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1、2020年7月25日星期六,第五章 设备选择,授课教师：彭良贵,压力加工车间设计课程,2020年7月25日星期六,第5章 设备选择,5.1 主要设备选择 熔铸设备选择 轧机的选择 挤压机的选择 拉拔机的选择,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择,主要设备选择的原则：,满足产品方案的要求，保证获得高质量的产品；（产品角度） 满足生产方案及生产工艺流程的要求； （工艺角度） 注意设备的先进性和经济上的合理性； （技术经济角度） 要考虑设备之间的合理配置与平衡。 （系统效率角度）,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择（熔铸设备）,熔铸设备选择：,有色金属及 合金熔炼炉,竖 炉
2、,火焰反射炉,电阻加热炉,感应加热炉,燃 料 炉,电 炉,工频炉,中频炉,高频炉,电子束炉,电 弧 炉,炉型比较： 熔炼速度、容积、能耗等技术参数； 熔炼质量； 技术水平及生产效率； 操作环境及环保； 投资及技术经济指标。,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择（熔铸设备）,熔铸设备选择：,有色金属及 合金铸造设备,半连续铸造设备,连续铸造设备,钢丝绳式半连续铸造机,液压式半连续铸造机,丝杠式半连续铸造机,立式连续铸造机,卧式连续铸造机,铸机选择： 技术参数 （铸造速度、铸锭尺寸、产量及能耗） 技术水平及生产效率； 操作环境及环保； 投资及技术经济指标。,2020年7月25日星期六,
3、5.1 主要设备选择（轧机设备）,轧机选择,轧机类型,板带轧机,管材轧机,型材轧机,（轧辊辊身呈圆柱形）,（轧辊辊身有轧槽）,（轧辊辊身呈圆锥形、 腰鼓形或盘形）,轨梁轧机,线材轧机,型材轧机,自动轧管机,周期式轧管机,连续式轧管机,多辊横向旋压机,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择（轧机设备）,轧机选择 -轧机的种类,行星轧机,二辊轧机,三辊轧机,三辊劳特式轧机,四辊轧机 （六辊）,八辊轧机,十二辊轧机,十四辊轧机,二十辊轧机,十六辊轧机,立辊轧机,二辊万能轧机,四辊万能轧机,穿孔机,三辊轧管机,钢球轧机,异步轧机（辊径差/速度差）,VC、HC、CVC、PC,2020年7月25
4、日星期六,5.1 主要设备选择（轧机设备）,Y型轧机是在钢管张力减径机的基础上，于1957年由原西德柯克斯公司设计，用作线材生产的精轧机组。轧机由互成120的圆盘型轧辊构成，其轧辊布置呈Y字型。机组一般用613架工作机座，相邻机座呈Y型与倒Y型交替布置实现无扭轧制，轧制速度可达60m/s。,开坯机：轧辊的名义直径 型材轧机：轧辊的名义直径 线材轧机：轧辊的名义直径 板带轧机：轧辊的辊身长度 钢管轧机：所轧钢管的最大外径,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择（轧机设备）,轧机牌坊窗口尺寸和主柱面积 最大允许轧制力、轧制力矩 轧制速度、电机功率、额定转速 坯料与成品尺寸 设备重量，外型
5、尺寸 年产量及标称参数,轧机选择 -轧机的主要技术参数,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择（轧机设备）,轧机选择 -轧机的布置形式,横列式 （a）,顺列式 （b）,棋盘式 （c）,半连续式（d）,全连续式 （e）,轧机布置,单机架布置,多机架布置,3/4连续式,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择（轧机设备）,轧机选择轧机主要参数,机架数 一般参照年产量相近的同类厂家。 连轧机：,立柱面积,为总延伸系数；,为平均延伸系数；,铸铁辊 a=0.6-0.8 钢辊 a=0.8-1.0 合金钢辊 a=1.0-1.2 d为辊颈直径，或支撑辊辊颈直径,主电机参数 1）主电机型式 交
