机械毕业设计（论文）高线精轧机设计【全套图纸】 .doc

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题 目：高线精轧机设计学生姓名：学 号：200540401332专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机2005-3班指导教师： 摘 要本文是针对高线精轧机的设计。此轧机是由摩根公司设计制造,这种类型的忆机在国内和国际都是比较先进的。摩根高速线材轧机已经发展到了第五代了，它在世界上已有180多条生产线，主要是因为它在45º无扭精轧机组和控制冷却工艺上的成功。随着工业的发展，要求线材盘重大直径公差大，有良好的机械性能。因此，线材轧机向着高速度、高质量、大盘重、高精度方向发展。它的主要特点如下：1. 以碳化钨辊环代替轧辊，使换辊方便；2. 实现了无扭轧制；3. 采用组合结构，使轧机结构紧凑。4. 采用小辊径的碳化钨辊环。关键词：精轧机; 辊环；设计AbstractThe designs subject is directed for vertical Rolling Mill. At present ,rod mill has made great progress ,Morgrn Rod Mill has go into the fifth generation . There are more 180 products in the word . Treason why this kind of high-speed rod mill is developed so quickly is that it has 45-no-torsin finish mill and advanced system of cooling .With the development of industry, people require string products have more coil weight, big tolerance in diameter, and perfect mechanical property. Their main characters include: 1) Replacement of roller wish WC rolling circle, makes it convienient to shift roller.2) Non-twist rolling is realized. 3) Adoption of combining structure has the rolling mill more compact.4) The hand stiffness of WC3 has made the diameter of roll decrease greatly.Keyword : Pre-precision rolling mill; Roll collar; Design 目 录摘 要IAbstractII第一章 引 言11.1 国内现有生产线装备水平的四个等级11.2 国内线材轧机的发展31.3 当前生产中应用的主要技术、新装备51.4 当前生产中主要纯在的问题81.5 第四代高线轧机91.5.1 第四代高线轧机简介91.5.2 第四代高线轧机改造101.6 线材轧机的特点、作用及工艺要求131.7 本文设计的内容、特点17第二章 高线精轧机的设计计算182.1 设计整体方案182.2 轧机总体布置182.3 力能参数的计算182.3.1轧制力的计算192.3.1.1平均轧制力的计算192.3.1.2轧制力的计算222.3.2轧制力矩的计算232.3.3轧制功率252.4 主传动系统的设计计算252.4.1 