冷軋車間設(shè)計

精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上軋鋼車間設(shè)計課程教案井玉安2005.1.20專心-專注-專業(yè)教 案 用 紙內(nèi) 容重點、要點1. 車間設(shè)計總論摘要：本章主要講兩個大問題，即車間設(shè)計（工藝設(shè)計）的主要內(nèi)容和車間設(shè)計的基本程序，通過對這兩個問題的掌握使學(xué)生對軋鋼車間有一個總體認識，為畢業(yè)設(shè)計打基礎(chǔ)。 1.1 車間設(shè)計的基本內(nèi)容1.1.1 軋鋼車間設(shè)計的基本內(nèi)容通常由生產(chǎn)工藝設(shè)計、機械設(shè)備設(shè)計、廠房與基礎(chǔ)設(shè)計、供水與排水，熱力（供氣）與電力，通風(fēng)與照明，運輸?shù)仍O(shè)計所組成。其中車間生產(chǎn)工藝設(shè)計是整個軋鋼車間設(shè)計的總體部分。主要任務(wù)是根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，確定生產(chǎn)工藝過程，確定軋機組成，選擇所需各種設(shè)備，畫出車間工藝平面布置圖，最后對水、電、動力、熱力、通風(fēng)照明、廠房建筑等設(shè)計提出要求。最后形成文件即車間設(shè)計說明書。1.1.2 軋鋼車間工藝設(shè)計（車間設(shè)計說明書）的主要內(nèi)容一 總論（前言、綜述、概況）（對該產(chǎn)品生產(chǎn)有一全面了解）1 車間年產(chǎn)量、產(chǎn)品品種規(guī)格等2 原材料、動力、燃料的來源及市場情況3 本設(shè)計與同類企業(yè)相比具有的特點4 目前建設(shè)的內(nèi)容與遠景規(guī)劃5 車間的勞動組織、建設(shè)投資、經(jīng)濟與社會效益6 遺留問題與解決意見7 若擴建需說明現(xiàn)狀、擴建理由，并提出充分利用現(xiàn)有設(shè)備及構(gòu)筑物挖潛革新的措施8 其它要說明的問題注：對畢業(yè)設(shè)計綜述應(yīng)從以下幾個方面論述、闡述：1 品名稱、品種、規(guī)格、用途、生產(chǎn)方法等2 xxxx產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展歷史（主要指生產(chǎn)方法重要的工藝變革及設(shè)備改進等）3 目前的生產(chǎn)狀況、主要指生產(chǎn)該產(chǎn)品目前采用的新工藝、新設(shè)備等技術(shù)生產(chǎn)展望，發(fā)展方向、對未來的預(yù)測（提出那里應(yīng)改進，應(yīng)向何方向發(fā)展）深入理解車間工藝設(shè)計的步驟及其內(nèi)容。二 產(chǎn)品方案與生產(chǎn)方案制定1 產(chǎn)品方案編制：選擇典型（計算）產(chǎn)品，編制產(chǎn)品方案2 生產(chǎn)方案選擇制定：選擇工藝方案三 生產(chǎn)工藝流程制定及金屬平衡計算1 根據(jù)生產(chǎn)方案，以計算產(chǎn)品為依據(jù)列出工藝流程表2 依據(jù)工藝流程計算金屬平衡，算出投料量四 設(shè)備選擇（初選、精選、確定）1 主軋機選擇、型式、噸位2 其它設(shè)備選擇五 工藝參數(shù)計算工藝規(guī)程制定與計算；溫度制度；速度制度；張力制度；輥型制度；壓力計算；冷卻制度六 設(shè)備校核1 主要設(shè)備校核：軋輥校核；電機校核；機架強度校核等2 輔助設(shè)備校核： 包括加熱爐產(chǎn)量校核、剪切機能力校核、矯直機能力校核七 車間年產(chǎn)量計算1 軋機工作圖表繪制2 軋機小時產(chǎn)量計算3 軋機年產(chǎn)量計算八 車間平面布置1 金屬流程線的確定2 設(shè)備組成及設(shè)備間距的確定3 倉庫及輔助設(shè)施面積計算4 廠房設(shè)計：車間跨距、柱距、總長度、軌頂標高及總面積5 內(nèi)部運輸6 其它指標：通風(fēng)、采暖、電源7 繪制車間平面布置圖九 各項技術(shù)經(jīng)濟指標包括金屬消耗、燃料消耗、電耗、水耗、設(shè)備消耗其它內(nèi)容：參考文獻 附表附圖：車間平面布置圖、孔型圖、程序、外文翻譯、專題撰寫。1.2 車間設(shè)計的基本程序一般經(jīng)過三個階段：初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計。但目前一般按：可行性研究、初步設(shè)計、施工設(shè)計進行。1.2.1 可行性研究是對所提工程項目從各有關(guān)方面進行調(diào)查和綜合論證、為擬建項目提供科學(xué)依據(jù)、從而保證所建項目能生產(chǎn)出高質(zhì)低耗產(chǎn)品，以最少投入獲得最大利潤。一 可行性研究的主要內(nèi)容1 市場銷售情況研究：銷售利潤建設(shè)規(guī)模及生產(chǎn)方案產(chǎn)品方案2 經(jīng)濟效果研究：綜合考慮分析投資回收率、近期、遠期利潤、原料政策、投資風(fēng)險程度等、資金（固定及流動資金）來源、利息、折舊等。3 工藝技術(shù)研究：工藝技術(shù)及設(shè)備4 工程條件研究：資源儲量、原料來源、廠址氣象、水文地址、交通運輸、水電動力、建筑材料、協(xié)作區(qū)域、文化生活設(shè)施、環(huán)保（三廢處理）等，進行綜合分析比較。