课程设计（论文）宽厚板轧制规程设计

1、学 号：200606040226hebei polytechnic university课程设计论文题目: 宽厚板轧制规程设计专 业：材料成型及控制工程班 级：06成型（2）班学生姓名：指导教师： 2010年03月12日36河北理工大学课程设计 引言 引 言最近一二十年来国外厚钢板轧机及其生产线技术装备方面的发展，主要是围绕提高产品尺寸精度及表面质量，提高产品力学性能及焊接性能，提高产品的成材率及直行率，提高自动化程度和操作可靠性等等方面进行1。为满足上述各方面的工艺技术和操作要求，主要的相关技术如下:1.高尺寸精度轧制工艺技术:厚度、宽度、板形(平坦度、凸度)控制技术。 2.为满足tmcp轧

2、制工艺的低温大压下、大功率、高转矩和高刚性的四辊可逆式轧机和厚板轧后加速冷却技术。（tmcp（thermomechanicalcontrolprocess：热机械控制工艺）就是在热轧过程中，在控制加热温度、轧制温度和压下量的控制轧制（controlrolling）的基础上，再实施空冷或控制冷却及加速冷却（acceleratedcooling）的技术总称。由于tmcp工艺在不添加过多合金元素，也不需要复杂的后续热处理的条件下生产出高强度高韧性的钢材，被认为是一项节约合金和能源、并有利于环保的工艺，故自20世纪80年代开发以来，已经成为生产低合金高强度宽厚板不可或缺的技术。随着市场对tmcp钢的要

3、求不断提高，tmcp工艺本身也在应用中不断发展。从近几年的研究工作看，重点是放在控制冷却，尤其是加速冷却方面。）3.提高产品成材率的平面形状控制技术。4.提高产品直行率，即降低离线的表面修磨量和冷矫直量.在厚板生产中的关键工序为高压水除鳞、轧制、加速冷却、热矫直、冷床等。5. tmcp工艺的板坯加热温度为950，出炉温度虽低于常规轧制，但对板坯温度的均匀性要求高(温差30 )，大量采用热装板坯对提高出炉温度均匀性有利。6.厚钢板生产特点是品种多(钢种多，用途广)、规格范围大，因而板坯库、成品库由计算机管理更显得必要。厚板生产特点和难点:1. 由于宽厚比和表面积都很大，厚板轧制力大,凸度不易控制

4、，残余应力严重，表面平直度、光洁度要求越来越高；2.轧制压力不易渗透，易于残留应力，大部分宽厚板产品需要退火处理，车间有众多热处理炉。河北理工大学 课程设计 目录目录1 绪论11.1宽厚板生产简介11.2现代化5米特宽厚板轧机的技术特征：12 主要设备的介绍及选择22.1宽厚板轧制工艺流程22.2 设备介绍22.3 轧机选择32.3.1粗轧机32.3.2精轧机32.3.3立辊轧机43 压下规程53.1 压下规程设计方法53.2 典型产品压下规程设计53.2.1 典型产品的轧制条件53.2.2 轧制道次确定53.2.3 典型产品dh40轧机压下规程设计63.3 辊缝计算124 轧辊强度及主电机能

5、力校核134.1 轧辊强度校核134.1.1 支撑辊校核134.1.2 工作辊的校核164.1.3 接触应力计算164.2 主电机能力校核195 轧制图表和产量计算225.1 轧制图表225.1.1 研究轧机轧制图表的意义225.1.2 轧制图表的基本形式及其特征225.1.3 轧制图表的计算235.2 年产量的计算245.2.1 轧机小时产量计算245.2.2 轧钢机平均小时产量255.2.3 年产量的计算265.2.4 提高年产量的途径276 板凸度286.1 板型控制理论286.2 板型控制策略296.3 板凸度计算306.3.1 轧辊挠度计算316.3.2 弯辊力的影响凸度326.3.

