短應力線軋機
國民經濟各行各業都需要鋼材,生產鋼材的方法有軋製、銀造、擠壓、拉拔等。其中軋製法生產的鋼材占鋼材總量的85~90%以上。軋製法,類似大家使用的壓麵條機:上下兩個輥,對著轉,麵從中間過,就被擠壓成薄片。用來軋製鋼材的機械設備叫做軋鋼機,隻不過它軋的是鋼材而不是麵條,但原理卻相類似。
軋鋼生產中,被軋的工件受軋製壓力的作用產生塑性變形,根據力的作用和反作用原理,軋輥也受到軋製壓力的反作用。這個反作用力會通過一定的路線傳到機架上去。對於上軋輥,反作用力是通過軋輥軸承傳到壓下螺絲,再到壓下螺母、軋機機架;對於下軋輥,反作用力則通過軸承座、墊塊傳到機架。力的傳遞路線所經過的零件中產生應力(零件截麵單位麵積上所受的力),這條傳遞路線就叫做應力線。所謂短應力線軋機就是應力線路較短的一種軋鋼機。它實現應力線短的途徑是改變機架結構,以4根立柱代替普通軋機的機架牌坊,而且將上下兩套軋輥軸承座用壓下螺絲連在一起。
現在,假設我們想用軋鋼機軋出5毫米厚的鋼板,大家可能想,兩輥之間的縫隙應為5毫米。可是,等軋完一量,產品的厚度卻是5。1毫米,這是什麼原因呢?原來,軋輥同其它零件一樣,受到軋製壓力的作用會產生變形,原來縫隙為5毫米,一受力成了5。1毫米,這樣軋出來的軋件當然達不到所要求的尺寸了。不僅軋輥會變形,前麵講到的應力傳遞路線上的每個零件都會有彈性變形,所有這些都將影響到產品的尺寸。如果軋機總彈性變形量過大,產品尺寸誤差太大,工廠隻好將其當作廢品。
怎樣解決這個問題呢?人們經過長期的實踐和分析,找到了三種解決辦法,
第一,增加軋輥尺寸和軋機機架斷麵尺寸。這樣做又會使軋機變得“傻、大、黑、粗”,增加設備的重量和製造的困難。
第二,采用預應力軋機,即先用液壓螺母對機架加力,軋製時,限製機架的自由變形,對機架實行“管、卡、壓”。第三,采用短應力線軋機。根據物理學中的虎克定律,受力零件的彈性變形量與其長度成正比,如果把受力零件長度減短,把力傳遞經過的路線縮短,彈性變形量就小了,軋出的產品誤差也就小了。目前,短應力線軋機技術已較熟練地應用在中小型軋銅廠中,主要用來軋製鋼筋和盤條一類的線材。
三種方法,各有千秋,用誰舍誰,是仁者見仁,智者見智,但是在我國則應當采用短應力線軋機。
據不完全統計,我國的地方小軋機有400多台,擔負著全國三分之一鋼材的生產任務,量大麵廣。而這些軋機都存在著產品精度差,軋機效率低等問題。這就必須加以改造,以滿足國民經濟的需求。而改造又要本著投資少、周期短、見效快的三個原則來進行。原北京鋼鐵學院冶金機械教研室鍾廷珍俞教授,根據自己多年積累的大量技術資料和數據,結合軋製理論,提出了一個新觀點:在若幹軋製道次中,隻有關鍵的1至3道是最終影響產品精度的,因此隻要把這幾個關鍵的道次換上彈性變形小的軋鋼機,就能提高產品精度。按照該理論,可以在現有軋鋼車間的工藝設備、動力傳動形式和軋機基礎三不變的原則下,完成老軋機改造。這是一個多快好省的辦法。
據目前已采用這種小軋機改造技術的一些工廠的生產情況表明,改造所用投資為10~30萬元,停產時間為3~5天,投產後即能正常生產。其生產工藝工人易於掌握,深受廠家歡迎。改造效果是產品尺寸褚度提高1~5倍,精度水平達到國際標準,成材率提高2~5%,軋機效率提高30%左右,生產事故明顯減少,降低7能源和原料的消耗,減輕了勞動強度,增加了收益。
短應力線軋機和預應力軋機相比,有以下幾點不同。
短應力線軋機結構簡單,而又能達到不低於預應力軋機的產品精度,用工廠的話說,簡單可靠。而預應力軋機結構上有液壓螺母,結構複雜,還要建立液壓係統,不如短應力線軋機可靠,而且製造費用要高。2短應力線軋機的軋縫是上下輥對稱調整,調好後,輥縫自鎖性好,使用方便。3短應力線軋機零件受力狀態好,特別是軸承壽命比老軋機高好幾倍;要想換輥時,連軋輥帶軸承座全部吊走,將新的一套吊來,裝上,即可生產。因此,發展短應力線軋機是揚長避短、適合我國小軋機技術改造的一種好方法。
目前世界上速度最快的線材軋機
馬鋼高速線材廠安裝著我國引進的第一套聯邦德國施羅曼“西馬克-摩根型第五代高速線材軋機。這套軋機設計能力為年產05。5~16毫米的光麵畫鋼和螵紋鋼線材40萬噸,軋機最低保證速度為75米1秒,最大速度為100米1秒。軋機用原料尺寸130X130X02000~16000毫米、單重為1560~2080公斤的鋼坯,產品以盤卷狀態經壓緊打捆後交貨,盤卷單重2000公斤。
這套軋機主體設備由7架二輥水平高剛度粗乳機、4架水平二輥式高剛度中軋機(都是雙|走鋼)、4架平立交替懸臂式緊湊型預精軋機、10架摩根重型45°無扭精軋機(均分為兩線),組合式步進加熱爐,輥式延遲型斯太爾摩線和單軌順鉤盤卷運輸係統組成。
這套軋機機組噪聲低,振動小,運行、操作安全可靠,易於控製。其工藝技術先進,能軋製的鋼種有低、中、高碳鋼,低合金鋼、冷鐓鋼、焊條鋼、彈簧鋼、鉻軸承鋼和碳素工具鋼等8個鋼種。可軋出22種規格的高精度光麵線材和螺紋鋼筋。
在這套軋機上,與45°無扭精軋機配套引進的步進梁和步進底組合式加熱爐,是由意大利皮安特爐子公司設計的,具有世界先進水平。它的明顯優點,是銅坯在爐內可受到四麵加熱,斷麵加熱均勻,加熱質量可得到可靠保證,燃料泊耗低,並能消除鋼坯與水梁接觸黑印。加熱爐儀表選用數字型儀表,配有可以存儲100個加熱程序,能顯示60條加熱曲線的管理計算機。