年产180万吨厚板车间设计课程设计论文

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1、课程设计说明书题目：年产180万吨厚板车间设计学生姓名： 专业班级： 学 院：指导教师： 2010年3月12日3课程设计 引言引言在现代社会的国民经济中，钢铁生产占据着很重要的地位。钢铁材料的用途十分广泛，不论农业、工业、还是国防；也不论是原材料工业、矿山、煤炭、水电、石油、化工、还是铁路、交通、机械、建材及其他部门，都需要有质量优良，品种齐全，数量足够的钢铁。中厚宽板广泛用于机器制造、造船、建筑、桥梁、容器罐以及大直径输送管线等部门，宽度越大，轧辊挠度越大，轧制平直钢板的困难越大。我国2300mm中板轧机生产过最小4mm厚中板。邯钢2800mm中板轧机是由德国引进的二手设备，在德国曾生产过3

2、2500mm钢板。目前，国外宽厚板轧机轧制最小厚度定为4.5mm的居多，特别是日本几乎所有轧机均定为4.5mm。我国新建轧机最少都定为5mm，少数定为6mm，先进性自然就差一些。生产厚度4mm以下中板时，钢板轧制长度要在20m以下，因此，坯料单重受到很大限制，除加热炉炉型受限制外，轧制成薄中板的输送也是很大问题，辊道辊距为1000mm时钢板塌下到辊道盖板上，钢板在辊子上打滑便输送不了.课程设计 目录目 录绪 论11 轧机比较和选择41.1 轧机类型及其布置得比较41.1.1 单机架轧机41.1.2 双机架轧机51.2 厚板轧机选择51.2.1 新型轧机51.2.2 轧机选择62 压下规程和辊型

3、设计82.1 压下规程设计82.1.1轧制道次82.1.2 各道次压下量分配82.1.3速度制度122.1.4温度制度122.1.5 力能参数计算122.2 典型产品30mmQ235厚板生产压下规程设计142.3 辊型设计17第3章 轧制图表和年产量计算203.1 轧制图表203.1.1 研究轧机工作图表的意义203.1.2 轧制图表的基本形式及其特征203.2 年产量的计算233.2.1 轧机小时产量计算243.2.2轧钢机平均小时产量243.2.3 年产量的计算263.2.4 影响轧机产量的因素27第4章 轧辊强度及主电机能力的校核294.1 轧辊强度校核294.1.1 支撑辊校核294.

4、1.2 工作辊的校核314.1.3 接触应力计算314.2 主电机能力校核334.2.1 主电机的功率计算344.2.2轧机电机能力校核34校核电动机的过载条件为： 。356 板凸度和弯辊366.1 板型控制理论366.2 板型控制策略376.3 板凸度计算376.4 影响辊缝形状的因素386.4.1 轧辊挠度计算386.4.2 轧辊热膨胀对辊缝的影响406.4.3 轧辊的磨损对辊缝的影响416.4.4 原始辊型对辊缝的影响416.4.5 入口板凸度对辊缝的影响426.5 弯辊装置426.5.1 弯曲工作辊426.5.2 弯曲支撑辊436.6 CVC轧机的抽动量计算43参考文献36课程设计 绪

5、论绪 论在现代社会的国民生产中，钢铁生产占据着很重要的地位。钢铁材料的用途十分广泛，不论农业、工业、还是国防；也不论是原材料工业、矿山、煤炭、水电、石油、化工、还是铁路、交通、机械、建材及其他部门，都需要有质量优良，品种齐全，数量足够的钢铁。在钢铁产品当中，中厚板是重要种类之一，目前全球中厚板年产量约为1.2亿吨，占世界钢材总产量的14.8%左右。我国的生产能力约为3500万吨，约占当年全国钢材的总产量的14左右。1）中厚板生产的发展历史中厚板生产的发展历史至今大约200年。18世纪初，西欧在二辊周期式薄板轧机上生产小块中板。欧洲的国家中厚板生产也是较早的。1910年捷克维特科委采哥特瓦德钢铁

6、公司投产了一套4500mm二辊式中厚板轧机。意大利、西班牙等国也相继投产了多套中厚板轧机。这些轧机都是用于生产机器和兵器用钢板，多数为二次大战备战的需要。二战后，机器制造、造船、建筑、桥梁、容器罐以及大直径输送管线等部门的发展，对中厚板需求量和质量提出了更高的要求。因此，50年代发达国家除完成大量技术改造外，还新建了一批4060mm以下低刚度轧机。60年代以4700mm为主大刚度的双机架轧机，实现了控制轧制，提高了中厚板质量，并掌握了中厚板生产的计算机控制。70年代发展到5500mm为主的特宽型的单机架轧机，以满足石油和天然气等长距离输送所需大直径管线用板。80年代由于中厚板使用部门的萧条，中

7、厚板产量下降，西欧、日本和美国都关闭了一批中厚板轧机。虽然世界上中厚板轧机套数少了，但轧机的素质和生产技术确提高了。现今，中厚板轧机代表着一个国家的轧机水平。现在大规格、高质量中厚板需求量的增加，更是加快了设备工艺落后、小规格中厚板轧机的淘汰，同时，也加速了现代化大型中厚板厂的兴建。我国第一套中厚板轧机是在1936年鞍山钢铁公司建成的2300mm三辊劳特式轧机。近几年来，在全国中厚板轧机改造的同时新建轧机的工作也比较顺利。宝钢和沙钢的两套5500mm厚板轧机正在加紧施工，舞钢、济钢及邯钢等厂完善厚板精整设备。经过50年的建设和生产，我国已形成了较强的中厚板生产能力。但是，与国外先进的中厚钢板生

