毕业设计（论文）-60万吨高速线材车间设计.doc

设设计计题题目目：60 万万吨吨/年年高高速速线线材材车车间间设设计计 姓 名： 班 级： 专 业： 校外指导教师： 无 校内指导教师： 实 习 单 位： 无 自 2013 年 11 月 11 日至 2014 年 1 月 10 日 提示信息：提示信息：为保证本文中的链接能够使用，请您先将本文件按规 定的命名方式命名，并与“ustb 硕士学位论文规范及论文制作指南. exe”保存于同一目录。 不用此信息时，删除此框。 （鼠标移到此框四边，鼠标变为十字箭头，点击边框选中此 框，然后按 del 删除） 工程设计实践工程设计实践 选取日期 i 摘 要 自高速线材轧机和轧后控制冷却技术问世以来，随着线材生产技术本身的日益完善 和控制技术的进步，高速线材轧机的产品在规格范围、轧制速度、尺寸精度等各方面都 有了大大提高。 基于上述条件，本设计拟建一个年产 60 万吨的高速线材车间，品种为 5.025.0 的光面高速线材，单卷盘重约 2.4 吨，钢种为优质碳素结构钢、滚珠轴承钢、优质合金 结构钢、弹簧钢、冷镦钢、超低碳钢等。在此选择 7.5 的优质碳素结构钢作为典型产 品进行该车间的设计。原料采用连铸坯（170170） ，产品质量执行国家标准。 本设计采用连续轧制生产工艺。全线共有轧机 28 架，其中粗轧机 6 架，中轧机 6 架，预精轧机 6 架，精轧机 10 架，终轧最大轧制速度为 95m/s。全线采用全连续式平立 交替布置轧机，以保证产量并减少事故。线材以盘卷交货，盘卷外径：1250mm；盘卷 内径：850mm。盘卷高度：1900mm（压紧后） ，盘卷重 2400kg。 本设计从设计任务出发，在查阅相关资料的基础上了解线材的生产现状，制定了线 材的生产工艺流程，完成了产品方案、金属平衡表、产量预估和工作制度的编制，参考 专业书籍完成了典型产品的轧制程序表、排出孔型系统图及完成孔型设计相关内容，进 行轧机、轧辊、电机及辅助设备的选择，计算轧制过程中的相关参数，完成相关设计校 核，完成了车间平面布置图，并计算车间主要经济指标，从环境保护方面提出了相关措 施。 关键词：关键词： 车间设计；高速线材车间设计；高速线材；孔型设计；力能校核；孔型设计；力能校核 选取日期 ii the design of a 600，000 tons wire rod factory workshop abstract since the high speed wire mill and the technology of controlled cooling after rolling was developed, with the increasingly improvement of wire rod production technology and the progress of control technology, the high-speed wires have greatly improved in the range of specifications, the rolling speed, the size precision. based on the conditions above, the design plans to build an annual output of 600,000 tons of high-speed wire rod workshop,whose varieties are 5.0 25.0 smooth high-speed wire, single reel weighs about 2.4 tons, the types of steel are the high quality carbon structural steel, bearing steel, alloy structural steel, spring steel, cold heading steel, ultra-low carbon steel, etc.for the design of the workshop,select high quality carbon structural steel of 7.5 as a typical product.use continuous casting billet (170 x 170) as raw materials , the quality of the products conform to the state standards. this design adopts the production process of continuous rolling. broadly shared 28 mills, roughing mills 6, intermediate mills 6, pre finishing mills 6, finishing mill 10.the maximum speed of