线材生产的特点是轧制断面小，长度长。要求尺寸精度高及表面上的质量好。例如：在横列式轧机上生产的直径6.5，其钢坯断面33。其件长度为463。这样，轧件表面面积大，散热快，温降达200℃左右。

  随着盘重增加，金属收得快而多，纯轧制时间增加会通条轧件尺寸波动大。机械性能差异大。给调整工作带来困难。往往头尾尺寸有耳子。另外，线材断面最小，总延伸系数也最大。所以，线材轧制次数也最多，温降也最大。为了节约能耗，提升产品质量，提高生产率，迫切地需要钢坯一次成材。一般线材轧机分为：粗轧，中轧，精轧三个机组。所以，线材车间的轧机最多，为了能够更好的保证终轧温度，在断面小，道次多的情况下，只有快速地发展才可能解决温降大的矛盾。另外，轧机也极易冲击轧机的机会增加。所以，线材生产安全问题是提到特别位置上。温降大还带来对孔型和导位装置磨损快，损坏也快。所以，线材生产由横列式发展到连续式，而且向连续化，高速化，自动化和高精度化发展。相应出现了高速粗线材轧机，这些轧机不仅精度高，而且轧制速度快。在加上轧后控制冷却，使线材满足国民经济建设加快速度进行发展的线材需求量。因此，线材生产的线速度是衡量线材生产技术水平的主要标志之一。随着使原料加热，轧制和精整等工序都出现了新技术以满足高速轧制要求，生产出高质量的线材产品。

  线材的用途很广，在国民经济各个部门中，线材占有主体地位。有的线材轧制后可直接用，主要作钢筋混凝土的配筋，有的则作为再加工原料，经过再加工后再使用，如：经过拔丝成各种钢丝，在捻成钢丝绳或编织钢丝网，冷段，热锻铆钉，螺栓，冷锻和液压螺钉，以及经过各种切削加工机械零件和工具。除了用途很广泛以外，而且用量也很大。

  据有关资料统计，各国线材产量占全部热轧总量的5.3～15.3﹪。近年来，要求对线材性能及表面上的质量慢慢的升高。要求对线材化学成分，机械性能，晶粒组织及晶粒粒度都做检验，符合规定标准方可出厂。所以，对线材的要求决定了新轧机及其新技术的飞速发展。

  选题的目的对线材粗轧机组部分进行改进设计，分为三道次可逆轧制，四道次连续轧制，进入中轧进一步轧制。这样，粗轧部分的温降能够更好的降低。连轧部分采用二辊轧机投资少，二辊轧机调整容易，轧件较短时，采用三道可逆轧制，机组短，占地面积小。第一架是开坯轧机，相当于中等型钢轧制，采用500轧机大压下量，使温降少。因此，选择500开坯线材轧机设计，设计时采用一些新技术使轧材调整方便，精度提高，坯料满足以后轧制需要。

  线材车间的轧机布置形式有三种：横列式，复二重式（半连续式），连续式。随着线材生产的发展，轧制方法逐步由横列式向连续式发展。粗轧孔型系统采用平箱-立箱，六角-方型，菱-方型，椭圆-方型等几种孔型方案。但是，所选孔型系统应满足粗轧要求：第一，与粗轧的平均延伸系数相适应；第二，便于来料要入；第三，粗轧后劈头不太严重；第四，粗轧后轧制形状不太正确。由于箱形孔型是有变形均匀劈头小，咬入稳定等优点。所以，粗轧中前几道都采用平箱-立箱孔型。

  在多线轧制中，中轧机与精轧机间设有自动活套。而且，粗，中轧机采用多线轧制，在高速无扭粗轧机上是单线轧制。这样中轧轧机和精轧机之间各线能出现不同程度的延伸差。因此，在精轧机前设有立活套和侧活套，用形成活套方法来补偿这些差别。这是高速线材轧机的布置特点之一。

