1、學 號：200xxxxx0228HEBEIPOLYTECHNICUNIVERSITY課程設計說明書題目：年產180萬噸厚板車間設計學生姓名：蔡x專業班級：0xxx（2）班學 院：指導教師：教授2010年3月12日引言在現代社會的國民經濟中，鋼鐵生產占據著很重要的地位。鋼鐵材料的用途十分廣泛，不論農業、工業、還是國防；也不論是原材料工業、礦山、煤炭、水電、石油、化工、還是鐵路、交通、機械、建材及其他部門，都需要有質量優良，品種齊全，數量足夠的鋼鐵。中厚寬板廣泛用于機器制造、造船、建筑、橋梁、容器罐以及大直徑輸送管線等部門，寬度越大，軋輥撓度越大，軋制平直鋼板的困難越大。我國2300mm中板軋機生

2、產過最小4mm厚中板。邯鋼2800mm中板軋機是由德國引進的二手設備，在德國曾生產過3×2500mm鋼板。目前，國外寬厚板軋機軋制最小厚度定為4.5mm的居多，特別是日本幾乎所有軋機均定為4.5mm。我國新建軋機最少都定為5mm，少數定為6mm，先進性自然就差一些。生產厚度4mm以下中板時，鋼板軋制長度要在20m以下，因此，坯料單重受到很大限制，除加熱爐爐型受限制外，軋制成薄中板的輸送也是很大問題，輥道輥距為1000mm時鋼板塌下到輥道蓋板上，鋼板在輥子上打滑便輸送不了.目錄緒論11 軋機比較和選擇41.1 軋機類型及其布置得比較41.1.1 單機架軋機41.1.2 雙機架軋機51.

3、2 厚板軋機選擇51.2.1 新型軋機51.2.2 軋機選擇62 壓下規程和輥型設計82.1 壓下規程設計8軋制道次82.1.2 各道次壓下量分配8速度制度12溫度制度122.1.5 力能參數計算122.2 典型產品30mmQ235厚板生產壓下規程設計142.3 輥型設計17第3章軋制圖表和年產量計算203.1 軋制圖表203.1.1 研究軋機工作圖表的意義203.1.2 軋制圖表的基本形式及其特征203.2 年產量的計算233.2.1 軋機小時產量計算24軋鋼機平均小時產量243.2.3 年產量的計算263.2.4 影響軋機產量的因素27第4章軋輥強度及主電機能力的校核294.1 軋輥強度校

4、核294.1.1 支撐輥校核294.1.2 工作輥的校核314.1.3 接觸應力計算314.2 主電機能力校核334.2.1 主電機的功率計算34軋機電機能力校核34校核電動機的過載條件為：。356 板凸度和彎輥366.1 板型控制理論366.2 板型控制策略376.3 板凸度計算376.4 影響輥縫形狀的因素386.4.1 軋輥撓度計算386.4.2 軋輥熱膨脹對輥縫的影響406.4.3 軋輥的磨損對輥縫的影響416.4.4 原始輥型對輥縫的影響416.4.5 入口板凸度對輥縫的影響426.5 彎輥裝置426.5.1 彎曲工作輥426.5.2 彎曲支撐輥436.6 CVC軋機的抽動量計算43

5、參考文獻36緒論在現代社會的國民生產中，鋼鐵生產占據著很重要的地位。鋼鐵材料的用途十分廣泛，不論農業、工業、還是國防；也不論是原材料工業、礦山、煤炭、水電、石油、化工、還是鐵路、交通、機械、建材及其他部門，都需要有質量優良，品種齊全，數量足夠的鋼鐵。在鋼鐵產品當中，中厚板是重要種類之一，目前全球中厚板年產量約為1.2億噸，占世界鋼材總產量的14.8%左右。我國的生產能力約為3500萬噸，約占當年全國鋼材的總產量的14左右。1）中厚板生產的發展歷史中厚板生產的發展歷史至今大約200年。18世紀初，西歐在二輥周期式薄板軋機上生產小塊中板。歐洲的國家中厚板生產也是較早的。1910年捷克維特科委采哥特

6、瓦德鋼鐵公司投產了一套4500mm二輥式中厚板軋機。意大利、西班牙等國也相繼投產了多套中厚板軋機。這些軋機都是用于生產機器和兵器用鋼板，多數為二次大戰備戰的需要。二戰后，機器制造、造船、建筑、橋梁、容器罐以及大直徑輸送管線等部門的發展，對中厚板需求量和質量提出了更高的要求。因此，50年代發達國家除完成大量技術改造外，還新建了一批4060mm以下低剛度軋機。60年代以4700mm為主大剛度的雙機架軋機，實現了控制軋制，提高了中厚板質量，并掌握了中厚板生產的計算機控制。70年代發展到5500mm為主的特寬型的單機架軋機，以滿足石油和天然氣等長距離輸送所需大直徑管線用板。80年代由于中厚板使用部門的

7、蕭條，中厚板產量下降，西歐、日本和美國都關閉了一批中厚板軋機。雖然世界上中厚板軋機套數少了，但軋機的素質和生產技術確提高了。現今，中厚板軋機代表著一個國家的軋機水平。現在大規格、高質量中厚板需求量的增加，更是加快了設備工藝落后、小規格中厚板軋機的淘汰，同時，也加速了現代化大型中厚板廠的興建。我國第一套中厚板軋機是在1936年鞍山鋼鐵公司建成的2300mm三輥勞特式軋機。近幾年來，在全國中厚板軋機改造的同時新建軋機的工作也比較順利。寶鋼和沙鋼的兩套5500mm厚板軋機正在加緊施工，舞鋼、濟鋼及邯鋼等廠完善厚板精整設備。經過50年的建設和生產，我國已形成了較強的中厚板生產能力。但是，與國外先進的中

