1、太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 題目：100萬(wàn)噸熱連軋工藝設(shè)計(jì) 院 系：材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 目 錄一. 題目及要求2. 工藝流程圖3. 主要設(shè)備的選擇3.1立輥選擇3.2軋機(jī)布置3.3粗軋機(jī)的選擇3.4精軋機(jī)的選擇3.5工作輥竄輥系統(tǒng)4 壓下規(guī)程設(shè)計(jì)與輥型設(shè)計(jì)4.1壓下歸程設(shè)計(jì)4.2道次選擇確定4.3粗軋機(jī)組壓下量分配4.4精軋機(jī)組壓下量分配4.5校核咬入能力4.6確定速度制度4.7軋制溫度的確定4.8軋制壓力的計(jì)算4.9傳動(dòng)力矩5 軋輥強(qiáng)度校核5.1支撐輥彎曲強(qiáng)度校核5.2工作輥的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核六參考文獻(xiàn)一 題目及要求 1.1計(jì)題目 已知原料規(guī)格為1.519.6×1

2、2501850mm，鋼種為Q345A，產(chǎn)品規(guī)格為19.6×1250mm。1.2的產(chǎn)品技術(shù)要求（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋板帶產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（GB912-89)，尺寸、外形、重量及允許偏差應(yīng)符合 GB-709-88標(biāo)準(zhǔn) 鋼板長(zhǎng)度允許偏差公稱厚度鋼板長(zhǎng)度長(zhǎng)度允許偏差4-162000+102000-6000+256000+30 切邊鋼板寬度允許誤差公稱厚度寬度寬度允許偏差4-161500+101500+152)表面質(zhì)量：表面要缺陷少，需要平整，光潔度要好。二 工藝流程圖坯料加熱除鱗定寬粗軋(熱卷取開卷)精軋冷卻剪切卷取三 主要設(shè)備的選擇軋鋼機(jī)是完成金屬軋制變形的主要設(shè)備，因此，軋鋼機(jī)能力選取的是否合理對(duì)

3、車間生產(chǎn)產(chǎn)量、品種和規(guī)格具有非常重要的影響。選擇軋鋼設(shè)備原則：（1） 有良好的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；（2） 軋機(jī)結(jié)構(gòu)型式先進(jìn)合理，制造容易，操作簡(jiǎn)單，維修方便；（3） 有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化，有利于工人勞動(dòng)條件的改善；（4） 備品備件要換容易，并有利于實(shí)現(xiàn)備品備件的標(biāo)準(zhǔn)化；（5） 在滿足產(chǎn)品方案的前提下，使軋機(jī)組成合理，布置緊湊；（6） 保證獲得質(zhì)量良好的產(chǎn)品，并考慮到生產(chǎn)新品種的可能；熱帶軋機(jī)選擇的主要依據(jù)是：車間生產(chǎn)的鋼材品種和規(guī)格。軋鋼機(jī)選擇的主要內(nèi)容是：選取軋機(jī)的架數(shù)、能力、結(jié)構(gòu)以及布置方式。最終確定軋鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)形式及其主要技術(shù)參數(shù)。3.1立輥選擇立壓可以齊邊（生產(chǎn)無(wú)切邊帶材）、調(diào)節(jié)板坯

4、寬度并提高除磷效果。立壓軋機(jī)包括：大立輥、小立輥及擺式壓力機(jī)三種，各自特點(diǎn)如下： 大立輥：占地較多，設(shè)備安裝在地下，造價(jià)高，維護(hù)不方便。而其能力較強(qiáng)，用來(lái)調(diào)節(jié)坯料寬度。 小立輥：能力較小，多用于邊部齊邊。 擺式側(cè)壓：操作過(guò)程接近于鍛造，用于控制頭尾形狀，局部變形，提高成材率效果較好。缺點(diǎn)是設(shè)備地面設(shè)備占用場(chǎng)地較多，造價(jià)較高。 本設(shè)計(jì)采用連鑄坯調(diào)寬，生產(chǎn)不同寬度帶卷，選擇小立輥齊邊。3.2 軋機(jī)布置現(xiàn)代熱帶車間分粗軋和精軋兩部分，精軋機(jī)組大都是67架連軋，但其粗軋機(jī)數(shù)量和布置卻不相同。熱帶連軋機(jī)主要區(qū)分為全連續(xù)式，3/4連續(xù)式和1/2連續(xù)式，以及雙可逆粗軋等。（1）全連續(xù)式：全連續(xù)式軋機(jī)的粗軋機(jī)

5、由56個(gè)機(jī)架組成，每架軋制一道，全部為不可逆式。這種軋制機(jī)產(chǎn)量可達(dá)500600萬(wàn)噸/年，產(chǎn)品種類多，表面質(zhì)量好。粗軋全連軋布置見圖1a。但設(shè)備多，投資大，軋制流程線或廠房長(zhǎng)度增大。而且由于粗軋時(shí)坯料短，軋機(jī)效率低，連軋操作難度大，效果并不很好，所以一般不采用粗軋連軋?jiān)O(shè)計(jì)。（2）3/4連續(xù)式 圖1 各種熱連軋及布置圖3/4連續(xù)式布置形式是先用二輥軋機(jī)軋一道，然后設(shè)置1架可逆式軋機(jī)軋制3或5道，再由后面兩架軋機(jī)連續(xù)軋制一道（見圖1（b）。后面這兩道看上去作業(yè)率不高，但它是保證中間坯尺寸和凸度的關(guān)鍵，使精軋產(chǎn)品質(zhì)量和軋制過(guò)程穩(wěn)定。另外，這種布置采用250 mm厚坯，軋制壓縮比大，產(chǎn)品種類全面，曾經(jīng)是

