精品資料（2021-2022年收藏）熱軋板帶課程設(shè)計

1、材料成型課程設(shè)計熱連軋薄板工藝與規(guī)程設(shè)計姓名: 班級: 成型 學(xué)號: 1目錄1. 題目及要求 22. 工藝流程圖 33. 軋制規(guī)程設(shè)計 33.1 軋制方法 33.2 安排軋制規(guī)程 63.3 校核咬入能力 73.4 確定速度制度 73.5 確定軋制延續(xù)時間 83.6 軋制溫度的確定 123.7 計算各道的變形程度 133.8 計算各道的平均變形速度 133.9 計算各道的平均單位壓力P及軋制力P 143.10 計算各道軋制力矩 154. 電機與軋輥強度校核 164.1 粗軋機組電機校核 174.2 精軋機組電機校核 184.3 粗軋機組軋輥強度校核 204.4 精軋機組軋輥強度校核 225. 車

2、間平面布置圖 236 總結(jié)與收獲 231.題目：熱軋板帶工藝設(shè)計（1）設(shè)計目的：材料成型課程設(shè)計是材料成型專業(yè)必修課之一，是課程教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)。其軋鋼方向的課程設(shè)計要求達到以下目的：1） 把塑性工程學(xué)、塑性加工原理、塑性加工車間設(shè)計、孔型設(shè)計等專業(yè)課程中所學(xué)的知識在實際設(shè)計工作中綜合加以運用，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，提高對專業(yè)知識和相關(guān)技能的綜合運用能力。2） 本次設(shè)計是畢業(yè)設(shè)計前的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，為進一步培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計的獨立工作能力，團隊協(xié)作意識，樹立正確的設(shè)計思想，掌握工藝設(shè)計的基本方法和步驟，為畢業(yè)設(shè)計工作打下良好的基礎(chǔ)。（2）制定軋制制度的原則和要求 板帶材軋制制度的確定要求是充分

3、發(fā)揮設(shè)備能力、提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量，并且操作方 便、設(shè)備安全。即：1) 在保證設(shè)備能力允許的條件下盡量提高產(chǎn)量；2) 在保證操作穩(wěn)便的條件下提高質(zhì)量。（3）原料及產(chǎn)品規(guī)格原料：230mm×1500mm×11000mm；鋼種：Q215A；產(chǎn)品規(guī)格：2.0mm×1450mm.7.已知板坯規(guī)格為 230×1500×11000mm，鋼種為 Q295，產(chǎn)品規(guī)格為 4.6×1450mm，試確定其壓下規(guī)程并繪制工藝布置簡圖。 （4）Q215A產(chǎn)品技術(shù)要求表1成分要求(GB/T700-1988)牌號化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）脫氧方法CMnSiSPQ21

4、5A0.090.150.250.550.300.0500.045F,b,Z表2 主要力學(xué)與工藝性能(GB/T700-1988)牌號屈服點s(MPa)(厚度16mm)抗拉強度b/MPa伸長率(%)(厚度16mm)Q215A21533545031板帶材的尺寸要符合GB 709-88的要求，對本規(guī)格主要標(biāo)準(zhǔn)見下表：品種規(guī)格厚度允許偏差長度允許偏差寬度允許偏差不平度（1000）2.0×1800±0.17+15+1012同時要求產(chǎn)品表面光潔無缺陷。2.工藝流程（1）工藝流程 坯料加熱除鱗定寬粗軋剪切/除磷精軋冷卻剪切卷取。（2）繪制工藝簡圖3.軋制規(guī)程設(shè)計3.1 軋制方法 常規(guī)軋制，

