鋼軋制技術等的應用，對電機的要求也越來越大。傳統(tǒng)軋機傳動一直采用直流傳動，隨著大功率電子技術的不斷發(fā)展，直流傳動設備正逐步被交流調速設備所取代。</p><p>　　5.11.3 連接軸</p><p>　　短應力線軋機常用的接軸種類有弧形齒接軸、十字頭萬向接軸及鼓形尼龍棒接軸。在使用中，承載能力，允許的傾

108、斜角度和使用壽命則各不相同。本設計選用十字頭萬向連接軸。其具有較大的傾斜角度，允許的傾斜角度最大為30°；承載能力較強，生產實際證明十字頭萬向接軸的承載能力相當于同直徑的弧形齒接軸，鼓形尼龍棒接軸的承載以力則低于上述兩種；使用壽命長，十字萬向接軸的壽命要比滑塊萬向接軸長，比弧形齒接軸長，一般可用到年。</p><p>　　5.12 咬入角的計算</p><p>　　鋼坯在進入軋輥

109、時，只有滿足咬入條件，才能穩(wěn)定軋制。箱形孔的臨界咬入角為28~30°，連續(xù)式軋機的臨界咬入角為21~30°。</p><p><b>　　由咬入角公式：</b></p><p><b>　?。?-22）</b></p><p><b>　　可得 ，</b></p>

110、<p>　　由此計算方法可得其他道次的咬入角，見附表2。</p><p>　　5.13 前滑值的計算</p><p>　　5.13.1摩擦系數f的選擇</p><p>　　根據大量經驗值，發(fā)現熱軋時的摩擦系數受軋輥材質、軋制速度和軋件化學成分的影響。本設計參考同類規(guī)格的棒材車間，軋制過程中摩擦系數的選取見附表2。</p><p>　

111、　5.13.2中性角的計算</p><p>　　由中性角的計算公式：</p><p><b>　?。?-23）</b></p><p><b>　　可得</b></p><p>　　由此計算方法可得其他道次的咬入角，見附表2。</p><p>　　5.13.3前滑值的計算&l

112、t;/p><p>　　由前滑值公式[18]：</p><p><b>　?。?-24）</b></p><p><b>　　可得</b></p><p>　　由此方法可得其他道次的前滑值，見附表2。</p><p>　　5.14 軋輥轉速及電機速度的確定</p>&

113、lt;p>　　參考同類車間，選取成品架次軋制速度，連軋常數</p><p><b>　　則軋輥轉速：</b></p><p><b>　?。?-25）</b></p><p>　　第10架到第18架機架采用無張力軋制，機架間設有活套，連軋常數相等。</p><p>　　由此計算方法可得10到1

114、6道次的軋制速度和軋輥轉速，見附表2：</p><p>　　第1架到第9架采用微張力軋制，取，得</p><p>　　由此計算方法可得其他道次的軋制速度和軋輥，見附表2：</p><p><b>　　5.15 軋制節(jié)奏</b></p><p>　　5.15.1 軋制間隙時間</p><p>　　軋

115、制節(jié)奏圖表，即是研究和分析軋制過程的工具，在軋制節(jié)奏圖表中表示了軋制過程中道次與時間的關系。軋制圖表中所標明的純軋時間、間隙時間、軋制節(jié)奏時間和軋制總延續(xù)時間被稱為四個特征時間。軋機布置方式不同及軋制產品品種不同使得軋制圖表形式也不一樣，從而使得軋制過程的四個特征時間的變化規(guī)律也不同。</p><p><b>　?。?-26）</b></p><p>　　由于軋機每架

116、只軋一道次且保持單位時間內通過各機架的金屬秒流量相等，可得到每架軋機的軋制速度，且各道次純軋時間相等，得：</p><p>　　==.......=（5-27）</p><p><b>　　=</b></p><p>　　設定兩根鋼筋的間隙時間取為=4s，則軋制節(jié)奏 T==74.09+4=78.09s。</p><p>

117、;　　5.15.2 各道次軋制間隙時間</p><p>　　粗軋機區(qū)的機架間距取決于軋機尺寸而非電氣控制因素，一般粗軋區(qū)的長度在11~13m左右，設定第1架次到第6架次相鄰軋機的距離為3 m ；第6架次到第7架次之間設置有事故剪，距離為7m；中軋區(qū)域的長度在12~17m左右，第7架次到第12架次相鄰軋機的距離為3 m，第12架次到第13架次之間設置有事故剪距離為4 m，精軋區(qū)長度在21~25m，機架間距在4~5m

118、左右，第13架次到第18架次相鄰軋機的距離為4 m。</p><p><b>　?。?-28）</b></p><p>　　同理可計算得，軌制間隙時間見附表3：</p><p>　　5.15.3 總間隙時間</p><p><b>　　總間隙時間</b></p><p>　　

119、= Tj1+ Tj2+ Tj3+…...+ Tj15+ Tj16+Tj17 =51.44s （5-29）</p><p><b>　　軋制總延續(xù)時間</b></p><p>　　T2= T+=78.09+51.44=129.53s （5-30）</p><p>　　5.16軋鋼機產量的計算</p&

120、gt;<p>　　5.16.1 軋鋼機產量概述</p><p>　　衡量軋鋼機技術經濟效果的一個主要指標是軋鋼機產量，軋鋼機產量是車間設計中重要的工藝參數。充分發(fā)揮軋鋼機的生產能力是設計的主要任務，使車間建成投產后在預定的時間內達到甚至超過設計水平。因此，軋鋼機生產水平的高低和它實際能達到的能力是衡量設計質量的重要指標。軋鋼機單位時間內的產量被稱為軋鋼機的生產率，小時產量作為常用的生產率指標。<

121、;/p><p><b>　　則理論小時產量為:</b></p><p>　　A= （5-31）</p><p>　　式中：A——軋機小時產量，t/h；</p><p>　　Q——原料重量，t；</p><p>　　T——節(jié)奏時間，s。</p>

122、<p>　　在實際生產過程中，軋機的小時產量往往達不到上述的數值。且由于軋制過程中軋件有燒損，切頭及切廢，所以合格率不為100%，故應有成品率。因此軋機在實際生產過程中能達到的小時產量可用下式表示：</p><p><b>　　A=（5-32）</b></p><p>　　式中： A——軋機小時產量，t/h；</p><p>　

123、　Q——原料重量，t；</p><p>　　T——節(jié)奏時間，s；</p><p>　　K1——稱為軋鋼機利用系數，成品軋機K1=0.80～0.85；</p><p>　　b——成品率，參考銅陵富鑫鋼鐵有限公司的生產車間取94%；</p><p>　　典型產品Ф16的軋鋼機利用系數K1=0.82；</p><p>　　純

124、軋時間：=78.09s；</p><p><b>　　軋制節(jié)奏：；</b></p><p><b>　　坯料重量：；</b></p><p><b>　　小時產量為: </b></p><p>　　上述僅是單品種小時產量的計算，一個車間通常生產多種產品，每種品種所選用坯料斷面尺