6、3 cvc辊型计算326.3.4 轧辊热膨胀计算336.3.5 轧辊的磨损对辊缝的影响346.3.6 初始加工辊型确定346.4 板型控制量计算结果346.4.1各参数相应取值346.4.2计算结果35参考文献36河北理工大学 课程设计 1 绪论1 绪论1.1宽厚板生产简介5米级特宽厚板轧机是指轧机工作辊身长5米以上的厚板轧机，目前能轧制最宽厚板轧机辊身长为5500mm，已建成投产的有4台(日本新日铁大分厂，jef京滨厂，jef仓敷厂，德国迪林根公司)；厚板轧机轧辊辊身长为52005300mm的有5台(美国卢肯斯科茨维尔厂，美国钢铁公司格里厂，日本新日铁室兰厂，住友金属鹿岛厂，俄罗斯莫斯科镰刀

7、和斧头厂)；另外有7台均为5mm轧机(德国多特蒙德厂、米尔海姆厂、法国敦刻尔克厂、俄罗斯下塔吉尔厂、伊诺尔斯克厂、中国宝钢集团和沙钢集团)。在已建成投产的16台5米级厚板轧机中，以日本为最多，拥有5台，其次是俄罗斯和德国各拥有3台，美国和我国各有2台，法国有1台。二、5米级特宽厚板轧机的规格和性能5000mm厚板轧机可以生产宽至4850mm、厚5300mm的钢板，宝钢5omm轧机二期工程建成后可以生产厚至400mm的钢板。5m轧机一般采用连铸板坯为原料，坯厚至300mm，宽至2500mm，长至5400mm。更厚的钢板需用1m厚大钢锭为原料轧制。1.2现代化5米特宽厚板轧机的技术特征：1轧机采用

8、高刚度大功率可以单次大压下量进行控制轧制。这样做的原因是： 1）可以用单次大压下量轧制，使钢板得到细晶粒组织，提高钢板性能； 2）便于采用控温轧制，在较低的温度下进行轧制； 3）减少轧制时弹跳，可以得到更为精确厚度的钢板。2采用tmcp技术。3现代化厚板轧机均采用液压压下厚度控制、弯辊装置及凸度控制装置等， 4采用强力矫直机。5切边剪及定尺剪均采用滚切式剪，不再用铡刀剪。6完善的热处理设备。7设立轧辊线全线跟踪系统。河北理工大学 课程设计 2 主要设备2 主要设备的介绍及选择2.1宽厚板轧制工艺流程宽厚板轧制流程主要包括：铸坯加热炉高压水除鳞机架辊除鳞粗轧机精轧机控制冷却压平机/热矫直机冷床翻

9、板超声波探伤激光划线火焰切割机/横剪切头尾、滚切剪双边定尺、取样喷丸加热淬火表面检查修磨涂漆烘干打字喷号垛板入库等步骤，在实际应用中可根据情况进行调整。 2.2 设备介绍当今新型热带轧机主要有：cvc轧机、hc轧机、vc轧机、pc轧机、ssm轧机等。cvc(continuously variable crown)轧机介绍：图1 cvc轧机原理图cvc轧机是sms公司在hcw轧机的基础上研制成功的。近年来广为采用的cvc轧机是德国技术和其他国家专利的结合物，它被世界各国认为是一个能对辊型进行连续调整的理想设备。cvc辊和弯辊装置配合使用可调辊缝达600微米。cvc精轧机组的配置一般是，前几个机架

10、采用cvc辊主要控制凸度，后几个机架采用cvc辊主要控制平直度。cvc的基本原理是；将工作辊辊身沿轴线方向一半削成凸辊型，另一半削成凹辊型，整个辊身成s型或花瓶式轧辊，并将上下工作辊对称布置，通过轴向对称分别移动上下工作辊，以改变所组成的孔型，从而控制带钢的横断面形状而达到所要求的板形。（调节带钢凸度的原理图如下）图2 cvc轧机凸度的调整cvc轧机有很多优点：板凸度控制能力强，轧机结构简单，易改造，能实现自由轧制，操作方便，投资较少。cvc轧机的缺点：轧辊形状复杂，特殊，磨削要求精度高，而且困难，必须配备专门的磨床；无边部减薄功能，带钢易出现蛇形现象。此外随着轧辊窜动，热辊型及磨损辊型亦将窜