6、流/直流 2）传动方式 单独传动：方便，动态速降大 集体传动：动态速降影响小 分组传动 3）额定功率和转速 一般参考同类车间预选 轧制力矩、总力矩计算、功率计算、 电机选型、额定转速确定，校核,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择（轧机设备）,轧机选择 轧辊参数,轧辊由辊身、辊颈和轴头（传动辊）三部分组成。工作辊辊身与轧件接触；轧辊辊径安装在轴承中，通过轴承座和压下装置将轧制力传递给机架；轧辊轴头和连接轴相连，传递轧制扭矩。,轧辊的基本尺寸参数有：轧辊的名义直径、辊身长度、辊颈直径、辊颈长度。,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择（轧机设备）,轧机选择 轧辊参数,轧辊直
7、径D 考虑轧辊抗弯强度及其容许挠度（工艺要求），同时注意咬入角的容许值。 经验公式： 有张力轧制时 Dmax =（15002000） hmin 无张力轧制时 Dmax 1000hmin 对型钢轧机而言，轧辊直径可由坯料高度确定： D = K1Hmax,所轧最大坯料厚度,轧机型式系数,轧件最小可轧厚度,初轧机：1.31.7 大型材：2.54.5 中型材：2.95.0 小型材：4.56.0 线 材：5.08.0,对管材轧机，其轧辊直径：,坯料直径,附加量,倍数,或,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择（轧机设备）,轧机选择 轧辊参数,辊身长度L,辊身长度余量,板带轧件最大宽度,辊身长度
8、余量与最大板宽和冷轧/热轧条件相关：,热轧： 700mmHSM， =100mm； 1450mmHSM，=150mm； 4300mmPM， =200mm； 冷轧： 650mmTCM， =100mm； 1800mmTCM， =150mm；,辊身长度与直径的关系： 初轧机： L/D = 2.33.0 二辊中厚板轧机： L/D = 1.853.50 二辊中薄板轧机： L/D = 1. 52.2 型材轧机： L/D = 1.52.5 四辊轧机工作辊： L/D = 2.54.0 四辊轧机支撑辊： L/D = 1.82.70 穿孔机： L/D = 0.550.7 自动轧管机： L/D = 1.451.55
9、均整机： L/D = 0.800.90,注意： 1）对于带液压弯辊装置的四辊轧机，为消除工作辊与支撑辊间的有害接触，支撑辊之辊身长度应比工作辊略小。 2）对于CVC等工作辊横移类轧机，工作辊辊身长应增加两倍之横移量。 3）型材轧机辊身长应考虑孔型数及其宽度。,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择（轧机设备）,轧机选择 轧辊参数,轧辊辊面硬度,轧辊硬度,软辊,硬面辊,半硬辊,（肖氏硬度约为3040HS，用于开坯机、大型型钢粗轧机）,特硬辊,（肖氏硬度约为4060HS，用于型钢轧机、板带粗轧机）,（肖氏硬度约为6085HS，用于精轧机）,（肖氏硬度约为85100HS，用于冷轧机）,轧辊
10、辊型,平辊：负凸度（热轧）、正凸度（冷轧）；倒角 CVC辊型,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择（轧机设备）,轧机选择 轧辊参数,轧辊材质（合金铸钢辊、铸铁辊、合金锻钢辊）,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择（挤压机设备）,挤压机选择：,结构形式,立式挤压机,卧式挤压机,（对中性好，占地小， 需要高厂房或深地坑）,（操作、维护容易，但占地大，易产生偏心）,传动方式,机械传动,液压传动,（吨位小，热挤压很少采用）,（吨位大，启动平稳、过载适应性好）,穿孔系统,无,有,（管棒型材都适合）,（适合挤压棒材和线坯）,连续挤压机,连续挤压原理 连续包覆原理,2020年7月25
