目錄第1章 緒論 11.1車間設(shè)計(jì)的一般概述 11.1.1車間設(shè)計(jì)的目的與任務(wù) 11.1.2車間設(shè)計(jì)的依據(jù) 11.1.3設(shè)計(jì)工作的原則 11.2可行性研究 21.2.1背景 21.2.2中國(guó)線材行業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)狀 21.2.3設(shè)計(jì)任務(wù) 41.3廠址選擇 41.3.1區(qū)域優(yōu)勢(shì) 41.3.2交通優(yōu)勢(shì) 41.3.3成本優(yōu)勢(shì) 51.3.4政策優(yōu)勢(shì) 5第2章產(chǎn)品方案與計(jì)算產(chǎn)品的確定 62.1產(chǎn)品方案的確定 62.2計(jì)算產(chǎn)品的選擇 62.3計(jì)算產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 7第3章生產(chǎn)工藝流程的制訂 93.1制訂生產(chǎn)工藝流程 93.1.1制訂生產(chǎn)工藝流程的依據(jù) 93.1.2工藝流程簡(jiǎn)介 9第4章設(shè)備選擇 114.1主要設(shè)備 114.1.1加熱爐 114.1.2軋機(jī) 124.3控制冷卻線 144.3.1水冷裝置 144.3.2剪切裝置 144.3.3吐絲機(jī) 144.3.4斯太爾摩冷卻系統(tǒng) 144.3.5盤卷收集和處理系統(tǒng) 15第5章工藝計(jì)算 155.1坯料選擇 165.2坯料加熱制度確定 165.2.1加熱溫度確定 165.2.2加熱速度的確定 175.2.3加熱時(shí)間的確定 175.3計(jì)算產(chǎn)品的孔型設(shè)計(jì) 185.3.1孔型設(shè)計(jì)的基本原則 185.3.2選擇孔型系統(tǒng) 185.4延伸系數(shù)校核 235.5填充系數(shù)的校核 235.6軋制速度的確定 245.7軋制力的計(jì)算 255.8主電機(jī)傳動(dòng)軋輥所需力矩及功率 275.8.1傳動(dòng)力矩的組成 275.8.2軋制力矩的確定 275.8.3附加摩擦力矩的確定 285.8.4空轉(zhuǎn)力矩的確定 285.9編制生產(chǎn)工藝流程定額卡 295.10編制金屬平衡表 305.10.1燒損 305.10.2幾何損失 305.10.3工藝損失 30第6章軋輥及電機(jī)校核 316.1軋輥強(qiáng)度校核 316.2輥身強(qiáng)度的校核 316.3輥頸強(qiáng)度校核 326.4棍頭校核 326.5電機(jī)校核 336.6等效力矩的計(jì)算 336.7電機(jī)的過熱過載校核 34第7章設(shè)備負(fù)荷計(jì)算 347.1工作制度和年工作臺(tái)時(shí)的決定 347.1.1工作制度 347.1.2設(shè)備工作臺(tái)時(shí)的確定 357.2設(shè)備負(fù)荷能力計(jì)算 357.2.1設(shè)備小時(shí)生產(chǎn)定額 357.2.2年產(chǎn)量計(jì)算 357.2.3設(shè)備完成年計(jì)劃產(chǎn)量所需臺(tái)時(shí) 367.2.4設(shè)備完成年計(jì)劃產(chǎn)量所需臺(tái)數(shù) 367.2.5設(shè)備負(fù)荷率的計(jì)算 367.3軋鋼機(jī)工作圖表 377.3.1軋制節(jié)奏 377.3.2純軋時(shí)間 377.3.3間隙時(shí)間 377.3.4軋制總延續(xù)時(shí)間 37第8章車間平面布置 388.1車間平面布置的原則 388.2車間整體平面設(shè)計(jì)內(nèi)容 398.3金屬流程線的確定 398.3.1設(shè)備間距的確定 398.3.2車間內(nèi)倉(cāng)庫設(shè)施的布置 398.4車間廠房參數(shù) 40第9章車間勞動(dòng)組織與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 409.1車間勞動(dòng)組織 409.1.1勞動(dòng)定額 409.1.2車間勞動(dòng)定員 409.2投資概算 429.2.1資金來源及投資預(yù)算 429.2.2產(chǎn)品成本預(yù)算 439.3投資回收期估算 449.4經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 45第10章安全技術(shù)及環(huán)保 4610.1安全技術(shù) 4610.2環(huán)境保護(hù) 46參考文獻(xiàn) 47致謝 1第1章 緒論1.1車間設(shè)計(jì)的一般概述隨著全球經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的持續(xù)回暖，全球經(jīng)濟(jì)逐步走出低谷，鋼鐵產(chǎn)品產(chǎn)能和需求都恢復(fù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。其主要市場(chǎng)空間不僅來自發(fā)達(dá)國(guó)家，還來自于發(fā)展中國(guó)家的強(qiáng)勁需求。1.1.1車間設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)車間設(shè)計(jì)的目的就是為了建設(shè)新的企業(yè)，擴(kuò)建或改建老企業(yè)。設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì)需要建設(shè)得企業(yè)做出技術(shù)和經(jīng)濟(jì)得詳細(xì)規(guī)劃，確定出企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)狀況，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及施工的組織方法等。1.1.2車間設(shè)計(jì)的依據(jù)在進(jìn)行車間設(shè)計(jì)之前，應(yīng)從技術(shù)經(jīng)濟(jì)部分取得設(shè)計(jì)任務(wù)，而設(shè)計(jì)任務(wù)是有關(guān)部門根據(jù)國(guó)家計(jì)劃經(jīng)過充分討論訂出指定的基本內(nèi)容：（1)車間的生產(chǎn)規(guī)模，生產(chǎn)品種；（2)車間的生產(chǎn)方案；（3)建廠地址，廠區(qū)范圍和資源情況，水文地質(zhì)，原材料、燃料、動(dòng)力，供水以及供電等供應(yīng)情況，還有運(yùn)輸情況等；（4)要求達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)水平；（5)投資以及勞動(dòng)定員的控制數(shù)字；（6)環(huán)保情況。設(shè)計(jì)任務(wù)書是進(jìn)行車間設(shè)計(jì)的依據(jù)。1.1.3設(shè)計(jì)工作的原則設(shè)計(jì)工作原則有：（1）遵守國(guó)家的法律，法規(guī)，貫徹執(zhí)行國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)方針與改革，提高經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，為社會(huì)主義現(xiàn)代化服務(wù)；（2)從全局出發(fā)，服從國(guó)家或地區(qū)對(duì)產(chǎn)品的需要；（3)從實(shí)際出發(fā)，服從國(guó)家或地區(qū)對(duì)產(chǎn)品的確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生產(chǎn)工藝，主要設(shè)備和主題工程設(shè)計(jì)要做到先進(jìn)，合理，可靠。對(duì)非生產(chǎn)性的建設(shè)，應(yīng)堅(jiān)持適用，經(jīng)濟(jì)，在可能的條件下注意主觀；（4)注意綜合利用與環(huán)境保護(hù)，造福人民；（5)節(jié)約能源；（6）合理使用勞動(dòng)力；（7）節(jié)約建廠用地，應(yīng)盡量利用荒地，劣地，少占耕地?？偲矫鎴D的布置湊合理；（8）立足于自力更生。1.2可行性研究1.2.1背景目前,我國(guó)鋼鐵行業(yè)區(qū)域布局存在不合理現(xiàn)象,鋼鐵工業(yè)“北重南輕”的布局長(zhǎng)期未能改善,環(huán)渤海地區(qū)鋼鐵產(chǎn)能近4億噸,50%以上產(chǎn)品外銷,從而增加了運(yùn)輸成本,造成整個(gè)行業(yè)物流的成本非常高。2012年2月，國(guó)務(wù)院批復(fù)同意了《西部大開發(fā)“十二五”規(guī)劃》這是國(guó)務(wù)院批復(fù)的第三個(gè)西部大開發(fā)五年規(guī)劃。此次規(guī)劃首次提到產(chǎn)業(yè)布局要考慮“物流配套能力”。由于,鋼材具有典型的銷售半徑,產(chǎn)品一般只能覆蓋300~500公里的需求。假如布局不合理,產(chǎn)品遠(yuǎn)途倒運(yùn)必然增大物流成本。今年以來，西部地區(qū)，特別是四川、新疆等地螺紋鋼價(jià)格明顯高于上海地區(qū)300-400元/噸。隨著《西部大開發(fā)“十二五”規(guī)劃》的正式批復(fù)，西部地區(qū)將迎來基礎(chǔ)建設(shè)高潮，也必將帶動(dòng)大量鋼材需求。1.2.2中國(guó)線材行業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)狀1. 工裝現(xiàn)狀高速線材軋機(jī)誕生的40多年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，高速線材行業(yè)的工藝、技術(shù)、裝備的發(fā)展日新月異，軋機(jī)裝備水平迅速提高，軋制速度由最初的50米/秒提升至120米/秒。表1.1是摩根軋機(jī)裝備的發(fā)展情況。表1-1摩根第Ⅰ代至第Ⅵ代線材精軋機(jī)的軋制速度代次ⅠⅡⅢⅣⅤ保證軋制速度，m/s4350617580最大輥徑時(shí)的軋制速度，m/s50607590100電機(jī)最大速度時(shí)的軋制速度，m/s607290112120目前中國(guó)約有140條線材生產(chǎn)線，60個(gè)高速線材生產(chǎn)廠共77條高速線材生產(chǎn)線在生產(chǎn)，高速比約為50%。表1.2是中國(guó)高速線材設(shè)備狀況。表1.2中國(guó)高速線材設(shè)備狀況設(shè)備來源數(shù)量設(shè)備投產(chǎn)數(shù)量引進(jìn)新設(shè)備3220世紀(jì)80年代20引進(jìn)二手設(shè)備1720世紀(jì)90年代36自制設(shè)備2821世紀(jì)21中國(guó)目前正在生產(chǎn)的77條高速線材生產(chǎn)線的裝備水平大致分為四個(gè)等級(jí)：（1） 具有世界領(lǐng)先水平的生產(chǎn)線。這類生產(chǎn)線主要特點(diǎn)是：?jiǎn)尉€軋制，盤重大，可進(jìn)行熱機(jī)軋制，軋制保證速度達(dá)120米/秒，采用超重型精軋機(jī)組和減定徑機(jī)組，尺寸精度控制在±0.10毫米以內(nèi)，全線控軋控冷。