冷轧板带设计综述.docx

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冷轧板带设计综述

课程设计

热轧薄板的压下规程设计

专业：

材料成型及控制工程

班级：

10成型1班

学生姓名：

李青

指导老师：

郑小平

2014-01-03

引言——————————————————————————3

1.文件综述

1.1热轧带钢现状——————————————————————————————3

1.2板带钢产品的特点————————————————————————————4

1.3热轧带钢市场前景和需求概况——————————————————————4

2.轧机设备的选择

2.1轧机数量的选择—————————————————————————————5

2.2道次的选择———————————————————————————————6

2.3立辊的选择———————————————————————————————7

2.4粗轧轧机————————————————————————————————7

2.5精轧机机组的选择————————————————————————————9

2.6热卷箱的选择—————————————————————————————10

3.压下规程设计

3.1压下率计算———————————————————————————————12

3.2校核咬入能力——————————————————————————————13

3.3确定速度制度——————————————————————————————13

3.4轧制图表———————————————————————————————15

3.5轧制温度的确定—————————————————————————————15

3.6轧制压力的计算—————————————————————————————16

3.7计算传动力矩——————————————————————————————18

3.8轧辊辊缝和转速的设定——————————————————————20

4、轧辊辊型设计

4.1各架出口凸度的确定———————————————————————————21

4.2热凸度—————————————————————————————————21

4.3挠度曲线————————————————————————————————22

4.4凸度分配————————————————————————————————24

5、轧辊强度校核与电机能力验算

5.1、轧辊的强度校核————————————————————————————25

5.2、电机的校核——————————————————————————————28

结论

参考文献

引言

热轧带钢是重要的钢材品种，对整个钢铁工业的技术进步和经济效益有着重要影响。

发达国家热轧带钢产量约占热轧钢材的40%以上，并在国际市场竞争中居于领先地位。

我国钢铁工业近年来产量增长较快，产量过剩45%。

但高附加值产品的数量和质量较低。

我国一般热轧带钢产品厚度下限是1.8mm，但实际上只生产很少厚度小于2.0mm的热轧带钢，即使窄带钢，产品厚度一般也大于2.5mm。

因此，相当一部分希望使用厚度小于2mm带钢作原料的用户，只得使用冷轧带钢。

如果能开发薄规格的热轧带钢，则可代替相当一部分的冷轧带钢使用，使生产成本大为降低[1]。

由于大多数地方钢铁生产企业缺少冶炼不锈钢、硅钢等特种钢经验，也没有轧制管线钢、汽车板用钢等高附加值的优质带钢经验，因而普钢占很大比重，缺少高、精、尖、特产品，产品利润低，技术含量少，市场竞争能力差，在产量、品种、工艺的合理性或产品性能方面还远没达到国内同类企业的较好水平。

随着炼钢技术的发展，机械电气工业的进步，计算机控制技术的广泛应用。

标志着热连轧生产技术进入了一个新的时代。

近十多年随着经济改革的发展，使得中国的造船，汽车等金属制造业的迅速扩大，板带的需求量大大增加。

为了面对社会各个行业对板带材的需求以及和国外优质产品的竞争，必须生产扩大高质量板带生产。

1、文件综述

1.1热轧带钢现状

热轧宽带钢是国民经济的重要物资，是制造其他薄板类钢铁产品的重要原料，主要作为冷轧板、焊管、冷弯或焊接型钢的原料或直接用于制作各种结构件、容器、汽车、造船、集装箱等。

近30年来，围绕着热轧宽带钢的品种、质量、成本、能源、环保等诸多方面，国内外各大公司及研究部门积极取长补短，竞相开发适应市场需要的新工艺、新设备和新技术，使热轧宽带钢的生产工艺、技术和设备发生了巨大变化。

从1926年第一套热连轧机在美国诞生起，常规热连轧机已经有80多年的发展历史了。

随着科技进步，常规热连轧机生产工艺日臻成熟。

第一代热连轧机，其标志是采用初轧坯，坯料单重小;大多采用半连续布置型式;精轧机组采用人工操作，终轧速度受穿带速度的限制，一般小于10m/s，没有升速轧制，生产能力低，产品精度和质量也较低。

