1、学 号：200715150206HEBEI POLYTECHNIC UNIVERSITY课 程 设 计论文题目: 年产 50 万吨高速线材轧制规程设计学 生 姓 名： 张野 学 院：轻工学院专 业 班 级： 07 成型 1 班 指 导 教 师： 郑申白 教授 2011 年 03 月 8 日河北理工大学 课程设计 目 录I目 录引言 .11 原料的选择与金属平衡表 .21.1 原料的选择 .21.1.1 原料种类的选择 .21.1.2 原料的质量、规格及尺寸偏差 .31.2 金属平衡表 .32 线材轧制速度的确定 .53 主机列选择 .63.1 机架数目的确定 .63.2 粗轧机组的选择 .63
2、.3 中轧机组的选择 .73.4 预精轧机组的选择 .73.5 精轧机组及减定径机组的选择 .74 孔型设计 .84.1 孔型设计的内容 .84.2 孔型系统的选取 .84.2.1 粗轧机孔型系统的选取 .84.2.2 中轧、预精轧及精轧轧机孔型系统的选取 .84.3 孔型设计计算 .84.3.1 确定各道次延伸系数 .84.3.2 确定各道次轧件的断面面积 .94.3.3 孔型设计计算 .94.4 孔型在轧辊上的配置 .104.4.1 孔型在轧辊上的配置原则 .114.4.2 孔型在轧辊上的配置 .114.5 轧辊的平均工作直径及轧辊转速的确定 .124.5.1 工作辊径的确定 .124.5
3、.2 轧辊转速的确定 .125 年产量计算 .155.1 轧制节奏图表 .155.2 典型产品的小时产量计算 .155.2.1 典型产品 6.5mm 轧机小时产量： .155.2.2 轧钢机的平均小时产量 .155.3 车间年产量计算 .165.3.1 工作制度、工作小时数的确定 .165.3.2 年产量计算 .176 力能参数计算与强度校核 .186.1 力能参数计算 .18河北理工大学 课程设计 目 录II6.1.1 轧制温度 .186.1.2 轧制力计算 .206.1.3 轧辊辊缝计算 .246.2 电机功率的校核 .256.2.1 传动力矩的组成 .256.2.2 各种力矩的计算 .2
4、56.2.3 电机校核 .266.2.4 第一道次电机功率校核举例 .266.3 轧辊强度的校核 286.3.1 强度校核 .296.3.2 第一架轧机轧辊强度校核举例 .31参考文献 .34河北理工大学 课程设计 引 言1引言线材是成卷交货的细长钢材，除部分直接用于金属制品、建筑用材以外，大部分是用于拉拔的原料，要求直径较小，物理性能均匀，金相组织尽可能索氏体化。我国是世界上最大的线材生产国，年产量占世界生产总量三分之一以上，线材也是我国第二大钢材生产品种，在国内钢铁产量的比重一直较高。2007 年国内线材产量占我国钢材总产量比例的 14.2%。从线材进出口情况看，长期以来一直是我国主要钢材
5、出口品种。但由于资金及认识的滞后，我国仅有为数不多的几家线材厂能生产出高档次的线材产品，因此我国有时还需要从国外进口少量帘线钢丝、钢绞线、镀锌钢丝等硬线产品。线材特点是断面小、散热快，而用户需要长度大的盘卷。增大坯料断面，减少线径，则线材轧制道次越来越多。增大盘重则造成轧制时间加长。过去采用横列轧机只能生产100 公斤盘重，6.5 线材的尺寸公差达到 0.5mm，索氏体化很少。上世纪 70 年代我国曾大力发展 4 线复二重横列轧机，最高出口速度为 16m/s。复二重横列轧机使用廉价交流电机，但盘重仍然很小，成材率仅 80%左右。同期，国外发展单线高速轧制，给线材轧制技术带来突破。生产线全线为平
6、立交替布置，轧件无扭运行，尽可能减少了事故隐患。精轧为减少动态速降，采用成组传动的紧凑悬臂轧机，为高速下顺利轧制带来保证。为解决高速线材冷却均匀问题，出现了吐丝机和散卷风冷线，大大改进了冷却效果。目前，高线生产的最高出口速度达到 150m/s，成材率达到 98%。而且，随着生产技术的提高，高线所用的轧机刚度不断提高，6.5 尺寸精度从0.4 达到0.1。尤其为能顺利生产硬线，轧机能力不断加大，这对实现低温轧制，各种控轧控冷工艺都是必要的。从磨损角度看，线材轧制公里数长，轧槽磨损大，容易出现堆拉钢事故。因而，精轧机组最先采用碳化钨硬质辊环轧辊。最近，人们又把预精轧后四架布置成安装碳化钨辊环的悬臂
