中厚板课程设计.docx
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中厚板课程设计
前言
板钢轧制制度的确定要求充分发挥设备潜力、提高产量、保证制度，并且操作方便、设备安全。
合理的轧制规程设计必须满足下列原则和要求：
在设备允许的条件下尽量提高产量，充分发挥设备潜力提高产量的途径不外是提高压下量、减少轧制道次、确定合理速度规程、缩短轧制周期、提高作业率、合理选择原料增加坯重等。
在保证操作稳定的条件下提高质量，为保证钢板操作的稳定，要求工作辊缝成凸型，而且凸型值愈大操作愈稳定。
压下规程是钢板轧制制度中最基本的核心内容，它直接关系着轧机的产量和产品的质量。
轧制制度中得其他内容如温度制度、速度制度都是以压下制度为核心展开的。
反过来，温度制度、速度制度也影响到压下速度。
1·制定生产工艺和工艺制度…………………………………………………………
1·1制定生产工艺流程……………………………………………………………
1·2制定生产工艺制度……………………………………………………………
2·压下规程制定……………………………………………………………………
2·1坯料的选择………………………………………………………………………
2·2确定轧制方法……………………………………………………………………
2·3轧制道次的确定，分配各道次压下量…………………………………………
2·4咬入能力的校核…………………………………………………………………
3·速度制度确定…………………………………………………………………………
4·温度制度确定…………………………………………………………………………
5·压下规程表的制定……………………………………………………………………
6·辊型设计………………………………………………………………………
轧辊挠度…………………………………………………………………………
6.1.1支持辊的挠曲变形…………………………………………………………
6.1.2工作辊的挠曲变形…………………………………………………………
轧辊的磨损………………………………………………………………………
温度凸度…………………………………………………………………………
轧辊的原始磨削凸度……………………………………………………………
辊缝凸度…………………………………………………………………………
7·轧机小时产量…………………………………………………………………
参考文献…………………………………………………………………………………
1·制定生产工艺和工艺制度
1·1制定生产工艺
选择坯料→原料清理→加热→除磷→横轧两道次（使宽度接近成品宽度）→转90°纵轧到底→矫直→冷却→表面检查→切边→定尺→表面尺寸形状检查→力学性能检测→标记→入库→发货。
1·2制定工艺制度
在保证压缩比的情况下，坯料尺寸尽量小，加热时出炉温度应在1120-1300℃，温度不要过高，以免发生过热或过烧现象；用高压水去除表面的氧化铁皮；矫直时采用辊式矫直机矫直，开使冷却温度一般要接近纵轧温度，轧后快冷到相变温度以下，冷却速度大都选用5-10°或稍高一些，切边时用圆盘式剪切机进行纵剪，然后用飞剪定尺。
2·压下规程制定
已知成品规格为60mm×3000mm×12000mm
2·1坯料的选择
坯料厚度的选取：
根据经验选择H′=300mm
坯料宽度的确定：
根据体积不变定律：
假设不计烧损，考虑切头切尾，切边，取△l=500mm，△b=100mm，前两道次压下量分别为10mm和20mm,且设两道轧完后其长度等于成品宽度，L′=3200mm有体积不变定律得：
B′×L′×（300-10-20）=（12000＋500×2）×（3000+100×2）×60,得：
B′=2889mm，所以取B′=2879mm
坯料长度的确定：
假设根据体积不变定律2879×300×L′=（12000＋500×2）×（3000+100×2）×60，得L′=2890mm
2·2确定轧制方法
先横轧两个道次，使板坯宽度接近于成品宽度后，回转90°,纵轧到底。
2·3轧制道次的确定，分配各道次压下量
轧制道次的确定
总延伸系数μ总=（300×2879）／（60×3200）=
取平均延伸系数μ=
所以道次n=lgμ总／lgμ=14
粗轧为7个道次，精轧为7个道次。
各道次压下量的分配
粗轧阶段压下量分配原则为：
（1）粗轧机组变形量一般要占总变形量的70～85％；
