金属压力加工车间设计07 辅助设备选择和生产能力计算.ppt
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1、7 辅助设备选择和生产能力计算,根据不同用途和作用,辅助设备分为加热、冷却、切断、矫直、起重运输等。(P96130)确定其型式、能力和数量。选择原则如下:1.满足生产工艺流程要求;2.保证有较高的工作效率,充分发挥主设备的能力(大10%20%);3.节省投资(重量,占地面积,性能价格比),7.1 加热设备,包括加热炉和热处理炉:(均热,退火,淬火,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)。,7.1.1 炉型选择,应考虑坯料材质,形状,断面尺寸,装料温度,产量
2、,质量等。1.均热炉主要用于初轧车间,特厚板车间加热厚度400mm的钢锭。炉型有:换热式,蓄热式,复座式均热炉等2.均匀化炉消除铝镁合金铸造时的热应力和化学成分、组织的不均匀。,上部单侧双烧嘴式长宽高:7.945m数量:30个炉坑使用燃料:高焦炉混合煤气每坑最大装入量:160t兼作塑料模具钢的回火炉,宝钢初轧产线均热炉简介,加热炉,加热坯料,以便轧制。可分为预热段、加热段和均热段。,7.1.1 炉型选择,3.连续式加热炉(1)推钢式炉投资少能耗较高,用于产量质量要求不高的车间(2)步进式炉上个世纪70年代以来在型、板热轧机取代推钢式炉的主要炉型。步进式加热炉优点 1)炉长不受推钢比限制不产生拱
3、钢,粘钢现象。2)生产能力大,单位炉底面积产量比推钢式炉高。3)维护、修炉容易。,7.1.1 炉型选择,步进式加热炉优点:3)加热均匀,表面擦伤少,质量高。4)氧化铁皮损失少,通常为0.51.5%。5)坯料种类,规格,材质,批量及温度易于调配,可加热推钢式炉无法加热的异型和薄、小规格的坯料,且易于排空检修。6)自动化程度高,与主轧机配合好。步进式加热炉缺点 一次性投资大。,7.1.1 炉型选择,(3)环形加热炉管材和有色金属型、板车间用 有固定炉壁的环形室和环形回转炉底,炉底从装料门至出料门回转一整圈的期间内,铸锭或轧坯即被加热。除基本具有步进式炉的优点外,还具有炉内气氛易控制,单位能耗少等优
4、点。但机械设备复杂,占地面积大,单位炉底面积产量(炉底强度)比推钢式炉小(生产能力小)及装出料门近(操作不便)的缺点。,7.1.1 炉型选择,(4)感应加热炉(通常为工频炉)现代挤压机车间广泛采用,其具有加热速度快,体积小,耗电低,可实现机械化自动化等优点,但对铜合金,钢锭等加热温度高,单位电耗大,产量高的车间很少采用,但对加热温度范围窄的金属或合金(如不锈钢、钛合金)仍然有采用。,7.1.2 加热炉产量计算,1.按加热时间进行计算 Q=LnG/bT 式中:Q加热炉小时产量;L炉子有效长度(m);n装料排列数;G每根坯料重量(t);b坯料的炉内宽度(m);T加热时间(h);T=cb c材质系数
5、,7.1.2 加热炉产量计算,注意:1)该法为现有炉子的产量计算,对新设计的加热炉,Q为主要设备要求的小时产量,通常按主要设备平均小时产量的1.11.2 倍计算(Q=(1.11.2)AP),或按计算产品中比例较大,小时产量较高的产品计算。2)按Q计算后,由于炉底强度的不同,按Q计算出的炉长不一定能满足加热时间T 要求,因此还必须按有关公式确定炉底强度。,7.1.2 加热炉产量计算,2.按炉子生产率指标计算 Q=PF/1000式中:P有效炉底强度(kg/m2h),通常取P=500700kg/m2h,厚规格取上限;F炉底布料面积(m2);炉子干扰系数(0.91.0),多座炉取下限;Q炉子小时产量,