二 其它方面：勞動力來源、費用、人員培訓(xùn)、建設(shè)進度、工廠組織機構(gòu)體制可行性研究步驟1 調(diào)查研究收集資料：市場研究、相關(guān)企業(yè)調(diào)研。調(diào)研報告。2 對資料進行客觀分析、預(yù)測、判斷、提出方案。3 方案比選：幾個方案、各述利弊、分析比較、選擇最佳方案。4 編制可行性研究報告：項目名稱；主辦單位；主要技術(shù)負責(zé)人與經(jīng)濟負責(zé)人；項目審批文件；承辦企業(yè)的情況與條件；生產(chǎn)規(guī)劃；物料供應(yīng)；廠址選擇；技術(shù)與設(shè)備；建設(shè)資金；項目實施與進度；人員培訓(xùn)；經(jīng)濟效益評價等。1.2.2 初步設(shè)計（技術(shù)設(shè)計）按設(shè)計任務(wù)書給定的條件，在可行性研究的基礎(chǔ)上進行的設(shè)計，最后形成設(shè)計說明書。其中初步設(shè)計是基礎(chǔ)設(shè)計，技術(shù)設(shè)計則更詳盡嚴密。1.2.3 施工設(shè)計是設(shè)計的最后階段，任務(wù)是為制造設(shè)備、廠房基礎(chǔ)、其它構(gòu)筑物的施工提供依據(jù)。內(nèi)容包括：車間的土建設(shè)計；設(shè)備施工圖紙；各項施工文件及說明。1.3 車間設(shè)計的依據(jù)車間設(shè)計任務(wù)書是依據(jù)，由有關(guān)上級部門下達。設(shè)計任務(wù)書的基本內(nèi)容包括：1 車間的生產(chǎn)規(guī)模、品種2 生產(chǎn)方案3 建廠地址，廠區(qū)范圍，資源利用狀況、各種材料供應(yīng)、運輸?shù)? 要求達到的技術(shù)水平，經(jīng)濟及社會效益5 投資及勞動定員的控制數(shù)字。6 環(huán)保要求重點掌握可行性研究的主要內(nèi)容2 生產(chǎn)方案與產(chǎn)品方案制定2.1 產(chǎn)品方案的編制2.1.1 產(chǎn)品方案定義產(chǎn)品方案是指所設(shè)計的工廠式車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品名稱、品種、規(guī)格、狀態(tài)以及年計劃產(chǎn)量。產(chǎn)品方案一段在設(shè)計任務(wù)書中加以規(guī)定。產(chǎn)品方案是進行車間設(shè)計的主要依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品方案可以確定生產(chǎn)方案（工藝）及選擇設(shè)備。2.1.2 編制產(chǎn)品方案依據(jù)主要依據(jù)是：國民經(jīng)濟發(fā)展對產(chǎn)品的要求；產(chǎn)品在全國的平衡；建廠地區(qū)的資源條件、自然條件、投資等。2.1.3 計算（典型）產(chǎn)品的選擇計算產(chǎn)品定義：用做進行車間設(shè)計依據(jù)的產(chǎn)品。選擇依據(jù)：有代表性（產(chǎn)量大、有代表性）；通過所以工序；要與實際相接近，要保留一定的調(diào)整余量。產(chǎn)品方案與計算產(chǎn)品確定后，按產(chǎn)品名稱、合金牌號、狀態(tài)、規(guī)格范圍、產(chǎn)品等列成表，如表2.1所示。表2.1 某冷連軋廠（車間）產(chǎn)品方案產(chǎn)品名稱產(chǎn) 品 規(guī) 格 /mm產(chǎn)量/萬噸所占比例/%厚寬長普通及深沖用低碳鋼板0.20.360015001000600052.552.5普通及深沖用低碳鋼帶0.20.36001500卷22.522.5鍍鋅鋼板0.250.5570015001000600013.513.5鍍鋅鋼帶0.250.557001500卷1.51.5鍍錫鋼板0.150.55520105040010009.09.0鍍錫鋼帶0.150.555201050卷1.01.0合計1001002.1.4 產(chǎn)品標準與技術(shù)要求1 技術(shù)要求：指產(chǎn)品的牌號、規(guī)格、表面質(zhì)量及組織性能等方面的要求。2 產(chǎn)品標準分為國標（GB）部標（YB） 企標（QB），它是根據(jù)產(chǎn)品使用上的技術(shù)要求和生產(chǎn)部門可能達到的技術(shù)水平而制定的。產(chǎn)品標準一般包括：規(guī)格標準（產(chǎn)品牌號、形狀、尺寸、表面質(zhì)量及相關(guān)參數(shù)）； 性能標準（化學(xué)成分、物化性能、機械力學(xué)性能、熱處理性能、晶粒度、性能及其它特殊性能等）； 實驗標準（取樣部位、試樣形狀尺寸、試驗條件及實驗方法）； 交貨標準（交貨驗收時的包裝、標志、方法及部位等）。2.2 生產(chǎn)方案的選擇2.2.1 生產(chǎn)方案定義是指為完成任務(wù)書中規(guī)定的產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)而采取的生產(chǎn)方法。選擇生產(chǎn)方案時，應(yīng)考慮設(shè)計規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量及技術(shù)經(jīng)濟指標的要求。