冷軋帶鋼課程設(shè)計(jì)

1、 遼 寧 科 技 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：冷軋1.05*1300 mm軋制規(guī)程設(shè)計(jì)學(xué) 院：材 冶 學(xué) 院 專業(yè)班級(jí)：材 控 08-4 班 學(xué)生： 指導(dǎo)教師： 成 績(jī)： 目錄1冷軋綜述31.1冷軋產(chǎn)品及用途31.2冷軋產(chǎn)品的技術(shù)要求31.3冷軋鋼板現(xiàn)狀及新技術(shù)31.3.1 幾種冷軋帶鋼新技術(shù)簡(jiǎn)介42工藝及規(guī)格62.1冷軋薄板生產(chǎn)工藝流程62.2規(guī)格73軋制規(guī)程制定83.1壓下規(guī)程的制定83.2張力制度83.3軋制速度制度104計(jì)算軋制力125設(shè)備校核165.1軋輥各局部尺寸確定165.2咬入能力校核175.3支承輥強(qiáng)度校核185.5支撐輥與工作輥接觸應(yīng)力校核215.6電機(jī)能力校核216結(jié)

2、語237參考文獻(xiàn)231冷軋綜述1.1冷軋產(chǎn)品及用途 經(jīng)過幾十年的開展，我國(guó)的冷軋事業(yè)不斷地成長(zhǎng)壯大，從只能生產(chǎn)建筑用材的產(chǎn)品開展成為能夠生產(chǎn)高級(jí)汽車外板、高級(jí)家電板、高級(jí)包裝材料和電工鋼產(chǎn)品，無論產(chǎn)量，還是產(chǎn)品的規(guī)格品種多樣化和質(zhì)量，都有大幅提高。 冷軋產(chǎn)品種類分為金屬鍍層薄板鍍Sn、Zn等；深沖鋼板汽車板；電工用硅鋼板；不銹鋼板，廣泛應(yīng)用于汽車制造、裝飾材料、精密儀表、工業(yè)廠房、食品罐頭及一些耐久制品。1.2冷軋產(chǎn)品的技術(shù)要求 1) 外表狀態(tài)和外表光潔度。冷軋帶鋼具有良好的加工性和美觀外表，多用作外用板材和深沖板材，因此必須防止外表缺陷。 2) 尺寸和形狀精度。冷軋板帶的尺寸精度包括厚度、寬

3、度和長(zhǎng)度精度，其偏差在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中均有規(guī)定。形狀精度一般用平坦度、橫向彎曲、直角度來表示，其允許值在標(biāo)準(zhǔn)中同樣作了規(guī)定。 3) 加工性。冷軋產(chǎn)品用途廣泛，加工方法很多，從簡(jiǎn)單的彎曲加工直到深沖壓加工。按加工性來分，有成形性和形狀性兩種。 4) 時(shí)效性能。所謂時(shí)效現(xiàn)象就是金屬和合金性能隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化的現(xiàn)象。冷軋鋼板有淬火時(shí)效和應(yīng)變時(shí)效。一般發(fā)生時(shí)效時(shí)硬度和抗拉強(qiáng)度增大，延性降低。 5) 特殊性能。如搪瓷性能、耐蝕性、電磁性能和沖裁性等。1.3冷軋鋼板現(xiàn)狀及新技術(shù) 現(xiàn)代我國(guó)投入生產(chǎn)的帶鋼有武鋼、鞍鋼、寶鋼、本鋼、首鋼等。經(jīng)過長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)工藝技術(shù)，板帶鋼的生產(chǎn)技術(shù)得到了快速的

4、開展，冷軋帶鋼采用2000 mm左右甚至2000 mm以上的軋機(jī)，單卷最大單重達(dá)60 t日趨大型化。布置方式由酸洗，單卷軋制分開逐步過渡到無頭軋制，酸軋聯(lián)合等全連續(xù)的軋制。軋制速度不斷提高，冷軋已達(dá)41 m/s ，軋機(jī)自動(dòng)化，連續(xù)化，高速化。1.3.1 幾種冷軋帶鋼新技術(shù)簡(jiǎn)介加快冷軋板帶生產(chǎn)技術(shù)的開展是我國(guó)今后假設(shè)干年品種結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn)。要堅(jiān)持技術(shù)高起點(diǎn)，支持有冷軋?jiān)稀①Y金條件好、管理水平高的企業(yè)開展冷軋板帶生產(chǎn)，產(chǎn)品要注重國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力。要鼓勵(lì)合資,合作引進(jìn)資金、技術(shù)和管理，縮小和國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的差距。要堅(jiān)持專業(yè)化生產(chǎn)，培養(yǎng)和創(chuàng)造自己的獨(dú)特產(chǎn)品。要注重開展速度和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、效益的統(tǒng)一。不能