6、國(guó)外流行的布置。（3）半連續(xù)式:半連續(xù)式軋機(jī)有兩種形式：圖1(C)中粗軋機(jī)組由一架不可逆式二輥破鱗機(jī)架和一架可逆式四輥軋機(jī)架組成，一般使用坯料在150mm以下，軋制5道次，對(duì)凸度厚度控制難度大。主要生產(chǎn)普通鋼種帶卷。高檔品種開發(fā)難度大，較厚產(chǎn)品也較少生產(chǎn)。而且為保單卷重，常常設(shè)計(jì)坯料很長(zhǎng)（最高14米），使加熱爐過(guò)寬，大大限制了加熱溫度。這類軋機(jī)如果使用230mm厚坯，則軋制道次過(guò)多，溫降過(guò)大。但這種布置如果粗軋機(jī)能力特別大，如太鋼1549熱連軋線，輔助必要的檢測(cè)設(shè)備，也可達(dá)到道次少溫降小，中間坯溫度穩(wěn)定的要求。圖1(d)中粗軋機(jī)是由兩架強(qiáng)力四輥可逆式軋機(jī)組成，這種布置即提高軋機(jī)利用率，又能使軋

7、機(jī)數(shù)量較少，穩(wěn)定中間坯凸度，減少溫降，故為當(dāng)前流行方案。根據(jù)任務(wù)書要求，本設(shè)計(jì)采用2架強(qiáng)力四輥可逆軋機(jī)組成粗軋機(jī)組，第一粗軋機(jī)前安裝小立輥軋機(jī)，對(duì)側(cè)邊進(jìn)行有效修正。3.3 粗軋機(jī)的選擇：過(guò)去粗軋，為了增大工作輥輥徑，提高咬入能力，多選擇二輥軋機(jī)，但是二輥軋機(jī)產(chǎn)生的撓度較大，不能滿足凸度控制要求。現(xiàn)代四輥軋機(jī)，其工作輥直徑已大大提高，并且安裝液壓平衡彎輥，使軋輥撓度可控。本設(shè)計(jì)兩架粗軋機(jī)詳細(xì)資料如下：參考太鋼1549及港陸1250生產(chǎn)實(shí)際，初步確定軋機(jī)各部件相關(guān)尺寸如下：軋機(jī)類型： 四輥可逆式軋機(jī) 工 作 輥: 軋輥直徑： 1020mm 輥身長(zhǎng)度： 1650mm 軋輥材料： 鑄 鋼支 承 輥:

8、軋輥直徑： 1450mm 輥身長(zhǎng)度： 1650mm 輥身材料： 合金鍛鋼其中，第一架采用電動(dòng)壓下，行程大。第二架采用長(zhǎng)行程液壓缸，且裝配彎輥裝置，用于控制板凸度，且要求粗軋都達(dá)到單位寬度2.5t，兩架軋機(jī)能力為3200t。第二架粗軋還CVC竄輥，提高中間坯板形控制能力。3.4 精軋機(jī)的選擇：熱軋帶鋼精軋機(jī)普遍采用長(zhǎng)行程液壓壓下、板型控制。板型控制手段除彎輥外還有：CVC軋機(jī)、HC軋機(jī)、PC軋機(jī)。現(xiàn)將各型軋機(jī)簡(jiǎn)要介紹如下：CVC軋機(jī): 軋輥凸度連續(xù)可變的軋機(jī)CVC（continuously variable crown）軋機(jī)屬于一種新型的四輥軋機(jī)。這種方式大壓下，大張力時(shí)，輥系穩(wěn)定好，國(guó)內(nèi)外熱連

9、軋市場(chǎng)占70%。圖2為CVC軋機(jī)的軋輥原理圖，軋輥整個(gè)外廓磨成S型（瓶型）曲線。上下軋輥互相錯(cuò)位180度布置，形成一個(gè)對(duì)稱的曲線輥縫輪廓。這兩根S型軋輥可以軸向移動(dòng)，其移動(dòng)方向一般是相反的。由于軋輥具有對(duì)稱S型曲線。在軋輥未產(chǎn)生軸向移動(dòng)時(shí)，軋輥構(gòu)成具有相同高度的輥縫，其有效凸度等于零(a)圖。在上輥向左移動(dòng)、下輥向右移動(dòng)時(shí)，板材中心處兩個(gè)軋輥輪廓線之間的輥縫變大，此時(shí)的有效凸度小于零(b)圖。如果上輥向右移動(dòng)下輥向左移動(dòng)的板材中心處兩個(gè)軋輥輪廓線之間的輥縫變小，這時(shí)的有效凸度大于零(c)圖。CVC軋輥的作用與一般帶凸度的軋輥相同，但其主要優(yōu)點(diǎn)是凸度可以在最小和最大凸度之間進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)整，這是通過(guò)