7、轧机，收到良好的效果。河北理工大学 课程设计 引 言2河北理工大学 课程设计 1 原料的选择与金属平衡表31 原料的选择与金属平衡表1.1 原料的选择1.1.1 原料种类的选择线材车间的原料按其生产方式分为钢锭、轧制钢坯和连铸钢还三种。钢锭由于铸造工艺的限制，一般断面较大，而且为了脱模不可避免地在钢锭长度方向带有锥度，这就造成以钢锭为原料生产线材时的轧制道次多，轧制过程中温降大。目前，用钢锭作原料直接轧成线材的生产方式已被淘汰。轧制钢坯经粗轧机开坯轧制而成，其规格范围广、钢种多但并不能消除偏析、缩孔等缺陷且再生产过程中要发生烧损、切头、切尾等。故轧制钢坯很少用。高速线材轧机采用连铸坯为原料后，
8、与采用轧坯相比，从炼钢到成材，能耗可降低 80kg/t 标煤，金属收得率提高 10%左右、能耗低、劳动条件改善、生产率提高。因此本设计原料选用连铸坯。 12. 原料断面形状的选择选择方形坯，不需要特别翻转，也正好配合平立的扁箱和方箱孔型，实现与椭圆-园孔型的过渡。3. 原料单重的选择大盘重要求坯料重量大。粗略按以下计算：金属氧化损失一般占坯重的 1%，粗轧切头在 3kg 以下，预精轧切头一般为 1.5kg，精轧前切头一般为 1.2kg，成品切头一般为3kg 则：(1)781.%Wcb式中：坯料单重；Wb成品盘重。c由用户要求和设备经济性考虑，盘重一般为 2.0 t 左右，取坯料约为 2.03
9、t4. 原料尺寸的选择坯重一定情况下，选择大断面坯可以缩短坯料长度，但断面过大使轧制道次增加，机架数增加，投资加大。断面小则长度大。对高速线材轧机坯料，一般为 120 mm2 160 mm 2 之间，结合现场选 150mm2。坯料长受加热炉宽度限制，一般不超过 12m 的加热炉技术较为成熟，加热上限温度较高。另外从连轧出入口速度考虑，由连轧关系 CVAbff 河北理工大学 课程设计 1 原料的选择与金属平衡表4式中：坯料、成品断面积；fbA,坯料、成品轧制速度。fV轧线出口速度对车间生产能力和技术水平起决定作用，出口速度高，可以增大盘重，提高产量。而且相应提高了入口速度，避免粗轧辊速度低，产生
10、严重热龟裂。但控制水平要求也相应提高。考虑先进性和经济性，参考现场取 为 120m/s。fV为满足粗轧热应力状态下轧辊不龟裂的速度 应大于 0.11m/s，所以坯料边长b(2)ba1.0fAV式中：取产品大纲中最小断面尺寸。fA则 154.1mmba由于坯料重 2 t 左右，取连铸坯密度为 7.6 g /m3，则钢坯的长约为：310L = =11.87m26.715.0故最终选择 150 方 X12m 的方坯，单重达 2.03 吨。1.1.2 原料的质量、规格及尺寸偏差1. 原料质量1) 连铸坯表面不得有肉眼可见的裂纹、重皮、结疤、夹杂。2) 表面不得有深度大于 3mm 的划痕、压痕、擦伤、气
11、孔、皱纹、耳子、凸块、凹坑和深度大于 2mm 的发纹。3) 连铸坯横截面不得有缩孔、皮下气泡2. 原料的规格及尺寸偏差表 1 原料的规格及尺寸偏差名义尺寸(mm) 长度(mm) 宽度(mm) 对角线偏差 单重(kg)150150尺寸150偏差4尺寸150偏差4 6 mm 2052钢坯长 ，总弯曲度小于 100mm，不得有明显的扭转。m80121.2 金属平衡表轧制过程中线材消耗一般由烧损、切损、轧废、检查样品及人为的钢号混乱等组成。其中烧损约占 0.8%，轧废约占 1.5%，检查样品约占 0.2%，则年产 30 万吨的硬线线材车间金属平衡表如下。河北理工大学 课程设计 1 原料的选择与金属平衡
