中厚板轧机压下规程设计说明

中厚板轧机压下规程设计
原料：200×1500×2500mm ，45#钢，T k =1150℃， 切边量=100~150mm 成品：20×2200mm
轧机：双机架四辊可逆轧机，无立辊，D g =900mm ，D 支=1800mm ，L=2800mm ，
P Z =5000t ，扭转力矩=2×172kn *m ， W=2×4000KW
设计及校核：
1．轧制方法：切边量
2．采用按经验分配压下量再进行校核及修订的设计方法：先按经验分配各道压下量，排出压下规程如表－1。

3．校核咬入能力：热轧钢板时最大咬入角一般为15°～22°，低速咬入时取为20°，则最大压下量△h max =900(1一cos20°) =53毫米。

故咬入不成问题(D 取
900毫米)。

4．确定速度制度：为操作方便，采用梯形速度图。

根据经验资料取平均加速度
a=40转／分／秒，平均减速度b=60转／分／秒。

由于咬入能力很富余，且咬入时速度高更有利于轴承油膜的形成，故采用稳定速度咬入。

对第1~4道，咬入速度等于抛出速度，n 1=n 2=20转／分；对5~9道取n 1=40转／分；对10~14道取
n 1=60转／分，为了减少反转的时间，采用较低的抛出速度n 2=20转／分。

5．确定轧制延续时间：
㈠、对1~4道，如图-1，取n 1=20=n 2，轧制周期时间t =t z h 十t 。

，其中t 。

为间隙时间，t zh 为纯轧时间，v 为t zh 时间的轧制速度，l +
为在t zh 时间轧过的轧件长度，l 为该道轧后轧件长度，则：
l BHL h =
v = 1
60
D n π米／秒
t zh =
图 1
对第1道 v = 160D n π米／秒 = 3.1490020
60⨯⨯=0.942米／秒
t zh =
166795
942
+=1.87秒 计算各道次v 、t zh 列入表-1。

㈡、对5~9道，如图-2，取n 1=40转／分，n 2= 20转／分，减速度b=60转／分／秒，每道轧制周期时间t =t z h 十t 。

，其中t 。

为间隙时间，t zh 为纯轧时间，t z h =t 1+t 2。

设v 1为t 1时间的轧制速度，v 2为t 2时间的平均速度，l 1及l 2为在t 1及t 2时间轧过的轧件长度，l 为该道轧后轧件长度，则： v 1= 1
60
D n π米／秒
v 212260
n n D
π+⎛⎫=
⎪
⎝⎭米/秒
12
2n n t b
-=
，故减速段长222l t v =
222
111
l l l t v t v v +=
=
图 2
对第5道 v 1 = 160D n π米／秒 = 3.1490040
60
⨯⨯=1.88米／秒
v 212260n n D π+⎛⎫=
⎪
⎝⎭4020 3.14900
260+⨯⎛⎫=⨯ ⎪⎝⎭
=1.41米／秒 122n n t b -=
4020
0.3360
-==秒 222l t v ==1.41×0.33=0.47米
222111
l l l t v t v v +=
=
2.9250.090.47
1.88+-==1.35秒 计算各道次t 1、t 2及v 1、v 2列入表-1。

㈢、对10~14道，如图-2，取n 1=60转／分，n 2= 20转／分，每道轧制周期时间t =t z h 十t 。

，其中t 。

为间隙时间，t zh 为纯轧时间，t z h =t 1+t 2。

设v 1为t 1时间的轧制速度，v 2为t 2时间的平均速度，l 1及l 2为在t 1及t 2时间轧过的轧件长度，
l 为该道轧后轧件长度，则：
v 1=
1
60
D n π米／秒
v 212260n n D π+⎛⎫= ⎪⎝⎭
米/秒
12
2n n t b
-=
，故减速段长222l t v =
222
111
l l l t v t v v +=
=
秒 分别计算出结果列入表-1。

各道次间隙时间t 0的确定：根据经验资料在四辊轧机上往返轧制中，不用推床定心时，取t 0=2秒，若需定心，则当l ≤8米时取t 0=2.5秒，则当l ＞8米时取t 0=4秒。

取1、2、3、4道之间间隙时间为2秒，4、5道之间需转钢90°，故取其间隙时间为4秒，5~11道取间隙时间为2.5秒，11~14道轧件长度超过8米，取其间隙时间为4秒。

已知t z h 及t 0，则轧制延续时间t 便可求出。

结果列于表1。

6．轧制温度的确定：为了确定各道的轧制温度，先根据经验公式确定各道的温度降低值Δt 。

高温时轧件温度降可以按辐射散热计算，而认为对流和传导所散失的热量大致可与变形功所转化的热量相抵消。

由于辐射散热所引起的温度降为
111T -⎛⎫
⎪=- ⎪⎪ ⎭⎝
式中 T 1——前一道的绝对温度，K ；
Z ——辐射时间，即该道的轧制延续时间，小时 C ——辐射常数，对钢轧件C ≈4千卡／米2·小时·K 4 G ——轧件重量，公斤，G=bhl γ，其中γ为钢的比重；
F 、P ——散热面积(米2)及热容量，对碳钢P=0.166千卡／公斤·K 。

热轧钢板时，辐射面积可表示为F=1k bl ，此1k 为考虑散热条件的系数。

在可逆式轧机上由于板坯下表面辐射条件不如上表面，计算散热面积时，可近似取
1k =1.5。

将F 、G 、C 及P 的数值代入，Z 及h 以秒及毫米代入，则得 ：
4
112.91000T Z t h ⎛⎫
∆= ⎪⎝⎭
t = t 1－Δt
其中t 1、h 分别为前一道轧制温度与轧出厚度，Z 为辐射时间，
由于轧件头部和尾部温度降低值不同，从设备安全考虑，确定各道的轧制温度以尾部时轧制为准核算，辐射时间为上道次的纯轧时间与本道次纯轧时间以及期间间隙时间之和。