11、动。2.3 轧机选择本次设计经过综合对比和实际考察并结合设计目的和产品大纲要求，轧机具体的数据如下：2.3.1粗轧机类型:四辊可逆轧机最大轧制力/mn：108轧制速度/ms-1：7.3工作辊尺寸/mmmm：11105300支撑辊尺寸/mmmm：21004950每测最大弯辊力/mn：4轧机开口度/mm：550主电机功率/kw：210000ac主电机转速/rmin-1：050/120主电机额定力矩/mnm：210牌坊重量/t：约3902.3.2精轧机精轧机架采用大力矩、高刚度、高轧制速度，以满足低温控轧要求。主要从控制板型（板凸度，平直度等）方面考虑，而最终精轧机选用德国西门子的cvc轧机。类型：

12、cvcpluc四辊可逆式轧机最大轧制力/mn：108轧制速度/ms-1：7.3工作辊尺寸/mmmm：11105300支撑辊尺寸/mmmm：21004950工作辊窜动行程/mm：150每测最大弯辊力/mn：4轧机开口度/mm：550主电机功率/kw：210000ac主电机转速/rmin-1：050/120主电机额定力矩/mnm：210牌坊重量/t：约3902.3.3立辊轧机立辊轧机安装在精轧机前面，用于除鳞及宽度控制。立辊机架与水平机架呈近接布置，采用宽度自动控制（awc）短行程（ssc）技术，进行平面形状控制，可大幅度提高成材率和钢板宽度控制精度。最大轧制力/mn：5最大侧压量/mm：50辊身

13、直径/mm：1000/900辊身长度/mm：800河北理工大学 课程设计 3 压下规程3 压下规程3.1 压下规程设计方法压下规程是轧制制度（规程）最基本的核心内容，直接关系着轧机的产量和产品的质量。压下规程的主要内容包括：坯料尺寸选择；粗轧机组压下量分配及速度制度选择；精轧机组压下量分配及速度制度确定；粗轧及精轧各道力能参数计算及设备能力校核。制定轧制规程的原则：1. 在设备能力允许的条件下尽量提高产量；2. 在保证操作稳便的条件下提高质量。所谓的经验的方法是生产中往往参照现有类似轧机行之有效的实际压下规程，亦即根据经验资料进行压下分配及校核计算。本设计即采用经验方法制定压下规程。制定压下规

14、程的方法和步骤为：1. 在咬入能力允许的条件下，按经验分配各道次压下量；2. 制定速度制度，计算轧制时间并确定逐道次轧制温度；3. 计算轧制压力、轧制力矩及总传动力矩；4. 校验轧辊等部件的强度和电机功率；5. 按制定规程的原则和要求进行必要的修正和改正7。3.2 典型产品压下规程设计3.2.1 典型产品的轧制条件典型产品为6mm造船板，其轧制条件为：原料规格：300mm2300mm4200mm钢 种：dh40产品规格：60mm3000mm16000mm开轧温度：11503.2.2 轧制道次确定轧制道次用下式确定：(1)式中：n轧制道次；z有坯料到成品的总延伸系数；p各道次的平均延伸系数。总延

15、伸系数为：5平均延伸系数：1.15代入数据计算：则轧制道次取12道次。初步压下量分配如表6表6 压下量分配道次123456789101112延伸率1.15 1.16 1.16 1.19 1.23 1.13 1.13 1.16 1.15 1.15 1.13 1.00 压下量40353131301514141210803.2.3 典型产品dh40轧机压下规程设计1. 轧制方法：采用平面形状控制轧法，即mas轧制法。轧制过程可分为三步，首先是整形轧制，纵轧一道以平整板坯。然后转90进行横轧展宽，最后再转90进行纵轧成材。2. 分配压下量：采用按经验分配压下量再进行校核及修订的设计方法：先按经验分配各