（2） 具有世界二流水平的生產(chǎn)線。這類生產(chǎn)線主要特點(diǎn)是：?jiǎn)尉€軋制，盤重較大，軋制速度可達(dá)到90米/秒以上，尺寸精度可以控制在±0.15毫米以內(nèi)，采用延遲型風(fēng)冷線，能實(shí)現(xiàn)控溫軋制。（3） 一般水平的生產(chǎn)線。這類生產(chǎn)線的主要特點(diǎn)是：多線軋制，盤重較小，軋制速度一般在70米/秒以上，尺寸精度可以滿足B級(jí)要求，采用了延遲型或標(biāo)準(zhǔn)型風(fēng)冷段。（4） 較落后的生產(chǎn)線。這類生產(chǎn)線是對(duì)原有的復(fù)二重橫列式軋機(jī)改造而成，或是20世紀(jì)80年代末至90年代初建成，由于當(dāng)時(shí)的起點(diǎn)和市場(chǎng)定位就不高，所以裝備水平和技術(shù)水平都低。其主要特點(diǎn)是：盤重很?。ú怀^1噸），軋制速度一般在70米/秒以下，尺寸精度控制水平很低。這類生產(chǎn)線目前約占1/6左右，隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的加快和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力的增大，以及裝備精良的新生產(chǎn)線在近幾年將不斷地投人使用，這類落后的生產(chǎn)線退出舞臺(tái)將是必然的。2. 產(chǎn)量現(xiàn)狀中國(guó)是世界上線材產(chǎn)量最多的國(guó)家。2004年世界線材產(chǎn)量為11461萬噸，中國(guó)產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的43.2%。3. 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀中國(guó)線材在產(chǎn)量上是世界第一大國(guó)，也具有世界最先進(jìn)的工裝設(shè)備，但是品種結(jié)構(gòu)上還不能與線材軋機(jī)設(shè)備相匹配，仍以一般碳結(jié)構(gòu)鋼為主。以2003年為例，一般碳結(jié)構(gòu)鋼盤條占總量的81.02%。中國(guó)的出口線材逐年增加，已經(jīng)大于進(jìn)口量，出口量超過100萬噸，但在出口的品種中98.19%為普碳鋼盤條。然而進(jìn)口線材中不銹鋼、合金鋼、易切削鋼盤條占約30%的比例，對(duì)于專用深加工產(chǎn)品80%以上需要進(jìn)口，如簾線鋼2004年進(jìn)口量為81.7%，國(guó)內(nèi)自產(chǎn)部分也僅僅是低級(jí)別簾線鋼。中國(guó)出口線材品種的質(zhì)量及價(jià)格也要遠(yuǎn)低于進(jìn)口線材產(chǎn)品。平均計(jì)算，出口產(chǎn)品比進(jìn)口產(chǎn)品的噸鋼價(jià)格低將近200美元。以鋼簾線用盤條為例，目前中國(guó)能夠批量生產(chǎn)的只有寶鋼、武鋼、青鋼、鞍鋼和沙鋼，產(chǎn)品質(zhì)量與日本、歐洲同類產(chǎn)品有相當(dāng)大的差距，日本新日鐵生產(chǎn)產(chǎn)品售價(jià)平均高達(dá)8400元/噸，而國(guó)內(nèi)售價(jià)在6000至7000元/噸。經(jīng)過近10年的發(fā)展，中國(guó)線材的深加工比在25%至30%，大大低于發(fā)達(dá)國(guó)家50%至70%的水平。4. 產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀中國(guó)雖然是線材產(chǎn)量大國(guó)，但部分專用產(chǎn)品質(zhì)量還達(dá)不到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。例如簾線鋼，國(guó)內(nèi)僅能生產(chǎn)得到貝卡爾特G09D認(rèn)證的產(chǎn)品，而基本不能生產(chǎn)達(dá)到高級(jí)別簾線鋼V00D技術(shù)條件的產(chǎn)品。目前世界眾多線材生產(chǎn)大企業(yè)中，產(chǎn)品質(zhì)量較好的屬日本神戶和德國(guó)撒斯特，其次有日本新日鐵和住友及韓國(guó)浦項(xiàng)等。很多線材廠家不能生產(chǎn)高利潤(rùn)專用產(chǎn)品，主要原因在于不能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。5. 市場(chǎng)現(xiàn)狀隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)恢復(fù)到平穩(wěn)發(fā)展階段，線材行業(yè)也在迅速發(fā)展，目前，除個(gè)別品種外（鋼簾線用鋼、汽車彈簧鋼、高級(jí)冷鐓鋼、超低碳鋼等），基本都能滿足用戶需求，自給率不斷上升。但中國(guó)線材市場(chǎng)仍存在問題，2005年中國(guó)線材產(chǎn)能可以達(dá)到6500萬噸，而國(guó)內(nèi)需求僅為4300余萬噸，在此情況下，自給率也僅僅可達(dá)到93%左右，一些專用材仍需要進(jìn)口。中國(guó)線材生產(chǎn)技術(shù)及裝備進(jìn)步很快，從工裝狀況和產(chǎn)量上來看，已屬于線材大國(guó)，但在管理、生產(chǎn)技術(shù)方面與世界一流水平還有差距，不能稱為強(qiáng)國(guó)。因此在我國(guó)新建高速線材車間是很有必要且可行的。1.2.3設(shè)計(jì)任務(wù)車間設(shè)計(jì)的目的是為了建設(shè)新的企業(yè)、擴(kuò)建或是改建老企業(yè)。企業(yè)在建設(shè)中能否加快速度、保證質(zhì)量和節(jié)約投資，在建成后能否達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)效果，設(shè)計(jì)工作是起決定性作用的。本次設(shè)計(jì)欲通過對(duì)國(guó)內(nèi)外形勢(shì)的調(diào)研，以國(guó)內(nèi)某鋼廠為背景，結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)以及實(shí)際情況。設(shè)計(jì)年產(chǎn)量50萬噸的高速線材車間，采用全線連續(xù)無扭軋制，主要生產(chǎn)碳素結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、鋼簾線、預(yù)應(yīng)力鋼絲鋼絞線、冷鐓鋼和焊條鋼等制品用線材，規(guī)格為Φ5.5～Φ20mm。1.3廠址選擇廠址定于重慶市長(zhǎng)壽宴家工業(yè)園區(qū)。1.3.1區(qū)域優(yōu)勢(shì)長(zhǎng)壽區(qū)是重慶市地區(qū)性中心城市，地處重慶腹心地帶，是重慶“一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈”的重要組成部分；位于三峽庫區(qū)與沿江經(jīng)濟(jì)帶的交匯處，是重慶主城區(qū)通往華東、華中、湘西地區(qū)的必經(jīng)之路，水陸交通樞紐。是重慶經(jīng)濟(jì)社會(huì)資源向三峽庫區(qū)輻射的重要中繼站。1.3.2交通優(yōu)勢(shì)長(zhǎng)壽是區(qū)域性交通樞紐，公路、鐵路、航空、水路運(yùn)輸發(fā)達(dá)。晏家工業(yè)園區(qū)毗鄰長(zhǎng)江黃金水道，是重慶主城區(qū)通往三峽庫區(qū)的水陸交通樞紐，也是通往華中、華東地區(qū)的必經(jīng)之路，具有明顯的區(qū)位和水陸交通優(yōu)勢(shì)，是少有的具備水路、公路、鐵路、航空近距離聯(lián)運(yùn)的工業(yè)園區(qū)。既能參與主城產(chǎn)業(yè)分工協(xié)作和承接主城區(qū)“退二進(jìn)三”的梯度轉(zhuǎn)移，融入重慶主城共同發(fā)展；又能影響和帶動(dòng)三峽庫區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，輻射湖南、湖北、貴州、四川等省。1、公路網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)。上海經(jīng)重慶至成都、福州經(jīng)重慶至成都兩條高速公路在園區(qū)交匯。園區(qū)江南鋼城可通過南岸—涪陵高等級(jí)公路和即將開建的沿江高速公路直達(dá)重慶城市二環(huán)，連同鄰水—南川高速公路構(gòu)成交通主骨架。2、鐵路運(yùn)輸便捷。建成的渝懷鐵路和建設(shè)中的渝懷鐵路復(fù)線、渝利鐵路、渝萬城際鐵路從長(zhǎng)壽境內(nèi)穿過。渝懷鐵路在長(zhǎng)壽晏家建有長(zhǎng)壽客貨火車站，在長(zhǎng)壽江南建有渝懷鐵路王家壩貨運(yùn)編組站。渝利鐵路建成后可實(shí)現(xiàn)4小時(shí)通達(dá)武漢，8小時(shí)通達(dá)上海；渝萬城際鐵路建成后每天開行114對(duì)，時(shí)速達(dá)300公里，可以實(shí)現(xiàn)從重慶主城12分鐘到長(zhǎng)壽區(qū)。3、水運(yùn)港口優(yōu)勢(shì)突出。重慶主城長(zhǎng)壽港區(qū)分為長(zhǎng)江以南和長(zhǎng)江以北兩部分，共37個(gè)泊位，總通過能力將超過1億噸，萬噸級(jí)船隊(duì)可常年通航，可直抵武漢、南京、蘇州、上海等地，并通過江海聯(lián)運(yùn)通達(dá)世界各地，水運(yùn)交通相當(dāng)便利。4、航空運(yùn)輸快速高效。晏家工業(yè)園區(qū)距重慶江北國(guó)際機(jī)場(chǎng)僅50公里，經(jīng)渝長(zhǎng)高速公路可直達(dá)機(jī)場(chǎng)，具有便捷的航空運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)。江北國(guó)際機(jī)場(chǎng)正在成為國(guó)際商業(yè)門戶樞紐機(jī)場(chǎng)，為園區(qū)的物流提供了良好的航空運(yùn)輸條件。1.3.3成本優(yōu)勢(shì)由于長(zhǎng)壽特殊的區(qū)位條件，晏家工業(yè)園區(qū)入駐企業(yè)的土地成本、基建成本、規(guī)費(fèi)成本都大大低于東部沿海地區(qū)和重慶市主城區(qū)。勞動(dòng)力成本至少比重慶主城地區(qū)低30%，比沿海地區(qū)低60%。1.3.4政策優(yōu)勢(shì)重慶市是西部惟一的直轄市和國(guó)家重點(diǎn)關(guān)注的庫區(qū)，因此晏家工業(yè)園區(qū)集中了許多優(yōu)惠政策，可以享受直轄市、西部大開發(fā)、三峽庫區(qū)、特色工業(yè)園區(qū)的多項(xiàng)優(yōu)惠政策，形成了“政策洼地”效應(yīng)。一是重慶直轄后國(guó)家給予了一系列優(yōu)惠政策，以及由此帶來的直轄效應(yīng)。二是解決庫區(qū)產(chǎn)業(yè)空虛，確保移民穩(wěn)得住、逐步能致富的問題得到國(guó)家的高度重視，國(guó)家設(shè)立三峽庫區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金等一系列優(yōu)惠政策為庫區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新的機(jī)遇。