8、厚鋼板生產相比，歸納起來還有以下5條主要的差距：1)厚板連鑄比低。目前只存百分之十幾，大部分以初軋坯和小鋼錠為原料，日本的厚板連鑄比已達92以上。2)軋機性能差。軋機規格尺寸小，軋機性能低、寬厚板軋機少，還缺少5m左右的特寬厚板軋機。 ，3)鋼板質量差，品種不全。主要是缺少爐外精煉，鋼質差。4)工藝落后，操作與管理水平差，消耗高。與日本相比，金屬消耗大l0，燃耗多兩倍。5)自動化水平低，輔助設備陳舊。2） 中厚鋼板生產的發展趨勢中厚板軋機是軋鋼設備中的主力軋機之一，代表一個國家鋼鐵工業發展的水平，世界上每個工業先進的國家部擁有若干套。各國的中厚板軋機和生產技術都各有其特色，鋼板質量和各項經濟指

9、標也達到了較高的水平。總的說，目前日本的厚板軋機性能和生產技術在世界上居于領先地位。歸納起來，中厚鋼板生產的發展趨勢有以下6個方面。 (1)軋制技術普遍提高中厚板軋制技術的發展是比較快的，不論是新建的，還是改造的，軋機性能也都普遍提高了。首先是軋機的剛度系數已提高至800kN/mm以上，輥身單位長度的軋制力由10kN/mm提高至1520kN/mm，軋制速度由4m/s提高至7.5m/s，主電動機功率也大大加大。液壓AGC、計算機以及測溫、測壓、測厚、測寬、測長及測板形等自動化檢測手段已廣泛采用，軋制鋼板的最大長度已由30 m提高至60 m，生產鋼板最大寬度已達到5350mm。鋼板尺寸的偏差也縮小

10、了，厚度最小偏差已達土0.055mm，寬度最小偏差達士3mm，長度的最小偏差為8mm以下，鐮刀彎也減至5mm/m以下。切廢量已減至很小，總切邊量只有50mm以下，切頭尾長不到200 mm，使成材率達到95以上。熱裝爐時，燃耗已降至0.6GJ/t以下。 (2)厚板連鑄比不斷提高目前，世界上大多數中厚板軋機用的原料都以連鑄板坯為主，厚板連鑄比逐年有明顯地提高，日本厚板連鑄比已達92以上，大部分廠均已做到全連鑄生產。 (3)軋機越建越大世界上中厚板軋機越建越大。新建軋機的尺寸(輥面寬度)都在5m左右，世界上5m以上軋機有13套，其中5500mm級軋機有5套，而淘汰的都是4m以下的，因此，中厚板軋機的

11、尺寸普遍加大。(4)控軋控冷相結合控軋控冷可細化晶粒，提高強度和韌性，降低合金元素含量和碳當量，提高可焊性，改善鋼板性能，降低生產成本，節約貴重的合金元素。控軋終軋溫度為740780，控冷速度為9/s，冷至550，拉抗強度可提高2050MPa，屈服強度可增高2030MPa，而韌性的變化很小。碳當量可由0.37降至0.28，各種性能均能滿足UOE焊管的要求。 (5)板形動態系統控制為了提高鋼板的精度和成材率，板形控制己成為厚板軋機一項不可缺少的新技術。板形控制的最終目標是生產出切頭尾和切邊少、矩形或近似矩形的平直鋼板。廣泛采用液壓AGC、橫向板形控制及計算機控制，實現了自動化板形動態系統控制的要

12、求。 (6)精整現代化厚板精整線一般由熱矯直機、步進式或盤輥式冷床。表面檢查修磨裝置、超聲波探傷儀、雙邊剪或圓盤剪、定尺剪、打印機、收集裝置及冷矯直機等設備所組成，一條現代化精整線一年可處理鋼板200萬t以上。本次設計著眼于調整我國中厚板產品，增強產品的市場競爭力，增強企業效益，而設計一座年產180萬噸5000mm厚板車間。內容主要包括：建廠分析、主要設備選擇、壓下規程設計、力能較核與電機負荷驗算、板型控制、輔助設備選擇等等，本說明書對這些內容均作了較詳細的論述。1軋機比較和選擇軋鋼機是完成金屬軋制變形的主要設備，代表著車間的技術水平，是區別于其他車間類型的關鍵。因此，軋鋼車間主要設備選擇就是

13、指軋機的選擇。軋機選擇的是否合理對車間生產具有非常重要的影響。軋機選擇的主要依據是：車間生產的鋼材的鋼種，產品品種和規格，生產規模的大小以及由此而確定的產品生產工藝過程。對軋鋼車間工藝設計而言,軋鋼機選擇的主要內容是：確定軋鋼機的結構形式，確定其主要技術參數，選用軋機的架數以及布置方式。在選擇軋鋼機時一般要考慮下列各項原則：1)在滿足產品方案的前提下，使軋機布置合理,既要滿足當前生產又要考慮未來的生產發展。2)有較高的生產效率和設備利用系數。3)能獲得質量良好產品的同時還要盡可能多地軋制多品種。4)有利于軋機機械化,自動化的實現,有助于改善勞動條件。5)軋機結構型式先進合理，操作簡單，維修方便

