年产60万吨优质棒材生产车间设计

年产60万吨优质棒材生产车间设计
摘
根务书求设计年产60万吨型棒材厂
车间设计步骤完成建厂济述产品纲制定轧机较布置选择孔型系统选择典型产品孔型设计速度制度产量确定力参数计算校核辅助设备选取金属衡水电消耗计算等
设计中参阅国关棒材轧机先进工艺轧机装备技术孔型系统辅助设备述特参考唐钢棒材厂八棒材厂生产线参数设计车间达工艺合理设备先进留进步提升产品档次现代棒材车间
棒材定尺交货横列式半连续式全连续式种轧机进行生产立交连轧棒材方式事少生产效率高产量考虑生产时畅动化程度高质量控制稳定设计采全线扭连轧方式产品规格Φ12～32mm圆钢Φ14～26mm螺纹钢典型产品Φ24圆钢

关键词：车间设计棒材连轧孔型设计高精度













Abstract
According to the task requirement an annual output of 600000 tons of small bars factory is designed
According to the design steps of the workshop The following aspects are accomplished such as the economic accordance of building the workshop the distribution of output mill comparison and layout chosen pass system chosen and pass design of classic production velocity computing and output planned mechanical calculation and test auxiliary equipment chosen metal balance and water and electricity consume etc
Referring to the domestic advanced rolling technology rolling equipment pass and auxiliary equipment choosing specially referring to production line parameters of Tang Steel and Bayi Steel this ensure that the technology is reasonable and equipment is advanced and there is space to produce highprofit rod
Bar is sale by sizing All kinds of rolling mill can produce bar such as opentrain mill Bar to length delivery barstyle semicontinuous train and the continuous train The pattern of continuous rolling bar in horizontal and vertical loopier has the specialty of the fewer accident highly efficient and high output In considering of the successfully producing high lever automation and stable quality controlling the no twist continuous rolling is adopted in this paper The production size range is from Φ12 to Φ32mm bar and from Φ14 to Φ26mm rebar The classic production is Φ24 mm bar

Key words workshop design continuous rolling bar pass design high precisio
目 录
摘 I
Abstract II
引 言 1
第章 文献综述 2
11 棒材发展概况 2
12棒材种类途 4
13棒材生产工艺 5
131 棒材生产特点 5
132 坯料 5
133 加热 6
135 冷精整 6
14 型棒材轧机低温轧制 7
15 建厂 7
16 厂址选择 8
第二章 产品纲坯料选择 9
21 产品纲确定 9
211 编制产品纲原 9
212 产品方案容 9
213 产品纲 9
22 坯料选择 9
221连铸坯特点 9
222钢坯特点 10
223钢锭特点 10
23 坯料选时考虑素 11
231 坯料形状尺寸 11
232表面缺陷清理 12
233钢坯规格允许偏差 12
第三章 轧机选择 13
31 轧机型式选择 13
311 开式机架 13
312 闭式机架 13
313半闭口机架 13
314 短应力线轧机 13
315 立转换轧机 14
32 轧机布置选择较 15
321 横列式布置轧机 16
322 连续式布置轧机 16
33 棒材轧制工艺流程 17
331 唐钢棒材车间 17
332 石钢棒材车间 17
333 广钢棒材车间 18
334 马钢棒材车间 18
335 生产工艺特点 19
34 轧机机架数确定 20
35 轧辊参数 21
351 轧辊材质 21
352 轧辊直径 21
353 轧辊辊颈直径辊颈长度 22
354 轧辊轴承 23
355 轧辊调整机构 23
第四章 孔型系统选择设计 25
41 孔型设计求基原 25
42 孔型系统选择 25
421 箱形孔型系统 25
422 椭圆－圆孔型系统 26
43 典型产品Φ24圆钢孔型设计 26
431 分配延伸系数 27
432 轧制道次面积确定 28
433 道次轧件尺寸孔型尺寸计算 28
44 配辊 36
441 孔型辊身长度方配置 36
442 孔型轧制面垂直方配置 36
第五章 轧制节奏图表产量计算 38
51 咬入角计算 38
52 前滑值计算 39
53 轧辊线速度转速电机转速确定 40
54 轧制节奏图表 44
541 轧制间隙时间 45
542 轧制节奏时间 46
543 轧制总延续时间 46
55 轧钢机产量计算 46
551 轧钢机产量概述 46
552 车间年产量计算 48
56 车间金属衡 49
57 提高轧钢机产量途径 50
第六章 力参数校核 51
61 轧制温度计算 51
62 轧制力计算电机校核 55
621 均单位压力计算 55
622 轧制压力计算 57
623 轧制力矩计算 57
624 附加摩擦力矩计算 58
625 空转力矩计算 58
627 电机实际功率计算 59
628 轧辊弹跳计算 61
63 轧辊强度校核 62
631 辊身强度校核 63
632 辊颈强度校核 63
633 传动端轴头强度校核 64
第七章 车间辅助设备选择 66
71 加热设备选择 66
711 炉型选择 66
712 产量计算 68
713 炉子尺寸确定 68
72 剪切设备选择 69
721 1＃飞剪机 69
722 2＃飞剪机 71
723 3＃倍尺剪 72
724 4＃定尺剪 73
73 冷设备选择 75
731 冷床结构形式 75
74 起重设备选择 77
75 导卫装置选择 78
76 活套设计 78
第八章 车间面布置 79
81 布置原设备间距确定 79
811 车间面布置原 79
812 设备间距确定 79
82 仓库面积计算 80
83 车间组成厂房参数 81
84 车间工艺流程 82
总 结 83
参考文献 84
谢 辞 85

引 言
国棒材总产量钢材总量中例超40％世界高国济建设出口需决定
棒材70作建筑余作种零部件材螺纹钢筋直接应建筑外相部分加工成种轴类零件建筑材求较高屈服强度保持定延伸率机械零件求机加工性良组织定求作建筑材提高尺寸精度机械性均匀程度节省量钢材样加工轴类减少车削降低成
棒材断面形状简单起线材般断面散热慢允许轧制时间长头尾温差问题突出限产品容易压缩足
热轧样轧制高尺寸精度产品必须保证加热均匀致轧机刚度高轧制中做冷致轧制中磨损带孔型变化影响轧制持久稳定
棒材直条交货轧制单根棒条坯料轧制道次降温考虑问题棒材轧制轧材中容易实现品种种方式三辊横列式扭转二重式种半连续式全连续式生产棒材产量尺寸精度成材率合格率样三辊轧机刚度低加热温度波动必然带严重产品尺寸波动加横列式速度慢轧制时间长导致轧件头尾温差加容易尺寸致性均产量低质量波动优质率极低全连续轧机般采立交轧件扭事少产量高实现规模专业化生产组织性控制类车间般达年产70万吨左右时轧机采高刚度控制动化程度较高尺寸精度合格率提高尤成材率提高减少回炉炼钢浪费
设计务书求设计年产60万吨全连续式棒材车间设计规格Φ12～32mm圆钢Φ14～26mm螺纹钢选择Φ24圆钢作典型产品孔型设计

第1章 文献综述
国棒材总产量钢材总量中例超40世界高国家济断提升建筑类棒材需求断增加
棒材70作建筑余作种零部件材螺纹钢筋直接应建筑外相部分加工成种轴类零件建筑材求较高屈服强度保持定延伸率机械零件求机加工性良组织定求作建筑材提高尺寸精度机械性均匀程度节省量钢材样加工轴类减少车削降低成
现代社会国民生产中钢铁材料途十分广泛农业工业国防建设需质量优良品种齐全数量足够钢铁钢铁工业发展着非常重意义国发展中国家住房尚需量发展建筑钢需求长段时间高外着民生活水提高相应汽车钢需求会越越
棒材作钢铁产品组成部分便前国际济危机环境国采取扩需建设基础设施鼓励发展房产业政策棒材生产然十分重
11 棒材发展概况
港铁材料具特性—较高强度韧性易加工成型性绿色循环性未时期重结构材料着国汽车制造电气机械船舶制造工业发展板材材钢材中占例逐渐提高线棒材占例降绝值升线棒材生产结构发生变化国目前线棒材生产特点
111 产高
国棒材轧机数量产量均居世界第位产量较快速度增长(年均增长速度15左右)目前国线棒材占钢材总产量48~50时美国期线棒材产量占钢材总产量22左右日期线棒材产量占钢材总产量27左右年产量相稳国线棒材占钢材总产量例绝产量均高美国日
112生产装备参差齐
年国型轧机连续化发展线材生产趋采高速线材轧机2002年6月底全国投产连续半连续型轧机70套设计产超提高般连续型高速线材轧机投产2年左右达超设计产量2000年少型线材轧机成材率达
97实行负偏差轧制轧机成材率约98外注重产品质量提高开发400 MPaⅢ级带肋钢筋少企业努力增加硬线生产例特扩高强度低松弛预应力钢丝钢绞线生产份额改善冷墩钢质量扩产品规格采取项措施新投产套高速线材轧机提供Ф525 mm线材直径公差达±01 mm椭圆度达014 mm满足户需求
113 理水逐年提高
年国线棒材厂总体生产理水断提高般连续型高速线材轧机投产2年左右达超设计产量2000年少型线材轧机成材率达97实行负偏差轧制轧机成材率约98外注重产品质量提高开发400 MPaⅢ级带肋钢筋少企业努力增加硬线生产例特扩高强度低松弛预应力钢丝钢绞线生产份额改善冷墩钢质量扩产品规格采取项措施新投产套高速线材轧机提供Ф525 mm线材直径公差达±01 mm椭圆度达014 mm满足户需求
114 高质量高附加值济棒材少
着炼铁炼钢技术发展工业电气动化进步发展着电子计算机动控制技术广泛应棒材生产技术突飞猛进发展总棒材生产发展趋特点：
(1)程日趋连续化半连续轧制连续轧制已占取流出现连续钢坯轧机连续棒材轧机效率提高
(2)轧制速度断提高生产程连续化提高轧制速度创造条件
(3)生产程动化日益完善减少劳动强度提高质量减少车间定员提高济效益
(4)生产程日趋型化炼铁炼钢力幅度提高
(5)采动控制断提高产品精度质量采计算机控制幅度提高产品精度质量
(6)断扩钢材品种规格增加螺纹钢产品重
(7)力发展新工艺新技术节约源减少金属消耗降低成
学研究轧钢生产轧钢技术员项重工作科学技术发达断发展天求设计改建扩建厂时认真慎重考虑仔细分析轧钢生产趋势市场需求达高产优质低消耗宗旨
现代棒材生产采新工艺新设备：
1)批料低耗全热装式热直接轧制技术日NKK高森厂代表批料直接轧制边角补热方式降低成提高产品竞争力效途径国目前数家工厂做尝试目前广泛应连铸热装蓄热式加热炉等
2)柔性轧制技术
3)高精度轧制
4)全短应力扭高速轧制目前国际先进生产线象意利ABS IWNA厂采全短应力线立交扭轧制
5)低温轧制控制轧制
6)线切分技术国两线切分技术已广泛应三线切分技术目前家成功应取预期效益四线切分仅广钢巴登引进目前尚稳定着材料研究深入高强度钢市场占重会越越规格产品代原中规格已成必然趋势熟练掌握应线切分技术连轧棒材生产线十分必
7)棒材轧热芯回火（TEMPCDRE）工艺
8)线尺寸检测
9)线条矫直飞剪定尺剪切
10)动堆叠机
11）头轧制
12）高精度轧制
车间设计参阅国关棒材轧机先进工艺轧机装备技术孔型系统辅助设备参唐钢棒材厂设备数
棒材生产领域国已企业拥代表目前国际先进水设备工艺产品质量达国际先进水种企业数量少总体棒材生产抓紧技术进步技术创新重务现存问题：(1)生产力市场需求般性棒材范围表现尤突出(2)棒材品种数低工业先进国家(3)装备水落企业占例
12棒材种类途
棒材种简单断面型材般直条状交货棒材品种断面形状分圆形方形六角形建筑螺纹钢筋等种者周期断面型材时称带肋钢筋棒材断面形状圆形
国外通常认棒材断面直径9300mm国生产时约定俗成认定：棒材车间产品范围断面直径1050mm
棒材广泛建筑机械汽车船舶等工业领域中70棒材作建筑余作类轴螺栓螺母锚链弹簧等材[1]螺纹钢筋直接应建筑外相部分加工成种轴类零件建筑材求较高屈服强度保持定延伸率机械零件求机加工性良加工保证时机械性进行淬火正火渗碳等热处理产品进行镀层喷漆涂层等表面处理作建筑材提高尺寸精度机械性均匀程度节省量钢材样加工轴类减少车削降低成
棒材控轧控冷提高性轧制程通工艺控制实现
13棒材生产工艺
131 棒材生产特点
棒材直条交货轧制单根棒条坯料棒材断面形状简单般断面轧制程散热慢允许轧制时间长头尾温差问题突出轧制道次降温考虑问题轧材中容易实现品种
132 坯料
棒材坯料现广泛采连铸坯某特殊钢种轧坯情况机械轴类钢中心偏析延伸等问题连铸质量较难满足需求期电磁搅拌低温铸造等技术应钢种采连铸进行生产
棒材坯料断面形状般方形减少加热开始轧制翻转
连铸时希坯料断面适应生产直径产品希坯料断面保证头尾温差定范围断面压缩晶粒变形破碎彻底结晶组织细密均匀性较车间扩产品限时需断面坯料时粗轧第架力加般棒材方坯边长120～200 mm车间选择两种规格坯料规格产品断面坯料时加热炉轧机利率降
轧制合金钢等高档次品种时保证坯料质量采目视检查手工清理方法质量求更严格钢材采超声波探伤磁粉磁力线探伤等方法进行坯料检查便必时进行全面表面修磨通检测剔形成落冷坯
普钢型轧机坯料断面应130mm×130mm～150mm×150mm左右坯料单重15～20t甚达25t单重增加切头尾量相减少定尺率高利提高金属收率[1]
133 加热
加热提高轧件塑性降低抗力棒材加热轧制工艺流程：
冷坯加热 粗轧 中轧 精轧 冷 精整