同時(shí)，重慶還具有西部大開發(fā)政策，老工業(yè)基地振興政策等。第2章產(chǎn)品方案與計(jì)算產(chǎn)品的確定2.1產(chǎn)品方案的確定產(chǎn)品方案是指所設(shè)計(jì)的工廠或車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品名稱、品種、規(guī)格、狀態(tài)及年計(jì)劃產(chǎn)量。產(chǎn)品方案是進(jìn)行車間設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品方案可以選擇設(shè)備和確定生產(chǎn)工藝。編制產(chǎn)品方案應(yīng)考慮以下原則：1)滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求；2)產(chǎn)品的平衡；考慮全國(guó)各地生產(chǎn)的布局和配套加以平衡；3)建廠地區(qū)的條件，生產(chǎn)資源、自然條件、投資等的可能性。進(jìn)行產(chǎn)品方案編制時(shí)要以上述三點(diǎn)為依據(jù)，全面考慮，三者不可偏廢。產(chǎn)品方案是進(jìn)行車間設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，因?yàn)楫a(chǎn)品方案不但規(guī)定了車間的類型，同時(shí)也規(guī)定了車間生產(chǎn)品種的方向。根據(jù)產(chǎn)品方案可以選擇設(shè)備和確定生產(chǎn)工藝。根據(jù)以上原則，可以確定生產(chǎn)方案為：表2-1生產(chǎn)方案序號(hào)產(chǎn)品分類代表鋼號(hào)產(chǎn)量萬噸比例%1碳結(jié)鋼40#13.426.82冷鐓鋼SCr44013.5273彈簧鋼65Mn15304焊條鋼YGW121.63.25軟線鋼SWRM121.026簾線鋼B72LX5.511合計(jì)501002.2計(jì)算產(chǎn)品的選擇車間生產(chǎn)的產(chǎn)品品種、規(guī)格及狀態(tài)組合起來可能有數(shù)十種、數(shù)百種以上。但是在設(shè)計(jì)中不可能對(duì)每種合金的每一個(gè)產(chǎn)品的每一個(gè)品種、規(guī)格及狀態(tài)都進(jìn)行詳細(xì)的工藝計(jì)算。為了減少設(shè)計(jì)工作量，加快進(jìn)度，同時(shí)又不影響整個(gè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，可以將各類產(chǎn)品進(jìn)行分組，從中選取典型產(chǎn)品作為計(jì)算產(chǎn)品。計(jì)算產(chǎn)品選擇的原則:1）有代表性這些計(jì)算產(chǎn)品從全車間總體來說，在合金、品種、規(guī)格、產(chǎn)量和工藝特點(diǎn)等方面有代表性。2）通過所有的程序所選的所有計(jì)算產(chǎn)品要通過各工序，但不是每一種計(jì)算產(chǎn)品都通過各工序，而是對(duì)所有計(jì)算產(chǎn)品綜合來看的。3）所選的計(jì)算產(chǎn)品要與實(shí)際相接近4）計(jì)算產(chǎn)品要留一定的調(diào)整余量根據(jù)以上原則,計(jì)算產(chǎn)品確定如表2-2。名稱牌號(hào)（mm）鋼種年產(chǎn)量(萬噸)標(biāo)準(zhǔn)圓鋼Φ9405.4GB/T699-1999圓鋼Φ1165Mn15GB/T1222-20072.3計(jì)算產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在制定工藝流程時(shí)，不論用哪種加工方式和選用什么工序，都必須保證產(chǎn)品達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求，產(chǎn)品才能具有較高的使用價(jià)值。因此，產(chǎn)品的技術(shù)要求是制定工藝流程的首要依據(jù)，是組織生產(chǎn)的基本文件。根據(jù)ZBH44002-88和GB/T3429-94規(guī)定，計(jì)算產(chǎn)品的幾何形狀與尺寸精確度，鋼的化學(xué)成分與性能以及表面質(zhì)量如下：1.化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)表2-3：牌號(hào)化學(xué)成分%不大于%CSiMnPSCrNiCu400.37～0.450.17～0.370.50～0.80≤0.035≤0.035≤0.25≤0.25≤0.2565Mn0.62~0.700.17~0.370.90~1.20≤0.035≤0.035≤0.25≤0.30≤0.252.力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)表2-4：牌號(hào)抗拉強(qiáng)度伸長(zhǎng)率斷面收縮率40≥570≥19≥4565Mn820~92514~22.5≤103.表面質(zhì)量盤條的表面不得有肉眼可見的裂紋、結(jié)疤、折疊及夾雜。允許以實(shí)際尺寸算起不超過尺寸公差之半的個(gè)別細(xì)小劃痕、壓痕、麻點(diǎn)及深度不超過0.2mm的小裂紋存在。4.直徑允許偏差直徑允許偏差為0.25mm。5.脫碳層深度允許脫碳深度為2.00%。6.不圓度偏差不圓度不大于公差直徑的50%。第3章生產(chǎn)工藝流程的制訂3.1制訂生產(chǎn)工藝流程合理的生產(chǎn)工藝流程應(yīng)該是在滿足產(chǎn)品技術(shù)條件的前提下，要盡可能低的消耗，最少的設(shè)備、最小的車間面積、最低的產(chǎn)品成本，并且根據(jù)車間具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件確定車間機(jī)械化和自動(dòng)化程度，以利于產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的不斷提高和使工人具有較好的勞動(dòng)條件。3.1.1制訂生產(chǎn)工藝流程的依據(jù)根據(jù)生產(chǎn)方案的要求：由于產(chǎn)品的產(chǎn)量、品種、規(guī)格及質(zhì)量的不同，所采用的生產(chǎn)方案就不同，那么主要工序就有很大的差別。因此生產(chǎn)方案是編制生產(chǎn)工藝流程的依據(jù)；根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求：為了滿足產(chǎn)品技術(shù)條件，就要有相應(yīng)的工序給予保證，因此，滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求是設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)。根據(jù)車間生產(chǎn)率的要求：由于車間的生產(chǎn)規(guī)模不同，所要求的工藝過程復(fù)雜程度也不同。在生產(chǎn)同一產(chǎn)品情況下，生產(chǎn)規(guī)模越大的車間，其工藝流程也越復(fù)雜。因此，設(shè)計(jì)時(shí)生產(chǎn)率的要求是設(shè)計(jì)工藝流程的出發(fā)點(diǎn)。3.1.2工藝流程簡(jiǎn)介鋼坯的準(zhǔn)備：連鑄坯150×150×16000裝爐加熱：將鋼坯加熱到奧氏體溫度，以利于軋制。高壓水除鱗：坯料在加熱爐加熱之后，進(jìn)入粗軋機(jī)組之前，需高壓水除鱗，破除坯料表面的氧化鐵皮和次生氧化鐵皮，以免壓下表面產(chǎn)生缺陷。粗、中、精軋機(jī)組軋制：使軋件軋成成品的尺寸，其中，粗軋機(jī)組5架，中軋機(jī)組4架，預(yù)精軋機(jī)組4架，精軋機(jī)組10架，這條生產(chǎn)線上共有23架軋機(jī)。飛剪切頭尾：軋件進(jìn)入每組軋機(jī)之前都要進(jìn)行切頭尾工作，目的是為了除去溫度過低的頭部以免損傷輥面，并防止軋件頭部卡在機(jī)架間導(dǎo)衛(wèi)裝置中，卡斷剪用于中軋機(jī)組、預(yù)精軋機(jī)組和精軋機(jī)組前，在事故狀態(tài)下碎斷軋件。穿水冷卻：為了降低進(jìn)入精軋機(jī)組的軋件溫度，在精軋機(jī)組之前設(shè)置水箱，以控制終軋溫度。吐絲成卷：軋出的線材在穿水冷卻后，通過吐絲成卷形成散卷。斯太爾摩散卷冷卻：控冷線按不同的鋼種和產(chǎn)品用途，控制其冷卻速度，以得到相應(yīng)的成品質(zhì)量。精整與運(yùn)輸：包括集卷、修整、檢查、取樣、捆軋、稱重掛標(biāo)牌，用集卷裝置收集散卷，并將其掛到P-S運(yùn)輸線上的C形鉤上，依次完成集卷、修整、檢查、取樣、捆軋、稱重掛標(biāo)牌等工序，之后卸卷入庫。連鑄坯連鑄坯上料運(yùn)送坯料稱重加熱連鑄坯熱裝運(yùn)送緩沖儲(chǔ)存高壓水除磷預(yù)精軋機(jī)軋制飛剪切頭（尾）中軋機(jī)軋制粗軋機(jī)軋制飛剪切頭（尾）水冷箱冷卻飛剪切頭（尾）無扭精軋機(jī)軋制在線測(cè)徑水冷箱控制冷卻P&F線鉤式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸及冷卻運(yùn)卷小車卸卷、掛鉤集卷機(jī)集卷夾送輥吐絲機(jī)頭尾精整人工表面、尺寸質(zhì)量檢查取樣盤卷稱重壓緊打捆斯太爾摩運(yùn)輸機(jī)冷卻發(fā)貨入庫掛標(biāo)簽卸卷高速線材車間工藝流程框第4章設(shè)備選擇設(shè)備選擇的內(nèi)容是確定出車間設(shè)備的種類、型式、結(jié)構(gòu)、規(guī)格、數(shù)量及能力。金屬壓力加工車間的生產(chǎn)設(shè)備可分為：主要設(shè)備與輔助設(shè)備，對(duì)主要設(shè)備、應(yīng)在預(yù)選的基礎(chǔ)上進(jìn)行必要的設(shè)備負(fù)荷計(jì)算，以及零部件強(qiáng)度校核計(jì)算。對(duì)于輔助設(shè)備，一般不進(jìn)行驗(yàn)算，可在主要設(shè)備確定后，再確定與之配套的輔助設(shè)備。設(shè)備選擇一般考慮如下原則：1、要滿足產(chǎn)品方案的要求，保證獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。2、要滿足生產(chǎn)方案及生產(chǎn)工藝流程的要求。每種生產(chǎn)方案都要求與之相適應(yīng)的主要設(shè)備以及相應(yīng)的輔助設(shè)備，生產(chǎn)工藝流程中的每一個(gè)工序必須按該工序的工藝要求選擇設(shè)備。3、要注意設(shè)備的先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)上的合理性。在可能條件下，盡可能選用機(jī)械化、自動(dòng)化程度化程度高的先進(jìn)設(shè)備，以利于提高生產(chǎn)效率和設(shè)備利用系數(shù)，一般為70～80%。此外，還要注意選擇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，力求投資少，而有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。