熱軋中厚板工藝設(shè)計

1、材料成型課程設(shè)計熱軋中厚板工藝設(shè)計指導(dǎo)老師：錢健清姓 名： 學(xué) 號： 班 級： 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 2012 年 12 月 21 日安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院目錄1. 題目及要求2. 工藝流程圖3. 軋制規(guī)程設(shè)計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)時間3.6 軋制溫度的確定3.7 計算各道的變形程度3.8 計算各道的平均變形速度3.9 求各道的變形抗力3.10 計算各道的平均單位壓力 P 及軋制力 P3.11 計算各道軋制力矩4. 檢驗軋輥等部件的強度4.1 支撐軸強度計算4.2 工作輥強度計算5. 車間平面布置圖6. 總結(jié)7.

2、參考文獻一、題目及要求1、題目：熱軋中厚板工藝設(shè)計，使成品尺寸規(guī)格為25*2500mm課程名稱：材料成型課程設(shè)計課程類型：必修課教學(xué)對象：材料成型專業(yè)本科生二、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

3、業(yè)設(shè)計工作打下良好的基礎(chǔ)。三、已知條件主要設(shè)備參數(shù)項目粗軋機精軋機軋機型式四輥可逆軋機PC軋機工作輥輥身尺寸 /mm850950×3800850950×3800支撐輥輥身尺寸 /mm17001800×370017001800×3700工作輥輥頸尺寸 /500×480450×420合金鑄鐵最大軋制壓力 /MN7070最大軋制力矩 /MN*m2×2.62×1.975最大軋制速度 /ms-14.2396.123最大工作開口度 /mm500400主電機功率 /Kw2×50002×5500主電機轉(zhuǎn)速 /r

4、pm壓下速度 /mm s-12515本設(shè)計主電機的功率分別選用：粗軋機組 =2×5000精軋機組 =2×5500計算鋼種：Q235坯料及產(chǎn)品規(guī)格坯料：2000*1500*200 mm厚的連鑄坯規(guī)格：25*2500（mm）四、基本要求獨立完成工藝流程、規(guī)程設(shè)計（孔型設(shè)計），掌握工藝設(shè)計的基本內(nèi)容，基本步驟和方法，熟練使用AutoCAD進行工程圖的繪制。具體要求：1） 獨立完成自己所負(fù)責(zé)的內(nèi)容；2） 熟練搜集查閱文獻資料；3） 綜合運用所學(xué)的專業(yè)知識進行設(shè)計計算；4） 熟悉計算機繪圖、文字及圖表處理；5） 完成設(shè)計報告，要求文字通暢，結(jié)構(gòu)明晰；6） 嚴(yán)格按照課程設(shè)計進度和教師要

5、求，高質(zhì)量地完成課程設(shè)計工作。五、設(shè)計說明書（一）、產(chǎn)品技術(shù)要求及步驟1）、牌號及化學(xué)成分（GB/T 700-1988）Q235 等級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：屈服強度235Mpa、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)驗分配各道次壓下量，這包括直接分配各道次絕對壓下量或壓下率、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

6、等各種方法；2） 制定速度制度，計算軋制時間并確定逐道次軋制溫度；3） 計算軋制壓力、軋制力矩及總傳動力矩；4） 檢驗軋輥等部件的強度和電機功率；5） 按前述制定軋制規(guī)程的原則和要求進行必要的修正和改進道次出口厚度/mm軋后寬度/mm軋后長度/mm壓下量/mm壓下率/%020015002000轉(zhuǎn)鋼/粗軋1161186020163919.52129186025003219.9轉(zhuǎn)鋼3103250023302620.2482250029272120.4565250036921720.7652250046151320.074325005581917.3精軋83525006857818.69292500

7、8276617.11026.5250090572.58.61125250096001.55.73.3 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950mm， （1-11）3.4 確定速度制度（p277） 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； Z前后兩道間的時間間隔，s； 則每道次的軋制溫度為：T1t (表3.3 道次軋后長度/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 間/s軋制溫度/02000.001150轉(zhuǎn)鋼/粗軋120162020994.004.531148

8、.51225002020994.005.021146.46轉(zhuǎn)鋼 3233040201988.004.011144.424292740201988.004.311141.685369260202983.004.401137.926461560202983.004.711133.297558160202983.005.041127.38精軋 8685780203977.005.221119.999827680203977.007.081108.1310905780203977.007.281095.2411960080203977.007.411081.84粗軋總時間32.01精軋總時間26.99