第二代轧机的精轧机组告别了人工操作，采用了计算机控制技术，使精轧实现了升速轧制，终轧速度提高到20m/s以上;生产线一般采用全连续布置型式;由于采用连铸板坯，板坯重量也相应加大，轧机能力成倍提高。

同时，由于采用板型控制装置，带钢质量也有很大改善。

计算机控制技术的应用，为减少工人操作失误、减轻劳动强度和技术进步创造了条件，具有划时代和里程碑的意义。

1970年以后，大型板坯连铸机、步进式加热炉、大型粗轧机、7个机架的精轧机组、AGC技术、层流冷却技术，以及全线基础自动化和过程自动化技术的全面应用，将热连轧机推向一个新的发展阶段——第三代轧机。

在这一阶段，由于对产品的规格、品种、质量、性能等提出了更高的要求，促使了热连轧机在生产规模、规格范围、板型质量、性能、能耗和环保等方面的加速发展。

由于强力万能粗轧机的出现，生产线布置型式由全连续布置转变为3/4连续布置，并且从20世纪90年代开始又逐步过渡到半连续布置。

超宽超大步进式加热炉、定宽压力机、热卷箱、保温罩、边部加热器、全液压卷取机、各种板型控制轧机和技术，以及无头轧制技术的应用，使常规热连轧机生产工艺出现了重大突破，生产能力和产品质量都有大幅度的提高，产品规格也进一步扩大。