连铸坯热装加热
加热质量指加热温度均匀程度加热时严防热烧量减少氧化铁皮易脱碳钢种严格控制高温段停留时间采取低温快热快烧等措施现代化棒材生产般步进式加热炉加热坯料较长炉子较宽提高加热炉密封性减少热量损失般采侧进侧出方式
134 轧制
棒材种生产方式进行轧制采横列式轧机轧制棒材轧机刚度低加热温度总波动加横列式轧辊速度慢轧制时间长导致轧件头尾温差加尺寸致性均质量低继改二重式半连续式全连续式全连续轧机采立交轧件扭事少产量高实现规模专业化生产类车间般达年产70万吨左右[2]
提高生产效率济效益连轧方式利连轧根坯料时机架中轧制占少效率高产量连轧程遵守机架间轧件出入口速度相等稍速差原
棒材立连续轧制程中前道次交压轧件轧件需扭转便高速轧制稳轧辊轴线全布置连轧机轧制中会出现前机架间轧件扭转问题扭转带轧件表面易扭转导卫划伤导卫磨损较问题塑性差钢种限制容易出现角裂
135 冷精整
棒材般冷精整工艺流程：
精轧 控制冷（余热淬火） 飞剪 冷床 定尺切断 检查(探伤) 包装
现代化轧制生产中棒材轧制速度般10ms左右轧制变形时温升散热抵消温降较少棒材断面轧制时间短棒材散热慢限制棒材出口速度冷床面积选时希棒材降低轧制温度保证床时温度较低
棒材轧制时轧件出精轧机温度较高优质钢材保证产品质量进行控制冷冷介质风水雾等等般建筑钢材冷床需较冷力棒材轧机轧件进入冷床前建筑钢筋进行余热淬火余热淬火轧件外表面具高强度部具塑性韧性建筑钢筋均屈服强度提高约13
14 型棒材轧机低温轧制
连轧机轧制速度高轧件轧制程中产生变形热轧件温度基维持变甚升温低温轧制创造条件轧件温度1000～1100℃降低900～950℃加热炉幅度节约燃料综合衡节约源20左右
低温轧制细化晶粒减少深加工时退火调质等工序产品特殊机械性时轧机力更富裕[3]
15 建厂
型型材钢铁产品品种广泛应工业农业交通运输业建筑业70年代初起世界产钢国开始减少型型材套数新建高产优质新型连续式轧机淘汰落横列式轧机型型材连轧美国已达60日达90世界国更注重研制连铸连轧等新技术新设备生产型型材
型型材国国民济发展中需求量二十世纪前国型轧机总套数1350套然世界第中相部分横列式轧机进入二十世纪连续式轧机占例升90轧制水提高数停留普钢水合金钢产品品种少质量低国外进口产品相性相差适应国民济发展需
年国型型材消费量直占钢材消费量25左右国作发展中国家口众幅员辽阔基础设施落基建设务尤全国范围基解决温饱问题解决民住房问题需长段时间发展城乡铁路公路运输网络务艰巨需消费量型材着发展水提高型材需求会较长段时间保持年4300～5200万吨水甚会略增长
现阶段国已建设少现代化全连续棒材厂品种方面满足基建设时积极发展供需矛盾较突出品种抓住市场机遇生产特色产品增加效益企业市场竞争中立败[3]
16 厂址选择
厂址选择工作实际包括两方面：建厂区确定般级部门设计务中规定二建厂址选择设计者会关部门进行实际调查研究提出初步方案进行较然选取优方案
1 建厂区选择应考虑述求：
1)必须符合国家工业布局基原充分利区丰富资源方面利条件合理力物力生产出产品够合理分配设计厂少投资条件获济效果全国区工业系统迅速建立起逐步改变国工业布局合理状态
(1) 原料燃料动力源运输条件
(2) 满足生产生活水质量
(3) 取足够建筑材料
(4) 企业协作方便
(5) 良车间建设投资控制数字劳动定员控制数字
2建厂址选择指定建厂区选择块方然理点运输条件水电供应布置工厂厂区生活区等方面限度满足具体求：
1) 厂区面积外形满足总面布置求
2) 工程质水文质满足建厂求
3) 济方面厂址应城市便充分利城市供排水设施动力设施利城市住宅文化福利设施
4) 运输条件满足工厂生产求型企业采铁路运输应该铁路支线段短中型企业汽车运输厂址应汽车运输干线
5) 离电源水源
唐钢河北省钢铁企业中占重位唐山理位置优越拥矿山毗邻陡河水资源充足电力源华北电网唐钢部公路铁路发达外部干铁路相连唐山境京哈铁路京山铁路穿京唐港毗邻秦皇岛港曹妃甸工程完工公路网四通八达唐钢作型集团资金积累原基础棒材车间资金充足力资源方面唐钢拥熟练技术工招入定学生备资源充足设计车间拟建唐钢部


第2章 产品纲坯料选择
21 产品纲确定
211 编制产品纲原
1)满足国民济发展轧制产品需特根市场信息解决某短缺产品供应优先保证国民济重部门钢材需
2)考虑类产品衡尤区间产品衡正确处理长远前局部整体关系做供求适应品种衡产销路布局合理
3)考虑轧机生产力充分利建厂区产品合理分工条件争取轧机专业化产品系列化方发展利提高轧机生产技术水
4)做产品结构产品标准现代化条件考虑生产出口产品走国际市场[4]
212 产品方案容
1)车间生产钢种生产规模
2)类产品品种规格
3)类产品数量总产量中占例等
213 产品纲 见表（21）
22 坯料选择
棒材生产原料三种分钢锭（钢锭直接轧制成材）钢坯（钢锭轧制成坯）连铸坯
221连铸坯特点
优点：连铸坯钢水直接浇注拉矫成生产程中省整模脱模钢锭均热初轧开坯等生产工序简化生产程设备金属收率提高6～12幅度降低耗运行成降低较初轧坯形状短尺少组织成分均匀节省投资节省劳动力易实现动化
缺点：钢种少目前镇静钢压缩受定限制受结晶器限制规格灵活连铸速度较慢轧制速度匹配工艺难掌握条件：适合中类钢铁企业生产品种较少批量较情况适合压缩求特严格产品


表21 设计年产60万吨优质棒材车间（单位：万吨）
钢种
代表钢号
年 产 量 ( 万吨 )
Φ12～16mm
Φ18～22mm
Φ24mm
Φ26～32mm
计
钢种例
()
碳素结构钢
Q235
4
3
1
4
12
20
优质碳素
结 构 钢
20＃ 45＃
4
5
6
9
24
40
合金结构钢
40Cr 20CrMnTi
2
5
4
4
15
25
铆螺钢
ML25ML35

1
1
1
3
5
弹簧钢
65Mn
60Si2Mn

1
1
1
3
5
低合金钢
20MnSi


2
1
3
5
合 计
(万吨)
10
15
15
20
60

规格例

1667
25
25
3333

100
222 钢坯特点
优点：钢坯钢锭原料均热初轧开坯轧制成较钢锭压缩较反复破碎结晶均匀细晶粒中间清理钢材质量钢种范围广坯料尺寸规格灵活选择钢种受限制
缺点：需初轧开坯工艺设备复杂化源消耗成增高加热程中烧损切头尾金属收率降低
条件：连铸困难合金钢特殊求钢种生产品种较车间
223 钢锭特点
优点：初轧开坯直接轧制成材
缺点：金属消耗成材率低中间进行清理表面质量差压缩产量低
条件：初轧开坯连铸方坯中钢铁企业特殊途轧机
着年连铸技术飞速发展许连铸程中易出现问题均较解决目前连铸坯质量已接初轧坯连铸技术会更发展连铸身具收率高工艺简单成低等系列优势连铸坯已逐渐代初轧坯统治位综合种种素车间选连铸坯原料
23 坯料选时考虑素
231 坯料形状尺寸
坯料断面形状选择轧制产品形状密切关系棒材轧制常选方形坯料样利延伸系数分配减少轧制道次
1) 便钢坯运输保证钢坯加热时长度方温度均匀性钢坯长度短提高车间产量减少切损提高轧机作业率希坯料长加热炉宽度考虑方坯长度超12米
2) 重量选择
轧机道次轧制时间计算(参考现场数设计力达17ms规格断面Φ12mm)
公式
（21）
式中
——成品断面面积mm2
——轧件长度mm
γ——轧件重kgmm3取γ785×103Kgmm3
——坯料道成品金属消耗系数 取K1043≈1

