3.鋁板冷軋工藝計(jì)算及校核

1、第四章：冷軋工藝?yán)碚摵陀?jì)算4.1 軋制規(guī)程的設(shè)計(jì)1.1 基本概念 軋制規(guī)程也叫做軋制制度，它包括壓下制度、速度制度、溫度制度、張力制度和輥型制度，是指軋制過(guò)程中各道次的壓下量分配以及相應(yīng)的力能參數(shù)設(shè)定。它主要式根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求、原料條件及生產(chǎn)設(shè)備的情況，運(yùn)用數(shù)學(xué)公式（模型）或圖表進(jìn)行計(jì)算，從而確定軋制方法，確定壓下制度、速度制度、溫度制度、張力制度和輥型制度，以便在安全操作條件下得達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的目的。4.2 制定軋制規(guī)程的原則和要求 1 在設(shè)備能力容許的條件下盡量（提高道次壓下量、縮減軋制道次、縮短軋制周期、確定合理速度規(guī)程等等）提高產(chǎn)量。2 在保證操作穩(wěn)定的條件下提高質(zhì)量。總之，

2、充分而又合理地發(fā)揮軋機(jī)的設(shè)備能力，通過(guò)適當(dāng)減少軋制道次和提高軋制速度來(lái)增加產(chǎn)量，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。3 壓下規(guī)程的分配依據(jù)和要求 制定壓下的依據(jù)是產(chǎn)品厚度精度、板形和表面質(zhì)量規(guī)定、最大軋制力Pmax、最大軋制力矩Mmax、最大電機(jī)功率Nmax、成品尺寸等；壓下規(guī)程的中心內(nèi)容就是要確定由一定的板坯軋成所要求的成品的變形制度，即采用的軋制方法、軋制道次及每道壓下量的大小。冷軋板帶鋁壓下規(guī)程的制定一般包括原料規(guī)格的選擇、軋制方案的確定以及各道次的壓下量的分配與計(jì)算。冷軋各道次的分配：由于第一道次的后張力太小，而且熱軋來(lái)料的板形與厚度偏差不均勻，甚至呈現(xiàn)浪形、飄曲、鐮刀彎或鍥形斷面，致使軋件對(duì)對(duì)中難以保證

3、，給軋制帶來(lái)一定的困難，第一道次不宜過(guò)大也不要太小；中間道次的壓下分配，基本上可以從充分利用軋機(jī)能力出發(fā)，或按經(jīng)驗(yàn)資料確定各壓下量；后幾道次雖然絕對(duì)壓下較小，但帶鋼的加工硬化程度很大，變形抗力大，因此后幾道次壓下量則受帶鋼對(duì)軋制壓力的限制，最后12道次為了保證板型及厚度精度，一般按經(jīng)驗(yàn)采用較小的壓下率。常用制定制定壓下規(guī)程的方法：由于道次的分配受各種因素因素的影響，要用精確的理論公式來(lái)計(jì)算出來(lái)是不太實(shí)際的，一般先按經(jīng)驗(yàn)并考慮規(guī)程制定的一般原則和要求，分配各道的壓下量，最后較核設(shè)備的負(fù)荷及各項(xiàng)限制條件，予以修正。4.3 軋制壓力的計(jì)算合金牌號(hào)軋機(jī)選擇原料尺寸2024鋁卷500/12501700m

4、m四重可逆冷軋機(jī)。61332.5200125mm冷軋帶式生產(chǎn)的軋制規(guī)范，帶式生產(chǎn)的鋁合金熱軋卷需要預(yù)先退火后再進(jìn)行冷軋，退火規(guī)范如下：合金牌號(hào)溫度保溫時(shí)間 冷卻方式2024鋁合金390-4401h以小于30度/h的冷卻速度緩冷。當(dāng)溫度為250度以下出爐1.總加工率的確定：硬鋁合金加工率可達(dá)80%以上。2，壓下量分配及基本參數(shù)： 3.軋制變形區(qū)主要參數(shù)：咬人角：（冷軋變形率小可用此公式計(jì)算）=0.069 =0.069 =0.066 =0.0534.冷軋軋制力計(jì)算：a. H：開(kāi)坯時(shí)坯料厚度mm=0 =20% =20% =40% =40% =58% =58% =70%由上查鋁3-2-16圖得：=13