10、具有S型曲線的軋輥?zhàn)鲚S向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。CVC軋輥輥縫調(diào)整范圍也較大，與裹輥裝置配合使用時(shí)如1700板軋機(jī)的輥縫調(diào)整量可達(dá)600um左右。由于工作輥具有S型曲線，工作輥與支撐輥之間是非均勻接觸的。實(shí)踐表明，這種非均勻接觸對(duì)軋輥磨損和接觸盈余不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。精軋基本遵守比例凸度，各道凸度相對(duì) 圖2 CVC軋機(jī)的軋輥原理圖于延伸率是確定值。各道最佳凸度是由軋輥原始凸度，膨脹凸度，彎輥凸度，CVC撓曲凸度，目標(biāo)凸度根據(jù)來(lái)料凸度確定。HC軋機(jī)： HC軋機(jī)為高性能板型控制軋機(jī)的簡(jiǎn)稱。當(dāng)前用于日本生產(chǎn)的HC軋機(jī)是在支持輥和工作輥之間加入中間輥并使之橫向移動(dòng)的六輥軋機(jī)，其特點(diǎn)有：（a）HC軋機(jī)具有很好的板

11、形控制性，多用于小輥徑冷軋；（b）HC軋機(jī)可顯著提高熱帶鋼的平直度；（c）壓下量由于不受板型限制而可適當(dāng)提高。PC軋機(jī)：對(duì)輥交叉軋制技術(shù)（Pair Cross Roll）。PC軋機(jī)的工作原理是通過(guò)交叉上下成對(duì)的工作輥和支撐輥的軸線形成上下工作輥間輥縫的拋物線，并與工作輥的輥凸度等效。雖然可以安裝在線ORG，但使用效果欠佳，鞍鋼1780、唐鋼1810采用后證明穩(wěn)定性稍差。所以，本設(shè)計(jì)F1F5采用當(dāng)今主流軋制設(shè)備CVC軋機(jī)。全部七架四輥精軋機(jī)縱向排列，間距為6米；F1F7均有正彎輥系統(tǒng)，F(xiàn)1F7實(shí)行了長(zhǎng)行程液壓厚度自動(dòng)控制(AGC)技術(shù)，使帶鋼誤差控制得到全面保證。軋線上裝設(shè)水霧冷卻和除塵系統(tǒng)，小

12、車換輥技術(shù)，強(qiáng)力可調(diào)層流冷卻設(shè)備，卷取厚度達(dá)到25mm。所有支撐輥采用油膜軸承靜動(dòng)壓系統(tǒng)，增大支撐輥輥頸。3.5 工作輥竄輥系統(tǒng)簡(jiǎn)介3.5.1控制目標(biāo) (1)改善軋輥磨損形狀,控制邊部減薄;(2) 改善軋輥磨損,允許自由軋制;提高熱裝比例,提高單位軋制量;(3) 使用錐形工作輥,實(shí)現(xiàn)超平材軋制;(4) 均勻工作輥熱膨脹,實(shí)現(xiàn)軋制取向硅鋼不減產(chǎn)。 這一功能與彎輥功能相聯(lián)系,可以改善熱帶鋼軋機(jī)對(duì)板形的控制能力。3.5.2工作原理 F4F7機(jī)架工作輥從軋制中心線橫向竄動(dòng)±150 mm。 液壓裝置允許工作輥在兩塊帶鋼軋制的間隙時(shí)間進(jìn)行竄動(dòng),竄動(dòng)最大速度為20 mm/ s ,最小速度為5 mm

13、/ s。 使用行程:300 mm 總行程:370 mm(70 mm超行程)3.5.3技術(shù)數(shù)據(jù)竄動(dòng)裝置數(shù)量:每架1套竄動(dòng)液壓缸: 4個(gè)(每工作輥2個(gè)),直徑220/ 125 mm,行程370 mm夾緊缸: 2個(gè)(出入口各1個(gè)),直徑125/ 90 mm ,行程500 mm工作壓力:竄動(dòng)缸的額定壓力為9 MPa ,最大壓力為50 MPa ;夾緊缸的工作壓力為17 MPa竄動(dòng)速度:高速20 mm/ s ,低速5 mm/ s竄動(dòng)周期:在行程±50 mm、最小壓下速度1. 25 mm/ s、最大機(jī)架延伸0. 5 mm、PLC和網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間約為0. 25 s時(shí),兩塊鋼之間竄動(dòng)周期為10 s。位置

14、傳感器的類型是BTL5 - E17 - M500 - B- KA05 ,行程為500 mm。3.5.4定義當(dāng)工作輥中心線與軋制中心線重合時(shí),稱為工作輥處于零位。上工作輥向工作側(cè)竄動(dòng),同時(shí)下工作輥向傳動(dòng)側(cè)對(duì)稱竄動(dòng)為正向竄動(dòng),反之為負(fù)向竄動(dòng)。工作輥竄輥條件(1) 上下工作輥的間隙大于或等于0. 5 mm;(2)工作輥轉(zhuǎn)動(dòng)速度大于或等于正常轉(zhuǎn)動(dòng)速度的10 %。3.5.6軸向推進(jìn)負(fù)荷和竄輥力的平衡如果工作輥的軸向力指向工作側(cè)方向,該力完全由竄輥裝置傳遞給機(jī)架平衡;如果工作輥的軸向力指向傳動(dòng)側(cè)方向,滑動(dòng)軌道支撐在彎輥塊外側(cè)的T型鉤上,彎輥塊承受軸向力;在無(wú)負(fù)荷的情況下,彎輥塊的鍵平衡這些力。3.5.7操