finishing is 95 m/s. the whole production line adopts continuous h/v mills to ensure enough production and reduce accidents. wire deliveries in coil, coil diameter: 1250 mm; the inner diameter: 850 mm. volume height: 1900 mm (after compression), volume weights 2400 kg. the design begins with design paper, which firstly analyzes the contemporary wire production in china and formulated the production process based on data and materials.the design is made up of product scheme,metal balance sheet, production prediction,working plan,typical products rolling schedule,pass system graph(including other pass design related contents), major equipments selection(rolling mill,roller and electric-driven motor),other auxiliary facility selection.and calculates parameters of rolling processand the main economic data of the workshop.then completes the workshop layout, and puts forward several relevant measures of environmental protection. keywords: workshop design; high speed wire rod; pass design; force check 选取日期 目录 摘 要 i abstract .ii 1.概述 1 1.1 本设计的基本状况与高线生产简介.1 1.2 高速线材轧机生产的工艺特点与产品特点.1 1.3 本设计中采用的先进技术和设备.2 2.产品方案和金属平衡表 3 2.1 产品大纲.3 2.2 产品质量执行标准及产品交货条件.4 2.2.1 执行标准.4 2.2.2 交货条件.4 2.3 原料来源与要求.4 2.4 金属平衡表.6 3.设计方案与工艺流程 7 3.1 轧机数量的确定.7 3.2 轧机布置方案.7 3.3 工艺流程.8 4 轧制节奏图表与产量计算11 4.1 咬入角的计算11 4.2 前滑值的计算12 4.3 车间工作制度和年工作小时13 4.4 轧机生产能力分析13 5.孔型系统的选择设计 .20 5.1 孔型设计理论20 5.1.1 孔型设计的内容20 5.1.2 孔型设计的基本原则20 5.1.3 线材的连轧20 5.2 孔型系统的选择21 5.2.1 线材孔型系统21 5.2.2 粗轧、中轧孔型系统选择22 5.2.3 预精轧、精轧机组孔型的选择22 5.3 确定孔型系数原则23 5.4 确定轧机机架数目25 5.5 5.5 孔型系统设计26 5.5.1 各阶段的平均延伸系数26 5.5.2 各道次延伸系数的确定27 5.5.3 各道次轧件尺寸及孔型尺寸计算28 5.6 配辊37 5.6.1 孔型沿辊身长度方向的配置37 5.6.2 孔型在轧制面垂直方向的配置38 6 主要设备的选择39 6.1 加热炉39 选取日期 6.1.1 炉型选择39 6.1.2 加热炉尺寸的确定39 6.2 轧机形式以及轧辊材质的选择40 6.2.1 轧机的选择40 6.2.2 轧辊尺寸参数的确定40 6.3 粗轧机组41 6.4 中轧机组42 6.5 预精轧机组42 6.6 精轧机组42 6.7 轧辊间43 7.力能参数的校核 .45 7.1 轧制温度的计算45 7.2 轧制力能计算及电机校核49 7.2.1 平均单位压力的计算49 7.2.2 轧制压力的计算51 7.2.3 轧制力矩的计算52 7.2.4 附加摩擦力矩的计算52 7.2.5 空转力矩的计算53 7.2.6 静力矩的计算54 7.2.7 电机实际功率的计算54 7.2.8 轧辊弹跳计算56 7.3 轧辊强度的校核57 7.3.1 辊身强度的校核57 7.3.2 辊颈强度的校核58 7.3.3 传动端轴头强度的校核59 8 辅助设备的选择及计算60 8.1 斯太尔摩冷却运输线的选择60 8.2 其它辅助设备的选择62 9 车间平面及起重运输69 9.1 车间平面布置69 9.1.1 车间平面布置的规则69 9.1.2 