9、3.7 計算各道的變形程度(數(shù)據(jù) 見表3.1)3.8 計算各道的平均變形速度 計算各道的平均變形速度 ，可用下式計算變形速度道次1234567891011變形速度（s-1）1.581.784.014.527.688.448.6413.2313.9710.408.68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1234567891011溫度（）1148.511146.461144.421141.681137.921133.291127.381119.991108.131095.241081.84壓下率（%）19.519.920

10、.220.420.720.017.318.617.18.65.7修正系數(shù)0.980.980.980.980.980.980.950.970.950.810.76變形速度（s-1）1.581.784.014.527.688.448.6413.2313.9710.408.68變形抗力（Mpa）63.765.269.879.286.592.494.398.196.981.579.13.10 各道次的平均單位壓力（） 根據(jù)中、厚板軋制的情況，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)長度，單位壓力大（>20×107Pa）時應(yīng)考慮軋輥彈性壓扁的

11、影響，由于軋制中厚板時一般應(yīng)在此值以下，故可不計壓扁影響，此時變形區(qū)長度 。道次1234567891011變形區(qū)長度（mm）13612311110090796562533427變形抗力（Mpa）63.765.269.879.286.592.494.398.196.981.579.1平均厚度（mm）180.514511692.573.558.547.5393227.7525.75平均單位壓力（Mpa）71.474.882.296.1108.5119.3122.2133.4133.7102.395.33.11 計算各道總壓力由公式 P = Bl可計算得到，數(shù)據(jù)見表：道次1234567891011總

12、壓力(*105N)180.6171.1228.1240.3244.1235.6198.6206.8177.287.064.33.12 計算傳動力矩 3.12.1 軋制力矩按下式可計算得到： 式中 -合力作用點位置系數(shù)（力臂系數(shù)），中厚板一般取0.4到0.5，粗軋道次取大值，隨軋件變薄則取小值。則計算結(jié)果見表：道次1234567891011位置系數(shù)0.50.50.490.480.470.460.450.440.430.420.4軋制力矩（*105N·m）24.621.124.823.120.717.111.611.38.72.51.43.12.2 摩擦力矩傳動工作輥所需要的靜力矩，除軋

13、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 在本四輥軋機可近似由下式計算：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、Dz-工作輥及支撐輥直徑，Dg=950mm,Dz=1800mm.代入后，可求得Mm1=0.00317PMm2 可由下式計算式中 -傳動效率系數(shù)，本軋機無減速機及齒輪座，接軸傾角3°，故取= 0.94，故得Mm2=0.06(Mz+Mm1)。Mm=Mm1+Mm2=0.06Mz+0.003371P3.12.3 空轉(zhuǎn)力矩軋機的空轉(zhuǎn)力矩（Mk）根據(jù)實際資料可取為電機額定力矩的3%

14、6%，又，粗軋機組 =2×5000精軋機組 =2×5500粗軋時，Mk = （0.030.06）0.975×2×5000/40=（7.314.6）×103取Mk = 104 N·m精軋時，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，故計算傳動力矩時忽略電機軸上的動力矩。因此，電機軸上的總傳動力矩為：各數(shù)據(jù)計算結(jié)果如表：道次1234567891

15、011總壓力(*105N)180.6171.1228.1240.3244.1235.6198.6206.8177.287.064.3軋制力矩（*105N·m）24.621.124.823.120.717.111.611.38.72.51.4摩擦力矩（*105N·m）2.081.842.262.202.061.701.371.381.120.440.30總力矩（*105N·m）26.7823.0427.225.4422.9018.9413.0112.729.963.081.84（四）、強度校核（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

16、20 頁例題）圖4.1 軋輥受力分析圖圖4.2 軋輥受力分析圖圖4.3 支撐輥彎矩圖圖4.4 工作輥彎矩圖41 支撐輥強度計算支撐輥輥身中央承受最大彎曲力矩計算公式推導(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 - 支撐輥輥身長度其中p = 7000KN，a = 4850mm，l = 3700mm 故最大彎矩Mmax = 52.5×103KN·m輥身中央的彎曲應(yīng)力輥頸處危險斷面應(yīng)力4.2 工作輥強度計算輥頸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力又因為，支撐輥材質(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 Mpa 。可知，強度校核通過。（五）、 電機功率校核經(jīng)校核，電機功率滿足生產(chǎn)要求。六、參考文獻參考資料1. 王廷溥，齊克敏主編金屬塑性加工學(xué)北京：冶金工業(yè)出版社，1988，5 2. 趙松筠，唐文林主編型鋼孔型設(shè)計M北京：冶金工