14、。6)有良好的綜合技術經濟指標。1.1 軋機類型及其布置得比較生產中厚板的軋機型式很多。按機架結構分類，可分為二輥式、三輥勞特式、四輥式、復合式及萬能式幾種。按機架布置分類，可分單機架并列式和順列式雙機架等幾種。1.1.1單機架軋機1二輥可逆式軋機二輥可逆式軋機的軋輥直徑較大，能增大壓下量，以減少軋制道次及軋制間隙時間，并對原料種類及尺寸的適應性較廣。它的主要缺點是：因為沒有支承輥，軋機的剛性較差。換輥比較困難，修磨輥型就不方便，所以軋出鋼板的精度和表面質量都較差。可逆式軋機必須采用帶變流設備的直流電動機，投資費用此較高。因此，單機架二輥可逆式中板軋機目前很少應用。個別現存的也只用來軋制較厚的

15、中厚板。2三輥勞特式軋機由于不能變速，中輥的直徑小，且又是惰輥，故其咬人能力大為減弱。原料規格和鋼板產量都受到一定的限制。在軋機前后均需裝設升降臺，當所軋鋼板重量及寬度愈大時，升降臺裝置則愈顯得笨重，所以不適于軋制較厚而寬的產品。此外，三輥勞特式軋機的結構較復雜，維修的工作量大，操作和維修的人員也較多。3四輥可逆式軋機這種軋機有兩個值徑較小的工作輥和兩個直徑較大的分別位于工作輥上、下的支承輥。由于較大的支承輥承受軋制壓力，減少了工作輥變形，所以這種軋機適于軋制寬度較大且精度要求較高的碳素鋼鋼板和合金鋼鋼板。在這種軋機上軋制時，可得到比在三輥勞特式軋機上按寬度分布得更均勻的壓下量。這在軋制厚度為

16、46毫米的鋼板時特別重要。四輥式軋機的工作輥直徑比三輥式的小，所以軋制時，軋件作用在軋輥上的壓力較小，電能消耗也較少。缺點：使用直流電機，投資費用較高。 4） 復合式軋機和萬能式軋機復合式軋機根據不同用途，配有二輥式和四輥式的兩套軋輥。作為二輥軋機時，生產板坯；作為四輥軋機時，生產板材。由于其靈活性大，適用于產量不大而品種多的中小企業。萬能式軋機是在二輥、三輥及四輥軋機的進口一邊或進出口兩邊配置立輥，以生產齊邊鋼板而降低金屬消耗。但不適于軋制較薄而寬的鋼板。這兩種軋機，由于其結構復雜，造價較高，故應用不廣。1.1.2雙機架軋機雙機架軋機有兩個工作機座，第一架為粗軋機，第二架為精軋機。它不僅能選

17、擇粗軋和精軋最有利的軋制速度，更重要的是可以選擇不同的軋輥材料。以鋼軋輥低速粗軋，可以改善咬入條件，增大壓下量，使軋制總道次減少，從而提高生產率。1.2厚板軋機選擇1.2.1 新型軋機當今新型熱軋板帶軋機主要有：HC軋機、 CVC軋機、PC軋機、F2CR軋機等。PC（Paired Crossed Mill）軋機為軋輥成對交叉軋機,其工作原理是相互平行的上工作輥,上支承軸中心線與相互平行的下工作輥,下支承輥軸中心線的交叉成一定角度,這一角度等同于工作輥凸度.通過改變這一交叉角度就能改變軋輥輥縫形狀,從而達到控制帶鋼凸度和平直度的目的.PC軋機能很好解決軋輥磨損和能耗的問題.PC軋機比單輥交叉所承

18、受的軸向力要小，在PC軋機結構上設計有能夠承受軸向力的止推裝置來克服軸向力，此止推裝置安裝在工作輥操作側軸端。PC軋機的軋輥軸線交叉角一般為0.51.5度，等效工作輥凸度Cr由下式表示：Cr=b2tan2/2DW=b2/2DW其中：Cr等效工作輥凸度，mm；影響系數；b軋制板帶的寬度，mm；交叉角；DW工作輥直徑，mm。由上式可知，交叉軋輥等效的軋輥凸度Cr與帶鋼寬度b成正比，軋件越寬，控制效果越好。當軋件寬度b一定時，板凸度的控制范圍與軋輥交叉角度成正比。根據軋制條件設定適合的交叉角，可以得到任意的目標帶鋼凸度。PC軋機的優點：（1）良好的板型與凸度控制能力；（2）單一的軋輥原始輥型。（3）

19、壓下率大；（4）軋制計劃的自由性。PC軋機的缺點： 軋制結構復雜，軸向力大（達到軋制力的8%10%）將使軸承壽命縮短，使維護工作量加大，并增加了軋制力的測量的滯后性，操作與控制復雜，投資成本增加。此外，有些軋機采用ORG（在線磨輥）技術，ORG的個砂輪是通過接觸旋轉中的工作輥來帶動旋轉，屬于非驅動型研磨。在線磨輥機里安裝有在線輪廓儀，可以準確測定工作輥的表面形狀。ORG技術與PC軋機結合起來，將發揮更大效果。ORG具有控制板型，板凸度，減少邊部減薄與局部高點，提高表面質量，消除工作輥的磨損段差，實現自由軋制，推遲換輥時間，增加軋制量的優點；其缺點是一旦操作維護不當，ORG設備的故障較多。1.2

20、.2 軋機選擇本次設計經過綜合對比和實際考察并結合設計目的和產品大綱要求，主要從控制板型（板凸度，平直度等）方面考慮，而最終選用日本三菱公司的PC軋機。其具體的數據如下：軋機類型為PC軋機，設有正負彎輥系統，設置AGC系統；工作輥軸承為四列圓錐滾動；平衡塊中安裝工作輥平衡缸。支承輥采用油膜軸承并配有靜壓系統；軋機工作側工作輥軸承座配有夾緊裝置，用于保證軋制過程中輥系的穩定，為了保證軋制線水平，上下支承輥軸承座上部（下部）裝有調整墊進行補償。軋機出口側安裝有冷卻水管,工藝潤滑裝在進口上下刮水板架上，除塵噴水安裝在機架的出口側。軋機類型:四輥可逆軋機最大軋制力:75MN最大軋制力矩：15MN*m工