车间平面布置的内容69 9.1.3 轧制设备间距的确定70 9.2 车间原料和成品库能力的计算70 9.2.1 有效方式70 9.2.2 原料库和成品库堆放面积的负荷计算70 9.3 起重设备的选择和性能参数71 10 车间经济技术.73 11 环境保护.74 11.1 编制依据.74 11.2 本设计中对污染的防治及综合治理.74 11.2.1 绿化.74 11.2.2 水质处理.74 11.2.3 噪音.74 11.2.4 大气污染.74 11.2.5 氧化铁皮.76 结 论 76 参考文献 .76 选取日期 附录 a 图纸清单78 附录 b 5.5 轧制程序表.79 附录 c 7.5 轧制程序表.80 附录 d 程序81 在学取得成果 .87 致谢 .88 选取日期 1 1. 概述 1.1 本设计的基本状况与高线生产简介 随着轧机的不断改进和计算机控制技术的提高以及机械电器设备的改良等，线材生 产的终轧速度也得到了大幅度的提高，高速线材轧制工艺也已得到了公认。因为高速线 材生产线的优越性和市场需求的增加，目前大部分新建线材生产线均采用高速线材轧机， 本设计拟建年产 60 万吨的线材车间，也采用高速线材轧机，钢种为优质碳素结构钢， 采用单线轧制工艺。 1.2 高速线材轧机生产的工艺特点与产品特点 高速线材轧机的发展是由改造线材轧机的精轧机组和控冷工艺开始的。高速轧机的 生产技术成熟以后又广泛地应用于小型和线材轧机的改造，这是因为无扭精轧机组无论 是在生产效率上、还是在产品质量上都大大优于横列式轧机，即使在较低温度范围内使 因为采用了高速线材轧机进行生产，所以设计的最高速度为 105 ms 终轧机的出口保 证速度为 95ms，已达到国际先进水平。用也优于横列式轧机。通常高速线材轧机的工 艺持点可以概括为连续、高速、无扭和控冷，其中高速轧制是最主要的工艺持点。大盘 重、高精度、性能优良则是高速线材轧机的产品特点。 在高速线材轧机的轧制速度取得突破性进展以后，人们仍在追求实现更高的轧制速 度。因为轧制速度高，生产效率就高，成本就能降低，所以速度就是效益。高速无扭精 轧工艺是现代线材生产的核心技术之一，它是针对以往各种线材轧机存在诸多问题，综 合解决产品多品种规格、高断面尺寸精度、大盘重和高生产率的有效手段。唯精轧高速 度才能有高生产率，才能解决大盘重线材轧制过程的温降问题。精轧的高速度要求轧制 过程中轧件无扭转，否则轧制事故频发，轧制根本无法进行。因此高速无扭特轧是现代 高速线材轧机的一个基本特点。 控制轧制。为了细化晶粒，减少深加工时的退火和调质等工序，提高产品的机械性 能，采用控制轧制和低温精轧等措施。控制轧件在生产过程中各阶段的温度 ,可以有效 改善产品力学性能 ,有利于合金结构钢、 弹簧钢和轴承钢等品种缩短热处理周期 ,甚 至替代热处理。在加热炉内均匀加热 ,按钢种控制出炉温度 ,轧件快速通过高压水除鳞 装置 ,减少了温降;在中轧机组后和精轧机组后均设有中间水冷箱 ,可精确控制轧件进 入减定径机组的温度;在减定径机组后设有水冷装置 ,以满足产品方案中各钢种冷却制 度的要求。 选取日期 2 高速线材的高质量控制：高速线材轧机中的无扭精轧机是生产线才工艺最完备的轧 机，它比以往任何轧机都更合理。高速线材轧机工艺灵活、控制手段齐全，适应线材品 种、规格十分广泛，能生产各种高质量线材。在车间设计的质量控制上需要各工序都具 备生产高质量线材的能力。即： (1) 保证原料质量。要求原料段具有原料检测、检查与清理修磨的手段，是投入的 原料具有生产优质线材的条件； (2) 采用步进式加热炉，以保证灵活的加热制度； (3) 在单线生产时粗轧采用平立机组，减少轧件刮伤； (4) 尽可能使用滚动导卫及硬面轧辊，保证轧件表面产量。 1.3 本设计中采用的先进技术和设备 1）因产量较大，采用热装热送工艺，大大降低了能耗和烧损； 2）连续无扭轧制，精轧机组轧辊为顶交 45布置，产品性能大幅度提高； 3）原料采用连铸坯，可以明显节能、提高产品质量和收得率； 4）采用侧进侧出的步进梁式加热炉，加热较均匀，能耗降低，减少了烧损； 5）为提高轧件的表面质量，开轧前采用了高压水除磷； 6）采用控轧控冷设备，即设置多段在线水冷箱； 7）为提高产品尺寸精度，采用激光测径仪进行在线检测。 选取日期 3 2.产品方案和金属平衡表 2.1 产品大纲 年生产能力：60 万吨； 产品规格范围：5.025.0mm 线材； 盘卷单重：2.4t 主要产品规格： 5.5mm、7.5mm、12.5mm、15.0mm、18.0mm、20.0mm、22.0mm 其产品大纲如表 2-1 所示。 