熱軋帶鋼設(shè)計(jì)14×2000改

1、材料成型課程設(shè)計(jì)熱軋中厚板工藝設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：*姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 專 業(yè)： 2012 年 * 月 * 日安徽*大學(xué)目錄1. 題目及要求2. 工藝流程圖3. 軋制規(guī)程設(shè)計(jì)3.1 軋制方法3.2 安排軋制規(guī)程3.3 校核咬入能力3.4 確定速度制度3.5 確定軋制延續(xù)時(shí)間3.6 軋制溫度的確定3.7 計(jì)算各道的變形程度3.8 計(jì)算各道的平均變形速度3.9 求各道的變形抗力3.10 計(jì)算各道次的平均單位壓力3.11 計(jì)算各道軋制力矩 4. 檢驗(yàn)軋輥等部件的強(qiáng)度4.1 支撐軸強(qiáng)度計(jì)算4.2 工作輥強(qiáng)度計(jì)算 5. 電機(jī)功率校核 6. 車間平面布置圖 7. 總結(jié) 8. 參考文獻(xiàn)一、題目及要求1、

2、題目：熱軋中厚板工藝設(shè)計(jì)，使成品尺寸規(guī)格為14*2000mm課程名稱：材料成型課程設(shè)計(jì)課程類型：必修課教學(xué)對(duì)象：材料成型專業(yè)本科生2、設(shè)計(jì)目的材料成型課程設(shè)計(jì)是材料成型專業(yè)必修課之一，是課程教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其軋鋼方向的課程設(shè)計(jì)要求達(dá)到以下目的：1）把塑性工程學(xué)、塑性加工原理、塑性加工車間設(shè)計(jì)、孔型設(shè)計(jì)等專業(yè)課程中所學(xué)的知識(shí)在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中綜合加以運(yùn)用，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，提高對(duì)專業(yè)知識(shí)和相關(guān)技能的綜合運(yùn)用能力。2）本次設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)前的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工藝設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，為畢業(yè)設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。3、

3、已知條件主要設(shè)備參數(shù)項(xiàng)目粗軋機(jī)精軋機(jī)軋機(jī)型式四輥可逆軋機(jī)PC軋機(jī)工作輥輥身尺寸 /mmØ850Ø950×3800Ø850950×3800支撐輥輥身尺寸 /mmØ17001800×3700Ø17001800×3700工作輥輥頸尺寸 /Ø500×480Ø450×420支撐輥輥頸尺寸 /Ø1200×1150Ø1200×1150工作輥材質(zhì)合金鑄鐵合金鑄鐵支撐輥材質(zhì)鑄鋼鑄鋼最大軋制壓力 /MN7070最大軋制力矩 /MN*m2×

4、;2.62×1.975最大軋制速度 /ms-14.2396.123最大工作開口度 /mm500400主電機(jī)功率 /Kw2×50002×5500主電機(jī)轉(zhuǎn)速 /rpm04590065130壓下速度 /mm s-12515本設(shè)計(jì)主電機(jī)的功率分別選用：粗軋機(jī)組 =2×5000精軋機(jī)組 =2×5500計(jì)算鋼種：Q235坯料及產(chǎn)品規(guī)格坯料：2000*1500*200 mm厚的連鑄坯規(guī)格：14*2000（mm）4、基本要求獨(dú)立完成工藝流程、規(guī)程設(shè)計(jì)（孔型設(shè)計(jì)），掌握工藝設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，基本步驟和方法，熟練使用Auto CAD進(jìn)行工程圖的繪制。具體要求： 1）

5、獨(dú)立完成自己所負(fù)責(zé)的內(nèi)容； 2）熟練搜集查閱文獻(xiàn)資料； 3）綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算； 4）熟悉計(jì)算機(jī)繪圖、文字及圖表處理； 5）完成設(shè)計(jì)報(bào)告，要求文字通暢，結(jié)構(gòu)明晰； 6）嚴(yán)格按照課程設(shè)計(jì)進(jìn)度和教師要求，高質(zhì)量地完成課程設(shè)計(jì)工作。5、設(shè)計(jì)說明書產(chǎn)品技術(shù)要求1）、牌號(hào)及化學(xué)成分（GB/T 700-1988） Q235 等級(jí)A 含碳量0.14%0.22%，含硅量0.12%0.30%,含錳量0.30%0.65%，含磷量小于0.045%，含硫量小于0.050% 脫氧方法：F沸騰鋼、b半鎮(zhèn)靜鋼、Z鎮(zhèn)靜鋼 2）、力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度235Mpa、抗拉強(qiáng)度375460Mpa 3)、交貨狀態(tài)：正火