5、0Mpa =230Mpa =230 =280 =280 =290 =290Mpa =295Mpa因?yàn)?由上得：=207Mpa =293.25Mpa =327.75Mpa =336.38Mpab. =（4.3-0.5）9.8 ，=（5.67-0.60 ）9.8由上得：=186.96Mpa =266.74Mpa =295.12Mpa =298.99MpaC.不考慮彈性壓扁時(shí)的接觸弧長(zhǎng)度： (mm)=17.32mm =17.32mm =16.43mm =13.42mmd. f:摩擦系數(shù),在此用煤油潤(rùn)滑取0.16由上得：=0.26 =0.44 =0.24 =0.16e.求出 其中對(duì)于鋼軋輥c=1.06

6、 =0.03 =0.05 =0.09 =0.15f.根據(jù)鋁板帶軋制圖4-20得： 由上得：=0.54 =0.70 =0.55 =0.50所以=18.23mm =18.38mm =10.52mm =6.75mmg.平均單位軋制力的計(jì)算鋁板軋制圖3-2-20 PMF：壓力倍增系數(shù)由上得：=243.05Mpa =400.11Mpa =413.17Mpa =388.69Mpah.冷軋軋制力P 由上得=1.64mm(寬展除在熱軋及冷軋開(kāi)坯道次考慮，冷軋其余道次不考慮)所以：=5906694N=590t =980t =579t =349t4.4軋制力矩的計(jì)算4.4.1制定軋制規(guī)程必須遵守下面兩個(gè)條件：第一

7、、 在負(fù)荷最大的道次中電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩不應(yīng)超過(guò)電機(jī)本身允許的最大轉(zhuǎn)矩。第二、 根據(jù)負(fù)荷圖確定的平方根轉(zhuǎn)矩（或等效轉(zhuǎn)矩）不應(yīng)超過(guò)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作的額定轉(zhuǎn)矩。4.5冷軋軋制力矩計(jì)算冷軋時(shí)不考慮軋機(jī)變速，只考慮靜力矩部分。扎件變形給軋輥軸承的軋制力矩 軋輥軸承的摩擦力矩軋輥空轉(zhuǎn)時(shí)的空轉(zhuǎn)力矩 a. 為力臂系數(shù)，冷軋板帶一般?。?333-0.42 =80.71KN.m =134.06 =44.00 =17.90b. d.軋輥直徑。 U軋輥軸承摩擦系數(shù)冷軋機(jī)一般取0.05-0.08=177.00KN.m =294.00 =173.70 =104.70KN.mC. =6.46 KN.m =8.85 =2.90

8、=1.07KN.m因?yàn)橛缮系茫?103.46KN.m =436.85 =219.90 =123.90KN.m 4.6張力制度的確定 當(dāng)卷取機(jī)的線速度大于工作輥的線速度產(chǎn)生前張力，而工作輥的線速度大于開(kāi)卷機(jī)的則產(chǎn)生后張力。具有張力才能讓軋件順利咬入軋機(jī)進(jìn)行軋制。 主要是選擇平均單位張力z，即作用于在帶材斷面上的平均張應(yīng)力,一般應(yīng)小于帶鋼屈服度的，實(shí)踐證明較大的后張力可降低單位壓力的35，而前張力僅能達(dá)到20的水平。故通常用后張力大于前張力的軋制方法，這可減少斷帶的可能性。一般不超過(guò)0.6s，最后道次即成品卷張力不能太高。3.3.1輥型的調(diào)節(jié)制度在軋制過(guò)程中，由于種種原因，入軋輥的受力彎曲、沿輥身