2.2.2 選擇生產(chǎn)方案的依據(jù)1 金屬與合金的品種、規(guī)格、狀態(tài)及質(zhì)量要求。2 年產(chǎn)量大小3 投資多少、建設(shè)速度、機械化的程度及將來發(fā)展。4 經(jīng)濟效果、工藝的成熟條件等。2.2.3 鋼材的生產(chǎn)方案一 板帶鋼生產(chǎn)：0.2薄帶箔材，0.20.4薄板，4中厚板1 中厚板生產(chǎn)：單機四輥可逆式，雙機架（2+4或4+4）可逆式；半連軋連軋2 熱軋薄板帶鋼：全連續(xù)式，半連續(xù)式、3/4連續(xù)式2.012mm0.8mm3 冷軋帶鋼：單機可逆、連軋（3機架 4機架 5機架 6機架）0.12.0mm二 型鋼生產(chǎn)1 橫列布置普通軋法2 萬能軋法3 型鋼連軋4 熱及冷彎型鋼5 擠壓法三 管材生產(chǎn)1 熱軋法：自動軋管機、連軋管機、兩輥斜軋穿孔、三輥斜軋穿孔、菌式穿孔機、張力減徑機、皮格爾軋管、狹舍爾軋管機2 熱擠壓3 焊接：直縫焊、螺旋焊4 冷加工：冷軋 冷拔、冷旋壓四 線材生產(chǎn) 以下成卷交貨 一般斷面為圓形1 橫列式（二輥軋機）2 半連續(xù)式（三輥軋機）3 連續(xù)式（二輥+45°無鈕式或二輥+Y型無鈕）（單線或三線） 2.3 軋鋼生產(chǎn)中的先進生產(chǎn)工藝1 連鑄連軋緊湊式機組2 以熱代冷3 低溫大壓下控軋超強控冷（軋機電位大、冷床超強冷卻）4 柔性軋制技術(shù)5 連鑄型管坯6 熱送熱裝直軋重點理解：產(chǎn)品方案、生產(chǎn)方案的定義、制定的方法、目的。重點理解：型、板、管、線材的生產(chǎn)中最佳方案。3 生產(chǎn)工藝流程制定及金屬平衡計算3.1 工藝流程制定一 熱軋板帶連鑄坯 清理（補償）加熱軋制冷卻精整檢查驗收入庫軋制分粗軋和精軋，冷卻為層流冷卻，精整主要包括矯直、橫切、縱切。二 冷軋板帶熱軋卷柱矯酸洗切邊軋制卷取退火（退火分光亮退火和黑退火）平整精整（矯直、縱切分條橫切）檢查包裝入庫三 熱軋型鋼方坯（型坯）清理（補償）加熱軋制剪鋸切冷卻矯直四 無縫管材圓坯穿孔軋制均整張力減徑 冷卻精整（矯直、切頭尾、檢查、車絲）包裝入庫五 線材方坯 加熱 軋制（粗中、預(yù)精、精軋）冷卻（水冷、風(fēng)冷）集卷打捆檢查入庫 3.2 金屬平衡計算是指生產(chǎn)車間在一定時期內(nèi)（通常為一年）生產(chǎn)產(chǎn)品的收支情況，即投入與產(chǎn)出情況。編制金屬平衡表目的是確定出為完成年計劃產(chǎn)量所需的投料量。主要工作是計算產(chǎn)品的成材率、然后編制金屬平衡表。3.2.1 計算成品（材）率（金屬消耗系數(shù)）1 成材率定義：指成品重量與投料之比的百分數(shù)，亦即一噸原料能夠生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品重量的百分數(shù)。用公式表示為 A=100% 3.1 式中、A成材率% Q投料量 W損失料量成品率的倒數(shù)就是金屬消耗系數(shù)。成品率是車間生產(chǎn)中的一項重要指標、它的高低反映了生產(chǎn)管理和工藝技術(shù)設(shè)備等各方面的水平，直接影響企業(yè)的生產(chǎn)成本。因此產(chǎn)前必須對其進行正確估算。3.2.2 影響成品率的主要因素凡是造成廢品的生產(chǎn)及銷售因素都是影響成品率的因素。（1） 燒損：氧化燒損15% 一般表面積愈大、加熱時間越長、溫度越高、氣氛氧化性越強則燒損越大。（2） 溶損：在酸、堿或化學(xué)處理等過程中的損失。0.11.0%（3） 幾何損失：切頭、切尾、切邊殘屑消理（車皮、鋸切、鏟）110%（4） 工藝損失：技術(shù)損失、各工序由于設(shè)備、工具、技術(shù)操作及表面介質(zhì)等問題造成的質(zhì)量不合要求的產(chǎn)品。如詐漏、軋斷、軋卡、卡鋼、 超差、浪形、軋扭、腰薄、耳子、性能不合格等。由于成品率直接影響生產(chǎn)成本，因此實際生產(chǎn)中應(yīng)盡可能采取措施提高成材率，主要應(yīng)從工藝、設(shè)備、原料、管理（操作）四個方面入手。3.2.3 編制金屬平衡表將鋼種、各項消耗指標、年產(chǎn)量、成材率、需坯量列在以下表格中，即為金屬平衡表。表3.1 冷軋薄板鋼金屬平衡表序號鋼種坯料規(guī)格/mm消 耗 /%年產(chǎn)量/萬噸成品率/%需坯量/萬噸溶損燒損切損工藝損失t%t%t%t%1234重點理解金屬平衡的制定方法及意義、影響成品率的主要因素4 設(shè)備選擇主要內(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。包括主要設(shè)備和輔助設(shè)備。對主要設(shè)備應(yīng)在預(yù)選基礎(chǔ)上進行必要的設(shè)備負荷計算。對重要部件進行強度校核。對輔助設(shè)備可依經(jīng)驗選取不進行驗算。設(shè)備選擇一般原則是：Ø 要滿足產(chǎn)品方案的要求，保證高質(zhì)量的產(chǎn)品。Ø 要滿足生產(chǎn)方案及生產(chǎn)工藝流程的要求。