21、作輥:14001500mm，輥身長度5000mm.材質:高鉻合金鑄鐵肖氏硬度:HS70-75支撐輥:25002600mm，輥身長度:4800mm材質:合金鍛鋼硬度:肖氏硬度HS65-71主電機:直流電機額定功率：2*15000軋機速度（在最大軋輥直徑下）：2060r/min軋輥交叉裝置： 型式：電機驅動交叉 交叉速度：約8.4mm/s（靜態交叉時絲桿的速度）交叉角：最大1.5度 電機：4-AC45kw*300/500r/min.立輥軋機立輥軋機安裝在粗軋機前面，用于除鱗及寬度控制。寬度壓下量：最大80mm，板坯厚度為260mm。軋制力：最大1000噸。軋制速度：最大22r/min.主傳動電機：

22、2-800kw*0-150r/min 成對的水平電機。軋輥開口度:最大4100mm,最小2000mm軋輥調整速度:通過液壓缸調整,200mm/s.軋輥調整裝置:四個液壓缸驅動.軋輥:最大980mm,最小930mm,輥身長600mm.立輥軋機換輥是使用專用吊具由主軋跨天車進行更換.2 壓下規程和輥型設計2.1 壓下規程設計軋制規程(一般也稱壓下規程)是指坯料至成品的變形規程。中厚板軋制規程設計內容包括：選擇坯料尺寸，確定軋制道次及軋制方法；分配各道次壓下量以及相應速度制度、溫度制度、力能參數計算等，其核心是壓下量分配。軋制規程設計的基本原則是，根據成品的技術要求和具體的原料、軋機條件，盡量達到能

23、充分發揮設備能力、提高產量、保證質量，并且操作方便、設備安全6。設計方法一般是遵循一些基本原則，參照類似軋機的軋制規程或經驗資料，充分考慮具體的生產條件進行設計和校核。2.1.1軋制道次軋制總道次數一般先由坯料至成品在厚度上的總壓下量和平均壓下量(經驗數據)預選，再根據軋機條件，壓下量的安排及參照現有規程確定。對于單機架軋機，總道次數應為奇數。前面已經選擇單一坯料（厚度300mm），由產品大綱已確定的最小厚度（20mm）可得最大總延伸系數如下： =300/20=15 選擇總軋制道次 =7.7取8道次。故應取9道次，最后空過一道次。2.1.2各道次壓下量分配1. 限制壓下量的因素在各種軋機上軋制

24、中厚板，為了提高軋機產量，通常總希望以較少的道次軋出成品。這就需要加大道次壓下量，但它受到下列因素的限制，設計中必須全面考慮，合理分配。1) 金屬塑性 般以板坯或連鑄坯軋制中厚板時，不存在塑性條件限制壓下量的問題。只有在以鋼錠為原料或軋制某些特殊鋼種時才需考慮塑性的限制。實踐證明，倘若道次壓下率允許越過50，則金屬塑性就不是限制壓下量的主要因素。2) 咬入條件 根據平輥自然咬入條件，只有當<=時，金屬才能被軋輥咬入建立軋制過程。因此，每道次壓下量應小于由最大咬入角。所決定的最大壓下量7，即（21）式中： D軋輥直徑；f軋輥與軋件的摩擦系數。平輥熱軋板材時，摩擦系數即最大允許咬入角主要與軋

25、制速度、軋輥材質、軋制溫度、鋼種等因素有關。根據實驗資料，熱軋碳鋼當t700及V5m/8時，摩擦系數可按下式計算： 鋼軋輥 f1.05-0.0005*t-0.056*v 冷硬鑄鐵輥 f=0.94-0.0005*t-0.056*v根據經驗數據，在不同軋制速度下平輥軋制的最大咬入角如下：軋制速度，m/8 最大咬入角，°25 2322.5 22 21 17 11二輥和四輥可逆式中厚板軋機，咬入時可降低軋制速度(即低速咬入)，有較好的咬入條件，實際最大咬入角可達2225°，故在這類軋機上軋制時，咬入條件不是限制壓下量的主要因素。3）軋輥強度 在軋制中厚板的多數道次中，軋輥強度經常是

26、限制壓下量的主要因素，特別是在三輥勞特軋機及二輥軋機上軋制較寬鋼板的情況下更是如此。因此道次壓下量約分配必須考慮軋輥的強度條件。為滿足軋輥的強度條件。金屬對軋輥的總壓力，必須小于由軋輥強度所決定的最大允許壓力，即（22）式中：平均單位壓力； b鋼板寬度；由軋輥強度所決定的最大允許壓力故由軋輥強度所決定的最大允許壓下量為：（23）由于公式(33)中的平均單位壓力是壓下量h的函數，因此直接按公式(3-3)確定是很困難的。實際計算時，可以參考有關資料先給出h值，再按公式(32)校驗。通常在二輥和三輥勞待軋機上，最大允許軋制壓力主要取決于軋輥輥身強度，一般由下式確定7：（24）式中： L與l輥身與輥頸