12、表5表 2 金属平衡表钢坯(万 t) 成品(万 t) 损耗 ( t )质量比例(%)41.241004097烧损3298.90.8切损20620.5轧废61861.5检查样品824.80.2金属消耗系数为： 031.42.成 品 重坯 重K河北理工大学 课程设计 2 线材轧制速度的确定62 线材轧制速度的确定目前高速线材轧制速度已达 150m/s，保证速度达 130m/s，这是为保证长达几千米的大盘卷在轧制时间内，头尾温差不致过大。这样使单线轧机产量最高可达年产 50 万 t 以上。这比出口速度 16m/s 的四线复二重轧机产量高的多。而且由于单线轧制，次生连缀事故大大减少，事故处理也变得容易
13、。故高线厂都是单线轧机，老厂则将多线轧机改建为单线（马钢） 。由于轧制速度的提高，受入口速度限制的坯料断面允许进一步增大。目前，对100m/s 的轧机其坯料断面尺寸已扩大到铸坯，也有的使用 方坯。这对2170m28于保证线材的产品质量和提高连铸坯生产都是有利的。由于受运输和开卷原因的限制，坯料单重和成品单重仍维持在 2.02.5t 左右，没有进一步增加的趋势。轧制过程，轧件热量向外散发，引起温降。但塑性变形时，原子活动能力增加，即一部分功转为热量。当变形速度较快，热量聚集大于散发热量，轧件温度便升高。轧制过程中，速度大于 10m，就会有温升。线材断面小，如果产生过大升温，轧件过于柔软，不能挺直
14、前进，就会阻碍进入下一孔型，造成事故。为消除这一问题，须采用精轧机前的预水冷，并须在精轧机内设置机架间水冷装置。一般要求轧件在进入精轧机前的温度不能高于 950，故预精轧机到精轧机架间距从 12m 加大到 36m，安放几组水冷与恢复段。没有精轧前的降温措施，出口速度就会受到限制。河北理工大学 课程设计 3 主机列选择73 主机列选择3.1 机架数目的确定由坯料尺寸（150mm150mm）和所轧制的最小断面的轧件尺寸（5.5mm）确定轧制道次。考虑到坯料尺寸偏差和热膨胀因素，所以总延伸系数为：(3)9.102845.)10(20 nF一般全线平均延伸系数为： 9.轧制道 (4)2.7lnN取整得
15、 ，精轧最后两架为减径机。轧机最后为两架定径机（不考虑在内） 。28N参考现场实际生产情况及相关资料将 26+4 架轧机分为粗轧、中轧、预精轧、精轧及减定径五组机组。其中粗轧 6 架，中轧 6 架，预精轧 6 架，精轧 8 架，减定径机 4 架。3.2 粗轧机组的选择粗轧机组是使坯料得到初步压缩和延伸，得到温度合适、断面形状正确、尺寸合格、表面质量良好、端头规矩、长度适合工艺要求的轧件。本设计选用 6 架平立辊交替布置的二辊无牌坊式粗轧机组，采用单独传动方式。这种粗轧机组的平一立轧机为单独传动，过去只能单线无扭轧制，主要用在产品精度要求很高的轧机上。目前，立辊轧机已发展成为可转换为水平轧机的结
16、构(如图 1)，其传动方式有上传动和下传动两种。有了这种结构的轧机，在粗轧机组上既可单线无扭轧制，又可多线轧制。它为产品精度要求高，年产量要求大的高速线材轧机车间提供了条件。例如奥钢联里木多纳维茨厂就采用了这种粗轧机组，从而满足了中轧和精轧机组的双路布置，单线轧制的需要 2。河北理工大学 课程设计 3 主机列选择8图 1 立辊可转换为水平辊的轧机示意图1 一水平机架；2 一立式机架3.3 中轧机组的选择中轧的作用是继续缩减从粗轧机组轧出的轧件断面，为精轧提供形状正确、尺寸精确的中间料为保证足够的压下量。本设计所选的中轧机组参考宝钢高线厂、安钢高线厂等高速线材厂，为 6 架平立交替布置的、双支点
17、、长辊身、多孔型无牌坊轧机。3.4 预精轧机组的选择预精轧机组继续缩减从中轧机组轧出来的轧件断面，为后面的精轧机组轧机提供尺寸精确和形状正确的轧件。本设计前两架选用无牌坊轧机，后四架选用悬臂轧机。图 2 为预精轧机的机列布置，属于平一立悬臂式轧机交替配置 2。图 2 预精轧机的机列布置l 一水平机架；2 一立式机架3.5 精轧机组及减定径机组的选择高速线材轧机的精轧机组是最具特色的关键设备，它的水平决定整套线材轧机的水平。从高速轧机的诞生与发展看，不论那一种型式的轧机都追求实现高速，而要达到高速都必须解决高速运转所产生的振动问题。 减少振动的方法，一是提高制造精度实现平衡；二是降低轧机高度，缩