  在高速无扭线材轧机之间采用恒微张力轧制，即保证微拉力与微堆相结合来消除推钢极度影响线材断面尺寸的问题。如果拉钢严重，设备负荷增加。对设备的薄弱环节如轧辊，减速箱，轴承的拉坯很严重，增添设备故障，轧机作业率下降。因此，减少连轧机中拉钢是线材生产的工程技术人员，调整工的努力方向，也是线材轧机水平的重要标志之一。

  为提高轧制的精度，降低机架的变形，提高传动系统的刚度。一般都会采用短线轧机，取消机架，上，下轴承座用二个大螺栓连接，消除传递的应力线，提高了轧制强度。

  轧辊材料采取使用碳化钨，耐磨性好，孔型形状不易变化，使产品比仅有较高的精度，而且表面上的质量好。同时，轧槽寿命好，每个轧辊重磨次数10～14次，有的达30次。每次重磨量为0.5，每磨一次平均可轧10000以上。轧辊平均寿命达20000～25000线材，由于碳化钨很贵，采用合金刚轧辊进行热喷涂，提高表面耐磨性，降低重磨次数。

  现代化车间都采用无扭精轧机组，头行高速无扭线材轧制，使线材生产向优质，高生产率，低消耗方向发展。高速无扭线材精轧机大都采用单线轧制和轧后控冷，并且在加热，轧制，精整方面都采用新的技术。高速无扭精轧机有：框架式45°无扭精轧机，45°悬臂式高速无扭粗轧机（莫根式精轧机）和Y型轧机等等。

  机架为闭口框架式，采用双支撑滚动轴承。其传动轴与地面成45°，各对轧辊相互成90°，传动箱与轧辊轴承上可伸缩的带安全销万向接轴相连。这种轧机的特点是：

  （2）传动系统中减少接轴与联接轴，降低了传动件之间的振动，提升产品尺寸精度（一般能达到）。

  （3）单线轧制轧辊弹跳稳定。因为事故停轧时，不受相邻轧制线）成品线，生产率很高。

  除了以上特点外，它的主要缺点是延伸力不好，而且部分构件制造困难，不方便维修，投资也很大。

  悬臂式45°高速无扭精轧机是小辊径精轧机。传动轴与地面成45°，共由十个机架组成，采用单线轧制。其主要特征为：

  Y型轧机是一种三辊连轧机，每个机架安放三个轧辊。当采用下传动时，三个轧辊布置类似与英文字母Y，故称为Y型三辊轧机。特点：

  (1)相邻机架之间轧辊位置相互错开。在轧制时轧件位置经常变化，因此各部位温度比较均匀，变化也比较均匀。

  (2)相邻机架轧辊的中心线相互错开一个角度。所以轧件不必扭转，能轻松实现高速无扭轧制，成品线，而且表面上的质量好，直径公差±0.1。

  Y型轧机的缺点是无法换辊，只能整体更换组合体，在特殊磨床上稳定孔型磨削加工，不易除去氧化铁皮，磨损大。

  粗轧机的作用是120×120的方钢通过粗轧轧制成33×33的坯料，是中轧的主要的组成原材料。精轧机组成500开坯线二辊粗轧机连续机组。在前面采用了箱式孔型，后面采用了菱形-方形孔型设计。500开坯轧机将120×120坯料轧制成为68×104坯料。总共用了三个道次。开始时轧件比较短，采用连续轧机轧制能够大大减少车间的长度。由于其轧制速度不太大，因此更使用于中小型的企业。

  产品的规格是普碳钢，焊条钢以及优质的碳素钢。最小的直径是6.5毫米。但是通常轧制直径为10。主要的工艺包括：上料（包括原料的准备）——（步进式）加热炉加热——粗轧——分头轧制——中轧——精轧——喷水冷却——卷取——空冷——检验——打包——入库，大致经历了十多道工序。开坯用的主要设备是直径500的三辊轧机，粗轧机采用的是直径400的二辊轧机，随后的中轧是在350三辊轧机上完成的，最后的精轧是采用300和250二辊双重式轧机。