Ø 要注意設(shè)備的先進性和經(jīng)濟性的合理性（性價比）4.1 主要設(shè)備的選擇不同的產(chǎn)品應(yīng)采用不同形式的軋機，軋機的結(jié)構(gòu)、數(shù)目、配置、噸位直接影響產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量，因此選擇軋機時應(yīng)以生產(chǎn)方案和產(chǎn)品方案為依據(jù)進行反復(fù)推敲。4.1.1 軋機結(jié)構(gòu)形式1 二輥軋機：可逆及不可逆兩種。管線都用。2 三輥軋機：等徑及不等徑之分。板、型、線用。3 四輥軋機：可逆及不可逆兩種。優(yōu)點多，主要用于板帶軋制。變種：HC、CVC、PC4 其它軋機：多輥軋機、萬能軋機、行星軋機、斜輥軋機、特殊軋機4.1.2 軋機數(shù)目確定一般規(guī)律是：1 熱軋板帶：半連軋為2架粗軋+7架精軋；3/4連軋為4架粗軋+7架精軋；全連軋為6架粗軋+7架精軋。2 冷軋帶鋼：1架粗軋+4架6架精軋。3 型鋼：與機架的布置形式關(guān)系較大。對順列式和連續(xù)式布置的軋機，機架數(shù)不少于其軋制道次數(shù)N=lgz/ lgp；對橫列式軋機而言，主要應(yīng)參照同類企業(yè)經(jīng)驗值確定，計算做為參考。4 線材：一般為6架粗軋、7架中軋、預(yù)精軋2架、精軋1015架，粗中軋每架可軋23道次，精軋軋1道次。4.1.3 軋機的布置形式各類軋機的布置種類繁雜、但基本形式有以下5種：1 單機架軋機：一般均為可逆軋制。比較適用于大型鋼材軋制或生產(chǎn)相對比較較落后的企業(yè)，其布置示意圖如下圖所示。2 橫列式軋機：一般由23架軋機橫向排列，整個車間由24排、412架軋機組成。軋件在其中穿梭軋制或使用活套及圍盤軋制，主要用于型線材生產(chǎn)。重點了解如何選擇設(shè)備、如何布置設(shè)備3 縱（順）列式軋機：每架只軋一道、軋件越軋越長，軋速越軋越高。生產(chǎn)效率高，但廠房長、投資大。適于大斷面成品鋼材的軋制。4 半連續(xù)式軋機：前半部分有可逆道次、后半部分連續(xù)。結(jié)構(gòu)緊湊、生產(chǎn)效率和投資比例適中，一般用于冷熱板帶的生產(chǎn)。5 連續(xù)式軋機：每架只軋一道同時軋件在各架軋機上同時過鋼，保持秒流量相等的原則。自動化、機械化程度高，生產(chǎn)效率高，用于冷熱板帶及線材生產(chǎn)。4.1.4 軋機主要參數(shù)1 軋輥：主要參數(shù)是輥身直徑及輥身長度。選擇輥身直徑時主要考慮抗彎強度和容許撓度、最小可軋度，同時要滿足咬入條件要求。輥身長度一般與所軋板材寬度及輥身上所布孔型數(shù)目有關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗一般： Dmax=（15002000）hmin（帶張力軋制時）Dmax=1000hmin （無張力軋制時）或D=KH 式中 H原料坯厚度 K系數(shù) L=Bmax+a 式中 a輥身長度余量 Bmax400時 a=50100 Bmax=4001200時 a=200400 Bmax1200時 a=200400熱軋取上限，冷軋取下限；對型鋼軋機輥身長度應(yīng)為所配孔型數(shù)總寬度加輥扁寬。至于管材穿孔機及均整機的輥身長度除考慮強度外，還要考慮管坯的咬入條件及成管后的表面質(zhì)量。L與D確定后，還應(yīng)考慮L/D的比值，L/D大則軋機彈跳大、所軋產(chǎn)品精度差。2 機架主柱斷面積3 主電機功率（后面電機校核一章講）4.2 輔助設(shè)備選擇軋鋼車間主要的輔助設(shè)備有：加熱設(shè)備；切斷設(shè)備；冷卻設(shè)備；矯直設(shè)備；卷取設(shè)備；起重運輸設(shè)備。4.2.1 加熱設(shè)備選擇1 種類：用于坯料加熱的爐子，將鋼坯溫度加熱到開軋溫度。主要均熱爐和加熱爐，均熱爐主要用于坯料的溫均熱、加熱爐用于升溫。2 爐型：軋鋼用加熱爐主要有：推鋼式加熱爐主要用于板坯、方坯加熱；步進式加熱爐主要用于板坯、方坯、管坯加熱；環(huán)形加熱爐主要用于圓坯和管坯加熱。3 產(chǎn)量：按時間計算：Q=LnG/bT 噸/小時 按生產(chǎn)率算：Q=PF/1000 噸/小時4 爐子尺寸：由鋼料長度確定寬度、由產(chǎn)量及推鋼比等確定長度 B=L+2C 單排料B=2L+3C 雙排料 C0.150.3m4.2.2 切斷設(shè)備1鋸機：有冷鋸和熱鋸之分。用于型鋼和管鋼的鋸切。一般布置在成品軋機之后冷床之前的作業(yè)線上。型式大都是滑座式鋸和四連桿式鋸，鋸片有鋼片和無齒片兩種。2剪切機：平刃剪、斜刃剪、飛剪、圓盤剪、滾切組合剪等。一般剪切薄板帶鋼邊緣和分條用圓盤剪、其它用于定尺切頭尾之用。3火焰切割、等離子切割、線切割、激光切割等。4.2.3 矯直設(shè)備將鋼材矯直。按結(jié)構(gòu)特點分：壓力矯直機、拉伸（張力）矯直機、平整機、拉伸彎曲矯直機、斜輥矯直機、型鋼矯直機等。1 拉伸彎曲矯直機：用于矯直板帶鋼、其主要參數(shù)是輥徑、輥距、輥數(shù)2 斜輥矯直機：矯直輥軸線在空間上交叉布置。輥型是雙曲線形，主要參數(shù)是曲線凹度、輥徑、輥距、輥數(shù)。3 型鋼矯直機：矯直型鋼，有閉口式和懸臂式兩種，其孔型形狀類似于型鋼軋機的孔型，一般為裝配組合孔型，通過輥圓的調(diào)整來矯直不同類別的鋼材。 5 工藝參數(shù)計算主要是工藝規(guī)程制定與計算。