1880六机架热连轧压下规程完整.docx
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1880六机架热连轧压下规程完整
六机架精轧机组压下规程的制定
结果
一、设计任务书
1、设计技术参数
1.1、原料：
30~40mm×1700mm;产品：
3.5~5.5mm×1700mm
材料：
Q195、Q245、40Cr、08AL
1.2、工作辊采用四列圆锥滚子轴承，支承辊采用四列圆柱滚子轴承
1.3、精轧机组为7机架连轧；成品机架出口速度v=20m/s；精轧机组开轧温度1050℃，终轧温度850℃；连轧机组长度（F1~F7中心距）6×6=36m
2、设计要求
2.1、制定压下规程：
计算道次压下量，压下率，轧制力，轧制力矩；
2.2、确定四辊轧机辊系尺寸
2.3、绘制辊系装配图和轧辊零件图
3、工作量
3.1、完成CAD设计图2
3.2、完成设计计算说明书
3.3、查阅文献5篇以上
4、工作计划
4.1、11.14~11.15准备参考资料
4.2、11.15~11.25计算、画草图
4.3、11.28中期检查
4.4、11.28~12.7画电子图、写说明书
4.5、12.8~12.9考核答辩
二、压下规程的制定：
1、压下量分配：
取来料尺寸：
40mm；
成品尺寸：
5.5mm；
轧制道次（6机架连轧）确定
延伸率λ：
平均延伸率λm：
由《金属塑性加工学》，热连轧机组各机架压下率分配围见下表：
机架号数
1
2
3
4
5
6
压下率（mm）
40~50
35~45
30~40
25~35
15~25
10~15
并保证前四架轧机轧制力较平均，后两架轧制力较小，以保证板型。
因此，由成品厚度为5.5mm，即h6=5.5mm，由后向前依次取得压下率及延伸率见下表：
机架号数
1
2
3
4
5
6
入口厚度（mm）
40
26.4
17.6
11.8
8.2
6.47
出口厚度（mm）
26.4
17.6
11.8
8.2
6.47
5.5
压下量（mm）
13.6
8.8
5.8
3.6
1.73
0.97
压下率（%）
34
33
33
30.5
21
15
延伸率
1.52
1.5
1.49
1.44
1.27
1.18
2、各机架轧制速度的计算：
由秒流量相等，得
由v6=25m/s,h6=5.5mm，得
出口厚度（mm）
26.4
17.6
11.8
8.2
6.47
5.5
轧制速度（m/s）
5.21
7.81
11.65
16.77
21.25
25
3、轧制力的计算：
由《塑性变形力学基础与轧制原理》，得轧制力计算公式：
—变形区轧件平均宽度
—平均单位压力
—接触面积，为金属同轧辊的实际接触面积在水平面上的投影。
因此，确定轧制时金属作用在轧辊上的总压力，归结于解决如下两个问题：
（1）计算接触面积F
（2）确定平均单位压力；。
3.1、接触面积F的确定:
3.1.1、为轧制过程中轧件平均宽度，因轧制过程中不考虑宽展，因此为轧件宽度，为1700mm。
3.1.2、l为接触弧长度
由《塑性变形力学基础与轧制原理》，得
R—轧辊半径，取R=375mm
∆h—各道次压下量。
由此得各道次接触弧长度见下表
轧制道次
1
2
3
4
5
6
压下量（mm）
13.6
8.8
5.8
3.6
1.73
0.97
接触弧长度（mm）
71.41
57.45
46.64
36.74
25.47
19.07
3.2、平均单位压力的确定：
γ—为考虑中间主应力影响的应力状态系数，忽略宽展，认为轧件产生平面变形，有
为考虑外摩擦、外端及力影响的应力状态系数，根据轧制条件的不同，可表示为：
其中，为考虑外摩擦及变形区几何参数影响的应力状态系数；
为考虑外端影响的应力状态系数，因为l/h>1，外端影响可以忽略不计，即取；
考虑力影响的应力状态系数，本轧制规程计算为理想状态，及无力轧制，因此。
为考虑轧件宽度影响的系数，取。
σ为对应一定变形温度、变形速度及变形程度的线性拉伸（或压缩）变形抗力。
因此，确定轧制时平均单位压力，归结于解决如下两个问题：
（1）考虑外摩擦及变形区几何参数影响的应力状态系数；
（2）确定对应一定变形温度、变形速度及变形程度的线性拉伸（或压缩）变形抗力。
3.2.1、应力状态系数的计算：
本次轧制规程为热轧带钢，考虑外摩擦及变形区几何参数影响的应力状态系数由西姆斯公式（见书《塑性变形力学基础与轧制原理》）计算求得，西姆斯公式是根据奥洛万微分方程导出的，西姆斯假设整个接触弧均为黏着区，摩擦力，根据奥洛万的理论，水平法应力沿断面高度的分布是不均的，由此推导出，
式中由下式确定，
式中：
ε—各道次压下率；
R—轧辊半径，为375mm；
h1—各道次轧制出口厚度；
hn—各道次轧制时中性角处厚度。
由上面两个公式求的数据见下表，
轧制道次
1
2
3
4
5
6
出口厚度（mm）
26.4
17.6
11.8
8.2
6.47
5.5
压下率（%）
34
33
33
30.5
21
15
1.286
1.412
1.563
1.698
1.648
1.576
3.2.2、变形抗力σ的计算：
物体有保持其原有形状而抵抗变形的能力。
度量物体的这种抵抗变形的能力的力学指标，我们定义为塑性变形抗力（或简称变形抗力）。