8、产相比，归纳起来还有以下5条主要的差距：1)厚板连铸比低。目前只存百分之十几，大部分以初轧坯和小钢锭为原料，日本的厚板连铸比已达92以上。2)轧机性能差。轧机规格尺寸小，轧机性能低、宽厚板轧机少，还缺少5m左右的特宽厚板轧机。 ，3)钢板质量差，品种不全。主要是缺少炉外精炼，钢质差。4)工艺落后，操作与管理水平差，消耗高。与日本相比，金属消耗大l0，燃耗多两倍。5)自动化水平低，辅助设备陈旧。2） 中厚钢板生产的发展趋势中厚板轧机是轧钢设备中的主力轧机之一，代表一个国家钢铁工业发展的水平，世界上每个工业先进的国家部拥有若干套。各国的中厚板轧机和生产技术都各有其特色，钢板质量和各项经济指标也达到

9、了较高的水平。总的说，目前日本的厚板轧机性能和生产技术在世界上居于领先地位。归纳起来，中厚钢板生产的发展趋势有以下6个方面。 (1) 轧制技术普遍提高中厚板轧制技术的发展是比较快的，不论是新建的，还是改造的，轧机性能也都普遍提高了。首先是轧机的刚度系数已提高至800kN/mm以上，辊身单位长度的轧制力由10kN/mm提高至1520kN/mm，轧制速度由4m/s提高至7.5m/s，主电动机功率也大大加大。液压AGC、计算机以及测温、测压、测厚、测宽、测长及测板形等自动化检测手段已广泛采用，轧制钢板的最大长度已由30 m提高至60 m，生产钢板最大宽度已达到5350mm。钢板尺寸的偏差也缩小了，厚

10、度最小偏差已达土0.055mm，宽度最小偏差达士3mm，长度的最小偏差为8mm以下，镰刀弯也减至5mm/m以下。切废量已减至很小，总切边量只有50mm以下，切头尾长不到200 mm，使成材率达到95以上。热装炉时，燃耗已降至0.6GJ/t以下。 (2) 厚板连铸比不断提高目前，世界上大多数中厚板轧机用的原料都以连铸板坯为主，厚板连铸比逐年有明显地提高，日本厚板连铸比已达92以上，大部分厂均已做到全连铸生产。 (3)轧机越建越大世界上中厚板轧机越建越大。新建轧机的尺寸(辊面宽度)都在5m左右，世界上5m以上轧机有13套，其中5500mm级轧机有5套，而淘汰的都是4m以下的，因此，中厚板轧机的尺寸

11、普遍加大。(4) 控轧控冷相结合控轧控冷可细化晶粒，提高强度和韧性，降低合金元素含量和碳当量，提高可焊性，改善钢板性能，降低生产成本，节约贵重的合金元素。控轧终轧温度为740780，控冷速度为9/s，冷至550，拉抗强度可提高2050MPa，屈服强度可增高2030MPa，而韧性的变化很小。碳当量可由0.37降至0.28，各种性能均能满足UOE焊管的要求。 (5) 板形动态系统控制为了提高钢板的精度和成材率，板形控制己成为厚板轧机一项不可缺少的新技术。板形控制的最终目标是生产出切头尾和切边少、矩形或近似矩形的平直钢板。广泛采用液压AGC、横向板形控制及计算机控制，实现了自动化板形动态系统控制的要

12、求。 (6) 精整现代化厚板精整线一般由热矫直机、步进式或盘辊式冷床。表面检查修磨装置、超声波探伤仪、双边剪或圆盘剪、定尺剪、打印机、收集装置及冷矫直机等设备所组成，一条现代化精整线一年可处理钢板200万t以上。本次设计着眼于调整我国中厚板产品，增强产品的市场竞争力，增强企业效益，而设计一座年产180万吨5000mm厚板车间。内容主要包括：建厂分析、主要设备选择、压下规程设计、力能较核与电机负荷验算、板型控制、辅助设备选择等等，本说明书对这些内容均作了较详细的论述。课程设计 1 轧机比较和选择1 轧机比较和选择轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，代表着车间的技术水平，是区别于其他车间类型的关键

13、。因此，轧钢车间主要设备选择就是指轧机的选择。轧机选择的是否合理对车间生产具有非常重要的影响。轧机选择的主要依据是：车间生产的钢材的钢种，产品品种和规格，生产规模的大小以及由此而确定的产品生产工艺过程。对轧钢车间工艺设计而言,轧钢机选择的主要内容是：确定轧钢机的结构形式，确定其主要技术参数，选用轧机的架数以及布置方式。在选择轧钢机时一般要考虑下列各项原则：1) 在满足产品方案的前提下，使轧机布置合理,既要满足当前生产又要考虑未来的生产发展。2) 有较高的生产效率和设备利用系数。3) 能获得质量良好产品的同时还要尽可能多地轧制多品种。4) 有利于轧机机械化,自动化的实现,有助于改善劳动条件。5)