表 2-1 产品大纲 table2.1 products outline 序钢种代表钢号 规格(mm)年产量比例 号5.06.5712.513161725.0(万吨)(%) 1优质碳素 结构钢 10#80#等 lx92a、swrh82b 等 1.8 2.0 3.5 2.0 0.5 2.0 0.0 0.5 5.8 6.5 9.7 10.8 gcr15,gcr15simn2滚珠轴承 钢 4.54.54.50.514.023.3 3优质合金 结构钢 mn 系、simn 系、 mnb 系、mnmob 系、 cr 系、crmo 系、 crmnsi、crmov、cr ni、mnvb 2.54.50.57.512.5 4弹簧钢65mn、60si2mna、5 0crv、55sicr、60si2 crva(t)等 5.00.55.59.2 5冷镦钢ml08ml15al、ml2 5k45k、ml15mn3 5mn、ml37cr40cr 、ml20b35b、ml3 0 crmoml42crmo、 mntib 等 3.06.01.20.510.717.8 选取日期 4 6超低碳钢swrm2scmrm4 等2.02.53.52.010.016.7 合计15.828.012.73.560.0 比例(%)26.346.721.25.8100.0 2.2 产品质量执行标准及产品交货条件 2 2. .2 2. .1 1执执行行标标准准 产品以热轧盘卷状态交货，产品执行标准： gb/t149812004 热轧盘条尺寸、外形、重量及允许偏差； gb/t699-1999 10#80#等优质碳素结构钢； q/sgzg311-2005 lx92a 等优质碳素结构钢； gb/t18254-2002 滚珠轴承钢； gb/t3077-1999 优质合金结构钢； gb/t1222-2005 弹簧钢； gb/t6478-2001 冷镦钢； jis g3505-1980 超低碳钢。 2 2. .2 2. .2 2交交货货条条件件 产品的尺寸精度符合标准中规定的 c 级精度，产品可达到的尺寸精度见表 2.2。 表 2.2 产品尺寸偏差 table 2.2 product size deviation 序 号 公称直径允许偏差/mm不圆度/mm 15100.150.24 210.5150.200.32 315.5250.250.40 2.3 原料来源与要求 2 2. .3 3. .1 1原原料料来来源源和和年年需需求求量量 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。 选取日期 5 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，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。原料断面形状选择方形坯，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-圆孔型的过渡。 车间原料为合格连铸冷坯，由本厂提供。采用火车运输，同时考虑汽车运入本车间 钢坯跨。 该车间原料由本厂连铸机供给的连铸坯。年产 60 万吨线材，成材率为 97，年需 要 61.92 万吨钢坯。 2 2. .3 3. .2 2钢钢坯坯尺尺寸寸和和质质量量要要求求 方坯尺寸和边长允许偏差: 连铸坯断面尺寸 170170mm； 连铸坯长度 11000mm； 边长公差 5mm； 对角线长度偏差 7mm； 圆角半径 r8mm； 连铸坯单根重 2430kg； 连铸方坯和矩形坯标准： yb2011-2004。 钢坯标准长度为 11000mm；短尺钢坯最短长度为 10000mm；每批(炉)短尺钢坯重量不 大于全部钢坯重量的 10%。 钢坯的弯曲度在 11000mm 内不大于 80mm；但不允许在钢坯两端,两端最大 50mm。 钢坯扭转在 11000mm 内为 6。 钢坯端部因剪切变形而造成的局部宽度不大于边长的 10%。切头毛刺应清除。端部因 剪切变形而造成的局部弯曲不得大于 20mm。剪切端面应与钢坯长度方向轴线垂直；端面 弯斜量不得大于边长的 6%。 选取日期 6 2 2. .3 3. .3 3对对表表面面质质量量和和内内部部质质量量的的要要求求 对钢坯表面质量的要求是: 钢坯端面不得有缩孔、尾孔和分层； 1 钢坯表面缺陷必须沿纵向加工清除，清除处应圆滑、无棱角，清除宽度不得 2 小于清除深度的 5 倍，表面清理深度不大于公称厚度的 8. 钢坯表面应无裂缝、折叠、耳子、结疤、拉裂和夹杂等缺陷. 3 对钢坯内部质量的要求是: 钢坯低倍组织不得有肉眼可见的缩孔、分层、气泡、裂缝、白点等; 1 对优质碳素结构钢根据需要要求,可以做高倍检验,检查脱碳层,检查钢中非金属杂质, 2 检查晶粒度是否达到规定要求. 2 2. .3 3. .4 4连连铸铸坯坯的的化化学学成成分分 连铸坯的化学成分应符合 gb/t 222-2006 的规定. 2.4 金属平衡表 在轧钢生产中，金属消耗是最重要的消耗，通常它占产品成本的一半以上，因此， 降低金属消耗，对节约金属，降低成本有重要意义。 金属消耗一般由以下几方面的消耗组成： （1）烧损。金属在高温状态下的氧化损失，它包括坯料在加热过程中生成的氧化铁皮 及轧制过程中形成的二次氧化铁皮，但前者是主要的。 （2）切损，包括切头、切尾及切边损失。主要与钢种、产品种类及其要求、坯料尺寸 计算的精确程度以及选用的原料状况有关。 （3）轧废。由于操作不当、管理不善或出现事故所造成的废品损失。 （4）清理表面损失。主要是原料表面缺陷的清理损失。 金属平衡是反映在某一定时期（通常为一年）的金属材料的收支情况，它是编制工 厂或车间生产预算与制定计划的重要数据，因此必须在确定成品率及金属损失率的基础 上编制出各种产品的金属平衡表。 该车间年产 5mm-25mm 的线材 60 万吨，成材率为 97%，需合格连铸坯 61.92 吨， 金属平衡如下表： 表 2.3 金属平衡表 table2.3 metal sheet 选取日期 7 坯料量成品 切头和轧 废 烧损 万吨%万吨%万吨%万吨% 61.8610060971.2420.621 金属消耗系数为： k=坯重/成品重=61.86/60=1.031 3.设计方案与工艺流程 根据年产量和工艺要求，本设计在参考马钢设计研究院的技术资料的基础上制定本 方案。此高线车间设计采用单线轧制，最高轧制速度为 105m/，保证速度为 95 m/。加热炉采用侧进侧出步进梁式加热炉。轧制生产线由粗轧中轧预精轧精轧 减定径机组组成。主要产品规格有： 5.5mm、7.5mm、12.5mm、15mm、18mm、20mm、22mm。 3.1 轧机数量的确定 本设计产品的最小规格为 5mm，故在确定机架数目时，以最小直径 5mm 计算得： 坯料断面面积：f0at （a24r2r2） （3-1） 1.012mm2 29159.768mm2 5mm 成品圆钢的断面面积：fc（dat）24 （3- 2） （51.012）24 mm2 20.099mm2 上式中：f0-连铸坯料原始面积 fc-热态成品断面面积 a-原料边长 r-连铸方坯结晶圆角，取 r10mm 则总延伸系数：zf0fc （3- 3） 29159.76820.0991450.7 选取日期 8 取平均延伸系数： c1.298 则机架数： nzc28 （3- 4） 故取 n28 3.2 轧机布置方案 粗轧机组为 6 架，中轧机组为 6 架，交流电机单独传动，轧机轧制线固定，通过调 整轧辊和机架，使孔型对准轧制线，轧机由弹簧固定在底座上，整体更换，液压松开。 机架的抽出和横移均由液压缸驱动，辊缝调节为液压马达。轧件在粗轧机内轧制。 粗轧与中轧机组均采用平立交替布置。 预精轧机组为 6 架，轧机轧制线固定，液压换辊，交流电机单独传动，轧件在预精 轧机组内实现无张力轧制。 预精轧机组也采用平立交替布置的布置形式预精轧机组。 精轧机组为 10 架, 均为 45轧机。 3.3 工艺流程 预精轧机 组 预水冷 3#飞剪切 头尾 精轧 斯太尔摩 水冷 吐丝成卷 斯太尔摩 风冷 翻卷、挂卷 p/f 冷却运输 线 漏泄磁束法探伤 激光测径测径 称重标号 压紧打捆 集卷 卸卷 入库 上料台架 入炉辊道 检测踢废 称重 加热炉加热 夹送辊夹送 出钢辊道 高压水除鳞 粗轧 1#飞剪切 头尾 中轧 2#飞剪切 头尾 连铸坯 选取日期 9 （1）上料过程： 根据生产计划，吊车从原料跨把冷钢坯吊到上料台架上，上料台架再把钢坯逐根输 送到上料辊道上，经测长、称重后，由辊道把钢坯送入加热炉加热。 对于弯曲过大、超长或超短的不合格坯料，由剔除装置将钢坯剔除，再由吊车把钢 坯吊到钢坯跨堆放。 （2）加热过程： 目前高速线材轧机均采用较低的开轧温度和相应的出炉温度。除持殊钢种外，碳素 钢和合金钢依钢种不同开轧温度一般在 900l 050。之所以来用较低的开轧温度和出 炉温度是基于高速线材轧机的粗轧和中轧机组的轧件温降小，而且轧件在精轧机组还升 温。降低加热温度可明显减少金属氧化损失和降低能耗。加热温度 900比 1050金属 烧损低 0.5，而产品总能耗减少 1.16109j/t(加热能耗降低 1.3109j/t，轧制电耗 增加 0.14109j/t)。 （3）轧制过程： 出炉后的钢坯经高压水去除钢坯表面的氧化铁皮。再由出炉辊道送往粗轧机组。在 运送过程中如发现坯料不合格，可通过剔出装置剔除。高速无扭线材精轧机组是采用微 张力轧制，在轧件头部及尾部失张段将出现断面尺寸大于公称断面尺寸偏差。失张段长 度和张力值大小、机架间距以及精轧延伸系数成正比，同所要求公称断面尺寸偏差成反 比。通常要将此超偏差段切除后交货。 车间共有轧机 28 架：粗轧机组 6 架、中轧机组 6 架、预精轧机组 6 架，精轧机组 为 10 架。轧件在平立交替布置的粗轧机组中进行无扭轧制，经 1#飞剪切去头部和尾部 选取日期 10 后进入平立交替布置的中轧机组进行无扭轧制，粗、中轧机组内部采用微张力控制轧制。 而后轧件由 2#飞剪切去轧件头部和尾部，进入预精轧机组进行轧制。预精轧机组由 平立交替布置的 2 架框架轧机和 4 架碳化钨辊环悬臂轧机组成，在预精轧机组各架轧机 之间均设有气动立式活套，使轧件在此区域实现无扭、无张力轧制，从而保证进入精轧 机组轧件尺寸精确。 轧件出预精轧机组后，经预水冷冷却后，在 3#飞剪处切头、切尾。然后经侧活套进 入精轧机组轧制。若轧件在精轧机组内发生事故，精轧机组入口处的卡断剪立即启动将 轧件切断防止后续轧件继续进入精轧机，同时碎断剪启动将轧件碎断。