5、采用1/2連軋，即粗軋機由2 架粗軋機組。 （1）粗軋機組 第一架為二輥可逆式軋機，板坯在此機架上軋制13道次。為控制寬展R1 前設(shè)有立輥E1。第二架為四輥可逆式軋機，板坯在此機架上軋制13 道次。各軋機采用單獨傳動。粗軋機組設(shè)備主要有粗軋機輥道，側(cè)導(dǎo)板，高壓水除鱗裝置，定寬壓力機，立輥軋機，中間輥道，熱卷箱和廢品推出機等組成。二輥采用剛軋輥，四輥采用鑄鐵輥。（2）精軋機組 精軋機組由7架四輥不可逆式軋機組成連軋機組。各機架采用PC 軋機。前三架主要完成壓下，后四架主要控制板形。各機架負(fù)荷分配亦不同，因此前三臺采用工作輥輥徑較大，后四架采用較小的工作輥。精軋機組前設(shè)置邊部加熱器。精軋機 F1F

6、7全部為液壓壓下并設(shè)彎輥裝置。軋輥采用鑄鐵輥。 軋機機組主要參考性能參數(shù):（3）確定軋制設(shè)備 粗軋機：二輥、四輥軋輥的主要參數(shù)的確定（輥身直徑D 、輥身長度L ）決定板帶軋機軋輥尺寸時，應(yīng)先確定輥身長度L，然后再根據(jù)強度、剛度和有關(guān)工藝條件確定其直徑D。輥身長度L:應(yīng)大于所軋鋼板的最大寬度bmax即L=bmax+a；a值視鋼板寬度及軋機類型而定。當(dāng)bmax=10002500mm時，a=200400mm,二輥：由B=1500mm，取a=200mm，則L=1500+200=1700mm，又因為L/D=1.72.8，所以取D=1000mm.四輥：輥身長L=1700mm，由L/D1（D1為工作輥直徑）

7、=1.7-2.8，L/D2（D2為支承輥直徑）=1.3-1.5，且D2/D1=1.3-1.5，則取D1=1000mm，D2=1300mm. 精軋機:四輥PC軋機軋輥長度：L= bmax+a，取a=200mm，則L=1700mm, 又因為L/D1=2.42.8，L/D2=1.3-1.5,D2/D1=1.9-2.1,則取D1=650mm.D2=1300mm.取軋輥輥徑為D=0.65m本次選取設(shè)備如下：軋機輥身長度（mm）輥身直徑（mm）主電機轉(zhuǎn)速（rpm）允許軋制力（t）允許軋制力矩（tm）電機功率（KW）E165011000-100-1458002753000ACR1170010000-35-7

8、036507182×5500ACR2WR170010000-55-11060008872×10000BR17001300F1-F6WR17006500-250-590F1-F3為7500，F(xiàn)4-F6為7000。F1-F3為781；F4-F6為429。2×5500BR17001300F7WR17006500-250-63070004296000BR17001300支承輥材質(zhì)為合金鍛鋼，許用應(yīng)力為=160MPa，工作輥材質(zhì)為鍛鋼，許用應(yīng)力=140MPa，=84MPa. 3.2安排軋制規(guī)程 根據(jù)經(jīng)驗和原料及工藝，安排一下軋制道序：在二輥粗軋機上軋三道，在四輥粗軋機上軋三

9、道。然后分別經(jīng)過精軋機組各一道次。 粗軋機組各道壓下量分配規(guī)律為：第一道考慮咬入及坯料厚度偏差而不應(yīng)給以最大壓下量；中間各道次應(yīng)以設(shè)備能力所允許的最大壓下量軋制；最后道次為了控制出口厚度和帶坯的板形，應(yīng)適當(dāng)減小壓下量。 精軋連軋機組分配各架壓下量的原則，一般也是充分利用高溫的有利條件，把壓下量盡量集中在前幾架，在后幾架軋機上為了保證板形、厚度精度及表面質(zhì)量，壓下量逐漸減小。 為保證帶鋼機械性能，防止晶粒過度長大，終軋即最后一架壓下率應(yīng)不低于10。此外， 壓下量分配應(yīng)盡可能簡化精軋機組的調(diào)整和使軋制力及軋制功率不超過允許值。依據(jù)以上 原則，精軋逐架壓下量的分配規(guī)律是：第1架可以留有適當(dāng)余量，即考