14、 轧机结构型式先进合理，操作简单，维修方便。6) 有良好的综合技术经济指标。1.1 轧机类型及其布置得比较生产中厚板的轧机型式很多。按机架结构分类，可分为二辊式、三辊劳特式、四辊式、复合式及万能式几种。按机架布置分类，可分单机架并列式和顺列式双机架等几种。1.1.1 单机架轧机1二辊可逆式轧机二辊可逆式轧机的轧辊直径较大，能增大压下量，以减少轧制道次及轧制间隙时间，并对原料种类及尺寸的适应性较广。它的主要缺点是：因为没有支承辊，轧机的刚性较差。换辊比较困难，修磨辊型就不方便，所以轧出钢板的精度和表面质量都较差。可逆式轧机必须采用带变流设备的直流电动机，投资费用此较高。因此，单机架二辊可逆式中板

15、轧机目前很少应用。个别现存的也只用来轧制较厚的中厚板。2三辊劳特式轧机由于不能变速，中辊的直径小，且又是惰辊，故其咬人能力大为减弱。原料规格和钢板产量都受到一定的限制。在轧机前后均需装设升降台，当所轧钢板重量及宽度愈大时，升降台装置则愈显得笨重，所以不适于轧制较厚而宽的产品。此外，三辊劳特式轧机的结构较复杂，维修的工作量大，操作和维修的人员也较多。3四辊可逆式轧机这种轧机有两个值径较小的工作辊和两个直径较大的分别位于工作辊上、下的支承辊。由于较大的支承辊承受轧制压力，减少了工作辊变形，所以这种轧机适于轧制宽度较大且精度要求较高的碳素钢钢板和合金钢钢板。在这种轧机上轧制时，可得到比在三辊劳特式轧

16、机上按宽度分布得更均匀的压下量。这在轧制厚度为46毫米的钢板时特别重要。四辊式轧机的工作辊直径比三辊式的小，所以轧制时，轧件作用在轧辊上的压力较小，电能消耗也较少。缺点：使用直流电机，投资费用较高。 4） 复合式轧机和万能式轧机复合式轧机根据不同用途，配有二辊式和四辊式的两套轧辊。作为二辊轧机时，生产板坯；作为四辊轧机时，生产板材。由于其灵活性大，适用于产量不大而品种多的中小企业。万能式轧机是在二辊、三辊及四辊轧机的进口一边或进出口两边配置立辊，以生产齐边钢板而降低金属消耗。但不适于轧制较薄而宽的钢板。这两种轧机，由于其结构复杂，造价较高，故应用不广。1.1.2 双机架轧机双机架轧机有两个工作

17、机座，第一架为粗轧机，第二架为精轧机。它不仅能选择粗轧和精轧最有利的轧制速度，更重要的是可以选择不同的轧辊材料。以钢轧辊低速粗轧，可以改善咬入条件，增大压下量，使轧制总道次减少，从而提高生产率。1.2 厚板轧机选择1.2.1 新型轧机当今新型热轧板带轧机主要有：HC轧机、 CVC轧机、PC轧机、F2CR轧机等。PC（Paired Crossed Mill）轧机为轧辊成对交叉轧机,其工作原理是相互平行的上工作辊,上支承轴中心线与相互平行的下工作辊,下支承辊轴中心线的交叉成一定角度,这一角度等同于工作辊凸度.通过改变这一交叉角度就能改变轧辊辊缝形状,从而达到控制带钢凸度和平直度的目的.PC轧机能很

18、好解决轧辊磨损和能耗的问题.PC轧机比单辊交叉所承受的轴向力要小，在PC轧机结构上设计有能够承受轴向力的止推装置来克服轴向力，此止推装置安装在工作辊操作侧轴端。PC轧机的轧辊轴线交叉角一般为0.51.5度，等效工作辊凸度Cr由下式表示： Cr=b2tan2/2DW=b2/2DW其中：Cr等效工作辊凸度，mm；影响系数；b轧制板带的宽度，mm；交叉角；DW工作辊直径，mm。由上式可知，交叉轧辊等效的轧辊凸度Cr与带钢宽度b成正比，轧件越宽，控制效果越好。当轧件宽度b一定时，板凸度的控制范围与轧辊交叉角度成正比。根据轧制条件设定适合的交叉角，可以得到任意的目标带钢凸度。PC轧机的优点：（1）良好的

19、板型与凸度控制能力；（2）单一的轧辊原始辊型。（3）压下率大；（4）轧制计划的自由性。PC轧机的缺点： 轧制结构复杂，轴向力大（达到轧制力的8%10%）将使轴承寿命缩短，使维护工作量加大，并增加了轧制力的测量的滞后性，操作与控制复杂，投资成本增加。此外，有些轧机采用ORG（在线磨辊）技术，ORG的个砂轮是通过接触旋转中的工作辊来带动旋转，属于非驱动型研磨。在线磨辊机里安装有在线轮廓仪，可以准确测定工作辊的表面形状。ORG技术与PC轧机结合起来，将发挥更大效果。ORG具有控制板型，板凸度，减少边部减薄与局部高点，提高表面质量，消除工作辊的磨损段差，实现自由轧制，推迟换辊时间，增加轧制量的优点；其

20、缺点是一旦操作维护不当，ORG设备的故障较多。1.2.2 轧机选择本次设计经过综合对比和实际考察并结合设计目的和产品大纲要求，主要从控制板型（板凸度，平直度等）方面考虑，而最终选用日本三菱公司的PC轧机。其具体的数据如下：轧机类型为PC轧机，设有正负弯辊系统，设置AGC系统；工作辊轴承为四列圆锥滚动；平衡块中安装工作辊平衡缸。支承辊采用油膜轴承并配有静压系统；轧机工作侧工作辊轴承座配有夹紧装置，用于保证轧制过程中辊系的稳定，为了保证轧制线水平，上下支承辊轴承座上部（下部）装有调整垫进行补偿。轧机出口侧安装有冷却水管,工艺润滑装在进口上下刮水板架上，除尘喷水安装在机架的出口侧。 轧机类型:四辊可

