铁矿被炼成铁水进而又被炼成钢。经过了两次冶炼,我们终于得到了钢水,下一步就是要将钢水变成钢制品了。钢水可以先被浇入一个模子(铸模)中,让它凝固成钢锭。以后根据需要再把钢锭加热进行各种轧制;也可以让钢水流入一个装置中,不等它冷却就直接进行轧制,这样的轧制是连续的,一头是流动的钢水,一头就是轧出的产品。这叫连续浇铸法。钢水也可以直接浇铸成多种产品,这需要先做出一个和产品完全对应的模具,然后将钢水浇进去,待钢水凝固后打碎模具取出产品。
对钢的加工分可为冷加工和热加工。热加工需要对钢进行加热,然后再进行锤击、冲压、模压和轧制。其中锤击和冲压又被称作锻造。轧制是应用最广的加工方法,它主要是使钢在两个转动的轧辊间通过,钢的温度和两个轧辊间的压力、距离及速度相配合,就能轧制出不同的钢制品。这有点像我们看到过的压面条的方法。冷加工也有轧制,还有挤压和拉制。冷加工通常比热加工得到的产品要精细些,一般都是在热轧后进行冷轧。
现代化的轧机(见下图)可以每秒一百多米的速度轧制出钢条,可以轧出五六米宽的厚钢板,有2000吨力量的大剪来切断厚厚的钢板,还能制出直径二米多的钢管。这些庞大的设备都在计算机的控制下轻松自如地运转。除这些以外,数万吨的水压机,可将数百吨重的大钢块像揉面团一样做出各种形状来。
生产每种产品,都应从换辊开始做好准备工作。为了保证轧制生产正常进行,在轧制之前必须对轧辊位置、轧机主辅部件及有关设备进行检查。轧机的构造不同,需要检查的项目也不同,一般必须检查的事项有:
1)按主电机起动运转管理制度及轧钢机运转技术操作规程,通知各有关岗位做到安全起动、安全运转。
2)运转前给冷却水,经过一段时间的空转,检查轧机运转是否正常,检查各种轴承的温升是否正常,看有无过热及变形的不正常现象。
3)提前准备试轧料、慢速出钢并不得轧制低于规定温度的轧件,以免引起主电机跳闸或安全装置损坏。
4)试轧过程中要测量各道红坯尺寸,并按调整图标检查尺寸是否正确,表面质量是否良好。试轧合格后才可进入正常生产。
轧钢车间的机械设备,按其在生产中起的作用不同,可分为主要设备和辅助设备。凡用来使金属在旋转的轧辊中比阿星的那部分设备通常为主要设备。主要设备排列成的作业线称为轧钢机主机列。轧钢机主要设备由一个或数个主机列组成。主机列由主电机、轧机和传动机械三部分组成。轧机一般由轧辊、机架、轧辊的调整装置、轧辊平衡位置、轧辊轴承等构成。传动装置的作用是将电动机的动力传给轧辊, 其组成形式与轧机的型式和工作制度有关。在很多轧机上,传动装置是由减速机、齿轮座、连接轴和联轴节等部件组成的,有时还有飞轮。
主电机是为轧辊旋转提供动力的设备。在轧制过程中,不需要调速的轧机,通常采用交流电机驱动,双差动调速和交流变频调速技术。直流电动机工作灵活,调速范围宽但造价比交流电动机高的多。
连接轴是将动力由齿轮座传给轧辊,或由一架轧机的轧辊传给另一架轧机的轧辊,或由主电机直接传给轧辊的一种装置。通用的连接轴有万向接轴和梅花接轴两种。
所有的轧辊直径都有一定的变化范围。从装上新轧辊到轧辊报废,轧辊的轴线位置要上下变化,而齿轮座中的人字齿轮的轴线是不变的。万向接轴允许轧辊轴线对人字齿轮的轴线℃),可以平稳地传动扭转力矩。而梅花接轴允许的倾斜角只有1-2度,只适用于工作轧辊中线之间距离变化不大的轧机。它拆卸方便、便于换辊。
梅花接轴和梅花轴套要与轧辊轴颈尺寸相适应,以便换辊时拆卸、承受较大冲击载荷和延长使用寿命。轴套一般用铸铁制成,在受力很大的情况下用铸钢制成。轧辊直径大于500㎜的型钢轧机其接轴和轴套重量较大,为了使梅花接轴和万向接轴的重量不作用在梅花轴套或万向接轴的铰链上,通常在接轴的中间装有接轴托架,以平衡接轴的重量,使接轴平稳地转动。