18、小轧机尺寸，降低运转部位到基础的距离和尽可能缩减转动体的体积；三是取消振动不可控制的零部件，如轧机接袖、袖套、联轴器。振动问题解决了，轧机运转速度可以提高。这也是设计、生产、制造、使用高速轧机的根本原则。在此基础上，产生了许多不同型式的高速机组，河北理工大学 课程设计 3 主机列选择9并各具特点，其中摩根高速无扭机组的优势更多一些，应用也更广泛些。本设计中的精轧机组和减定径均为顶交 45超重型无扭轧机，它们分别由 1 台交流电机经联合齿轮箱集中传动，碳化钨辊环，辊缝由偏心套对称调节。精轧机组为 8 架。减定径机为 4 架，用换辊小车整机架快速更换。河北理工大学 课程设计 4 孔型设计104 孔
19、型设计4.1 孔型设计的内容孔型设计是型钢生产的工具设计。孔型设计的全部设计和计算包括三个方面：1. 断面孔型设计根据原料和成品的断面形状和尺寸及对产品性能的要求，确定孔型系统、轧制道次和各道次的变形量，以及各道次的孔型形状和尺寸。2. 配辊确定孔型在各机架上的分配及其在轧辊上的配置方式，以保证轧件能正常轧制、操作方便、成品质量好和轧机产量高。4.2 孔型系统的选取4.2.1 粗轧机孔型系统的选取1. 1# 轧机的孔型为平箱，2# 轧机的孔型为立箱。箱形孔型系统的轧件变形较为均匀，角部没有改变，容易温度偏低。由于箱形孔型系统的特点，在线材生产上它多用于轧制的头几道次，并用于轧制断面尺寸在 60
20、 60 毫米以上的轧件。在 400 毫米轧机上这种孔型最小轧出断面尺寸为 56 56 毫米；在 300 毫米轧机上这种孔型最小轧出断面为 45 45 毫米。箱形孔型道次延伸系数一般为 1. 20 1.40。2. 3# 6#轧机的孔型依次为：椭圆圆椭圆圆这种孔型系统的优点在于：1) 孔型形状能使轧件从一种断面平滑地转换成另一种断面，从而避免金属由于剧烈的不均匀变形面产生局部应力。 2) 在此孔型系统中轧出的轧件没有尖锐的棱角，轧件冷却均匀。3) 孔型形状及变形特点有利于去除轧件上的氧化铁皮，使轧件具有良好的表面。4) 必要时可在延伸孔型中获得圆断面成品，从而减少换辊 3。4.2.2 中轧、预精轧
21、及精轧轧机孔型系统的选取综合比较各种孔型系统，本设计的中轧、预精轧、精轧及减定径轧机孔型选取椭圆圆孔型系统。4.3 孔型设计计算4.3.1 确定各道次延伸系数典型产品（6.0mm ）总延伸系数为 736.8河北理工大学 课程设计 4 孔型设计11由延伸系数的分配原则确定各道次延伸系数见表 3表 3 各道次的延伸系数轧制道次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12 14延伸系数轧制道次延伸系数1.3151.281.25161.271.39171.251.32181.241.39191.211.28201.221.38211.221.32221.211.32231.201.32
22、241.221.33251.211.25261.211.28271.201.25281.204.3.2 确定各道次轧件的断面面积按逆轧顺序进行计算：由公式 7： nnF11223nn.(5)21F所以，各道次轧件断面面积如表 4表 4 各道次轧件断面面积轧制道次 1 2 3 4 5 6 7断面面积轧件尺寸轧制道次断面面积轧件尺寸轧制道次断面面积轧件尺寸轧制道次断面面积17307.782328.454.515392.522102.411.213846.2.91763.916309.119.82385.39961.3101336.341.317247.22470.09.47546.49811100
23、4.818208.416.32557.85429.112803.832.019184.42647.777.84241.573.513628.020151.213.92739.83073.514502.425.321123.92833.26.04.3.3 孔型设计计算由程序计算得各个孔型尺寸如下表：表 5 孔型参数轧件尺寸(mm) 孔型尺寸(mm)规格机架 高度 宽度 高度 宽度 椭圆圆弧半径 圆扩张角 辊缝71 115 150.5 120 160 15.0河北理工大学 课程设计 4 孔型设计122 117.7 117.7 125 125 12.03 84.8 135.8 84.8 150/9