21、逆轧机最大轧制力:75MN最大轧制力矩：15MN*m工作辊:14001500mm，辊身长度5000mm.材质:高铬合金铸铁肖氏硬度:HS70-75支撑辊:25002600mm，辊身长度:4800mm 材质:合金锻钢 硬度:肖氏硬度HS65-71主电机:直流电机 额定功率：2*15000 轧机速度 （在最大轧辊直径下）：2060r/min 轧辊交叉装置： 型式：电机驱动交叉 交叉速度：约8.4mm/s（静态交叉时丝杆的速度） 交叉角：最大1.5度 电机：4-AC45kw*300/500r/min .立辊轧机立辊轧机安装在粗轧机前面，用于除鳞及宽度控制。宽度压下量：最大80mm，板坯厚度为260m

22、m。轧制力：最大1000吨。轧制速度：最大22r/min.主传动电机：2-800kw*0-150r/min 成对的水平电机。轧辊开口度:最大4100mm,最小2000mm轧辊调整速度:通过液压缸调整,200mm/s.轧辊调整装置:四个液压缸驱动.轧辊:最大980mm,最小930mm,辊身长600mm.立辊轧机换辊是使用专用吊具由主轧跨天车进行更换.2课程设计 2压下规程和辊型设计2 压下规程和辊型设计2.1 压下规程设计轧制规程(一般也称压下规程)是指坯料至成品的变形规程。中厚板轧制规程设计内容包括：选择坯料尺寸，确定轧制道次及轧制方法；分配各道次压下量以及相应速度制度、温度制度、力能参数计算

23、等，其核心是压下量分配。轧制规程设计的基本原则是，根据成品的技术要求和具体的原料、轧机条件，尽量达到能充分发挥设备能力、提高产量、保证质量，并且操作方便、设备安全6。设计方法一般是遵循一些基本原则，参照类似轧机的轧制规程或经验资料，充分考虑具体的生产条件进行设计和校核。2.1.1轧制道次轧制总道次数一般先由坯料至成品在厚度上的总压下量和平均压下量(经验数据)预选，再根据轧机条件，压下量的安排及参照现有规程确定。对于单机架轧机，总道次数应为奇数。前面已经选择单一坯料（厚度300mm），由产品大纲已确定的最小厚度（20mm）可得最大总延伸系数如下： =300/20=15 选择总轧制道次 =7.7取

24、8道次。故应取9道次，最后空过一道次。2.1.2 各道次压下量分配1. 限制压下量的因素在各种轧机上轧制中厚板，为了提高轧机产量，通常总希望以较少的道次轧出成品。这就需要加大道次压下量，但它受到下列因素的限制，设计中必须全面考虑，合理分配。1) 金属塑性 般以板坯或连铸坯轧制中厚板时，不存在塑性条件限制压下量的问题。只有在以钢锭为原料或轧制某些特殊钢种时才需考虑塑性的限制。实践证明，倘若道次压下率允许越过50，则金属塑性就不是限制压下量的主要因素。2) 咬入条件 根据平辊自然咬入条件，只有当=时，金属才能被轧辊咬入建立轧制过程。因此，每道次压下量应小于由最大咬入角。所决定的最大压下量7，即 （

25、21）式中： D轧辊直径； f轧辊与轧件的摩擦系数。平辊热轧板材时，摩擦系数即最大允许咬入角主要与轧制速度、轧辊材质、轧制温度、钢种等因素有关。根据实验资料，热轧碳钢当t700及V5m/8时，摩擦系数可按下式计算： 钢轧辊 f1.05-0.0005*t-0.056*v 冷硬铸铁辊 f=0.94-0.0005*t-0.056*v根据经验数据，在不同轧制速度下平辊轧制的最大咬入角如下：轧制速度，m/8 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.5最大咬入角， 25 23 22.5 22 21 17 11二辊和四辊可逆式中厚板轧机，咬入时可降低轧制速度(即低速咬入)，有较好的咬入条件，实际最大

26、咬入角可达2225，故在这类轧机上轧制时，咬入条件不是限制压下量的主要因素。3）轧辊强度 在轧制中厚板的多数道次中，轧辊强度经常是限制压下量的主要因素，特别是在三辊劳特轧机及二辊轧机上轧制较宽钢板的情况下更是如此。因此道次压下量约分配必须考虑轧辊的强度条件。为满足轧辊的强度条件。金属对轧辊的总压力，必须小于由轧辊强度所决定的最大允许压力，即 （22）式中：平均单位压力； b钢板宽度； 由轧辊强度所决定的最大允许压力故由轧辊强度所决定的最大允许压下量为： （23）由于公式(33)中的平均单位压力是压下量h的函数，因此直接按公式(3-3)确定是很困难的。实际计算时，可以参考有关资料先给出h值，再按