由于梅花接轴与万向接轴各有优缺点,所以近来出现一种联合式接轴,即在接轴与齿轮座链接的一端采用万向接轴链接,而接轴与轧辊连接的一端采用梅花接轴连接。另外还有弧形齿轮接轴等。
开口式机架有机架底座和上横梁组成。其优点是制造简单、装卸、换辊方便。其缺点是强度和刚度较低,轧辊辊跳值较大。
闭口式机架为一整体铸件制成,其优点是强度和刚度较大,轧制压力较大或对轧件尺寸要求较严的轧钢常用闭口式机架,例如初轧机、钢板轧机、冷轧机等。
半闭口式机架与机架盖之间用斜连接。它兼用开口式和闭口式两种机架的优点,装卸、换辊方便,制造容易,有较大的刚性。一般大中型型钢轧机多采用这种形式的机架。
轧钢机在轧钢过程中由轧制力引起的内力沿机座各承载零件分布的盈利回线,简称应力线。为了提高轧机刚度,采用各种技术措施将应力线缩短了的轧机,就是短应力线轧机。短应力线轧机是一种高刚度轧机。
短应力线轧机取消了普通轧机中长度较大的受力件机架,而在轧辊的每侧两个拉紧螺栓将刚性很大的两个轴承座固定在一起,大大缩短了轧机应力回线长度,使轧机具有较大的刚性。
短应力线轧机发展到了取消轧机机架牌坊,所以一般也成为无牌坊轧机。短应力线)容易实现负公差轧制。因为轧机的高刚度保证了产品的高精度。
3)轧机的辊系在换辊前可以预安装,调整好,停车后10分钟左右即可换上新辊系,而预调好的新辊系轧过一二根钢后即可保证产品合格,因此该轧机预调性能好、换辊快、成材率高。
上辊调整装置:实现使上辊压下或抬起。常见的有三种型式:a 手动压下,有齿轮螺杆结构,主要用于型钢轧机。B电动压下,有电动上辊调整结构,也有通过一级蜗轮蜗杆和两级圆柱齿轮进行调整结构。一般初轧机、钢板机等采用电动上辊调整结构。C液压压下。
下辊调整装置,实现下辊的抬起或落下。常用的形式有两种:a齿轮螺杆下调整结构;b斜块螺杆下调整结构。
中滚调整结构:三辊式型钢轧机一般是固定不变的,但由于辊颈和轴瓦的磨损,中辊会有较大的松动,使下轧制线孔型发生较大的变化 ,所以要用中辊调整结构来保证中辊位置固定。
轴向调整装置:实现轧辊演轴向移动。常用的结构形式有两种:a侧压板,是目前使用最多的一种轴向调整结构;b勾头螺栓。
2)梅花轴套,装载轧辊的梅花头上。当轧制扭矩超过允许扭转力矩时,梅花轴套先破裂,从而起到保护轧辊的作用。
3)联轴节,装在传动机构的轴与轴之间的连接处,当电机过载时,联轴节中的销子被剪断,从而起到保护电机的作用。
4)过电流继电器和热继电器,位于电机的电源输入处。当输入电流超过负荷时,它能自动切断电源,起到保护电机的作用。
导板用来引导轧件正确进出孔型,使轧件在水平方向不致左右偏斜和歪扭。装载入口处的导板称入口导板,装在出口处的称为出口导板。有时把导板装载导板盒中。
卫板安装在出口侧用来防止发生缠辊事故。下卫板装在导板横梁上。上卫板固定较难,而且它不像下卫板那样工作可靠,其顶端可能因机架振动而离开轧辊,也可能因轧件撞在卫板尖上造成事故。在孔型设计时采用上压,是避免这种麻烦的有效措施。
反围盘的作用是将平放的椭圆形、菱形、矩形轧件导向下一机架,并翻转90度角使轧件立着进入方孔或立轧孔。在围盘的跑槽内轧件不能自然地完成上述翻转动作,必须借助于扭转导管。
正围盘的作用是将立放着的方形由一架轧机导向另一架轧机,并使轧件自然翻转45度角平着进入椭圆孔型。
立围盘的作用是在同一机架上,将上轧制线的轧件导向下轧制线度角。有些生产焊管坯的轧机也使用立围盘,这种立围盘只起导向作用,不起扭转轧件的作用。