4、要考慮設(shè)備之間的合理配置與平衡工藝設(shè)計(jì)者要注意主要設(shè)備之間以及主要設(shè)備與輔助設(shè)備之間的合理配置與平衡。4.1主要設(shè)備4.1.1加熱爐（1）爐型選擇目前國(guó)內(nèi)鋼廠多使用步進(jìn)式加熱爐，步進(jìn)式加熱爐與推鋼式加熱爐相比較，有加熱能力增加、擦傷減少和容易維修等優(yōu)點(diǎn)。而且爐子的預(yù)熱段、加熱段、均熱段分得很清楚，在加熱段升溫到所規(guī)定的溫度，均熱段為消除錠坯內(nèi)外溫度而進(jìn)行均熱，所以本設(shè)計(jì)選用側(cè)進(jìn)側(cè)出步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐。本高線車間坯料規(guī)格為150×150。（2）爐子尺寸的確定1.爐子的寬度主要根據(jù)坯料長(zhǎng)度確定，公式如下：（4-1）式中：l—坯料的最大長(zhǎng)度，mm；n—坯料排列數(shù)；—鋼坯和爐墻以及鋼坯和鋼坯之間的間隔，一般取0.15~0.3m已知l=16000mm=16.0m，取n=1，=0.25則：B=1×16.0+2×0.25=16.5m2．爐子的長(zhǎng)度主要根據(jù)加熱爐產(chǎn)量決定，公式如下：（4-2）式中：Q—加熱爐小時(shí)產(chǎn)量；L—加熱爐有效長(zhǎng)度，m；n—加熱爐內(nèi)裝料排數(shù)；G—每根料重，噸；b—加熱鋼料斷面寬度，m；T—加熱時(shí)間，h；本車間年產(chǎn)量為50萬噸，取加熱爐的加熱能力110t/h，G=2.055t，n=1，b=0.13，T=3.5所以：爐子的全長(zhǎng)=有效長(zhǎng)度+1~3m=22.5m計(jì)算加熱爐的有效面積：F=B×L=16.5×20.9=344.85m23．加熱爐性能參數(shù)爐型：步進(jìn)梁式加熱爐裝出料方式：側(cè)進(jìn)側(cè)出，單排出料爐底有效面積：344.85m2采用熱源：發(fā)生爐煤氣溫度自動(dòng)控制段：8個(gè)最大加熱能力：130t/h4.1.2軋機(jī)（1）軋機(jī)的組成全線共有23架軋機(jī)，其有關(guān)參數(shù)見主軋機(jī)參數(shù)表。全部軋機(jī)分為粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋組，前13架軋機(jī)為平立交替布置，立輥軋機(jī)均為上傳動(dòng)，后10架精軋機(jī)組為摩根第六代型超重級(jí)軋機(jī)。整個(gè)軋制過程軋件無需扭轉(zhuǎn)。以下是主軋機(jī)的特點(diǎn)：粗、中軋機(jī)組：粗、中軋機(jī)組由9架二輥平立交替布置的軋機(jī)組成，立式軋機(jī)為上傳動(dòng)。預(yù)精軋機(jī)組：由4架平立交替布置的懸臂式機(jī)架組成。采用碳化鎢輥環(huán)，油膜軸承；壓下裝置為手動(dòng)偏心機(jī)構(gòu)，各架由電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)。無扭精軋機(jī)組：為10架型無扭超重型機(jī)組，前5架為230mm超重型機(jī)架以提高軋制能力；后5架為160mm超重型機(jī)架，以在高速下提高能力。懸臂式碳化鎢輥環(huán)，液壓換輥，電機(jī)經(jīng)增速箱伸出2根長(zhǎng)軸，再經(jīng)傘齒輪驅(qū)動(dòng)各對(duì)軋輥。軋輥軸徑向?yàn)榛瑒?dòng)軸承套支撐，軸向?yàn)闈L珠軸承。油膜軸承用在從動(dòng)軸上。10個(gè)機(jī)架封閉于一個(gè)可開啟的保護(hù)罩內(nèi)，并設(shè)有“魚線”及事故廢鋼箱。表4-1主軋機(jī)基本參數(shù)軋機(jī)序號(hào)軋機(jī)型式軋輥尺寸/mm功率/kW主電機(jī)轉(zhuǎn)速/r?min-1型式輥徑輥身長(zhǎng)1粗軋機(jī)組φ600二輥立平600/510800700360/1200直流2φ580二輥水式580/500800600360/12003φ520二輥立平520/420800600360/12004φ520二輥水式520/420800600360/12005φ450二輥立平450/360800600360/12006中軋機(jī)組φ450二輥水平450/360650550360/1200直流7φ450二輥立式450/360650550360/12008φ450二輥水平450/360650550360/12009φ360二輥立式360/270650550360/120010預(yù)精軋機(jī)組φ360二輥水平360/270400550360/1200直流11φ280二輥立式280/200350550360/120012φ280二輥水平280/200350550360/120013φ280二輥立式280/200350550360/120014~23精軋機(jī)組V型超重型無扭精軋機(jī)組280/200706800850/1600交流同步機(jī)（2）軋機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)的確定1．軋輥直徑輥身直徑是表征軋機(jī)的特性參數(shù)，通常從輥身直徑大小來稱呼軋機(jī)規(guī)格，因此軋輥直徑是軋機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。選擇軋輥直徑時(shí)要考慮，軋制時(shí)軋輥強(qiáng)度和剛度，及其允許撓度，同時(shí)要注意咬入角的允許值，通?？筛鶕?jù)軋機(jī)軋輥直徑與軋制的坯料高度選擇：D=K1?H（4-3）式中：H——坯料高度，mm；對(duì)于中型型鋼軋機(jī)K1=2.9~5.0本車間擬采用規(guī)格為150×150連鑄坯，軋制Ф5.5~20mm的線材，為保證軋輥抗彎強(qiáng)度及鋼要求，現(xiàn)用150×150mm的坯料進(jìn)行計(jì)算。則粗軋機(jī)組第一機(jī)架的輥徑為：D=150×2.8～150×5.0=435～750mm取D=600mm為粗軋機(jī)組第一機(jī)架的軋輥直徑。為滿足連軋過程中秒流量相等要求，按照連軋過程中軋輥直徑逐漸遞減原則確定各個(gè)機(jī)組軋輥直徑，再考慮軋機(jī)的系列化。2．電機(jī)選擇根據(jù)以上軋機(jī)軋輥直徑、輥身長(zhǎng)度、機(jī)架數(shù)、機(jī)器型式的確定，確定連軋機(jī)組軋輥的主傳動(dòng)電機(jī)：粗軋機(jī)組采用400KW/600KW的直流電機(jī)、中軋和預(yù)精軋機(jī)組采用600KW/700KW的直流電機(jī)；精軋機(jī)組由于采用集體傳動(dòng)，故采用一臺(tái)6800KW的交流電機(jī)。這些電機(jī)傳動(dòng)參數(shù)見主軋機(jī)參數(shù)表。4.3控制冷卻線4.3.1水冷裝置精軋機(jī)（定徑機(jī)）前水箱：2個(gè)水冷箱，第一段水箱長(zhǎng)度6m，第二段水箱長(zhǎng)3m，環(huán)形噴嘴。水箱的最大溫降為75℃。精軋機(jī)后水箱：一個(gè)水箱長(zhǎng)度6m，環(huán)形噴嘴。每個(gè)水箱最大溫降：標(biāo)準(zhǔn)冷卻為75℃，芯熱回火冷卻為150℃。水流量和溫度由自動(dòng)閉環(huán)溫控系統(tǒng)調(diào)節(jié)，人工進(jìn)行預(yù)先設(shè)定。4.3.2剪切裝置軋線共安裝3臺(tái)飛剪，用于切頭尾、事故碎斷、和倍尺剪切。一臺(tái)冷剪機(jī)和兩臺(tái)砂輪鋸。1#飛剪位于粗軋機(jī)組5#軋機(jī)之后，用于軋件的切頭、切尾、和事故碎斷處理。啟停工作制。由主電機(jī)、剪機(jī)本體、前后導(dǎo)槽、收集裝置組成。飛剪的結(jié)構(gòu)形式是曲柄連桿式飛剪，由一臺(tái)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，剪切精度可達(dá)到±30mm。剪切最大斷面15000mm2，剪切溫度大于850℃。2#飛剪位于中軋機(jī)組9#軋機(jī)之后，精軋機(jī)組之前。在生產(chǎn)中對(duì)軋件實(shí)施切頭切尾和事故碎斷處理。由主電機(jī)、剪機(jī)本體、前后導(dǎo)槽、收集裝置組成。其剪切精度可以控制在±25mm。切頭、切尾長(zhǎng)度50～200mm，剪切溫度大于850℃。3#飛剪位于預(yù)精軋之后，精軋之前。主要用于需要時(shí)的切頭尾，剪切溫度大于820℃。4.3.3吐絲機(jī)臥式，水平傾角為20°，設(shè)計(jì)最大速度150m/s，吐圈直徑1075mm，一般允許振動(dòng)值范圍2.50mm/s~3.81mm/s，最大為5.04mm/s。4.3.4斯太爾摩冷卻系統(tǒng)其形式為輥道延遲型，運(yùn)輸機(jī)速度為（6~120）m/min，輥?zhàn)幼畲笤试S溫度為900℃，線材冷卻速度（0.3~17）℃，每個(gè)風(fēng)機(jī)風(fēng)量154700m/h，運(yùn)輸機(jī)總長(zhǎng)為60m。共10個(gè)運(yùn)輸段，每段6長(zhǎng)。每段輥道通過變速電機(jī)靠齒輪減速裝置鏈?zhǔn)津?qū)動(dòng)。1至6段，每段配有個(gè)2風(fēng)機(jī)，第7和第10段，各配有1個(gè)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)入口設(shè)有風(fēng)門調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。隔熱罩通過氣缸啟閉。4.3.5盤卷收集和處理系統(tǒng)盤卷收集和處理系統(tǒng)的設(shè)備組成及有關(guān)參數(shù)見下表：表4-2盤卷收集和處理系統(tǒng)名稱性能參數(shù)名稱性能參數(shù)集卷機(jī)由集卷筒、線卷室和雙芯棒組成。集卷筒內(nèi)設(shè)有氣動(dòng)分離爪，用于分離前后2個(gè)盤卷。盤卷卷室的2個(gè)門由液壓缸驅(qū)動(dòng)，打開移走已形成的盤卷。雙芯棒兩臂位于水平和豎直位置，通過液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)180°后，兩種位置互換。集卷筒帶有線圈分配器。P&F鉤式運(yùn)輸機(jī)C形鉤數(shù)量/個(gè)約70C形鉤能力/t最大3最高集卷溫度/℃600運(yùn)行速度/m?s-10.3長(zhǎng)度/m約500盤卷打捆機(jī)盤卷尺寸/mm外徑1250/1200內(nèi)徑900/850打捆周期/s32盤卷重量/t2.11最大壓緊力/kN400盤卷高度/mm2700/3200最大線卷重量/t3運(yùn)卷小車小車通過齒輪條系統(tǒng)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行橫移卸卷機(jī)液壓升降、液壓橫移小車最大橫移距離/m約11.8運(yùn)輸車速度/mm?s-1700側(cè)移車速度/mm?s-1250小車最大速度/mm?s-1690卸卷站存放能力/t最大5第5章工藝計(jì)算工藝計(jì)算是確定各種計(jì)算產(chǎn)品的工藝流程和初選設(shè)備的基礎(chǔ)上，根據(jù)產(chǎn)品產(chǎn)量的要求，制品的工藝性能以及設(shè)備的特點(diǎn)，對(duì)個(gè)主要設(shè)備或工序進(jìn)行具體的科學(xué)分析和必要的理論計(jì)算，從而確定出各種產(chǎn)品在各工序的準(zhǔn)確而具體的生產(chǎn)工藝流程、工藝參數(shù)及其各種消耗定額，并確定各部分及各環(huán)節(jié)之間的協(xié)作配套關(guān)系。