27、公式(32)校验。通常在二辊和三辊劳待轧机上，最大允许轧制压力主要取决于轧辊辊身强度，一般由下式确定7： （24）式中： L与l辊身与辊颈长度，mm； D轧辊直径(劳特式轧机应使用大辊直径)，mm； b轧件宽度，mm； 轧辊许用弯曲应力， kg/m，通常取其为轧辊材料强度极限的五分之一。不同材质轧辊的许用应力如下：轧辊材质： 普通铸铁 合金铸铁 铸 钢 锻 钢 合金锻钢许用应力，kg/m：78 89 1012 1214 1416轧制时金属对轧辊的总压力应为： （25）上式中的平均单位压力采用恰古诺夫公式计算。在四辊轧机上，由于支撑辊辊身强度很大，辊颈常常是薄弱环节。此时，最大允许轧制压力应按支

28、承辊辊颈强度计算5，即 （26）式中：、支承辊辊颈直径与长度，mm。4) 主电机能力 在正常情况下，主电机功率不应是限制压下量的因素。由于生产、技术的发展和轧机产量的不断提高，在旧有轧机上，可能出现主电机能力不能适应的情况。主电机能力的限制，即电机温升条件和过载能力的限制。但因道次压下量与主电机温升条件和过载能力无直接关系，因此需根据道次压下量计算出轧制力和力矩，再来校核主电机的温升条件和过载能力。校核公式为6： （27） （28）式中：轧制周期内最大的力矩，t*m； 主电机允许过载系数，直流电机2.02.5，交流同步电机2.53 主电机的额定力矩，t*m等效力矩，t*m轧制周期内各段轧制时间

29、的总和，s；轧制周期内各段间隙时间的总和，s各段轧制时间所对应的力矩，tm：各段间隙时间所对应的力矩，tm。5) 钢板的质量 压下量特别是在精轧阶段对成品钢板的质量(板形、尺寸精度、表面、性能)有着重要作用。如开始道次压下量过大，由于铸坯的塑性差，容易在轧制过程中形成裂纹等缺陷，造成表面不良；而最后道次压下量过大，则不能得到良好板形和尺寸精度；又如整个轧制过程压下量分配不当，则会导致终轧温度过高或过低，从而影响成品的机械性能。因此，道次压下量的分配还要考虑保证成品钢板的质量。为获得良好板形和尺寸精度以及减轻轧辊磨损提高钢板表面质量，一般要求在精轧阶段的成品道次和成品前道次给以小一些的压下量。但

30、这压下量又必须大于临界变形量，以防止晶粒粗大，使钢板性能下降。中板常有压下不足，仅仅表层变形的道次，造成最终板各层晶粒不一致。所以严格来讲，每块中板都应进行正火处理。2道次压下量的分配规律道次压下量，按轧制道次的顺序，通常有二种分配规律：1) 中间道次有最大压下量(图21a)。考虑到热轧的坯料尺寸公差等，为了留有余地，给予小的压下量。以后为了充分利用钢的高温给予大的压下量。随着轧件温度下降，轧制压力增大，压下量逐渐减小。最后为了保证板形采用较小的压下量。2) 压下量随道次逐渐减小(图21b)。当压下量在开始道次不受咬入条件的限制，平轧的除鳞比较好以及坯料尺寸较精确时，轧制一开始就可以充分利用轧

31、件的高温采用大的压下量；以后随轧件温度的下降压下且逐渐减小；最后12道次为保证板形采用小的压下量。图21 两种道次压下量的分配规律从两种压下量分配规律可以看出，咬入条件限制一般只在开始道次起作用；板形限制一般只在终了12道次起作用；中间道次则可给以轧辊强度和主电机能力所允许的最大压下量(这部分道次约占总道次数的1/3)。2.1.3速度制度速度制度是指轧辊转速随时间的变化规律，它关系到轧机产量、轧制温度计算、主电机能力、操作条件等。合理选择和确定速度制度是轧制规程设计的一项重要内容。中厚板轧机有两种速度制度，一是轧辊转向转速不变的定速轧制速度制度，它用于三辊劳特式轧机。这种速度制度的计算较简单，

32、主要是选择轧制速度。一般根据产量要求、操作条件等确定。二是轧辊转向经常变化的可调速可逆式轧制速度制度，它用于二辊和四辊可逆式轧机。合理速度制度的确定：制定可逆式轧机的速度制度包括确定选用何种速度图(三代用、梯形)；选择各道的咬入和抛出转速；计算最大转速及纯轧时间；确定间隙时间。2.1.4温度制度为了正确地计算热轧时各道的轧制压力，必须尽可能准确地确定各道轧制温度。各道轧制温度可由计算逐道温度降确定。热轧时轧件的温度降不仅与辐射、对梳和传导所散失的热量有关，还与轧制变形功所转化的热量有关。高温下辐射散热是主要因素，因此，轧件温度降一般按辐射散热计算，而认为对流和传导所散失的热量同变形功所转化的热

33、量抵消。轧制中厚板逐道温降可按由辐射散热导出的公式计算，即 （29）式中：t上一道轧制到下一道轧制的温降， ()；上一道轧制的绝对温度， (K)；Z上一道轧制至下一道轧制所延续的时间，(s)；h上一道轧制后的厚度， (mm)。2.1.5 力能参数计算轧制力能参数计算的目的在于用以对设备能力（轧辊强度、主电机容量）进行校核，并根据校核结果，判断压下规程的合理性及对其进行相应的修正。1. 轧制力计算轧制力P可按下式计算7： （210）式中：F轧件与轧辊的接触面积； 平均单位压力。1) 接触面积在轧制板、带材时，接触面积(一个轧辊的)可按下式计算， （211）式中：变形区长度； 变形区中轧件的平均宽