同時，計算軋制速度、變形速率、制定軋制溫度、計算軋制壓力、張力，確定軋輥輥型、孔型，制定冷卻工藝（開冷、終冷溫度、冷卻速度等），最后給出這些工藝參數(shù)的表格。6 設(shè)備矯核6.1 軋輥校核6.1.1 軋輥咬入能力校核COSa= tgaf 實現(xiàn)自然咬入6.1.2 軋輥強度校核輥身校核彎曲強度；輥徑校核彎曲加扭轉(zhuǎn)；輥頭校核扭轉(zhuǎn)強度；另外四輥軋機在選用軋輥材質(zhì)時要校核工作輥輥面的擠壓應(yīng)力；6.2 電機能力校核6.2.1 傳動力矩的組成要確定主電機功率、必須首先確定傳動軋輥的力矩。在軋制過程中，在主電機軸上，傳動軋輥所需力矩由以下幾個部分構(gòu)成：M=Mz/i+Mm+Mr+Md式中：Mz軋制力矩使軋件產(chǎn)生塑性變形 i軋輥與主電機間的傳動比 Mm附加摩擦力矩、作用于軸承、傳動機構(gòu)等位置 Mr空轉(zhuǎn)力矩。克服空轉(zhuǎn)時的摩擦力距 Md動力距，克服加速、起動等時刻的慣性力矩1 軋制力矩的計算按軋件對軋輥的作用力、軋制力矩Mz=2 P·a式中：a力臂 a=Lj 力臂系數(shù)，冷軋板帶時0.330.42，熱軋板帶時0.420.50 Lj接觸弧長度1.5 2 3 5 10 20123410 20 30 kwh/t0.1 0.5 5 10 10012320 40 60 kwh/ta 11150板坯機 b 11700熱連軋機組 2250線材軋機 25機架冷軋低碳鋼 3500大型軋機 35機架冷軋板帶 4250穿孔機組圖6.1 各種軋機的典型能耗曲線按能耗曲線確定軋制力矩時需要一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)，一般對于型鋼和管鋼為噸位產(chǎn)品能耗占總延伸系數(shù)的關(guān)系圖，如圖6.1所示。根據(jù)能耗曲線，第n+1道次的單位能耗為 （an+1-an）kwh，若軋件重量為G噸，則該道次總能耗為A=（an+1-an）G再按軋制所耗功A與軋制力矩關(guān)系 Mz=A/t =AR/vt算出Mz 即可。 式中 角速度 /弧度t時間/s v軋輥圓周速度 /m/s R半徑 /m注意：用能耗法算出的中為軋制力矩和摩擦力矩之和。2 附加摩擦力矩軋制過程中克服軸承、傳動機構(gòu)中的摩擦力所需力矩。故有兩部分組成 Mm=Mm1+Mm2 Mm1=P/2×f1×d1×4=P×d1 ×f1 為軸承中的附加摩擦矩 P軋制力 f1軸承摩擦系數(shù) 滑動軸承 f1=0.050.1 滾動軸承 f1=0.0030.01 液體摩擦軸承 f1=0.0030.004 Mm2=(1/1-1)(Mz + Mm1)/i 為換算到主電機軸上的摩擦力矩 1傳動機構(gòu)（減速機、齒輪機座）的效率齒輪：1=0.960.98 皮帶：1=0.850.90最后 Mm=Mm1/i+Mm23 空轉(zhuǎn)力矩：是空載轉(zhuǎn)動軋機主機列所需力矩?？辙D(zhuǎn)時軋輥、接軸、齒輪、飛輪等到主電機的傳動比不同，因軸頸半徑各不相同，因此，應(yīng)分別計算后再加合。即 MK=MKn=(Gn×F n×dn )/2in通常按經(jīng)驗定： MK=（0.030.06）MH MK 電動機的額定轉(zhuǎn)矩4 動力距：起動及加減速度時的慣性力矩。 Md =GD2/375×dn/dt 式中 G轉(zhuǎn)動部分重量 D轉(zhuǎn)動部分慣性直徑 dn/dt角加速度6.2.2 靜負荷圖要校核和選擇主電機，除知其負荷值外，還需知軋機負荷隨時間的變化圖，力矩隨時間變化的圖稱為靜負荷圖。靜力矩為：M=Mz/i+Mm+Mr軋制時間按：tn=Ln/vn Ln軋后軋件長度間隙時間按間隙動作所需時間或經(jīng)驗現(xiàn)場數(shù)據(jù)定。靜負荷圖的畫法如圖6.2所示。b 單機架軋機軋數(shù)道的靜負荷圖tt /sMc /噸/米tM0a 單獨傳動的軋鋼機的靜負荷圖t /sMc /噸/米t5t4t3t2c 同時軋數(shù)根軋件的軋機的靜負荷圖t1t /sMc /噸/米d 集體驅(qū)動的連軋機的靜負荷圖MMMMMt /stMc /噸/米圖6.2 各類軋鋼機的靜負荷圖6.2.3 負荷圖的畫法（動靜負荷圖合成） 圖6.3 可逆軋機的速度圖與負荷圖t5t4t3t2nbnat /stntnMd4Md2Md1Md3Mdt /sMkMjt /sMkM5M4M3M2MkM1Mt /s6.2.4 主電機功率計算當主電機的傳動負荷圖確定后，才能對電動機的功率進行計算。此工作由兩部分組成：一是由負荷圖算出“等效力矩”，它不能超過電機的額定力矩，二是負荷圖中的最大力矩不能超過電動機的允許過載負荷和持續(xù)時間。若為新選電機，則應(yīng)依據(jù)等效力矩和所要求的轉(zhuǎn)速選擇電機。1 等效力矩計算軋機工作時電機負荷是間斷式的不均勻負荷，而電動機的額定力矩是指電動機在一定負荷下長期工作時其溫升在允許的范圍內(nèi)的力矩。因此，校核電機時首先應(yīng)計算出等效力矩：Mjum= tn軋制時間內(nèi)各段純軋時間 /s tn軋制時間內(nèi)各段間隙時間 /s Mn純軋時間所對應(yīng)的力矩 /N.m Mn間隙時間對應(yīng)的空轉(zhuǎn)力矩 /N.m2 電機校核校核電動機溫升條件學(xué)： Mjum MH校核電動機過載條件學(xué)： MmaxKG×MH KG電動機的過載系數(shù) 直流2.02.5 交流 2.53.0 電動機達到最大KG×MH時，允許持續(xù)時間為15s，否則電機將升溫。