15、作方式通過(guò)計(jì)算機(jī)鍵盤,有下列兩種方式可以選擇。.1手動(dòng)方式分3種(1) 手動(dòng)竄輥方式:操作工通過(guò)鍵盤輸入竄輥值,上下工作輥以軋制中心線為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)稱竄動(dòng)。(2) 錐度調(diào)節(jié)方式(邊部減薄竄輥方式):工作輥的錐度與帶鋼的接觸寬度保持一個(gè)常數(shù)。 下列參數(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入:L工作輥輥身長(zhǎng)度; b工作輥錐體長(zhǎng)度; W帶鋼寬度 操作工通過(guò)計(jì)算機(jī)鍵盤鍵入帶鋼邊緣接觸錐體的恒定長(zhǎng)度Vu,工作輥竄輥PLC根據(jù)下列公式計(jì)算出竄輥值:S = L/2- b - W/2+ Vu 一般Vu值在60100 mm ,當(dāng)該值超出這一范圍,在計(jì)算機(jī)畫面上將有一個(gè)提示信息。 (3)周期循環(huán)竄輥方式:工作輥在兩塊鋼之間以一個(gè)恒定值竄動(dòng)

16、,該恒定竄輥值通過(guò)計(jì)算機(jī)鍵盤輸入,工作輥竄動(dòng)達(dá)到最大允許位置后,改變竄輥信號(hào),工作輥繼續(xù)向反向竄動(dòng),如此往復(fù)進(jìn)行。.2自動(dòng)竄輥方式竄輥位置由計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)定,操作人員根據(jù)工藝需要選擇自動(dòng)竄輥策略。(1) 循環(huán)竄輥策略:同手動(dòng)循環(huán)竄輥方式。(2) 單向循環(huán)竄輥策略:工作輥經(jīng)過(guò)多次竄動(dòng)竄至正向最大,然后由正向最大一次竄至負(fù)向最大,再由負(fù)向最大經(jīng)過(guò)多次竄動(dòng)至正向最大,如此往復(fù)進(jìn)行。(3) 優(yōu)化竄輥策略:竄輥按步長(zhǎng)竄動(dòng),竄動(dòng)幅度逐漸從小到大,再?gòu)拇蟮叫?不斷重復(fù)。(4) 全自動(dòng)竄輥策略:竄輥位置由計(jì)算機(jī)計(jì)算給出,其計(jì)算方法是按工作輥長(zhǎng)度2 000 mm分成40片,每片50 mm ,計(jì)算每一片的磨損,根據(jù)

17、工作輥各區(qū)域最大和最小磨損情況確定最佳竄輥位置。工作輥的磨損計(jì)算由彎輥模型計(jì)算給出。(5) 邊部減薄控制竄輥策略:同手動(dòng)錐度調(diào)節(jié)方式四 壓下規(guī)程設(shè)計(jì)與輥型設(shè)計(jì)4.1 壓下規(guī)程設(shè)計(jì)壓下規(guī)程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是要確定由一定的板坯軋成所要求的板、帶產(chǎn)品的變形制度，亦即要確定所需采用的軋制方法、軋制道次及每道次壓下量的大小，在操作上就是要確定各道次輥縫的位置（即輥縫的開度）和轉(zhuǎn)速。因而，還要涉及到各道次的軋制速度、軋制溫度及前后張力制度及道次壓下量的合理選擇，因而廣義地來(lái)說(shuō)，壓下規(guī)程的制定也應(yīng)當(dāng)包括這些內(nèi)容。通常在板、帶生產(chǎn)中制定壓下規(guī)程的方法和步驟為：(a)在咬入條件允許的條件下，按經(jīng)驗(yàn)配合道次壓下量

18、，這包括直接分配各道次絕對(duì)壓下量或壓下率、確定各道次壓下量分配率（h/h）及確定各道次能耗負(fù)荷分配比等各種方法；（b）制定速度制度，計(jì)算軋制時(shí)間并確定逐道次軋制溫度；（c）計(jì)算軋制壓力、軋制力矩；(d)校驗(yàn)軋輥等部件的強(qiáng)度和電機(jī)功率；（e）按前述制定軋制規(guī)程的原則和要求進(jìn)行必要的修正和改進(jìn)。4.2 道次選擇確定軋鋼機(jī)機(jī)架數(shù)目的確定與很多因素有關(guān)，主要有：坯料的斷面尺寸、生產(chǎn)的品種范圍、生產(chǎn)數(shù)量的大小，軋機(jī)布置的形式、投資的多少以及建廠條件等因素。但在其他條件即定的情況下，主要考慮與軋機(jī)布置的形式有關(guān)。本設(shè)計(jì)采用連續(xù)式布置，因此機(jī)架數(shù)目應(yīng)不少于軋制道次即可確定機(jī)架數(shù)目了。本設(shè)計(jì)根據(jù)板坯厚度為16