34、度。 2) 平均单位压力 （212）其中，变形抗力，可查图31变形抗力曲线； （213）2. 力矩计算转动轧辊所需的轧制力矩为7 M1=M2=Pa=PLc （214）总轧制力矩为MP=2Pa=2PLc （215）式中：P轧制力，KN；a力臂，mm；力臂系数；M轧制力矩KNmm或Nm在热轧时，力臂系数=0.390.48，其中粗轧机组：=0.40.48；精轧机组：=0.390.44。力臂系数与变形区几何形状Lc/hm以及摩擦系数有关，Lc/hm及愈大，值越小，但在简便计算时，常取=0.5。因此MP=2PLc=PLc （216）传动工作辊所需要的静力矩，除轧制力矩外，还有附加摩擦力矩Mm。所谓附加摩

35、擦力矩是指克服轧制过程中，轧件通过辊间时，在轴承内以及轧机传动机构中摩擦力所需力矩，而且在此附加摩擦力矩的数值中，并不图21 变形抗力曲线（Q235）包括空转时轧机转动所需的力矩。它有以下两部分组成，即Mm=Mm1+Mm2，其中在四辊轧机可近似由以下式近似计算：Mm1=Pfdz(Dg/Dz) （217）式中：f支撑辊轴承的摩擦系数；dz支撑辊辊径直径；Dg、Dz工作辊及支撑辊直径。Mm2可由以下式计算：Mm2=(1/-1)(Mz+Mm1) （218）式中：传动效率系数，（单级齿轮传动时=0.960.98）。换算到主电动机轴上的附加摩擦力矩应为：Mm=Mm1/i+Mm2轧机的空转力矩（Mk）：通

36、常可按经验办法来确定；Mk=(0.030.06) MH式中：MH电机的额定转矩。故：M= 2.2 典型产品30mmQ235厚板生产压下规程设计原料规格为300*2500*3500mm，钢种Q235；产品规格为30*4000*20000；开轧温度1120C，纵轧开轧温度温度1100C；轧机布置形式为单机架四辊可逆式轧机；轧机前设有大立辊既高压水除鳞箱；轧机工作辊直径为14001500mm，支撑辊直径为25002600mm，辊身长度为5000mm；最大允许轧制力为75MN，最大允许轧制力矩为10.5MN*m，轧制速度为026m/s；主电机功率为2*15000kW，压下规程如下（计算从横轧开始）：(

37、1)轧制方法：先经立辊侧压一道，转90，横轧二道，使板坯长度等于钢板宽度，然后转90，纵轧到底。(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21。(3)校核咬入能力：热轧钢板时咬入角一般为1522，低速咬人可取为20，故轧机，故咬入不成问题。(4)确定速度制度：中、厚扳生产中由于轧件较长，为操作方便，可采用梯形速度图如图32所示。根据经验资料取平均加速度b40rpms，平均减速度a60rPm/s。由于咬入能力很富余，故可采用稳定高速咬入。为减少反转时间，一般采用低速抛出。(5)确定轧制延续时间：如图32所示，每道轧制延续时间，其中为间隙时间，为

38、纯轧时间。再确定间隙时间：根据经验资料在四辊轧机上往返轧制中，不用推床定心时(z35m)，取225s，若需定心，则当l=8m时取6s，当l8m时，取44s。(6) 轧制温度的确定：为了确定各道轧制温度，必须求出逐道的温度降。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在热轧板、带时，可用以下公式近似计算： 由于轧件头部和尾部温度降不同，为设备安全着想，确定各道温度降时，应以尾部为准。现按上式计算逐道温度降。图22 梯形速度图(7) 计算各道的变形程度：由加工原理可知，若按图22所示的变形抗力曲线查找变形抗力时，需先

39、求出个道的压下率，如表21所示。(8) 计算各道的平均变形速度；：可用下式计算变形速度式中 、一轧辊半径及线速度(9) 求各道的变形抗力：图22，由各道相应的变形速度及轧制温度即可查压下率为30时钢的变形抗力，再经换算成该道实际压下率时的变形抗力。(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，故。（11）计算个道总压力：P=Bl。(12) 计算传动力矩：轧制力矩按下式计算 MP=2Pa=2PLc式中 P轧制力，KN； a力臂，mm； 力臂系数；M轧制力矩KNmm或Nm在热轧时，力臂系数=0.390.48，其中粗轧机组：=0.40.48；精轧机组：=0.39

40、0.44。附加摩擦力矩按下式计算：Mm1=Pfdz(Dg/Dz)式中 f支撑辊轴承的摩擦系数；dz支撑辊辊径直径；Dg、Dz工作辊及支撑辊直径。Mm2可由以下式计算：Mm2=(1/-1)(Mz+Mm1)式中 传动效率系数，（单级齿轮传动时=0.960.98）。换算到主电动机轴上的附加摩擦力矩应为：Mm=Mm1/i+Mm2轧机的空转力矩（Mk）通常可按经验办法来确定：Mk=(0.030.06) MH式中MH电机的额定转矩。故总传动力矩M为： M= MP + Mm + Mk因此，本压下规程的力能参数如表21。2.3 辊型设计热轧中厚钢板时，轧辊受轧制力的作用将产生弯曲变形，同时辊身长度方向温度分布

