3铝板冷轧工艺计算及校核分解.docx

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3铝板冷轧工艺计算及校核分解

第四章:

冷轧工艺理论和计算

4.1轧制规程的设计

1.1基本概念

轧制规程也叫做轧制制度,它包括压下制度、速度制度、温度制度、张力制度和辐型制度,是指轧制过程中各道次的压下量分配以及相应的力能参数设定。

它主要式根据产品的技术要求、原料条件及生产设备的情况,运用数学公式(模型)或图表进行计算,从而确定轧制方法,确定压下制度、速度制度、温度制度、张力制度和辐型制度,以便在安全操作条件下得达到优质、高产、低消耗的目的。

4.2制定轧制规程的原则和要求

1在设备能力容许的条件下尽量(提高道次压下量、缩减轧制道次、缩短轧制周期、确定合理速度规程等等)提高产量。

2在保证操作稳定的条件下提高质量。

总之,充分而又合理地发挥轧机的设备能力,通过适当减少轧制道次和提高轧制速度来增加产量,保证产品的质量。

3压下规程的分配依据和要求

制定压下的依据是产品厚度精度、板形和表面质量规定、最大轧制力Pmax、最大轧制力矩MU、最大电机功率成品尺寸等;压下规程的中心内容就是要确定由一定的板坯轧成所要求的成品的变形制度,即采用的轧制方法、轧制道次及每道压下量的大小。

冷轧板带铝压下规程的制定一般包括原料规格的选择、轧制方案的确定以及各道次的压下量的分配与计算。

①冷轧各道次的分配:

由于第一道次的后张力太小,而且热轧来料的板形与厚度偏差不均匀,甚至呈现浪形、飘曲、镰刀弯或锲形断面,致使轧件对对中难以保证,给轧制带来一定的困难,第一道次不宜过大也不要太小;中间道次的压下分配,基本上可以从充分利用轧机能力出发,或按经验资料确定各压下量;后几道次虽然绝对压下较小,但带钢的加工硬化程度很大,变形抗力大,因此后几道次压下量则受带钢对轧制压力的限制,最后

道次为了保证板型及厚度精度,一般按经验采用较小的压下率。

常用制定制定压下规程的方法:

①由于道次的分配受各种因素因素的影响,

要用精确的理论公式来计算出来是不太实际的,一般先按经验并考虑规程制定的一般原则和要

求,分配各道的压下量,最后较核设备的负荷及各项限制条件,予以修正

4.3轧制压力的计算

合金牌号

轧机选择

原料尺寸

2024铝卷

500/1250x1700mm四

重可逆冷轧机。

6x1332.5x200125mm

——冷轧带式生产的轧制规范,带式生产的铝合金热轧卷需要预先退火后再进

合金牌号

温度

保温时间

冷却方式

2024铝合金

390-440

lh

以小于30度/h的冷却

速度缓冷。

当温度为250度以下

出炉

行冷轧,退火规范如下:

1■总加工率的确定:

硬铝合金加工率可达80%以上。

2,压下量分配及基本参数:

小1.20nm,INOnmc1.08n-

6mm4.8nm3.6nm

20%25%30%

3■轧制变形区主要参数:

咬人角:

a=7^"(冷轧变光

Si=0.069EL2=0.069=0.066a4=0.053

4■冷轧轧制力计算:

H--

a.o1

①:

01=0;:

11=20%②:

02=20%:

12=40%③:

03

0.72nm

2.52nm1.8mm

28.6%

1:

开坯时坯料厚度mm

=40%;:

is=58%④

 

「。

4二58%—14=70%

由上查《铝》3-2-16图得:

①%,2)oi=130Mpa

匚(0.2)03=280(0.2)13=290④―.(0.2)01=290Mpa—jo.2)14=295Mpa

因为k。

=1.1网。

0o匕=1.1RtJo.2)i邑尹

由上得:

*=207Mpak2=293.25Mpak.=327.75Mpa=336.38Mpa

图3-2-16AE服强度与变形程度的关系

If=20"C)

LF6*2——LF5i3-—LC2»4-—LY12§

LY11,LF3I6——LF2M—LF21]8—

b.6=(4.3-0.5h0)9.8,二十(5.67-0.60h1)