19、0mm；成品厚度為5mm，選擇平均延伸系數(shù) =1.35，則軋制總道次N為：N=log(160/5)/log1.35=11.54故: 選總12道次，其中粗軋7道次，精軋5道次。2.3 粗軋機(jī)組壓下量分配根據(jù)板坯尺寸、軋機(jī)架數(shù)、軋制速度以及產(chǎn)品厚度等合理確定粗軋機(jī)組總變形量及各道次壓下量。其基本原則是：(1)由于在粗軋機(jī)組上軋制時(shí)，軋件溫度高、塑性好，厚度大，故應(yīng)盡量應(yīng)用此有利條件采用大壓下量軋制。考慮到粗軋機(jī)組與精扎機(jī)組之間的軋制節(jié)奏和負(fù)荷上的平衡，粗軋機(jī)組變形量一般要占總變形量的7080%。(2)提高粗軋機(jī)組軋出的帶坯溫度。一方面可以提高開軋溫度，另一方面增大壓下可能減少粗軋道次，同時(shí)提高粗軋

20、速度，以縮短延續(xù)時(shí)間，減少軋件的溫降。(3)考慮板型盡量按照比例分配凸度，在粗軋階段，軋制力逐漸較小使凸度絕對(duì)值漸少。但是，第一道考慮厚度波動(dòng)，壓下量略小，第二道絕對(duì)值壓下最大，但壓下率不會(huì)太高。本設(shè)計(jì)粗軋機(jī)組由兩架四輥可逆式軋機(jī)組成，各道次的壓下量分配如下：表1 粗軋壓下量分配道 次R1R2R3R4R5R6R7延伸系數(shù)分配1.341.351.361.381.401.391.39入口厚度（mm）1601248662473729出口厚度（mm）124866247372923壓 下 量（mm）363824151086壓 下 率（%）22.530.627.924.221.321.6212.4 精軋機(jī)

21、組的壓下量分配精軋機(jī)組的主要任務(wù)是在57架連軋機(jī)上將粗軋帶坯軋制成板形、尺寸符合要求的成品帶鋼，并需保證帶鋼的表面質(zhì)量和終軋速度。1）精軋各架壓下量分配精軋連軋機(jī)組分配各架壓下量的原則；一般也是利用高溫的有利條件，把壓下量盡量集中在前幾架，在后幾架軋機(jī)上為了保證板型、厚度精度及表面質(zhì)量，壓下量逐漸減小。為保證帶鋼機(jī)械性能防止晶粒過(guò)度長(zhǎng)大，終軋即最后一架壓下率不低于10%，此外，壓下量分配應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化精軋機(jī)組的調(diào)整和使軋制力及軋制功率不超過(guò)允許值。依據(jù)以上原則精軋逐架壓下量的分配規(guī)律是：第一架可以留有余量，即考慮到帶坯厚度的可能波動(dòng)和可能產(chǎn)生咬入困難等，使壓下量略小于設(shè)備允許的最大壓下量，中間幾

22、架為了充分利用設(shè)備能力，盡可能給以大的壓下量軋制；以后各架，隨著軋件溫度降低、變形抗力增大，應(yīng)逐漸減小壓下量；為控制帶鋼的板形，厚度精度及性能質(zhì)量，最后一架的壓下量一般在1015%左右。精軋機(jī)組的總壓下量一般占板坯全部壓下量的1025%。本次設(shè)計(jì)采用7架連軋，結(jié)合設(shè)備、操作條件直接分配各架壓下量如下： 精軋機(jī)組壓下量分配及各項(xiàng)參數(shù)如表(2)所示:表2 精軋機(jī)組壓下量分配及參數(shù)道 次F1F2F3F4F5延伸率分配1.271.351.341.341.25入口厚度（mm）231813107出口厚度（mm）18131075壓 下 量（mm）55332壓 下 率（%）21.727.723.13028.6

23、2.5 校核咬入能力熱軋鋼板時(shí)咬入角一般為1522°，低速咬入可取20°，由公式 （1）將各道次壓下量及軋輥直徑代入可得各軋制道次咬入角為：表3 粗軋各道次咬入角的校核道 次:R1R2R3R4R5R6R7軋輥直徑（mm）1020102010201020102010201020壓下量（mm）363824151086咬入角(°)15.4215.84-精軋機(jī)各架所軋軋件的厚度較小，精軋咬入角校核省略。2.6 確定速度制度(1)粗軋速度制度粗軋為保證咬入，采用升速軋制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料，取平均加速度a=40rpm/s，平均減速度b=60rpm/s。由于咬入能力很富裕故可采用穩(wěn)

24、定高速咬入，考慮到粗軋生產(chǎn)能力與精軋生產(chǎn)能力得匹配問(wèn)題，確定粗軋速度如下：咬入速度為n1=40rpm/s，拋出速度為n2=20rpm/s(2)粗軋軋制延續(xù)時(shí)間：每道次延續(xù)時(shí)間 ， 其中為間隙時(shí)間，為純軋制時(shí)間， 設(shè)v1為t1時(shí)間內(nèi)的軋制速度，v2為t2時(shí)間內(nèi)的平均速度，則， (D取平均值)減速時(shí)間 減速段長(zhǎng) ， 穩(wěn)定軋制段長(zhǎng) ， 。軋制第一二道次時(shí)，以第一架為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，n1=30rpm/s，n2=30rpm/s，軋件長(zhǎng)度，減速時(shí)間s，減速時(shí)平均速度 , 0,V1=1.57m/s, 。則軋制延續(xù)時(shí)間為6.98s。按照以上公式可求得粗軋各道次軋制時(shí)間：表4 各道次軋制時(shí)間道 次R1R2R3R4R5

