材料成形工艺学-轧制制度的确定

例题：由退火原料开始轧制，带钢原始厚度为 1.85mm，轧制0.38mm的产品，钢种为Q215· ， 轧辊直径为400/1300,最大允许轧制力为18MN,卷 取机最大张力为0.1MN,拆卷张力为34KN,摩擦系 数第一道不喷油取0.08，以后喷乳化液去0.050.06。计算其压下规程。 Q215· F钢种的加工硬化曲线如图3-11所示。
(5)确定最末机架F7的出口速度v7。
(6)确定其他各机架轧制速度。末架轧制速 度确定之后，便可按秒体积流量相等原则，
按各架轧出厚度(h1～7，)和前滑率(S 1～7)(见 前滑)求出各架轧辊速度(v 1～7)。前滑率S主 要为压下率的函数，可通过理论公式或经验 公式进行计算。 连轧机各架轧制速度应有较大的调整范围。 根据流量方程，连轧机组的速度范围v 1/v7) 应为
平均总压下率ε总为： ε总=O.4ε0+0.6ε1=0.4×0+0.6×46％=28％ 斯通平均单位压力公式写成下式：
斯通平均单位压力公式计算图表

利用弹性压扁接触弧 长公式经数学变换， 可得下式：
•按上式可作出图表，根据 具体轧制条件计算出y ,z， 值,两点连成一条直线，直 线与S形曲线的交点即为所 求x.
——粗轧
n,r/m
B
nd
C
粗轧出口速度： 2-4.5m/s
E
ny
np
F D
A
G tZH
H tj
t,s
粗轧机组能力参数计算：采用单件轧件宽度的轧制压 力估算值（如1.0-1.1）×104N/mm乘以轧件的宽度和 钢种修正系数简单大致求出。
连轧机组轧制规程设定的主要内容：确定空载辊缝和速度。 也就是压下、速度、温度制度。 方法：1、人工操作，试制规格 2、计算机自动控制系统—数学模型 第一次计算：精轧之前，利用数学模型预测计算负 荷分配、压下规程、轧制力、各架空载辊缝及出后厚度、 活套张力。 第二次计算：带坯到达精轧入口时， 再次计算温降，进行轧制规程的调整。 第三次计算：带钢进入精轧第一、二机架后，利用 实测数据进行“自适应”计算，进一步修正以后各机架的 设定值。
5、校核电机： 1）计算各道轧制力矩： 2）计算各道附加摩擦力矩： 附加摩擦力矩由轧辊轴承中的摩擦力矩Mm1和轧机传动机构中的摩擦力矩 Mm2两部分组成。 在3）计算空转力矩： 轧机空转力矩MK根据实际资料可为电机额定力矩的（3～6）％。 4）计算动力矩： 当轧辊转速发生变化时要产生动力矩。此处由于采用稳定速度咬入，即咬钢后 并不加速，而减速阶段的动力矩使电机输出力矩减小。故在计算最大电机力矩 时都可以忽略不计。 5）确定各道总传动力矩： 总传动力矩M＝Mz/i＋Mm＋MK＋Md。 6）绘制电机负荷图： 表示电机传动力矩（负荷）随时间而变化的图示即为电机负荷图。当轧机转 速n大于电机额定转速nH时，电机将在弱磁状态下工作，此时在相应阶段的传 动力矩值应当修正。
轧制速度 /m.s-1
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.5
最大咬入角/0
25
23
2Hale Waihona Puke .5222117
11
二、道次压下量的分配规律 1）开始道次受到咬入条件的限制，同时考虑到热
轧的破鳞作用及坯料的尺寸公差等，为了留有余 地，给予小的压下量。 2）以后为了充分利用钢的高温给予大的压下量。 3）随着轧件温度下降，轧制压力增大，压下量逐渐 减小。最后为了保证板形采用较小的压下量，但 这个压下量又必须大于再结晶的临界变形量，以 防止晶粒过粗大，如图所示。
设计题目：用钢种为Q235、断面尺寸为115×1600毫米的板 坯轧制8×2900×17500毫米钢板的压下规程设计。 已知条件：开轧温度1200℃，横轧时开轧温度1120℃；轧机 为单机架四辊可逆式，设有大立辊及高压水除鳞装置，机前 还设有回转板坯的锥形辊道；工作辊辊身直径930～980毫米， 支持辊辊身直径1660～1800毫米、辊颈直径1300毫米，辊身 长度4200毫米；工作辊轴承为滚动轴承，支承辊轴承为油膜 轴承；轧机最大允许轧制压力42000KN；主电机功率 2×4600KW，转速0～30～60rpm，a=40rpm/s, b=60rpm/s， 最大允许扭转力矩2×2240KJ。