（22）
式中
τ——道次许轧制时间取τ90s
V——成品轧制速度取V17ms

3) 确定坯料长度
取连铸坯重

(23)
L083m 取钢坯长度L10m
产品断面面积终轧速度考虑加热炉设计时炉底支撑梁安全性取钢坯长度10m均单重17t根
232表面缺陷清理
钢锭钢坯连铸坯表面会存种缺陷(结疤折叠裂纹皮气泡等)轧制前加清理会轧制程延伸扩轻者造成钢材应力集中腐蚀起点材料强度耐腐蚀力降低严重影响金属轧制时塑性成型造成废品坯料表面缺陷清理提高钢材合格率保证钢材质量重措施轧钢生产分成二阶段重原[2]
常清理表面缺陷方法常：火焰清理风铲清理砂轮清理机床清理等四种
清理方法名称
清理费（）
清理方法名称
清理费（）
风铲清理
100
机床清理
60
砂轮清理
307
火焰清理
53
表22 种清理方法费较
设计采风铲清理
233钢坯规格允许偏差
1)连铸坯横断面尺寸允许偏差（符合YB2011－8标准）
表23 连铸坯横断面尺寸允许偏差
名义尺寸
长度
宽度
角线长度偏差
单重Kgm
尺寸
偏差
尺寸
偏差
150×150
150
±5
150
±5
≤7
1724
2)钢坯长度定尺：10000～10080mm
3)钢坯弯曲度15mmm总弯曲度80mm12m
4)端部切斜20mm
5)明显扭转
第3章 轧机选择
轧钢生产钢锭钢坯轧制钢材生产环节轧制方法生产钢材具生产率高品种生产程连续性强易实现机械化动化等优点轧钢机完成轧制变形设备轧机刚度产品精度重影响轧机选择合理否车间生产具非常重意义
轧钢机选择：车间生产钢材品种产品品种规格生产规模确定产品生产工艺程
31 轧机型式选择
机架求足够强度刚度外考虑装卸方便快速换辊等方面性般轧钢机机架型式结构特点分：闭口式开口式半闭口式三类类型机架形式作分析：
311 开式机架
种机架盖(横梁)拆卸优点更换辊方便换辊较频繁横列式布置型钢轧机缺点刚性较差轧出产品精度高
312 闭式机架
种机架盖立柱形成封闭式整体框架结构简单制造容易具较高强度刚度闭式机架缺点换辊便
313半闭口机架
实际开口式机架种盖体连接完全斜楔完成兼换辊方便刚性较优点称半闭口机架年型钢轧机广泛采获较效果
314 短应力线轧机
轧机刚性刚度指轧钢机工作机座轧制时抵制发生弹性变形力通常刚度系数表示定轧制压力作刚度系数K越工作机座发生弹性变形越时轧机刚性越反刚度系数K值工作机座弹性变形轧机刚性差[5]

a－通常轧机应力回线 b－短应力线轧机应力回线
图31 轧机应力回线
短应力线轧机特点：
1短应力线保证轧机高刚度通常刚度系数达1800～2200kNmm
2轴承受力分布均匀改善轴承轴承座受力情况提高轴承寿命
3够进行预调整提高金属成材率
4采机械手换辊装置实现称调整轧辊整体更换样简化调整程．缩短调整换辊时间提高轧机作业率基础
5辊缝称调节轧制线水保持稳定
6设备质量轻体积操作维修方便
315 立转换轧机
采立交式布置满足灵活轧制工艺设计根产品孔型设置灵活调整轧机水布置垂直布置机架放置车身结构普通二辊轧机机架基相立辊衡轧辊质量轧辊辊系中增加止推轴承机架车螺栓连接起车水移动实现水轧制换孔槽功垂直轧制时车坐电机驱动蜗轮蜗杆丝杠螺母机构组成台架台架移动完成换孔槽动作位置调整液压锁紧缸机架定位
中精轧机作轧件高温状态孔型逐道次压缩变形根产品纲车间工艺第种情况中轧机精轧机输送形状正确尺寸合格轧件第二种情况中轧机组直接轧制出断面较产品精轧机组甩掉(空)换辊道代时中轧机组作精轧机组样成成品轧机
相开轧温度情况中轧机组轧件温度三机组低区域精轧机组轧件温度着道次增加逐渐升高低开轧温度造成摩擦系数增加容易中轧机组前架产生堆钢

图32 立转换轧机
采立交式布置精轧部分偶数架轧机立转换种布置形式优点：
1）轧制程稳定种轧机辊轧机采椭圆孔型立轧机采圆孔型样辊轧出椭圆件水方长轴增轧件轧机接触面积增加轧件机架间运行稳定性
2）立布置轧机采立活套立—布置必须采侧活套立活套优点：设施少占面积更易检测控制果采立布置必须采侧活套立轧机轧出扁轧件立着水压辊水推辊磨损严重采立布置立活套效果更
3)易控制成品质量立式轧机轧出成品水轧机轧出成品质量控制立式轧机轧辊运行更稳成品尺寸波动精度高
4)立布置轧机缺点：
1)成品轧机进出口导卫装置更换调整较困难
2)成品轧机轧辊轴调整便
采立交轧机布置形式利弊精轧机偶数架次采立转换式轧制种规格产品[6]
32 轧机布置选择较
轧钢机工作机架排列成某种方式称轧钢机布置分六种：
1单机架布置
2横列式布置包括列二列列式布置
3列式(踪式)布置
4布棋式布置
5半连续式布置
6连续式布置

a— 单机架b—横列式c—列式d—布棋式e—半连续式f—连续式
图33 轧钢机机架排列分类
轧钢机布置基形式三种．横列式布置列式布置连续式布置布棋式布置视缩短车间长度采取列式布置种变形半连续式布置常常连续式形式(例：横列式布置)组合
321 横列式布置轧机
横列式布置轧机机列轧辊转速相轧制速度轧件长度增加提高产量轧机劳动生产率低轧制产品尺寸精度差易实现动控制
般采穿梭轧制活套轧制方式架轧机轧制干道次变形灵活适应性强品种范围宽广控制操作客易生产种型材线材开坯生产外横列式布置轧机具设备简单投资少建厂时间短优点国方企业轧机基横列式轧机现国外已基淘汰
322 连续式布置轧机
连续式轧制占少生产率高产量架次轧制道外必须保持成连轧关系架轧机单位时间金属秒流量相等原连续式布置轧机易实现轧制程机械化动化采较高轧制速度具生产力连续式布置轧机类轧机发展方
33 棒材轧制工艺流程
331 唐钢棒材车间
唐钢棒材厂设计力年产60万吨采165mm×165mm×12000mm钢坯产品规格：Φ12～Φ40mm圆钢螺纹
钢种：普碳钢铆螺钢弹簧钢低合金钢优质碳素钢等
高轧速：18ms
加热炉全梁步进式加热炉产量150th全轧线18台轧机立布置6台粗轧机BBS悬臂轧机6台中轧机6台精轧机短应力线整体更换轧机

1料台架 2步进式加热炉 3高压水鳞箱 4夹送辊 5悬臂式粗轧机6架 61号飞剪 7中轧机6架 82号飞剪 97组立活套 10精轧机6架 11淬水车 123号倍尺飞剪 13冷床 14冷剪 15收集台架
图34唐钢车间布置示意图
332 石钢棒材车间
石钢棒材车间设计年产60万吨采150mm×150×12000mm连铸坯产品规格：导产品Φ14～Φ40mm圆钢Φ10～Φ40mm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弹簧钢
高轧速：18ms
加热炉额定加热力150th170th全线18架轧机全部二辊短应力线轧机POMINI红圈轧机全线轧机立交布置实现合金棒材连续扭轧制1～10架轧机微张力轧制11～18架立活套控制张力轧制

1冷装料台架2合格坯剔出装置3加热炉4退坯收集框5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捆机18动堆垛机19短定尺收集框
图35石钢车间布置示意图
333 广钢棒材车间
广钢棒材厂设计力年产40万吨采150mm×150×10000mm钢坯产品规格：Φ12～Φ40mm圆钢螺纹
钢种：热轧普通碳素钢普通铆螺钢普通低合金钢优质碳素钢等
轧制速度：13ms
加热炉步进式全轧线18台轧机立布置6台粗轧机6台中轧机悬臂轧机6台精轧机短应力线式轧机

1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水精轧机 13立转变精轧机 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动捆机 24定尺挡板 25非定尺包扎台
图36广钢车间布置示意图
较两种车间布置形式相差轧机生产品种相中轧机精轧机没留出特冷段
334 马钢棒材车间
马钢棒材厂设计力年产60万吨采165mm×165×12000mm钢坯产品规格：Φ12～Φ60mm圆钢Φ12～Φ50mm螺纹钢
钢种：碳素结构钢优质碳素结构钢低合金结构钢铆螺钢弹簧钢轴承钢等
高轧速：18ms
侧进侧出梁底步进式加热炉双框架结构部尺寸238m×168m额定产量150th高产量170th全线18架轧机粗中精轧机组6架均牌坊短应力线高刚度红圈轧机呈立交布置[8]

1梁底组合式步进加热炉(150th)2粗轧机组(6架)3中轧机组(6架)4精轧机组(6架)5穿水冷装置6倍尺飞剪7短尺(35~12m)收集系统8冷床9冷定尺飞剪10动收集捆装置
图37马钢车间布置示意图
通车间较车间设计采连续式布置轧机
335 生产工艺特点
1）轧制工艺： 1～10架轧机微张力轧制10～18架立活套控制实现张力轧制保证产品尺寸精度产品尺寸偏差达13 DIN标准公差范围水
2）导卫装置滑动导卫滚动导卫进口导卫鼻锥(耐磨块)设计滚动导卫采油气润滑循环水冷系统延长导板导轮寿命吨钢耗导卫仅0015 kg
3）剪切系统：轧制程设三台旋转飞剪中1#旋转式飞剪置粗轧机组切头切尾事碎断处理剪切直径72 mm 2#旋转式飞剪置中轧机组作1#飞剪剪切直径 38 mm 3#旋转式飞剪置精轧机组倍尺剪棒材冷床前成倍尺分段样起事碎断处理作剪切直径余热处理棒材40 mm未余热处理棒材50 mm倍尺飞剪采优化剪切技术冷床倍尺定尺整倍数支出1支短尺进非尺冷床提高成材率产品定尺率剪切效率整程全部计算机控制实现剪切作业高精度
4）冷床棒材分组系统：齿条式冷床长度120 m宽度14 m棒材倍尺飞剪剪切进入拨入裙板冷床输入辊道电气传动制动裙板棒材
降速拨入冷床冷床初始部分矫直板棒材保持直动齿条固定齿条接收冷轧件动齿条动驱动接着棒材动齿条输送分组输送链棒材规格产品剪切支数求分组移车组棒材送冷床输出辊道供剪切齿条末端设置齐辊道产品端部齐冷飞剪棒材定尺剪切冷床冷质量高冷均匀具根求动编组功方便定尺剪切[9]
34 轧机机架数确定
架轧道连续式轧机知道轧制道次确定机架数首先确定总延伸系数
(31)
式中：
——压缩
——钢坯断面积
——成品断面积
设计产品纲中规格φ12mm产品横断面面积：

采165方坯轧制产品总延伸系数：

设计孔型系统箱形孔椭圆圆组合孔型生产系统
箱形孔均延伸系数 μp 125 ～14
椭圆圆均延伸系数 μp 13 ～ 14
根验数参考类棒材车间μp 136
轧制道次机架数式确定
(32)
式中：
——机架数目
——坯料成品总延伸系数
——道次均延伸系数
轧制道次
选连续式轧机布置形式选取机架数 18 架生产规格产品甩架次（空）减少轧制道次
综述18架轧机全线选短应力线轧机 具体规格：
粗轧机组6架立布置形式：短应力线轧机
中轧机组6架立布置形式：短应力线轧机
精轧机组6架立布置形式：短应力线轧机(中141618机架立转换机架)
35 轧辊参数
351 轧辊材质
轧辊辊身辊颈轴头三部分组成轴颈安装轴承中通轴承座压装置轧制力传递轧机机架轴头联接轴相连传递轧制力矩辊身直接轧件相接触连轧机求轧辊较高表面硬度强度耐磨性制造程简单价格便宜选铸铁轧辊性参数见表31：
表31 轧辊材质硬度强度参数
机架号
轧辊材质
硬度（HB）
抗弯强度（Nmm2）
抗拉强度（Nmm2）
1～4
铸钢
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
352 轧辊直径
进行工艺设计时采两种方法预选轧辊直径：1)验公式选取 2)参考相类型轧机情况选取根验轧机轧辊 直径轧制坯料高度关系：
(33)
式中 —— 轧辊直径(毫米)
—— 系数表选取
—— 坯料高度(毫米)




表32 轧机K值范围
轧机名称
型轧机
中型轧机
型轧机

25～45
29～50
45 ～ 60
参考类车间K值取41中型轧机

机架轧辊直径选择：
1#4# D 680mm 5#6# D 660 mm
7#12# D 600mm 13#16# D 440 mm
17#18# D 360 mm (D值直径)
353 轧辊辊颈直径辊颈长度
辊身长度轧辊尺寸重参数般根辊身长度辊径值(LD)选定
(34)
式中： ——轧辊辊身长度mm
——轧辊直径mm
——系数(15～25)
型钢轧机辊身长度取决孔型配置轧辊抗弯强度刚度轧辊辊身长度辊径时轧辊承受较弯曲应力外轧机刚性增加提高产品精度提供现代化轧机着产品精度求提高LD值正逐渐减车间短应力线轧机提高刚度般辊身长度较短尺寸轧机制造厂商提供参数中选取般似选d(05～055)D ld083～10[10]具体见表33