11、日星期六,5.1 主要设备选择（拉拔机设备）,拉拔机选择：,结构形式,链式拉拔机,卷盘式拉拔机,拉丝机,卧式管棒材液压连续拉拔机,链式三线拉拔机,卷盘式拉拔机,直线式拉丝机,2020年7月25日星期六,5.1 主要设备选择,1、某厂拟生产黄铜冷轧板材，规格为0.2mm600mm4000mm（厚宽长），要求采用带式法生产，通过计算选择一台合适的成品轧机（不考虑年产量），并提出所选轧机的主要技术参数（轧辊直径、辊身长度、轧制速度、主电机功率）。,练习题,2、某厂拟生产紫铜（T2）管材55mm5mm（R态），已知铸锭尺寸为195mm350mm，要求通过计算选择一台吨位最小的挤压机。,2020年7月2
12、5日星期六,5.2 辅助设备选择 加热及热处理设备选择 切断设备选择 矫直机选择 冷却、冷床设备选择 铣面、除鳞及酸洗设备选择 起重运输设备选择 其他设备,第5章 设备选择,2020年7月25日星期六,5.2 辅助设备选择,辅助设备选择的原则：,必须满足生产工艺流程的要求； （必备） 必须保证有较高的工作效率，充分发挥主要设备的能力；（高效） 尽量选择重量轻、体积小的辅助设备，以节约投资。 （节约）,辅助设备的合理选择对产品的产量和质量有十分重要的影响，在设计时应根据生产要求确定其形式、能力和数量。,2020年7月25日星期六,5.2 辅助设备选择,包括加热炉和热处理炉： （均热，退火，淬火，
13、时效，回火，常化等）。 按工艺用途分为：铸锭的加热及均热炉； 半成品和成品退火炉； 成品热处理炉。 按加热温度分为：低温炉（轻金属及合金）； 中温炉（重金属及合金）； 高温炉（碳钢及合金钢）。,加热及热处理设备选择：,设备选型主要确定：炉型、热源、炉膛尺寸。,2020年7月25日星期六,5.2 辅助设备选择,加热炉设备-炉型选择,2020年7月25日星期六,5.2 辅助设备选择,加热及热处理设备-炉膛尺寸,1. 炉宽（主要根据坯料长度确定）,空隙间距,坯料排列数,坯料长度,其中，Q加热炉小时产量； b坯料宽度（m）； T加热时间（h）； n装料排列数； G每根坯料重量（t）。,2. 炉长（主要
14、根据加热炉产量确定）,（注：对于推钢式加热炉，还需考虑推钢比的限制）,推钢长度,2020年7月25日星期六,5.2 辅助设备选择,热处理炉设备-炉型选择,热处理炉,箱式炉,罩式退火炉,电阻退火炉,辊底式退火炉,井式退火炉,链式退火炉,气垫式退火炉,盐浴炉,接触式退火炉,炉子参数： 工作温度 炉膛尺寸 保护气氛 能耗 电机功率 生产能力 加热速度 冷却速度,2020年7月25日星期六,5.2 辅助设备选择,切断设备选择,切断设备,锯机,剪切机,折断机,圆盘锯,杠杆式锯切机,滑座式锯切机,平刃剪,斜刃剪,鳄鱼剪,圆盘剪,飞剪,作用： 1）将轧件切成规定的尺寸； 2）将轧件头/尾/边切掉。,2020
15、年7月25日星期六,5.2 辅助设备选择,切断设备选择-圆盘锯参数,1. 锯片直径（主要根据锯切材料断面尺寸）,2. 锯片厚度,3. 锯机功率,P单位锯切面积上之锯切力，MPa； B锯缝宽度mm，B=S+24mm f单位时间内锯下金属的断面积，mm2/s； h被锯件断面高度，mm； u进锯速度，10300mm/s。,2020年7月25日星期六,5.2 辅助设备选择,切断设备-锯机台数确定,锯切节奏（周期）时间,tz锯切一次的纯锯时间，s,n一根料的被锯定尺数,tj锯切一次的间隙间,s,t锯切相邻两根料之间间隙时间，s,锯机台数：,锯机生产能力要大于轧机大约15%左右。,2020年7月25日星期
16、六,5.2 辅助设备选择,切断设备-剪切机参数,平刃剪剪切力计算,H1辊道平面至剪机压板下平面之距mm, H1= h+5070mm h被剪金属的最大厚度，mm H1上下剪刃重叠量（525mm） H2压板低于上剪刃值（550mm） H3辊道上平面超出下剪刃值（520mm）,平刃剪剪切行程,2020年7月25日星期六,5.2 辅助设备选择,切断设备-剪切机参数,平刃剪剪刃长度 （剪刃长度与轧件最大宽度有关）,平刃刀片横断面尺寸,小剪机： L=(34)B 大中剪机： L=(22.5)B 板坯剪： L= B+200300mm,刀片横断面高度： h=(0.651.5)H 刀片横断面宽度： =(0.30.4)h 其中，H为被剪金属最大高度mm.,小型剪剪切力P=6001600kN n=