25、R6R7軋制時(shí)間(S)7.010.013.812.817.419.918.3速度梯形圖如下： 圖5 可逆軋制速度圖由于兩架粗軋機(jī)間距7m，所以軋件尾部從前一架軋機(jī)出口到后一架入口所需時(shí)間t12=7/1.7=4.1s由于軋件較長(zhǎng)，取間隙時(shí)間t03s所以粗軋總延續(xù)時(shí)間 t=6.98+9.95+13.81+12.75+17.39+19.85+3*6=98.73s(3)精軋速度制度確定確定精軋速度制度包括：確定末架的穿帶速度和最大軋制速度；計(jì)算各架速度及調(diào)速范圍；選擇加減速度等。精軋末架的軋制速度決定著軋機(jī)的產(chǎn)量和技術(shù)水平。確定末架軋制速度時(shí)，應(yīng)考慮軋件頭尾溫差及鋼種等，一般薄帶鋼為保證終軋溫度而用高

26、的軋制速度；軋制寬度大及鋼質(zhì)硬的帶鋼時(shí)，應(yīng)采用低的軋制速度。本設(shè)計(jì)典型產(chǎn)品6mm，故終軋速度設(shè)定為12m/s左右。末架穿帶速度在10m/s左右，帶鋼厚度小，其穿帶速度可高些。穿帶速度的設(shè)定可有以下三種方式：(1)當(dāng)選用表格時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)表格進(jìn)行設(shè)定； (2)采用數(shù)字開關(guān)方式時(shí)，操作者用設(shè)定穿帶速度的數(shù)字開關(guān)進(jìn)行設(shè)定，此時(shí)按鍵值即為穿帶速度；（3）其它各架軋制速度的確定：當(dāng)精軋機(jī)末架軋制速度確定后，根據(jù)秒流量相等的原則，各架由出口速度確定軋件入口速度。根據(jù)各架軋機(jī)出口速度和前滑值求出各架軋輥線速度和轉(zhuǎn)速。各道軋件速度的計(jì)算：已預(yù)設(shè)末架出口速度為12m/s由經(jīng)驗(yàn)向前依次減小以保持微張力軋制（依據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)

27、前一架出口速度是后一架入口速度的95）依據(jù)秒流量相等得：根據(jù)以上公式可依次計(jì)算得：表5 各道次精軋速度的確定道次F1F2F3F4F5入口速度（m/s）1.401.862.673.865.42出口速度(m/s)1.772.543.675.156.77(4)精軋機(jī)組軋制延續(xù)時(shí)間精軋機(jī)組間機(jī)架間距為6米，各道次純軋時(shí)間為=250×8.5/6/12=29.5s間隙時(shí)間分別為tj1=6/1.77=3.39s；tj2=6/2.54=2.36s；tj3=6/3.67=1.63s；tj4=6/5.15=1.17s；tj5=6/6.77=0.89s； tj6=6/9.00=0.67s 則精軋總延續(xù)時(shí)間

28、為。軋制節(jié)奏圖表見圖6。 2.7 軋制溫度的確定（1）粗軋溫度確定為了確定各道次軋制溫度，必須求出逐道次的溫度降。高溫軋制時(shí)軋件溫度降可以按輻射散熱計(jì)算，而認(rèn)為對(duì)流和傳導(dǎo)所散失的熱量可大致與變形功所轉(zhuǎn)化的熱量相抵消。由于輻射散熱所引起的溫度降在熱軋板帶時(shí)可按下式計(jì)算： （2）有時(shí)為簡(jiǎn)化計(jì)算,也可采用以下經(jīng)驗(yàn)公式 （3）其中 、分別為前一道軋制溫度（）與軋出厚度，mm； Z輻射時(shí)間即該道次軋制延續(xù)時(shí)間tj Z=tj； T1前一道的絕對(duì)溫度 ，K； h前一道的軋出厚度。表6 粗軋各道次的溫降道次R1R2R3R4R5R6R7溫降()2.64.28.510.919.028.442.2由于軋件頭部和尾部

29、溫度降不同，為設(shè)備安全著想，確定各道次溫度降時(shí)以尾部為準(zhǔn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定開軋溫度為1200，帶入公式依次得各道次軋制溫度：表7 粗軋各道次的溫度道次R1R2R3R4R5R6R7T()1197119311841173115411261083.8（2）精軋機(jī)組溫度確定粗軋完得中間板坯經(jīng)過(guò)一段中間輥道進(jìn)入熱卷取箱，再經(jīng)過(guò)飛剪、除鱗機(jī)后，再進(jìn)入精軋第一架時(shí)溫度降為960。由于精軋機(jī)組溫度降可按下式計(jì)算： (5)式中 、精軋前軋件的溫度與厚度、精軋后軋件的溫度與厚度3代入數(shù)據(jù)可得精軋機(jī)組軋制溫度：根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)可以預(yù)定終軋溫度為860，即=860，計(jì)算得：C=18.75, t1=960-1

30、8.75*38/38941.3；t2=936.3s； t3=927.6s ；t4=915.5s表8 精軋各道次軋制溫度()道次F1F2F3F4F5溫度941936928916901上述計(jì)算應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)場(chǎng)同類車間進(jìn)行實(shí)測(cè)驗(yàn)證，本設(shè)計(jì)為課程設(shè)計(jì)，沒有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，待畢業(yè)實(shí)習(xí)到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)溫度。2.8 軋制壓力的計(jì)算(1)粗軋段軋制力計(jì)算粗軋段軋制力公式： (4)求各道次的變形抗力：變形抗力由各道次的變形速度、變形程度，變形溫度共同決定。變形速度按下式計(jì)算： (5)式中 R、v軋輥半徑及線速度。根據(jù)變形程度、溫度、變形速率數(shù)據(jù)，查Q195高溫抗力曲線圖，得到Q195變形抗力列入表9。表9 粗軋各道次軋件的變