3 電動機功率的計算對新電機，需要根據(jù)等效力距計算電動機的功率。即：N=（1.03 Mjum×n/）kwn電機轉(zhuǎn)數(shù)、r/min 電動機到軋機的傳動功率。重點理解軋輥強度校核方法難點是電機能力校核，包括電機力矩計算和校核7 車間年產(chǎn)量計算7.1 軋機工作圖表軋制過程安排的合理與否，直接影響到軋機產(chǎn)量和軋制質(zhì)量，從而影響到生產(chǎn)企業(yè)的各個方面。表示軋制過程中軋制道次和時間關(guān)系的圖表即為軋制圖表。軋制圖表是分析和研究軋制過程的工具，通過對軋機工作圖表的分析，可清楚看出軋件在軋制過程中的軋制時間，各道次的間隙時間，軋制總的延續(xù)時間，軋制過程中的交叉軋制情況，軋件在任意某一時刻所處的位置等，從而分析軋鋼機的工作情況，找出工序間的薄弱環(huán)節(jié)便于改進，使軋制過程趨于合理，準確計算各種時間從而計算軋機產(chǎn)量，挖掘軋機潛力，計算軋制中的軋制壓力和電機的負荷，合理安排工藝。7.1.1 基本概念1) 純軋時間：軋件在軋輥縫中產(chǎn)生塑性變形的時間。2) 間隙時間：道次間隙時間和上下兩塊鋼之間的間隙時間。3) 軋制節(jié)奏時間：平均軋一塊鋼所需的時間。4) 軋制總延續(xù)時間：軋機工作圖表即是表示以上四個時間的內(nèi)在聯(lián)系和變化規(guī)律的圖表。7.1.2 軋機工作圖表的幾種基本形式TzTt時間 /s道次a 單機架可逆軋機的工作圖表軋機的布置方式不同則軋機的工作圖表也不同，幾種典型的軋機工作圖表如下：TzTt時間 /s道次b 2架橫列式軋機軋機的工作圖表c 順列式軋機的工作圖表TzT時間 /s道次t時間 /s道次d 五機架冷連軋機的工作圖表TTzt圖7.1 各類軋機的工作圖表1) 單機可逆式軋機的工作圖表特點：道次間隙時間基本相同；純軋時間越來越長；軋制周期為：T=Tz+t=tzh+tj，軋制周期較長。2) 橫列式軋機的工作圖表特點：橫向移鋼時，道次間隙時間較長；純軋時間越來越長；存在交叉軋制；軋制周期為：T=Tz -Tjch =tzh+tj-Tjch，軋制周期相對單機可逆式軋機較短，但相對其它布置方式仍然較長。3) 順列式軋機的工作圖表特點：每架只軋一道，無可逆道次；其各道次純軋時間近于相等；調(diào)整軋速和機架間距可使間隙時間近似相等；軋制周期為：T=Tzh+t，軋制周期很短，產(chǎn)量很高。4) 連續(xù)式軋機工作圖表軋制周期為：T=Tz+t特點：每架只軋一道，無可逆道次；其各道次間隙時間隨軋制速度提高而減少；通過各架秒流量相等，故各道次純軋時間完全相等。軋制總延續(xù)時間和軋制節(jié)奏時間均很短，產(chǎn)量很高。7.2 車間年產(chǎn)量計算7.2.1 軋機的小時產(chǎn)量軋鋼機軋制某一品種的產(chǎn)品時。單位時間內(nèi)生產(chǎn)出的產(chǎn)品重量為。也稱軋鋼機的生產(chǎn)率。常以小時、班、日、月、和年為時間單位計算。其中小時產(chǎn)量為常用指標，通常技術(shù)上可以達到的小時產(chǎn)量為： A=3600Qb/T 噸/小時 Q原料重量 /噸 T軋制節(jié)湊 /秒 b成品率 /%實際小時產(chǎn)量需乘以軋機利用系數(shù).A1=3600QK1b/T 噸/時 K1軋機利用系數(shù)， K10.800.85K1是實際軋制節(jié)奏時間與理論軋制節(jié)奏時間的比值。K1受以下幾個因素影響：由于操作失誤造成一次沒有送入輥縫；軋件打滑；翻鋼不成功；前后工序不協(xié)調(diào)造成的時間耽擱；生產(chǎn)中的零星小事故但不需要停車修理造成時間損失（如換孔型，調(diào)整導(dǎo)衛(wèi)）等。總之在沒有停車的情況下所造成的時間損失使得軋機實際達到的小時產(chǎn)量要小于理論小時產(chǎn)量，二者之比即為軋機利用系數(shù)。7.2.2 軋機的平均小時產(chǎn)量當一個車間有若干個品種時，每個品種的小時產(chǎn)量均不同，為計算出年產(chǎn)量，就必須算出軋機軋制的所有產(chǎn)品的平均小時產(chǎn)量，也稱為綜合小時產(chǎn)量。計算平均小時產(chǎn)量有兩種方法：1) 按軋制品種的百分數(shù)計算Ap=1/(a1/ A1+ a2/ A2+.+ an/ An ) 噸/時 (加權(quán)平均取倒數(shù)) 式中 a1 a2 an 不同品種在總產(chǎn)量中的百分數(shù) A1 A2 An不同品種的小時產(chǎn)量2) 按勞動量換算系數(shù)計算選取一個或幾種產(chǎn)品作為標準產(chǎn)品，以其它產(chǎn)品的單品種小時產(chǎn)量與標準產(chǎn)品的小時產(chǎn)量相比，得出勞動量換算系數(shù)。將各產(chǎn)品的單品種小時產(chǎn)量乘以換算系數(shù)，即可得到經(jīng)過換算后的與該品種相當?shù)钠骄r產(chǎn)量。X= Ab /A 式中Ab標準產(chǎn)品的小時產(chǎn)量， 噸/小時 A某產(chǎn)品的小時產(chǎn)量， 噸/小時勞動量換算系數(shù)X可根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)流量數(shù)字來確定。主要考慮了生產(chǎn)產(chǎn)品時的難易程度。