6、4）、工藝性能：塑性高，焊接性能好，可用于拉深、彎曲 5）、表面質(zhì)量：表面缺陷少，表面平坦及光極度高步驟：1）、在咬入能力允許的條件下，按經(jīng)驗(yàn)分配各道次壓下量，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（）及確定各道次能耗負(fù)荷分配比等各種方法；2）、制定速度制度，計(jì)算軋制時(shí)間并確定逐道次軋制溫度；3）、計(jì)算軋制壓力、軋制力矩及總傳動(dòng)力矩；4）、檢驗(yàn)軋輥等部件的強(qiáng)度和電機(jī)功率；5）、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)二、工藝流程圖：1、中厚板生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)如下圖：2、工藝制度： 在保證壓縮比的條件下，坯料尺寸盡量小。加熱時(shí)出爐溫度應(yīng)在1120°-1

7、130°，溫度不要過高，以免發(fā)生過熱或過燒現(xiàn)象；用高壓水去除表面的氧化鐵皮，矯直時(shí)選用輥式矯直機(jī)矯直，開始冷卻溫度一般盡量接近終軋溫度，軋后快冷到相變溫度以下，冷卻速度大多選用510或稍高些。切邊用圓盤式剪切機(jī)進(jìn)行縱剪，然后飛剪定尺。三、軋制規(guī)程設(shè)計(jì)3.1 軋制方法先經(jīng)立輥側(cè)壓及縱軋兩道至板坯長(zhǎng)度等于鋼板寬度，然后轉(zhuǎn) 90°度，橫軋到底。3.2 安排軋制規(guī)程采用按經(jīng)驗(yàn)分配壓下量再進(jìn)行校核及修訂的設(shè)計(jì)方法，先按經(jīng)驗(yàn)分配各道壓下量，排出壓下規(guī)程如表 3.1道次出口厚度/mm軋后寬度/mm軋后長(zhǎng)度/mm壓下量/mm壓下率/%0200.0015002000.00轉(zhuǎn)鋼/粗軋1175.

8、0420001713.5924.9612.52143.5320002090.1631.5118 3113.3920002645.7430.1421489.5820003348.9623.8121570.7720004239.0817.8221655.9120005365.7714.8621744.1720006791.9411.7421 834.9020008595.999.2721927.92200010744.996.9820 精軋 1022.06200013599.275.86191118.31200016384.493.75171215.56200019280.212.78151314

9、200021428.571.5610表3.1 壓下規(guī)程編排13.3 校核咬入能力根據(jù)咬入角、壓下量h=Hh和軋輥直徑D三者之間關(guān)系： h=D(1COS)，軋輥直徑D取 900mm， 熱軋鋼板時(shí)咬入角一般為15°22°。 =D(1COS)=65.53 故咬入不成問題。3.4 確定速度制度中、厚板生產(chǎn)中由于軋件較長(zhǎng)，為操作方便，可采用梯形速度圖（如圖3.1）。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取平均加速度 a=40rpm/s，平均減速度 b=60rpm/s。由于咬入能力比較富余，故可采用穩(wěn)定高速咬入，對(duì)第 1 道，咬入速度取 n1=20rpm 對(duì)于 2、3 道，咬入速度取 n1=40rpm，對(duì)于 4

10、、5 道取 n1=60rpm，對(duì)于 611 道取 n1=80rpm，最后兩道取n1=100rpm。為減少反轉(zhuǎn)時(shí)間，一般采用較低的拋出速度n2，例如取 n2=20rpm但，對(duì)間隙時(shí)間長(zhǎng)的個(gè)別道次可取 n2=n1。（p277）圖3.13.5 確定軋制延續(xù)時(shí)間如圖 3.1 所示，每道軋制延續(xù)時(shí)間 tj=tz+t0，其中t0 為間隙時(shí)間，tzh=t1+t2。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，l1及l(fā)2為在t1及t2 時(shí)間內(nèi)軋過的軋件長(zhǎng)度，l為該道次軋后軋件長(zhǎng)度，則v1 = Dn1/ 60, t2 = (n1-n2)/b，故減速段長(zhǎng) l2=t2v2，而 t1=(l-l2)/v1