9.8

由上得:

k;=186.96Mpak2=266.74Mpak'3=295.12Mpak4=298.99Mpa

C.不考虑弹性压扁时的接触弧长度:

I八、Rh(mm)

h=17.32mm

12=17.32mm13=16.43mm14=13.42mm

/fl、2

d.m二(石)f:

摩擦系数,在此用煤油润滑取0.16

h

由上得:

0=0.26m2=0.44讥=0.24mi=0.16

e.求出口二罕八乙其中对于钢轧辐c=l.0610,

h

n=0.03n>=0.05n3=0.09m=0.15

f.根据《铝板带轧制》图4-20得:

flm=h

由上得:

0二0.54m2=0.70m3=0.55mi=0.50

(•弋W.SAS二)

g.平均单位轧制力p的计算

P—F)PMF《铝板轧制》图3-2-20PMF:

压力倍

增系数

由上得:

p=243.05Mpap2=400.UMpap3=413.17Mpa

p4=388.69Mpa

h.冷轧轧制力P

P-PF-Pb1

B=0.4艺I

h

由上得ZxR=L64mm(宽展除在热轧及冷轧开坯道次考虑,冷轧其余道次不

考虑)

所以:

p=5906694N=590t

P2=980tp3=579tp4=349t

4.4轧制力矩的计算

4.4.1制定轧制规程必须遵守下面两个条件:

第一、在负荷最大的道次中电机输出的转矩不应超过电机本身允许的最大转矩。

第二、根据负荷图确定的平方根转矩(或等效转矩)不应超过电机长时间工作的额定转矩。

4.5冷轧轧制力矩计算

——冷轧时不考虑轧机变速,只考虑静力矩部分。

M、二M/MuMk

Mz扎件变形给轧辐轴承的轧制力矩

此轧辐轴承的摩擦力矩

Mk轧车昆空转时的空转力矩

a.MZ-2PT■-为力臂系数,冷轧板带一般取:

0333-0.42

MZ1=8O.71KN.mMZ2=134.06MZ3=44.00M24=17.90

b.SPdUcL轧辐直径。

U轧辐轴承摩擦系数冷轧机一般取0.05-0.08

Mu:

=177.00KN.mMl-2=294.00MU3=173.70血=104.70KN.m

c.Mk=(0.06U0.l)Mz

MK1=6.46KN.mMK2=8.85MK3=2.90MK.t=l.07KN.m

—因为M、•=Mz*Mu•Mk由上得:

Mp=103.46KN.mM乡=436.85『=219.90M=123.90KN.m

4.6张力制度的确定

当卷取机的线速度大于工作辐的线速度产生前张力,而工作短的线速度大于

开卷机的则产生后张力。

具有张力才能让轧件顺利咬入轧机进行轧制。

主要是选择平均单位张力cZ,即作用于在带材断面上的平均张应力,一般应小

1

于带钢屈服度的C1,实践证明较大的后张力可降低单位压力的35%,而前张力

仅能达到20%的水平。

故通常用后张力大于前张力的轧制方法,这可减少断带的可能性。

一般

不超过0.6cs,最后道次即成品卷张力不能太高。

3.3.1辑型的调节制度

在轧制过程中,由于种种原因,入轧辐的受力弯曲、沿辐身长度方向的温度分布不均匀等,将是辐型发生变化,导致板材横向厚差的变化,或由于板材在轧辐辐身边部和中部变形的不均而出现波浪。

为了获得较为理想的合格板材,就需要采取措施来调节轧辐的辐型。

除了使轧辐的凸形补偿等施外,采用调节液压弯辐力的方法使很常用的方法。

在设计和使用液压弯辐力的时候,必须计算弯根力,但由于其计算方法较多,而

且计算时要涉及到众多参数,比较繁琐,故在设计时的弯辐力的长参考某些经验数据来选取,

一般弯曲轧辐的最大弯曲力约为最大轧制力的15%-20%,在具

体的轧制过程中,由操作者根据所观察到的实际情况,给定合适的弯辐力。

4.7轧辐的校核

4.1弯曲强度的校核

根据以上计算可知,各道次的轧制力小于轧机的最大轧制力10500KN故轧

辐的弯曲强度校核通过。

所选5001250”°°工轧机参数如下:

J轧机的技术参数=

轧制力:

105000(静压27500KN)

轧速心5"m/s

卷取速度:

4m/s

卷取张力:

270KN

卷重[6000蚯

厚差:

0,Q5mni

板形:

0-5mm

5.2强度的校核

为了计算简便,对轧辐的校核,我们只选取轧制力最大的那个道次来进行校核。

所以有计

算产品可知,轧制力最大的那个出现在轧制2024铝板的第二道次

上,其最大轧制力为1655t。

在轧制过程中,四辐轧机的工作辐与支承辐接触处,以及工作辐与轧件的接触处,都会产生接触应力。

工作辐与支承辐的接触面积比工作辐与轧件的接触面积小得多,因此,在同样大小的作用力下,工作辐与支承辐间的接触应力要大大超过工作辐与轧件的接触应力。

所以,在设计时,只需计算工作辐与支承辐间的接触应力。

1、轧辐表面的最大接触应力可按以下公式求得:

—0.78poJ

—y=-0.18P0»2

二z-*~0.288pjr>

式中:

匚X,;「y,;「z一轧辑表面的径向、切向、轴向应力(即主应力,单

位kg/cm2)o

Po—辑间最大压力,kg/cm?

o

n…q(RgRJ2

Po=608(ks/cm)

Kgz

式中:

q作用于轧辑单位长度上的压力,。

二¥(kg/cm)

RgRz——工作辐、支承辐辐身半径,cm

p.980000.

4=5764.7kg/cm

170.0

q(RgRz)6。

8…⑵。

625二10925.8kg/cm?

6.062.5

\RgRz

2、根据主应力值可求得当量应力值cd及最大剪应力值.皿:

7.「-0.6F0--6555.5kg/cm2

CTd2

一二-0.3p0=-3277.5kg/cm2

3、已知:

工作*昆辐身硬度:

肖氏HS90-96

[J]=10000kg/cm2

对于硬度为HS90-100(相当于HB700的冷轧工作辐,可得4、可得:

二d=6555.5:

10000;

皿二3277.5:

5000

所以轧辐校核通过。

4.7轧制速度的确定

主电机的加速度a、b取决于主电机的特性及其控制线路,通常可逆式轧机的主电机加速度a一般在15-30rpm/s之间,减速度b一般在30-60rpm/s之间,取本轧机主电机加速度a=20rpm/s=1200r/min,减速度取b=40rpm/s=2400r/mino传动比:

1:

1。

取咬入速度口二20r/min,抛出速度二30r/min,

稳定轧制速度阳=380r/min;

tP——为空转加速时间;

ti——为带锭轧制时的加速轧制时间;

t2――为等速轧制时间;

t3为带锭轧制时的减速轧制时间;

为空转减速时间。

等速纯轧时间t2的决定由纯轧时间的轧件长度L来确定。

 

式中11,b和L分别表示加速纯轧时间,等速纯轧时间和减速纯轧时间所轧过的轧件长度。

Dnin2n2-nir■■■■1=

602a

一_L几Dns+LSn?

一门3

将L,L,k带入L式中得

2222

L

120J2-nl_n2F

Dat2»-=138.4s

2n2

故:

tm二tit2ts=138.40.30.1=138.8s

4.9轧机主电机功率计算与校核

1■等效力矩计算及电动机的校核

按等效转矩校核设计计发热是否安全,或者选择电机时的普通方程

Mjum

式中Mjum1等效力矩,KN_m;

Ztn一轧制时间内各段纯轧时间的总和,S;

Ztn一一轧制周期内各段间隙时间的总和,S;

Mn——各段轧制时间所对应的力矩,KN|_m;

Mn——各段间隙时间对应的空转力矩,KN|_m;

按上式可计算出轧机等效力矩Mjum=231.6KX|_mVMh

••校核通过。

2.校核电机的过载条件为Mmax乞Kg_Mh

Kg:

电动机的允许过载系数,直流电动机Kg=2.0~2.5,交流同步电动机

心二2.5〜3.0;因为所选电动机为直流电动机,所以取Kg=2.2;

Mmax=436.85KNmKGMh=2.0X696.9K\=1393.8K-

故电机过载校核通过。

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