中厚板生产压下规程课程设计-轧制规程设计

1、塑性成型工艺（轧制）课程设计说明书名称15X 2100X9000mm轧制规程设计指导教师专业小组小组成员2013年06月15日塑性成型工艺（轧制）课程设计任务书10级材料成型与控制工程专业设计小组：第12小组 成员：设计课题：中厚板轧制规程设计指导教师：张金标一、设计产品设计小组学生学号产品牌号产品规格/mm1Q23510X2000X900024510X1900X10000312CrNi3A12X1800X1000044Crl313X1700X9000L0Q23512X2100X120006458X1800X13000712CrNi3A14X2000X900084Crl312X2000X800

2、09Q2359X2050X12000104510X2300X120001112CrNi3A13X1900X12000124Crl315X2100X9000二、设计条件机组：双机架串列式可逆机组（二眾可逆轧机粗轧，四探可逆轧机精轧）。主电机：二幅轧机主电机型号ZD250/120 ,额定功率2500 2kw,转速 04080rpm,过载系数2.25,最大允许传递扭矩1. 2 2MN. m：四轮轧机主电机型号 ZD250/83,额定功率2050 2kw,转速060120rpm,过载系数2. 5,最大允许传递 扭矩 0. 83 2MN. mo三、设计内容制定生产工艺及工艺制度；确定轧制方法；确定轧制道

3、次，分配道次压下量；设 讣变形工具；计算力能参数；校核轧輕强度及主电机负荷；绘制轧輕零件图、轧制表。四、设计时间设计时间从2013年06月03日至2013年06月14 B,为期两周。五、设计要求每个设计小组提供6个以上设计方案，1成员完成1个设计方案的全部设计工作; 组内分析、评价各个方案的设讣结果，以最佳方案作为本组设计方案；小组提交最佳 方案的设计说明书1份，组员提交个人的设计小结（简述方案、设计思路、计算过程 和结果评价）。材料成型教研室2013. 05. 30第一章制定生产工艺及工艺制度1.1制定生产工艺及工艺制度1.2坯料选择1.3中厚板压下量1.4分配各道次压下量，计算各道次变形程

4、度，轧件尺寸及轧制道次第二章设计变形工具52.1设计二幅52.2设计四幅52.3校核咬入能力6第三章计算力能参数73.1选择速度图73.2 设计轧制速度（nl、n2、n3、a、b） 73.3速度图（梯形图）73.4计算各道次时间73.5计算各道次轧制温度83.6计算各道次变形抗力93.7选用Sims公式计算各道次轧制力9第四章校核H4.1二馄轧机强度校核114.2四车昆轧机强度校核 114.3计算各道次轧制力矩134.5空转力矩的确定134.6力矩图表134.7轧幅力矩图134.8求两机架的等效力矩144.9校核各机架主电机容量14设计心得体会16附表一中厚板压下规程轧制表17附图一轧制力矩图

5、18参考文献19第一章制定生产工艺及工艺制度1.1制定生产工艺及工艺制度1.1.1制定生产工艺：选择坯料一原料清理一加热一除鳞f纵轧二道(使宽度接近成品宽度)一转90横 轧到底一矫直一冷却一表面检查一切边一定尺一表面尺寸形状检查一力学性能试验一 标记一入库一发货。1.1.2制定工艺制度：在保证压缩比的条件下，坯料尺寸尽量小，加热时出炉温度应在1120-1300C,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；矫直时选用輕 式矫直机矫直，开始冷却温度一般要尽量接近纵轧温度，轧后快冷到相变温度以下，冷 却速度大多选用5-10或稍高一些。切边用圆盘式剪切机进行纵剪，然后用飞剪定

6、尺。 1. 2坯料选择1. 2. 1选择坯料根据生产经验和实践，因为连铸坯更加节能，组织和性能好，成材率高；主要用于 生产厚度小于80mm中厚板，且口前生产中厚板选择连铸坯已成为主流，所以选择连铸 坯。1.2.2坯料尺寸的确定1.2.2. 1坯料厚度的确定：产品的厚度h二15mm,首先选取压缩比，压缩比山经验值选取，我国压缩比一般在8 以上，考虑到成材率，因此本设计压缩比选取9,则坯料厚度H二135。1.2. 2. 2坯料长度的确定：由成品(b+Ab)坯长L,切头尾AL二90mm,切边 b二25mm,展宽为500700,取 展宽为 500mm,则 2 (2100+50) -500二 1650m