10、慮到帶坯厚度的 可能波動和可能產(chǎn)生咬入困難等，而使壓下量略小于設(shè)備允許的最大壓下量；第24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。考慮咬入條件的限制，最大壓下量hmax=D(1-cosmax),對熱軋帶鋼咬入角可達15°22°， 取20°， 二輥粗軋機得hmax=60.3mm，對四輥粗軋機hmax=60.3mm，精軋機組hmax=39.2mm. 粗軋和精軋壓下如下： 軋制道次（n）入口厚度（mm）出口厚度（mm)壓

11、下量（mm)相對壓下率（%）軋制寬(mm)軋后長(m)1230204.525.511.0145012.82204.5161.54321.0145016.23161.5120.54125145021.74120.588.53226.6145029.6588.560.52831.6145043.3660.539.52134.7145066.3739.523.216.3411450112.8823.212.710.5451450206.1912.77.25.5431450363.5107.24.32.9401450608.7114.331.3301450872.41232.30.7231450113

12、7.9132.32.00.31314501308.63.3校核咬入能力由于以上所用壓下量都小于各自軋機hmax，因此咬入校核通過。3.4確定速度制度3.4.1粗軋機組的速度制度本設(shè)計采用穩(wěn)定高速咬入 粗軋組前1-3道次=35rpm；后4-6道=55rpm；前6道次拋出速度均為=20rpm3.4.2精軋機組的速度制度 精軋組速度：應(yīng)滿足金屬秒流量相等，即 =C 式中：h1，h2h6各架的出口厚度； v1，v2v6各架的出口速度；C連軋常數(shù)。 根據(jù)經(jīng)驗最后一道次穿孔速度V7=10m/s；最大軋制速度V7n=18m/s則有：V1=0.9m/s；V2=1.6m/s；V3=2.8m/s；V4=4.7m/

13、s；V5=6.7m/s；V6=8.7m/s；另有：V1n=1.6；V2n=2.8；V3n=5；V4n=8.4；V5n=12；V6n=15.7；3.5確定軋制延續(xù)時間3.5.1粗軋機組軋制延續(xù)時間 由于軋件較長，為操作方便可采用梯形速度圖（a），（b)（a）（b）(其中：為拋出速度；為咬入速度；為額定轉(zhuǎn)速；單位：rpm。)由圖可知：純軋時間=t4+t2+t3；其中： 加速軋制時間t2= 減速軋制時間t4= 等速軋制時間t3=式中，加速度a取40rpm；減速度b取60rpm；L為該道次軋后長度；D為工作輥直徑。根據(jù)經(jīng)驗，第一道和第二道次之間間隙時間取t12=2s,其他分別有：t23=3s；t34=

14、5s；t45=3s；t56=3s；t67=16s。 則，有以上條件代入公式可得：第一道次純軋時間為：t2=0；t4=(35-20)/60=0.25s；t3=6.79s1=t2+t3+t4=7.0s第二道次純軋時間為：t2=0 ；t4=0.25s；t3=8.64s2=t2+t3+t4=8.89s第三道次純軋時間為：t2=0；t4=0.25s；t3=11.65s3=t2+t3+t4=11.90s第四道次純軋時間為：t2=0；t4=(55-20)/60=0.58s；t3=9.88s4=t2+t3+t4=10.46s第五道次純軋時間為：t2=0；t4=0.58；t3=14.64s5=t2+t3+t4=

15、15.22s第六道次純軋時間為：t2=0；t4=0.58s；t3=22.63s6=t2+t3+t4=23.21s3.5.2精軋機組軋制延續(xù)時間粗軋軋完的帶坯長度為66.3m，至精軋機間隙時間按經(jīng)驗取t67=16s，精軋機組有7個機架，精軋機組的間隙時間：式中：s0精軋機組各架間距，46m，取6m；v1-v7-F1F7的穿帶速度精軋各機架轉(zhuǎn)速。由前面數(shù)據(jù)代入計算的：(1) t0=15.4s(2)加速前的純軋時間： =16.3s 式中：sj精軋機組末架至卷取機間距，sj=150m；D卷取機卷筒直徑，D=0.8m；N參數(shù)，N=35，取5；V6第七架的穿帶速度，10m/s(3)加速段軋制時間: =40