11、=(l-t2v2)/v1。D 取平均值。對(duì)于1 道取n1=n2=20;對(duì)于2、3道取n1=40，n2=20;對(duì)于4、5道取n1=60，n2=20;對(duì)于612道取n1=100，n2=20；對(duì)于最后兩道取n1=100，n2=20。再確定間隙時(shí)間 t0 ：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料在四輥軋機(jī)上往返軋制中，不用推床定心時(shí)（l<3.5），取 t0=2.5s，若需定心，則當(dāng) l< 8m 時(shí)取t0=6s，當(dāng) l > 8m 時(shí)，取 t0=4s。已知 tzh 及 t0，則軋制延續(xù)時(shí)間便可求出道次軋后長(zhǎng)度/mm軋制速度n1/rpm拋出速度n2/rpm軋輥線速度/ms-1軋制延續(xù)時(shí) 間/s軋制溫度/020001

12、150轉(zhuǎn)鋼/粗軋11713.592020942.004.321149.4422090.1640201884.003.941148.82粗軋 32645.7440201884.004.241147.9843348.9660202826.004.351146.8954239.0860202826.008.171144.3165365.7780203768.008.421140.9876791.9480203768.008.801136.6288595.9980203768.007.281132.13910744.9980203768.007.851126.17精軋 1013599.27802037

13、68.008.611118.071116384.4980203768.009.351107.781219280.21100204710.009.431096.011321428.57100204710.009.881082.87粗軋總時(shí)間57.37精軋總時(shí)間37.27表3.2 壓下規(guī)程編排23.6 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。高溫是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)所散失的熱量大致可與變形功所轉(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)，可用以下公式近似計(jì)算：式中: t相鄰兩道次間的溫度降，； h前一道軋出厚度，mm； 前一道軋制溫度，K

14、； Z前后兩道間的時(shí)間間隔，s； 則每道次的軋制溫度為：T1t (數(shù)據(jù)見表 3.2） 3.7 計(jì)算各道的變形程度3.8 計(jì)算各道的平均變形速度 計(jì)算各道的平均變形速度 ，可用下式計(jì)算變形速度道次12345678910111213變形速度（s-1）1.183.133.806.417.0110.8112.1613.5914.9417.2117.0421.8618.76式中R、v軋輥半徑及線速度。3.9 求各道的變形抗力查變形抗力曲線（Q235） 如下圖：各道次變形抗力數(shù)據(jù)如表道次溫度（）壓下率（%）修正系數(shù)變形速度（s-1）變形抗力（Mpa）11149.4412.50.871.1855.72114

15、8.82180.953.1370.331147.98210.9823.8074.641146.89210.9826.4180.551144.31210.9827.0182.561140.98210.98210.8190.371136.62210.98212.1694.381132.13210.98213.6894.391126.17200.9814.9498101118.07190.9617.2199.8111107.78170.9417.0499.6121096.01150.9121.86107.4131082.87100.8418.7699.13.10 各道次的平均單位壓力（）根據(jù)中、厚板

16、軋制的情況，可取應(yīng)力狀態(tài)影響系數(shù)=0.785+0.25L/,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（>20×107Pa）時(shí)應(yīng)考慮軋輥彈性壓扁的影響，由于軋制中厚板時(shí)一般應(yīng)在此值以下，故可不計(jì)壓扁影響，此時(shí)變形區(qū)長(zhǎng)度 。道次12345678910111213變形區(qū)長(zhǎng)度（mm）106.0119.1116.5103.589.581.872.764.656.051.441.135.426.5變形抗力（Mpa）55.770.374.680.582.590.394.394.39899.899.6107.499.1平均厚度（mm）187.52159.29128.46101.4