主电动机的选择与校核252.4.1.1轧机主电机力矩252.4.1.2按静负荷选择电动机容量282.4.1.3电动机的发热校核302.4.2 齿轮联轴器的选择与计算302.4.2.1齿式联轴器的选择312.4.3 锥齿轮的设计与校核322.4.3.1材料的选用322.4.3.2按接触疲劳强度设计322.4.3.3校核齿根弯曲疲劳强度332.4.3.4弧齿锥齿轮的几何尺寸332.4.4 齿轮轴的设计计算342.4.4.1选择齿轮材料及许用应力342.4.4.2按齿面接触强度设计352.4.4.3按齿根弯曲强度设计362.4.4.4几何尺寸计算372.4.4.5强度校核402.4.5 轧辊轴的设计计算442.4.5.1选择轴的材料442.4.5.2初步估算轴径452.4.5.3初步选择轴承452.4.5.4轴上的力弯矩452.4.5.5轴的强度校核522.4.6 轴承的选择与计算522.4.6.1已知参数522.4.6.2轴承的选择522.4.6.3轴承的计算53第三章 传动箱体的设计55第四章 压下系统的设计计算574.1 主传动系统的设计计算574.1.1 调下螺栓的设计计算574.1.1.1确定螺栓直径574.1.1.2确定螺栓长度574.1.1.3确定螺栓的螺距574.1.2 辊缝调节的计算57第五章 设备的润滑59结束语60主要参考文献62致谢63第一章 引 言1.1 国内现有生产线装备水平的四个等级      目前，我国正在生产的77条高速线材生产线的装备水平大致可划为四个等级，即具有世界领先水平的生产线，世界二流水平的生产线，一般水平的生产线，较落后水平的生产线。  1、具有世界领先水平的生产线    这类生产线主要以宝钢、马钢、新疆八一、安钢、酒钢、杭钢、青钢等高速线材生产线为代表，其主要特点是：    1)均从德国西马克或意大利达涅利或美国摩根或奥钢联引进。或以点菜拼盘方式汇集了20世纪90年代后期世界线材生产的最新装备而建成。大都在21世纪初(2,0012003年)正式投产。    2)坯料采用连铸坯短流程热装热送工艺，热装温度可达500750C，加热炉采用蓄热式燃烧技术。    3)轧制的保证速度达110120m/s。    4)采用超重型精轧机组和减定径机组，实现了完全意义上的精密轧制。    5)采用了温度闭环控制系统，实现了真正意义上的控轧控冷。     6)采用了全数字控制及交流变频调速，并设有在线测径和在线探伤装置。    7)生产效率和产品质量都能得到保障，完全具备了生产高品质产品的条件。    2、具有世界二流水平的生产线    这类生产线的主要特点是：    1)大都是20世纪90年代中期建成，部分生产线全引进，部分生产线中的主要装备引进。    2)部分生产线实现了热送，采用了先进的蓄热式加热炉。    3)轧制的保证速度在90105 m/s。    4)精轧机前设有冷却水箱并采用延迟型风冷线，能实现控温轧制。    5)精整装备较先进，自动化程度较高。    6)生产线整体装备能满足高品质产品的工艺要求。    这类生产线主要以沙钢、包钢、湘钢、武钢、昆钢、天钢、北台、邢钢、鄂钢、萍乡等高速线材生产线为代表。   3、一般水平的生产线    这类生产线的主要特点是：    1)大都是在20世纪80年代末期至90年代初期建成或由经过改造的二手设备组成。    2)轧制速度一般在7090 m/s左右。    3)采用热装热送工艺的少。    4)基本上没有采用20世纪90年代兴起的各种装备和技术。    5)采用了延迟型或标准型风冷段，能生产一般等级的产品。    6)由于投产时期都在15年以上，所以对这类生产线的设备使用，工艺应用等方面都很熟练，且积累了一套行之有效的生产经验，目前，这类生产线运行成本较低，生产效率较高。