350中轧线材轧机设计1 绪论1.1 选择的背景和目的线材的用途很广，在国民经济各部分中都有着大量的应用。

除了建筑等还可以作为其它加大工车间的原料，如拔丝车间、钢绳车间、钢丝网车间和螺丝车间等都有应用。

线材生产的特点是轧制断面小、长度长的螺纹钢，最小断面为∮0.5毫米线材。

线材轧制是将120×120毫米断面轧成33×33毫米的断面是粗轧阶段，从33×33毫米断面轧成17×17毫米断面一般称为中轧，继续将断面变小到∮10毫米以下称为精轧。

轧制过程中轧件散热快、温变快、特别是头尾变黑，使得轧制困难。

因此，控制轧制过程中的温度是最重要的。

随着盘重的增加，轧件的长度加大，表面散热加大，由于轧制时间长，造成轧制沿长产生不同温度，造成轧件尺寸波动大，影响轧件的机械性能。

沿长度波动很大。

这样就给调整工作带来更大困难。

更容易出现耳子。

在轧制过程盘重大的轧件轧制道次多,温降也大,温度变化是线材轧机非常重要的因素。

一般为提高生产率、提高产品质量，都采用钢坯一次轧制，一次加热成材。

在断面小道次多的情况下只有采用高速轧制才可以解决温降的大问题。

线材轧机轧制道次多，轧机的布置就多。

为保证温度，只有采用高的线速度轧制才能解决温度降的问题。

由于高速轧制的发展，轧机在轧制过程中易产生冲击，给线材生产又带来安全问题，所以要孔型和前后导卫配置合理采用耐磨材料防止快速磨损。

线材生产由横列式向连续式发展。

而且采用自动化、高速化。

由于轧制速度快，轧后冷却需要配合发展不同工艺的冷却方法，使线材质量有了很大的提高。

随着原料、加热、轧制和精整工序新技术的采用，使线材产品满足国民经济快速发展的线材需求量。

为了提高生产率，采用钢坯一火成材，即加热一次轧制成线材产品。

线材轧机合为粗轧、中轧和精轧三个机组。

为保证线材的性能和表面质量以及内部晶粒组织，要求轧机进行改造更新，采用新技术改变轧制工艺。

近年来采用的高速轧制，出现了无扭轧制的新型轧机。

这次设计选择中轧线材轧机设计。

中轧轧机可采用二重式或复二重式布置。

轧机采用三辊轧机。

在我国不少中小型线材厂采用，它可以满足品种繁多产品的需要，而且投资少见效快。

又比较灵活，仍在采用的一种轧机。

350中轧线材轧机孔型采用椭圆—方孔型，轧辊采用冷硬铸铁，采用“拉而不紧”的围盘、最大轧制速度为3.5米/秒。

通过三辊轧机设计，提高单体机械设备的设计能力。

同时也了解该轧机在线材轧机组的地位和作用，培养设计的综合能力。

1.2 线材轧机在我国内部的发展趋势1.2.1 线材车间轧机布置的改进将横列式、复二重式布置向高速连轧线材生产发展。

粗轧机采用箱—立箱、六角—方发展，中轧采用菱—方发展，精轧采用椭圆—方发展。

这样便于轧机咬入，延伸系数相应提高。

防止臂头减少轧制事故。

中轧与精轧采用多线轧制。

连轧机采用单线轧制，精轧机前设有活套，以补充中轧和精轧机的不同程度的延伸差。

用活套补偿这些特别是高速线材轧制轧机布置的重要特征。

1.2.2 采用无扭精轧机组，发展现代化车间实行高速无扭线材轧制，是保证线材生产高生产率、低消耗发展趋势。

轧机采用单线布置，轧后冷却自动化。

最早出现的是丫型轧机，以后逐步发展框架式45°无扭转精轧机，到当代最先进的45°悬臂式高速无扭精轧机。

它们的特点是：1、丫型轧机丫型轧机是采用每个机架装有三个轧辊组成相似于字母“丫”形，称为丫型轧机。