17、980.1863.3450.0439.5431.412499201916.9414.78平均單位壓力（Mpa）59.378.686.896.3101115124.5129.4140.1149.1148.2161.5140.53.11 計(jì)算各道總壓力由公式 P = B l可計(jì)算得到，數(shù)據(jù)見表：道次12345678910111213總壓力(*105N)125.7187.2202.2199.3180.8188.1181167.2156.9153.3121.8114.374.53.12 計(jì)算傳動(dòng)力矩3.12.1 軋制力矩按下式可計(jì)算得到： 式中 -合力作用點(diǎn)位置系數(shù)（力臂系數(shù)），中厚板一般取0.4到0

18、.5，粗軋道次取大值，隨軋件變薄則取小值。則計(jì)算結(jié)果見表：道次12345678910111213位置系數(shù)0.50.490.490.480.470.460.450.440.430.420.410.404軋制力矩（*105N·m）13321.823.119.815.214.211.89.57.66.64.13.21.63.12.2 摩擦力矩 傳動(dòng)工作輥所需要的靜力矩，除軋制力矩以外，還有附加摩擦力矩Mm，它由以下兩部分組成，即Mm=Mm1+Mm2,其中Mm1 在本四輥軋機(jī)可近似由下式計(jì)算：式中 f-支撐輥軸承的摩擦系數(shù)，取f=0.005；dz-支撐輥輥頸直徑，dz=1200mm；Dg、D

19、z-工作輥及支撐輥直徑，Dg=900mm,Dz=1800mm.代入后，可求得Mm1=0.003PMm2 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，接軸傾角3°，故取= 0.94，故得Mm2=0.06(Mz+Mm1)。Mm=Mm1+Mm2=0.06Mz+0.00318P3.12.3 空轉(zhuǎn)力矩 軋機(jī)的空轉(zhuǎn)力矩（Mk）根據(jù)實(shí)際資料可取為電機(jī)額定力矩的3%6%，又，粗軋機(jī)組 =2×5000精軋機(jī)組 =2×5500粗軋時(shí)，Mk = （0.030.06）0.975×2×5000/40=（7.314.6）×103取Mk = 104

20、N·m精軋時(shí)，Mk = （0.030.06）0.975×2×5500/40=（8.0416.08）×103取Mk = 1.4×104 N·m3.12.4 總軋制力矩這里采用穩(wěn)定速度咬入，即咬鋼后并不加速，故計(jì)算傳動(dòng)力矩時(shí)忽略電機(jī)軸上的動(dòng)力矩。因此，電機(jī)軸上的總傳動(dòng)力矩為：M=1.06Mz+0.00318P+Mk各數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果如表：道次12345678910111213總壓力(*105N)125.7187.2202.2199.3180.8188.1181167.2156.9153.3121.8114.374.5軋制力矩（*105N

21、83;m）13.321.823.119.815.214.211.89.57.66.64.13.21.6摩擦力矩（*105N·m）1.201.902.031.821.491.451.281.101.00.950.630.560.33總力矩（*105N·m）14.6023.8025.2321.7216.7915.7513.1810.708.657.624873.902.07四、軋輥強(qiáng)度校核（方法參考鄭光文老師主編的<塑性加工設(shè)備>2001年7 月版第20 頁(yè)例題）圖 4.1 軋輥示意圖圖4.2 軋輥受力分析圖圖 4.3 支撐輥彎矩圖圖4.4 工作輥扭矩圖4.1 支撐輥強(qiáng)度計(jì)算支撐輥輥身中央承受最大彎曲力矩計(jì)算公式推導(dǎo)如下（受力分析如圖4.2）：Mmax = p×（a / 4 l / 8）式中 p - 最大軋制力 a - 壓下螺絲中心距 l - 支撐輥輥身長(zhǎng)度其中p = 70000KN，a = 4850mm，l = 3700mm 故最大彎矩Mmax = 52.5×103KN·m輥身中央的彎曲應(yīng)力輥頸處危險(xiǎn)斷面應(yīng)力4.2 工作輥強(qiáng)度計(jì)算輥頸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力又因?yàn)椋屋伈馁|(zhì)為鑄鋼，許用應(yīng)力 = 160 Mpa；工作輥材質(zhì)為合金鑄鐵 = 140 Mpa , = 84 M