课程设计论文-年产55万吨棒材车间工艺设计

课程设计论文-年产55万吨棒材车间工艺设计内容摘要：

推辊磨损严重，所以采用平立布置且使用立活套效果更好； 3)易控制成品质量。 在立式轧机上轧出的成品比水平轧机轧出的成品质量好控制，因为立式轧机的轧辊运行更为平稳，成品尺寸波动小，精度高。 4)平立布置轧机的缺点： 1)成品 轧机的进、出口导卫装置更换调整较困难； 2)成品轧机轧辊轴向调整不便。 因为采用平立交替的轧机布置形式利大于弊，且精轧机的偶数架次采用平立可转换式，可以轧制多种规格的产品 [6]。 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： 河北理工大学 课程设计 2 6 ； ，包括一列、二列和多列式布置； (跟踪式 )布置； ； ；。 图 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— 布棋式； 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。 布棋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。 横列式布置轧机 横列式布置的轧机，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，轧制产品的 尺寸精度 也差，不易实现自动控制。 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，控制操作客易。 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。 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单位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。 连续式河北理工大学 课程设计 2 7 布置的轧机是各类轧机发展的方向。 棒材轧制工艺流程 石钢棒材车间 石钢棒材车间设计年产 60万吨，采用 150mm 150 12020mm连铸坯 ,产品规格：主导产品为 Φ 14～Φ 40mm圆钢、Φ 10～Φ 40mm带肋钢筋、 45～ 100 5～ 12mm扁钢。 产品定尺长度 6～ 12m。 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 ， 全部为二辊短应力线轧机 ， 即 POMINI的“红圈”轧机。 全线轧机平立交替布置，可实现 合金 棒材的连续无扭轧制。 1～ 10架轧机为微张力轧制， 11～ 18架为立活套控制无张力轧制。 [7] 图 4 石钢车间布置示意图 1冷装料台架； 2不合格坯剔出装置； 3加热炉； 4退坯收集框； 5除鳞机； 6粗轧机组； 71飞剪； 8中轧机组； 92飞剪； 10精轧机组； 11穿水冷却装置； 123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 广钢棒材车间 广钢棒材厂设计能力年产 40万吨，采用 150mm 150 10000mm钢坯，产品规格 ： Φ 12～Φ 40mm圆钢 和螺纹。 钢种 ： 热轧普通碳素钢 、 普通铆螺钢 、 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 ， 平立 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。 河北理工大学 课程设计 2 8 图 5 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水冷线 15倍尺飞剪（ 3） 16碎断剪 17带裙板冷床输入辊道 18步进式冷床 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，生产品种大不相同。 中轧机到精轧机没有留出特别的冷却段。 高线 生产工艺特点 1）轧制工艺： 1～ 10 架轧机为微张力轧制， 10～ 18 架为立活套控制，实现无张力轧制，保证产品尺寸精度，产品尺寸偏差可达到 1/3 DIN 标准公差范围的水平。 2）导卫装置使用滑动导卫和滚动导卫，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寿命，使吨钢耗导卫仅 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，未经余热处理的棒材为 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，且每支只出 1 支短尺并进人非尺冷床，提高了成材率及产品定尺率和剪切效率。 整个过程全部由计算机控制，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产品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，经冷飞剪将棒材按定尺剪切。 此冷床冷却质量高、冷却均匀，且具有根据要求自动编组的功能，方便定尺剪切 [8]。 综上所述，本设计采用连续式布置轧机。 河北理工大学 课程设计 2 9 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。 首先确定总延伸系数 nFF0┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（ 4） 式中： μ z—— 压缩比 ； Fo—— 钢坯断面积 ； Fn—— 成品断面积。 本设计的产品大纲中，最小规格为φ 12。 其产品横断面面积为： 222 31244 mmRF n   采用 150 方坯来轧制产品，则其 总 延伸系数为： 1 9 9 . 0 4=1212 3 . 1 4 0 . 2 5 150 150 0   nFF 设计孔型系统为箱形孔和椭圆 圆的组合孔型生产系统。 箱形孔平均延伸系数 μ p = ～ ； 椭圆 圆平均延伸系数 μ p= ～ ； 根据以上经验数据，再参考同类棒材车间，μ p =。 轧制道次和机架数可用下式确定： pN loglog  ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（ 4） 式中： N——— 机架数目 μ z—— 由坯料到成品的总延伸系数； μ p—— 各道次的平均延伸系数。 轧制道次 g glo glo g  pN  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。 平／立布置；形式：短应力线轧机 中轧机组 6架。 平／ 立布置；形式：短应力线轧机 精轧机组 6 架。 平／立布置；形式：短应力线轧机 (其中； 1 1 18 机架为平／立可转换机架 )。 河北理工大学 课程设计 2 10 轧辊的各个参数 轧辊的材质选择 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，且其制造过程简单，价格便宜，故选用铸铁轧辊。 其性能参数见表 4 ： 表 3 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） 1～ 4 球墨铸铁 310～ 350 800 500 5～ 8 球墨铸铁 430 800 500 9～ 12 球墨铸铁 460 1250 600 13～ 18 球墨铸铁 514 1100 500 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┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（ 6） 式中： D 轧辊直径 /mm； K 系数（见表 5）； H 坯料高度 /mm 表 4 不同轧机的 K 值范围 参考同类车间， K值取 ，为中型轧机。 D=KH = 150 = 640 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 入 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。 但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。 轧机名称 大型轧机 中型轧机 小型轧机 K = D/ H ～ ～ ～ 河北理工大学 课程设计 2 11 所以可如下选择轧辊直径： (注： D值为最大直径 ) 粗轧 12 D = 640 mm； 粗轧 36 D = 530 mm； 中轧 712 D = 415 mm； 精轧 1318 D = 370 mm； 辊身长度 辊身长度是轧辊尺寸的另一重要参数。 一般根据辊身长度与辊径的比值 (L／ D)来选定。 Lk D ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（ 7） 式中： L轧辊辊身长度 /mm； D轧辊直径 /mm； k 系数 ( ～ ) 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。 轧辊的辊身长度与辊径比小的轧制时轧辊能承受较大弯曲应力， 另外轧机的刚性也增加了，为提高产品精度也提供了可能，故现代化轧机随着对产品精度要求的提高 L/D 值正逐渐减小，本车间为短应力线轧机，为提高其刚度，一般辊身长度较短，其尺寸按轧机制造厂商提供的参数并从中选取，一般近似地选 d=(～ )D, l/d=～ ，具体见表 5。 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尺寸，摩擦系数小，精度高，刚度大，寿命长，承载能力大，允 许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。 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。 ： 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。 该轧机的压下机构采用液压马达驱动涡轮蜗杆，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，两蜗杆可以分开，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动机构，可进行方便的河。