丫型轧机类似于生产钢管的现代化三辊减径机，每个机架有三个互成120°布置的圆盘状的轧辊,由若干台机架紧凑地连续地布置在一起组成连轧机组。

采用上传动或下传动。

丫型轧机为三角弧边组成三角圆组成三角—圆孔型系统。

这类轧机前后道次变形均匀，张力可控制在2％的范围内，采用恒微张力轧制。

该轧机的优点：由于相邻机架轧辊方位互相错开、变形均匀，因轧件六向压缩，所以轧件不会臂头，不用切头适于低塑性轧制；由于机架轧辊中心线互相错开一个角度，因此，轧件不扭转，轧制速度可以提高到50—60米/秒；采用整体传动，结构紧凑，易于实现自动化。

但是轧辊成形是在专用特殊磨床上加工，孔型磨损后不能在轧制线上换辊，氧化铁皮不易去除，轧辊磨损快。

发展前途向无头轧制，连铸连轧发展。

2、框架式45°无扭高速精轧机组机架为闭口框架，采用双支撑滚动轴承：传动轴于地面成45°，各轧辊互成45°，通常有8个机架组成，传动轧制速度达50米/秒。

成组吊装，用液压缸移动轧辊来更换孔型。

其优点：轧制线固定不变、采用椭圆—椭圆孔型系统实现无扭轧制、轧件免受扭转、轧废大大减少。

由于传动系统中减少了接轴与联轴器，降低了传动件的振动，提高产品尺寸精度，轧辊弹跳稳定，生产率高。

其缺点是：制造困难、寿命短、基建投资大、占地面积大。

3、悬臂式45°高速无扭精轧机悬臂型45°高速无扭精轧机是小辊径轧机，传动轴与地平面成45°角，最高轧制速度为70～102米/秒。

该机组由t架组成，单线轧制，采用椭圆—圆孔型系统。

采用耐磨的碳化钨轧辊，轧辊采用快速液压工具进行，节省换辊时间，占地面积小。

由于采用小直径工作辊延伸率高。

其优点归纳如下：(1)轧制速度快，生产率高；(2)成品精度高，延伸率高，线材表面质量好；(3)事故停工少，槽孔寿命长，操作效率高，快速换辊，节省换辊换槽孔时间，设备磨损少。

这样的轧机应用广泛，是现代轧机的样版。

1.2.3采用恒微张力轧制在高速无扭转线材轧机之间采用恒微张力轧制,即使微拉和微推相结合,消除推钢严重影响线材断面尺寸变化。

减小负载，降低传动件的损坏，减少设备事故。

减少轧钢过程中的过度拉钢是生产技术人员努力方向，是线材轧制水平重要标志之一。

1.2.4对传动系统的改进方向1、提高轧辊的耐磨性采用耐磨性好的轧辊材料。

采用热喷涂，提高轧辊表面的耐磨性，通常采用碳化钨材料，热喷涂轧辊表面碳化钨层。

由于孔型变化小，产品有较高的粗变和较好的表面质量，轧槽寿命长。

2、提高机架刚变采用大断面的轧钢机机架，也可采用应力线轧机。

使轧机变形小，刚度大，提高轧制精度。

1.2.5控制冷却和性能控制控制冷却是工艺的需要及性能的保证，可以减少表面氧化铁皮。

这是线材轧机重大技术学术之一，它可以减少氧化铁皮，改善金相组织及性能，防止马氏体及贝氏体出现，保证了线材的机械性能。

高速无扭线材轧机，采用单根、高速、无扭和恒微张力轧制。

它需要头越小越好，发展前途向无头轧制或连铸连轧发展，采用大压下量轧机和线材轧机组合。

采取先进的散卷冷工艺，轧制中采用自动张力控制装置，连续轧制自动测径。

并采用直接数字控制计算机。

1.3 中轧线材轧机的研究方法和内容1.3.1 线材生产车间的平面布置和中轧机的作用线材厂平面布置如图1.1所示1.500开坯线材轧机2.400粗轧线材轧机组3.切头事故剪4.350中轧线材轧机组5.300精轧线材轧机6.250精轧线材轧机图1.1线材长平面布置图350中轧线材轧机的作用是将粗轧机组33×33毫米的坯料通过中轧进一步轧制，为精轧机进一步轧制成品提供坯料。

