中厚板轧制规程设计课程设计

前言

板钢轧制制度的确定要求充分发挥设备潜力、提高产量、保证制度，并且操作方便、设备安全。合理的轧制规程设计必须满足下列原则和要求：在设备允许的条件下尽量提高产量，充分发挥设备潜力提高产量的途径不外是提高压下量、减少轧制道次、确定合理速度规程、缩短轧制周期、提高作业率、合理选择原料增加坯重等。在保证操作稳定的条件下提高质量，为保证钢板操作的稳定，要求工作辊缝成凸型，而且凸型值愈大操作愈稳定。

压下规程是钢板轧制制度中最基本的核心内容，它直接关系着轧机的产量和产品的质量。轧制制度中得其他内容如温度制度、速度制度都是以压下制度为核心展开的。反过来，温度制度、速度制度也影响到压下速度。

目录

1·制定生产工艺和工艺制度…………………………………………………………

1·1制定生产工艺流程……………………………………………………………

1·2制定生产工艺制度……………………………………………………………2·压下规程制定……………………………………………………………………

2·1坯料的选择………………………………………………………………………

2·2确定轧制方法……………………………………………………………………

2·3轧制道次的确定，分配各道次压下量…………………………………………

2·4咬入能力的校核…………………………………………………………………3·速度制度确定…………………………………………………………………………4·温度制度确定…………………………………………………………………………5·压下规程表的制定……………………………………………………………………6·各道次变形程度和变形速率的制定…………………………………………………

6.1 变形程度的确定…………………………………………………………………

6.2 变形速率的确定…………………………………………………………………7·轧制压力的制定…………………………………………………………………………

7.1 变形抗力的确定…………………………………………………………………

7.2 平面变形抗力的确定……………………………………………………………

7.3 计算平均压力p…………………………………………………………………

7.4 轧制压力的确定…………………………………………………………………8·电机输出力矩的制定…………………………………………………………

8.1 传动力矩的计算………………………………………………………

8.2 附加摩擦力矩的确定…………………………………………………

8.3 空转力矩的计算………………………………………………………

8.4 动力矩的计算…………………………………………………………

8.5 电机输出力矩的计算…………………………………………………

8.6 电机额定力矩的计算…………………………………………………9·电机的校核…………………………………………………………………

9.1 主电机能力的限制…………………………………………………

9.2 各机架电机输出力矩等效力矩的计算……………………………

9.3 校核各机架的电机输出力矩………………………………………

9.4 校核各机架的电机输出力矩………………………………………10·电机输出负荷图……………………………………………………………

10.1 速度制度图………………………………………………………

10.2 电机负荷图………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………………

1·制定生产工艺和工艺制度

1·1制定生产工艺

选择坯料→原料清理→加热→除磷→纵轧到底→矫直→冷却→表面检查→切边→定尺→表面尺寸形状检查→力学性能检测→标记→入库→发货。

1·2制定工艺制度

在保证压缩比的情况下，坯料尺寸尽量小，加热时出炉温度应在1120-1300℃，温度不要过高，以免发生过热或过烧现象；用高压水去除表面的氧化铁皮；矫直时采用辊式矫直机矫直，开使冷却温度一般要接近纵轧温度，轧后快冷到相变温度以下，冷却速度大都选用5-10°或稍高一些，切边时用圆盘式剪切机进行纵剪，然后用飞剪定尺。

2·压下规程制定

已知成品规格为12mm×2000mm×lmm

2·1坯料的选择

初轧坯、连铸坯：H（250）×B（2000）×L（2200）mm

材质：Q235

2·2确定轧制方法

纵轧到底。

2·3轧制道次的确定，分配各道次压下量

2.3.1轧制道次的确定

坯料尺寸：H×B×L=250×2000×2200mm，总的压下量为250-12=238mm。根据经验值选取轧制道次n=20，制定压下规程。

2.3.2各道次压下量的分配

粗轧阶段压下量分配原则为：（1）粗轧机组变形量一般要占总变形量的70～85％；（2）为保证精轧机组的终轧温度，应尽可能提高精轧机组轧出的带坯温度；（3）一般粗轧机轧出的带坯厚度为20～40mm；（4）第一道考虑咬入及坯料厚度偏差不能给以最大压下量，中间各道次应以设备能力所允许的最大压下量轧制，最后道次为了控制出口厚度和带坯的板形，应适当减小压下量

精轧机组的主要任务是在6～8架连轧机上将粗轧带坯轧制成板坯，尺寸符合要求大成品带钢，并保证带钢的表面质量和终轧温度。

精轧连轧机组分配各架压下量的原则是充分考虑利用温度的有利条件，把压下量尽量集中在前几架，在后几架保证板形，厚度和精度及表面质量，压下量逐渐减小。为保证带钢机械性能，最后一架压下率不低于10%。精轧机组压下量分配一般利用现场经验资料