16、s 式中：v7n第七架的最大速度，18m/s V7第七架的穿帶速度，10m/s 采用加速度a=0.2m/s2(4)加速后的恒速軋制時間: =32.6s 其中加速段的板長 =560m(5)精軋機最后一架的純軋時間為： tj=tj1+tj2+tj3=88.9s(6) 精軋軋制周期為: T=tj+t0=104.3s(7)帶坯在中間輥道上的冷卻時間為： 帶坯在中間輥道上的冷卻時間，等于間隙時間加上精軋第一架的純軋時間，精軋第一架的純軋時間，等于精軋周期減去尾部通過精軋各機架的時間。 軋件尾部通過精軋各機架的時間為： =8.7s （S0=6m；） 故，精軋第一架的純軋時間為： T-t0'=95.

17、6s 帶坯在輥道上的冷卻時間為： Z=t67+95.6s=111.6s3.6 軋制溫度的確定3.6.1粗軋機組軋制溫度確定 板坯加熱溫度定為1270，出爐溫度降為50 ，粗軋前高壓水除鱗溫度降為20，故立輥開軋溫度為1200，考慮立輥軋后再噴高壓水除鱗，再進行強冷后，第一道開軋溫度定為1180 ， 由每一道次溫降公式， Z-為之前道次和本道次純軋時間和間隙時間； H-為本道次入口厚度，T-為開軋溫度+273 。 第一道次軋后尾部溫度為：T1=1180-=1180-12.9(1/H1)(1180+273)/10004 = 1178.3第二道次軋后尾部溫度為：T2=1180-=1180-12.9(

18、2+t12+2)/H2(1180+273)/10004=1175.0第三道次軋后尾部溫度為： 由第二道次頭部溫度為T2'=T1-12.9（t12/H2)(T1+273)/10004=1177.7T3=T2'-12.9(2+t23+3)/H3(T2'+273)/10004=1172.8第四道次軋后尾部溫度為：T4=T3-=T3-12.9(t34+4)/H4(T3+273)/10004=1165.6第五道次軋后尾部溫度為：T5=T3-=T3-12.9(t45+4+5)/H5(T3+273)/10004=1154.5第六道次軋后尾部溫度為：T6=T4-=T4-12.9(t56

19、+5+6)/H6(T4+273)/10004=1127.83.6.2精軋機組軋制溫度確定 (1) 帶坯尾部進入精軋第一架的溫度為： =973.3K 式中：T0為粗軋最后一道次溫度+273；Z為帶坯冷卻時間；h為該道次入口厚度. 即為T1-273=973.3考慮精軋前高壓水除磷，溫降30，則尾部進入精軋第一架溫度T'=943.3。(2) 尾部通過精軋機組的總溫降為： =37.6 式中，T'為T'+273，n為7，即每一架溫降為=37.6/6=6.3(3) 尾部終軋溫度為： T終= T' - =905.73.7 計算各道的變形程度由公式， 得出各道次變形程度，見下表

20、。3.8 計算各道的平均變形速度有公式，式中，v為軋制瞬間速度；H，h分別為軋件入口和出口速度；R為工作輥半徑。得出各道次平均變形速度，見下表。3.9 計算各道的平均單位壓力P及軋制力P3.9.1各道次平均單位壓力 由公式，=.(1) 另，由志田茂簡化公式 =.(2)首先對變形抗力的確定，運用相應(yīng)的公式： .(3) 式中A、B、C、D、E、N系數(shù)，見下表。Q215A變形阻力數(shù)學(xué)模型回歸系數(shù)值鋼種ABCDEN（Mpa）Q215A3.556-2.793-0.24600.27841.4680.4232150.0有公式(1),(2),(3),并代入數(shù)據(jù)計算得到各道次平均單位壓力，見下表。3.9.2各道