27、長度，mm；D軋輥直徑(勞特式軋機應使用大輥直徑)，mm；b軋件寬度，mm；軋輥許用彎曲應力，kg/m，通常取其為軋輥材料強度極限的五分之一。不同材質軋輥的許用應力如下：軋輥材質： 普通鑄鐵 合金鑄鐵 鑄 鋼 鍛 鋼 合金鍛鋼許用應力，kg/m：78 89 1012 1214 1416軋制時金屬對軋輥的總壓力應為：（25）上式中的平均單位壓力采用恰古諾夫公式計算。在四輥軋機上，由于支撐輥輥身強度很大，輥頸常常是薄弱環節。此時，最大允許軋制壓力應按支承輥輥頸強度計算5，即（26）式中：、支承輥輥頸直徑與長度，mm。4) 主電機能力 在正常情況下，主電機功率不應是限制壓下量的因素。由于生產、技術的

28、發展和軋機產量的不斷提高，在舊有軋機上，可能出現主電機能力不能適應的情況。主電機能力的限制，即電機溫升條件和過載能力的限制。但因道次壓下量與主電機溫升條件和過載能力無直接關系，因此需根據道次壓下量計算出軋制力和力矩，再來校核主電機的溫升條件和過載能力。校核公式為6：（27）（28）式中：軋制周期內最大的力矩，t*m；主電機允許過載系數，直流電機2.02.5，交流同步電機2.53主電機的額定力矩，t*m等效力矩，t*m軋制周期內各段軋制時間的總和，s；軋制周期內各段間隙時間的總和，s各段軋制時間所對應的力矩，t·m：各段間隙時間所對應的力矩，t·m。5) 鋼板的質量 壓下量特

29、別是在精軋階段對成品鋼板的質量(板形、尺寸精度、表面、性能)有著重要作用。如開始道次壓下量過大，由于鑄坯的塑性差，容易在軋制過程中形成裂紋等缺陷，造成表面不良；而最后道次壓下量過大，則不能得到良好板形和尺寸精度；又如整個軋制過程壓下量分配不當，則會導致終軋溫度過高或過低，從而影響成品的機械性能。因此，道次壓下量的分配還要考慮保證成品鋼板的質量。為獲得良好板形和尺寸精度以及減輕軋輥磨損提高鋼板表面質量，一般要求在精軋階段的成品道次和成品前道次給以小一些的壓下量。但這壓下量又必須大于臨界變形量，以防止晶粒粗大，使鋼板性能下降。中板常有壓下不足，僅僅表層變形的道次，造成最終板各層晶粒不一致。所以嚴格

30、來講，每塊中板都應進行正火處理。2道次壓下量的分配規律道次壓下量，按軋制道次的順序，通常有二種分配規律：1) 中間道次有最大壓下量(圖21a)。考慮到熱軋的坯料尺寸公差等，為了留有余地，給予小的壓下量。以后為了充分利用鋼的高溫給予大的壓下量。隨著軋件溫度下降，軋制壓力增大，壓下量逐漸減小。最后為了保證板形采用較小的壓下量。2) 壓下量隨道次逐漸減小(圖21b)。當壓下量在開始道次不受咬入條件的限制，平軋的除鱗比較好以及坯料尺寸較精確時，軋制一開始就可以充分利用軋件的高溫采用大的壓下量；以后隨軋件溫度的下降壓下且逐漸減小；最后12道次為保證板形采用小的壓下量。圖21 兩種道次壓下量的分配規律從兩

31、種壓下量分配規律可以看出，咬入條件限制一般只在開始道次起作用；板形限制一般只在終了12道次起作用；中間道次則可給以軋輥強度和主電機能力所允許的最大壓下量(這部分道次約占總道次數的1/3)。2.1.3速度制度速度制度是指軋輥轉速隨時間的變化規律，它關系到軋機產量、軋制溫度計算、主電機能力、操作條件等。合理選擇和確定速度制度是軋制規程設計的一項重要內容。中厚板軋機有兩種速度制度，一是軋輥轉向轉速不變的定速軋制速度制度，它用于三輥勞特式軋機。這種速度制度的計算較簡單，主要是選擇軋制速度。一般根據產量要求、操作條件等確定。二是軋輥轉向經常變化的可調速可逆式軋制速度制度，它用于二輥和四輥可逆式軋機。合理

32、速度制度的確定：制定可逆式軋機的速度制度包括確定選用何種速度圖(三代用、梯形)；選擇各道的咬入和拋出轉速；計算最大轉速及純軋時間；確定間隙時間。2.1.4溫度制度為了正確地計算熱軋時各道的軋制壓力，必須盡可能準確地確定各道軋制溫度。各道軋制溫度可由計算逐道溫度降確定。熱軋時軋件的溫度降不僅與輻射、對梳和傳導所散失的熱量有關，還與軋制變形功所轉化的熱量有關。高溫下輻射散熱是主要因素，因此，軋件溫度降一般按輻射散熱計算，而認為對流和傳導所散失的熱量同變形功所轉化的熱量抵消。軋制中厚板逐道溫降可按由輻射散熱導出的公式計算，即（29）式中：t上一道軋制到下一道軋制的溫降， ()；上一道軋制的絕對溫度，

33、 (K)；Z上一道軋制至下一道軋制所延續的時間，(s)；h上一道軋制后的厚度， (mm)。2.1.5力能參數計算軋制力能參數計算的目的在于用以對設備能力（軋輥強度、主電機容量）進行校核，并根據校核結果，判斷壓下規程的合理性及對其進行相應的修正。1. 軋制力計算軋制力P可按下式計算7：（210）式中：F軋件與軋輥的接觸面積；平均單位壓力。1) 接觸面積在軋制板、帶材時，接觸面積(一個軋輥的)可按下式計算，（211）式中：變形區長度；變形區中軋件的平均寬度。 2) 平均單位壓力（212）其中，變形抗力，可查圖31變形抗力曲線；（213）2. 力矩計算轉動軋輥所需的軋制力矩為7M1=M2=Pa=PL