  开坯线材轧机的研究方法和方向不是唯一的，教条的。其中研究方法有以下几条：

  1、下厂实习，了解有关开坯机的轧制过程和生产中存在的问题。收集有关的技术性能参数以及有关的结构特点。

  线材开坯轧机是采用三辊驱动的线材开坯轧机，它可以在数量，品种和规格等方面全面满足需要。而且更能达到为后期的中轧和精轧机组提供原料的要求。充分的发挥成品车间的生产能力，还能保证钢坯的内部组织架构和表面的质量。除了这些以外，线材开坯轧机还可以大幅度提高成品车间的成材率，将断面尺寸为120×120的来料轧成断面尺寸为33×33的小型钢坯。开坯轧机是独立的开坯轧制，采用了双层辊道进行中上、中下辊轧制。

  在三辊开坯轧机中，轧辊按一定的方向固定的转动，在上，下轧制线上可以交差过钢，在同一个轧制线上可以几个孔型同时过钢，缩短了轧制的时间，加快了节奏，提高了质量。一般的开坯机都有飞轮的存在。

  由于轧制中三辊开坯轧机的每个孔型只能过一次钢，所以辊身上需要布置多个孔型。允许利用辊身长度来减少机架的数量。孔型设计采用共轭系统。三辊轧机上中辊是固定不动的，用上辊的压下装置和下辊的压上装置来调节轧辊的位置，效果不错。同时必须要格外注意控制轧辊的轴向位置，保证对准孔型。

  值得一提的是，一般奇数道次通过的孔型都是布置在下轧制线上，当然偶尔也会出现在上孔轧制线上。与此同时，配合双层辊道和升降台来传递轧件，缩短了辅助轧制时间，加快了节奏，提高了产量。同时也大大改善了工人的劳动条件。

  主电机选择ZJD-6，功率为1000，转速，速比i=2.333。达到了降低电机容量的目的。齿轮座采用通常的人字齿轮座而梅花连接轴齿轮座侧采用滑块接头，轧机侧也选择梅花接头以便轧机换辊。轧辊轴承选择滚动轴承而没有用滑动式的，是因为滚动轴承精度高，这样做才能够保证轧制的精度。上轧辊平衡采用弹簧平衡，主要是出于轧辊调整量小的考虑。采用电动压下和压上，并且 采取比较有效措施防止氧化铁皮进入压下螺母中去，保证了压下工作灵活可靠。

  轧辊的调整装置是轧机中关键的机构之一，其机构设计的好坏必然的联系着轧件的产量和质量。通常轧机轧辊的调整一般均包括径向和轴向两个方向的调整。径向调整是轧钢机中的主要的必不可少的装置。调整装置的作用：

  1、调整轧辊水平位置（调整辊缝），以保证轧件按给定的压下量轧出所要求的断面尺寸。尤其是在初轧机、板坯轧机、万能轧机上，几乎每炸一道次都需要调整轧辊辊缝；

  2、调整轧辊与辊道水平面间的相互位置,在连轧机上，还要调整各机座间轧辊的相互位置，以保证轧线高度一致（调整下辊高度）；

  4、在板带轧机上要调整轧辊辊型，其目的是减少板带材的横向厚度差并控制板形。

  根据各类轧机的不一样的要求，调整装置可分为：上辊调整装置（压下装置）、下辊调整装置（压上装置）、中辊调整装置、立辊调整装置和特殊轧机的调整装置。 压下装置用途很广，安装在所有的二辊、三辊、四辊和多辊轧机上。压下装置有手动的，电动的和液压的。

  手动压下装置多用在型钢轧机上。长期以来，带钢轧机上使用的是电动压下装置。近年来随工业的发展，带钢的轧制速度逐渐提高，产品的尺寸精度要求日趋严格，特别是采用AGC（Automatic Gauge Control）自动厚度控制管理系统后，电动压下装置由于有传动率低、运动部分的转动惯量大、反应速度慢、调整精度低等缺点，已经不能够满足工艺技术要求。为了更好的提高产品尺寸精度，在高速带钢轧机上采取了液压压下装置。