1.3.2 线材车间生产工艺产品规格：生产普碳钢、焊条钢及优质碳素钢，最小为∮6.5毫米线材，最多轧制∮10毫米的线材，也有部分为以后加工的坯料。

工艺流程：原料→步进式加热炉加热→粗轧→切头→中轧→精轧→穿水冷却→卷取→空冷→检验→打包→入库。

粗轧机采用500三辊轧机，粗连轧采用400二辊轧机，中轧采用350三辊轧机。

精轧采用280和250二辊二重式轧机。

1.3.3 中轧线材轧机的研究内容和方法1、下厂实习了解中轧生产工艺、轧制规程、轧机生产中存在问题、收集有技术性能系数和结构特点，为制定合理方案收集资料。

2、通过认真研究选择中轧机设计方案，提出改进措施，对设计方案进行评述。

3、对主要零件进行强度计算。

4、画出方案总图，部分部件图和零件图。

5、对自动控制提出要求选择润滑方法和润滑油和润滑脂。

6、提出设备的安装方案和维修规程。

7、对设计进行分析与评价。

2 方案的选择与评价2.1 方案的选择方案选择三辊中轧线材轧机。

它可以满足生产品种和规格的要求。

提供的原料允许发挥成品车间的生产能力，保证坯料的内部组织和表面质量。

从而保证成品车间成材率和生产率不断上升。

轧机前后采用正、逆围盘保证安全生产。

主传动如图2.1所示１.主电机２.电机联轴器３.减速机４.齿形万向连接轴５.齿轮座６.梅花连接轴７.三辊轧机８.二辊轧机图２.１350中轧线材轧机组传动示意图2.2 方案评述1、主电机选择异步电机，通过棒销联轴器传动减速机。

棒销联轴器比其他联轴器容易调整安装误差，工作可靠，安装方便。

齿轮万向连接轴，精度高，调整1°～3°满足调整要求。

采用梅花连接轴便于换辊，拆卸方便。

最后一架采用二辊以便为精轧提供原料。

轧辊轴承采用胶本瓦轴承，造价低，压下采用手动压下，平衡采用弹簧平衡。

因为轧机小，满足要求。

采取改进措施：将压上机构改成调整楔块和调整丝杆。

解决压上装置的密封问题。

如图2.2所示１.轴承座２.楔块３.机架４.调整丝杆图２.２压上系统的改进2、取消H形架，由2根撑杆和一个中辊上瓦座代替。

消除H形架变形断裂事故，保证轧制生产的稳定性。

如图2.3所示( a )( b )a.改造前b.改造后图２.３Ｈ形架的改进将Ｈ形架合成两部分保证原Ｈ形架的作用。

3 主电机容量的选择3.1 轧制力的计算 3.1.1 轧辊主要尺寸的确定轧辊的主要尺寸是：轧辊的名义直径D ，辊身长度L ，辊颈直径d ，辊颈长度l ，辊头直径1d ，辊头长度1l 。

下面根据已给定的参数350=D mm 确定其它主要尺寸。

由参考文献[1，79]表3-2可知： 5.25.1～=DL(3.1) 即)5.25.1(～D L ==350（1.5～2.5） =525～875mm根据轧件宽度的需要和考虑机组体积的情况下，选择前六道次轧辊的辊身长度为750mm ，最后一道次轧辊的辊身长度为550mm 。

即750987654321=========L L L L L L L L L mm5501110==L L mm由参考文献[1，81]表3-5可知： 55.053.0～=Dd(3.2) 即)55.053.0(～D d = =350（0.53～0.55） =185.5～192.5mm∴选190=d mm 。

)3020(1～+=dlmm (3.3) 即)3020(～+=d l)3020(190～+= 215210～=mm∴选214=l mm 。

由参考文献[1，81]可知：)1510(1～-=d d mm (3.4) )1510(190～-= 180175～=mm∴选1801=d mm 。