34、c（214）總軋制力矩為MP=2Pa=2PLc（215）式中：P軋制力，KN；a力臂，mm；力臂系數；M軋制力矩KN·mm或N·m在熱軋時，力臂系數=0.390.48，其中粗軋機組：=0.40.48；精軋機組：=0.390.44。力臂系數與變形區幾何形狀Lc/hm以及摩擦系數有關，Lc/hm及愈大，值越小，但在簡便計算時，常取=0.5。因此MP=2PLc=PLc（216）傳動工作輥所需要的靜力矩，除軋制力矩外，還有附加摩擦力矩Mm。所謂附加摩擦力矩是指克服軋制過程中，軋件通過輥間時，在軸承內以及軋機傳動機構中摩擦力所需力矩，而且在此附加摩擦力矩的數值中，并不圖21 變形抗力

35、曲線（Q235）包括空轉時軋機轉動所需的力矩。它有以下兩部分組成，即Mm=Mm1+Mm2，其中在四輥軋機可近似由以下式近似計算：Mm1=Pfdz(Dg/Dz)（217）式中：f支撐輥軸承的摩擦系數；dz支撐輥輥徑直徑；Dg、Dz工作輥及支撐輥直徑。Mm2可由以下式計算：Mm2=(1/-1)(Mz+Mm1)（218）式中：傳動效率系數，（單級齒輪傳動時=0.960.98）。換算到主電動機軸上的附加摩擦力矩應為：Mm=Mm1/i+Mm2軋機的空轉力矩（Mk）：通常可按經驗辦法來確定；Mk=(0.030.06) MH式中：MH電機的額定轉矩。故：M=2.2 典型產品30mmQ235厚板生產壓下規程設

36、計原料規格為300*2500*3500mm，鋼種Q235；產品規格為30*4000*20000；開軋溫度1120°C，縱軋開軋溫度溫度1100°C；軋機布置形式為單機架四輥可逆式軋機；軋機前設有大立輥既高壓水除鱗箱；軋機工作輥直徑為14001500mm，支撐輥直徑為25002600mm，輥身長度為5000mm；最大允許軋制力為75MN，最大允許軋制力矩為10.5MN*m，軋制速度為026m/s；主電機功率為2*15000kW，壓下規程如下（計算從橫軋開始）：(1)軋制方法：先經立輥側壓一道，轉90，橫軋二道，使板坯長度等于鋼板寬度，然后轉90，縱軋到底。(2)采用按經驗分配

37、壓下量再進行校核及修訂的設計方法：先按經驗分配各道壓下量，排出壓下規程如表21。(3)校核咬入能力：熱軋鋼板時咬入角一般為15°22°，低速咬人可取為20°，故軋機，故咬入不成問題。(4)確定速度制度：中、厚扳生產中由于軋件較長，為操作方便，可采用梯形速度圖如圖32所示。根據經驗資料取平均加速度b40rpms，平均減速度a60rPm/s。由于咬入能力很富余，故可采用穩定高速咬入。為減少反轉時間，一般采用低速拋出。(5)確定軋制延續時間：如圖32所示，每道軋制延續時間，其中為間隙時間，為純軋時間。再確定間隙時間：根據經驗資料在四輥軋機上往返軋制中，不用推床定心時(z

38、35m)，取225s，若需定心，則當l<=8m時取6s，當l8m時，取44s。(6)軋制溫度的確定：為了確定各道軋制溫度，必須求出逐道的溫度降。高溫時軋件溫度降可以按輻射散熱計算，而認為對流和傳導所散失的熱量大致可與變形功所轉化的熱量相抵消。由于輻射散熱所引起的溫度降在熱軋板、帶時，可用以下公式近似計算：由于軋件頭部和尾部溫度降不同，為設備安全著想，確定各道溫度降時，應以尾部為準。現按上式計算逐道溫度降。圖22 梯形速度圖(7)計算各道的變形程度：由加工原理可知，若按圖22所示的變形抗力曲線查找變形抗力時，需先求出個道的壓下率，如表21所示。(8)計算各道的平均變形速度；：可用下式計算變

39、形速度式中 、一軋輥半徑及線速度(9)求各道的變形抗力：圖22，由各道相應的變形速度及軋制溫度即可查壓下率為30時鋼的變形抗力，再經換算成該道實際壓下率時的變形抗力。(10)計算各道的平均單位壓力()：根據中、厚板軋制的情況，可取應力狀態影響系數，故。（11）計算個道總壓力：P=Bl。(12)計算傳動力矩：軋制力矩按下式計算MP=2Pa=2PLc式中P軋制力，KN；a力臂，mm；力臂系數；M軋制力矩KN·mm或N·m在熱軋時，力臂系數=0.390.48，其中粗軋機組：=0.40.48；精軋機組：=0.390.44。附加摩擦力矩按下式計算：Mm1=Pfdz(Dg/Dz)式中f

40、支撐輥軸承的摩擦系數；dz支撐輥輥徑直徑；Dg、Dz工作輥及支撐輥直徑。Mm2可由以下式計算：Mm2=(1/-1)(Mz+Mm1)式中傳動效率系數，（單級齒輪傳動時=0.960.98）。換算到主電動機軸上的附加摩擦力矩應為：Mm=Mm1/i+Mm2軋機的空轉力矩（Mk）通常可按經驗辦法來確定：Mk=(0.030.06) MH式中MH電機的額定轉矩。故總傳動力矩M為： M=MP +Mm + Mk因此，本壓下規程的力能參數如表21。2.3 輥型設計熱軋中厚鋼板時，軋輥受軋制力的作用將產生彎曲變形，同時輥身長度方向溫度分布的不均勻將引起軋輥的不均勻膨脹，這些都會使軋出的鋼板在橫斷面上厚度不一致，影響