表33轧辊参数
机架号
轧辊
直径D
(mm)
辊身
长度L
(mm)
辊颈
直径d
(mm)
辊颈
长度l
(mm)
1
680
760
350
320
2
680
760
350
320
3
680
760
350
320
4
680
760
350
320
5
660
760
340
320
6
660
760
340
320
7
600
750
320
280
8
600
750
320
280
9
600
750
320
280
10
600
750
320
280
11
600
750
320
280
12
600
750
320
280
13
440
750
220
220
14
440
750
220
220
15
440
750
220
220
16
440
750
220
220
17
360
650
180
180
18
360
650
180
180
354 轧辊轴承
轧辊轴承轧机工作机座中重部件应根轧机结构工作条件选短应力线轧机般选四列短圆柱滚子轴承优点：
较抗击性较径尺寸摩擦系数精度高刚度寿命长承载力允许轧辊传递较转矩外装配轴承外圈圈脱开轴承座轧辊装配变成轴承身装配操作更方便
355 轧辊调整机构
轧辊调整机构包括压机构轴调整机构
1压机构：
压机构目调整轧辊相轧制线位置辊缝保证轧机规定压量轧出求断面尺寸
该轧机压机构采液压马达驱动涡轮蜗杆拉杆转动拉杆加工轴承座中压螺母相啮合左右旋螺纹轴承座实现步称调整两蜗杆分开实现左右两边轴承座分调整外轧机设计手动驱动机构进行方便调整压机构设计安装编码器压量指示器便观察遥控辊缝调整
2轴调整机构：
轴调整机构目轧辊孔型具正确相位置保证轧出轧件尺寸符合质量求
轧辊孔型轧辊开槽位置精确定位保证轧机轴调整量般较轧机3mm 需常调整
短应力线轧机通常采辊手动调整调整机构涡轮蜗杆齿轮传动驱动带螺纹轴套推动轧辊滚动轴承圈移动实现轧辊轴移动[11]
第4章 孔型系统选择设计
41 孔型设计求基原
1成品质量：包括产品断面形状正确尺寸公差合格表面光洁缺陷机械性
2轧机产量高：合理孔型设计应轧制节奏时间短般情况轧制匀形串辊次数少提高轧机作业率
3产品成品低金属消耗电消耗合轧辊等技术济指针降低
4适应立轧机设备条件
42 孔型系统选择
棒材孔型系统般椭圆圆系统种系统适合立交轧机轧件没尖角低温处断面温度较均匀椭圆孔磨损较均匀（相方进椭）
421 箱形孔型系统

图41箱形孔型系统
箱形孔型优点：
1改变辊缝方法轧制种尺寸轧件性样减少孔型数量减少换孔换辊次数提高轧机作业率
2轧件整宽度变形均匀孔型磨损均匀变形耗少
3轧件侧表面氧化铁皮易脱落改善轧件表面质量益
4相等断面面积孔型相．箱形孔型轧辊切槽浅．轧辊强度较高允许采较道次变形量
5轧件断面温度降较均匀
缺点：
1箱形孔型结构特点难箱形孔型轧出形状精确轧件
2轧件孔型中受两方压缩轧件侧表面易直甚出现皱纹
箱形孔型系统优缺点知采箱形孔型轧制型中型断时轧制稳定轧制型断面时稳定性较差适型棒材粗轧机架
422 椭圆－圆孔型系统


图42椭圆圆孔型系统
该孔型系统特点：
1变形较均匀孔型形状轧件种断面滑转换成种断面避免金属剧烈均匀变形产生局部应力
2孔型中轧出轧件没尖锐棱角保证轧件断面处冷均匀轧制时易形成皱纹
3孔型形状利轧件氧化铁皮轧件具良表面
4某情况椭圆－圆孔型系统中圆孔型轧出成品圆钢样改变品种规格时换孔换辊减少轧辊储量换辊次数
5延伸系数增加轧制道次降低产量增加轧辊设备消耗提高产品成
6椭圆轧件圆孔型中易稳定求圆孔型入口夹板调整机准确
7圆孔型中宽展敏感容易出耳子调整严格[10]
鉴椭圆－圆孔型系统述特点延伸系数增加轧制道次轧机工作效率低产量降低成提高质量减少精整工序精整设备减少废品率次品率完全补偿增加成
着圆钢轧制技术进步线材连轧发展椭圆－圆孔型系统已逐渐推广应圆钢精轧孔型系统线材精轧机特轧制线材45°扭转精轧机组作延伸孔型[12]
综述设计Φ24棒材孔型系统箱型孔椭圆－圆孔型系统组合具体孔型系统：
粗轧： 箱型－方箱－椭圆—圆—椭圆－圆
中轧： 椭圆－圆－椭圆－圆－椭圆－圆
精轧： 椭圆－圆－椭圆－圆—椭圆—圆
43 典型产品Φ24圆钢孔型设计
前面设计知车间轧机18架轧制程中中18架说采18孔型系统进行轧制
431 分配延伸系数
1分配延伸系数：
1)轧制开始时轧件温度较高氧化铁皮摩擦系数咬入困难时延伸系数分配考虑咬入条件限制
2)着轧件氧化铁皮脱落咬入条件改善时充分利轧件温度高塑性变形抗力低特点变形
3)道次保证成品断面形状尺寸正确性减少孔型磨损提高轧辊寿命降低耗应采较延伸系数外椭圆孔圆形孔特点椭圆孔延伸系数圆形孔相
连铸坯断面积：F0165×16527225mm2
热膨胀系数η1010~1015般生产取η1012
Φ24圆钢横截面积：
Φ24圆钢总延伸系数：
(41)
式中：——总延伸系数
——原料断面面积
—— 成品断面面积

分配道次延伸系数：
表41孔型延伸系数
孔型系统
箱型
椭圆型
圆型
延伸系数
115～16
12～16
12～14
2确定道次延伸系数










表42 机架延伸系数分配
机架号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
延伸系数μ
118
123
124
127
129
131
134
136
133
机架号
10
11
12
13
14
15
16
17
18
延伸系数μ
130
127
124
122
121
120
120
120
120
延伸系数分配校核：

∴分配初步合理
432 轧制道次面积确定
延伸系数轧件断面面积关系确定道次轧件断面面积：单位（mm2）
表43道次轧件断面面积
道次
面积
道次
面积
1
2307203
10
223695
2
1875775
11
176138
3
1512722
12
142046
4
119112
13
116431
5
923349
14
96224
6
704846
15
80187
7
526005
16
66822
8
386768
17
55685
9
290803
18
46404
433 道次轧件尺寸孔型尺寸计算
1第1道次 箱型计算
轧件箱形孔型系统中展宽系数β0~045取β102


解：轧件宽度B117102
轧件高度 H113491
孔型高度 Hk1H113491
孔型槽底宽度
取bk162
孔型槽口宽度

取Bk1180
槽底圆角半径
取r125
槽口圆角半径
取r215

取S25
孔型侧壁斜度tanφ侧壁斜度tanφ般采10~25
取tanφ15
2第2道次 方型计算


解：轧件宽度 B214542
轧件高度 H212899
孔型高度 Hk2H212899
孔型槽底宽度
取bk132
孔型槽口宽度：
取Bk2153
槽底圆角半径
取r115
槽口圆角半径
取r212
辊缝
取S20
孔型侧壁斜度tanφ侧壁斜度tanφ般采10~25
取tanφ15
3第3道次 椭圆计算
道次延伸系数124定压率160


求
设充满度
孔型宽度
孔型高度
辊缝
取
椭圆半径
槽口圆角半径
取
4第4架 圆孔计算
轧件面积
求
孔型高度
求
孔型半径
槽口圆角半径
取r420
孔型宽度
取 B4125
辊缝
取S415
理：





5第5架 椭圆孔计算
中间椭圆件尺寸根前两道次圆尺寸求具体步骤：
第5道次
第6道次
图43中间椭圆件尺寸计算
第4道次









设充满度
孔型宽度
孔型高度
辊缝
取S514
椭圆半径
槽口圆角半径
取
理：





6第16架 圆孔计算
轧件面积
求
成品前孔基圆构成成品尺寸关系密切生产验知圆钢规格13～30mm间时
取
孔型宽度
取
辊缝S取值2～3mmS2
圆钢直径d012～25mm时槽口圆角r间2mm
7第18架 圆孔计算
轧件面积
求
成品孔基圆半径R：H18(1011~1014)d0中(1011～1014)热膨胀系数里取1012


保证圆钢椭圆度求成品孔径开口宽度式确定：





表44 圆钢开口宽度
成品圆钢直径mm
侧壁斜度
侧壁角
10～30
50
26035’

圆钢直径18～30mm时S15
圆钢成品孔型槽口圆角r2
8第17架 椭圆孔计算
：
表45成品孔成品前椭圆孔宽展系数确定
圆钢直径mm
成品孔中
成品前椭圆孔中
9～28
03～045
07～11
取β104 β2 09


辊缝S取S2

取

槽口圆角

取 r3
椭圆圆弧半径









表46轧件断面积
机架
孔型
高
宽
面积
延伸系数
压量
宽展量
0

165
165
27225



H1
箱
13491
17101
2307203
118
3009
601
V2
方箱
12899
14542
1875775
123
4202
1051
H3
椭圆
9089
18596
1512722
124
5453
5697
V4
圆
12318
12318
119112
127
6278
3229
H5
椭圆
7581
15397
923349
129
4800
3079
V6
圆
9476
9476
704846
131
5921
1895
H7
椭圆
5381
12138
526005
134
4095
2662
V8
圆
7019
7019
386768
136
5119
1638
H9
椭圆
4217
8840
290803
133
2802
1821
V10
圆
5338
5338
223695
130
3502
1121
H11
椭圆
3531
6512
176138
127
1807
1174
V12
圆
4254
4254
142046
124
2258
723
H13
椭圆
2999
5070
116431
122
1255
816
V14
圆
3501
3501
96224
121
1569
502
H15
椭圆
2529
4133
80187
120
927
632
V16
圆
2918
2918
66822
120
1215
389
H17
椭圆
1784
3938
55685
120
1134
1020
H18
圆
2423
2423
46404
120
1515
639








表47 道次孔型尺寸
道次
孔型形状
孔型高度H
槽口宽度Bd
槽底宽度bd
槽口圆角半径R
槽底圆角半径r
辊缝
S
H1
箱
13491
180
162
15
25
20
V2
方箱
12899
153
132
12
15
20
道次
孔型形状
孔型高度H
槽口宽度Bd
槽底宽度bd
椭圆（圆）半径R
槽口圆角半径r
辊缝
S
H3
椭圆
9089
19575