精轧机组为顶交 45精轧机组，10 机架集体传动、悬臂式碳化钨小辊环，轧件在精轧机组之间实行单线 无扭转的微张力轧制，将轧件轧成高尺寸精度、高表面质量的线材产品。 根据不同的产品规格，轧件在精轧机组中轧制若干道次。在生产5.56.5mm 的线 材时，精轧机组保证终轧速度为 95m/s。 （4）控制冷却过程： 成品尺寸的线材由精轧机组轧出后，进入由水冷装置和风冷运输机组成的控制冷却 作业线。 水冷段共设有四段水冷装置，每一段有若干个环形水冷喷嘴，用于快速冷却精轧后 的轧件，控制线材的吐丝温度。根据不同钢种、规格的线材产品要求，可改变水冷装置 的使用段数、水量等设定。在每段水箱之后均设有一段恢复段，使芯部和表面温度均匀。 在每一个水箱后，均设有反向喷嘴和压缩空气喷嘴，为的是防止线材表面带水产生黑痕， 引起局部性能不均。经水冷后到达吐丝机处的温度约为 800900，通过这种方式，水 冷装置控制线材的吐丝温度。 水冷后的线材由夹送辊送入吐丝机。高速前进的线材经吐丝机后形成螺旋形线圈， 均匀地铺放在散卷风冷运输辊道上。根据处理的钢种、规格的不同，按工艺制度可改变 风机开闭的数量、风机的风量、辊道的运行速度等多种参数来调节线卷的冷却速度，使 线卷在理想的冷却速度下实现金相组织的转变，从而获得具有良好的金相组织和所需要 的均匀一致的机械性能的产品。 螺旋状的线材在风冷运输辊道上按需要的冷却速度完成组织转变后，在运输机的 “尾”部通过线圈分配器平稳地落入集卷筒。当一卷线材收集完毕后， “快门”托板托 选取日期 11 住“鼻尖” ，集卷装置的芯筒下降回转，将立卷翻转成卧卷状态，同时另一个芯筒由水 平位置回转到集卷机中心的垂直位置，使集卷工作继续进行。 （5）盘卷收集过程： 线材轧机所生产的线材多是大盘重产品，又经过控制冷却在较低温度(一般低于 400)集卷，盘卷较为膨松。成品盘卷要保证捆扎密实，外形规整，必须实行压紧捆扎。 对于线圈直径 1050mm盘卷直径 1250850mm 的盘卷，末压实前 100kg 高为 120mm(光面盘条)和 130mm(螺纹盘条)；压紧捆扎后应为每 100kg 高 100mm。施加的压紧 力每 100kg 约 100kn。捆扎材料通常是 56.5mm 线材或冷轧包装带钢，每个盘卷应 均匀捆扎 4 道。对于用线材作捆扎材料的、捆扎搭接部位不应有能造成钩挂的突起搭扣， 以免运输过程刮伤别的盘卷和本盘卷搭扣刮断散包。 选取日期 12 4轧制节奏图表与产量计算 4.1 咬入角的计算 g d h acr1cos (4-1) b a hp (4-2) 式中：a孔型面积 b金属填充孔型的最大宽度 shdd pg 0 (4-3) 式中： g d 轧辊工作直径 0 d 轧辊名义直径 表 4.1 各道次的咬入角 table 4.1 the nip angle for different passes 道次hph/mmdg/mm/() 1132.040.0050323.02 2139.041.0049123.59 388.057.5854226.66 4110.058.5751527.61 567.432.45441.622.11 679.036.4442623.88 747.024.2746018.70 858.028.0544520.46 934.518.00470.515.91 1044.021.3545717.59 1125.014.4936316.25 选取日期 13 1233.017.6435218.22 1319.810.00366.213.43 1426.012.6035815.25 1516.57.14273.513.13 1620.88.94266.214.90 1713.45.56273.611.58 1816.97.01269.613.10 热轧在有刻痕或焊痕的轧辊中轧制初轧坯或钢坯时=24 32 热轧型钢时，=20 25 4.2 前滑值的计算 中性角公式： f2 1 2 (4-4) 前滑值公式 ： 1 2 2 h d s (4-5) d轧辊直径 咬入角 h轧件高度 中性角 设出炉温度为1050 对f进行估算所有数据见表4.2 表 4.2 各道次前滑值 table 4.2 the forward slip values for different passes 道次轧件高度咬入角摩擦系数中性角/前滑值 113223.020.4206.000.0153 213923.590.4296.140.0147 38826.660.4356.200.0306 411027.610.4406.250.0230 567.422.110.4426.230.0339 67923.880.4446.340.0282 74718.70.4415.890.0472 选取日期 14 85820.460.4376.050.0383 934.515.910.4285.370.0561 104417.590.4255.620.0462 112516.250.4225.390.0603 123318.220.4205.660.0481 1319.813.430.4925.120.0703 142615.250.4865.540.0606 1516.513.130.4845.010.0600 1620.814.90.4815.440.0543 1713.411.580.4804.570.0627 1816.913.10.4694.950.0570 4.3 车间工作制度和年工作小时 高速线材车间年工作时间表见表 4-3。 