31、形抗力道 次R1R2R3R4R5R6R7線速度V(mS)1.561.561.562.622.622.822.82溫度()1197119311841173115411261083.8壓下率()22.429.928.027.626.826.921入口厚度(mm)1601248662473729出口厚度(mm)124866247372923屈服強(qiáng)度s(MPa)283237424854表10 精軋各道次軋件的變形抗力道 次F1F2F3F4F5軋件出口速度V(mS)1.772.543.675.156.77溫度()941936928916901壓下率()21.126.727.325.020.0入口厚度(m

32、m)231813107出口厚度(mm)18131075屈服強(qiáng)度s(MPa)8091102114118計(jì)算各道的平均單位壓力：根據(jù)克林特里公式計(jì)算應(yīng)力狀態(tài)影響系數(shù)0.785+0.25l/h其中h為變形區(qū)軋件平均厚度，l為變形區(qū)長(zhǎng)度，單位壓力大時(shí)（300MPa）應(yīng)考慮軋輥彈性壓扁的影響，因?yàn)榇周垥r(shí)變形抗力不會(huì)超過(guò)這一值，故可不計(jì)算壓扁影響，此時(shí)變形區(qū)長(zhǎng)度。則平均單位壓力為：， (6)各道計(jì)算列入表11。再將軋件寬度、變形區(qū)長(zhǎng)和平均單位壓力數(shù)據(jù)代入公式(4)，可得各道次軋制力(見表11)。表11 粗軋各道的軋制力道 次R1R2R3R4R5R6R7變形區(qū)長(zhǎng)度(mm)1671701371169783出口

33、厚度(mm)1248696247372923屈服強(qiáng)度(MPa)s283237424854平均壓力(p)32.239.148.357.669.182.7帶 寬(mm)1500150015001500150015001500軋制力(P/kN)564769796944702070357203（2）精軋段軋制力計(jì)算目前普遍公認(rèn)的最適合于熱軋帶鋼軋制力模型的SIMIS理論公式： (7）式中：軋制力N； B軋件寬度mm；Qp考慮接觸弧上摩擦力造成應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù)；Lc考慮壓扁后的軋輥與軋件接觸弧的水平投影長(zhǎng)度mm；K 決定金屬材料化學(xué)成分以及變形的物理?xiàng)l件變形溫度、變形速度及變形程度的金屬變形阻力K=1

34、.15；KT前后張力對(duì)軋制力的影響系數(shù)；由以上公式可知平均單位壓力： 計(jì)算時(shí)用西姆斯公式的簡(jiǎn)化公式克林特里公式 其中 K可以按照粗軋時(shí)的計(jì)算方法計(jì)算，數(shù)據(jù)如前表KT按下式計(jì)算 因?yàn)榍皬埩?duì)軋制力的影響較后張力小，所以a>0.5，本設(shè)計(jì)中取a=0.7，前后張力均取3MPa。接觸弧投影長(zhǎng)度計(jì)算：一般以為接觸弧長(zhǎng)度水平投影長(zhǎng)度為表12 精軋各道的軋制力道 次:F1F2F3F4F5F6F7軋制力(KN)740895061001197137836859490112.9傳動(dòng)力矩1）傳動(dòng)力矩軋制力矩按下式計(jì)算式中 合力作用點(diǎn)位置系數(shù)（或力臂系數(shù)），中厚板一般取為0.40.5，粗軋道次取大值，隨軋件的變

35、薄則取小值。各道次的軋制力矩值如下表：表15 各道的軋制力矩的計(jì)算 (MZ/MNM)道 次R1R2R3R4R5R6粗 軋 0.851.070.860.730.610.54道 次F1F2F3F4F5F6F7精 軋0.420.540.490.390.240.240.23傳動(dòng)工作輥所需要的靜力矩，除軋制力矩外，還有附加摩擦力矩，它由以下兩部分組成，即，其中在四輥軋機(jī)可近似地由下式計(jì)算： （8）式中 支撐輥軸承的摩擦系數(shù)，取 0.005；支撐輥輥頸直徑，對(duì)于粗軋機(jī)：986mm； 對(duì)于精軋機(jī)：680mm。、 工作輥及支撐輥直徑，對(duì)于粗軋機(jī)：1000mm， =1450mm；對(duì)于精軋機(jī)：500mm，= 80

36、0mm代入后（8）可求的：粗軋機(jī)：3.4P,精軋機(jī)：1.7P ,可由下式計(jì)算： 式中 傳動(dòng)效率系數(shù)，本軋機(jī)無(wú)減速機(jī)及齒輪座，但接軸傾角，故可取0.94，故得表16 各道摩擦力矩計(jì)算(Mm/MNM)道 次R1R2R3R4R5R6R7粗 軋0.080.090.080.070.060.06道 次F1F2F3F4F5精 軋0.040.050.050.040.032）軋機(jī)的空轉(zhuǎn)力矩軋機(jī)的空轉(zhuǎn)力矩（）根據(jù)實(shí)際資料可取為電機(jī)額定力矩的36，即粗軋機(jī): 取0.15；精軋機(jī):取0.1 因此電機(jī)軸上的總傳動(dòng)力矩為： 表17 各道的總的傳動(dòng)力矩計(jì)算(MZ/MNM)道 次R1R2R3R4R5R6粗 軋1.081.31