5、猶豫徘徊,也不能盲目冒進(jìn)，一定要注重資源、環(huán)境、市場(chǎng)、技術(shù)、人才的有機(jī)統(tǒng)一。目前冷軋生產(chǎn)技術(shù)正向大型化、集成化、高速化方向開展,而且在進(jìn)一步地提高自動(dòng)化和連續(xù)化水平。產(chǎn)量和生產(chǎn)率都有顯著的提高,產(chǎn)品質(zhì)量更趨完美。有效的冷軋技術(shù)可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的冷軋產(chǎn)品，同時(shí)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。其最近開發(fā)的一些冷軋生產(chǎn)新技術(shù)包括：1冷軋帶鋼邊部減薄控制技術(shù)EDC)用于冷軋帶鋼邊部減薄控制的設(shè)備，以取得沿帶鋼寬度方向均勻恒定的厚度。邊部減薄就是冷軋帶鋼邊部區(qū)域所不需要的厚度減薄。引起冷軋帶鋼邊部減薄的原因是軋輥在軋制段從加載到卸載的過程中軋輥彈性壓扁位移所致。根據(jù)帶鋼的使用，這一局部減薄的區(qū)域必須裁去。因此，當(dāng)需

6、要對(duì)帶鋼邊部進(jìn)行修整時(shí)，鋼材的成材率將會(huì)下降。為了防止造成這樣的損失，開發(fā)出用于可逆冷軋機(jī)和串列式冷軋機(jī)用的冷軋帶鋼邊部減薄控制系統(tǒng)。為了補(bǔ)償帶鋼邊部減薄，在帶鋼邊部區(qū)域的工作輥直徑必須降低。為此，要對(duì)工作輥輥身一端進(jìn)行特定的研磨形成一定錐度?？刂频母驹敲淳褪腔谑瑰F度偏移，直到確定特定的邊部減薄值。此新型帶鋼邊部減薄控制系統(tǒng)可以控制在帶鋼整個(gè)長(zhǎng)度上帶鋼邊部減薄值較低的一個(gè)衡值，其結(jié)果就是減少了修整損失。2 T-輥工藝技術(shù) 為使冷軋工藝最正確化和提高冷軋帶鋼的質(zhì)量，更好地了解冷軋過程中的物理過程是必不可少的。因此，開發(fā)了T-輥技術(shù)，這是一個(gè)技術(shù)包，它包括模擬冷軋過程的新的和改良的物理模型。

7、除了完整的力學(xué)和熱動(dòng)力學(xué)描述外，對(duì)潤(rùn)滑軋制詳細(xì)和模擬的描述使操作人員可以選擇一個(gè)最正確化的工藝。模型的精確性使實(shí)際測(cè)量結(jié)果與模擬結(jié)果具有非常高的一致性。例如，對(duì)軋制力和軋輥外表光潔度向帶鋼外表的轉(zhuǎn)換有非常精確的模擬。3 最少量潤(rùn)滑和利用液氮的清潔方法改良帶鋼外表質(zhì)量的潤(rùn)滑和清潔方法。作為一種新的潤(rùn)滑和清潔概念，開發(fā)出了綜合采用最少量潤(rùn)滑和利用液氮的方法。在冷軋帶鋼平整過程中，這一方法明顯地改善了帶鋼外表質(zhì)量，同時(shí)降低了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)本錢。當(dāng)在平整機(jī)入口使用最少潤(rùn)滑劑時(shí)，精確控制降低摩擦的潤(rùn)滑劑的使用量。利用最少量的潤(rùn)滑劑可以同步降低軋制力和改善帶鋼平直度。在出口處的液氮覆蓋在帶鋼和軋輥外表上。這種方