21、次軋制壓力P計算各道次軋制壓力：運用Sims和志田茂簡化公式 P=bl.(4) 其中，l=未變形區(qū)長度由以上(1)(2)(3)(4)公式并代入數(shù)據(jù)，計算得出各道次軋制壓力P，見下表。3.10 計算各道軋制力矩傳動兩個軋輥所需要的軋制力矩為： Mz = 2Pa =2Pl l為變形區(qū)長度 ； 熱軋板帶時 = 0.420.50，取0.5.則，根據(jù)公式，并代入數(shù)據(jù)，得出各道次軋制力矩。見下表。3.7-3.10小節(jié)匯總，表中為以上各所求結(jié)果：道次(n)變形溫度T( )變形程度( %)變形速度( s-1)變形抗力( MPa)單位壓力(KN)軋制壓力P( t)軋制力矩Mz( tm )11178110.974

22、5.5046.40759.6985.7721175211.4659.3264.301366.90200.3931172.8251.8964.9974.151639.65220.4841165.626.63.3573.7488.701627.02205.8251154.531.64.5182.86108.861867.41220.9161127.834.75.694.32137.202039.21209.027943.5416.32169.04258.952733.47199.08937.24516.04189.79346.092930.66171.159930.94336.58206.4944

23、2.812715.99114.8910924.64073.57220.56548.892443.3975.0111918.330110.14219.69564.211685.3034.721291223164.15216.56553.401211.6618.3013905.713139.5184.36407.48584.945.794. 電機與軋輥強度校核(1) 溫升校核： M jum Mer (2) 過載校核 ： Mmax KG M er Mmax：軋制周期內(nèi)，負(fù)荷圖中的最大力矩 ；KG：電機允許的過載系數(shù)； 直流電機 2.02.5 ，交流電機 2.53.0Mmax=Mc+Md=M0+Mz+

24、Mf+Md (3)軋輥強度校核由經(jīng)驗， 對于二輥： d/D=0.75-0.80；l/d=0.80-1.0； 對于四輥： d/D=0.67-0.75；l/d=0.83-1.0； （其中，d為輥頸直徑，D為輥身直徑，l為輥頸長度）4.1 粗軋機組電機校核(1)溫升校核： Mjum Mer 由公式 并代入數(shù)據(jù)計算得出： Mjum=186.86N.m Mer=2000N.m得，軋機溫升校核通過。(2)過載校核 ： Mmax KG M er 由以下及相關(guān)經(jīng)驗公式： Mmax=Mc+Md=M0+Mz+Mf+Md； M0=(0.03-0.06)Mer； Mf=Mf1/i+Mf2=P×f1×

25、;d1 + (1/1- 1)(Mz+Mf1)/ i; Md= GD2/375×(dn/dt) kg.m = GD2/38.2×(dn/dt) N.m其中：G ：轉(zhuǎn)動部分的重量，kg ； D：轉(zhuǎn)動部分的慣性直徑，m 。 dn/dt：轉(zhuǎn)速加速度。Mmax：軋制周期內(nèi)，負(fù)荷圖中的最大力矩； P為軋制壓力; d為軋輥直徑； 為傳動效率=0.98； i為傳動比=1；KG=2; M er=1000N.m；a=40m/s；b=60m/s。 代入數(shù)據(jù)計算得出： Mmax=650N.m KGMer=2×1000N.m=2000N.m 所以軋機過載校核通過。4.2 精軋機組電機校核(

26、1)溫升校核： Mjum Mer 由公式 并代入數(shù)據(jù)計算得出： Mjum=292.73N.m Mer=1000N.m得出，軋機溫升校核通過.(2)過載校核 ： Mmax KG M er 由以下及相關(guān)經(jīng)驗公式 Mmax=Mc+Md=M0+Mz+Mf+Md； M0=(0.03-0.06)Mer； Mf=Mf1/i+Mf2=P×f1×d1 + (1/1- 1)(Mz+Mf1)/ i; Md = GD2/375×(dn/dt) kg.m = GD2/38.2×(dn/dt) N.m其中：G ：轉(zhuǎn)動部分的重量，kg ； D：轉(zhuǎn)動部分的慣性直徑，m 。 dn/dt：