1.2板带钢产品的特点

板带钢外形扁平，B/H大（B为带宽度，H为板带厚度），面积达，这使：

板带钢的生产具有以下特点：

（1）板带钢从辊缝中扎出，而不是从孔型中扎出，虽有辊型要求，但是改变产品规格矫直型钢、钢管等类型的产品要简单，容易实现。

因而具有易于调整，便于改变产品规格的特点。

（2）带钢形状扁平，可以成卷生产，这样就可以使轧制速度大大提高。

（3）由于板带钢适于高速、连续、自动化、大批量生产，所以有利于降低成本、提高质量。

板带钢产品的外形特点使其在使用上有以下特点：

（1）表面积大，因此包容、覆盖能力强，在化工、建筑、金属制品、金属结构等方面有着广泛的用途。

（2）能冲压、弯曲，制成各类产品。

在汽车、造船及拖拉机制造等部门占有十分重要的地位。

（3）可焊接成各类大型复杂断面的工字梁、槽钢等结构件，如全焊桥、钢管等。

既避免了复杂大型钢材的生产，又方便了运输。

因而灵活性大、成本低、使用方便。

1.3热轧带钢市场前景和需求概况

以汽车和住宅为代表的居民消费品处于经济增长格局中的龙头地位，拉动了对钢铁等原材料的消费。

中国汽车用钢市场正在快速扩张，预计今后6年内中国整车用钢的年消费量将突破1000万t，成为世界上汽车钢材消费增长最快的国家之一。

汽车用钢材均为高附加值产品，需求量大，价格高，世界各大钢铁企业都将汽车用钢材列为最重要产品之一。

汽车用钢材涉及品种很多，但以薄板和优质型材为主。

轿车的钢材消耗以薄板为主，占钢材消耗的70%以上，重型货车则以消耗优质型材为主。

每年汽车生产约消耗世界钢铁总产量的24%。

我国汽车工业目前正处在快速发展阶段，与世界钢铁工业的差距正在缩小，汽车工业的发展带动了钢铁等相关产业的迅速发展。

汽车用钢材涉及普碳、优碳、低合金、合金结构、工具、弹簧、易切削、轴承、不锈等10多个门类的50余个钢号。

优质型材缺口较大的是大直径齿轮钢、易切削钢、冷镦钢和汽车专用无缝钢管等。

对于尺寸精度、表面光洁度和性能均匀性等要求都很高的汽车用高等级弹簧、轴瓦钢、背用钢带等品种国内只能少量供应，大部分仍需进口。

钢材品种的不足严重制约了我国汽车工业的发展[2]。

表1为我国汽车工业用钢的品种以及占整体汽车材料的比例。

表1我国汽车工业用钢品种构成

钢种

代表牌号

占有率/%

备注

碳结钢

合结钢

弹簧钢

易切钢

冷镦钢

耐热钢

Q235，45，35等

20CrMnTiH，20CrMoH，40Cr等

50CrV，55SiCr等

Y30MnV，YF35V，Y15等

ML10～45等

1Cr13Si3，1Cr5Mo等

24～35

30～35

24～27

3

7～12

1

钢板占40%～60%

钢带占5%～7%

优特钢占28%～35%

钢管占2%～5%

由上可见，汽车用优质钢材约占汽车用钢材量的30%，汽车用特钢占全国特钢总量的35%左右，其中合金结构钢、弹簧钢、冷镦钢、易切削钢等都是各特钢厂的支柱产品，汽车产量的快速增长已极大地推动了对特钢的需求。

目前，在工业化国家特钢材（合金钢和优质碳素钢）的消费中，汽车工业占35%左右，机械工业占24%左右，所以汽车工业仍是特钢的主要市场。

2、轧机设备的选择

2.1轧钢机数量的选择

轧钢机是生产的设备，是完成金属轧制变形的主要设备，并且代表着生产技术的水平，造价极为昂贵。

而且，轧钢机架的选择对车间生产和投资有着非常大的影响，轧机多投资大，轧机过少，压下大，轧制稳定性差，难于控制。

带钢轧机为平辊轧制，轧制力大，为了能控制良好板型，机架必须有较大的刚度，轧辊应有较大的抗弯挠度。

以往粗轧为二辊轧机，尽管直径较大，但挠度还是较大，不能满足凸度控制要求。

四辊轧机作为粗轧，又有工作辊辊径偏小，带来新的咬入问题。

当选用中薄板坯或薄板坯后，绝对压下量大大减少，这一问题自然消失，所以现代板带轧机得粗轧与精轧都是四辊轧机。

轧钢机选择的主要依据是：

车间生产的钢材的钢种，产品品种和规格，生产规模的大小以及由此确定的产品生产工艺过程，对轧钢车间设计而言，轧钢机选择的主要内容是：

确定轧钢机的结构形式，主要技术参数，选用轧钢机的架数以及布置形式。

在选择轧钢机时一般要注意考虑以下各项原则：

在满足产品方案的前提下，使当前轧钢机组成合理，布置紧凑或为控制轧制及增加轧机留有余地；

粗精轧轧制节奏时间接近相等，有较高的生产效率和设备利用系数；

选择轧机能力和电机能力较大，保证大纲内产品生产顺利，易于控制操作，并获得质量良好的产品，也为更难品种生产留有余地；

备品备件更换容易，并利于实现备品备件的标准化（如精轧前四架一样）；

下面比较几种轧制工艺：

（1）常规连轧工艺

常规连轧工艺通常是采用200～250mm厚板坯为原料，经过多机架连轧出1.25～25mm厚成品板带。

常规连轧工艺又可分为全连轧工艺、3/4连轧工艺、半连轧工艺和炉卷工艺几种，目前以3/4连轧和半连轧工艺居多。

常规板带轧制工艺已成熟，基本上实现了计算机在线控制下的高速化、连续化、大型化和高精度，在控制产品质量上，实现了在线板形、板厚和板宽的自动控制。

这种常规连轧工艺经济规模多在200～400万t/a。

其优势是生产规格灵活、适应面广、高质量、高产量、多品种，但设备投资大。

（2）薄板坯连铸+连轧工艺

这种工艺在生产周期短、轧线占地少、减少投资，普钢带卷生产成本比常规工艺更有优势，一直得到世界钢铁界普遍关注，特别是美国的纽柯公司的薄板坯连铸连轧生产线1989年投产以来，在世界上掀起了采用新工艺热潮，标志板带生产工艺进入又一崭新阶段，但该工艺吨钢投资比并不少，而且对钢水要求很高，