15285
17
20
V4
圆
12443
125

6222
2
15
H5
椭圆
7581
16207

12169
14
14
V6
圆
9572
9620

4786
2
10
H7
椭圆
5381
12777

8716
13
12
V8
圆
7091
7150

35455
2
8
H9
椭圆
4217
9305

5925
9
10
V10
圆
5392
5450

2696
2
6
H11
椭圆
3531
6855

3619
6
8
V12
圆
4297
4350

21485
2
5
H13
椭圆
2999
5337

2368
5
6
V14
圆
3537
3610

17685
2
4
H15
椭圆
2529
4351

1825
4
5
V16
圆
2981
3052

14905
2
2
H17
椭圆
1784
4000

844
3
2
H18
圆
2423
2649

12115
2
15

44 配辊
孔型轧辊配置务已设计断面孔型定规律放置轧机轧辊孔型轧辊配置包括两方面轧制面垂直方配置二轧辊辊身长度方配置
441 孔型辊身长度方配置
1．孔型辊身长度方配置原：
利轧机产量提高产品质量保证操作方便便实现动化机械化助轧辊充分利减少轧辊消耗储备等
配置孔型考虑素：
1）成品孔成品前孔应量争取单独配置配置架轧机轧线便实现单独调整保证成品质量
2）分配架轧机轧制道次应力求架轧机轧制时间均匀便获较短轧制节奏提高轧机产量
3）根孔型磨损程度质量影响道备孔型数量轧辊应
2．辊环宽度确定：
辊环分端辊环中间辊环两种位辊身两端端辊环防止氧化铁皮落入轴承位相邻两孔型中间中间辊环分开孔型
1）根辊环强度确定辊环宽度辊环强度取决轧辊材质轧槽深度
开口孔型辊环宽度般等相邻两孔型中深轧槽深度侧壁斜度较孔型宽度闭口孔型中铸钢轧辊宽度取轧槽深度08～10倍铸铁轧辊取轧槽深度12～15倍
2）确定辊环宽度考虑导卫装置安装调整方便
3）端辊环宽度根生产验确定[13]见表48：
表48 端辊环宽度取值
轧机
初轧机
轨梁型轧机
三辊开坯轧机
中型轧机
边辊环宽度bb mm
≥50～100
≥100～150
≥60～150
≥50～100
442 孔型轧制面垂直方配置
孔型轧制面垂直方配置压力值辊工作直径差称压力生产中压力轧制控制轧件出口时弯曲方避免缠辊事减轻卫板负荷等压力轧制会导致表面层速度差轧件部产生附加应力加速轧槽磨损降低轧辊寿命应量避免车间采压力轧制
[14]
原参考类车间道次配辊见表49：
表49 道次配辊参数
机架号
辊身
长度
（mm）
轧辊
直径
（mm）
配孔数
辊边边部孔型中心线距离（mm）
孔型
中心距
（mm）
槽底
直径
（mm）
轧槽深
（mm）
辊环宽度（mm）
1
760
680
2
26302
23396
59006
4497
5396
2
760
680
2
27770
20460
594
4300
5160
3
760
680
2
263945
23211
6194
3030
3636
4
760
680
3
20522
17478
59704
4148
4978
5
760
660
3
18761
19239
60946
2527
3032
6
760
660
3
24551
13449
59618
3191
3829
7
750
600
3
2257
14930
56412
1794
2153
8
750
600
4
225195
9987
55272
2364
2837
9
750
600
4
21012
10992
57188
1406
1687
10
750
600
4
26091
7606
56406
1797
2156
11
750
600
4
250995
8267
57646
1177
1412
12
750
600
5
25364
6068
57136
1432
1718
13
750
440
5
24426
6537
42000
1000
1200
14
750
440
7
22425
5025
41642
1179
1415
15
750
440
7
21411
5363
42314
843
1012
16
750
440
8
226425
4245
42012
994
1193
17
650
360
8
16001
4714
34810
595
714
18
650
360
10
162145
3619
34384
808
970


第5章 轧制节奏图表产量计算
51 咬入角计算
(51)

(52)
式中：A——孔型面积
B——金属填充孔型宽度
(53)
式中：——轧辊工作直径
——轧辊名义直径

咬入力Tx咬入阻力Nx间关系3种情况
Tx TxNx 衡状态
Tx>Nx 实现咬入
已知咬入极限条件：
αβ

理允许极限稳定轧制条件 αyKxβy

二者值： KαyαKxβyβ


аyKxβyαβ








表51道次咬入角
道次

（mm）
（mm）
（ °）
1
12818
3009
57182
1868
2
12260
4202
57740
2200
3
8135
5453
61865
2425
4
9723
6278
59777
2651
5
5997
4800
61403
2282
6
7476
5921
59524
2579
7
4333
4095
56867
2189
8
5520
5119
55280
2486
9
3290
2802
57710
1794
10
4188
3502
56412
2030
11
2705
1807
58095
1434
12
3332
2258
57168
1617
13
2296
1255
42304
1400
14
2720
1569
41680
1578
15
1940
927
42560
1199
16
2234
1215
41966
1383
17
1465
1134
34735
1469
18
1788
1515
34362
1709
热轧刻痕焊痕轧辊中轧制初轧坯钢坯时αmax24°～ 32°
热轧型钢时αmax20°～ 25°
符合求
52 前滑值计算
中性角公式： (54)
前滑值公式 ： (55) 设出炉温度1050℃ f进行估算数见表52


表52道次前滑值
道次
轧件高度
咬入角
摩擦系数
中性角
（ °）
前滑值
1
13491
1868
0420
602
00282
2
12899
2200
0429
612
00298
3
9089
2425
0435
579
00389
4
12318
2651
0440
628
00354
5
7581
2282
0442
617
00600
6
9476
2579
0444
635
00484
7
5381
2189
0441
589
00609
8
7019
2486
0437
612
00520
9
4217
1794
0428
533
00629
10
5338
2030
0425
565
00572
11
3531
1434
0422
476
00606
12
4254
1617
0420
511
00586
13
2999
1400
0492
492
00542
14
3501
1578
0486
533
00550
15
2529
1199
0484
433
00476
16
2918
1383
0481
469
00497
17
1784
1469
0480
487
00628
18
2423
1709
0469
534
00602
53 轧辊线速度转速电机转速确定
验参类车间种产品设定Φ24圆钢成品轧机出口速度7ms架轧机轧辊转速：
(56)
式中：
Sk宽展时前滑值

电机转速：
连轧机孔型设计常数连轧常数：
(57)
式中：
——连轧常数
——道次轧件断面积
——道次轧制速度
——前滑值

钢坯连轧机型钢连轧机线材连轧机避免堆钢造成事意识出定拉钢C1＜C2＜C3＜…＜Cn轧件两机架间定张力
第13架第18架间设活套采张力轧制假设连轧常数C相等










第1架第12架间采微张力轧制
ΨiCn+1Cn>1
第12架取ψ12 01C12 C131001 3453×10610013450×106
表53 道次连轧常数C：tm
道次
12
11
10
9
8
7
Ψi
01
01
01
02
03
04
C
3450×106
3447×106
3444×106
3437×106
3427×106
3413×106
道次
6
5
4
3
2
1
Ψi
04
04
04
04
05
05
C
3399×106
3385×106
3372×106
3359×106
3342×106
3325×106
























保证定拉钢太前架出口速度架入口速度应该定差值取3[15]







表54轧件入口速度出口速度
道次
1
2
3
4
5
6
7
8
9
入口速度(ms)
0155
0165
0227
0309
0412
0546
0721
0937
1215
出口速度(ms)
0160
0220
0300
0400
0530
0700
0910
1180
1490
道次
10
11
12
13
14
15
16
17
18
入口速度(ms)
1535
1947
2400
2936
3543
4151
4882
5603
6314
出口速度(ms)
1890
2330
2850
3440
4030
4740
5440
6130
7000
54 轧制节奏图表
轧机工作图表称轧制节奏图表研究分析轧制程工具轧制节奏图表中表示轧制程中道次时间关系通关系研究分析清楚：轧件轧制程中占轧制时间道次间间隙时间轧制根钢机组需总延续时间轧制程中轧件交叉轧制情况轧件时间处位置等正解掌握轧制程重研究改进轧机工作重轧制图表轧钢生产程中作纳起点：
1分析研究轧机工作情况找出工序间薄弱环节利改进轧制程趋合理
2准确计算轧制时间轧钢时交叉时间工序间配合时间轧制节奏时间计算轧机产量
3计算轧制程中轧辊机架等成熟轧制压力核算电机传动轧机承受负荷情况
连续式轧机工作图表特点：
1 维持连轧关系轧机架轧道保持单位时间通机架金属秒流量相等原道次纯轧时间相等：


式中：
——轧件轧长度m
——轧制速度ms

541 轧制间隙时间

表55 道次间隙时间
机架
机架间距
轧制速度
间隔时间
H1

016

V2
3
021
1875
H3
3
029
1429
V4
28
039
966
H5
28
050
718
V6
28
067
56
H7
66
086
985
V8
26
112
302
H9
26
140
232
V10
26
179
186
H11
26
220
145
V12
26
269
118
H13
235
326
874
V14
42
385
129
H15
42
452
109
V16
45
518
1
H17
45
577
087
V18
45
660
078
总距
744

8893
542 轧制节奏时间
(58)
参类车间＝5 s
∴
543 轧制总延续时间
(59)
式中：
——纯轧时间s
——道次间隙时间s
数带入：
数作出字符连续轧制时轧制节奏图：

图51 轧制节奏图
55 轧钢机产量计算
551 轧钢机产量概述
轧钢机产量衡量轧钢机技术济效果指标车间设计中重工艺参数设计务充分发挥轧钢机生产力车间建成投产预定时间达超设计水轧钢机生产水高低实际达力衡量设计质量重指标
轧钢机单位时间产量称轧钢机生产率分时班日月年时间单位进行计算中时产量常生产率指标
理时产量：
(510)
式中：
A——轧机附产量(吨时)
Q——原料重量(吨)
T——节奏时间(秒)
实际生产程中种种原(轧机操作失误轧件孔型中滑等)轧机时产量达述数值轧制程中轧件烧损切头切废合格率100应成品率轧机实际达时产量式表示
(511)
式中：
A——轧机附产量(吨时)
Q——原料重量(吨)
T——节奏时间(秒)
K1——称轧钢机利系数
开坯机K1085~090
成品轧机K1080~085
b——成品率(％)般参考类车间取94
典型产品轧钢机利系数K1085
纯轧时间：
轧制节奏：
坯料重量：
典型产品时产量：

述仅单品种时产量计算车间生产干品种时品种选坯料断面尺寸轧制道次具时产量考核车间生产水计算年产量需计算种品种产品占例时产量产量称均时产量称产品综合时产量
计算机均时产量两种方法：轧制品种百分数计算劳动量换算系数计算选第二种方法种方法产品计划中选取种种产品做标准产品产品单品种时产量标准产品时产量相出劳动量换算系数式示：
(512)
式中：
X——劳动量换算系数
Ab——标准产品时产量（th）
A——某种产品时产量（th）
选Φ24圆钢标准产品时产量标准时产量种产品劳动换算系数参系数算出例范围产品均劳动换算系数
表57均劳动换算系数
规格
Φ12～16
Φ18～22
Φ24
Φ26～32
百分a
1667
25
25
3333
劳动换算系数
103
102
1
06
A
7670
7745
79
13167
样轧机均时产量：

＝
552 车间年产量计算
车间年产量指年轧钢车间种产品综合产量综合时产量基础计算计算公式：
(513)
式中：
A——车间年产量（t年）
Ap——均时产量（th）
Tjw——轧机年计划工作时数（h）
K2——时间利系数
车间采四班三倒工作制度时间安排参考现场表23示：
(514)
式中：
365—— 全年天数
T1—— 年中计划修时间
T2—— 年中定期中修时间
T3—— 年中换辊时间
T4——天规定交接班时间
24—— 天时数
表58计划工作时数
年日历时间
365天
计划检修时间
年工作
时间
326天
停工时间
额定
年工作
时数
中修年次次15天
修月次次2天
计
39天
交接班
换辊