表 4.3 年车间工作时间表 table4.3 years of planning work schedule 计划检修时间生产过程中停工时间 时间日历 时间 大（中） 修 小修小计 年计划 工作时 间 交接 班 换辊临时 事故 小计 年计划轧 制时间 小时 876054019273280282202001285487480 注： 年计划工作时间是设备一年中最大可能的工作时间。 1 生产过程中停工时间参照马钢高线车间的停工时间表，包括了很多非计划停工时间。 2 大修每两年一次，每次 25 天。中修每年一次，每次 10 天。大中修平均每年 22.5 天， 3 即 540 小时。 小修一月 4 次，一次 4 小时，故一年 192 小时。 4 4.4 轧机生产能力分析 轧机的工作图表，或称轧制节奏图表，即是研究和分析轧制过程的工具，在轧制节 奏图表中表示了轧制过程中道次与时间的关系，通过对这些关系的研究和分析可以清楚 地看到：轧件在轧制过程中所占用的轧制时间；各道次之间的间隙时间；轧制一根钢机 选取日期 15 组所需的总延续时间和轧制过程中轧件交叉轧制的情况；轧件在任一时间所处的位置等。 而这些正是了解和掌握轧制过程的重要依据，也是研究和改进轧机工作的重要依据。轧 制图表在轧钢生产过程中的作用归纳起来主要有以下几点： 1.分析与研究轧机工作情况，找出工序间的薄弱环节，以利于改进，是轧制过程趋 于合理； 2.准确计算轧制时间、轧钢时的交叉时间、各工序之间配合的时间以及轧制节奏时 间，用以计算轧机的产量； 3.计算轧制过程中轧辊和机架等所成熟的轧制压力和核算电机传动轧机所承受的负 荷情况。 连续式轧机的工作图表的特点是： 因维持连轧关系的轧机每架只轧一道且保持单位时间内通过各机架的金属秒流量相 等的原则，各道次纯轧时间相等，即： kttt zhzhzh 1821 . 轧 tk v l t 轧 式中： l轧件轧后长度，m v轧制速度，m/s 第一架轧件纯轧时间： 轧 t =l /12994. 65 / 95136. 8vs 其他依此类推。 轧制间隙时间 轧制速度 轧机间距 各道次间隙时间 简化处理，使间隔时间为5s。 轧制节奏时间 zh ttt (4-6) 参照同类车间， t 5 s t=t82. 5587. 5 zh ts 选取日期 16 表 4.4 各道次间隙时间 table 4.4 the clearance time for different passes 产品 （mm） mm） 轧制速度（m/s） 纯轧时间 （s） 间隔时间(s)节奏（s） 5.5 95136.85141.8 6 95115.25120.2 6.5 9598.45103.4 7 9089.4594.4 7.5 84.982.5587.5 8 74.682.5587.5 8.5 66.282.5587.5 9 5982.5587.5 9.5 5382.5587.5 10 47.782.5587.5 11 39.582.5587.5 12.5 33.282.5587.5 13 28.382.5587.5 14 24.482.5587.5 15 21.282.5587.5 16 18.782.5587.5 17 16.582.5587.5 18 14.782.5587.5 据以上数据可作出字符连续轧制时的轧制节奏图： 选取日期 17 82.5s 5s 图 4.1 轧制节奏图 轧钢机产量是衡量轧钢机技术经济效果的一个主要指标，是车间设计中重要的工艺 参数。设计的任务就是要充分发挥轧钢机的生产能力，使车间建成投产后在预定的时间 内达到和超过设计水平。因此，轧钢机生产水平的高低和它实际能达到的能力是衡量设 计质量的重要指标。 轧钢机单位时间内的产量称为轧钢机的生产率。分别以小时、班、日、月和年为时 间单位进行计算。其中小时产量为常用的生产率指标。 则理论小时产量为： ( 4-7) q t a 3600 式中： a轧机小附产量(吨/小时)； q原料重量(吨)； t节奏时间(秒)。 实际上在生产过程中，由于种种原因(如轧机操作失误、轧件在孔型中打滑等)，轧 机的小时产量达不到上述的数值；且由于轧制过程中轧件有烧损，切头及切废，所以合 格率不为 100%，故应有成品率。则轧机实际能达到的小时产量可用下式表示 (4-8) bqk t a 1 3600 选取日期 18 式中： a轧机小附产量(吨/小时)； q原料重量(吨)； t节奏时间(秒) k1称为轧钢机利用系数，取 0.951 b成品率()，由金属平衡表取 97% 典型产品的轧钢机利用系数 k1=0.951 5.5 纯轧时间：=136.8 轧 t 轧制节奏： 1 18 132. 