由于产品的市场是分层次和等级的，在对应等级的市场中，这类生产线生产的产品销路仍然看好。    4、较落后的生产线    这类生产线是对原有的复二重轧机改造而成，或是20世纪80年代末至90年代初建成，由于当时的起点和市场定位就不高，所以装备水平和技术水平都低。轧制速度一般在5070m/s左右，只能生产一般水平的建筑用钢。这类生产线目前约占77条生产线中的1/6左右，随着产品结构调整步伐的加快和市场竞争压力的增大，以及装备精良的新生产线在近几年将不断地投人使用，这类落后的生产线退出舞台将是必然的。1.2 国内线材轧机的发展线材是钢铁工业的重要产品之一，它广泛用于各项基础设施建设、建筑工程建设和金属制品行业。从线材轧机的发展历史来看，20世纪60年代以前，轧制速度达到40ms之后就很难再提高了。但是人们追求更为高效的生产工艺以提高轧制速度和成品精度的目标却一直没有停止。在这一思想的指导下，1966年世界上第一台由美国摩根公司研制成功的高速线材轧机正式生产，给线材生产领域带来了革命性的变化，揭开了高速线材工业化生产的序幕。我国1987年开始生产高速线材，受消费结构不断升级的影响和消费市场强劲拉动的作用，生产线越建越多，产量快速增长，呈现了在装备上追求高速、单线、无扭、微张力组合，在产品上追求高精度、高品质、大盘重等特点。目前，我国已成为世界上拥有高速线材生产线最多、产量最大的国家，2003年全国线材总产量4007万t，其中高速线材2704.75万t，占67.5；2004年线材总产量4 94098万t，其中高速线材预计将占75左右。    1概 况    1)至2004年底，我国已有60个高速线材生产厂共77条生产线在生产。主要设备靠引进的有32条；引进二手设备的有17条；我国自己设计制造的有28条。这77条生产线中，20世纪80年代建成的有20条；20世纪90年代建成的有36条；21世纪初建成的有21条。    2)按地域划分，东北地区有8条；华北地区有19条；华东地区有28条；中南地区有13条；西南地区有8条；西北地区有3条。按省市划分，河北省的高线产量最高，2004年产量约占全国高线产量的22，其次为江苏省、上海市。沙钢是我国目拥有高速线材生产线最多(4条)产量最高(年260万t)的生产企业。    3)1987年我国高速线材产量实现了零的突破，当年产量为36.06万t。2004年产量约为3 705万t，18年间高线产量增长了100倍左右。从1997年开始，我国高速线材产量快速增长，每年平均递增量超过200万t。特别值得一提的是：2002年的产量比2001年增加了725.39万t，其主要原因是2000年至2001年，我国共有19条生产线投产，使高速线材的产能得以空前地释放。    4)目前我国高速线材产品的主要品种有普碳钢、优碳钢、焊条钢、焊丝钢、弹簧钢、轴承钢、碳结钢、不锈钢、高速工具钢、冷墩钢、低合金钢等。宝钢、武钢、马钢、酒钢等还可生产一部分钢帘线。产品规格一般为5.512mm的圆钢或螺纹钢。包钢、武钢、杭    钢、马钢等可生产5mm20mm的圆钢，邢钢还可生产大规格的盘卷。目前我国高速线材产品大多数为建筑用材，其次为金属制品焊丝、焊条和各类标准件用钢。    5)75条生产线的平均成材率为96.1，其中唐钢、酒钢的成材率最高达98.35；平均单线年产量为40万t左右，其中天钢、湘钢、宣钢、酒钢、昆钢、沙钢、萍钢的单线年产量均已达65万t，有的已接近70万t。    6)目前各地正在筹划和正在建设中的高速线材生产线还有不少，预计2005年至2007年期间将有2630条生产线陆续建成投产，新增产能将在l000万t以上，这对高速线材产品的市场将会产生较大影响。回顾线材轧机的演变给人们的启示是：线材轧机是朝着高速单线、无扭、自动化方向发展的，以满足用户对线材产品的要求：大盘重、高精度和优良的使用性能与金相组织等，这样复二重轧机已经不能适应。