导卫
事


8760
360
576
936
7824
180
150
240
7768
时间利系数K2 表示轧机效作业情况统计结果显示K20796～0975范围取K2＝097
车间年产量：
万吨
见年产量原设计年产量相符
56 车间金属衡
轧钢生产中金属消耗重消耗通常占产品成半降低金属消耗节约金属降低成重意义
金属消耗般方面消耗组成：（1）烧损金属高温状态氧化损失包括坯料加热程中生成氧化铁皮轧制程中形成二次氧化铁皮前者（2）切损包括切头切尾切边损失钢种产品种类求坯料尺寸计算精确程度选原料状况关（3）轧废操作理善出现事造成废品损失（4）清理表面损失原料表面缺陷清理损失
金属衡反映某定时期（通常年）金属材料收支情况编制工厂车间生产预算制定计划重数必须确定成品率金属损失率基础编制出种产品金属衡表[16]见表59：
表59金属衡表
序号
钢 种
成 品
产 量
(ta)
需
坯料量
(ta)
金属收
率
()
金 属 消 耗
切头废品
烧 损
(ta)
()
(ta)
()
1
碳 素
100000
106292
9408
3189
3
1063
1
结构钢
2
优质碳素结构 钢
150000
159438
9408
4783
3
1594
1
3
合金
100000
106292
9408
3189
3
1063
1
结构钢
4
铆螺钢
50000
53146
9408
1500
3
531
1
5
弹簧钢
50000
53146
9408
1500
3
531
1
6
低合金
150000
159438
9408
4783
3
1594
1
结构钢
7
合 计
600000
637752
9408
18944
3
6376
1
57 提高轧钢机产量途径
分析影响轧机产量素知提高轧钢机生产力途径：
1合理增加原料重量选择合适坯料断面尺寸增加坯料长度
2采取切效技术措施缩短轧制节奏时间
1)条件允许情况强化轧制程减少轧制道次
2)提高轧制速度加快轧制程
3)增加时轧制根数实现交叉轧制
4)合理分配轧制道次轧机负荷均匀
5)进行技术改造提高辅设备工作速度减少种间隙时间等
3改善坏料供应情况正确制定轧制工艺程增加合格产品数量提高成品率
4减少轧机工作时间损失提高轧机作业率充分发挥轧机作
5总结推广先进技术成果更新工艺设备条件提高轧机技术水[17]


第6章 力参数校核
61 轧制温度计算
轧制温度规程根关塑性变形抗力钢种特性资料确定保证产品正确成形出裂纹组织性合格力消耗少轧制温度确定包括开轧温度终轧温度确定钢材生产求定组织性求定终轧温度开轧温度确定必须保证终轧温度
终轧温度钢种取决产品技术求中规定组织性车间轧钢种部分低合金钢属亚析钢终轧温度应高铁碳相图中Ar3线50～100℃便获细致晶粒组织钢坯终轧温度定950～1100℃
车间棒材轧制速度高开轧终轧轧件温度变化初步选定出炉温度1050℃
轧制道次中温度变化影响素：
许学者研究证明轧制程中相总变形功6～7％金属晶格扭曲作弹性位储存金属中绝部分变形功转化热进入轧件部轧制时变形热轧制程中起着提高轧件温度作参轧制全程
热轧生产重工艺参数轧件温度变化研究准确计算正确指导工艺设计提供力参数校核设备力老企业挖潜改造建立数学模型实现轧制程动控制基础目前止关轧制程中温度变化研究文甚少重作常常忽视关轧制程温度变化目前普遍停留验估计水显然种状况适应生产技术水断发展求面问题作分析探讨提出轧钢生产程中求解温度变化诸素：
1轧件塑性变形变形功转化热结果轧件温度升表示
2轧件表面周围空气介质辐射热量结果轧件温度降表示
3变形区轧件轧辊表面呈粘着状态轧件轧辊进行热传导轧辊带走热量结果轧件温度降表示
4轧制程冷轧槽导卫装置冷水飞溅轧件表带走热量结果轧件温度降表示
5轧件运行程中空气流带走部分热量结果轧件温度降
表示
6轧件轧辊接触表面相摩擦运动产生摩擦热结果轧件温度升表示
果钢坯加热温度视常数轧制程中道次温度变化成式：
(61)
(61)式出道次温度变化述诸素综合结果生产条件素差异甚材质变形速度变形状态等条件定时轧制温度愈低轧件产生变形需变形功愈引起轧件温度回升值温度变化中起着导作低温轧制时轧件明显升温现场生产工作者熟知轧件热时间愈长辐射流散热造成温度降值愈轧钢工作者制定生产工艺方案进行工艺面布置设计时应量减温降影响高速连续式轧机解决问题效手段着速度提高传导辐射流等带走热量损失减少
轧制程中冷水带走热量引起温降难处理数轧制程中般轧件进行专门冷冷轧辊轴承导卫时冷液体溅落轧件造成热量损失般情况素轧件道次温度变化影响甚微影响程度轧制速度成反外轧制速度定程度决定着轧时间生产连续性愈强反映愈明显似认轧时间函数轧件轧程中流热损失相辐射热损失说二者样轧时间函数运算简便根现场实测数纳换算作处理：
(62)
式中
——机列型式系数
＝105～115横列式轧机取限连续式轧机取限
果轧制程中采强制手段冷轧件式妥控制轧制种情况时应具体情况分推导计算方程
许学者研究表明忽略计样简化方程式写成：
(63)
通常轧件头部尾部温度变化致确定特定生产条件合理轧件盘重坯料断面准确计算轧制程中轧件部分温度变化取变形区作计算单位具体分析：
1变形功引起温度升计算
(64)
——道次轧制压力KN
——变形区长度mm中

——轧辊工作半径mm
——变形区轧件均断面积mm2
2 辐射热引起温降计算
轧制程中两道次间隙时间轧件周围空气辐射出量热量辐射时间长短轧件身温度周围空气温度高低轧件表面积决定着辐射热量少根辐射定律辐射热引起轧件温降：
(65)
中：
——轧件绝温度
——两道次间间隙时间S
——单位长度轧件表面积绝值等轧件断面周长mm2
箱形孔轧件：
椭圆孔轧件：
圆孔轧件：
椭扁椭孔轧件：

Fn1——第nl道次轧件断面积mm2
3轧辊热传导引起温度降计算
热轧程中轧辊轧件基处粘着状态二者温度差非常悬殊轧件轧辊进行传导热忽视轧件进入变形区离开变形区全程中二者表面温度变值样传热程计算变十分复杂简化计算轧件轧辊成两相互接触半限体热交换程中轧件轧辊表面保持温度变
样导热引起轧件温度变化式计算：
(66)
中：
——轧件温度℃
——变形区长度轧制时间s
——变形区轧件均厚度mm
温降总公式：
(67)


0
200
400
600
800
1000
1200
1
3
5
7
9
11
13
15
17
机架
温度
轧制温度

图61着轧制程进行温降变化
理计算系数易定准现场轧机中间段实测温度确定道温度：








表61轧制程温降变化
道次
1
2
3
4
5
6
7
8
9
温度t℃
1050
1028
1021
1001
995
989
997
1007
1029
道次
10
11
12
13
14
15
16
17
18
温度t℃
1038
1046
1049
870
884
891
897
901
928
62 轧制力计算电机校核
621 均单位压力计算
验热轧型钢采艾克隆德公式计算均单位压力实测数较相公式：
(68)
式中：
――外摩擦单位压力影响系数
――接触弧金属面变形抗力Mpa
――粘性系数Mpas
――均变形速度s1
中（1+m）考虑外摩擦影响
(69)
(610)
(611)
(612)
式中：
――轧辊工作辊半径mm
――轧件均压量mm
――轧制温度℃
――百分数表示锰含量
――百分数表示碳含量
——决定轧制速度系数轧制速度6～10时
―摩擦系数计算：

钢轧辊a1铸铁轧辊a08车间选铸铁轧辊a08
1第道开轧温度1050℃：

2钢种 20MnSiV化学成分中

3粘性系数
表62轧制速度变化
轧制速度
系数
<6
1
6～10
08
10～15
065
15～20
06

外摩擦单位压力影响系数(第道次例）

5 均变形系数(第道次例）

6均单位压力(第道次例）

622 轧制压力计算
轧制压力计算公式：
(613)
式中：
——均单位压力
——轧件轧辊接触面积计算公式：
(614)
式中：
——轧辊均工作半径
——均压量
第道次例：

道次第道算法步骤相
轧件均高度计算公式：
箱形孔轧件：
椭圆孔轧件：
圆孔轧件：
椭扁椭孔轧件：
轧件高度
623 轧制力矩计算
传动两轧辊需轧制力矩：
(615)
式中：
——轧制力
——力臂
——力臂系数轧制时常取05孔型限制时摩擦力增加力臂长度计算困难取05
——接触弧长度
第道次例：

道次轧制力矩第道算法步骤相
624 附加摩擦力矩计算
(1) 轧辊轴承中附加摩擦力矩：
短应力线轧机工作辊四轴承附加摩擦力矩计算公式：
(616)
式中：
——轧辊辊径直径mm
——轧辊轴承摩擦系数滚动轴承取值0003
第道次例：

(2)传动机构中摩擦力矩：

(617)
式中：
Mm2——换算电机轴传动机构摩擦力矩
——传动机构效率电机轧机传动效率取097
i——传动
第道次例：

换算电机轴附加摩擦力矩：

625 空转力矩计算
空转力矩通常验公式确定：
(618)
式中：
MH——电机额定转矩

：
(619)
式中：
ND——电机额定功率kW
n——电机转速rmin

新安装润滑良轧机传动取空转力矩
第道次例：

626 静力矩计算
电机轴静力矩式计算：
(620)
第道次例：

627 电机实际功率计算
棒材连轧样长时间轧制轧机需根静力矩计算电机功率：
(621)
式中：
——电机转速
——电机轧机传动效率取097
：

表63力矩计算
道次数 n
温度
℃
附加摩擦力矩Mm

空转力矩Mk

静力矩Mj

1
1050
016
060
378
2
1028
025
053
602
3
1012
040
045
946
4
1001
057
045
1371
5
995
055
065
1294
6
989
081
065
1926
7
997
066
065
1517
8
1007
091
065
2145
9
1029
057
065
1236
10
1038
079
065
1750
11
1046
048
065
961
12
1049
066
065
1367
13
870
062
082
1242
14
884
175
171
3581
15
891
101
146
1900
16
897
123
127
2402
17
901
091
112
1840
18
928
111
098
2340










表64轧制力计算电机校核
道次数 n
温度
℃
单位压力MPa
轧制力kN
轧制力矩
kN·m
电机功率kW
电机额定功率kW
1
1050
10634
180707
18278
10800
550
2
1028
11448
216491
25877
19328
550
3
1012
12106
273128
37190
35870
550
4
1001
12408
280196
40937
52011
550
5
995
12939
225666
28402
49103
800
6
989
13279
230847
32268
73075
800
7
997
13389
160381
17776
57548
800
8
1007
13263
157432
19509
81388
800
9
1029
13113
95329
8740
46880
800
10
1038
13285
96530
9894
66402
800
11
1046
13232
57724
4250
36470
800
12
1049
13854
61379
5052
51844
800
13
870
21058
51585
2711
47098
1000
14
884
21864
55049
3234
64780
1000
15
891
21232
36599
1653
40405
1000
16
897
22826
41605
2151
58507
1000
17
901
23386
36220
1636
60967
1200
18
928
24566
40801
2131
88773
1200
628 轧辊弹跳计算
辊缝生产操作参数辊缝设定坏直接影响生产进行
辊缝弹跳方程计算：
(622)
式中：
——辊缝
——轧机刚度
——轧制力
架轧机辊缝计算见表65
表65粗中精轧短应力线轧机刚度
机架号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
刚度
240
240
240
240
220
220
200
200
200
轧制力KN
180707
216491
273128
280196
225666
230847
160381
157432
95329
出口高mm
13491
12899
9089
12381
7581
9476
5381
7019
4217
弹跳值mm
077
092
116
119
105
107
082
08
049
机架号
10
11
12
13
14
15
16
17
18
刚度
200
200
200
180
180
180
180
150
150
轧制力KN
96530
57724
61379
51585
55049
36599
41605
36220
40801
出口高mm
5338
3531
4254
2999
3501
2529
2918
1784
2423
弹跳值mm
049
029
031
029
031
021
024
025
028
63 轧辊强度校核
总说轧辊破坏决定种应力(中包括弯曲应力扭转应力接触应力出温度分布均交变化引起温度应力轧辊制造程中形成残余应力等)综合影响具体说轧辊破坏列三方面原造成：
（1）轧辊形状设计合理设计强度够例额定负荷轧辊强度够断裂接触疲劳超许值辊面疲劳剥落等
（2）轧辊材质热处理加工工艺合求例轧辊耐热裂性耐粘附性耐磨性差材料中夹杂物残余应力等
（3）轧辊生产程中合理热轧轧辊冷足冷均匀时会热疲劳造成辊面热裂冬季新换冷辊突然进行高负荷热轧会温度应力导致轧辊表层剥落甚断辊压量工艺程安排合理造成负荷轧制会造成轧辊破坏等
般轧辊进行弯曲扭转校核疲劳强度进行校核纳入轧辊安全系数中[12]
辊身计算弯曲辊颈计算弯曲扭转传动端轴头计算扭转
车间均采短应力线轧机轧辊校核方法步骤相通编程进行轧辊校核仅第架轧机进行校核说明原理
车间轧辊新疆八钢铁棒材厂相现场取许应力160MPa
631 辊身强度校核
760
680
140
2547
25265