（2）为保证精轧机组的终轧温度，应尽可能提高精轧机组轧出的带坯温度；（3）一般粗轧机轧出的带坯厚度为20～40mm；（4）第一道考虑咬入及坯料厚度偏差不能给以最大压下量，中间各道次应以设备能力所允许的最大压下量轧制，最后道次为了控制出口厚度和带坯的板形，应适当减小压下量
精轧机组的主要任务是在6～8架连轧机上将粗轧带坯轧制成板坯，尺寸符合要求大成品带钢，并保证带钢的表面质量和终轧温度。
精轧连轧机组分配各架压下量的原则是充分考虑利用温度的有利条件，把压下量尽量集中在前几架，在后几架保证板形，厚度和精度及表面质量，压下量逐渐减小。
为保证带钢机械性能，最后一架压下率不低于10%。
精轧机组压下量分配一般利用现场经验资料
表2-1：
道次压下量和轧后尺寸分配
道次
H（mm）
B（mm）
L（mm）
△h（mm）
0
300
2879
2890
1
290
2884
2984
10
2
270
2889
3200
20
3
230
3208
3383
40
4
190
3216
4085
40
5
155
3223
4997
35
6
125
3229
6184
30
7
108
3233
7149
17
8
93
3235
8297
15
9
83
3235
9296
10
10
75
3235
10288
8
11
69
3235
11182
6
12
65
3235
11870
4
13
62
3235
12445
3
14
60
3235
12859
2
成品
60
3000
12000
2·4咬入能力的校核
热轧钢板时最大咬入角为15°～20°，低速咬入取20°。
在自然咬入条件下应满足：
Δh≤
可按最大咬入角或摩擦系数来计算：
=Dg（1-cosαmax）=56mm
式中：
Δh——道次的绝对压下量，㎜；
β——摩擦角，°；
Dg——轧辊直径，㎜。
，故咬入符合要求。
3·速度制度确定
3·1选择速度图
中厚板生产中，由于轧件较长，为方便操作，采用梯形速度图，见图3-4.
3·2轧制速度的确定
由于咬入能力很富余，根据经验公式，目前，可逆式中厚板轧机初轧机的轧辊咬入和抛出转速一般在10-20rpm和15-25rpm；精轧机的轧辊咬入速度和抛出速度一般在20-60rpm和20-30rpm范围内选择。
根据经验资料选平均加速度a=40rpm／s，平均减速度b=60rpm／s.
在四辊轧机上轧制时，粗轧时：
取ny=20rpm，nd=40rpm，np=20rpm
精轧时：
前六道取ny=30rpm，nd=80rpm，np=20rpm
最后一道次取ny=30rpm，nd=80rpm，np=80rpm
3·3计算各道次轧制时间
第一道次：
加速轧制时间t1，减速轧制时间t3，等速轧制时间t2
对于四辊轧机：
加速轧制时间t1：
t1=（nd–ny）／a=（40-20）／40=
减速轧制时间t3：
t2=（nd–np）／a=（40-20）／60=
等速轧制时间t2：
t3=｛ny2／2a+np2／2b+60L／nd2（a+b）／2ab｝／nd=
所以纯轧时间tz=t1+t2+t3=
如果轧件长度l≤，取间隙时间tj=
轧件长度3.5≤l＜8m，取间隙时间tj=6s
轧件长度l＞8m，取间隙时间tj=4s
因此间隙时间tj=
第二道次：
加速轧制时间t1：
t1=（nd–ny）／a=（40-20）／40=
减速轧制时间t3：
t2=（nd–np）／a=（40-20）／60=
等速轧制时间t2：
t3=｛ny2／2a+np2／2b+60L／nd2（a+b）／2ab｝／nd=
所以纯轧时间tz=t1+t2+t3=，间隙时间tj=
第三道次：
加速轧制时间t1：
t1=（nd–ny）／a=（40-20）／40=
减速轧制时间t3：
t2=（nd–np）／a=（40-20）／60=
等速轧制时间t2：
t3=｛ny2／2a+np2／2b+60L／nd2（a+b）／2ab｝／nd=
所以纯轧时间tz=t1+t2+t3=，间隙时间tj=
第四道次：
加速轧制时间t1：
t1=（nd–ny）／a=（40-20）／40=
减速轧制时间t3：
t2=（nd–np）／a=（40-20）／60=
等速轧制时间t2：
t3=｛ny2／2a+np2／2b+60L／nd2（a+b）／2ab｝／nd=
所以纯轧时间tz=t1+t2+t3=，间隙时间tj=
第五道次：
加速轧制时间t1：
t1=（nd–ny）／a=（40-20）／40=
减速轧制时间t3：
t2=（nd–np）／a=（40-20）／60=
等速轧制时间t2：
t3=｛ny2／2a+np2／2b+60L／nd2（a+b）／2ab｝／nd=
所以纯轧时间tz=t1+t2+t3=，间隙时间tj=