表2-1：道次压下量和轧后尺寸分配

2·4咬入能力的校核

热轧钢板时最大咬入角为15°～20°，低速咬入取20°。 在自然咬入条件下应满足：Δh ≤max h ?

max h ?可按最大咬入角或摩擦系数来计算：

max h ?=D g (1-cos αmax )=56mm

式中：

Δh —— 道次的绝对压下量，㎜； β —— 摩擦角，°； D g —— 轧辊直径，㎜。 ，故咬入符合要求。

3·速度制度确定

3·1选择速度图

中厚板生产中，由于轧件较长，为方便操作，采用梯形速度图，见图3-4.

3·2轧制速度的确定

粗轧机：N＝2×2400kW

n＝0～30～60 rpm

a＝15 rpm/s； b＝30 rpm/s

精轧机：N＝4800kW

n＝0～30～60 rpm a＝30rpm/s ； b＝60 rpm/s 二辊辊径：d＝690 mm；D＝1150mm

四辊辊径：工作辊 d＝510 mm；D＝800mm

支承辊 d＝750 mm； D＝1400mm 二辊速度：ny=15 rpm ；np=20 rpm ；nd=30 rpm

四辊速度：ny=20 rpm ；np=30 rpm ；nd=60 rpm 二辊、四辊轧机最大允许的轧制压力：4000t

3·3计算各道次轧制时间

第一道次：加速轧制时间t

1，减速轧制时间t

3

，等速轧制时间t

2

对于四辊轧机：

加速轧制时间t

1：t

1

=（n

d

– n

y

）／a=（30-15）／15=1s

减速轧制时间t

3：t

3

=（n

d

– n

p

）／b=（30-20）／30=0.3s

等速轧制时间t

2：t

2

=｛L-0.5(v

y

+ v

d

)*t

1

-0.5(v

p

+ v

d

)*t

3

｝／n

d

=0.2s

所以纯轧时间t

z = t

1

+ t

2

+ t

3

=4s

如果轧件长度l≤3.5m，取间隙时间t

j

=2.5s

轧件长度3. 5≤l＜8m，取间隙时间t

j

=6s

轧件长度l＞8m，取间隙时间t

j

=4s

因此间隙时间t

j

=2.5

同理，依次求的第二道次到二十道次轧制时间如表3-1所示。

表3-1：各道次轧制速度和时间分配

4·温度制度确定

为了确定各道次轧制温度，必须求出各道的温度降。高温时轧件温度降可以按辐射热算，而认为对流和传导所损失的热量大致可与变形功所转化的热量相抵消。由于辐射热所引起的温度降在热轧板带材时，可用以下公式近似计算：

／1000）4

△t=12.9×Z／h×（T

1

Z-该道次轧制时间和前道次间隙时间之和

h-轧出厚度

-前一道次的绝对温度

T

1

根据经验，双机架中厚板轧机轧制材料为普碳钢，其粗轧开轧温度为1160℃。

所以第一道次温降为△t=12.9×4.02／240×（1433／1000）4=0.9℃，所以=1159℃。

t

2

同理，依次求的第二道次到二十道次轧制温度如表4-1所示。

表4-1：所有道次轧制温度

5·压下规程表的制定表5-1：压下规程

6·各道次变形程度和变形速率的制定

6.1变形程度的确定

由公式变形程度：ε=△h/H ，

其中△h 为各道次压下量，H 为各道次轧制前的厚度，则

ε

1

=10/240=4.2%，其他各道次变形程度见表6-1。

6.2变形速率的确定 由公式

其中v 表示各道次轧辊最大速率，H 为各道次轧制前的厚度，h 为各道次轧制后的厚度，△h 表示各道次压下量，R 表示工作辊的辊身的半径。 因为咬入速度，稳轧速度，抛出速度取值不同，则v 在各道次不全相同。 一道次 s m /972.0575

10

240250180621=+?=

ε， 其他各道次变形速率见表6-1。

表6-1

ε?

