确定轧机类型及布置形式

确定轧机类型及布置形式

3.1.1轧钢机选择的原则

轧钢机选择的主要依据是车间生产的钢材的钢种、产品品种和规格、生产规模的大小以及由此确定的产品生产工艺过程。

在选择轧钢机时一般要注意考虑下列原则：

1）在瞒足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑；

2）有较高的生产效率和设备利用系数；

3）保证获得质量良好的产品，并考虑到生产新产品的可能；

4）有利于轧机机械化、自动化的实现，有助于工人劳动条件的改善；

5）轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简单，维修方便；

6）备品备件更换容易，并利于实现备品备件的标准化；

7）有良好的综合技术经济指标。

对于线棒材轧机、钢管轧机、钢板轧机除了要求一定的强度外，还要求有足够的刚度，以保证这些轧制产品正确的几何形状和精确的尺寸。因此，选择轧钢机时除遵循上述的一般原则之外，要从产品的工艺要求出发，根据不同产品的生产特点和具体要求来确定轧机的结构型式、主要技术参数和它们的布置形式。

3.2轧机布置选择比较

3.2.1横列式轧机

横列式轧机，特别是粗轧机组要求多道次轧制，轧制速度慢，轧制节奏长。而坯料断面小，轧件温降快，头尾温差大，在给定坯料尺寸、成品规格时，为尽量减少轧制道次，需尽可能选用快速延伸孔型系统。如椭圆—方、六角—方孔型。横列式布置的轧机，同一机列轧辊的转速相同，轧制速度并不随轧件长度增加而提高，因而产量小，轧机劳动生产率低，轧制产品的质量也差，不易实现自动控制，国外已淘汰。这是横列式布置轧机的重要缺点。

3.2.2顺列式布置的轧机

采用跟踪轧制方式，每架轧机只轧一道，各架轧机具有不同的轧制速度，可

以随轧件长度的增加而提高轧制速度，因而具有较高的生产率。每架轧机只轧一道，轧辊L/D=1.5～2.5，机架多采用闭口式，刚度大，产品精度高，不连轧，各架互不影响，调整方便。

但是轧件轧出的长度随道次的增加而加长。机架之间的距离也随轧件长度的增加而增加。因此顺列式布置的轧机有较长的厂房，导致车间占地面积和投资的增加，故只适宜于生产断面尺寸较大的钢材，或用于其它布置形式的粗轧机列。

3.2.3连续式布置的轧机

除了每架顺次轧制一道外，还必须保持连轧关系的各架轧机单位时间内金属秒流量相等的原则。由于连续式布置的轧机易于实现轧制过程的机械化和自动化。可以采用较高的轧制速度，因而具有很大的生产能力。连续式布置的轧机是各类轧机发展的方向。

横列式轧机与连续式轧机的比较：

横列式轧机，特别是粗轧机组要求多道次轧制，轧制速度慢，轧制节奏长。而坯料断面小，轧件温降快，头尾温差大，在给定坯料尺寸、成品规格时，为尽量减少轧制道次，需尽可能选用快速延伸孔型系统。如椭圆—方、六角—方孔型。

横列式轧机的自动化程度低，轧机喂钢和翻钢需要人工完成或采用轧机前后辅助设备机械化操作，因此，对咬入条件、孔型对轧件的夹持力、轧件在孔型中的稳定性等方面要求较高，需尽可能选用六角—方、菱—方等孔型系统。

连续棒材轧机的坯料断面大，机架间距小，单道次轧制、轧件温降和头尾温差已不是影响轧钢生产和产品质量的主要因素；相反，在高速轧制时（v≥10m/s），变形功转化的热量占轧制温度变化的主导地位，轧件产生温升，以中间水冷为主要手段的控温轧制和以节能降耗为目的的低温轧制地位相对突出，因此，尽可能减少轧制道次的要求远不如横列式轧机那么迫切。

连续棒线材轧机把提高轧机作业率及产量，保证坯料内外质量和成品尺寸精度，以及降低轧辊消耗和成本等作为增强产品市场竞争力的主要手段。因此，要求选用的孔型系统变形柔和、生产稳定、孔型磨损均匀，这些正是椭圆—圆孔型系统的典型特征。

连续棒线材轧机产品规格范围宽，为尽量采用共用孔型和调整孔型，特别是生产较大规格从精轧机组前几个机架甚至从中轧机组出成品，因此要求圆孔前

置，这也相应扩大了椭圆一圆孔型系统的使用范围。

连续棒材轧机已广泛使用微张力和活套控制技术。粗、中轧机组的微张力控制系统，不仅需要各道次轧件断面相对稳定，而且需轧辊工作直径相对稳定，即需要孔型磨损均匀，从而缩短轧机自适应过程，降低微张力控制系统的调节频率；就活套控制而言，活套器的设置及其工况与轧件断面形状和大小密切相关。显然，圆、椭圆轧件与同断面积的其它等轴轧件相比，惯性矩较小，更容易成套，而且其断面周边呈弧形，可以减轻成套过程中轧件弯曲及活套辊与轧件接触对轧件表面质量的影响。这对裂纹敏感、采用控温轧制的合金钢棒材更为有利，这些也是选用椭圆—圆孔型系统的重要原因。

比较各轧机布置形式的优缺点，本设计采用全连续式布置轧机。

3.2.4轧机机架数确定

对于每架只轧一道的连续式轧机，确定其机架数是比较容易的。因为其机架数目一般不少于轧制道次，只要知道轧制道次即可确定机架数。

轧制道次和机架数可用下式[6]确定：

ln ln p

N μμ∑=………………………………………..（3） 式中：

N ——机架数目；

μ∑——由坯料到成品的总延伸系数；

p

μ——各道次的平均延伸系数。

24n n F D π=………………………………………（4） 2

024165135.473.1416

n F F μ∑⨯===⨯ 设计孔型系统为箱形孔和椭圆-圆的组合孔型生产系统。

箱形孔平均延伸系数p μ=1.25 ～1.4；椭圆-圆平均延伸系数p μ=1.3 ～1.4；

根据以上经验数据，再参考同类棒材车间，p μ=1.32。

ln ln176.9517.68ln ln1.32

p N μμ∑=== 选取机架数为18架。

生产大规格产品可甩过架次（空过），减少轧制道次。

综上所述，粗短应力线轧悬臂式机，中、精轧可选用短应力线轧机，全线全连续式布置型式，具体规格为见表5：

表5轧机布置形式

机架 布置形式

轧机结构 #1～#6 平／立交替布置

悬臂式轧机 #7～#12 平／立交替布置

卡盘式机架、四拉杆机构短应力线轧机 #13～#

18 平／立交替布置（#14、#16、#18机架为平／立可转换机架)。

卡盘式机架、四拉杆机构

短应力线轧机 轧制分为粗、中、精轧三部分。采用平立辊交替的轧机，这样轧件在轧机中可以不用扭转，改善咬入，减少事故的发生。

轧机结构形式主要以轧辊的数目、配置和大小来区分，有如下几种：

(1)二辊轧机

(2)三辊轧机

(3)四辊轧机及多机架连轧

(4)多辊轧机

(5)复合式多辊轧机

(6)万能轧机

根据本设计的要求，由于是全连轧生产，所以轧机全部选二辊轧机平立交替布置，这样可以改善咬入，减少事故发生。