41、的不均匀将引起轧辊的不均匀膨胀，这些都会使轧出的钢板在横断面上厚度不一致，影响了产品质量。为了保证产品厚度精度要求，需要预先将轧辊辊身磨成具有一定凸凹度的轮廓曲线，以补偿轧制时辊缝形状的变化，使轧辊在不均匀热膨胀及轧制力的作用下仍然保持平直的辊缝，获得横断面厚度均匀的产品。在辊型设计时对轧辊的磨损不必考虑，只考虑轧辊的不均匀热膨胀和轧辊的弹性弯曲变形。在设计新轧辊的辊型曲线（凸度）时，主要是考虑轧辊的不均匀热膨胀和轧辊弹性弯曲（挠度）的影响。由于轧辊热膨胀所产生的热凸度，在一般情况下与轧辊弹性弯曲产生的挠度相反，故在设计辊型时，应按热凸度与挠度合成的结果，定出新辊的凸度（或凹度）曲线。(1)根

42、据大量的实践资料统计，轧辊不均匀热膨胀产生的热凸度曲线可近似地按抛物线计算7：ytx=Rt(x/L)2-1=- Rt1-(x/L)2 （219）式中：ytx距辊中部为的任意断面的热凸度；表21 典型产品压下规程道次01在轧机前转9023在轧机前转90456789轧制方法除鳞轧边横轧横轧纵轧纵轧纵轧纵轧纵轧纵轧机架形式除鳞箱立辊四辊四辊四辊四辊四辊四辊四辊四辊轧件尺寸/mmh3003002351751258763483730b2500245037503750400040004000400040004000l35003750298040005250754310417136721773621875压

43、下量/mm50656050382415117轧制时间/s2.032.731.82.573.553.14.024.96间隙时间/s102.5610664444轧制速度/r/min稳速2020404040606060抛出202020202020轧制温度/C11201119111811171115111311091103变形程度/21.6725.5328.573027232218.9变形速度/1.672.12.66.47.2411.61313.1/Mpa556370747885100101系数1.001.041.101.171.381.241.301.31变形区长度/mm21320518716313

44、01028870总压力/MN50.557.966.264.964.3649.552.642.6总力矩/MN*m11.4711.8311.5510.648.505.224.83.2Rt辊身中部的热凸度；按下式计算Rt=yt=KT(TZ-TB)R=KTTR式中 T辊身中部和边部温度差，本设计因是热轧中板故约取T1=50； R轧辊半径；轧辊材料的膨胀系数，钢辊可取为13*10-6/，铸铁辊为11.9*10-6/，本设计为钢辊取=11.9*10-6/；KT考虑轧辊中心层与表面层不均匀分布的系数，一般KT=0.9。把前面数据代入上式计算得：R=700mm， L辊身长度之半；x从辊身中部起到任意断面的距离

45、，在辊身中部x=0；在辊身边缘x=L。(2)由轧制力产生的轧辊挠度曲线，一般也可以按抛物线的规律计算：yx=y1-(x/L)2 （220）式中：yx 距辊身中部为x的任意断面的挠度；y辊身中部与边部的挠度差；本设计工作辊挠度按下式计算y1=Kw1P Kw1=(A0+1B0)/L(1+1) （221）式中： P轧制力；Kw1工作辊柔度；1 2系数，可按下式计算：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)这里：a两压下螺丝中心距；L辊身长度；B

46、轧件宽度。B=4000mmn1=E1/E2(D1/D2)4= (D1/D2)4 n2 =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 将前面的数据代入上式计算得：n1 n2A0 B01Kw1/0.0980.0982126.70.0590.0660.0331.2474*0.37将轧辊热凸度曲线和挠度曲线叠加起来，即得出轧辊辊型的磨削凹凸曲线。tx=yx=ytx=KwP-KTRT1-(x/L)2 （222）当x=0时，即在辊身中部，则可得yx=y，ytx=Rt=yt，故得其最大实际凸

47、度为：t=y-yt如果值为正值，说明由于轧制力引起的挠度大于不均匀热膨胀产生的热凸度，故此时原始辊型应磨成凸度，反之，则为凹度（例如叠轧薄板时）。轧辊必须预先磨制成这样的原始凸度，才能在轧制过程中使辊缝保持平直。将前面的数据代入上式得：轧机原始辊凸度为：-0.1；在实际生产中，原始辊凸度的选定并不是或者不完全是依靠计算，而主要依靠经验估计和对比。检验原始辊型的合理与否应从产品质量、设备利用情况、操作的稳定性以及是否有利于辊型控制与调整等方面来衡量。在采用液压弯辊装置的现代化中厚板轧机上，原始辊型凸度的选择可以大为简化，但由于弯辊装置的能力也有一定范围，因而还需要有一定的原始辊凸度与之配合工作。

48、辊型凸度选得合适时，液压弯辊在其能力范围内将有效地消除板形缺陷。课程设计 3轧制图表和年产量计算第3章 轧制图表和年产量计算3.1 轧制图表3.1.1 研究轧机工作图表的意义轧机的工作图表，或称轧制图表是研究和分析轧制过程的工具。在轧制图表中表示了轧制过程中道次与时间的关系。通过对这些关系的研究与分析可以清楚地看到：轧件在轧制过程中所用的轧制时间、各道次之间的间隙时间、轧制一根钢机组所需要的总的延续时间和轧制过程小轧件交叉轧制的情况、轧件在任一时间所处的位置等等。轧制图表在轧钢生产过程中的作用归结起来主要是以下几点：1）分析与研究轧钢机工作情况，找出工序间的薄弱环节，以利于改进，使轧制过程趋于