在研究金属的塑性变形时可用相应一定温度、速度条件和一定变形程度的线性拉伸（或压缩）的屈服强度极限σs,有时直接用σ表示。
大量试验资料表明，真实应力数值与变形温度t、变形速度u和变形程度ε有关，可表示为：
3.2.2.1、变形速度的确定：
由《带钢热连轧的模型与控制》得变形速度计算公式为，
式中，l—接触弧的水平投影长度，mm；
h1—出口端面的高度，mm；
h0—入口端面的高度，mm；
Δh—压下量，mm。
代入数据，得
同理计算数据见下表
轧制道次
1
2
3
4
5
6
轧制速度（m/s）
5.21
7.81
11.65
16.77
21.25
25
接触弧长度（mm）
71.41
57.45
46.64
36.74
25.47
19.07
压下率（%）
34
33
33
30.5
21
15
变形速度（s-1）
30.3
55.1
99.9
166.1
197.7
212.9
3.2.2.2、变形温度的确定：
由《带钢热连轧的模型与控制》得变形温度的计算公式：
考虑带钢在轧机中产生的塑性变形热与带钢和轧辊相接触所产生的热传导热损基本可以相互抵消，所以把机架间的辐射冷却和喷水冷却合并作为一个当量的冷却系统。
精轧机组各架轧机处带钢的温度tj（j为敌1机架至第6机架的机架号）为：
式中，t0—冷却水温度，为20℃；
tFe—精轧机组入口处带钢温度，为960℃；
KF—冷却能力系数（或称为等价热传导系数）；
Li—第i-1区段到第i区段的距离，m；
hi—第i区段的带钢厚度，mm
vi—第i区段的带钢速度，m/s。
式中，tFo—精轧机组出口温度，为880℃；
L—从精轧机组入口处测温仪到出口处测温仪的距离，为30m。
将数据代入上式得计算数据见下表：
轧制道次
1
2
3
4
5
6
Li（m）
5
5
5
5
5
5
hi（m）
26.4
17.6
11.8
8.2
6.47
5.5
v（m/s）
5.21
7.81
11.65
16.77
21.25
25
变形温度（℃）
60
946
933
919
906
892
3.2.2.3、热连轧变形抗力σ的确定：
由《金属塑性变形阻力》得，
σ=Kγσ0.4
Kγ—变形程度对变形阻力的影响系数，当时，；当时，；当时，。
其中，，（由于热轧变形程度对变形抗力影响较小，仅考虑前一道次对本道次变形抗力的影响），代入数据求得数据见下表：
轧制道次
1
2
3
4
5
6
入口厚度（mm）
40
26.4
17.6
11.8
8.2
6.47
出口厚度（mm）
26.4
17.6
11.8
8.2
6.47
5.5
γ
0.25
0.41
0.4
0.38
0.29
0.20
由前面计算的各道次轧制温度、变形速度和平均变形程度γ查表得并计算的各道次变形抗力见下表：
轧制道次
1
2
3
4
5
6
σ0.4（MPa）
195
215
238
255
265
275
Kγ
0.94
1.01
1
0.984
0.954
0.86
变形抗力（MPa）
183
217
238
251
249
237
3.3、各道次轧制力计算：
同理计算其他道次轧制力见下表：
轧制道次
1
2
3
4
5
6
γ
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
b（mm）
1700
1700
1700
1700
1700
1700
l（mm）
71.41
57.45
46.64
36.74
25.47
19.07
1.286
1.412
1.563
1.698
1.648
1.576
σ（MPa）
183
217
238
251
249
237
P（KN）
32864.5
34403.6
33914.3
30609.8
20427.4
13929.9
4、轧制力矩的计算
由《带钢热连轧的模型与控制》中轧制力矩公式为：
当轧件不受其他外力作用时，轧件对两个轧辊作用的法向和摩擦力的合理必定大小相等方向相反，且作用在一条直线上。
所以，转动单个轧辊所需的轧制力矩为
式中，P—轧制力，KN；
ψ—力臂系数，
在热轧时，力臂系数，其中精轧机组：
，取ψ=0.39；
M—轧制力矩，KN·m；
l—接触弧长度，mm。
代入数据，得
同理，计算其它道次轧制力矩数据见下表：
轧制道次
1
2
3
4
5
6
l（mm）
71.41
57.45
46.64
36.74
25.47
19.07
P（KN）
32865
34404
33914
30610
20427
13930
M（KN·m）
1830.7
1541.5
1233.7
877.25
405.83
207.23
5、轧制功率的计算
由《带钢热连轧的模型与控制》中轧制功率公式为：
式中，M—轧制力矩，N·m；
n—转速，rad/s；
N—轧制功率，kW。
代入数据，得
同理，计算其它道次轧制力矩数据见下表：
轧制道次
1
2
3
4
5
6
v（m/s）
5.21
7.81
11.65
16.77
21.25
25
M（KN·m）
1830.7
1541.5
1233.7
877.25
405.83
207.23
N（kW）
4167
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