第六道次：
加速轧制时间t1：
t1=（nd–ny）／a=（40-20）／40=
减速轧制时间t3：
t2=（nd–np）／a=（40-20）／60=
等速轧制时间t2：
t3=｛ny2／2a+np2／2b+60L／nd2（a+b）／2ab｝／nd=
所以纯轧时间tz=t1+t2+t3=，间隙时间tj=6
第七道次：
加速轧制时间t1：
t1=（nd–ny）／a=（40-20）／40=
减速轧制时间t3：
t2=（nd–np）／a=（40-20）／60=
等速轧制时间t2：
t3=｛ny2／2a+np2／2b+60L／nd2（a+b）／2ab｝／nd=
所以纯轧时间tz=t1+t2+t3=，间隙时间tj=6
第八道次：
加速轧制时间t1：
t1=（nd–ny）／a=（80-30）／40=
减速轧制时间t3：
t2=（nd–np）／a=（80-30）／60=
等速轧制时间t2：
t3=｛ny2／2a+np2／2b+60L／nd2（a+b）／2ab｝／nd=
所以纯轧时间tz=t1+t2+t3=，间隙时间tj=6
依次求的第九道次到十四道次轧制时间如表3-1所示。
表3-1：
各道次轧制速度和时间分配
道次
咬入速度（rpm）
稳轧速度（rpm）
抛出速度（rpm）
纯轧时间（s）
间隙时间（s）
1
20
40
20
2
20
40
20
3
20
40
20
4
20
40
20
5
20
40
20
6
20
40
20
6
7
20
40
20
6
8
30
70
20
6
9
30
70
20
4
10
30
70
20
4
11
30
70
20
4
12
30
70
70
4
13
30
70
70
4
14
30
70
70
4
4·温度制度确定
为了确定各道次轧制温度，必须求出各道的温度降。
高温时轧件温度降可以按辐射热算，而认为对流和传导所损失的热量大致可与变形功所转化的热量相抵消。
由于辐射热所引起的温度降在热轧板带材时，可用以下公式近似计算：
△t=×Z／h×（T1／1000）4
Z-该道次轧制时间和前道次间隙时间之和
h-轧出厚度
T1-前一道次的绝对温度
根据经验，双机架中厚板轧机轧制材料为普碳钢，其粗轧开轧温度为1200℃。
所以第一道次温降为△t=×／290×（1473／1000）4=3℃，所以t2=1197℃
第二道次温降为△t=×／270×（1472／1000）4=3℃，所以t3=1194℃
第三道次温降为△t=×／230×（1472／1000）4=4℃，所以t4=1190℃
第四道次温降为△t=×／190×（1471／1000）4=3℃，所以t5=1187℃
第五道次温降为△t=×／155×（1470／1000）4=4℃，所以t6=1183℃
第六道次温降为△t=×／125×（1468／1000）4=5℃，所以t7=1178℃
第七道次温降为△t=×／108×（1465／1000）4=8℃，所以t8=1170℃
第八道次温降为△t=×／93×（1461／1000）4=14℃，所以t9=1156℃
第九道次温降为△t=×／83×（1456／1000）4=40℃，所以t10=1116℃
第十道次温降为△t=×／75×（1451／1000）4=21℃，所以t11=1095℃
第十一道次温降为△t=×／69×（1446／1000）4=28℃，所以t12=1067℃
第十二道次温降为△t=×／65×（1441／1000）4=36℃，所以t13=1031℃
第十三道次温降为△t=×／62×（1434／1000）4=71℃，所以t14=960℃
表4-1：
所有道次轧制温度
道次
1
2
3
4
5
6
7
温度℃
1200
1197
1194
1190
1187
1183
1178
道次
8
9
10
11
12
13
14
温度℃
1170
1156
1116
1095
1067
1031
960
5·压下规程表的制定
表5-1：
压下规程
道次
H（mm）
B（mm）
L（mm）
咬入速度（rpm）
稳定速度（rpm）
抛出速度（rpm）
纯轧时间（s）
间隙时间（s）
温度（℃）
1
290
2884
2890
20
40
20
30
1200
2
270
2889
2984
20
40
20
30
1197
3
230
3208
3383
20
40
20
30
1194
4
190
3216
4085
20
40
20
30
1190
5
155
3223
4997
20
40
20
30
1187
6
125
3229
6184
20
40
20
35
1183
7
108
3233
7149