8、法具有以下優(yōu)點(diǎn)：清潔和枯燥的帶鋼外表明顯地可以降低生銹的可能性；大幅度減輕了下道工序清潔帶鋼外表的工作強(qiáng)度；延長(zhǎng)了工作輥使用壽命。4在線檢測(cè)系統(tǒng)用于記錄產(chǎn)品質(zhì)量和滿足較小公差的在線檢測(cè)系統(tǒng)。今天，高效生產(chǎn)高質(zhì)量冷軋帶鋼需要完整地記錄產(chǎn)品主要質(zhì)量參數(shù)。它既可以向用戶提供產(chǎn)品質(zhì)量信息，同時(shí)也可以有效地跟蹤工藝過程中引起質(zhì)量問題的原因，并給予修正。帶鋼外表光潔度控制系統(tǒng)可在帶鋼整個(gè)長(zhǎng)度上將光潔度控制在一個(gè)恒定的值和當(dāng)需要時(shí)更換軋輥。平直度測(cè)量輥可對(duì)帶鋼外表平直度進(jìn)行精確和平安可靠的測(cè)量。軋輥密實(shí)的外表可以防止在帶鋼外表留下印跡，也可以對(duì)具有光滑外表的冷軋帶鋼進(jìn)行涂鍍處理。2工藝及規(guī)格2.1冷軋薄板生

9、產(chǎn)工藝流程原料熱軋板卷酸洗冷軋電解清洗退火平整退火平整脫碳退火成品退火橫剪縱剪檢查重卷橫剪鍍錫板普通深沖板拉伸熱平整電工硅鋼板連續(xù)鍍鋅瓦壟機(jī)組橫剪涂層機(jī)鍍鋅板涂層板酸洗熱帶鋼淬火、堿、酸洗檢查、清洗淬火、堿、酸洗平整剪切矯直拋光不銹鋼板連續(xù)鍍錫圖2-1 冷軋板帶鋼工藝流程2.2規(guī)格 注：參照鞍鋼冷軋一號(hào)線1700連軋機(jī)組進(jìn)行設(shè)計(jì) 1、成品規(guī)格1.05*1300 mm 2、原料規(guī)格： 1選取鋼種：； 2根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料，選取原料尺寸為3.05*1350 mm 的熱軋板卷。3、四輥軋機(jī)五機(jī)架連軋主要單體性能1工作輥直徑：520600mm ，選600 mm ；2支承輥直徑：14001525mm ,選15

10、00 mm 。 3軋制規(guī)程制定3.1壓下規(guī)程的制定 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用分配壓下系數(shù)表3-1，令軋制中的總壓下量為h，那么各道的壓下量為： 式中：bi壓下分配系數(shù)。 表3-1 各種冷連軋機(jī)壓下分配系數(shù)機(jī)架數(shù)道次機(jī)架號(hào)1234520.700.3030.500.300.2040.400.300.200.1050.300.250.250.150.05根據(jù)表中的計(jì)算出各道次壓下量為：h1=0.6 h2=0.5 h3=0.5 h4=0.3 h5=0.13.2張力制度 張力作用在軋件軋制方向上的力。 前張力作用方向與軋制方向相同的張力。 后張力作用方向與軋制方向相反的張力。 張應(yīng)力單位張力 。 張力的作用： 防止

11、帶鋼在軋制過程中跑偏保證正確對(duì)中軋制； 使所軋帶鋼保持平直包括在軋制過程中保持板形平直以及軋后板形好； 降低軋件的變形抗力，便于軋制更薄的產(chǎn)品； 起適當(dāng)調(diào)整冷軋機(jī)主電機(jī)負(fù)荷的作用。 張力制度：張力制度就是合理的選擇軋制中各道次張力的數(shù)值。實(shí)際生產(chǎn)中假設(shè)張力過大會(huì)把帶鋼拉斷或產(chǎn)生拉伸變形，假設(shè)張力過小那么起不到應(yīng)有作用。因此作用在帶鋼上的最大張應(yīng)力應(yīng)滿足： 其中： 作用在帶鋼單位截面積上的最大張應(yīng)力； 帶鋼的屈服極限。冷連軋的特點(diǎn)之一是采用大張力軋制，所以一般單位張力q為0.30.5，軋機(jī)不同、軋制道次不同、鋼種不同、規(guī)格不同等影響，張力變化范圍較寬。后張力與前張力相比對(duì)減少單位軋制壓力效果明顯

12、，足夠大的后張力能使單位軋制壓力降低35%，而前張力只能降低20%左右。且單位張力后機(jī)架要比前機(jī)架大一些。冷軋帶鋼的分配原那么見表3-2。表3-2 冷軋帶鋼的分配原那么帶鋼厚度，mm0.311224單位張應(yīng)力,kg/mm20.50.80.20.50.10.2 式中：帶材上a、b兩點(diǎn)間的原始距離； 帶材原始張應(yīng)力； b點(diǎn)速度與a點(diǎn)速度之差，； 帶材的彈性模量。在確定各架壓下分配系數(shù)，亦確定各架壓下量或軋后厚度的同時(shí)，還需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析選定各機(jī)架之間的單位張力。 參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步制定壓下量及前、后張力如表3-3所示：表3-3 產(chǎn)品壓下量及前、后張力道次前張力后張力13.052.450.609040