已知纵轧开轧温度为1150℃，故第5道(延伸轧制第一道)尾部温度为
44
1 1.681150273115012.9115012.911491000128.71000T Z h +⎛⎫⎛⎫
-=-⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭℃
可逆轧制时，第6道头部即为第5道尾部，故第6道尾部温度为
4
1.68
2.5 1.981149273114912.911471101000+++⎛⎫⎛⎫
-= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭
℃
如此逐道计算出轧制温度列于表-1中。

7．计算各道的变形程度：由加工原理可知，按变形抗力曲线查找变形抗力时，须先求出各道之压下率(00/h H ∆)
对第1道 ε=
0020
100200
⨯=10% 计算各道之压下率列入表-1。

8．计算各道的平均变形速度可用下式计算变形速度
ε2H h
=
+
式中 R 、v ——轧辊半径及线速度。

对第1道，轧制速度 /609002094260
v Dn π
π==⨯⨯=毫米/秒
平均变形速度
2942 1.059065ε⨯=
=+秒1-
如此算出其余各道平均变形速度列入表-1。

9．求各道的变形抗力：根据变形程度和变形速度的围确定45#钢的变形抗力基础值为8.6公斤／毫米2，由各道次相应的变形程度、变形速度及轧制温度，即可查找出该道次变形抗力的修正系数分别为K ε、K ε；、K t ，故可得 第1道的变形抗力为：
σs=K ε*K ε‘*K t ×8.6
=1×0.72×0.65×8.6 =4公斤／毫米2。

如此求出各道的变形抗力列于表-1中。

10．计算各道的平均单位压力：根据中厚板轧制的情况，可取应力状态影
响系数0.7850.25l
h
η=+，其中h 为变形区轧件平均厚度，l 为变形区长度，单位
压力大时(>20公斤/毫米2)应考虑轧辊弹性压扁的影响，由于轧制中厚板时平均单位压力一般在20公斤／毫米
2
以下，故可忽略压扁影响，此时变形区长度
l
第1道 l 95=毫米。

第1道之平均单位压力为
21.15 1.150.7850.259521.1540.7850.252001804.2/s s l p h kg mm σησ⎛
⎫==+ ⎪
⎝
⎭⨯⎛
⎫=⨯⨯+ ⎪+⎝⎭
=
其余各道计算结果列于表-1中。

11．计算各道总压力：各道总压力按以下公式计算 p b l p =
其中，b 为轧件宽度，l 为变形区长度，p 为平均单位压力。

第1道的总压力为
P = 2500×95×4.2=998.8吨 计算各道次轧制总压力列入表-1
12．计算传动力矩： ㈠、轧制力矩按下式计算
2Z M P ψ
=式中ψ——合力作用点位置系数，一般对中厚板轧制约为0.4～0.5，粗轧道次1~4道取0.5，5~9道取0.45，精轧10~14道取0.4。

第一道
2Z M P ψ
=2998.80.50.095=⨯⨯⨯
=95吨·米
㈡、传动工作辊所需要的静力矩
除轧制力矩以外，还有附加摩擦力矩M m ，它由以下两部分组成，即：M m =M
m1
+M m2，
其中M m1在本四辊轧机可近似由下式计算：
1g
m z z D
M P f d D ⎛⎫=⋅⋅ ⎪⎝⎭
式中f ——支持辊轴承的摩擦系数，取，f =0.005； d z ——支持辊辊颈直径，d z =1300毫米；
D g 、D z ——工作辊及支持辊直径，D g =900mm ，D z =1800mm 代入得
M m1=0.00325P 吨·米
M m2可由下式计算
()22111m m M M M η⎛⎫
=-+ ⎪⎝⎭
式中 η——传动效率系数，由于本轧机无减速机及齿轮座，但接轴的倾角 a ≥3°，故可取η=0.94，故得M m2=0.06(M z +M m1) ’
故 M m =M m1+M m2=0.06M z +0.00345P
㈢、轧机的空转力矩M k 根据实际资料可取为电机额定力矩的3～6％，
即 M k =(0.03～0.06) 0.975N
n
=(0.03～0.06) 0.97524000
40
⨯⨯
=5.85～12吨·米。

取M k =9吨·米
作用在电机轴上的动力矩按下式计算
2375GD dn
M dt
=
式中2GD ——换算到电机轴上的，轧辊传动装置中，所有旋转机件的总飞轮力矩一(包括电机转子在)；
dn dt
——电机的加、减速度。

本题由于采用稳定速度咬入，即咬钢后并不加
速，故计算最大传动力矩时可忽略不计。

因此，电机轴上的总传动力矩为 M=M z +M m + M k 例如，第1道(取ψ =0.5)总力矩为
M c =1.06×998.8×0.095+0.00345×998.8+9=112.9吨·米 其余各道计算结果列于表-1中。

13、电机能力校核 1、过载校核
H M 0.975
24000
0.97540
130N n t m
=⨯=⨯=⋅
最大力矩为第5道扭矩M max =154 t .m
k .M H =（2~3）×130
= 260~390 t .m M max ＜k .M H
故满足过载要求。

2、过热校核 等效力矩
=10.2 t .m ＜ M H 故满足过热要求。

由表-1计算结果及电机校核情况看来，此规程基本上可以作为实际压下操作时的参考。