24、193.9 20.84 98 98 98 107.5 30 15.05 57 120.5 57 133.9 113.7 13.46 73.5 73.5 73.5 82.3 30 12.57 41.7 91 41.7 101.1 165.9 108 54.5 54.5 54.5 63.6 30 8.59 32.4 66.6 32.4 74 62 7.910 41.3 41.3 41.3 47.6 30 7.511 25.8 49.9 25.8 55.5 44.4 6.312 32 32 32 36.5 30 6.013 20.8 38.2 20.8 42.4 32.7 5.214 25.3 25
25、.3 25.3 28.5 30 5.015 16.1 30.4 16.1 33.8 27.2 4.316 19.8 19.8 19.8 22.5 30 4.017 13.9 23 13.9 25.6 18.4 3.518 16.3 16.3 16.3 18 25 3.219 12.3 18.5 12.3 20.6 13.7 3.020 13.9 13.9 13.9 15.1 25 2.221 9.4 16.4 9.4 18.2 13.7 2.522 11.2 11.2 11.2 12.5 25 3.023 8.2 12.9 8.2 14.3 9.8 2.024 9.4 9.4 9.4 10.3
26、 25 2.425 6.7 10.9 6.7 12.1 8.6 1.726 7.8 7.8 7.8 8.6 25 2.027 5.6 9.0 5.6 10 7.1 1.528 6.5 6.5 6.5 7.1 25 14.4 孔型在轧辊上的配置在孔型系统及各孔型的尺寸确定后，还要合理地将孔型分配和布置到各机架的轧辊上去。配辊应做到使轧制操作方便，保证产品质量和产量，并使轧辊得到有效的利用。4.4.1 孔型在轧辊上的配置原则为了合理配置孔型，一般应遵守如下原则：河北理工大学 课程设计 4 孔型设计131. 孔型在各机架的分配原则是力求轧机各架的轧制时间均衡。2. 根据各孔型的磨损程度及其对质量的影
27、响，每一道备用孔型的数量在轧辊上应有所不同。如成品孔和成品前孔对成品的表面质量与尺寸精确度有很大影响，所以成品孔和成品前孔在轧较长度允许的范围内应多配几个，这样当孔型磨损到影响成品质量时，可以只换孔型，而不需换辊。3. 确定孔型间随即辊环宽度时，应同时考虑辊环强度以及安装和调整轧辊辅件的操作条件：1) 辊环强度取决于轧辊材质、轧槽深度和辊环根部的圆角半径大小。2) 钢轧辊的辊环宽度应大于成等于槽深高度之半。3) 铸铁辊的辊环宽度应大于或等于槽深高度。4) 确定辊环宽度时除考虑其强度外，还应考虑导板的厚度或导板箱的尺才以及调整螺丝的长度和操作所需的位置大小，边辊环宽度中小型轧机取 80120mm
28、。 4.4.2 孔型在轧辊上的配置孔型在轧辊上的配置包括：垂直方向上的配置和辊身长度方向上的配置。垂直方向上的配置和轧辊的名义直径、原是直径、工作直径有关；而孔型在辊身长度方向上的配置要考虑的因素有：1. 成品孔和成品前孔应尽量争取单独配置，即不配置在同一架轧机的同一 轧线上，以便实观单独调整，保证成品质量。2. 分配到各架轧机上的轧制道次应力争使各架轧机轧制时间负荷均衡，以便获得较短的轧制节奏，有利于提高轧机产量。3. 根据各个孔型磨损对成品质量影响程度不同，在轧辊上孔型配置数目也不相同。成品孔应尽可能多配，成品前孔和再前孔根据条件和可能也应多配一些。这样做的另一好处是可以减少换辊次数、减少