7、m。1.2. 2. 3坯料宽度的确定：金属烧损系数一般为1%,山体积不变定律可得：gg%XHXBXL二(2X90 丿 X(72X25 丿 X15庐1340mm带入数据解得： 校核成材率：94%1. 3变形量分配1.3. 1轧制方法的确定先经过二馄轧机纵轧二道，然后转90度，横轧到1.3.2道次压下量的确定坯料尺寸：HXBXL二 135X1340X 1650mm,则总的 135-15二120。根据经验值选取轧制道次n二12,制定压 始轧制时受咬入能力限制，所以在轧制前设计一个除鳞 证咬入能力较好，并选取咬入条件较好的经验方法。图1逍次压下量分配原则道次压下量与道次关系如图1所示。由图1所示，各道

8、次的压下量逐渐减小，同时 幅度也在逐渐减小，所以粗轧的圧下量较大，而精轧的压下量较小。设定总轧制道次为 十二道次，粗轧为七道次（选取二轨可逆轧机），精轧为后五道次（选取四楹可逆轧机）。 制定压下规程如表表1-1表1-1道次压下量的分配道次轧制 方式机架轧件厚度h/mm轧件度宽b/mm轧件长度1/mm压下量Ah/mm变形程度/%0除鳞高压水1纵轧2横轧3横轧4横轧二偲5横轧6横轧7横轧8横轧四馄9横轧四辘10横轧四辘11横轧四馄12横轧四馄第二章设计变形工具2. 1二辗轧机尺寸设计2. 1.1楹身长度由 L二此+a, 乂因为也尸2150mm,当 1000-2500mm 时，a=150-200mm

9、 (轧钢机械 A。)， 取护200mm,则 Z二2200+200二2400mm2. 1. 2輕径尺寸中厚板轧机烬2. 2-2. 8,则Z857-1090mm,取 彷880mm2. 1. 3規颈尺寸查表3-5取d/X. 75 (轧钢机械PG 得出660mm：幅颈长度1：取d/口. 0得片660mm2. 1. 4楹头设计因为对于中厚板轧机来说轧馄调整行程比较大，倾角在8 -12之间所以应 选择万 向幅头，其各部分的尺寸关系如下：2；产重车率，中厚板轧机最大重车率5%-8%,取重车率为5%则 2；F880-880X5%236mm取 0切厂6二830mmS二(0. 25-0. 28) 0 取 S=O.

10、 25吃07. 5mma= (0. 50. 6)0 取 a=Q. 50=415mmb= (0. 15-0. 20) Di 取 b=. 20=166mmc=b=166mm2. 1. 5輕颈与辗身的过度圆角r由 r/f=O. 1-0. 12 取 r/D=0. 1 得尸0. 1 X 880mm=88mm2. 2设计四規2. 2. 1支承轨设计2.2. 1. 1翟身长度同前 Z=2400mm2. 2. 1. 2規径尺寸D：查表(轧钢机械)乙炉2.0得公1200mm2. 2. 1. 3規颈尺寸取 &/DA. 75 则店 1200X0. 75二900mm车昆颈长度1=/ dp. 0妙900mm2. 2.

11、1. 4輕头设计选择万向幅头，因为对于中厚板轧机来说轧幅调整行程比较大，倾角在8。-12。之间所 以选择万向幅头。各部分的尺寸关系如下：DhRz-DA重车率取重车率为5%则 ZU二 1200-1200X5%二 1140mmDlDz (5-15) mm 取 DRUTO二 1130mmS二(0. 25-0. 28) D： 取 *0. 270二300mma= (0. 5-0. 6) D： 取 a=Q. 5ZZ=565mmb= (0. 15-0. 2)2 取 b二0. 20226010)取戻230mmc=Z=230mm2. 2. 1. 5翟颈与辗身的过度圆角r,=O. lA=120mm2. 2. 2工