37、1.090.950.820.75道 次F1F2F3F4F5F6F7精 軋0.560.690.640.530.370.370.363 軋輥強(qiáng)度校核軋輥的破壞決定于各種應(yīng)力（其中包括彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、接觸應(yīng)力，由于溫度分布不均或交替變化引起的溫度應(yīng)力以及軋輥制造過(guò)程中形成的殘余應(yīng)力等）的綜合影響。具體來(lái)說(shuō)，軋輥的破壞可能由以下三方面的原因造成：（1） 軋輥的形狀設(shè)計(jì)不合理或設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠.例如,在額定負(fù)荷下軋輥因強(qiáng)度不夠而撕裂后因接觸疲勞超過(guò)許用值,是輥面疲勞剝落等;（2） 軋輥的材質(zhì)、熱處理或加工工藝不合要求。例如，軋輥的耐熱裂性、耐粘附性及耐磨性差，材料中夾雜物或殘余應(yīng)力過(guò)大等：（3） 軋輥在

38、生產(chǎn)過(guò)程中使用不合理。熱軋軋輥在冷卻不足或冷卻不均勻時(shí)，會(huì)因熱疲勞造成輥面熱裂；在冬季新?lián)Q上的冷輥突然進(jìn)行高負(fù)荷熱軋，熱軋的軋輥驟然冷卻，往往會(huì)因溫度應(yīng)力過(guò)大，導(dǎo)致軋輥表層剝落甚至斷輥；壓下量過(guò)大或因工藝過(guò)程安排不合理造成過(guò)負(fù)荷軋制也會(huì)造成軋輥破壞等； 設(shè)計(jì)軋輥時(shí)，通常是按工藝給定的軋制負(fù)荷和軋輥參數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于對(duì)影響軋輥強(qiáng)度的各種因素（如溫度應(yīng)力、參與應(yīng)力、沖擊載荷值等）很難準(zhǔn)確計(jì)算，為此，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)軋輥的彎曲和扭轉(zhuǎn)一般不進(jìn)行疲勞校核，而是將這些因素的影響納入軋輥的安全系數(shù)中（為了保護(hù)軋機(jī)其他重要部件，軋輥的安全系數(shù)是軋件各部件中最小的）。為防止四輥板帶軋機(jī)軋輥輥面剝落，對(duì)工作輥和支撐輥

39、之間的接觸應(yīng)力應(yīng)該做疲勞校驗(yàn)。四輥軋機(jī)的支撐輥直徑D2與工作輥徑D1之比一般在1.52.9范圍之內(nèi)。顯然，支撐輥的抗彎端面系數(shù)較工作輥大的多，即支撐輥有很大的剛性。因此，軋制時(shí)的彎曲力矩絕大部分有支撐輥承擔(dān)。在計(jì)算支撐輥時(shí)，通常按承受全部軋制力的情況考慮。由于四輥軋機(jī)一般是工作輥傳動(dòng)，因此，對(duì)支撐輥只需計(jì)算輥身中部和輥徑端面的彎曲應(yīng)力。3.1 支撐輥彎曲強(qiáng)度校核支撐輥的彎曲力矩和彎曲應(yīng)力分布見下圖7。圖7四輥軋機(jī)支撐輥計(jì)算圖在軋輥的1-1斷面和2-2斷面上的彎曲應(yīng)力均應(yīng)滿足強(qiáng)度條件，即 (9) (10)式中P總軋制壓力；d1-1、d2-21-1和2-2斷面的直徑；c1、c21-1和2-2斷面至

40、支反力P/2處的距離；Rb許用彎曲應(yīng)力。支撐輥輥身中部3-3斷面處彎矩是最大的。若認(rèn)為軸承反力距離L等于兩個(gè)壓下螺絲的中心距L0，而且把工作輥對(duì)支撐輥的壓力簡(jiǎn)化成均布載荷（這時(shí)計(jì)算誤差不超過(guò)913%），可得3-3斷面的彎矩表達(dá)式 (11)輥身中部3-3斷面的彎曲應(yīng)力為 (12)式中的D2應(yīng)以重車后的最小直徑代入。因粗軋機(jī)是可逆軋制，精軋機(jī)組性能相同故只需校核其中受力最大的一道即可，因在粗軋機(jī)上軋制時(shí)第四道的軋制力最大，精軋機(jī)上第三架軋制力最大，故其支撐輥受力最大，所以我們計(jì)算軋機(jī)支撐輥時(shí)只計(jì)算粗軋第二架和精軋第一架的彎曲應(yīng)力。又因輥頸直徑d和長(zhǎng)度一般近似地選：d = (0.50.55) D、L/d = 0.831.0，計(jì)算時(shí)以粗軋機(jī)為例：本設(shè)計(jì)取d = 0.68D、L/d = 1.0所以輥頸直徑d =986mm，L 986mm， c1、c2，r的取值查軋鋼機(jī)械（修訂版）北京科技大學(xué)鄒家祥主編P94。 取r/D = 0.12,d 54mm，c1 =180mm，=266m