滚动导板与滑动导板的不同之处在于改变了轧件与导板间的相对滑动关系,在轧件进入孔型时,导辊随着轧件的前进而转动,所以它不但可以正确地夹持轧件,引导轧件进入孔型,而且可以减少轧件的刮伤,大大提高刚材表面质量。但滚动导板的体积较大。
2)横向移动设备,在初轧机和型钢轧机上,当轧件在不同机架和不同孔型中轧制时,用来使轧件横向移动。一般常用的横向移送设备有推床、爪式或链条式移钢机以及既能纵向运输,又能横向移送的交叉辊道等。
3)升降设备,在型钢和初轧机的轧制过程当中用来翻转轧件。型钢轧机常见的翻转设备有翻转门、翻转辊、翻钢机等。初轧机则借助推床上的翻转钩和推床本身的移动实现翻钢。
轧钢机的附属设备在轧制过程中是不可缺少的。附属设备的多少、使用的合理与否,不仅直接影响轧机的生产能力,而且对工人的劳动条件也有重要影响。
按用途分:半成品轧机和成品轧机两类。半成品轧机包括:各类初轧机、钢坯连轧机及中小型开轧机。成品轧机包括型钢轧机、钢板轧机、钢管轧机及特殊用途轧机。半成品轧机和型钢轧机的大小常用轧辊的名义直径即人字齿轮的节圆直径表示。钢板轧机的大小用轧辊身长度表示,并按所轧钢板厚度分为厚板、中板、薄板轧机。钢管轧机一般以所轧的钢管外径表示。
按布置形式分:有七种。单机座轧机、横列式轧机、纵列式轧机、半连续式轧机、连续式轧机、越野式轧机、布棋式轧机。
1)一列轧机由一台电动机驱动。各架轧机的轧辊转速相同,不能随着轧件长度的增加而提高轧制速度,所以产量低、劳动生产率低;
3)轧机操作方式为穿梭轧制或活套轧制。每架轧机可以轧制若干道次,变形灵活,适应性强,产品品种范围较广,操作比较容易。
为了克服横列式轧机速度不能调节的缺点,出现了多列横列式轧机。常见的有二列横列式、三列横列式轧机等。
但是,此类轧机轧制时轧件顺序地进入每架轧机而不构成连扎关系,轧件随轧制道次增多而加长,机架之间的距离随轧件长度的增加而增加。因此,纵列式轧机要占较长的厂房,这类轧机只适用于大、中型型钢生产。为了克服这一缺点,从纵列式轧机进而发展为越野式或布棋式轧机。
越野式与布棋式轧机除保留了每架轧机一道这一特点外,还具有横列式轧机布置的一些特点,即在越野式和布棋式轧机上,轧件的头部和尾部在不同道次是交替变换的,即上一道的头部变成这一道的尾部,这一道尾部又成了下道的头部。轧件轧制过程中有横向移动。越野式和布棋式轧机布置比较集中,克服了纵列式轧机厂房过长的缺点。这类轧机的轧制速度也较快,适用于生产大、中、小型复杂断面钢材。
在一定的轧制条件下,完成从坯料到成品的变形过程称为变形制度。其主要内容是确定总的变形量和道次变形量。变形量的分配是工艺设计的重要参数,它是轧制设备选择和辊型设计的主要依据。变形制度轧机产量、产品质量起重要的作用。
初轧机的压下规程、型钢轧机的孔型设计、钢板轧制的压下规程以及钢管轧机制表的部分内容都属于变形制度。
速度制度的主要内容是选择轧制速度,也就是确定各道次的轧制速度以及每道中不同阶段的速度。轧制速度高,轧机产量就大。因此提高轧制速度是现代轧机提高生产率的主要途径之一。但是轧制速度的提高受到轧机结构及其强度、电机能力、机械化与自动化水平等一系列因素的限制。
温度制度规定了轧制时温度区间,即开轧温度和终轧温度。温度制度是否合理对轧机产量、设备安全及产品质量有直接影响。
轧制周期 是指轧制一根钢所用的总时间(包括各道次轧制时间和间隙时间)和相邻两根钢之间的间隙时间。
轧制节奏 是指机组每轧一根钢所需要的时间(即轧制第一根钢与第二根钢之间的时间间隔),它是决定轧机产量的主要因素。
2)切分轮法 先通过孔型将轧件轧成两个或两个以上形状相同的并联。
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