12、作楹设计2. 2. 2. 1輕身设计同前 Z=2400mm2. 2. 2. 2輕径尺寸根据(轧钢机械凡)，当轧件较厚时，山于要求较大工作轨直径，取D/Dd. 5,得0二800mm。2. 2. 2. 3轨颈尺寸取 d仏二0. 75 则 d二600mm幅颈长度：取厶/yl.O,得 600mm2. 2. 2. 4輕颈与轨身的过度圆角rx取 门二0.二8 0mm2. 2. 2. 5輕头设计选择万向幅头，选择原因同上。各部分的尺寸关系如下所示：D/Dg-DA 重车率 重车率取5%,则律800-800 X 5%二760mmDl=Dsi- (5-15)mm 取 2畝力-10二750mmS二(0. 25-0.

13、 28) 2 取 S=0. 282吆 10mma= (0. 5-0. 6)0 取 a=0. 5ZZ=37ommb= (0. 15-0. 2) D；取 b=0. 20=15Ommc=b=150mm2. 3校核咬入能力热轧钢板时咬入角一般为13 -22，低速咬入可取为20，故4显严2 62-8滋)二43mm, 故咬入不成问题。第一章计算力能参数3. 1选择速度图山于整个轧制过程中，轧件较长，所以选择梯形图较理想。3. 2设计轧制速度（m、m、m、a、b）LI前，可逆式中用板轧机粗轧机的轧輕咬入和抛出转速一般在10-20rpm和15-25rpm范 圉内选择，精轧机的轧馄咬入和抛出转速一般在20-60

14、rpm和20-30rpm范围内选择。 根据经验资料取平均加速度a=40rpm/s,平均减速度戻60rpm/s。所以在二辘轧机上轧制时，取咬入转速nFlOrpm,氐6：（皿-电机的最大转速）取 於=30 rpm,取 nj=20rpm在四轨轧机上轧制时，取咬入转速広二20rpm,氐皿（叶电机的最大转速）取 &40rpm ,取 z?j=20rpm3. 4计算各道次时间第一道：空载加速时间为切 加速轧制时间为妇 设等速轧制时间为如 减速轧制时间 为切空载减速时间为ts对于二幅轧机 空载加速时间 加速轧制时间 等速轧制时间 减速轧制时间 空载减速时间 所以纯轧时间ti= n2/a=. 25st= (n=

15、 -nJ Z=(30-10)/40=0. 5sts=l/n= Xn： /2a +60L/”D+n/2b-n： X (a+b) /ab=0. 17s tf= S ns) /b= (30-20) /60=0. 17sts=ns/b2Q/60=0. 33st二二t： + ts + 卢 5+0. 17+0. 17=0. 84s如果轧件长度1W3. 5m取间隙时间匕二2. os;如果轧件长度3. 5m l8m取间隙时间t=4s 所以2. 5s其他道次的各组成时间如下表所示：表31道次ti (s)t2 (S)ts (s)ti (s)ts (s)tj (s)tz (s)t &10. 250.50. 170.

16、 170. 332.50. 8443.6720. 250. 50. 500. 170. 332. 51.1730. 250. 50. 360. 170. 332. 51.0340. 250.50. 760. 170. 332.51.43厂00. 250.51. 150. 170. 3361.8260. 250.51. 550. 170. 3362. 2270. 250. 52.430. 170. 3363.1080.50.52.610. 330. 3363. 4450. 5690.50.53. 250. 330. 3364.08100.50. 53. 640. 330. 3344.47110.

17、50.54. 100. 330. 3344.93120.50.54.660. 330. 3345.493. 5计算各道次轧制温度为了确定各道次轧制温度，必须求出逐道的温度降。高温时轧件温度降可以按辐射热计 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。山于辐射热 所引起的温度降在热轧板、带材时，可用以下公式近似计算：41=12. 9XZ/hX (T./WOOV2该道次的轧制时间与上道次间隙时间之和前一道的绝对温度，K方一轧出厚度根据经验，双机架中厚板轧机轧制材料为Q235的钢板时，其粗轧开轧温度为1200C, 精轧的开轧温度为1080Co所以第一道温降为：tt=12. 9X