41、了產品質量。為了保證產品厚度精度要求，需要預先將軋輥輥身磨成具有一定凸凹度的輪廓曲線，以補償軋制時輥縫形狀的變化，使軋輥在不均勻熱膨脹及軋制力的作用下仍然保持平直的輥縫，獲得橫斷面厚度均勻的產品。在輥型設計時對軋輥的磨損不必考慮，只考慮軋輥的不均勻熱膨脹和軋輥的彈性彎曲變形。在設計新軋輥的輥型曲線（凸度）時，主要是考慮軋輥的不均勻熱膨脹和軋輥彈性彎曲（撓度）的影響。由于軋輥熱膨脹所產生的熱凸度，在一般情況下與軋輥彈性彎曲產生的撓度相反，故在設計輥型時，應按熱凸度與撓度合成的結果，定出新輥的凸度（或凹度）曲線。(1)根據大量的實踐資料統計，軋輥不均勻熱膨脹產生的熱凸度曲線可近似地按拋物線計算7：

42、ytx=Rt(x/L)2-1=- Rt1-(x/L)2（219）式中：ytx距輥中部為的任意斷面的熱凸度；表21 典型產品壓下規程道次01在軋機前轉9023在軋機前轉90456789軋制方法除鱗軋邊橫軋橫軋縱軋縱軋縱軋縱軋縱軋縱軋機架形式除鱗箱立輥四輥四輥四輥四輥四輥四輥四輥四輥軋件尺寸/mmh3003002351751258763483730b2500245037503750400040004000400040004000l35003750298040005250754310417136721773621875壓下量/mm50656050382415117軋制時間/s2.032.731.82

43、.573.553.14.024.96間隙時間/s102.5610664444軋制速度/r/min穩速2020404040606060拋出202020202020軋制溫度/°C11201119111811171115111311091103變形程度/21.6725.5328.573027232218.9變形速度/1.672.12.66.47.2411.61313.1/Mpa556370747885100101系數1.001.041.101.171.381.241.301.31變形區長度/mm2132051871631301028870總壓力/MN50.557.966.264.964.3

44、649.552.642.6總力矩/MN*m11.4711.8311.5510.648.505.224.83.2Rt輥身中部的熱凸度；按下式計算Rt=yt=KT(TZ-TB)R=KTTR式中T輥身中部和邊部溫度差，本設計因是熱軋中板故約取T1=50；R軋輥半徑；軋輥材料的膨脹系數，鋼輥可取為13*10-6/，鑄鐵輥為11.9*10-6/，本設計為鋼輥取=11.9*10-6/；KT考慮軋輥中心層與表面層不均勻分布的系數，一般KT=0.9。把前面數據代入上式計算得：R=700mm， L輥身長度之半；x從輥身中部起到任意斷面的距離，在輥身中部x=0；在輥身邊緣x=L。(2)由軋制力產生的軋輥撓度曲線，

45、一般也可以按拋物線的規律計算：yx=y1-(x/L)2（220）式中：yx距輥身中部為x的任意斷面的撓度；y輥身中部與邊部的撓度差；本設計工作輥撓度按下式計算y1=Kw1P Kw1=(A0+1B0)/L(1+1)（221）式中：P軋制力；Kw1工作輥柔度；1 2系數，可按下式計算：1=(1.1n1+3n2+18)/(1.1+3)2=(1.1n1+3+18K)/(1.1n1+3n2)A0=n1(a/L-7/12)+n2B0=(3-4u2+u3)/12+(1-u) (u=b/L)這里：a兩壓下螺絲中心距；L輥身長度；B軋件寬度。B=4000mmn1=E1/E2(D1/D2)4= (D1/D2)4n

46、2 =G1/G2(D1/D2)4= (D1/D2)4=kE1/(4G1)(D1/L)2=0.753(D1/L)2=E/2(D1/L)4=346000(D1/L)4將前面的數據代入上式計算得：n1n2A0B01Kw1/0.0980.0982126.70.0590.0660.0331.2474*0.37將軋輥熱凸度曲線和撓度曲線疊加起來，即得出軋輥輥型的磨削凹凸曲線。tx=yx=ytx=KwP-KTRT1-(x/L)2（222）當x=0時，即在輥身中部，則可得yx=y，ytx=Rt=yt，故得其最大實際凸度為：t=y-yt如果值為正值，說明由于軋制力引起的撓度大于不均勻熱膨脹產生的熱凸度，故此時原

47、始輥型應磨成凸度，反之，則為凹度（例如疊軋薄板時）。軋輥必須預先磨制成這樣的原始凸度，才能在軋制過程中使輥縫保持平直。將前面的數據代入上式得：軋機原始輥凸度為：-0.1；在實際生產中，原始輥凸度的選定并不是或者不完全是依靠計算，而主要依靠經驗估計和對比。檢驗原始輥型的合理與否應從產品質量、設備利用情況、操作的穩定性以及是否有利于輥型控制與調整等方面來衡量。在采用液壓彎輥裝置的現代化中厚板軋機上，原始輥型凸度的選擇可以大為簡化，但由于彎輥裝置的能力也有一定范圍，因而還需要有一定的原始輥凸度與之配合工作。輥型凸度選得合適時，液壓彎輥在其能力范圍內將有效地消除板形缺陷。第3章 軋制圖表和年產量計算3