从七十年代末到现在，我国一些主要的钢铁企业先后引进了国外先进的高速线材轧机技术与装备。与此同时，我国自行设计研究的高速线材轧机也取得初步成效。这使我国的线材生产发生了重大的变化，一批集中了线材轧机新成就的的现代高速线材轧机在我国兴建，使我国的线材轧机的线材生产的又落后的三十至四十年代水平一跃提高到了七十年代末至八十年代初的先进水平，大大提高了我国线材生产同世界先进水平的差距，并通过合作制造设备和备品备件的国产化的途径，对我国现有线材轧机的技术改造提供了有利条件。可以预见，带有有扭精轧机组的控制冷却系统的高速线材轧机将会成为我国线材生产的主力军。1.3 当前生产中应用的主要技术、新装备 1、轧前工序    为了获得优质的钢水从而最终保证线材的质量，不少生产厂尽量扩大转炉容量，增加精炼，钢坯在进加热炉前设置或预留“抛丸一超声波探伤”或“磁粉探伤一修磨”工序。一些采用超高功率电炉的企业增加了300m3级别的高炉，将热铁水兑人废钢中冶炼，不仅改善了钢质的纯净度，而且减少了电耗。    高线生产线采用连铸坯为原料后与采用初轧坯相比，炼钢到成材，能耗可降低80kgt标煤，金属收得率提高10。由于节能的需要，有条件自供坯料的生产线均力求采用热送钢坯。    2、蓄热式燃烧技术    我国20世纪90年代初期以前建的用于高线生产线的加热炉，大都采用步进底式加热炉，为了使钢坯加热温度更均匀，90年代中期以后建设的加热炉大都采用侧进侧出的全梁式步进炉。它的主要特点是步距可调，采用新型的低NOx型烧嘴，侧烧嘴则采用带中心风的调焰烧嘴，调节比可达l：10。    20世纪90年代中期，日本工业炉公司在开发新技术时使蓄热体在单位体上的蓄热能力取得突破性进展，研发的蓄热式燃烧技术在高线生产线钢坯加热过程中得到广泛的应用。目前，我国大部分全梁式步进炉均运用了蓄热式燃烧技术。蓄热式燃烧系统由蓄热室和换向装置组成，可将空、煤气同时预热至l000左右，可使用高炉煤气等低热值燃料。采用此项技术的加热炉，不仅平均节能约35，且缩短了加热时间，降低了烧损。  3、应用先进的轧机进行精密轧制   31减定径轧机    为了提高线材的轧制精度，满足用户对产品尺寸精度、表面质量、机械性能等的需求，20世纪90年代初，美国摩根公司和意大利达涅利公司相继开发了减定径机组。它由2台减径、2台定径机架与1套组合变速箱传动系统组成成组更换机架。用减定径机进行精轧的主要优点在于：    1)采用小压下量轧制，保证了产品尺寸的高精度，可达到±0.1mm的精度偏差；    2)可以进行750800的低温轧制，改善了产品性能，达到细化晶粒的效果；    3)采用了快速换辊装置，减小了换辊时间，可提高轧机利用率l015；    4)只需1套精轧机组孔型，即可生产中5.020mm范围内的所有规格的产品；    5)减定径机组轧制后，头尾可不切除，提高了收得率。    目前，我国引进的具备世界领先水平的生产线如宝钢、马钢、酒钢、安钢、杭钢等都采用了此项装备和技术。   32双模块轧机    该机是达涅利公司20世纪90年代中期开发的，它的主要特点是4个精轧机架分成独立的2组，每组由单独的电机变速齿轮箱传动，2台电机实现电气联锁，设于无扭精轧机后的水冷装置与吐丝机之间，通常将原有的10架无扭精轧机改为8架。双模块轧机与减定径轧机采用的结构不同，但两者的优越性基本相同。目前，我国约有5条生产线在精密轧制中采用    的是双模块轧机技术，如具有世界领先水平的新疆八一钢厂的高速线材生产线等。   4、低温轧制技术    低温轧制技术主要是指轧件在轧制时，将温度控制在常化温度或热机轧制温度范围内。低温轧制技术一方面可降低燃料消耗，减少脱碳，减少烧损；另一方面轧件在低温条件下轧制、变形、延伸使晶粒产生细化，可获得更均匀、更细的微观组织，使产品的屈服强度，抗疲痨强度大大提高。    