16、道次压下量，排出压下规程如表7。3. 校核咬入能力：热轧钢板时咬入角一般为1522，低速咬入可取为20，故hmax =d(1-cos)=66m，故咬入不成问题（d取1110mm）。4. 确定速度制度：中厚板生产中由于轧件较长，为操作方便，可采用梯形速度图（图2）。根据经验资料取平均加速度a40r/(mins-1)，平均减速度b60r/(mins-1)。由于咬入能力很富余，故可采用稳定高速咬入，对15道次，咬入速度取n1=30rmin-1，对69道次，咬入速度取n1=50rmin-1，对10、11、12道次，咬入速度取n1=60rmin-1，为减少反转时间，一般采用低速抛出，取n2=20rmin

17、-1。当间隙充足时，抛出速度可略高。如1、3、6道次取n2=n1。表7 压下规程安排道次轧制方法机架形式轧件尺寸/mm压下量hblh/mm(h/h)/%除鳞除鳞箱300230042001轧边立辊30022504293502.22纵轧粗轧机260225049544013.3转903横轧粗轧机225495426003513.54横轧粗轧机194495430153113.8转905纵轧粗轧机163301558963116.06纵轧粗轧机133301572263018.4停留7纵轧精轧机118301581441511.38纵轧精轧机104301592411411.99纵轧精轧机903015106781

18、413.510纵轧精轧机783015123211213.311纵轧精轧机683015141331012.812纵轧精轧机60301516017811.813纵轧精轧机6030151601700.0图2 梯形速度图5. 确定轧制延续时间：如图2所示，轧件在每道中的延续时间tj有以下几部分组成：道次间隙时间t0（它包括空转加速时间、空转减速时间和停留时间），稳速轧制时间t1，匀减速轧制时间t2，即总轧制时间tj=t1+t2+t0，其中tzh=t1+t2为纯轧时间。轧制时间tzh的确定，可以根据轧制速度计算出来。对速度梯形图有以下关系式：(2)(3)(4)(5)式中：v1t1时间内的轧制速度；v2t

19、2时间内的轧制速度；d工作辊直径；l该道次轧后轧件长度。计算各道次轧制时间见表8。间隔时间t0的确定，根据宝钢5m宽厚板厂的生产数据资料作为参考，一般轧制时取t0=4.5s，转钢时取t0=14.5s8，粗轧到精轧时间取t0=10s，停留冷却时取t0=280s。表8 各道次轧制时间及轧制温度道次轧制方法轧制速度/r*min-1轧制时间/s间隙时间/s轧制温度/稳速抛出除鳞11501轧边30303.0 4.511492纵轧30302.8 14.51146转903横轧30201.5 4.511444横轧30301.7 14.51141转905纵轧30203.4 4.511386纵轧30204.2 2

20、80900停留7纵轧50502.8 4.58988纵轧50203.3 4.58969纵轧50203.8 4.589310纵轧50204.4 4.588911纵轧60204.3 4.588512纵轧60204.8 4.588113纵轧60204.8 8786. 轧制温度的确定：为了确定各道的轧制温度，必须求出逐道的温度降。高温时的轧件温度降可按辐射散热计算，而且认为对流相传导所散失的热量大致可以与变形功所转换的热量相抵消。由于辐射散热所引起的温降可由下列简化经验式计算：(6)式中：t道次的温度降，；t10前一道次轧制温度，；z辐射时间，该道次的轧制延续时间，s；h前一道次轧件厚度，mm；由于轧件

21、头部和尾部道次间的辐射时间不同，为设备安全计，确定各道的温降时辐射时间应以尾部时间为准；轧制线采用高水平的控轧空冷工艺，在工艺选择、平面布置及过程控制等方面进行了充分考虑。为了减少控轧工艺对产量的影响，采用多块钢交叉轧制工艺及中间喷水冷却，加速冷却装置采用喷射冷却和层流冷却组合形式。所以在第6道次后钢板停留一定时间进行冷却，冷却到900后再进行轧制，重复上述公式计算轧制温度填入表8。表9 各道次的变形程度和变形速度道次轧制方法压下量变形速度/s-1(h/h)/%1轧边2.22纵轧13.31.73横轧13.51.84横轧13.82.05纵轧16.02.36纵轧18.42.77纵轧11.33.88