轧制工艺的制订步骤
制定压下规程的方法很多，一般为经验法和理论
法两大类。经验方法是参照现有类似轧机行之有 效的实际压下规程（经验资料）进行压下分配及 校核计算。理论方法就是从充分满足前述制定的 轧制规程的原则要求出发，按预设的条件通过数 学模型计算或图表方法，以求最佳的轧制规程。 这是理想和科学的方法。
能耗负荷分配法 连轧机组轧制规程设计常采 用能耗负荷分配法。 利用能耗曲线资料进行负荷分配的方法 通常有： (1)等功耗分配法。让每架轧机轧制时所消耗的功率相 等。 (2)等相对功率分配法。连轧机组各轧机的主电机容 量并不相等 。
(3)按负荷分配系数或负荷分配比进行分配的方法。
以七架热连机为例的设计步骤如下： (1)输入给定数据。粗轧带坯的厚度和宽度由粗轧末架后 面的γ射线测厚仪及光电测宽仪测得。同时测得出口温 度。 (2)确定轧制总功率。当精轧温度和钢种已知时，便可利 用能耗曲线确定由带坯轧成成品所需的总轧制功率。 (3)分配负荷。将求得精轧机组的总功率消耗分配到各机 架上去。可根据具体设备条件及制订规程的原则要求， 采用负荷分配方法确定出各种产品在各机架上的负荷分 配比。 (4)确定各机架出口厚度。可根据各机架的负荷分配比， 用数学模型计算出各机架的出口厚度。也可由负荷分配 比表计算出各机架的累积能耗，据此由能耗曲线即可查 出对应的各机架的轧出厚度。