低温轧制通常在最后2道次或4道次进行，采用2道次时，最后2道次累积压下率为2431；采用4道次时，最后4道次累积压下率为4657。    由于低温轧制时对轧机的轧制速度、强度、电机功率等要求高，轧制负荷增大，所以低温轧制技术需在20世纪90年代中期开发的重型或超重型精轧机上进行。我国近几年引进美国摩根公司的几套100ms级精轧机均为重负荷型，适应了低温轧制技术对轧机的要求。     5、无头轧制技术    应用于高线生产的无头轧制技术是20世纪90年代中期分别由当时日本的NKK公司和意大利的达涅利公司开发的。该技术的主要优点在于可提高成材率，降低消耗并使轧制过程中各项参数处于稳定状态。其要点是将刚出加热炉的钢坯头部与前一根在粗轧机第一架的钢坯的尾部焊接起来进行无头轧制，提高了轧机生产效率，减少了切头和轧废，即使在盘条打捆时也不需要切去头尾，提高了成材率。   6、其 他    1)大部分生产线配置了辊道式大风量延迟型控冷线，辊道分段有加速与落差，使线圈冷却更均匀。    2)在精轧机后或定径机后设置了热态在线测径仪及涡流探伤装置，对线材产品从头到尾的尺寸精度和表面情况进行检测，可及时发现轧制配件的缺陷和不合格品。    3)采用性能更好的夹送辊和吐丝机。夹送辊可进行自动调整夹送压力并提供全长、头部、尾部的加减速夹送。吐丝机的吐丝管结构与形状较20世纪90代年末时有了新的改进，主要表现为振动减小，吐丝管寿命延长并能快速更换；在吐丝管人口设置了用压缩空气吹扫氧化铁皮装置，可及时对吐丝管进行清理，在吐丝机前设置了可监视温度和振动状况的仪器，确保了吐丝机处于正常良好的工作状态。    4)集卷装置增加了密实收集线圈系统。生产14mm以下产品时，集卷筒设置线圈分配器可密实收集线圈；生产14mm以上产品时，采用吐丝机驱动的WOB系统功能来密实集卷。    5)近几年投产的不少生产线，采用了全交流传动，电机测速装置为无联轴器型，由全数字控制系统对电机速度进行闭环控制。1.4 当前生产中主要存在的问题    我国的高速线生产虽然取得了较好的成绩，但仍然存在着一些问题，主要表现为：    1)普碳钢线材品种中Q215和Q235比重仍然较大，优质钢线材中合金钢线材的比例仍然偏低。    2)部分产品的质量仍有较大问题，如钢的纯净度不高，线材通条性能不够稳定，含碳量的偏差较大。    3)虽然我国已有多条世界一流的生产线，但产品的品种质量还达不到世界一流水平。如钢帘线，虽然宝钢、武钢等已能生产，但产量偏低供应不足，尤其是产品质量还不能令用户十分满意，不能完全替代进口。冷墩钢的冲废率还较高，高强度低松弛的绳索用钢产量远远不能满足市场的需求。    4)一些高质量的合金钢线材，纯净钢线材，易切钢线材如合金弹簧钢、不锈钢等还存在着品种和质量方面的诸多问题，每年仍需进口。    5)我国高线的日历作业率和机时产量与先进国家的生产线相比，普遍有较大的差距，造成日历作业率和机时产量低的原因除坯料供应不足外，主要是生产准备和更换尺寸所用的工时较长，设备备件寿命低且储备不足，设备维护监测手段不够完善，从而造成故障停机和检修工时长。    6)生产中热装率、燃耗、电耗等方面与先进国家的生产线相比也同样存在着一定的差距。    7)产品表面质量方面的主要问题：    a由于自动检测装置的失准以及轧件温度不均，调整不及时或方法不当等原因造成产品尺寸超差。    b由于辊环破缺，轧槽磨损或是坯料表面缺陷等原因造成产品表面产生折叠。    c由于连铸坯皮下气泡严重或是轧槽严重磨损致使轧件凸起部分被叠轧造成产品表面结疤。    d由于轧辊质量差，表面硬度不一或吐丝温度过高，冷却速度过慢，盘条表面受到严重氧化或钢坯加热不当，局部或全局严重脱碳等原因造成产品表面麻面。