某些參考資料中都能查到各種產(chǎn)品的勞動量換算系數(shù)。教材中給出了型鋼中的以重軌及圓鋼為標準產(chǎn)品的勞動量換算系數(shù)。將上述兩公式結(jié)合后可得到：Ap=1/(a1/ A1x1+ a2/ A2 x2+.+ an/ An xn) 噸/時7.2.3 影響軋機小時產(chǎn)量的因素主要的影響因素有：原料重量、成品率、軋制節(jié)奏、軋機利用系數(shù)。1) 原料重量：坯料重量G越高則小時產(chǎn)量A越高。一般情況下，當坯料斷面不變時，坯料重量G越高則小時產(chǎn)量A越高，但有一極限值，斷面變化時，若斷面面積增加則小時產(chǎn)量開始增加，后期減小，因為斷面增加，純軋時間增加。由此可知，采用無頭軋制可增加產(chǎn)量。2) 軋制節(jié)奏時間：T越短時A越高。軋制節(jié)奏時間T越短時A越高，故實際中可利用合理分配軋制道次，使個架軋機負荷均勻；減少間隙時間；實行交叉軋制；強化軋制過程增加壓下量。3) 成品率：B升高則A升高，故應(yīng)減少各項損失。4) 軋機利用系數(shù)：K升高則A升高。提高作業(yè)水平。提高自動化機械化程度加強管理。7.2.4 車間年產(chǎn)量計算軋鋼車間年產(chǎn)量是指一年內(nèi)軋鋼車間各種產(chǎn)品的綜合產(chǎn)量。計算公式如下：A= Ap× Tjw ×K2 噸/年 式中 Tjw一年內(nèi)軋機最大可能工作的小時數(shù)對連續(xù)工作制度的軋機為：Tjw =(365- T1 T2 T3 ) ×(24- T4 ) T1 T2 一年中計劃大修和定期中小修時間 /天 T3年計劃換輥時間. /天 T4每天規(guī)定的交接班時間. /小時對非連續(xù)工作的軋機(節(jié)假日休息)：Tjw =(365- T1 T2 T3 - T5) ×(24- T4 ) T5 國家規(guī)定每年節(jié)假日的時間 /天 K2為軋機的時間利用系數(shù)，由于非計劃停工造成的時間損失。如事故、斷輥、孔型提前磨損、待料、停電等。一般型鋼軋機K2 =0.80.9。8 車間平面布置車間平面布置是指設(shè)備和設(shè)施按選定的生產(chǎn)工藝流程確定平面位置。平面布置的合理與否對設(shè)備能力的發(fā)揮，工人操作安全、生產(chǎn)周期的長短及生產(chǎn)率的高低等都有很大的影響。因此，設(shè)計時應(yīng)從實際出發(fā)合理布置車間設(shè)置。8.1 車間布置應(yīng)遵循的原則滿足生產(chǎn)工藝要求，使生產(chǎn)合理。既有利于生產(chǎn)，又要占地面積小，運輸線短，以求縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率和單位面積產(chǎn)量。操作方便 安全生產(chǎn)。人行道與金屬線平行，避免金屬（原料與成品）流線與金屬廢料及其它材料的運輸成互相交叉?？紤]將來的發(fā)展，留有余地。8.2 金屬流程線的確定金屬流線是指各類產(chǎn)品由原材料到成品的工藝流程線，把所選設(shè)備與設(shè)施布置在相應(yīng)工序的工藝流程線上，同時要考慮中間堆料場地和運輸?shù)葐栴}。常見的金屬流程線有以下幾種：1) 直線式：從生產(chǎn)的連續(xù)性及運輸?shù)姆矫婵词亲詈侠淼?。常用于連軋機。但受到廠房長度的限制，經(jīng)濟上不合理，投資大。一般廠房長度不要超過500m，如圖8.1a所示。2) 直線橫移式：適于管材車間，自由流動，如圖8.1a所示。3) 曲折式：適合多跨車間，節(jié)省廠房，如圖8.1b所示。4) 放射式：由一個設(shè)備加工后進到兩個以上設(shè)備加工時使用，如圖8.1c所示。5) 匯聚式：由兩臺以上相同設(shè)備加工后進到一臺設(shè)備再加工時采用如圖8.1d所示。6) 過度式：精整工段，如圖8.1e所示。7) 分枝式：設(shè)備數(shù)目不多，品種多時使用，如圖8.1f所示。實際應(yīng)用時，由原材料到成品加工線長，工序多，設(shè)備復(fù)雜，可能采用幾種形式的組合。(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)8.3 設(shè)備間距的確定在設(shè)計車間平面布置圖時，首先要做出生產(chǎn)工段，輔助工段，包裝，實驗室，動力系統(tǒng)，生活間及辦公室等都分布在內(nèi)的平面圖，而且同時要做幾個方案加以比較分析，最后確定一個交好方案。在平面布置圖上首先根據(jù)生產(chǎn)工藝流程的順序和要求布置各種生產(chǎn)設(shè)備。主要從以下幾個方面考慮：1) 布置主要設(shè)備時，要使產(chǎn)品流線方向最好與廠房縱向一致，盡量避免橫向運輸。2) 在考慮設(shè)備之間相互關(guān)系和間距時應(yīng)根據(jù)產(chǎn)量大小，軋制產(chǎn)品長度，及設(shè)備操作條件等因素，在保證滿足生產(chǎn)要求的條件下，盡量緊湊，以節(jié)省車間面積。設(shè)備彼此間的距離，可依照經(jīng)驗確定。3) 軋機最好能布置在一個順向的軋制跨間內(nèi)，電動機放進單設(shè)的主電室，高壓泵站應(yīng)放在單獨的房間，不要離軋機太遠。