20
40
20
35
1178
8
93
3235
8297
30
70
20
35
1170
9
83
3235
9296
30
70
20
35
1156
10
75
3235
10288
30
70
20
40
1116
11
69
3235
11182
30
70
20
40
1095
12
65
3235
11870
30
70
70
40
1067
13
62
3235
12445
30
70
70
40
1031
14
60
3235
12859
30
70
70
40
960
6·辊型设计
轧辊挠度
支持辊的挠曲变形
在载荷q和轴承支反力p/2及假想力R的作用下，支持辊辊身中点相对辊身边缘的挠度f可按下式计算：
式中E，G———支持辊的弹性模量和剪切弹性模量Mpa
I——支持辊辊身断面惯性矩
A——支持辊辊身断面面积
工作辊的挠曲变形
工作辊辊身中点相对辊身边缘的挠度f可按下式计算:
式中，EG——工作辊的弹性模量和剪切弹性模量，Mpa
I——工作辊辊身断面惯性矩
A——工作辊辊身断面面积
温度凸度
轧制过程中轧辊的受热和冷却条件沿辊身分布是不均匀的，在多种场合下，辊身中部的温度高于边部（但有时也会出现相反的情况），轧辊断面上的这种温度不均是的辊径热膨胀值的精确计算很困难。
为了计算方便一般采用如下的简化方式：
式中，TZ、TB——辊身中部和边部温度
R——轧辊半径
——轧辊材料的线膨胀系数
KT——考虑轧辊中心与表层温度不均匀分布的系数
轧辊的磨损
轧件与工作辊之间及支持辊与工作辊之间的相互摩擦都会是轧辊磨损不均匀，影响辊缝的形状，但由于影响轧辊磨损的因素太多，故尚难从理论上计算出轧辊的磨损量，只能靠大量实测来求得各种轧机的磨损规律，从而采取相应的补偿轧辊磨损的办法。
轧辊的原始磨削凸度
按经验确定原始辊型凸度的方法，一般都是先参照国内为已有的同类或相似轧机的经验数据预选一个凸度值，再根据试轧效果逐次加以修订，至于理论计算，则多是参考性的。
凸度选的过大，会引起中部浪形，并意识轧件横窜或蛇行乃至张力拉偏造成的断带等问题。
所以原始辊型的凸度配置是随着支持辊的逐渐磨损，工作辊凸度也渐次相应的增加。
[5]
辊缝凸度
当x=o,即在辊身中部，则可得最大凸度为t=y-yt
如果t值为正值，说明由于轧制力引起的挠度大于不均匀热膨胀产生的热凸度，故此时原始辊型应磨成凸度，反之，则为凹度，轧辊必须预先磨制成这样的原始凸度，才能在实际轧制过程中是辊缝保持平直。
[7]
7轧机小时产量
对四辊可逆轧机而言，一般要根据所轧带钢的厚度确定：
产品在以下的可采用或的凸度。
以上的可采用的凸度。
设备小时生产定额，即设备小时生产能力，或称设备小时处理量，以Hb表示：
Hb=G／T
G———设备每生产该种产品的一块料的平均重量，t；
T———设备每生产该种产品的一块料所需之平均总计时间，s；
也可以采用下式计算一个循环的总时间T即：
ｔ１――间隙时间 ｔ２――为各循环之间或其他必须的辅助时间
则根据上式计算得：
T=270s；
G=×103×300×2879×2890××10-9=㎏
Hb=G／T=㎏×3600/270s×10-3=2560t/h.
则小时产量为：
2560t/h.
参考文献
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[2]赵家骏主编.《热轧带钢生产知识问答》[M].冶金工业出版社.
[3]曲克主编.轧钢工艺学[M].冶金工业出版社.
[4]中国金属学会热轧板带学术委员会编著的《中国热轧宽带钢轧机及生产技术》一书，冶金工业出版社
[5]张景进，热连轧带钢生产，冶金工业出版社
[6]温景林主编.《压力加工车间设计》[M].冶金工业出版社.2002年8月.
[7]曲克主编.《轧钢工艺学》[M].冶金工业出版社.1991年6月.
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[9]王明海主编.《钢铁冶金概论》[M].冶金工业出版社.2001年11月.
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[11]王天义主编.《薄板坯连铸连轧工艺技术实践》[M].冶金工业出版社.2005年6月.
[12]田乃媛主编.《薄板坯连铸连轧》[M].冶金工业出版社.2004年1月.
[13]熊及滋主编.《压力加工设备》[M].冶金工业出版社.2005年6月.
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