1.5 第四代高线轧机1.5.1 第四代高线轧机简介按摩根分类，第四代高线轧机是保证轧速在75m/S左右的高速线材轧机。这类轧机在我国有一大批，包罗了当时世界上高线轧机的主要机型。它们是在我国高线轧机发展高潮的前期兴建的，建成投产多在八十年代中后期和九十年代初期，至今已服役1O-15年。这些轧机从投产至今，各项技术经济指标都超过了设计值，为国家建设和企业发展积累资金作出了较大贡献，同时促进了我国线材轧制生产技术的高速发展。但是，受当时高线轧机技术发展水平的制约，这些轧机建设时的技术装备基本以产量规模为特点，以建材等大路货为主导产品。目前已有多家企业认识到这种轧机难以进行产品结构调整，在很多方面不能满足市场需求和适应市场竞争，有的企业已开始技术改造。1.5.2 第四代高线轧机改造.技术改造是高线产品结构调整的需要 高线产品的市场竞争要求结构调整 我国线材产品的结构调整，一是淘汰复二重轧机，逐步以高线替代；二是高线产品本身也需进行结构调整。 我国目前约有近50套已投产和在建的高线轧机，生产能力已超过15m万t。 一方面，高线产品的市场竞争异常激烈，产品一直在低价位徘徊；而另一方面，一些高质量、高附加值、特殊用途的线材却供不应求，还需要大量进口，主要原因是国内高线产品规格分档少.钢质纯净度低，通条性及均匀性不稳定，机械性能和金相组织难以满足高档次金属制品专用盘条的要求，与进口盘条有一定的差距，得不到用户的信任。例如汽车轮胎帘线钢丝的原料盘条；建设大型斜拉桥、悬索桥、大型水利设施、机场等混凝土钢纤维用的低松弛高强度预应力钢绞线的原料盘条，目前还主要依靠进口。其它如冷镦钢、轴承钢、易切削钢、焊条钢等线材产品，国内市场需求很大，真正能满足用户要求的产品目前也还有较大缺口。为满足上述需求。迫切要求对高线产品进行结构调整。目前我国线材产品市场竞争异常激烈，上述缺口产品具有较强的市场竞争力，不仅销路好，而且可为企业带来较高的利润和较好的经济效益。很多企业已经在自觉进行产品结构调整，逐步向生产高质量、高附加值产品过渡，以提高自身的市场竞争能力和经济效益。 随着我国建筑业技术的发展，目前占线材产品80%的直接用作建筑结构配筋的线材将逐步被预应力钢丝。高强低松弛钢绞线和冷轧带肋钢筋焊接网等替代，这预示着目前占很大份额的复二重线材产品将逐步退出历史舞台，由高线轧机生产的优质线材替代，这是整个线材生产行业的结构调整，调整量很大，需要加大力度。在建设替代复二重轧机的高线轧机时就应该考虑高线产品本身结构调整的因素，其技术装备应达到能生产高质量、高附加值产品的水平。 技术装备的差距要求进行技术改造高线产品要进行结构调整，首先必须解决原料的质量问题，从冶炼做起。其次是高线轧机本身的技术装备必须达到一定的水平。精轧机前后都必须具备较强水冷能力和足够长的恢复段，按要求准确控制轧件温度，实现控轧和控冷。控制风冷段要有足够的缓冷长度，有条件尽量设置大风量风机。有条件时可以考虑84精轧组合设备和其它装备。 第4代高线轧机的技术装备存在如下差距： (1）钢坯断面不能发挥企业连铸机的最佳效益。第四代高线轧机的钢坯断面多数在130方左右。多数企业希望小方坯连铸机的最佳断面为150方坯，以发挥其最佳效益； （2）难以实现控制轧制。预精轧机至精轧机间距一般在12m-20m之间，距离小，水冷能力和恢复段长度不够，精轧机无水冷导卫，精轧温度很难控制，控制轧制无从谈起； （3）控制冷却设备生产高级钢品种困难。精轧至吐丝机间距30m-40m，3-4个水箱，恢复段间距小。控制风冷设备虽然多为辊式延迟型，但长度仅60m-87m，风冷线总长度和缓冷保温罩长度满足不了缓冷钢种的要求。风机风量一般在7万m3/h左右，对于要求索氏体化线材不能进行大风量冷却； （4）产品尺寸精度的进一步提高受到限制。产品C级品率，产品规格分档进级等不能完全满足线材深加工行业的需求，不利于进一步提高产品竞争力。 