18、Z/hX (X/1000/ =12. 9X0. 84/80X (1200+273) /1000 =lC精轧开轧温度为1080C则tpl2.9XZ/hX(Tt/1000/ =12. 9X9. 44/15 X (1080+273) /1000 =27C所以第8道轧后轧件温度为：1080C-27C=1053C所有道次轧制温度如下表所示: 表3-2道次1:：4567101112Z (s)0. 843. 673. 533. 934. 328. 229. 109. 4410. 0810. 478.939. 49温度.(V)120011991166116011521136111410801049101498

19、59543. 6计算各道次变形抗力轧件在二幅轧机上轧制时平均轧制速度为：呱/60=3. 14X880X30/60=1382mm./s （n 为稳定轧制速度） 轧件在四辘轧机上轧制时平均轧制速度为：片Dn：/6O=3. 14X800X40/60=1675mm./s （n 为稳定轧制速度） 故平均变形程度：E=2V/（H-bh）Xy!/R 所以色吃XI. 382/ （100+80） X V20/440 =3. 3由包和匕查图17-3 （金属塑性加工学）得: 乍60如 再由产20嗨修正系数K=Q. 98 所以变形抗力 sn=Ko s2=0. 98 X 60=58. SMPa其他道次变形抗力如下表所示

20、：表3-3道次123456789101112S3.33.74. 14.84.84.87. 111.48.56.77.38.0e202020.3121.5717.515. 152528. 5713.337. 698.339. 09T1200119911661160115211361114108010491014985954O sr58.860.861. 762.765. 171.0101.：J113.992.779.897.2103.83. 7选用Sims公式计算各道次轧制力求第一道轧制力 因为变形抗力K=l. 155osT所以Kf. 155X58. 8=67. 91沏方接触弧长 7=V/?Ah

21、 =440x20 4mmMf440/80二5. 5查曲线5-24求外摩擦影响系数n 由5与3,查得n z.，F0. 8又因为为无张力轧制 所以张力影响系数2-“二1.0求外端影响 f 由l/h=l. 175,因为在轧制薄板时计算平均单位压力可取力_。尸1.0, 即不考虑外端的影响。由轧制力计算公式P= n = XnXr XKXbXl则P:=n 2Xn 0 Xn XKt Xb2 X“0. 8X1.0X1.0X67.914X1.600X0. 094=8. 17MN同理其它道次轧制力如下表所示：表3-4道次123456789101112轧制力P (MN)8.179.4413. 111510.910.

22、220.319.98.65.3646.9第四周校核4. 1二辗轧机强度校核山上面计算知二馄轧机最大轧制力P=P：=7. M4N4.1.1求輕身的弯曲力矩也此FPg(L+l/4b/8)L辗身长度，2輕颈长度，1轧件长度则 Msh=P (L +1/4b/8) =7. 7/X (2. 3+0. 45) /4一2. 15/8二2. 99MN*m4.1.2求幅颈的弯曲力矩必Mj=P 1/4=7. 2X0. 45/4=0. 8MN-m4.1.3求轨身的弯曲应力o命二 Msk/(O. Ilf )=2. 99/ (0. 1X0. 863) =47Mpa4.1.4求辗颈的弯曲应力JOj=Mj/ (0. Id)

23、=0. 8/ (0. 1X0. 58) =64. 3Mpa4.1.5求轨颈的扭转力矩网Mn=P3所以馄身安全符合要求；5/。卢700/64. 3=10. 893所以轨颈安全符合要求5/。尸700/66. 8=10. 483 所以安全4. 2四轨轧机强度校核选工作辗材质为铸铁；支撑眾材料选合金锻钢； 由上面计算知四幅轧机最大轧制力几$5. 43MN4. 2. 1支撑輕强度校核4.2.1.1 辗身Msk=P(Ll/4L/8). 43 X ； (2300+600)/4-2300/81=2. 38MNm则 o 甘 (0. 1D：)=2. 38/(0. IX 9403) =28. llMpa因为686/