图62 轧辊孔型图
第道轧辊孔型尺寸
带孔型轧辊危险断面某轧槽应较断面应力确定辊身验算弯矩：
(623)
作辊身危险断面弯曲应力：
(624)
式中
──辊身危险断面弯矩
──辊身危险断面压螺丝距离（cm）
──计算断面直径
第道次例：

铸铁轧辊许应力[σ]160MpaσD<[σ]辊身强度足够
632 辊颈强度校核
辊颈处受扭矩作较进行弯扭校核辊颈危险断面弯曲应力σd扭转应力τ分：
(625)
(626)
(627)
式中：
──辊颈直径
──辊颈危险断面处弯矩扭转力矩
──抗扭截面系数
第道次例轧辊辊颈弯矩：



铸铁轧辊采莫尔理计算：
(628)

见τ<[σ]160MPa轴颈安全
633 传动端轴头强度校核
第道次例辊头采万扁轴头厚度轴颈直径23

扭转力矩：
(629)
式中：
──辊颈危险断面处弯矩扭转力矩
──抗扭截面系数

见τ<[σ]160MPa轴头安全
轧机轧辊许应力160MPa 辊身辊颈轴头三部分强度均足够够满足轧制求[18]
余道次辊身弯曲应力辊颈弯扭应力轴头应力均采算法出表66
表66辊身辊颈轴头应力校核
道次数n
辊身弯曲应力 Mpa
辊颈弯扭应力
Mpa
轴头应力
Mpa
许应力
Mpa
1
3349
6396
346
160
2
2575
4867
386
160
3
4932
5047
645
160
4
2563
2186
237
160
5
2815
3079
487
160
6
2214
2189
563
160
7
2730
3278
1274
160
8
2146
2341
1459
160
9
1609
2037
1192
160
10
1300
1575
1474
160
11
986
1322
1122
160
12
905
1156
1525
160
13
1955
1658
2116
160
14
1926
1622
3184
160
15
1230
1078
1715
160
16
1364
1215
2877
160

17
1065
978
2024
160
18
1205
1181
3736
160



第7章 车间辅助设备选择
产品生产时需辅助设备设计时根生产求确定型式力数量辅助设备选择产品产量质量十分重影响定选辅助设备般说遵循列原：
1必须满足生产工艺流程求
2必须保证较高工作效率充分发挥设备力通常辅助设备力设备力10～20％考虑
3量选择重量轻体积辅助设备节约车间投资
根原进行辅助设备选择包括：加热设备剪切设备冷设备起重运输设备导卫装置切分轮等面铺助设备选择分加叙述
71 加热设备选择
加热热轧生产中重工序坯料加热质量保证加热炉产量完全赖选择加热炉热工制度选择时应根工艺金属材料特点确定炉型相应热源辅助装置根生产率金属材料尺寸确定炉膛尺寸
711 炉型选择
型连轧车间配备炉子型式推钢式炉步进式炉两类推钢式炉然具推钢机结构简单运行造价较低等优点外存着系列质缺点：装料侧没钢坯推入时非采取特殊措施炉子出钢炉长受推钢倍数限制推钢长度超推钢倍数便容易出现拱钢现象生产中需更换钢号钢种时钢坯作出明显标志免混钢混号装入炉两批钢坯厚度相差否薄钢坯会推翻钢坯底面容易划伤等
步进式炉推钢式炉相许优点：
1轧机计划停轧前步进式炉钢坯取出送轧机面需设备炉子出空热惰性装坯料炉子冷较快．缩短检修周期减轻劳动强度轧机事停轧时炉钢坯局部全部装料侧方退出炉外没炉保温造成氧化损失燃料消耗
2钢坯步进式炉定间隔放置排粘钢性推钢式
炉里出现粘钢便产生废品引发事装料意序安排钢号钢种间间隙增干步距品种批量轧机讲炉子装钢操作方面点极利
3步进底式炉方坯三面加热底面定期暴露炉气中仅加热均匀加热时间致单面加热推钢式炉半步进梁式炉方坯四面加热减少脱碳深度样例减少氧化烧损者受热面积关钢坯步进式炉受震动氧化铁皮脱落少
4步进式炉改变坯料间距做钢坯炉停留时间(加热时间)致相炉子产量产量波动范围型钢轧机言利低产操作期步进式炉减少氧化脱碳损失节约燃料
5步进式炉基消钢坯表面划痕产品质量高成品率高
6步进梁式炉水冷滑轨形成黑印浅厚度宽度尺寸精度高轧材需均热床
7步进式炉炉长受推钢长度(推钢倍数)限制提高炉子容量产量更适应代轧机型化高速化现代化方发展需炉长增加钢坯跑偏量增悬臂辊出料水行程控制精度提高
8步进梁式炉步进梁固定梁支柱推钢式炉水横水立柱数量步进梁式炉水系统投资高常消耗费低
1－热风道2－加热端部烧嘴3－均热段端部烧嘴4－水封槽水封刀5－步进底6－步进机械7－加热侧部烧嘴8－步进梁9－装料侧旋臂辊传动机械
图71 步进梁式加热炉
连铸机开始浇铸时停止炉装料炉子轧制节奏连续出钢炉子装料侧段炉底空出热连铸坯送立装炉量减少热坯散热损失时集中加热热连铸坯效提高炉子产量降低燃料消耗
总选步进式炉符合发展趋势利发展热装热送外步进式炉步进梁式步进底式梁底组合式分生产验表明：方坯边长135mm时加热易弯曲采梁底组合式断面边长135mm时全梁式
四面加热加热较快均匀效缩短炉长氧化铁皮清较容易降低工劳动强度车间选步进梁式加热炉侧进侧出式加热炉封闭性较效利热发展热装热送选侧进侧出式炉
蓄热式加热炉利低发热值高炉煤气做燃料样省高炉煤气处理节省燃料条件应量发展车间选蓄热式加热炉[19]
712 产量计算
车间劳动换算系数06时产量产品时产量：
（71）
轧机理生产力值保证正常生产轧机生产力达11286th辅助设备时产量轧机生产力50％左右加热炉时产量定170th
713 炉子尺寸确定
1炉子宽度
钢坯长度确定考虑装料出料方便保证坯料端部加热质量
采单排料：
（72）
式中：
——炉子宽m
——钢坯长度m
——坯料炉墙钢坯钢坯间间距C＝015～030 m 防止刮炉现象取C＝030 m
：
2炉子长度
加热炉效长度指进料中心线出料中心线间距离加热炉全长指加热炉砌砖长度
（73）
式中：
——加热炉时产量th
——效炉底强度Kg·hm2
——加热布料面积m2
——加热料长m
——加热炉效长度m


取L全20m
72 剪切设备选择
保证连轧线正常生产飞剪机必须满足列求：
1飞剪机生产率必须轧机生产率相协调保证轧机生产率充分发挥
2剪切时剪刀轧件运动方分速度应轧件运动速度保持定关系轧轧机剪机间轧件剪切程中定张力保证剪切轧件头部质量
3飞剪机必须满足剪切长度求
4必须保证够剪切剪切轧件材质温度断面范围
5必须保证剪切断面符合求便面轧机咬入符合成品质量标准
参类车间选择车间设置4台飞剪机包括：两台切头切尾事时碎断剪台倍尺剪台定尺冷剪
721 1＃飞剪机
位第6架轧机出口处启停式曲柄剪切头切尾轧制程中出现事时轧件进行碎断免事扩
1 剪切力计算：
飞剪选行刃剪特点剪切程中剪刃时剪金属接触剪切程短时间次完成剪切效率高剪刃承受较负荷
行刃剪剪切力公式：
（74）
式中：
——剪切力t
K1——考虑剪刃钝化剪刃间隙影响系数热剪时K112~13冷剪时K115取12
K2——换算系数剪切应力抗拉强度
取08
——轧件剪断时剪切应力Kgmm2
——剪金属剪切温度强度极限Kgmm2
——剪金属剪断时相剪切深度mm热剪时取085
——剪金属横断面积mm2
关选取参考表31：
表71某钢温度σb值
剪切温度（）
1000
950
900
850
800
750
700
σb （Kgmm2）
合金钢
85
10
12
135
16
20
23
高碳钢
8
9
11
12
15
17
22
低碳钢
7
8
9
10
105
12
15
飞剪常规剪切温度1000℃剪切φ32圆钢时剪切断面

轧件第6架轧机出速度070ms选飞剪剪切力剪切速度应实际值

图72曲柄连杆飞剪机
2 技术参数：
剪切速度： 04～16 ms
剪切力： 1250 KN
剪切断面圆钢直径： 115 mm
低剪切温度 850℃
剪刃宽度： 265 mm
722 2＃飞剪机
位第12架轧机控温水冷线2＃飞剪启停式双刃回转飞剪机切头切尾轧制程中出现事时轧件进行碎断免事扩
1 剪切力计算：
1＃飞剪相采行刃剪计算1＃剪类似
剪剪切常规轧制时温度850℃Φ32圆钢断面224565mm2

选飞剪剪切力剪切速度应实际值
图73双刃回转飞剪机
2 技术参数：
剪切速度： 20～75 ms
剪切力： 500KN
剪切断面圆钢直径： 50 mm
低剪切温度 850℃
剪刃宽度： 220 mm
723 3＃倍尺剪
位第18架轧机穿水冷线3＃飞剪启停式曲柄－回转组合剪作轧件剪成定尺长度干倍利减冷床宽度节约占面积减少投资
1 剪切力计算：
该剪采行刃剪计算剪类似
剪剪切穿水冷温度850℃左右Φ24圆钢断面

选飞剪剪切力剪切速度应实际值
2 技术参数：
剪切速度： 30～180 ms
曲柄方式剪切速度： 3～7 ms
回转方式剪切速度： 7～20 ms
剪切力： 600 KN
剪切断面圆钢直径： 80 mm
a b
a－曲柄式飞剪机 b－回转式飞剪机
图74曲柄－回转组合式飞剪机
724 4＃定尺剪
位冷床4＃飞剪摆式飞剪种冷剪棒材冷适温度剪切成户求长度
1 剪切力计算：
（75）
式中：
冷剪K115

剪金属室温延伸率（）取45

取072


设次剪切φ24圆钢24根

选飞剪剪切力剪切速度应实际值
2 剪机生产力计算
(76)
式中：
——时剪切根数
——剪切金属重量t
——剪切时间s
——根轧件长度m
——剪切定尺长度m
——剪机分钟理剪切次数次min
——外加剪切次数锭坯：情况：1
T2——剪切间隙时间s通现场施测取110
根倍尺轧件9定尺
(Δ切头损失取1)