技术装备的差距已阻碍产品结构调整的进程，对其进行技术改造已成为必然趋势。 2、技改途径 途径1：专用优质线材生产线。主要技改措施如下： (1）粗轧入口增设高压水除鳞设备，拆除原2H轧机，使粗轧孔型每轧一道都扭转翻钢，改善原1H、2H轧2道才翻钢，把氧化铁皮对线材表面质量的影响减至最少； （2）精轧机更换为8机架V型超重载45o无扭精轧机组，带水冷导卫； （3）增建4机架减径定径机组，全部成品从减径定径机轧出，实现减径定径高精度轧制； （4）预精轧机出口增建智能活套器，预精轧后水箱增加到6个，预精轧至精轧或减径定径机的路径达到60m-110m，4和6水箱采用闭环控制，通过4种不同的轧制路径，实现控制轧制或控制热机轧制； （5）更换新型吐丝机，使生产线的保证轧速达到105m/s； （6）更换精轧后控制水冷设备，减径定径机前后水箱分别为3个和4个，水冷段距离分别为57m和35m； （7）改造控制风冷设备，总长度增至105m。采用大风量风机利于高碳钢生产时金相组织索氏体化。有10段带保温罩，利于冷镦钢及焊条钢生产时有足够的缓冷，以获得良好的组织和性能； （8）电气传动及控制进行相应改造。 技改后的生产线可以生产中碳、低碳冷激钢和低合金冷域钢，制绳、PC钢丝，低松弛高强度钢绞线、针布钢丝等优质碳素结构钢（最高SWRH82B），60Si2Mn弹簧钢，GCr15轴承钢，焊丝焊条钢；低合金钢等钢种。 途径2：优质盘条生产线分步实施。主要技改措施如下： (1）最终建成优质盘条生产线，第一步建设时预留减径定径机和无头轧制焊接设备在第二步建设； （2）原推钢式加热炉移位改造为步进梁式加热炉，钢坯断面由130方增至150方，坯长由10m增至12.2m，线材盘重由1.3t增至2.0t； （3）粗轧入口侧增建高压水除鳞设备； （4）粗轧入口侧增建1台立式轧机，实现钢坯断面的增大。电炉连铸在拉速不变的情况下可提高15%的产量，整个企业的经济效益得以提高； （5）预精轧出口侧增建环形导槽及夹送辊，增加水冷恢复段长度； （6）吐丝机移位，使精轧出口间距由35.5m增大至62m，增大精轧后水冷段的恢复段长度； （7）改造控制风冷设备，总长度由70m增大至101m，增加4台大风量风机，保温罩长度由58m增至81m，增强了高碳钢和缓冷钢的生产灵活性； （8）盘卷运输和精整设备由卷芯架系统改为P/F系统，包括集卷站改为双芯棒型式，全部新建。1.6 线材轧机的特点、作用及工艺要求线材轧机是以它生产的产品来命名的。从第一套线材轧机问世，至今已有100多年的历史。线材轧机的发展是随着用户对线材产品尺寸的精度、表面质量、性能及盘重等日益增长的要求不断发展的。线材轧机的发展及演变过程主要代表为：横列式线材轧机，半连续式线材轧机和连续式线材轧机。顾名思义，线材轧机是轧制线材的轧钢机。起作用也就是是可以轧制不同的规格的线材。世界上第一套高速线材轧机于1966年在加拿大斯太尔摩柯钢铁公司建成投产，该轧机是由美国摩根公司研制的，高速线材轧机的主要特点集中在它的无扭精轧机组发面。主要特点如下：这种机组以碳化钨辊环代替轧辊，使换辊简单化。再换辊时，传动系统可保持原样，不必拆卸，这就可以取消换轴，采用精密的齿轮传动，把电机与输入轴直接连接，从而解决了轧机的振动问题，提高了轧制速度。概括而言，高速线材轧机的主要特点为：高速、单线、无扭轧制、组合结构小、辊径宽度小、延伸大、轧件尺寸波动小。碳化钨有很高的耐磨性，轧出的线材表面光滑。线材是热轧生产中断面最小，长度最大，而且是盘成卷状的产品，其断面主要是圆形，也有六角、方形和异形断面的。圆形断面线材的规格是，经常生产的是，盘卷内径为700mm以上，外径为盘重为100-300kg不等。线材按用途分热轧状态和经二次加工制订，导金属制品两种。后者要求断面形状和尺寸准确。目前的技术已能将线材断面尺寸公差和圆度控制在，长度公差在以内。