  考虑到线材开坯轧机的特点，同时采用上辊调整装置，下辊调整装置。并且用轴向压板控制轧辊的轴向位置。

  设置轧辊平衡装置的目的是，为了消除在轧制过程中因为工作机座中有关零件间隙所造成的冲击现象，保证轧件的轧制精度，改善咬入条件，和防止工作辊与支撑辊之间产生打滑现象等原因，几乎在所有轧机上（叠轧薄板轧机除外）都有平衡装置。

  由于轧机机座中各有关相互配合的零件（如压下螺丝与螺母、轴承与辊颈）存在着配合间隙。因此，在轧机空载情况下因为各个零件的自重作用，将会造成压下螺丝与螺母的螺纹之间、压下螺丝驱动轴与止推垫块之间、工作辊于支撑辊表面间以及辊颈与轴承之间均可能会产生一定的间隙，而这种间隙必然会在轧制过程中产生强烈的冲击现象。其结果使轧机寿命降低，辊缝发生明显的变化使轧件咬入不利。同时还会造成工作辊与支撑辊之间出现打滑现象，从而带材的质量大大的下降。另外，合理地选择平衡力，还可以消除平衡系统中的滞后现象，以便于提高AGC的控制精度。

  1、弹簧式平衡装置的特点是结构相对比较简单、造价低、维修方便，但是平衡力是变化的。仅用于上辊调节高度在50～100mm的中小型钢及线、重锤式平衡的特点是，a工作可靠、简单易操作、调整行程大；b重锤质量很大，产生的惯性力也很大，易引起平衡系统出现冲击现象，影响软件质量。

  3、液压式平衡装置的特点，a、结构紧密相连，适用于各种高度上的轧辊平衡；b、动作灵敏，能满足现代化的AGC板带自动控制的要求； c、在脱开压下螺丝的情况下，上辊可停在任何要求的位置，同时拆卸方便，加速了换辊过程； d、平衡装置被安排在地面以上，基础简单，维修方便，便于操作。其缺点是， a、调整高度不宜过多，否则制造维修困难。b、需要一套液压系统，增加了设备的投资。

  比较这三种平衡装置，为满足轧件的精度以及基建投资的要求，决定采用弹簧式平衡装置，它结构相对比较简单，基本能够很好的满足开坯轧机的工作要求。

  在轧制过程中，被轧制的金属作用到轧辊上的全部轧制力通过轧辊轴承、轴承座、压下螺丝及螺母传递给机架，并且由机架全部吸收再传递给地基。也就是说轧钢机架是工作机座的重要部件，轧辊轴承及轧辊调整装置都安装在机架上。机架要承受轧制力，必须有足够的强度和刚度。

  根据轧机形式和工作要求，轧钢机架分为开式、闭式和半闭式三种。其中，闭式机架是一个整体框架，具有较高的强度和刚度。闭式机架主要是用于轧制力较大的初轧机、板坯轧机和板带轧机等等。对于板带轧机来说，为了更好的提高轧制精度，需要有较高的机架刚度。对某些小型轧机或者线材轧机，也往往采用刚度较好的闭式机架，以获得较好的轧件质量。采用闭式机架的工作机座在换辊的时候轧辊是沿其轴线方向从机架窗口中抽出或装入。这种轧机一般都设有专用的换辊装置。

  开式机架是由机架本体和上盖组成。它主要是用在横列式型钢轧机上，其主要的优点是换辊方便。开式机架的不足之处在于刚度比较差。影响开式机架的刚度和换辊速度的重要的因素是上盖的联接方式。常见的上盖联接方式有五种。