=

7·轧制压力的制定

7.1变形抗力的确定

由各道相应的变形速度及轧制温度即可查找出30%压下来是钢的变形抗力，再经换算成实际压下率时的变形抗力。各道次的变形抗力见变7-1。

7.2平面变形抗力的确定

由公式平面变形抗力： K =1.15σs

各道次平面变形抗力见表7-1。

7.3计算平均压力p

根据中厚板轧制的情况，可取应力状态影响系数η=0.785+0.25l/h,其中h

是变形区轧件的平均厚度，l为变形区长度，l=p=1.15σs*η。

各道次平均压力p见表7-1。

7.4轧制压力的确定

由公式：P=BLp,第一道次的轧制力为P=2000*75.83*42.84=6497.44Kn

其余道次轧制压力见表7-1。

表7-1

8· 电机输出力矩的制定

8.1计算传动力矩M z 由公式

2z M lp

?=，

l —表示接触弧长度，根据大量实验数据统计，热轧板带材?=0.42～0.5,取?=0.5。

第一道次：

J p l M z k 69.4921044.649783.755.0223111=????==-?； 其它道次计算方法如上，计算结果见表8-1。 8.2 附加摩擦力矩的确定 8.2.1轧辊轴承中的附加摩擦力矩

根据计算公式轧辊轴承中的附加摩擦力矩

1m M pfd

=；

d-支持辊辊颈直径，f –支持辊轴承摩擦系数，取f=0.005。

第一道次： kJ fd p M m 42.2210690005.044.64973111=???==-； 其它道次计算方法如上，计算结果见表8-1。 8.2.2传动机构中的摩擦力矩 根据计算公式

121

(1)z

m m M M M i η+=-；

i —轧辊与主电机的传动比;z M —轧制力矩； 1m M —轧辊轴承中的附加摩擦力

矩；η—传动机构的效率，即从主电机到轧机的效率，取η=0.94。 第一道次：kJ M m 91.30142.2269.492194.0121

=+????

? ??-=； 其它道次计算方法如上，计算结果见表8-1。 7.2.3附加摩擦力矩的计算

1

2m m m M M M i =

+；

1m M —支持辊轴承中的附加摩擦力矩2m M —传动机构中的摩擦力矩。

第一道次：

kJ M i M M m m m 32.5391.301

42

.2221111=+=+=

； 其它道次计算方法如上，计算结果见表8-1。 8.3 空转力矩的计算

空转力矩的计算公式为：Mk=(0.03～0.06)*0.975N/n 二辊轧机主电机空转力矩为： Mk=0.04*0.975*2400*2/30*10=62.40kJ 四辊轧机主电机空转力矩为： Mk=0.04*0.975*4800/30*10=62.40kJ 8.4 动力矩的计算

动力矩数据不全，不用计算。

8.5计算电机输出力矩电机传动轧辊的力矩

由计算公式M =M z +M m+M k +M d 式中：Mz ——轧制力矩，kN ?m ； Mf ——附加摩擦力矩，kN ?m ； Mk ——空转力矩，kN ?m ； Md ——动力矩，kN ?m 。

第一道次的电机输出力矩M=492.69+53.32+62.40=608.42kJ 其它道次计算方法如上，计算结果见表8-1。

8.6 电动机额定力矩的计算 二辊轧机主电机额定力矩的计算：

kJ nH NH MH 15281000

304800

95501195501=??==

；

四辊轧机主电机额定力矩的计算：

kJ nH NH MH 30561000

302

480095502295502=???==

；

12

H H N 、N 分别为二辊轧机主电机和四辊轧机主电机的额定功率；

12H H n n 、分别为二辊轧机主电机和四辊轧机主电机的所选用的转速。

表8-1

9? 电机的校核

9.1主电机能力的限制

主电机能力的限制，主要由过载能力和发热能力两部分组成。

一般常以过载电流来限制最大压下量和加速度等动态电流，令过载时的最大力矩Mmax,小于过载系数与额定力矩MH 的乘积：

Mmax ≤λMH

各道次的λMH 见表8-1。

9.2各机架电机输出力矩等效力矩的计算 等效力矩的计算公式为： M e = ≤ M H

式中：Mmax ——轧制周期内最大电机输出力矩，kN ?m ；

λ——主电机允许过载系数，直流电机λ＝2～2.5，交流同步电机 λ＝2.5～

3；

MH ——主电机额定力矩，kN ?m ； Me ——等效力矩，kN ?m ；

∑tz ——轧制时间内各段轧制时间的总和，s ； ∑t j ——轧制时间内各段间隙时间的总和，s ； Mz ——各段轧制时间所对应的力矩，kN ?m ；

Mj ——各段间隙时间所对应的空转力矩，kN ?m ； 第一道次的等效力矩为：

()kJ M 80.3095

.257.15

.240.6257.169.492e 2

2=+?+?=

其它各道次的计算方法如上，计算结果见表8-1。 9.3校核各机架的电机输出力矩

二辊轧机主电机最大允许传递扭矩3438kJ ； 四辊轧机主电机最大允许传递扭矩7640kJ ；

由表8-1知前七道次电机的最大输出力矩Mnmax1=2288.93kJ ； 其余道次的最大输出力矩Mnmax2=1242.90kJ ；

j z j

j z z t t t M t M ∑ + ∑ ∑ + ∑ 2

2