线材生产工序随生产车间的产品品种和设备配置各异，其曲型生产工艺如下图所示：小方坯加热轧制水冷卷曲冷却检查捆轧出厂 图1.1线材工艺图：原料准备称重装料加热轧制冷却卷取运输道冷却检查打捆称量入库控制冷却 图1.2一般工艺流程图线材轧制的特点：1. 多采用小辊径高转速以提高生产率。目前线材轧机成品出口速度已达到100m/s以上，一些新式精轧机轧辊的直径仅为152mm，而转速高达9000rpm以上。高速轧制还能促进使终轧制轧件首尾温度一致。2. 机架多，分工细。因产品断面单一，轧机专业化程度高，总延伸率大。现代线材轧机一般有21-28台轧机，并分为粗轧、中轧、预精轧、精轧机组。3. 高线无扭线材轧机具有特殊的孔型系统，Y型轧机多辊孔型系统，一般分为三角-元等孔型系统。轧机孔型系统有椭圆-椭圆、弧菱-弧菱-圆-椭圆-圆-椭圆-圆及平-平-椭圆-圆等孔型系统下面是摩根高速线材轧机工艺图：图1.3摩根高速线材轧机的工艺流程图高速线材轧机的冷却工艺中控制冷却区的核心，设备是吐丝机。它不仅能使散卷冷却，也能把高温直线前进的线材一期望的线环直径成围后坪铺于斯太尔摩输送辊道上。它为高线的实际生产提供了可能性。1.7 本文设计的内容、特点 本文的实际题目是：高速线材精轧机的设计。精轧机机组由10架轧机分两列串联而成，轧机的布置形式采用45°交叉排列的形式；实现了无扭轧制，采用了滚动和油膜轴承，线材进口的速度大概是16m/s左右，出口轧机的速度达到100m/s。该设计主要为精轧机中的45°倾斜无扭轧机。其主要特点是：以碳化钨辊环代替轧辊，使换辊简单化，从而解决了轧机的振动问题，提高了轧制速度，并提高了轧件尺寸精度。第二章 高线精轧机的设计计算2.1 设计整体方案高线精轧机是高速线材轧制过程的重要环节，其辊环直径前五台为222mm，后五台轧辊半径为174。前后机架轧辊轴互成90°，辊环悬臂安装，机架为焊接结构，轧辊轴装在偏心套中，通过丝杆及螺母的转动偏心套的移动，使辊缝发生变化，达到调整辊缝从而达到调整轧制的半径目的。2.2 轧机总体布置精轧机由一台电动机通过联轴器带动一变速箱，变速箱分出两个齿轮轴，每个齿轮轴带动五台轧机。这两队五台轧机交错串联连接，成为一个轧机组。应为这十台轧机的传动比是悦来越大的，所以这十台对线材的轧制速度是越来越快的。第一台轧机的轧制速度大概是20m/s，最后一台轧机的轧制速度大概是100m/s。这里计算轧机的数据是挑选第一台轧机计算的。其他的计算以此类推2.3 力能参数的计算轧辊参数： 最大辊身直径 Ø222mm 最小辊身直径 Ø174mm 辊 环 宽 度 91mm 孔 型 半圆形 有效工作辊径 Ø201mm 注：有效工作辊径=（辊身直径-1.33x轧槽深度）x1.01传动系统： 总传动比（电机对应第一台轧机）: i=167/57×34/86×33/31=1.088直流电机： 功 率： N=6300 KW 转 速： n=850/1570 rpm 电 流： I=960 A 电 压： V=560 v 压下系统： 辊缝调节： 0.41mm/转（调节螺丝） 轧机的转动惯量： 4.02kg*m² (以换算到电机轴上)2.3.1轧制力的计算2.3.1.1平均轧制力的计算 采用S.爱克隆德方法计算轧制时的平均单位压力 Pm=(1+m)(k+µ) (2-1) 式中： m考虑外摩擦对单位压力的影响系数; k轧制材料在静压缩是变形阻力; Mpa 轧件粘性系数；kgs/mm² µ变形速度；s¹(1)外摩擦影响系数 m=1.6µ-1.2(h0-h1)/(h0+h1) (2-2) 式中： µ摩擦系数；因为轧辊环材料是碳化钨，属于硬面铸铁轧辊，所以µ=0.8（1.05-0.0005t） (2-3)t为轧制温度；t=950°则：µ=0.8（1.05-0.0005t）=0.8(1.05-0.0005x950) =0.46 h0、h1轧