  1、 联接的开式机架，机架上盖（上横梁）用两个螺栓与机架立柱联接。这种联接方式结构相对比较简单，但是因为螺栓比较长，变形大，机架刚度较低。此外，换辊时拆装螺母较费时；

  3、套环和斜楔联接的开式机架，与上述两种形式比较，取消了立柱和上盖上的垂直销孔，用套环代替螺栓或圆柱销。套环的下端用横销铰接在立柱上，套环上端用斜楔把上盖和立柱联接起来。这种结构换辊较为方便。由于套环的断面可大于螺栓或圆柱销，轧机刚性有所改善；

  4、横销和斜楔联接的开式机架，上盖与立柱用横销联接后，再用斜楔楔紧。其优点是结构相对比较简单，联接件变形小。但是，在楔紧力与冲击力作用下，当横销沿着剪切力断面发生变形后，拆装很难，使换辊时间延长；

  5、斜楔联接的开式机架，与上述各种各样的形式的开式机架相比有以下优点：上盖弹跳值小；联接件结构相对比较简单，联接坚固；机架立柱横向变形小，机架立柱上部被斜楔和机盖止口紧紧挤住，大幅度减少了立柱的横向变形。

  由以上可知，斜楔联接的开式机架，除了换辊方便以外，还具有较高的刚度，故称为半闭式机架。这种机架使用效果较好，得到了广泛使用。值得一提的是，这个课题所选用的就是半闭式机架。

  轧辊辊径的直径d和长度l：一般近似的认为轧辊辊径的直径与辊身的直径存在如下的关系：

  考虑到工作的环境和温度是1050℃，又是线材轧制，所以最终选择艾克隆德公式（适用于热轧型钢轧机和线材轧机）计算平均单位轧制力。

  轧辊的破坏取决于各种应力（这中间还包括弯曲应力，扭转应力，接触应力，由于温度分布不均匀或者交替变化引起的温度应力以及轧辊制止过程中形成的残余应力等）的综合影响。具体来说，轧辊的破坏可能由以下三方面原因造成：

  1、轧辊的形状设计不合理或设计强度不够。例如：在额定负荷下，轧辊因为强度不够而断裂或接触疲劳超过许用值，使辊面疲劳剥落等；

  2、 辊的材质、热处理或加工工艺不合要求。例如：轧辊的耐热裂性、耐粘附性及耐磨性差，材料中有夹杂或残余应力过大等；

  3、 辊在生产的全部过程中使用不合理。热轧轧辊在冷却不足或者冷却不均匀时，会因为热疲劳产生辊面热裂；冷轧时的事故黏附也会导致热裂甚至表层剥落；在冬季新换上的冷轧辊突然进行高负荷热轧或者冷轧机停车，轧热的轧辊骤然冷却，往往会因为温度应力过大，导致轧辊表面剥落甚至断辊；压下量过大或者因为工艺过程安排不合理造成过负荷也会造成轧辊破坏等等。

  4、 棍抗弯断面系数比较大，即轧棍有很大的刚性。因此，轧制时由轧棍承担弯曲力矩。可以只计算轧辊辊身中部和辊颈断面的弯曲应力。

  由于2-2截面与1-1面面积 接近，现在只校核1-1、3-3断面的应力。

  斜楔联接的开式机架，用于三辊式型钢轧机。在这种轧机上，一般来说，当中上辊轧钢时，中下辊就不扎轧钢了。相反，中下辊轧钢时，中上辊就不轧钢了。由于轧件在中上辊轧制时与中下辊轧制时基本相同，在进行机架刚度计算时，只考虑一种情况。

  为了简化计算，假设机架上只作用两个大小相等、方向相反的垂直力R，而通过斜楔作用，在机架上盖和U形架上，还作用着一个反作用力F。力F能分解为水平分力和垂直分力。此外，通过机架上盖止口的作用，在机架上盖和U型架上，作用着静不定力X。静不定力X的大小。可根据止口处变形谐调条件提出。止口处的变形谐调条件可以用以下公式表示