13、22.451.950.501009031.951.450.5010410041.451.150.3010810451.151.050.10501083.3軋制速度制度冷連軋機(jī)最大特點(diǎn)是速度高，生產(chǎn)能力大，軋制板卷重。軋制時(shí)先采用低速度穿帶13 m/s，待通過各機(jī)架并由張力卷取機(jī)卷上之后，同步加速到軋制速度，進(jìn)入穩(wěn)定軋制階段。在焊縫進(jìn)入軋機(jī)之前，為防止損傷輥面和斷帶，一般要降速至穩(wěn)定軋制速度的40%70%。焊縫過后又自動(dòng)升至穩(wěn)定軋速。在一卷帶鋼軋制即將完成之前，應(yīng)及時(shí)減速至甩尾速度，以通過尾部。冷連軋的最高速度限制，主要是由軋制工藝潤(rùn)滑和冷卻能否保證帶鋼外表質(zhì)量和板型。 軋輥轉(zhuǎn)速確實(shí)定：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)

14、值，軋件由末架軋機(jī)軋制完成后的出口速度一般為1822 ,選取末架軋機(jī)軋件的出口速度為20 ，根據(jù)秒流量體積條件：求出軋件在各架軋機(jī)的出口速度。利用前滑值計(jì)算軋輥的轉(zhuǎn)速：計(jì)算步驟如下：1先計(jì)算出咬入角：2利用咬入角計(jì)算出中性角：3通過中性角求出前滑值：4計(jì)算軋輥線速度：5計(jì)算軋輥轉(zhuǎn)速：對(duì)各道次依次按上述步驟進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3-4所示：表3-4 各機(jī)架計(jì)算結(jié)果機(jī)架號(hào)12.5630.0160.0318.5718.313264.622.3390.0130.02610.76910.496334.132.3390.0130.03514.48313.993445.441.8120.0120.03818

15、.26117.592560.051.0460.0080.0182019.646625.44計(jì)算軋制力各機(jī)架摩擦系數(shù)的選?。阂虻谝坏来我ＷC順利咬入，不噴油，故取0.08，以后噴乳化液，取值0.06。本設(shè)計(jì)采用M.D.Stone公式計(jì)算平均單位壓力： 上式中：； 考慮軋輥彈性壓扁的變形區(qū)長(zhǎng)度； 平面變形抗力，； 前后張力平均值，() 計(jì)算步驟如下：(1)確定變形抗力 由于在變形區(qū)內(nèi)各斷面處變形程度不等，因此，通常根據(jù)加工硬化曲線取本道次平均總壓下率所對(duì)應(yīng)的變形抗力值。平均總壓下率按下式計(jì)算： = 式中：本道次軋前的預(yù)變形量； 本道次軋后的總變形量； 冷軋前軋件的厚度； 本道次軋前軋件的厚度； 本

16、道次軋后軋件的厚度。 圖4-1 Q215鋼種加工硬化曲線1-縱向；2-橫向根據(jù)Q215典型產(chǎn)品的含碳量，由加工硬化曲線查出對(duì)應(yīng)于的值，然后計(jì)算平面變形抗力：。由求出平均單位張力，那么可得到的值。(2)求的值的值根據(jù)軋輥壓扁時(shí)平均單位壓力圖解斯通圖解法得到。先根據(jù)具體軋制條件計(jì)算出參數(shù)和的值：式中：摩擦系數(shù)； 接觸弧長(zhǎng)，工作輥半徑。式中：泊松比，取0.25；E彈性模量，取E=210 GPa，代入計(jì)算得：圖4-2 確定f/之圖表 然后在斯通圖解中尺和尺上分別找出對(duì)應(yīng)其值的兩點(diǎn)，連成一條直線，此直線與S形曲線的交點(diǎn)即為的值。根據(jù)值查表便可得的值。(3)求平均單位壓力及總壓力將的值和的值代入即可算出平

17、均單位壓力?？倝毫椋?式中：由 計(jì)算得到； 軋件寬度，B=1300 mm 對(duì)各道次依次按上述步驟進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表4-1所示。表4-1 各道次計(jì)算結(jié)果道次/%/%/%/MPa/MPa/MPa/mm/mm1019.711.835065337.513.42.75219.736.129.551095491.512.22.2336.152.545.962010261112.21.7452.562.358.46801066769.51.3562.365.664.371079737.55.51.1道次/mm/MPa/KN10.390.150.070.431.25014.8421.98106.620.