1.变形制度(压下规程)的制定 制定的工艺特点和方法 现代冷连轧机的设定计算 2.速度制度的制定 3.张力制度的制定
工艺特点


A.冷轧变形程度的确定主要取决于：所轧钢种 的特性，原料及成品的厚度，所采用的冷轧工 艺及轧机能力等.应充分考虑到各种提高冷轧效 率的手段与可能性. 各道次压下量的分配，如前述原则. B.制定压下规程必须确定与之相应的张力制度. 方法：先按经验并按规程设计的一般原则和要 求，对各道次压下进行分配；进而按工艺要求 并参考经验资料，选定各道次间的单位张力； 最后校核设备的负荷及各限制条件，并作适当 修正.
板带材轧制制度的确定
轧制工艺的内容:
压下制度、速度制度、温度制度、张力制度及辊型 制度等
轧制工艺的制订原则:
1）在设备能力允许的条件下尽量提高产量；
2）在保证操作稳定方便的条件下提高质量；
3）应保证板带材组织性能和表面质量。
2）在保证操作稳定方便的条件下提高质量；
4 paB 1 2 A K t y y t -w B 2a 2 2 y y t -w 1 B B 2a 2 4 paB 1 2 2 y y t -w 1 0 A K B pB 2 板凸度： H 2 A K
计算时一般把变形区作为圆弧(或抛物线)变化来计算平均总变 形程度ε总，按此平均总变形程度来查出变形阻力(即ζ0.2)。
平均总变形程度ε总用下式计算：
平均总变形程度ε总用下式计算：
第1道：ho=1.85mm，h1=1.0mm，Δh=0.85mm， 由于为退火状态进行轧制，故入口压下率ε0为零， 出口压下率为：
冷轧时的带钢变形阻力
冷轧时，由于存在加工硬化现象，在计算冷轧薄板平均单位压 力时，轧件材料变形阻力(对冷轧亦可称为屈服极限)需按考虑加工 硬化后的来选用。由于存在加工硬化的影响，各道次的变形阻力 不仅与各道次变形程度有关，而且还与前面各道次的总变形程度 有关。对各道次来说，沿接触弧上金属变形阻力也是变化的，出 口处比入口处要大。
3、确定速度制度 1）选择各道咬入、抛出转速、限定转速： 结合现场经验确定。当轧制速度较高时，为了减少空转时间， 抛出转速可适当取低些。最后一道由于与下一板坯第一道轧 辊转向相同，轧辊不需反转而只需调整辊缝即可，故可取np ＝nd。 2）确定各道间隙时间： 根据经验资料，在四辊轧机上往返轧制过程中，不用推床定 心（l<3.5米）时，取tj＝2．5秒；若用推床定心，则当l≤8米 时，取tj＝6秒，当l>8米时，取tj＝4秒。当轧件需回转时， 间隙时间要取大些。 3）确定速度图形式： 中厚板生产中，由于轧件较长，为方便操作，采用梯形速度
速度锥图
(7)校核功率。各机架轧制速度确定以后，用能耗曲线进 行功率校核。各机架所需功率(Ni)为
式中(Q-Qi-1)为单位能耗，即每轧一吨钢所消耗的千 瓦时数；V为金属秒体积流量，V=Bh7v7γ(γ为钢的密 度)。 。
(8)计算轧制力 考虑压扁后轧辊半径R’为
式中E、γ为轧辊材料的弹性模量及泊松数。则压扁后 的变形区长度为
3）分配各道压下量，排出压下规程表： 采用按经验分配压下量再校核、修正的设计方法。 4）校核咬入条件： 按 计算最大压下量，并 使 。热轧钢板时最大咬入角为15°～ 22°，并按最小工作直径计算。
一、限制压下量的因素
限制压下量的因素：金属塑性、咬入条件、 轧辊强度及接轴叉头等的强度条件、轧制质 量。最大咬入角与轧制速度的关系见表。
通常板带生产制订压下规程的方法和步骤为
1）根据原料、产品和设备条件，在咬入能力允许的条件下， 按经验分配各道次压下量，这包括直接分配各道次绝对压 下量或压下率、确定各道次压下量分配率及确定各道次能 耗负荷分配比等各种方法；
2）制定速度制度，计算轧制时间并确定逐道次轧制温度；
3）计算轧制压力、轧制力矩及总传动力矩； 4）校核轧辊等部件的强度和电机过载过热能力； 5）按前述制订轧制规程的原则和要求进行必要的修正和改进。
4）计算各道纯轧时间，确定轧制延续时间： 纯轧时间tzh=加速轧制时间＋稳定轧制时间 ＋减速轧制时间。 若轧件是在稳定转速下咬入、轧制、抛出的， 即整个轧制过程中转速不变。
4、校核轧机 1）计算各道轧制温度： 要计算各道次轧制温度，首先必须计算各道次的温度降：
另外，由于轧件头部和尾部温度降不同，为设备安全着想，确定各道 温度降时应以尾部（因尾部轧制温度比头部低）为准。 2）计算各道变形程度： 压下率
3）计算各道平均变形速度：
4）确定各道变形抗力： 变形抗力的确定可先根据相应道次的变形速度、轧制温度由该钢种的变 形抗力曲线查出变形程度为30％时的变形抗力，再经过修正计算即可得 出该道次实际变形程度时的变形抗力。 5）计算各道平均单位压力： 热轧中厚板生产时，平均单位压力用西姆斯公式计算：。 式中 ――应力状态影响系数，可由美坂佳助公式计算： 6）计算各道总压力，校核轧机能力： 各道次轧制总压力为。若Pmax<[P]，则轧机强度足够。
(9)设定各机架压下位置即空载辊缝值。
生产中为了提高预报精度，实际控制时还需加进轧机 刚度补偿和轴承油膜厚度补偿，即其实际压下位置设 定值应为
式中L为辊身长度；B、β分别为板带宽度及宽度修 正系数(可预先实测求出)；δ、G分别为油膜厚度修 正项及测厚仪常数项。
15.2.4. 冷轧板带钢轧制工艺制度的制定
2、制定压下规程 1）确定板坯长度： 板坯长度依据毛板尺寸和板坯断面尺寸按体积不变定律求出。 确定毛板尺寸时一般取轧件轧后两边剪切余量为△b=100 mm×2，头尾 剪切余量为△l=500 mm×2。 2）确定轧制方法： 主要是确定粗轧操作方法。粗轧操作方法主要有： 全纵轧法――当板坯宽度达到毛板宽度要求时采用。它的优点是产量高， 但钢板组织和性能存在严重的各向异性，横向性能特别是冲击韧性太低。 横轧-纵轧法――当板坯宽度小于毛板宽度而长度又大于毛板宽度时采用。 其优点是板坯宽度与钢板宽度可灵活配合，钢板的横向性能有所提高（因 横向延伸不大），各向异性有所改善；缺点是轧机产量低。 纵轧-横轧法――当板坯长度小于毛板宽度时采用。由于两个方向都得到 变形且横向延伸大，钢板的性能较高。 角轧-纵轧法――当轧机强度及咬入能力较弱（如三辊劳特轧机）时或板 坯较窄时采用。 全横轧法――当板坯长度达到毛板宽度要求时采用。