29、轧辊储备数量，并能降低轧辊消耗。4. 轧辊相邻孔型间的凸台叫辊环，在轧辊长度方向上要留有足够的宽度，以保证辊环强度和满足安装导卫和调整的要求。在满足了上述要求的条件下辊环宽度可适当减小。以便能多安排孔型数目。铸铁辊环的宽度一般可考虑等于轧槽深度，而钢辊辊环可以小些轧辊两端的辊环宽度对于大中型轧机可取 100mm 以上，而对小型轧机般在50100mm 的范围内选取。至于在孔型倾斜配置的情况下，还应考虑设置止推斜面辊环的要求。4.5 轧辊的平均工作直径及轧辊转速的确定4.5.1 工作辊径的确定1. 粗中轧机（114#轧机）工作辊径的确定箱形孔： (6)hDw85.0河北理工大学 课程设计 4 孔型
30、设计14(7)01.)3.(hDw椭 圆 孔 ：(8)561圆 孔 ：式中：为轧辊工作直径wD为辊环直径为孔型高度h根据以上公式计算粗中轧机工作辊径如下表。表 6 短应力线轧机工作辊平均辊径机架号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14wD510 485 502 342 423 385 368 335 381 356 390 370 223 2162. 预精轧、精轧、减定径机（1530#轧机）工作辊径的确定椭圆孔： (9)01.)3.(hDw圆孔： (10)5式中：为轧辊工作直径wD为辊环直径为孔型高度h根据以上公式计算预精轧、精轧、减定径机工作辊径如下表。表 7 碳
31、化钨悬臂轧机工作辊平均辊径机架号 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28wD229 223 212 208 214 212 218 215 219 217 221 220 223 221表中 27#、28#为减径机孔型，29#、30#为定径机，其孔型与 28#相同。4.5.2 轧辊转速的确定轧辊转速是主要的生产操作参数之一。它由各道轧件出口速度和前滑值来决定。各道轧件出口速度可以由各道的连轧常数或确定的前后轧机轧件出入口速度差决定。按无张力设计轧件速度容易因轧件速度计算误差和轧辊转速调整误差带来堆钢。过大速度差带来较大张力，它能减少电机动态速降的幅度
32、，即便孔型磨损，也能保持一段稳定轧制，但带来孔型磨损严重。故连轧生产中，一般采用微张力轧制。因此，为防止堆钢事故，轧件出口速度在设计时就有一定偏差，如大于 1 的连轧常数，或每道出口速度低于下道入口速度的 3% 由连轧常数公式：河北理工大学 课程设计 4 孔型设计15(11)1(nhnwnsDFC式中： 各道次轧件出口面积；nF各道次轧辊转速；自由宽展前滑；hs限制宽展下前滑影响系数，取 = 。n nhs037.6.031.对于第 28 架成品孔得： )(2828 nhwDFC其中 由轧辊线速度 和 （其中前面已确定轧件出口速度28v60nvSv， ）来决定。sm/10所以 rpmsDnnh
33、5.1037.2)1(2828 此时连轧常数 728 1063.3C按逆轧顺序分配各架之间的拉钢系数设 03.1.ik01.15278k可 取 1342.7890k03621k计算连轧常数 1nCkn728705.k同理计算得各机架的连轧常数 如下表。)1(表 8 各机架的连轧常数 )10(7机架号 1 2 3 4 5 6 7连轧常数 7.336 7.358 7.380 7.403 7.425 7.447 7.469机架号 8 9 10 11 12 13 14连轧常数 7.484 7.499 7.514 7.514 7.514 7.514 7.514机架号 15 16 17 18 19 20
34、21连轧常数 7.514 7.522 7.529 7.537 7.544 7.552 7.559河北理工大学 课程设计 4 孔型设计16机架号 22 23 24 25 26 27 28连轧常数 7.567 7.575 7.583 7.590 7.598 7.605 7.613公式： (12)iwiFDCn(13)60iiv计算得各机架的轧制速度如下表：表 9 各机架的轧制速度机架号 1 2 3 4 5 6 7轧制速度 m/s 0.22 0.28 0.39 0.5 0.71 0.91 1.3电机转速 1023.8 1021.2 859.3 1052.8 893.6 984.9 869机架号 8