48、.1 軋制圖表3.1.1研究軋機工作圖表的意義軋機的工作圖表，或稱軋制圖表是研究和分析軋制過程的工具。在軋制圖表中表示了軋制過程中道次與時間的關系。通過對這些關系的研究與分析可以清楚地看到：軋件在軋制過程中所用的軋制時間、各道次之間的間隙時間、軋制一根鋼機組所需要的總的延續時間和軋制過程小軋件交叉軋制的情況、軋件在任一時間所處的位置等等。軋制圖表在軋鋼生產過程中的作用歸結起來主要是以下幾點：1）分析與研究軋鋼機工作情況，找出工序間的薄弱環節，以利于改進，使軋制過程趨于合理；2）準確計算軋制時間，同時軋鋼時的交叉時間，各工序之間配合的時間以及軋制節奏時間等，用以計算軋鋼機的產量；3）計算軋制過程

49、中軋輥、機架等所承受的軋制壓力和核算電動機傳動軋機所承受的負荷情況。3.1.2軋制圖表的基本形式及其特征軋制圖表表示和反映了軋制道次和時間之間的關系。而在軋制圖表中所標明的純軋時間、間隙時間、軋制節奏時間和軋制總延續時間被稱之為四個特征時間。軋機布置方式不同，軋制產品品種不同，軋制圖表形式也不一樣，則反映軋制過程的這四個特征時間的變化規律也不同。從一定意義上講，研究軋制圖表就是研究這四個特征時間的內在聯系和它們之間在不同軋機布置時的變化規律。幾種典型軋機的軋制圖表形式如下3。1單機座可逆式軋機的工作圖表生產各種坯料的初軋機、厚板軋機都是可逆式的單機座軋機。這類軋機的工作圖表形式如圖41所示，其

50、軋制圖表的時間特征為：（31）式中：T軋制節奏時間(秒)；一根鋼的總延續時間(秒)；t上根軋完到下根開始軋的間隔時間而（32）式中：各道次純軋時間之和(秒)；各道次間的間隙時間之和(秒)；因此，各道次的純軋時間是遞增的。即隨軋制道次的增加的加長。這類軋機的間隙時間依各道次間的操作情況而定，有時長，有時短，它們之間沒有固定的變化規律。圖31 單機座可逆式軋機的工作圖表2橫列式軋機的工作圖表工作圖表形式如圖32所示。從這類軋制圖表上可以看到它的特點是：（33）式中：軋制過程中軋件同時軋制的交叉時間(秒)。交叉軋制時間是先后兩根鋼在軋制總延續時間中的重疊部分。因而可以看到，兩根軋件交叉軋制的時間愈長

51、，軋制節奏時間愈短，軋機產量就愈高。此類軋機的總延續時間與單機座軋機一樣，為各道次純軋時間和間隙時間之和。亦即如下關系：（34）其純軋時間是隨軋制道次增加而遞增的。如下式所示：（35）各道次間的間隙時間取決于操作動作所需時間和孔型布置情況，波動范圍也較大。分析橫列式軋機的軋制圖表可知，橫列式布置的軋機由于受其布置形式和軋制方式的限制，與相同類型的其他類型的軋機相比，具有較長的總延續時間。因此，一般只適用于生產規格較大的鋼材。在此類軋機上生產斷面規格較小的鋼材時，為保證在規定的溫度范圍內以及頭尾溫度差允許的條件下完成產品的軋制變形，常采用活套軋制。其軋制圖表形式如圖33所示。3順列式(跟蹤式)軋

52、機的工作圖表軋制圖表形式如圖34所示。分析這類軋制圖表有如下特點：1)軋制節奏（36）2) 由于各架軋機的軋制速度可調，故各道軋制時間近似相等。亦即（37）式中：一一各道次純軋時間(秒)。圖32 橫列式布置的軋機工作圖表圖33 帶活套軋制的軋機工作圖表3)通過調整軋制速度和機架間距離可使道次間的間隙時間做到近似相等，即有下列關系：（38）式中：各道次間的間隙時間(秒)。4) n道次的軋制總延續時間與軋制時間、間隙時間有如下關系：（39）式中 n一軋制道次數。圖34 順列式布置的軋機工作圖表4連續式軋機的工作圖表連續式布置的軋機軋制圖表形式如圖45所示。從連續式軋機軋制圖表中可以看出這類軋機的工

53、作圖表的特點是：1)因維持連軋關系的軋機每架只軋一道從保持單位時間內通過各機架的金屬流量相等的原則，各道次純軋時間相等。即（310）2)各道次間的間隙時間隨各架軋機軋制速度的提高而遞減。亦即有如下關系： （311）3)軋制節奏時間則為（312）4）軋制總延續時間（313）圖35 連續式布置的軋機工作圖表分析連續式軋機的軋制圖表很容易看到，連續式軋機具有短的總延續時間和軋制節奏時間，這就是為什么連續式軋機具有較高的小時產量和能在一定的加工溫度的范圍內完成金屬軋制變形的重要原因。綜合上述的幾種典型的軋制圖表形式，本次厚板車間設計的單機架布置的四輥可逆式5000mm厚板軋機軋制工作圖表如附圖1。3.2 年產量的計算軋機產量是衡量軋機技術經濟效果的一個主要指標，是車間設計中重要的工藝參數。設計的任務就是發揮軋機的生產能力，使車間建成后在預定的時間內達到和超過設計水平。因此，軋機生產水平的高低和它實際能達到的能力是衡量設計質量的重要指標。3.2.1軋機小時產量計算軋機單位時間內的產量稱為軋機的生產率。分別一小時、班、日、月