27、轉(zhuǎn)速加速度；Mmax：軋制周期內(nèi)，負(fù)荷圖中的最大力矩； P為軋制壓力; d為軋輥直徑；為傳動效率=0.98； i為傳動比=1； KG=2; M er=1000N.m；a=40m/s；b=60m/s。 代入數(shù)據(jù)計算得出： Mmax= 650N.m KG M er =2×1000N.m=2000N.m所以軋機過載校核通過。4.3 粗軋機組軋輥強度校核(1) 二輥：由經(jīng)驗取d=800mm，l=800mm。軋制力取最大P=1539.65t；a=2l+L（輥身長）=3.3m；D=1000mm；W1為輥身抗彎斷面系數(shù)，W2為輥頸抗彎截面系數(shù)，Mk為軋輥扭矩；Wn為抗扭截面系數(shù)。則，輥身中央最大彎

28、矩為： Mmax=P（a/4-L/8）= 94.3KN.m輥身中央最大彎應(yīng)力： =Mmax/W1=Mmax/=96.10MPa輥頸最大彎矩為： Mmax=P（a-L）/4=61.5KN.m輥頸最大彎應(yīng)力： =Mmax/W2=Mmax/=123MPa輥頸扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為： =Mk/Wn=60.1MPa(2)四輥：由經(jīng)驗取d支=800mm，l支=800mm。軋制力取最大P=2039.21t；a=2l+L（輥身長）=3.3m；DBR=1300mm；W1為輥身抗彎斷面系數(shù)，W2為輥頸抗彎截面系數(shù)，Mk為軋輥扭矩；Wn為抗扭截面系數(shù)。1）支承輥強度計算輥身中央最大彎矩為： Mmax=P（a/4-L/8）=

29、124.9KN.m輥身中央最大彎應(yīng)力： =Mmax/W1=Mmax/=57.93MPa輥頸最大彎應(yīng)力： =Mmax/W2=Mmax/=159MPa2）工作輥強度計算輥頸扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為： =Mk/Wn=79.7MPa由 支承輥材質(zhì)為合金鍛鋼，許用應(yīng)力為=160MPa，工作輥材質(zhì)為鍛鋼，許用應(yīng)力=140MPa，=84MPa 知，軋輥強度校核通過。4.4 精軋機組軋輥強度校核由經(jīng)驗取d支=910mm，d工=455mm；l支=910mm，l工=455mm。軋制力取最大P=2930.66t；a=2l+L（輥身長）=3.52m；DBR=1300mm；W1為輥身抗彎斷面系數(shù)，W2為輥頸抗彎截面系數(shù)，Mk為軋輥

30、扭矩；Wn為抗扭截面系數(shù)。1）支承輥強度計算輥身中央最大彎矩為： Mmax=P（a/4-L/8）=195.62 KN.m輥身中央最大彎應(yīng)力： =Mmax/W1=Mmax/=89.04MPa輥頸最大彎應(yīng)力： =Mmax/W2=Mmax/=157MPa2）工作輥強度計算輥頸扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為： =Mk/Wn=35.4MPa由 支承輥材質(zhì)為合金鍛鋼，許用應(yīng)力為=160MPa，工作輥材質(zhì)為鍛鋼，許用應(yīng)力=140MPa，=84MPa 知，軋輥強度校核通過。5. 車間平面布置圖 平面布置圖附后6. 總結(jié)與收獲 本次設(shè)計主要對熱軋板帶壓下規(guī)程做了一些規(guī)定，在通過對各個規(guī)程的設(shè)計和計算過程中，鞏固并加深了大學(xué)以來本專業(yè)所學(xué)知識，為即將到來的