工藝計(jì)算的內(nèi)容包括：主要加工工序的工藝規(guī)程的制定；編制生產(chǎn)工藝流程定額卡。5.1坯料選擇目前，軋鋼廠普遍使用的坯料有三種：連鑄坯，初軋坯，鍛壓坯，本車間使用坯料為150×150連鑄坯。因?yàn)檫B鑄坯具有：金屬收得率提高10%左右；每噸鋼大致可節(jié)約熱能14萬大卡；可以降低產(chǎn)品成本可達(dá)10%的優(yōu)點(diǎn)。由于本車間使用的是在上游車間已經(jīng)清理合格的坯料，所以本車間不再需要另設(shè)鋼坯的清理設(shè)備，只需在上料的同時(shí)，經(jīng)目視檢查，如果發(fā)現(xiàn)不合格鋼坯，剔除即可。5.2坯料加熱制度確定坯料加熱制度包括加熱溫度、加熱時(shí)間、加熱速度、燃料選擇、爐型結(jié)構(gòu)及輔助設(shè)備選擇。坯料經(jīng)過清理后，在進(jìn)入粗軋之前，需要將其加熱，目的是提高鋼坯的塑性，降低金屬變形抗力以及改善金屬內(nèi)部組織和性能，以便于軋制。一般來說，把坯料加熱到奧氏體單相固熔的組織的溫度范圍內(nèi)，并有足夠的時(shí)間以均化組織及融化碳酸物，從而得到具有塑性良好的面心晶格，較低變形抗力、良好機(jī)械性能的金屬組織，保證順利軋制。5.2.1加熱溫度確定坯料的加熱溫度主要取決于各種鋼的特性和壓力加工工藝要求，以保證鋼材的質(zhì)量和產(chǎn)量。高線軋制過程中，當(dāng)軋制速度大于9m/s時(shí)，軋件是升溫的；當(dāng)達(dá)到100m/s時(shí)，在精軋段就要開始控冷，甚至必須降低鋼坯的開軋溫度。所以高線軋機(jī)鋼坯加熱溫度不再單純是為了使鋼坯獲得盡可能大的塑性和盡可能小的變形抗力以及軋后不存在有害的殘余加工應(yīng)力的要求，而必須與軋機(jī)、軋制速度和控軋控冷要求結(jié)合起來，按高速軋制工藝及控制工藝確定鋼坯的加熱溫度。加熱溫度的選擇應(yīng)依鋼種不同而不同。對(duì)于碳素鋼，最高加熱溫度應(yīng)低于固相線100~150℃，加熱溫度偏高，時(shí)間偏長(zhǎng)，會(huì)使奧氏體晶粒過分長(zhǎng)大，引起晶粒之間的結(jié)合力減弱。鋼的機(jī)械性能變壞，這種缺陷成為過熱。加熱溫度過高或在高溫下時(shí)間過長(zhǎng)，金屬晶粒除長(zhǎng)得很粗大外，還使偏析夾雜富集的晶粒邊界發(fā)生氧化或融化在軋制時(shí)金屬經(jīng)受不住變形，往往發(fā)生碎裂，這種缺陷稱為過燒。過燒的金屬無法進(jìn)行補(bǔ)救，只能報(bào)廢。過燒實(shí)質(zhì)上是過熱的進(jìn)一步發(fā)展，因此防止過熱即可防止過燒。表5-1某些鋼的加熱及過燒溫度鋼種加熱溫度，℃過燒溫度，℃碳素鋼1.5%C10501140碳素鋼1.1%C10801180碳素鋼0.9%C11201220碳素鋼0.7%C11801280碳素鋼0.5%C12501350碳素鋼0.2%C13201470碳素鋼0.1%C13501490硅錳彈簧鋼12501350鎳鋼3%Ni125013708%鎳鉻鋼12501370鉻釩鋼12501350高速鋼12801380根據(jù)上述理由，擬定計(jì)算產(chǎn)品的加熱溫度如表5-2所示。表5-2計(jì)算產(chǎn)品坯料的加熱參數(shù)計(jì)算產(chǎn)品彈簧鋼加熱溫度，℃11505.2.2加熱速度的確定加熱速度是指在單位時(shí)間內(nèi)鋼的溫度變化。加熱速度應(yīng)根據(jù)各種金屬在某溫度范圍內(nèi)的塑性和導(dǎo)熱性以及鋼的溫度應(yīng)力來確定。一般坯料加熱可分為：預(yù)熱段、加熱段、均熱段。在預(yù)熱段很多合金鋼和高碳鋼在500-600℃以下塑性很差，因此應(yīng)放慢加熱速度以免使坯鋼中部產(chǎn)生“穿孔”開裂的缺陷。當(dāng)溫度達(dá)到700℃以上時(shí)鋼的塑性和導(dǎo)熱性都大大提高。此時(shí)金屬坯料內(nèi)部的熱應(yīng)變力較小，應(yīng)盡可能快的加熱，這樣不僅提高加熱爐的生產(chǎn)能力，同時(shí)還可防止或減輕某些缺陷如氧化、脫碳及過熱等。當(dāng)鋼坯溫度達(dá)到加熱要求溫度后，為使鋼坯首尾、內(nèi)外以及上下各處的溫度均勻，應(yīng)在該溫度下停留一段時(shí)間，對(duì)一般的碳鋼及低合金鋼，由于在低溫時(shí)其塑性及導(dǎo)熱都比較好，所以可縮短或者除去預(yù)熱段，從而提高生產(chǎn)率。5.2.3加熱時(shí)間的確定加熱時(shí)間是指鋼坯裝爐后，加熱到加工要求的溫度所需的時(shí)間。原料的加熱時(shí)間長(zhǎng)短不僅影響加熱設(shè)備的生產(chǎn)能力，同時(shí)也影響鋼材的質(zhì)量。即使加熱溫度不過高，也會(huì)由于時(shí)間過長(zhǎng)而造成加熱缺陷。合理的加熱時(shí)間取決于原料的鋼種、尺寸、裝爐溫度、加熱速度及加熱設(shè)備的性能與結(jié)構(gòu)。關(guān)于加熱時(shí)間的計(jì)算，目前用理論方法還很難滿足生產(chǎn)實(shí)際的要求，常用的經(jīng)驗(yàn)公式有：（5-1）式中：——加熱時(shí)間，h；——坯料厚度或直徑，cm；——修正系數(shù)。考慮鋼種成分和其它因素影響，各種鋼的修正系數(shù)見表5.3。表5-3各種鋼的修正系數(shù)鋼種Kl值碳鋼0.10～0.15低合金鋼0.15～0.20高合金結(jié)構(gòu)鋼0.20～0.30高合金工具鋼0.30～0.40本設(shè)計(jì)的小型軋鋼廠，計(jì)算產(chǎn)品是65錳彈簧鋼，則加熱時(shí)間為（0.15～0.20）×15=2.25～3h，取加熱時(shí)間為2.5h。5.3計(jì)算產(chǎn)品的孔型設(shè)計(jì)5.3.1孔型設(shè)計(jì)的基本原則鋼坯只有依次通過一系列孔型，經(jīng)過若干道次的軋制變形后，才能獲得所要求的斷面形狀和尺寸的型鋼，把為達(dá)到此目的而確定各孔型形狀，計(jì)算各孔型尺寸，把孔型合理地配置在軋輥上等工作稱為孔型設(shè)計(jì)。良好的孔型設(shè)計(jì)應(yīng)該做到：得到符合要求的形狀、精確的尺寸、良好的表面質(zhì)量和內(nèi)部組織以及力學(xué)性能均佳的優(yōu)質(zhì)線材。軋制工藝穩(wěn)定、生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單、軋鋼機(jī)調(diào)整方便，并使軋機(jī)具有盡可能高的生產(chǎn)能力。使軋制能耗和軋輥消耗最低。勞動(dòng)條件好，安全，便于實(shí)現(xiàn)高度機(jī)械化、自動(dòng)化操作。為達(dá)到上述要求，獲得最佳的效果，孔型設(shè)計(jì)者除應(yīng)掌握金屬在孔型設(shè)計(jì)的方法步驟外，還必須熟悉軋機(jī)設(shè)備工藝特點(diǎn)和操作習(xí)慣，針對(duì)具體軋機(jī)工藝特點(diǎn)和操作條件進(jìn)行相應(yīng)的孔型設(shè)計(jì)看，并在實(shí)踐中不斷改進(jìn)和完善。5.3.2選擇孔型系統(tǒng)軋制某種產(chǎn)品，一般需要一定數(shù)量對(duì)形狀和尺寸都有嚴(yán)格要求的孔型，即所謂精軋孔型。按軋制順序，在精軋孔型以前的孔型，是將大斷面的鋼錠或鋼坯盡量用較少的軋制道次軋成第一個(gè)精軋孔型所需的斷面形狀和尺寸的軋件，通常稱之為延伸孔型。選擇延伸孔型的依據(jù)如下：軋機(jī)條件；坯料的技術(shù)條件；生產(chǎn)技術(shù)水平及操作人員的熟練程度等。根據(jù)以上原則，并結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際情況，采用最為合適的孔型系統(tǒng)使其既能適應(yīng)各種合金鋼種的軋制，以便于各種坯料順利進(jìn)行。為此，選擇橢圓—圓孔型系統(tǒng)。該孔型系統(tǒng)具有下列優(yōu)點(diǎn)：孔型共用性大，有利于提高軋機(jī)生產(chǎn)能力；壓下量大，對(duì)軋制大斷面軋件有利；孔型磨損均勻，能耗相對(duì)較?。谎趸F皮易脫落，軋件表面質(zhì)量好。根據(jù)以上原則，確定出粗軋第一個(gè)道次的孔型為箱型，后續(xù)軋制道次為平-立交替的橢圓-圓形孔型系統(tǒng)。是因?yàn)闄E圓-圓孔型系統(tǒng)變形較為均勻，在孔型中軋出的軋件沒有尖銳的棱角，可以保證軋機(jī)斷面各處冷卻均勻，軋制時(shí)不易形成裂紋，而且此孔型形狀有利于去除軋件表面的氧化鐵皮，使軋件具有良好的表面質(zhì)量。綜上所述，這套孔型系統(tǒng)共用性廣，變形均勻，軋輥平立交替、無扭轉(zhuǎn)軋制，是較合適的孔型系統(tǒng)，可獲得好的軋材表面質(zhì)量及機(jī)械性能。（1）、確定軋制道次數(shù)本高線車間的主導(dǎo)產(chǎn)品是以150×150的彈簧鋼連鑄坯軋制成的Ф11mm線材，下面就以此詳述孔型設(shè)計(jì)的過程。11mm為冷尺寸，考慮到熱膨脹，成品孔型軋件的出口直徑依來確定，取為11.1mm；又考慮到鋼坯的斷面組成，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)其斷面積F0=0.9965×（110×110）mm2。則總的延伸系數(shù)：（5-2）=236.880根據(jù)車間生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，可擬定該車間平均延伸系數(shù)=1.297，根據(jù)公式，把此式取對(duì)數(shù)，則可求出計(jì)算產(chǎn)品的軋制道次：（5-3）=21所以計(jì)算產(chǎn)品的軋制道次n=21。（2）、成品孔K1的確定成品孔為一平圓。成品孔的尺寸主要有寬度尺寸bk和高度尺寸hk,由于成品孔垂直方向的溫度低于水平方向的溫度，又大于寬展條件的變化，為防止成品過充滿出現(xiàn)耳子，必須是bk大于hk，一般寬度尺寸要按正公差或部分公差考慮。則按公式：bk=d+0.5～1?+1.007～1.02,高度尺寸采用部分負(fù)公差設(shè)計(jì)，則有公式hk=d-0～1采用高精度法成品孔設(shè)計(jì)，孔型設(shè)計(jì)用切線連結(jié)成品孔的擴(kuò)張角θ小于30°，則有：α=β=θ=式中S——為輥縫。輥縫S可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇，一般圓鋼成品孔輥縫S與d關(guān)系為表5-4：d/mm10—1920—2830—50S/mm1.5—22—33—24圓孔面積計(jì)算公式為：F=式中R——孔型半徑，mm；θ——擴(kuò)張角，rad；S——輥縫，mm；bk——孔型寬度，mm（3）、成品再前圓孔K3的確定（這是成品孔為圓-橢-圓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法）基圓直徑：D孔型寬度：b式中d0（4）、成品前孔K2的確定（這是成品孔為圓-橢-圓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法）用絕對(duì)寬展系數(shù)法計(jì)算，橢圓的孔型寬度bk和高度hbh式中A——K3孔的方坯或圓坯直徑；β2β1d0絕對(duì)寬展系數(shù)的選擇可查以下表：軋件在橢圓-圓精軋孔型中寬展系數(shù)表5-5：孔型成品孔橢圓孔圓孔β0.3-0.50.8-1.20.4-0.5橢圓孔型面積的計(jì)算公式：F=式中bk——孔型寬度，mmh——孔型高度，mm；S——輥縫，mm。