6、取值同上。对于设计新炉,通常用该法计算。,7.1.3 炉子尺寸的确定,1.炉宽:主要根据坯料长度确定。单排:B=l+2C 双排:B=2l+3C 式中:l 坯料最大长度(m);C料间或料与炉墙间隙(0.20.3m),7.1.3 炉子尺寸的确定,2.炉长:L=F/b 式中:F炉底有效面积;b计算产品坯料宽度。(1)对于推钢式炉:Libmin 式中:i推钢比,坯料条件较好时 i=250300 bmin坯料在炉内的最小宽度(m)。当Libmin时,取23座炉子。,(2)对步进式炉 L确定后还应:1)增加炉长方向坯料间的间隙(n-1)a,n装料块数;a料间间隙,通常取0.05m。2)为了防止步进时坯料撞
7、炉门,增加坯料入炉定位距离,通常为11.5m(宽料取上限),当坯料位子确定后,步进机构立即作踏步运动。当L60m时,取23座炉子。有色金属用的连续炉和箱式电阻炉,感应炉主要技术参数见表5-41表5-48;热处理炉自学。,7.1.3 炉子尺寸的确定,3.推钢机的选择 推钢式加热炉炉后采用推钢机,其中有:螺旋式结构简单,重量轻,造价低,但传动效率低,零件易损。推力和推速低用于推力小于20吨的小型车间。齿条式结构复杂,重量大,造价高,但传动效率高,不需要经常维修,推力和推速大用于推力大于20吨的大、中、小型车间。液压式传动更平稳,重量更轻,结构简单,并能调速,但需要液压站。现代化车间。,7.1.3
8、炉子尺寸的确定,(1)推力:P=Qf Q被推金属的重量(t);f摩擦系数,通常取0.50.6。当P计算出来后应查相应手册确定推钢机吨位。(2)推速取决于坯料规格,炉子产量和出料方式 料高H=3040mm v=0.050.08m/s H=100300mm v=0.10.12m/s 为了减少间隙时间,回退速度约为推进速度的两倍。,7.1.3 炉子尺寸的确定,(3)行程 取决于坯料规格,辊道宽度,出料要求,一次吊运(输入)坯料量及检修要求等。通常:25004000mm,7.1.3 炉子尺寸的确定,7.2 切断设备选择,其主要有锯机,剪机,折断机三大类。7.2.1 锯机 主要有园盘锯,杠杆式锯,滑座式
9、锯等型式。园盘式锯结构简单,主要用于锯切50 mm 的 棒、型材及薄壁管材。杠杆式锯主要用于热锯小断面半成品棒、型材。滑座式锯主要用于锯切大断面的管、棒、型材。此外园盘飞锯用于连续焊管机组和冷弯型钢机组的锯切。,1.锯机参数确定(1)锯片直径D取决于被锯坯料之最大断面。D2(h+b)+d式中:d锯片的夹盘直径mm,d=(0.350.5)D h锯切件最大高度mm,b伸入辊道下面值,100150mm(新锯片),7.2.1 锯机,D 亦可按经验选取:方钢:D=10b+300 mm 圆钢:D=8b+300 mm 角钢:D=3b+350 mm 工槽钢:D=b+400 mm b锯切件宽度 mm,一般锯片直
10、径都系列化了,常用直径有1200mm,1500mm,1800mm等.,7.2.1 锯机,(2)锯片厚度S S=(0.180.2)D锯片直径mm。,7.2.1 锯机,(3)锯机功率N N=PBf10-6 kW式中: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;f=uh,h被锯件断面高度,mm;u进锯速度,10300mm/s。,7.2.1 锯机,P值大小主要取决于被锯金属在锯切温度下的机械性能,而锯齿形状、锯切速度和锯切件断面大小也有影响。锯机功率大小一般由实验确定。通常,锯机的功率和主要参数参考同类厂家或产品目录选取,表5-58表5