35、9 10 11 12 13 14轧制速度 m/s 1.6 2.2 2.9 3.9 4.8 6.2 7.7电机转速 944.3 844.8 910.7 859 902.5 851.1 887.7机架号 15 16 17 18 19 20 21轧制速度 m/s 9.9 12.5 15.6 18.5 21 25.5 31.2电机转速 1028.6 1033.9 1002.1 1081.4 1063.9 935.5 1093.1机架号 22 23 24 25 26 27 28轧制速度 m/s 37.7 45.3 55.2 66.8 80.8 97 120电机转速 1062.3 829.5 1027 1
36、174.1 1092.4 1018.7 1188.8河北理工大学 课程设计 5 年产量计算175 年产量计算5.1 轧制节奏图表因为连轧机每架只轧一道次，并保持单位时间内通过各机架的金属秒流量相等，所以各道次纯轧时间相等。因坯料长度 ml120则：纯轧时间 (14)smt7.3/1208.736参考同类车间可取间隙时间 s5轧制节奏tT735.2 典型产品的小时产量计算5.2.1 典型产品 6.0mm 轧机小时产量：(15)QKbTA360式中： 原料重量（吨）Q轧钢机利用系数，粗中轧机 K=0.850.9；成品轧机 K=0.80.85K成品率，b%10)(Wb各种损耗，参考同类车间烧损0.8
37、%切损0.8%轧废1.5%检查样品0.2%=96.7%，取 =0.85bK则典型产品的小时产量为： htQbTA /3.769.0853.2786035.2.2 轧钢机的平均小时产量平均小时产量是用来考核一个车间的生产水平和计算年产量。本设计采用劳动量换算系数来计算，这种计算方法是在产品计划中选取一种或几种产品作为标准产品，以其它的产品品种小时产量与标准产品小时产量相比，并乘劳动换算系数 ，也可以AXb根据现场生产统计数字来确定。公式如下：河北理工大学 课程设计 5 年产量计算18(16)nbbbp XAaaXA21式中：不同品种的质量百分数（%）na,21标准产品小时产量b不同品种的劳动换算
38、系数 nX,21数值见下表iXa,表 10 数值iXa,规格(mm) 5.5 6.0 7.0 8.0 12.5i0.4 0.1 0.25 0.25iX1.115 0.989 0.925 0.982 htAp /4.7982.03765.92.03765.98.0376415.376015.3 车间年产量计算5.3.1 工作制度、工作小时数的确定本车间设计采用三班连续工作制度，节假日休息。检修时间如下表：表 11 检修时间项 目 周期（次/年） 每次天数 每年天数 每年和几小时大中修 1 22 22 528小 修 12 1 12 288合 计 816全年工作天数：365-22-12=331 （天
39、）交接班时间：每班交接时间 20 分钟，所以全年为：203331/60=331（小时）全年工作小时见下表：表 12 年工作小时年日历时间 检修时间 停工时间 轧机年工作时间交接班 换辊 节假日8760 816 331 500 1000 6113河北理工大学 课程设计 5 年产量计算195.3.2 年产量计算车间年产量是指一年内轧钢车间各种产品的综合产量，以综合小时产量为基础计算，公式如下：(17)kTAjwp式中： 车间年产量（万 t/年） ；A 平均小时产量（t/h） ；p 轧机一年内计划工作时数；jwT 时间利用系数，取 0.85。k年产量为： 万 t3.4185.06134.79A符合年