4) 對軋鋼車間來說，橫列式軋機機列間的距離，順列式軋機機座間的距離，加熱爐與軋機間的距離，軋機前后輥道長度，軋機至剪切設(shè)備的距離，精整工段各設(shè)備間的距離等均應(yīng)依據(jù)各階段軋件的長度和同時容納的軋件的個數(shù)及某些特殊工藝要求加以確定。連軋機各機架間距離主要取決于設(shè)備是否房得下，安裝，換輥，檢修以及其他特殊工藝要求。5) 對管棒材車間來說，擠壓機，拉拔機，冷軋管機及輔助設(shè)備的相對位置，也是依照產(chǎn)量、長度、及工藝要求加以確定。6) 布置設(shè)備時，不能位于吊車達不到的范圍，離廠房的注腳邊緣必須留出一定距離。7) 要確保人身安全及安裝維修等工作方便，留操作面積。以型板管的車間平面布置圖為例講解，同時參考設(shè)計圖紙。8.4 倉庫面積的計算為保證生產(chǎn)的連續(xù)性，車間內(nèi)要留有原材料，中間半成品，成品料場地。8.4.1 原料倉庫面積的計算原料倉庫面積大小受以下幾個方面因素影響：軋機的生產(chǎn)能力；坯料和成品的鋼種；斷面的形狀和尺寸；坯料供應(yīng)情況；倉庫中對料坯檢查，清理，修磨所須面積大??；允許坯料堆放高度及單位面積存放負荷。通?？砂聪率接嬎悖篎=m2 式中A軋機小時產(chǎn)量 /噸/h n存放天數(shù) /天 K金屬消耗系數(shù) Q每立方米空間所能存放的原料重量 /噸 H每堆原料高度 /m 0.7倉庫利用系數(shù)一般原料可按存放710天考慮，由外地運進可按1020天考慮，堆放高度及單位面積負荷見教材P543B34-2所示。8.4.2 中間倉庫（料場）面積計算中間倉庫面積取決于產(chǎn)品生產(chǎn)周轉(zhuǎn)時間，應(yīng)根據(jù)堆放鋼材總數(shù)量來決定，中間倉庫鋼材堆放總量為：W=AT /噸 式中A軋機平均日產(chǎn)量 噸/天 T生產(chǎn)周轉(zhuǎn)時間 /天 軋機產(chǎn)量與各精整設(shè)備產(chǎn)量上的不平衡系數(shù)一般情況下，中間倉庫鋼材儲量可按軋機35天的平均日產(chǎn)量計算，合金鋼可按810天計算。這樣，中間倉庫面積為：F=W/q /m2q平均單位面積堆放量 噸/ m2 8.4.3 成品倉庫面積確定 基本同原料倉庫面積的計算。但當全廠設(shè)備總成品庫時，可按37天的平均日產(chǎn)量計算。當全廠無成品庫時，則按710天的軋機日產(chǎn)量考慮。此外，還應(yīng)考慮成品進行表面檢查、清理、驗收、精整、包裝等工序位置。8.5 軋鋼車間廠房組成與立面尺寸主要解決車間跨度、柱距大小的相關(guān)問題，立面尺寸主要是確定吊車軌道面標高和設(shè)備工作面標高問題。長：柱及柱距 寬：跨及跨度 高：設(shè)備工作面標高（吊車軌道面標高）8.5.1 廠房跨度的確定軋鋼車間一般由原料跨、加熱跨、主軋機跨、精整跨及成品跨組成?？缍仁侵杠囬g橫向上兩柱中心線的距離，故也稱跨距，一般可視為廠房寬度。廠房跨度的布置要由生產(chǎn)工藝流程、軋機組成及地形條件等因素決定，廠房寬大勞動條件好，但造價成本高?？缍瘸凉M足工藝條件外，還要符合建筑統(tǒng)一模數(shù)的規(guī)定。所謂模數(shù)，是一種基本尺度單位，我國以100mm為基本單位模數(shù)，擴大后，常以3m、6m、15m、30m為擴大模數(shù)。一般廠房跨度大于18m時以6m為模數(shù)，小于18m時以3m為模數(shù)，特殊時也可采用21m，27m，33m的跨度，而通常以6m或以6m的倍數(shù)（9，12）為模數(shù)。8.5.2 柱距尺寸柱距是車間縱向上相鄰兩根柱之間的距離。無特殊要求時一般為612m模數(shù)，車間為數(shù)個柱距之和，柱距數(shù)取決于車間總面積，同時，要考慮全廠整個布局。8.5.3 吊車軌面標高的確定從吊車軌道面到地坪的距離稱為吊車軌面標高，也稱工藝高度，通常受設(shè)備高度，操作臺形式和高度，運輸要求檢修及換輥，通風(fēng)及照明，經(jīng)濟效率等的影響。當?shù)踯嚨踹\貨物時，需要跨越的最高設(shè)備高度已知時，可按下式計算工藝標高：H=h1+h2+h3+h4+h5 /mh1最高設(shè)備高度h2安全距離0.40.5mh3所吊最大物件高度h4吊具高度h5吊鉤極限位置到軌面距離h6軌頂面到起重小車最高頂面尺寸h7屋架下弦到起重小車間隙 一般100-300mm由此可確定廠房剖面高度H，=H+h6+h7根據(jù)經(jīng)驗：一般均熱跨和厚板廠軋鋼跨高度最大可達16m，中型廠軋鋼車間軌面標高一般為8m，小型廠則為6m。8.5.4 車間布置圖畫法1) 比例，圖標，設(shè)備表按制圖要求填寫2) 廠房柱網(wǎng)表示法a) 車間輪廓線用細實線和粗實線間的線表示b) 柱號和跨度代號的圓圈直徑為812mm，柱子用實線“+”表示c) 柱號從左到右以標在圖的左側(cè)或左側(cè)ABAd) 跨度標號從下到上以 標在圖的左側(cè)e) 起重運輸設(shè)備軌道用單劃線表示3) 生產(chǎn)設(shè)備的畫法及尺寸標注a. 設(shè)備一律采用準確的形象圖表示。輪廓線用粗實線畫出b. 設(shè)備坐標尺寸，原則上以設(shè)備中心線中心進行標注，不好找時以一個基準面標注。4) 圖例重點是能夠畫出各種形式的軋機的工作圖表并理解特點掌握軋機平均小時產(chǎn)量的計算方法重點是掌握設(shè)備間距的確定，能夠合理地將所選設(shè)備布置在相應(yīng)位置上。重點是能夠畫出車間布置圖