24、28. 11=24. 43所以輕身安全；4. 2. 1. 2 辗颈MJ：=P/4X1. 43/4X0. 6二0. 81MNm则。汩 (0. Id： ) =0. 81/(0. 1X0. 7s) =23. 75Mpa因为5/。沪686/23.75二28.893所以幅身安全；4.2.1.3辗头无校核内容4. 2. 2工作辗强度校核4. 2. 2. 1 輕身曲于有支承车昆承受弯曲力矩，故工作醍只考虑扭转力矩。在轧制过程中前后张力差 不大，工作幅辘身不需要校核。4. 2. 2. 2 辗颈必齐、/RZh 二0. 14MN-m4最大轧制力时的压下量t 沪此/ (0. 2d： ) =16. 15Mpa;o =

25、7080Mpa;4. 2. 2. 3 輕头K由图7-21查得K=l. 19加凋碍=493. 2mma 二&Xi=a/2= 150mmS二130mmb=l. 5S=195mmx=0. 5(bo2b/3) sin a +xi=175. 4o 亍60MKx/(bo-2b/3) bs:=l 1. fpa o =7080;满足要求4. 2. 2. 4接触应力讣算o* 884. 19MPa因为支承幅表面硬度Hs二40、50 o =2100Mpa t =640Mpa所以验算通过。4. 3计算各道次轧制力矩M2P(p /?Ah =2P(pl式中：0力臂系数，一般取0. 4-0.6,这里取0.5 ,一接触弧长所

26、以走二2X0.5X88.4X2. 13=0. 19MNm其他各道次计算值见表4.4附加摩擦力矩确定4.4. 1轧幅轴承中的附加摩擦力矩就汙切込d轧馄幅颈直径；轧幅轴承摩擦系数；滚动轴承f=O. 003;摩擦轴承f=O. 01 Q. 02;对于二车昆：=2. 13X0. 003X0. 5=0. OO32MNm;其他各道次计算公式相同，其结果见表；对于四辘:仏二pfd ( De/Ds)d四眾轧机匸作槻直径520mm;D=四辗轧机支承辗直径1000mm;也=5 439X0. 01X0. 7X520/1000=0. 019加, 其他各道次计算值见表传动机构中的摩擦力矩血二(1/ -1)(唸0 传动机构

27、的效率 为0. 85，一传动比取0. 1第道次 血=(1/0. 85-1)(188. 3+3. 19) /I二0. 338MN m其他各道次计算值见表4.4.2附加摩擦力矩的汁算 二幅：监一轧馄轴承中的附加摩擦力矩血一传动机构中的摩擦力矩第道次 血二3. 19/1+33. 79二36. 98KN m四辘：心仁 D Jirj D支+ (1/r)-1) M:/i第八道次底二0. 604MNm其他各道次计算值见表4.5电动机额定力矩的计算二辘轧机主电机额定力矩计算M =955 /nK1 二9550X2500X2/80二596. 9KN m四幅轧机主电机额定力矩计算M =955/ 二9550X2050

28、X2/100二391. 6KN m分别为二楹轧机和四親轧机主电机的额定功率二幅轧机和四幅轧机主电机所选用的转速4.6空转力矩的确定因为=(0. 030. 06) 览一电动机额定扭矩，05M所以二幅以二0. 05妒29. 85KN*m四幅以二0. 05必习9 5&Nm4.7动力矩的计算动力矩的计算公式必=aGlf/375 (加速轧制)Md =bGlf/375 (减速轧制)a b为加速度；G为转动部分的重量；D转动部分的惯性直径查得 GD为 15X105N id加速轧制期的动力矩Ma =160KNm减速轧制期的动力矩孔二240KNm4. 8各道次各阶段的传动力矩计算根据轧制图表速度图汁算各道次的输

29、出力矩；绘制力矩图；4. 8. 1稳定轧制时期动力矩的计算Mn=M:/iMx第一道次稳定轧制时的动力矩为Mn二255. 13KNm其他各道次计算值见表4. 8. 2加速轧制时的传动力矩讣算Mn二恋=/血+血叽第一道次加速轧制时的传动力矩为Mn二188. 3/1+36. 98+29. 85+160=415. 13KNm 其他各道次计算值见表4. 8. 3减速轧制时的传动力矩计算Mn二此/血+必-Md匕第一道次减速轧制时的传动力矩为Mn二188. 3/1+36. 98+29. 83-240二-18. 66KNm 其他各道次计算值见表4. 8. 4空转加速期肠?三也力履29. 85+160二 189

30、. 85KN m 其他各道次计算值见表4. 8. 5空转等速期M=Mk4. 8. 6 空转减速期 Mn二址一85-240二-210. 15KN m4. 9力矩图表所以其他道次的轧制力矩，附加摩擦力矩，空转力矩列表如下: 表6-2道次123406789101112M： (MN-m)0. 770. 791.001.050. 600. 481. 120. 980. 240. 110. 130. 140.4310. 4980. 6920. 7920. 5760. 5391.0720. 9550.4130. 2540. 3070. 3310. 0240. 0260. 0340. 0370. 0240.