18、330.110.090.391.22214.3600.611165.430.430.190.140.531.31815.0805.315720.840.440.190.210.61.370130926.115651.450.300.090.270.531.3189.7972.012278.3表4-2 壓下規(guī)程道次 軋速前張力后張力13.052.450.6019.78.3139040421.98106.622.451.950.5020.410.49610090600.611165.431.951.450.5025.613.993104100805.315720.841.451.150.3020.

19、717.592108104926.115651.451.151.050.108.719.64650108972.012278.35設(shè)備校核5.1軋輥各局部尺寸確定軋輥直接承受軋制力和轉(zhuǎn)動(dòng)軋輥的傳動(dòng)力矩，屬于消耗性零件，就軋機(jī)整體而言，軋輥平安系數(shù)最小，軋輥強(qiáng)度往往決定整個(gè)軋機(jī)負(fù)荷能力，因此，要對(duì)軋輥進(jìn)行校核。 表5-1 軋輥材質(zhì)及許用應(yīng)力值材質(zhì) 許用應(yīng)力/MPa許用接觸應(yīng)力/MPa許用剪切應(yīng)力/MPa許用接觸剪應(yīng)力/MPa合金鍛鋼240240073730軋輥各局部尺寸分別為：工作輥：輥身直徑：=600mm，輥身長(zhǎng)度=1700mm；工作輥輥頸直徑： ；工作輥輥頸長(zhǎng)度：；工作輥壓下螺絲間的中心距：

20、；支撐輥：輥身直徑：=1500mm，輥身長(zhǎng)度=1700mm ；支撐輥輥頸直徑:；支撐輥輥頸長(zhǎng)度：；支撐輥壓下螺絲間的中心距：。 輥頭均采用扁頭萬向接軸輥頭。電機(jī)功率N=5500KW。 表5-2 五機(jī)架連軋機(jī)各機(jī)架數(shù)據(jù)機(jī)架號(hào)軋制壓力P/KN轉(zhuǎn)速n/電機(jī)功率/KW張力差/MPa18106.6264.61550050211165.4334.11550010315720.8445.4155004415651.4560.0155004512278.3625.415500-58由上表可看出，第三架軋機(jī)的總壓力最大，所以以第三架軋機(jī)為例進(jìn)行校核：四輥軋機(jī)支撐輥與工作輥承受的彎矩之比等于直徑比的四次方，其彎曲

21、力的分配也和彎矩一樣，即5.2咬入能力校核軋機(jī)要能夠順利進(jìn)行軋制，必須保證咬入符合軋制規(guī)律，所以要對(duì)咬入條件進(jìn)行校核。 (5.1) (5.2)式中： 工作輥直徑；軋件的壓下量； 咬入角； 摩擦角。原料在第一架軋機(jī)咬入比擬困難，所以對(duì)第一架進(jìn)行咬入能力的校核。校核如下：由公式(5.1)，得到： ，所以：而，得到： 由于，因此，第一架軋機(jī)可以實(shí)現(xiàn)帶鋼順利咬入。5.3支承輥強(qiáng)度校核 6104.376KN mm 圖 5-1支撐輥彎矩圖(1)輥身中央處承受最大彎矩：輥身中央處產(chǎn)生的最大彎曲應(yīng)力支承輥重車后直徑D=1500(1-5%)=1425mm=240MPa因此，支承輥的輥身滿足要求(2)支撐輥輥頸強(qiáng)

22、度校核輥頸的危險(xiǎn)斷面在輥頸與輥身接觸處，該處彎矩為:所以支承輥輥頸符合要求。5.4工作輥強(qiáng)度校核1工作輥輥身強(qiáng)度校核 Mg1 132.3KNmm 9.9KN Mg2 mm 133KN Mg mm 5-2 工作輥彎矩圖工作輥輥身中心處承受的垂直彎矩為2工作輥輥頭強(qiáng)度校核利用前滑值計(jì)算軋輥的轉(zhuǎn)速 5-3 工作輥輥頭圖 因此，輥頭強(qiáng)度滿足要求。(2)工作輥輥頸強(qiáng)度校核因此，工作輥輥頸強(qiáng)度滿足要求。5.5支撐輥與工作輥接觸應(yīng)力校核 工作輥與支撐輥外表接觸產(chǎn)生接觸應(yīng)力，它將影響軋輥的軋制壽命，應(yīng)加以校核。計(jì)算接觸應(yīng)力使用赫茲公式：式中： 接觸外表單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷； 相互接觸兩個(gè)軋輥的半徑； 與軋輥材料有