精軋（定徑機(jī)）孔型系統(tǒng)為橢-圓-圓系統(tǒng)，則其設(shè)計(jì)方法為：K1的設(shè)計(jì)方法和圓-橢-圓系統(tǒng)的相同。K2的確定，K2為圓孔，則圓直徑：D孔型寬度：b式中d0K3的確定，K3為橢圓孔，需根據(jù)K4和K2兩個(gè)圓孔來確定K3。K4為預(yù)精軋的成品孔，為延伸孔。其尺寸可以根據(jù)公式：bhd=d為圓孔直徑，F(xiàn)為軋件面積。由K4和K2的尺寸，再根據(jù)中間中間扁孔型設(shè)計(jì)方法確定出K3軋件的尺寸：bh式中B,H——進(jìn)入中間孔的軋件寬度和高度，mmb1，h1β1，β一般中間扁孔橢圓孔β2的寬展系數(shù)為0.35～0.55，下一個(gè)孔（圓孔）β1的寬展系數(shù)為0.25則根據(jù)公式可算得橢圓孔型寬和高：bh式中b,h——分別為軋件的寬和高，mm（5）、延伸孔的確定延伸橢圓孔方法同橢-圓-圓系統(tǒng)中的K4算法相同.延伸圓孔,由延伸系數(shù)確定各道次的軋件面積和圓孔軋件的直徑及相關(guān)尺寸,再根據(jù)軋件尺寸確定孔型尺寸：hb式中d——圓孔直徑（軋件直徑）輥縫：r=(0.1~0.15)h(6)、箱孔的確定粗軋開坯，用箱型孔軋制，可使軋件整個(gè)寬度變形均勻，減少輥型的磨損。軋件側(cè)表面的氧化皮易于脫落，可以改善表面質(zhì)量。箱型孔尺寸：孔型槽底寬度：b孔型槽口寬度：B孔型高度：h=H-輥縫：S=式中B——來料寬度?hβ——本孔型寬展系數(shù)H——來料高度箱孔孔型面積計(jì)算公式為：F=式中y——孔型側(cè)壁斜度，bk——孔型槽底寬度，mmBk——孔型槽口寬度，mm根據(jù)以上方法，得出各道次的孔型尺寸如下表5-6：機(jī)組道次孔型形狀孔型號(hào)孔型尺寸Hk高mmBk寬mm輥縫mm面積mm2粗軋機(jī)1箱K21113.92165.0220.0019450.462橢K2097.20186.5922.0013459.683圓K19113.92114.9212.0010258.294橢K1873.15147.7316.007991.875圓K1787.2688.2614.806054.47中軋機(jī)6橢K1656.78112.7514.004794.027圓K1567.3368.3310.003604.988橢K1443.6687.0812.002882.909圓K1351.8552.856.102280.1910橢K1233.5367.129.001701.5211圓K1139.8740.877.101272.66預(yù)精軋12橢K1026.0051.497.001012.5613圓K930.8031.803.90758.93精軋14橢K820.2021.206.00586.4015圓K723.8724.874.50460.6016橢K615.4716.474.80350.8017圓K518.3719.371.80271.9718橢K412.0013.003.30205.9819圓K314.2015.202.20164.9520橢K29.2910.292.50122.9321圓K110.9918.332.15100.445.4延伸系數(shù)校核由公式：μ可算得Φ11規(guī)格的總延伸為：μΣ=237.302，而μΣ5.5填充系數(shù)的校核成品孔型尺寸在計(jì)算的時(shí)候是由書中的經(jīng)驗(yàn)公式求出的，因此，應(yīng)進(jìn)行成品孔型充滿度的校核，而其余孔型符合要求，不需校核。校核公式為：δ=則Φ11規(guī)格的成品孔δ=0.944，符合要求。5.6軋制速度的確定連續(xù)軋制時(shí)，隨著軋件斷面的壓縮軋制其軋制速度遞增，保持正常軋制的條件是軋件在軋制線上每一機(jī)架的秒流量相等。則其關(guān)系式為：F式中1、2、…、n——逆軋制方向的軋機(jī)序號(hào)；F1、F2、…、FnV1、V2、…、VnC——連軋常數(shù)。由于有前滑的存在，軋件離開軋輥的軋出速度大于軋輥的線速度。前滑的大小用前滑系數(shù)S表示，則此時(shí)秒流量為：F式中S1、S2…Sn1、n2…nnC‘在孔型軋制時(shí)，前滑值一般取其平均值：S式中γ——變形區(qū)中性角的平均值，γ=α——咬入角的平均值；β——摩擦角，一般為12°～27°D——軋輥工作直徑的平均值；h——軋件軋后高度的平均值。又已知成機(jī)架軋輥的軋速：V則成品孔的連軋常數(shù)：C軋件出口速度的選取十分重要，過高的出口速度雖可提高生產(chǎn)率，但易引起溫升過高，出現(xiàn)芯部過熱、芯溶現(xiàn)象；而過低的出口速度會(huì)造成較大溫降，嚴(yán)重影響軋制參數(shù)、力矩、功率、變形速度及生產(chǎn)效率等等?，F(xiàn)在根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格以及生產(chǎn)能力的要求，同時(shí)考慮同類現(xiàn)代化軋機(jī)已達(dá)到的最大終軋速度來確定成品孔的軋出速度。因此定Φ11的軋出速度為100m/s，帶入上式即可求出成品孔的連軋常數(shù)及其它道次的軋制速度。5.7軋制力的計(jì)算(1)、各機(jī)組的軋制溫度為了計(jì)算軋輥和軋機(jī)其他各個(gè)部件的強(qiáng)度，以及校核和選擇電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，正確的制定壓下制度，必須確定軋制力，而計(jì)算軋制力，首先需要確定各道次的溫度。由于棒材軋制的工藝特性，軋制過程中的溫度難以用公式來計(jì)算。所以，在此以同類車間生產(chǎn)實(shí)際中采集的數(shù)據(jù)來大概確定各道次的溫度，詳見下表5-7。各道次的軋制溫度5-7：道次123456789軋制溫度（℃）105610501047104010391032102510201010道次101112131415161718軋制溫度（℃）100510011001994986971965955950道次192021軋制溫度（℃）950948944(2)、孔型軋制力的計(jì)算①、平均單位軋制壓力的計(jì)算愛克倫公式用于熱軋計(jì)算平均單位壓力，同時(shí)也適用于孔型軋制。其公式為：P式中m——考慮外摩擦對(duì)單位壓力的影響系數(shù)，m=f——摩察系數(shù)，f=a(1.05-0.0005t)，式中a為關(guān)于軋輥的參數(shù)，對(duì)于剛軋輥a=1，對(duì)于鑄鐵軋輥a=0.8。t——軋制溫度；η——粘性系數(shù)，經(jīng)修正后，η=0.1（14-0.01t）C軋制速度:5-8軋制速度m/s小于66～1010～1515～20系數(shù)10.80.650.6K——變形抗力；?——變形程度系數(shù)，?=ν——軋制速度，Δh，H、h——該道次的壓下量，該道次軋前、軋后的高度；R——工作輥徑。②、變形抗力的確定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，可求得變形抗力：K=9.8式中C、Mn、Cr——合金鋼中C、Mn、Cr的含量。③、接觸面積的計(jì)算軋件與軋輥的接觸面積：F=l式中b——軋件平均寬，它等于軋輥入輥和出輥處的寬度的平均值；l——接觸弧長(zhǎng)。根據(jù)以上公式，則軋制力的公式為：P=式中P——平均單位壓力，F(xiàn)——軋件與軋輥的接觸面積。根據(jù)軋制力公式，算的各道次的軋制力如下表5-9：65Mn，Φ11規(guī)格各道次軋制力道次軋制力P平均單位壓力p變形抗力K變形程度系數(shù)ε接觸面積F軋制溫度工作輥徑D外摩擦系數(shù)m粘性系數(shù)η軋制速度v平均壓下量軋輥直徑單位KNN/mm2Mpa1mm2℃mm11m/smmmm11569.135105.2392.031.1814911.911056506.080.1380.3440.54736.0860021178.705109.4193.641.1510773.431050504.800.1630.350.71716.7158031792.016109.5394.443.7316361.131047478.080.1440.3530.93155.7158041387.1115.0696.313.6012054.971040462.850.1790.361.22140.7752051346.062118.4396.587.9211365.691039447.540.1910.3611.58647.045206917.2654122.7298.457.307474.431032407.220.2130.3682.06230.484507926.7315131.34100.3315.887056.061025392.670.2360.3752.66435.174508711.9615138.13101.6713.855154.181020418.340.2920.383.46923.674509754.7946155.07104.3430.264867.411010404.250.3350.394.49227.3145010481.8541154.01105.6829.813128.681005335.470.3110.3955.84918.3236011534.7356180.24106.7564.892966.851001327.230.3590.3997.59821.1436012321.3814174.29106.7564.591843.961001261.000.3150.3999.90013.8728013392.4943224.74108.62138.611746.41994253.100.3630.40612.73216.0128014276.8806225.99110.76120.571225.17986265.800.4070.41416.50010.6028015347.7029320.66114.77239.841084.33971260.630.4730.42921.20310.6028016280.33329.11116.38230.15851.78965269.330.5200.43527.5218.4028017392.498522.63119.06465.33751.00955263.430.6030.44535.7778.4028018297.3904519.16120.39436.38572.83950271.300.6390.4546.3686.3828019450.3696885.86120.39867.55508.40950268.000.7340.4559.8616.3828020340.3255872.23120.93825.47390.18948273.210.7660.45277.5194.9228021945.91662724.31122.002899.38347.21944271.160.8860.456100.0004.922805.8主電機(jī)傳動(dòng)軋輥所需力矩及功率5.8.1傳動(dòng)力矩的組成欲確定主電機(jī)的功率，必須首先確定傳動(dòng)軋輥的力矩。