轧机时产量13167th

∴冷剪机选择合理
3 技术参数：
剪切力： 8500 KN
剪切速度： 1～15 ms
剪切精度： ±15 mm
剪刃宽度： 1200mm

图75摆式冷剪机
73 冷设备选择
731 冷床结构形式
选齿条步进齿条式冷床冷力较产量高利防止轧件冷程中发生弯曲保证质量
冷床体步进齿条梁固定齿条梁组成动齿条传动两台交流变频调速电机涡轮蜗杆减速机偏心轮驱动两套传动机构低速输出轴刚性连接保证步运行根步进梁套固定低速轴偏心轮驱动偏心轮转动周步进梁动作步动齿条带动棒材前运行步棒材放齿冷床半部设组齐头辊道端部固定挡板冷床钢材齐头齐头辊道连续工作间歇运行间歇工作时冷床步进停辊道开始运转[20]
732 冷床参数确定
冷床参数冷床宽度长度
1 冷床宽度确定：
取决产品计划中钢材成品长度
(77)
式中：
——冷床宽度
——轧成品长度
——参类车间取


1－偏心轮2－双托轮3－活动梁4－静齿条5－固定梁6－单托轮
图76步进齿条式冷床
2 冷床长度确定：
冷床长度确定受诸方面影响方面：（1）轧机产量（2）轧件冷床温度高低（3）轧件冷床冷条件（4）轧件尺寸断面形状复杂程度（5）钢材冷冷床温度求等
冷床长度设计基原：轧件冷床温度冷床温度段冷时间轧机轧出钢材应全部容纳冷床推导出冷床长度计算公式：
(78)
式中：
——冷床长度
——轧机时产量
——根钢材重量
——冷床相邻两根钢材间中心距根钢材占水宽度取016
——钢材冷床冷时间
——冷床长度利系数齿条式冷床取08
产品Φ32计算冷床长度
冷时间T计算：产品简单断面似式计算：
(79)
式中：
——米长钢材重量
——米长钢材散热面积
——重散热面积轧件800℃冷100～50℃时需冷时间取
表72重1kg散热面积1m2轧件800℃冷
100℃50℃需时间（时）
轧件厚度（毫米）
空气流动速度（米秒）
冷时间（时）
冷100℃
冷50℃
20
0
2
0012
0007
0018
0010
50
0
2
0013
0009
0021
0013
100
0
2
0015
0011
0022
0016


取96m倍尺长度：
辅助设备生产力应轧机生产力10 应11

确定冷床长度
规格产品冷时间冷床长度取定求动齿条步进周期调生产规格产品时步进周期取反取满足冷求
74 起重设备选择
轧钢车间中设备天车吊运货物检修类设备重工具起重机种类中桥式起重机广泛应结构桥式起重机双梁单梁单梁分双梁式起重机起重重量运行速度快轧钢车间中普遍种单梁式起重机起重重量速度慢通常机电检修间单梁式起重机年刚出现优点结构重量轻造价降低
车间选起重设备：
1 原料跨：配2台3216吨天车原料钢坯吊运型式电磁挂梁旋转式起重机
2轧跨：配2台325吨吊钩桥式起重机1台10吨吊钩桥式起重机粗中精轧机吊装更换导卫检修辅助设备检修拆换外吊废钢处理轧制中事
3成品跨：配3台125＋125吨电磁挂梁旋转式起重机成品吊运堆放
4轧辊机修间：配1台105吨吊钩桥式起重机
5轧辊机修间轧跨间配32t吊车轧机轧辊跨运输
6加热跨：轧跨加热跨吊车提供[21]
75 导卫装置选择
车间采滚动滑动导卫两种
轧件轧制程中形状矩形方椭圆圆四种椭圆轧件进入圆孔型时椭圆轧件咬入易稳定扶正夹紧轧件准轧槽采滚动导卫矩形轧件进入箱形孔椭圆孔时述相原采滚动导卫出口导卫均滑动导卫
76 活套设计
现代型连轧机保证产品尺寸度采取微张力张刀轧制消轧制程中种动态干扰引起张力波动引起轧件尺寸波动减少张力变化引起成品尺寸波动精轧机组精轧机组前甚中轧机组设置干活套消连轧机架动态速度变化干扰保证轧件精度[3]
连轧活套形成器三种形式：活套器侧活套器立活套器
侧活套器水活套台推套器进出口导辊组成推套器气缸操导轮精轧机前侧活套般脱套产生需轧机速度变化推套动作扫描反馈控制程侧活套器套量套区根轧机布置控制需定
立式活套器现代型连轧机配套技术设备相邻两架间保持适套量实现张力轧制整轧制程中轧件架轧机咬入起套尾收套计算机控制立式活套活套量通常300mm气缸气压06MPa某厂轧制异形断面轧件时活套推杆升250mm活套量lm左右设计采7活套根现场活套升200mm前12道采微张力轧制道采轧制前12道采堆拉系数03（根现场）
第8章 车间面布置
81 布置原设备间距确定
811 车间面布置原
车间面布置车间设计中重问题布置否合理仅前生产情况车间占面积车间投资直接带影响车间发展扩车间生产力起重作
车间面布置容合理确定完成生产务选生产工艺流程设备型式数量位置相互关系关辅助设施面积位置等
生产流程线设备位置等问题确定然满足产品工艺求首前提次考虑车间具体条件求整间面布置合理性济性
确定轧钢车间面布置时注意应列原：
1满足工艺求车间具畅通合理金属流程线
2满足产品产量质量品种发展需
3设备间距应满足工序工艺求互干扰劳动安全
4跨间组成相互位置关系合理满足工艺求注意节省车间占面积投资
5车间联系紧密缩短运输距离缩短线铺设长度外注意车间发展留充分余
812 设备间距确定
设备间位置相互关系间距离确定车间面布置中重问题考虑间相互关系决定间距时应根产量轧制产品长度设备操作条件等素保证满足生产求条件应量紧凑节省车间面积投资
1 加热炉第架轧机距离确定：
加热炉布置采长度方轧制线呈垂直布置便采侧进侧出坯料方式加热炉第架轧机间设水鳞机求快速鳞鳞设备较加热炉设钢坯长度快速鳞辊道第架轧机前设夹送辊便第架轧机利咬入加热炉外型宽10m 高压鳞装置距加热炉中心线距离10 m 适应布置钢坯焊接机实现头轧制取鳞辊道较长鳞机夹送辊距离定20 m 夹送辊第架轧机距离2 m 加热炉中心线第架轧机距离32 m
2 粗轧机间距确定：
粗轧机组选短应力线轧机立交布置轧辊更换轧辊机修间进行实现机架整体更换占面积较距离短轧件断面尺寸较设置辊道考虑轧机外形尺寸导卫调整拆卸需确定间距分：30 m 30 m 28 m 28 m 28 m
第六架轧机设飞剪考虑传动较复杂设置废料筐占面积较确定粗轧机组中轧机组间距66 m
3 中轧机间距确定：
中轧机组粗轧机组相采短应力线轧机立交布置确定第七架第十二架轧机机架间距26 m
保证轧件进精轧机尺寸精度需张力条件轧制第十架第十二架轧机机架间机架间距48 m 十十二间设活套
第十二架轧机设低温精轧水冷线飞剪幅度降低轧件温度实现简易控制轧制确定中轧机组精轧机组间距20 m
4 精轧机间距确定：
精轧机机架间均设活套器时考虑保证产品精度需常调整轧机确定机架间距48 m
5 设备间距确定：
质量强度高产品满足户需求精轧机组设置长段然冷确定空冷线长度24 m
制动裙板：参考类车间验取制动裙板长54 m
进行校核进行穿水冷产品温度较高应磁力制动采摩擦制动制动裙板长度称冷床前制动裙板长：
(81)
式中：
g——取98ms2
f——摩擦系数双面夹持摩擦制动取035
∴
见制动裙板长度满足制动求
82 仓库面积计算
原料仓库炼钢厂拉坯跨相接两车间跨炼钢厂成品库车间原料库需计算该仓库面积车间中间仓库需计算成品仓库：
(82)
式中：
F——仓库面积m2
A——轧机时产量th
n——存放天数
K——金属综合消耗系数
q——m3空间存放钢材重量t
h——堆原料堆放高度
——天时数
——仓库利系数
取A120thn10天K1053q53th22m

成品仓库中堆放类钢材外尚考虑成品进行表面质量检查清理(修磨等)验收标记包装等工序准备位置成品仓库面积应面积
83 车间组成厂房参数
轧钢车间面布置解决金属流程设备间位置相互关系等问题厂房组成解决车间跨度柱距跨间间相互关系
1 厂房跨度布置：
车间原料跨加热炉跨轧跨成品跨轧辊机修间组成跨间布置根生产工艺流程轧机组成形条件等素布置：
原料跨轧跨垂直呈丁字形布置成品跨加热炉跨轧辊机修间均轧跨呈行布置
2 厂房跨度：
厂房跨度实际视厂房宽度厂房越宽劳动工作条件越厂房造价增高轧跨跨度根轧机机列必需横尺寸—素考虑满足设备布置条件计意设备维修吊车运输行通道等素外跨度尺寸符合厂房建筑统—模数规定
3 车间组成厂房参数：
车间组成厂房参数表示：
表81厂房参数
序号
跨间名称
跨度（m）
长度（m）
厂房占面积（m2）
吊车轨面标高（m）
1
原料跨
43
100
4300
+13
2
加热炉跨
33
48
1584
+135
3
轧跨
27
390
10530
+138
4
成品跨
33
246
8118
+138
5
轧辊机修间
12
144
1728
+84
84 车间工艺流程
冷连铸坯通原料跨磁盘天车料置冷坯料台架通拨爪式料台架坯料运移钢设备坯料放置料辊道坯料测长称重合格坯剔进入加热炉中加热
热连铸坯通辊道直接送加热炉测长称重系统合格连铸坯剔入炉加热
钢坯步进加热炉中加热950～1100℃炉辊道送出炉外
加热坯料高压水鳞通夹送辊钢坯送粗轧机组轧机18架分粗中精轧机组全线立交布置
机组间设飞剪切轧件良头尾事状态续轧件碎断
某单线轧制规格中精轧机组间采控制冷手段精轧机组轧制轧件温度降低热轧制常化轧制范围
精轧机组设置某钢种控制冷水箱配合中精轧机组间水箱某钢种规格进行控制轧制
生产圆钢时进行终轧余热处理通穿水冷钢材进行表面淬火时通钢材芯部热量芯表面逐步扩散形成回火完成钢材余热处理钢材水冷设倍尺剪成品切成倍尺长度送定尺剪处进行定尺剪切剪切钢材通加速辊道双辊道输送台架计数成捆捆挂牌称重入库


总 结
毕业设计学学中门课学理知识应实践中次实战演书知识现场实际次更感性深步理解金属压力加工非常帮助走工作岗位继续读研究生会助工作学
毕业实毕业设计前奏毕业设计应脱离毕业实指导毕业实程中仅需现场工艺环节轧钢设备深入解更需现场手资料否毕业设计流形式甚会导致严重错误纯粹抄袭书应加强实环节重视指导
设计结合唐钢棒材厂八钢铁棒材生产线实际情况拘泥形式设计中适加机架间距样改造留余次设计车间国数现棒材车间：车间全部采短应力线轧机提高轧机刚度量断面坯料实现低温轧制样仅节约源提高产品尺寸精度提高产品部表面质量
毕竟水限设计程中遇少问题例纯理计算实际出入避免改进设计方法收明显实际效果需耐心分析细心
做车间设计需轧制原理方面工艺流程方面知识需机械设备方面知识系统性整体性强体会深典型产品孔型设计力参数计算次老师请教查阅资料终解决
设计程中认识作设计慎重考虑实际情况胆改进创新理实际紧密结合起满意结果


参考文献
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谢 辞
设计导师XX悉心指导完成三月XX老师课程设计开始予方面指导毕业设计中予细心关怀孜孜倦教诲导师具较丰富理教学实践教学验业务水高教风严谨责心强
值成文际特导师XX表示忠心感谢致崇高敬意设计程中专业老师予细心指导轧班位学予巨鼓励帮助深深表示感谢
四年学学期间金属材料工程教研室位老师予力支持关怀值毕业际关心支持鼓励帮助老师学表示衷心感谢


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