燕山大学2030五机架冷连轧机压下规程及机架设计项目报告剖析

2030五机架冷连轧机压下规程及机

架设计项目报告

学院：机械工程学院

班级：

组员：

指导教师：谢红飙张立刚

燕山大学专业综合训练（论文）任务书

院（系）：机械工程学院基层教学单位：冶金系

目录

一、前言 (4)

二、原料及成品尺寸 (4)

三、轧辊尺寸的预设定 (4)

四、压下规程制定 (5)

4.1、压下规程制定的原则及要求 (5)

4.2、压下规程预设定 (5)

五、轧制力能参数计算 (7)

5.1确定变形抗力 (7)

5.2确定前后张力 (8)

5.3单位平均压力及轧制力的计算 (9)

5.4轧制力矩的计算 (11)

六、机架参数的设计 (13)

6.1窗口宽度的计算 (13)

6.2机架窗口高度H (13)

6.3机架立柱的断面尺寸 (13)

七、机架强度和刚度的校核 (15)

八、心得体会 (17)

参考文献 (19)

一、 前言

冷轧方法生产带钢相对于热轧方法有许多优点，例如：带钢的板厚和板形精度高，表面质量好，力学性能好等，冷轧带钢比热轧带钢的用途更为广泛。冷轧带钢生产的带钢的厚度范围为0.01～3.5mm ，最薄可达到0.001mm 。带钢生产的轧机机型主要有两种：连续式带钢冷轧机和可逆式带钢冷轧机。本设计题目为2030五机架冷连轧机，主要针对不同的材质及不同的原料厚度和不同的成品厚度制定相应的压下规程及进行机架的参数的设计计算及校核。

二、 原料及成品尺寸

Q235 来料尺寸1.5mm ×1850mm 成品尺寸0.5mm ×1850mm Q195 来料尺寸1.0mm ×1850mm 成品尺寸0.3mm ×1850mm 20Cr 来料尺寸1.2mm ×1850mm 成品尺寸0.4mm ×1850mm

三、轧辊尺寸的设定

设计课题为“2030五机架冷连轧机组压下规程设计及F1机座机架设计与分析”，则工作辊的辊身长度 L=2030mm ，辊身长度确定后即可根据经验比例值法确定轧辊直径，精轧机座设计时

1L / 2.1~4.0,

D =

2L /1.0~1.8,

D =

12/1.8~2.2,

D D =

其中L 为辊身长度，

1

D 为工作辊直径，

2

D 为支承辊直径。

取L/D

1=2.6 D

2

/D

1

=2.7 圆整可取D

1

=780 D

2

=2110

四、压下规程制定

4.1、压下规程制定的原则及要求

压下规程设计的主要任务是确定由一定来料厚度的板坯经过几个道次后轧制成为用户所需求的，满足用户要求的板带产品。在此过程中确定所需采用的轧制方法，轧制道次及每个道次压下量的大小，在操作上就是要确定各道次辊缝的位置和转速。因此，还要涉及到各道次的轧制速度，轧制温度，前后张力及道次压下量的合理分配。在此过程中，主要考虑设备能力和产品质量，设备能力主要包括咬入条件，轧辊强度和电机功率三个要素，而产品质量主要包括几何精度和力学性能。

压下规程制定的原则：在保证产品质量的前提下，充分发挥轧机的设备生产能力，达到优质高产。

压下规程制定的方法及步骤如下：

1）为提高热轧带钢的几何尺寸精度和表面质量，最后一架机座的相对压下量要取得比较小，一般取10%——15%。

2）为保证金相组织和力学性能，要保证终轧温度。

3）负荷的合理分配是制定精轧机组压下规程的关键，它直接影响到生产的稳定性和产品的产量和质量。分配方法有：对数伸长率法，能耗曲线法，按最大生产率或最佳质量的目标函数优化法，动态规划法，专家系统分配法。

制定精轧机组压下规程除合理的分配各工作机座的压下量外，还需要给出各机座的速度分配和计算各机座的温度变化。

4.2、压下规程预设定

ε=

010

h h h -=0h

h ∆ ε：压下率

0h ：轧前厚度 mm 1h ：轧后厚度 mm

h ∆: 绝对压下量 mm

五机架冷连轧机组的道次压下率分配参考分配比表

根据上表初步制定压下规程：

表1 Q235压下规程设计

表2 Q195压下规程设计

表3 20Cr压下规程设计

五、轧制力能参数计算

5.1确定变形抗力

经过查阅资料，可以得到计算冷轧过程中Q235、Q195、20Cr的变形抗力公式。

对于Q235变形抗力计算公式为：

0.56888.75(69398.436669.42)s σε=++ 对于Q195变形抗力计算公式为：

0.206421.1(0.0114)s εσ⨯+= 对于20Cr 变形抗力计算公式为：

0.26833s σε=⨯

经过计算可以得到各道次三种材料的变形抗力如表4：

表4 变形抗力表（单位Mpa ）

5.2确定前后张力

采用较大的轧制张力是冷轧带钢的特点之一，采用张力轧制的优点如下：（1）张力的拉伸作用会改变轧制时金属的应力状态，有利于金属的塑形变形，降低变形抗力；（2）张力有利于减少轧件厚度，控制张力可以在一定范围内控制带钢厚度；（3）张力在一定程度上改善半板形；（4）张力轧制可以防止带钢在轧制过程中跑偏；（5）张力卷曲可以使带卷卷的更紧密、整齐。

轧制张应力大小在不超过屈服极限的范围内选择，一般取（0.1～0.6）σs 。轧制带材越薄，变形抗力越大，张应力应取较大值。但成品道次考虑到断带和罩式退火炉的粘卷问题，张应力不能取较大值，一般取50MPa 。具体三种