31、0200. 0440. 0390.0130. 0070. 0070. 009麗(0m)0.4550. 5240. 7260. 8290. 6000. 5591. 1160. 9940. 4260. 2610.3140. 340M (Jm)0. 0720. 0720. 0720. 0720. 0720. 0720. 0720. 050. 050. 050. 050. 05轧制力矩图见附图一。4.轧幅力矩图在各个期间内转动的总力矩为：加速轧制期 畑+孔,不考虑动力矩，贝9必畝我子胚+於0.77+ 0.455 +0. 072=1. 297MX-m等速轧制期MS=M,=1. 297 MN*m减速轧制期

32、 Mf=曰.297 MN*m空载加速期 Mi=必七加我二0. 072 MN-m空载减速期胎我一甌我二0.072 MXm其它道次的各期间总力矩如下表所示表6-3道次12345678910il120. 0720. 0720. 0720. 0720. 0720. 0720. 0720. 050. 050. 050. 050. 05胚(MNf)1.2971.3861.79S1.9511.2721. 1112. 3082. 2040.7160. 4210. 4940. 530Ms1.2971. 3861.7981.9511. 2721. 1112. 3082. 2040.7160. 4210. 4940

33、. 5301.2971.3861.79S1.9511.2721. 1112. 3082. 2040. 7160. 4210. 4940. 530Ms0. 0720. 0720. 0720. 0720. 0720. 0720. 0720. 050. 050. 050. 050. 054. 10校核各个机架主电机容量4. 10. 1求两机架的等效力矩等效力矩的计算叭进|严式中.If _等效力無庄一轧制时间内各段纯轧时间的总和r t:轧制周期内各段间隙时间的总和各段轧制时间所对应的力矩必;一各段间隙时间所对应的空转力矩二幅轧制主电机前等效力矩最大的为第8道次%产0. 5X826. 372+0. 33

34、X426. 372+666. 373X 1. 44+0. 5X189. 952+210. 153X0. 33+ 29. 853X11. 17/(2. 26+12)二275. 64KN m四幅轧制主电机前7道次中等效力矩最大的为第7道次Mj=MjUsS=219. SKN m校核电动机温升条件血;心血 所以主电机不会过热，满足生产要求4. 10. 2.校核电动机的过载条件监-轧制周期内最大力矩心-过载系数 胎电动机额定力矩二馄轧制电动机心=2. 25 ; 二530. 55KNmK風产2. 25X591. 9二 1331. 8KN m530. 55KN m1331.8KN m四幅轧制电动机 反=2.

35、 5 ;.监二276. 91KXm忑妒2. 5X391.6=979KN m276. 91KN m979KN m4. 10. 3.电动机功率的计算公式为 N=(0. 105冏/)/rjN电动机转速0 电动的到轧机的传动效率 为0.83二幅轧机电动机功率 n二80r/min rj =0. 85 监二275. 64KN mN=0. 105X275. 64X80/0. 85=2315kw2500X2kw（额定功率）四幅轧机电动机功率n=100r/min rj二0. 85 必$219. 08KNmN=0. 105X219. 08X100/0. 85=2706. 3kw2050X2kw（额定功率）设计心得体会经过这次中厚板压下规程课程设计，我进一步了解了中母板压下规程的设计过程，使 得在书本和课堂上学到的知识能与实践相结合，加强了我的中厚板压下规程设计知识， 我对中厚板压下规程设计工艺产生更浓厚的兴趣，使个人的中厚板压下规程设计工艺的 能力得到综合运用，做到设计理论论据充分，设计方案力求合理。增强对中厚板压下规 程设计工艺的独立工作能力，以严谨的科学态度和正确的设计思想完成设计