11、-59为各锯机之主要技术性能。,7.2.1 锯机,7.2.1 锯机,2.锯机台数(负荷率)计算 T/Tzh 85%式中:T锯切节奏(周期)时间,s;(与轧制节奏时间的确定方法同)t=t1+t2+t t1锯切一根料的纯锯时间,s;t1=(n+1)tz tz锯切一次的纯锯时间,s;n一根料的被锯定尺数。t2锯切一根料的间隙时间,s,t2=ntj tj锯切一次间隙时间,s;t锯切相邻两根料之间间隙时间,s;,7.2.1 锯机,则:T=(n+1)tz+ntj+t 当:T/Tzh85%时,需选用2台或两台以上。从上面计算可以看出锯机生产能力要大于轧机的,一般要大于15%左右。,马钢H型钢热锯机简介,锯机
12、技术参数 锯机生产能力计算,数量:3台(一台固定,两台移动,配有定尺机)锯片直径:1800mm锯断能力:6000mm2/s切头尾、分段、定尺及取样,宝钢初轧产线热锯机简介,7.2.2 剪切机,其主要有平刃剪,斜刃剪,园盘剪和各种飞剪。(1)剪切力计算:P=K1K2bH F 式中:K1剪刃钝化和间隙系数,热剪取1.21.3,冷剪取1.5。K2换算系数,K2=/b=0.70.8 剪断时之剪应力(MPa),7.2.2 剪切机,b抗拉强度(MPa)H相对剪切深度(mm),热H=0.85,冷H=(1.21.6)被剪金属之延伸率,%F被剪金属的断面积mm2 按计算之P选相应的剪机能力,对已有剪机按P校核
13、吨位。,剪切机,作用:1)将轧件切成规定的尺寸;2)将轧件头尾切掉。,宝钢初轧产线大剪简介,板、大方、矩形材剪切机上切式切头尾、切定尺、分段剪切剪切力为2000吨,7.2.2 剪切机平刃剪,(2)剪切行程 H=H1+H1+H2+H3式中: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,取H1=525mm H2压板低于上剪刃值,H2=550mm H3辊道上平面超出下剪刃值,H3=520mm 以上值h大时取上限,7.2.2 剪切机平刃剪,(3)剪刃长度:L=(34)B(小剪机)L=(22.5)B(大、中型剪机)L=B+200300mm(
14、板坯剪)B-被剪金属最大宽度mm.(4)刀片断面尺寸 刀片横断面高度:h=(0.651.5)H 刀片横断面厚度:=(0.30.4)h H-被剪金属最大高度mm.,(5)行程次数 取决于轧机生产能力及剪切质量。P=6001600kN n=1630次/min P=25008000kN n=1020次/min P=1000025000kN n=314次/min,7.2.2 剪切机平刃剪,(6)生产能力计算 A=3600nG/T 式中:A剪机小时能力 t/h;n同时剪切根数;G被剪金属重量 t;T剪机节奏时间,T=t+t;,7.2.2 剪切机平刃剪,t剪切时间,L每根轧件长度m;L 剪切定尺长度m(L
15、/l为剪切次数,取整数);K 剪机理论剪切次数;K外加剪切次数,锭到坯取23,其他取1;,7.2.2 剪切机平刃剪,t相邻两根料剪切的间隙时间通常实测L相邻两块料之头尾间距m;v 辊道线速度 v/s;剪切时对中操作时间tc清理头尾时间 tg空转时间剪机生产能力大于轧机15%。,7.2.2 剪切机平刃剪,7.2.2 剪切机斜剪刃,用于剪切板、带、薄钢坯等(1)剪切力:kN式中:K1=1.31.5;K2=0.70.75;K3剪刃间隙系数;=26时 K3=1.11.3,大取下限 剪刃倾角;h被剪金属厚度,mm;余同上。,7.2.2 剪切机斜剪刃,(2)剪刃倾角与被剪金属厚度有关 h(mm)319 1
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