軋制過程中，在主電機(jī)軸上，傳動(dòng)軋輥所需力矩最多由下面四個(gè)部分組成：M=式中Mz—MmMkMd——i——軋輥與主電機(jī)間的傳動(dòng)比。5.8.2軋制力矩的確定轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)軋輥所需的軋制力矩為：M式中a——力臂；Ψ——軋制力臂系數(shù)，熱軋時(shí)，Ψ=0.55～lj——5.8.3附加摩擦力矩的確定在軋制過程中，軋件通過軋輥間時(shí)，在軸承中及軋制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中有摩擦力產(chǎn)生，克服這些摩擦力所需力矩，而且在此附加摩擦力矩不包括孔樁力矩。組成附加摩擦力矩的基本參數(shù)值有兩大項(xiàng)：一是軋輥軸承中的摩擦力矩，二是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的摩擦力矩。①、軋輥軸承中摩擦力矩棒材軋制只有兩個(gè)軋輥（共四個(gè)軸承），則力矩為：M式中P——軋制力；d1——軋輥輥頸直徑，由于受軋輥軸承徑向尺寸的限制，輥頸直徑要比輥身直徑小，輥頸與輥身過渡處，往往也是軋輥強(qiáng)度最差的地方。一般只要條件允許，輥頸直徑應(yīng)選大些，取d1=（0.5~0.55）D，f1——軋輥軸承摩擦系數(shù)，液體摩擦軸承：=0.003~0.004，取=0.003滾動(dòng)軸承：=0.003②、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的摩擦力矩M式中Mm2η1——傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)效率,為齒輪傳動(dòng)，取η換算到主電動(dòng)機(jī)軸上的附加摩擦力矩應(yīng)為：M5.8.4空轉(zhuǎn)力矩的確定空轉(zhuǎn)力矩是指空載轉(zhuǎn)動(dòng)軋機(jī)主電機(jī)列所需的力矩。通常，按轉(zhuǎn)動(dòng)部分軸承中引起的摩擦力計(jì)算，又計(jì)算甚為復(fù)雜，則通常按經(jīng)驗(yàn)公式確定：M式中MH——電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，對(duì)新式軋機(jī)可取下限，MHN——電動(dòng)機(jī)額定功率；n——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。則各道次的軋制力矩如下表5-10：65Mn，Φ11規(guī)格各道次軋制力矩道次傳動(dòng)力矩M軋制力矩Mz摩擦力矩Mm空轉(zhuǎn)力矩Mk摩擦力矩Mm1摩擦力矩Mm2額定轉(zhuǎn)矩MH傳動(dòng)比iKN.mKN.mKN.mKN.mKN.mKN.mKN.m19.41149.940.260.561.410.1818.5717.4426.4576.560.200.481.030.1215.9213.26322.45206.810.600.481.560.4415.929.68419.89134.730.540.481.080.3915.927.14527.19138.100.730.481.050.5315.925.32620.4372.260.570.440.620.4014.593.72728.9777.010.800.440.630.5714.592.78823.1550.100.670.440.480.4514.592.27934.5056.080.980.440.510.6814.591.701025.9126.710.750.440.260.5114.591.081140.3531.451.150.440.290.8014.590.811213.670.460.130.310.901317.660.780.160.540.681410.390.600.120.390.551512.930.990.150.640.42169.430.940.120.590.331713.061.740.161.080.25188.751.540.120.910.201913.163.030.191.790.15208.822.720.141.530.122124.429.800.405.490.095.9編制生產(chǎn)工藝流程定額卡生產(chǎn)工藝卡的主要內(nèi)容是把生產(chǎn)工藝流程具體化并制定出各種消費(fèi)定額。在設(shè)計(jì)中總是希望采用最少的工序、最適合的設(shè)備、最先進(jìn)的技術(shù)和熟練的操作，以便獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品、高的成品率和低的成本。編制生產(chǎn)工藝卡片是為設(shè)備負(fù)荷計(jì)算，平衡設(shè)備，編制金屬平衡表及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提供依據(jù)。在制定工藝卡片時(shí)，應(yīng)特別注意幾何損失廢料和工藝損失廢料（技術(shù)廢品）的問題。幾何廢料是由于幾何形狀或邊緣、頭尾部的關(guān)系所造成的廢料，它是加工過程中必不可免的，但如工序安排合理，生產(chǎn)組織的好就會(huì)減少。工藝廢料主要是由于操作技術(shù)上或設(shè)備、工具上的缺陷或周圍介質(zhì)條件等原因而造成的，這種廢料可以通過采取措施加以避免或減少到最低限度，不論哪種廢料的產(chǎn)生都將導(dǎo)致成品率的下降。因此，在生產(chǎn)中要積極地采取有效措施減少?gòu)U料和廢品，提高成品率。本設(shè)計(jì)中計(jì)算產(chǎn)品的工藝流程卡見附表。5.10編制金屬平衡表成品率是指成品重量與投料煉之比的百分?jǐn)?shù)。也就是一噸原料能夠生產(chǎn)出合格產(chǎn)品重量的百分?jǐn)?shù)。其計(jì)算公式是：A=式中A——成品率，%；Q——投料量（原料重量），t；W——金屬的重量，t。成品率乃是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，成品率的高低反映了生產(chǎn)組織管理的及生產(chǎn)技術(shù)水平的高低。成品率應(yīng)根據(jù)國(guó)內(nèi)外同類企業(yè)實(shí)際成品率的情況，結(jié)合本設(shè)計(jì)車間的技術(shù)特點(diǎn)以及各項(xiàng)產(chǎn)品工藝卡片的計(jì)算結(jié)果加以確定。影響成品率的因數(shù)是各工序的各種損失。金屬損失有以下幾種：5.10.1燒損金屬在高溫狀態(tài)下的氧化損失成為燒損。金屬加熱過程中的燒損與加熱溫度、加熱時(shí)間有關(guān)。加熱溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，燒損就越大。在棒材生產(chǎn)過程中，燒損主要是加熱爐內(nèi)和粗中軋階段，其中加熱階段的燒損最大。5.10.2幾何損失棒材生產(chǎn)中主要的集合損失為切損。切損指切頭、切尾、切邊等大塊殘料損失。損失的數(shù)量由工藝定額卡計(jì)算加以具體確定。實(shí)際生產(chǎn)過程中主要是切頭尾造成的切損。5.10.3工藝損失又稱技術(shù)損失，是指各工序生產(chǎn)中由于設(shè)備和工具、技術(shù)操作以及表面介質(zhì)問題所造成的不符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。它與車間的技術(shù)裝備、生產(chǎn)管理及操作水平有關(guān)。燒損是不可回收損失，幾何損失和工藝損失是可回收損失，幾何廢料和工藝廢料可返回熔鑄車間重熔。為了提高成品率，必須采取各種有效措施減少各種損失。在車間設(shè)計(jì)時(shí)，必須深入現(xiàn)成實(shí)際調(diào)查研究，分析同類車間的生產(chǎn)情況，成品率及各種損失情況，根據(jù)先進(jìn)水平定出所設(shè)計(jì)車間的平均成品率及各種計(jì)算產(chǎn)品的成品率和各種損失率。同時(shí)還必須在設(shè)計(jì)中吸收現(xiàn)在生產(chǎn)中的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)和強(qiáng)化工藝，采取各種措施保證所制定的先進(jìn)的成品指標(biāo)得到實(shí)現(xiàn)，以求達(dá)到先進(jìn)的設(shè)計(jì)水平和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。金屬平衡是反映在某一定時(shí)期（通常是一年），制品金屬材料的收支情況。它是編制工廠或車間預(yù)算與制定計(jì)劃的重要數(shù)據(jù)。同時(shí)對(duì)于設(shè)計(jì)工廠或車間內(nèi)部運(yùn)輸與外部運(yùn)輸，以及片面布置都是極為重要的依據(jù)。因此，必須在確定成品率和金屬損失的基礎(chǔ)上，編制出各種計(jì)算產(chǎn)品的金屬平衡表。金屬平衡表見附表。第6章軋輥及電機(jī)校核6.1軋輥強(qiáng)度校核軋輥直接承受軋制力和轉(zhuǎn)動(dòng)軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，因此，軋輥強(qiáng)度往往決定整個(gè)軋機(jī)負(fù)荷能力。為了保證軋輥有足夠的強(qiáng)度抵抗破壞的能力，孔型設(shè)計(jì)完成之后一般要對(duì)軋輥進(jìn)行強(qiáng)度校核，它包括：輥身強(qiáng)度、輥頸強(qiáng)度和輥頭強(qiáng)度的校核。由于第3架軋機(jī)軋輥對(duì)軋件施加的軋制力最大，所以，此軋輥?zhàn)钗ｋU(xiǎn)，故校核之。6.2輥身強(qiáng)度的校核輥頸直徑：d=0.6D=0.6×580=348mm輥頸長(zhǎng)：l=0.92d=0.92×348=320mmc=l=160mm軋輥力作用面所受最大彎矩：M式中P——軋輥承受的軋制力；a——壓下螺絲中心距，a=320+580=900mm；x——軋制力作用點(diǎn)到支撐反力的距離，x=450mm。則軋輥?zhàn)畲髲澗貫椋篗彎曲應(yīng)力為：σ式中D——軋輥的直徑。最大彎曲應(yīng)力σ查得：σ=60~70MPa，可見σD<6.3輥頸強(qiáng)度校核對(duì)帶孔型軋輥輥頸彎矩，由支撐反力Md輥頸危險(xiǎn)斷面上的彎曲應(yīng)力σd求得：=34MPa作用在軋輥上的扭矩可按下式計(jì)算：Mn扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：τ=求得：τ=12.3采用鑄鐵軋輥，合成應(yīng)力按第二強(qiáng)度理論計(jì)算：σ則有σ2=39.0MPa6.4棍頭校核萬向接軸的輥頭的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：τ式中d1——萬向接軸式輥頭外徑，d求得：τ又查得動(dòng)載荷下，鑄鐵軋輥的τ=0.75~0.95σ=45~57MPa，可見<6.5電機(jī)校核由前面軋制力矩的計(jì)算可知：第3機(jī)架的軋制力矩最大，則只需校核該道次的電機(jī)。輥頸直徑d和長(zhǎng)度l與軋輥軸承型式及工作載荷有關(guān)。