9、長(zhǎng)度方向的溫度分布不均勻等，將是輥型發(fā)生變化，導(dǎo)致板材橫向厚差的變化，或由于板材在軋輥輥身邊部和中部變形的不均而出現(xiàn)波浪。為了獲得較為理想的合格板材，就需要采取措施來(lái)調(diào)節(jié)軋輥的輥型。除了使軋輥的凸形補(bǔ)償?shù)仁┩?，采用調(diào)節(jié)液壓彎輥力的方法使很常用的方法。在設(shè)計(jì)和使用液壓彎輥力的時(shí)候，必須計(jì)算彎輥力，但由于其計(jì)算方法較多，而且計(jì)算時(shí)要涉及到眾多參數(shù)，比較繁瑣，故在設(shè)計(jì)時(shí)的彎輥力的長(zhǎng)參考某些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)選取，一般彎曲軋輥的最大彎曲力約為最大軋制力的1520，在具體的軋制過(guò)程中，由操作者根據(jù)所觀察到的實(shí)際情況，給定合適的彎輥力。4.7 軋輥的校核4.1 彎曲強(qiáng)度的校核 根據(jù)以上計(jì)算可知，各道次的軋制力小于

10、軋機(jī)的最大軋制力10500KN，故軋輥的彎曲強(qiáng)度校核通過(guò)。所選軋機(jī)參數(shù)如下：4.2 強(qiáng)度的校核 為了計(jì)算簡(jiǎn)便，對(duì)軋輥的校核，我們只選取軋制力最大的那個(gè)道次來(lái)進(jìn)行校核。所以有計(jì)算產(chǎn)品可知，軋制力最大的那個(gè)出現(xiàn)在軋制2024鋁板的第二道次上，其最大軋制力為1655t。 在軋制過(guò)程中，四輥軋機(jī)的工作輥與支承輥接觸處，以及工作輥與軋件的接觸處，都會(huì)產(chǎn)生接觸應(yīng)力。工作輥與支承輥的接觸面積比工作輥與軋件的接觸面積小得多，因此，在同樣大小的作用力下，工作輥與支承輥間的接觸應(yīng)力要大大超過(guò)工作輥與軋件的接觸應(yīng)力。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)，只需計(jì)算工作輥與支承輥間的接觸應(yīng)力。 1、軋輥表面的最大接觸應(yīng)力可按以下公式求得：

11、式中：軋輥表面的徑向、切向、軸向應(yīng)力（即主應(yīng)力，單位）。-輥間最大壓力，。 式中：作用于軋輥單位長(zhǎng)度上的壓力， （）。 工作輥、支承輥輥身半徑，。 則 2、根據(jù)主應(yīng)力值可求得當(dāng)量應(yīng)力值及最大剪應(yīng)力值： 3、已知：工作輥輥身硬度：肖氏HS9096對(duì)于硬度為HS90100（相當(dāng)于HB700）的冷軋工作輥，可得 =10000 =5000 4、可得：； 所以軋輥校核通過(guò)。 4.7軋制速度的確定主電機(jī)的加速度、取決于主電機(jī)的特性及其控制線路，通常可逆式軋機(jī)的主電機(jī)加速度一般在1530rpm/s之間，減速度一般在3060rpm/s之間，取本軋機(jī)主電機(jī)加速度20rpm/s=1200r/min，減速度取=40

12、rpm/s=2400r/min。傳動(dòng)比：1：1。取咬入速度20r/min，拋出速度30r/min，穩(wěn)定軋制速度380 r/min； 為空轉(zhuǎn)加速時(shí)間； 為帶錠軋制時(shí)的加速軋制時(shí)間； 為等速軋制時(shí)間； 為帶錠軋制時(shí)的減速軋制時(shí)間； 為空轉(zhuǎn)減速時(shí)間。 純軋制時(shí)間為： 等速純軋時(shí)間的決定由純軋時(shí)間的軋件長(zhǎng)度來(lái)確定。帶卷長(zhǎng)度： 因?yàn)?式中 和分別表示加速純軋時(shí)間，等速純軋時(shí)間和減速純軋時(shí)間所軋過(guò)的軋件長(zhǎng)度。而 ； 將，帶入式中得故：4.9軋機(jī)主電機(jī)功率計(jì)算與校核1.等效力矩計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的校核按等效轉(zhuǎn)矩校核設(shè)計(jì)計(jì)發(fā)熱是否安全，或者選擇電機(jī)時(shí)的普通方程式中 Mjum等效力矩，； tn軋制時(shí)間內(nèi)各段純軋時(shí)間的總和