49、合理；2）准确计算轧制时间，同时轧钢时的交叉时间，各工序之间配合的时间以及轧制节奏时间等，用以计算轧钢机的产量；3）计算轧制过程中轧辊、机架等所承受的轧制压力和核算电动机传动轧机所承受的负荷情况。3.1.2 轧制图表的基本形式及其特征轧制图表表示和反映了轧制道次和时间之间的关系。而在轧制图表中所标明的纯轧时间、间隙时间、轧制节奏时间和轧制总延续时间被称之为四个特征时间。轧机布置方式不同，轧制产品品种不同，轧制图表形式也不一样，则反映轧制过程的这四个特征时间的变化规律也不同。从一定意义上讲，研究轧制图表就是研究这四个特征时间的内在联系和它们之间在不同轧机布置时的变化规律。几种典型轧机的轧制图表形

50、式如下3。1单机座可逆式轧机的工作图表生产各种坯料的初轧机、厚板轧机都是可逆式的单机座轧机。这类轧机的工作图表形式如图41所示，其轧制图表的时间特征为： （31）式中：T轧制节奏时间(秒)；一根钢的总延续时间(秒)；t上根轧完到下根开始轧的间隔时间而 （32）式中：各道次纯轧时间之和(秒)； 各道次间的间隙时间之和(秒)；因此，各道次的纯轧时间是递增的。即随轧制道次的增加的加长。这类轧机的间隙时间依各道次间的操作情况而定，有时长，有时短，它们之间没有固定的变化规律。图31 单机座可逆式轧机的工作图表2横列式轧机的工作图表工作图表形式如图32所示。从这类轧制图表上可以看到它的特点是： （33）式

51、中：轧制过程中轧件同时轧制的交叉时间(秒)。交叉轧制时间是先后两根钢在轧制总延续时间中的重叠部分。因而可以看到，两根轧件交叉轧制的时间愈长，轧制节奏时间愈短，轧机产量就愈高。此类轧机的总延续时间与单机座轧机一样，为各道次纯轧时间和间隙时间之和。亦即如下关系： （34）其纯轧时间是随轧制道次增加而递增的。如下式所示： （35）各道次间的间隙时间取决于操作动作所需时间和孔型布置情况，波动范围也较大。分析横列式轧机的轧制图表可知，横列式布置的轧机由于受其布置形式和轧制方式的限制，与相同类型的其他类型的轧机相比，具有较长的总延续时间。因此，一般只适用于生产规格较大的钢材。在此类轧机上生产断面规格较小的

52、钢材时，为保证在规定的温度范围内以及头尾温度差允许的条件下完成产品的轧制变形，常采用活套轧制。其轧制图表形式如图33所示。3顺列式(跟踪式)轧机的工作图表轧制图表形式如图34所示。分析这类轧制图表有如下特点：1)轧制节奏 （36）2) 由于各架轧机的轧制速度可调，故各道轧制时间近似相等。亦即 （37）式中：一一各道次纯轧时间(秒)。图32 横列式布置的轧机工作图表图33 带活套轧制的轧机工作图表3)通过调整轧制速度和机架间距离可使道次间的间隙时间做到近似相等，即有下列关系： （38）式中：各道次间的间隙时间(秒)。4) n道次的轧制总延续时间与轧制时间、间隙时间有如下关系： （39）式中 n一

53、轧制道次数。图34 顺列式布置的轧机工作图表4连续式轧机的工作图表连续式布置的轧机轧制图表形式如图45所示。从连续式轧机轧制图表中可以看出这类轧机的工作图表的特点是：1)因维持连轧关系的轧机每架只轧一道从保持单位时间内通过各机架的金属流量相等的原则，各道次纯轧时间相等。即 （310）2)各道次间的间隙时间随各架轧机轧制速度的提高而递减。亦即有如下关系： （311）3) 轧制节奏时间则为 （312）4）轧制总延续时间 （313）图35 连续式布置的轧机工作图表分析连续式轧机的轧制图表很容易看到，连续式轧机具有短的总延续时间和轧制节奏时间，这就是为什么连续式轧机具有较高的小时产量和能在一定的加工温

54、度的范围内完成金属轧制变形的重要原因。综合上述的几种典型的轧制图表形式，本次厚板车间设计的单机架布置的四辊可逆式5000mm厚板轧机轧制工作图表如附图1。 3.2 年产量的计算轧机产量是衡量轧机技术经济效果的一个主要指标，是车间设计中重要的工艺参数。设计的任务就是发挥轧机的生产能力，使车间建成后在预定的时间内达到和超过设计水平。因此，轧机生产水平的高低和它实际能达到的能力是衡量设计质量的重要指标。3.2.1 轧机小时产量计算轧机单位时间内的产量称为轧机的生产率。分别一小时、班、日、月、和年为时间单位计算。其中，小时产量为常用的生产指标。轧机技术上可能达到的小时产量可用下式计算3： （314）式中：A轧机小时产量；（吨/小时） Q原料重量（吨）； T节奏时间（秒）。实际上，再生产过程中，轧机实际能达到的小时产量用下式表示： （315）式中：K1称为轧机利用系数理论上的轧制节奏时间与轧机实际达到的轧制节奏时间的比值称为轧机利用系数。它反映了轧机轧制节奏失调的程度，反应了轧机理论小时产量和实际小时产量的差异。值的大小很难进行理论上的计算，实际进行轧钢车间设计时对于不同的轧机推荐使用如下数值： 开坯机： 0.850.90 成品轧机： 0.