由于受軋輥軸承徑向尺寸的限制，輥頸直徑要比輥身直徑小，輥頸與輥身過渡處，往往也是軋輥強(qiáng)度最差的地方。一般只要條件允許，輥頸直徑應(yīng)選大些，ld電動(dòng)機(jī)額定功率600kW，額定轉(zhuǎn)數(shù)360～1200r/min，該道次的傳動(dòng)比為：i=360n經(jīng)計(jì)算得：軋制力矩：M附加摩擦力矩：M空轉(zhuǎn)力矩：Mk=0.48kN?m則軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)所需力矩為：M=為了校核和選擇主電機(jī)，除了確定其負(fù)荷值，還要知道軋機(jī)負(fù)荷隨時(shí)間變化圖。力矩隨時(shí)間變化圖稱為靜負(fù)荷圖。繪制靜負(fù)荷圖之前，首先要決定出軋件在整個(gè)過程中在主電機(jī)軸上的靜負(fù)荷圖，其次決定各道次的純軋制時(shí)間和間隙時(shí)間。由上面的計(jì)算可知：靜力矩為：M純軋制時(shí)間：t=間隙時(shí)間：?t=5s軋制節(jié)奏時(shí)間為：T=?t+t=42.9s6.6等效力矩的計(jì)算軋機(jī)工作時(shí)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷是間斷式的不均勻負(fù)荷，而電動(dòng)機(jī)的額定力矩是指電動(dòng)機(jī)在此負(fù)荷下長(zhǎng)期工作，其溫升在允許的范圍內(nèi)的力矩。為此必須計(jì)算出負(fù)荷圖中的等效力矩，其值按下式計(jì)算：M式中Mjum——tntnMnMn對(duì)于第1架軋機(jī)來說：M6.7電機(jī)的過熱過載校核校核電動(dòng)機(jī)溫升條件為：M又MH=9550Nn校核電動(dòng)機(jī)過載條件：M式中MH——電動(dòng)機(jī)的額定力矩KG——電動(dòng)機(jī)的額定功率允許過載系數(shù)，直流電機(jī)KGMmax——軋制周期內(nèi)最大力矩電動(dòng)機(jī)允許達(dá)到最大力矩KG?M對(duì)于第1架軋機(jī)電動(dòng)機(jī)來說：M而KG?MH=5.57×2.0=11.14KN.m，顯然Mmax遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于KG?MH，所以電機(jī)不會(huì)達(dá)到過載現(xiàn)象。第7章設(shè)備負(fù)荷計(jì)算7.1工作制度和年工作臺(tái)時(shí)的決定7.1.1工作制度在選擇設(shè)備時(shí)，計(jì)算設(shè)備負(fù)荷時(shí)首先要確定車間工作制度和設(shè)備年工作臺(tái)時(shí)。車間工作制度主要取決于車間內(nèi)主要生產(chǎn)設(shè)備的工作制度，一般有兩種形式：（1）連續(xù)工作制——星期日不停工。如大、中型廠的金屬熔煉車間，其生產(chǎn)特點(diǎn)是連續(xù)的，因?yàn)槿坭T爐若停工則會(huì)造成很大的損失。年工作日可采用358天，每天3班，每班8小時(shí)。（2）非連續(xù)工作制——星期日和節(jié)假日休息。如加工車間，其生產(chǎn)過程可以是非連續(xù)，因?yàn)檎麄€(gè)生產(chǎn)流程是由一定數(shù)量的單體設(shè)備構(gòu)成的一系列中間工序組成，年工作日按306天，每天3班，每班8小時(shí)。對(duì)于加工車間的設(shè)備，如有的負(fù)荷率較低，也可采用兩班制或一班工作制?？紤]到鋼鐵加工廠的產(chǎn)量較大，則采用連續(xù)工作制，年工作日采用358天，每天3班，每班3小時(shí)。然每班換鋼種、規(guī)格時(shí)需要換輥，和各道次的檢查，故除加熱爐外，每班實(shí)際生產(chǎn)用一個(gè)小時(shí)準(zhǔn)備，故正常生產(chǎn)時(shí)間為加熱爐24小時(shí)，其他設(shè)備21小時(shí)。生產(chǎn)天數(shù)都為358天。7.1.2設(shè)備工作臺(tái)時(shí)的確定設(shè)備年工作臺(tái)時(shí)=年工作日×班次×每班工作時(shí)間?？紤]到設(shè)備需要安排一定的時(shí)間進(jìn)行大修（一般2-4年1次）和中修（一般1-2年1次）的時(shí)間損失，用于生產(chǎn)的有效時(shí)間系數(shù)稱為設(shè)備臺(tái)時(shí)系數(shù)?？紤]到交接班、更換工具、更換品種、調(diào)整設(shè)備、待料以及工人生理所須的時(shí)間等的時(shí)間損失，用于生產(chǎn)的有效時(shí)間系數(shù)，稱之為設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)。設(shè)備臺(tái)時(shí)系數(shù)和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)的乘積就是設(shè)備利用系數(shù)。設(shè)備年實(shí)際工作臺(tái)時(shí)=設(shè)備年時(shí)基數(shù)×設(shè)備利用系數(shù)。7.2設(shè)備負(fù)荷能力計(jì)算為了正確選擇設(shè)備，合理使用設(shè)備，充分發(fā)揮設(shè)備潛力，做好設(shè)備的平衡工作，則必須進(jìn)行設(shè)備負(fù)荷能力計(jì)算。設(shè)備的負(fù)荷能力，就是設(shè)備的生產(chǎn)能力。要求算出各種計(jì)算產(chǎn)品在每個(gè)工序?yàn)橥瓿赡暧?jì)劃產(chǎn)量所需的臺(tái)時(shí)數(shù)，確定出為完成年計(jì)劃產(chǎn)量所需的設(shè)備數(shù)量，計(jì)算出設(shè)備負(fù)荷率。首先從設(shè)備小時(shí)生產(chǎn)額入手。7.2.1設(shè)備小時(shí)生產(chǎn)定額設(shè)備小時(shí)生產(chǎn)定額，即設(shè)備小時(shí)生產(chǎn)能力。以HbH式中G——設(shè)備每生產(chǎn)該種計(jì)算產(chǎn)品的一根坯料的平均重量，tT——設(shè)備每生產(chǎn)該種計(jì)算產(chǎn)品的一根坯料所需之平均總計(jì)時(shí)間，s，T=t+t——機(jī)動(dòng)時(shí)間，st'設(shè)備負(fù)荷能力計(jì)算，對(duì)一個(gè)機(jī)列來說，取決于機(jī)列中負(fù)荷能力最低的設(shè)備。7.2.2年產(chǎn)量計(jì)算設(shè)備小時(shí)產(chǎn)量是常用的生產(chǎn)率指標(biāo)，是指生產(chǎn)合格產(chǎn)品而言。在加工工藝過程中，要產(chǎn)生各種金屬損耗及廢品、廢料，因此將各工序小時(shí)處理量Hb設(shè)備年產(chǎn)量的計(jì)算式為：Q式中TjwHp——綜合平均小時(shí)產(chǎn)量，t/hQ年——綜合平均小時(shí)產(chǎn)量，t/7.2.3設(shè)備完成年計(jì)劃產(chǎn)量所需臺(tái)時(shí)設(shè)備完成年計(jì)劃產(chǎn)量所需臺(tái)時(shí)u的計(jì)算時(shí)為：u=式中Q——年計(jì)劃產(chǎn)量，t；HbK1kt7.2.4設(shè)備完成年計(jì)劃產(chǎn)量所需臺(tái)數(shù)據(jù)前面所述，已知設(shè)備完成年技術(shù)產(chǎn)量所需的臺(tái)時(shí)總數(shù)，則設(shè)備計(jì)算臺(tái)時(shí)總數(shù)N為：N=式中W——設(shè)備年實(shí)際工作臺(tái)時(shí)總數(shù)；u——設(shè)備完成年技術(shù)產(chǎn)量所需的臺(tái)時(shí)總。7.2.5設(shè)備負(fù)荷率的計(jì)算設(shè)備負(fù)荷率反映了設(shè)備是否被充分利用以及設(shè)備間的平衡情況。設(shè)備負(fù)荷率有下式?jīng)Q定：設(shè)備負(fù)荷率=若設(shè)備負(fù)荷大于0.9甚至1.0，說明負(fù)荷過重，在這種情況下，應(yīng)考慮增加設(shè)備臺(tái)數(shù)，另行增加的設(shè)備，既可以與原設(shè)備大小規(guī)格相同，也可以不同。在一般情況下，設(shè)備負(fù)荷率以介于0.7～0.85之間較合適。該值過低，設(shè)備不能充分發(fā)揮性能，過高則負(fù)荷過重。在選擇加熱爐時(shí)，應(yīng)考慮停爐檢修，負(fù)荷率不能要求太高。設(shè)備負(fù)荷表見附表。7.3軋鋼機(jī)工作圖表軋鋼機(jī)的工作圖表或稱軋制圖表，它是研究和分析軋制過程的工具。它表示和反應(yīng)了軋制道次和時(shí)間的關(guān)系，圖表主要反映軋制過程中的純軋制時(shí)間、間隙時(shí)間、軋制節(jié)奏時(shí)間和軋制總延續(xù)時(shí)間的變化規(guī)律，通過對(duì)這些關(guān)系的研究和分析可以清楚的看到軋件在軋制過程中各道次所占用的純軋制時(shí)間、各道次間隙時(shí)間、軋制一根鋼所需要的總的延續(xù)時(shí)間和軋制過程中軋件交叉軋制的情況，軋件在一時(shí)間所處位置等。軋制圖表在軋鋼生產(chǎn)中作用很大，用它可以分析軋鋼機(jī)的工作情況，找出工序間的薄弱環(huán)節(jié)，以利用制定改進(jìn)措施，使軋制過程趨于合理；準(zhǔn)確地計(jì)算軋制時(shí)間、交叉軋制時(shí)間和軋制節(jié)奏時(shí)間，用以計(jì)算軋鋼機(jī)的產(chǎn)量；計(jì)算軋制過程總設(shè)備所承受的軋制壓力和電機(jī)所承受的負(fù)荷情況等。軋制圖標(biāo)表示和反映了軋制道次和時(shí)間的關(guān)系。而在軋制圖標(biāo)中所標(biāo)明的純軋時(shí)間、間隙時(shí)間、軋制節(jié)奏時(shí)間和軋制總延續(xù)時(shí)間被稱為四個(gè)特征時(shí)間。軋機(jī)的布置方式不同，軋制產(chǎn)品品種不同，軋制圖表的形式就不同。本設(shè)計(jì)采用國(guó)內(nèi)一流世界新進(jìn)的生產(chǎn)線布置——連續(xù)順列式。7.3.1軋制節(jié)奏T=?t+即軋制節(jié)奏時(shí)間等于一道軋制時(shí)間tzh加上前后兩根軋件之間的間隙時(shí)間?t。?t是按現(xiàn)場(chǎng)放條操作工人按經(jīng)驗(yàn)的間隔時(shí)間，一般按經(jīng)驗(yàn)?t=5s而tzh=L7.3.2純軋時(shí)間由于各機(jī)架軋機(jī)的軋制速度可調(diào)，故各道次軋制時(shí)間近于相等。即：T式中Tzh1、Tzh2、Tzh3…T7.3.3間隙時(shí)間通過調(diào)整軋制速度和機(jī)架間距離可使道次間的間隙時(shí)間做到近似相等，即有：T式中Tj1、Tj2、Tj3…T7.3.4軋制總延續(xù)時(shí)間n道次的軋制總延續(xù)時(shí)間與軋制時(shí)間、間隙時(shí)間有如下關(guān)系：T式中n——軋制道次數(shù)；Tz——軋制總延續(xù)時(shí)間，s軋制圖表形式如圖所示7-1：第8章車間平面布置8.1車間平面布置的原則車間平面布置主要是指設(shè)備和設(shè)施按選定的生產(chǎn)工藝流程確定車間位置。