40、产 40 万吨要求。河北理工大学 课程设计 6 力能参数计算与强度校核206 力能参数计算与强度校核6.1 力能参数计算6.1.1 轧制温度线材在轧制过程中的温度变化，是由辐射、传导、对流引起的温降和金属变形热所产生的温度升高综合作用的结果。轧制过程中每一道次上轧件的温度变化为 ，它可以分解为几部分，如下公式：t(18)(dsufp tt 式中： 道次轧件温度变化t由塑性变形功转变的温升p轧件与轧辊间相互摩擦产生的温升ft轧件向周围辐射产生的温降轧件在机架间运行是空气对流引起的温降ut冷却水引起的轧件温降s轧辊热传导引起的轧件温降dt为便于计算，对以下模型进行一下简化：轧件和轧辊之间的磨擦产生
41、的温升很小，故 可以忽略。对 ， 简化式为： fttu(19)sutk式中：轧机形式系数，取k15.则经简化，变形温度模型为：.(20)dptkt1. 各种温度变化的公式 1) 变形功引起的温升(21)hHatpln)1(8.式中：平均单位压力p2) 轧辊热传导引起的温降(22)czdhGtFt028.1式中：钢材的热传导系数，热轧温度下 hmk/3河北理工大学 课程设计 6 力能参数计算与强度校核21轧件与导热体的接触面积，对于轧辊zF 6102czblF轧鉴于轧辊的接触弧长，cl Rlc轧件通过该道次的平均宽度b热传导时间2t轧件通过该道次的平均高度ch比热容，0Ckgc/16.0代入式中
42、，整理得：(23)vhHRtd2)(84.式中：轧件轧前、轧后高度hH,轧件出口速度v咬入角3) 由辐射引起的温降(24)04241GCFTt S式中： 辐射体黑度， ；8.0完全黑体的辐射系数， ； kmw2/15.轧件绝对温度 ；1Tk空气绝对温度， ；2 )(3072T相邻两机架件轧件运行时间 ，由轧机间距和每道次出口速度计算； s单位长度的轧件质量 ；sFkg比热容 。0CJ/代入式中，整理得：(25)FTts10898.4式中：轧件断面积 F6.1.2 轧制力计算1. 平均单位压力河北理工大学 课程设计 6 力能参数计算与强度校核22采用 Ekeland 公式，用于热轧高件自由宽展时
43、计算平均单位压力的半经验公式为：. (26)(1kmp式中：外摩擦对单位压力的影响系数m粘性系数平均变形速度)4.1()0.4(1MnCtk.其中： hHRm2.6.v2式中：轧辊工作半径R平均压下量h轧件轧前、轧后高度H,摩擦系数f对于钢轧辊： vtf056051对于铸铁辊： 94式中：轧辊线速度v轧制温度t2. 轧制压力(27)Fp式中：平均单位压力p轧辊与轧件的接触面积F； ；cblhRl2hHcb孔型轧制中的平均压下量hBhH椭圆断面轧件： BFH785.0河北理工大学 课程设计 6 力能参数计算与强度校核23圆断面轧件： 24hF)(785.0Hh对于圆断面轧件进入椭圆孔，公式同样适
44、用。3. 轧制力矩按轧件作用在轧辊上的压力来计算轧制力矩，公式为：(28)hRplPMc2式中： 轧制力p力臂系数由文献19，推出回归式设回归直线方程为： ba在曲线上任取两点， （0.2，0.49）和（0.4，0.375）代入方程解得： 605.,7.回归直线方程为：4. 力能参数计算的程序 表 13 轧件的断面周长 sF轧制道次 1 2 3 4 5 6 7断面周长(mm) 526 470.7 351.2 307.9 288 230.8 215.9轧制道次 8 9 10 11 12 13 14断面周长(mm) 171 160.3 129.6 122 100.5 94.7 79.4轧制道次 1
45、5 16 17 18 19 20 21断面周长(mm) 74.8 62.3 58.9 51.2 48.9 43.6 41.3轧制道次 22 23 24 25 26 27 28断面周长(mm) 35.7 33.6 29.7 28.1 24.5 23.3 20.4表 14 轧制前、后轧件的高度轧制道次 1 2 3 4 5 6 7H/mm 150 150.5 117.7 135.8 98 120.5 73.5h/mm 115 117.7 84.8 98 57 73.5 41.7轧制道次 8 9 10 11 12 12 14H/mm 91 54.5 66.6 41.3 49.9 32 38.2h/mm 54.5 32.4 41.3 25.8 32 20.8 2