27 f f 坯料重量：q=2430t 典型产品小时产量为： 1 36003600 a =24300. 9510. 9756. 9 / 141. 8 qkbth t 以上所述仅是单品种小时产量计算，当一个车间生产若干个品种时，每个品种或由 于选用坯料断面尺寸不同，或由于轧制道次不同，因而具有不同的小时产量，为考核一 个车间的生产水平和计算年产量，就需要计算各种品种产品的所占不同比例的小时产量， 这个产量称为平均小时产量,也称为产品综合小时产量。 计算轧机平均小时产量有两种方法：按轧制品种的百分数计算；按劳动量换算系数 计算。在此选用第一种方法。 轧机平均小时产量=年产量/轧制时间=600000/7255h=82.7t/h 轧机负荷率年纯轧时间年计划轧制时间=7255/7480=97% 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， 计算公式为： (4-10) 2 ktaa jwp 式中： a车间年产量， （t/年） 平均小时产量， （t/h） 轧机一年内计划工作小时数， （h） 选取日期 19 时间利用系数 2 用系数 k2 ，其大小表示了轧机有效作业的情况，据统计结果显示，k2 在 0.7960.975 范围内，在此取 k20.97 。 则车间年产量为：a=82.7*7480*0.97=600038t 由此可见，年产量与原设计年产量相符。 表 4-5 轧机能力分析表 table4-5 analysis form of rolling ability 品序 产品 规格 坯料产品轧制轧制时间轧机实际 年产量 轧制 单重单重速度纯轧间隔节奏理论产量时间 种号mmkgkg/mm/sssst/ht/hth 15.524300.18795.0136.85141.861.756.9660001160 2624300.22295.0115.25120.272.867.146000686 36.524300.2695.098.45103.484.678.046000590 高4724300.30290.089.4594.492.785.430000351 速57.524300.34784.982.5587.5100.092.255000597 线6824300.39574.682.5587.5100.092.229000315 材78.524300.44566.282.5587.5100.092.229000315 8924300.49959.082.5587.5100.092.228000304 99.524300.55653.082.5587.5100.092.228000304 101024300.61747.782.5587.5100.092.227000293 111124300.74639.582.5587.5100.092.227000293 1212.524300.88833.282.5587.5100.092.227000293 131324301.04228.382.5587.5100.092.258000629 141424301.20824.482.5587.5100.092.223000249 151524301.38721.282.5587.5100.092.223000249 161624301.57818.782.5587.5100.092.223000249 171724301.78216.582.5587.5100.092.2380041 181824301.99814.782.5587.5100.092.2380041 191924302.22613.282.5587.5100.092.2380041 202024302.46611.982.5587.5100.092.2360039 212124302.72010.882.5587.5100.092.2400043 222224302.9859.882.5587.5100.092.2400043 232324303.2629.082.5587.5100.092.2400043 选取日期 20 242424303.5528.382.5587.5100.092.2400043 252524303.8547.682.5587.5100.092.2400043 小计600000 7255 选取日期 21 5.孔型系统的选择设计 5.1 孔型设计理论 5.1.1 孔型设计的内容孔型设计的内容 （1）断面孔型设计 根据原料和成品的断面形状、尺寸和产品的性能要求，选择孔型系统，确定轧制各 道次的变形量，设计各道次和各道次的变形量，设计各道次的孔型形状。 （2）轧辊孔型设计 根据断面孔型设计，确定各孔型在每个机架上的分配及其在轧辊上的配置，要求轧 件能正常轧制且操作方便，并且轧制节奏时间短，轧机的生产能力高，产品质量好。 （3）轧辊导卫设计 为保证轧件顺利地出入孔型，或使轧件在进孔型前后产生一定的变形、切断。 5.1.2 孔型设计的基本原则孔型设计的基本原则 （1）成品质量好 包括产品断面几何形状正