22、纵轧11.94.29纵轧13.54.810纵轧13.35.111纵轧12.86.412纵轧11.86.513纵轧0.00.07. 计算各道次的变形程度：各道次的压下率(7)式中：h1为该道次的压下量；h入口厚度，即前一道轧完轧件厚度。计算结果列于表9。8. 计算各道次的平均变形速度：各道次的变形速度可用下式计算：(8)式中：r、v轧辊半径及线速度；h、h轧件轧前、轧后的厚度。各道次的变形速度见表9。表10 各道次的变形抗力、平均单位压力和总压力道次轧制方法变形抗力/mpa变形区长度/mm系数平均单位压力/mpa轧制压力/mn1轧边2纵轧121149.00.93129.243.303横轧1221

23、39.40.94131.991.044横轧122131.20.95133.986.975纵轧120131.20.99136.153.836纵轧121129.01.03143.055.637纵轧12291.20.98137.337.768纵轧23988.11.00274.072.839纵轧25088.11.03296.178.7010纵轧26981.61.05323.879.6711纵轧28274.51.06343.477.1412纵轧27466.61.06334.867.2813纵轧00.00.790.00.009. 计算各道次的变形抗力：参考变形抗力曲线及宝钢轧制dh40钢数据，各道次的变形

24、抗力见表10。10. 计算各道次的的平均单位压力：根据中、厚板轧制情况，可取应力状态影响系数：(9)式中：h变形区轧件的平均厚度；l变形区长度。单位压力(20107pa)时应考虑轧辊弹性压扁的影响，由于轧制中厚板时各道次的的平均单位压力一般在此值以下，故可不计压扁影响，此时变形区长度：(10)平均单位压力：(11)各道次的平均单位压力见表10。11. 计算各道次的总轧制压力：各道的总轧制压力按下式计算：(12)式中：b轧件宽度；l变形区长度。各道的总压力具体计算值见表10。12. 计算各道次的传动力矩：轧制力矩按下式计算：(13)式中：合力作用点位置系数（或力臂系数）中厚板一般取为0.40.5

25、，粗轧道次取大值，随轧件的变薄则取小值，取为0.45。各道次的轧制力矩值见表11。传动工作辊所需要的静力矩，除轧制力矩外，还有附加摩擦力矩mm，它由以下两部分组成，即mm=mm1+mm2，其中mm1在四辊轧机可近似地由下式计算：(14)式中：f支撑辊轴承的摩擦系数，取f0.005；dz支撑辊辊颈直径，对于粗轧机：dz1575mm；对于精轧机：dz1575mm；dg、dz工作辊及支撑辊直径，对于粗轧机：dg1110mm，dz=2100mm；对于精轧机：dg1110mm，dz=2100mm。mm2可由下式计算：(15)式中：传动效率系数。本轧机无减速机及齿轮座，但接轴倾角，故取，故得。表11 各道

26、次的力矩道次轧制方法力矩/mnmmm1mm2mmmkmzm1轧边2纵轧0.180.360.540.305.816.653横轧0.380.711.090.3011.4212.814横轧0.360.641.000.3010.2711.575纵轧0.220.390.620.306.357.276纵轧0.230.400.630.306.467.397纵轧0.160.200.350.303.103.758纵轧0.300.360.670.305.786.759纵轧0.330.390.720.306.247.2710纵轧0.330.370.700.305.856.8511纵轧0.320.330.650.30

27、5.176.1212纵轧0.280.260.540.304.034.8713纵轧0.000.000.000.300.000.30各道次的摩擦力矩值见表11。轧机的空转力矩（mk）根据实际资料可取为电机额定力矩的36，即粗轧机：取mk0.3mnm。精轧机：取mk0.3mnm。因此电机轴上的总传动力矩为：(16)各道次的总传动力矩值见表11。3.3 辊缝计算依照西姆斯弹跳方程计算各道设定辊缝其中轧机刚度为8000kn/mm，计算结果见表12。(17)表12 精轧各道的轧制力道 次1234567出口厚度（mm）1181049078686060设定辊缝118.0103.989.977.967.959.

28、960.0河北理工大学 课程设计 4 轧辊校核及主电机校核4 轧辊强度及主电机能力校核4.1 轧辊强度校核总的说来，轧辊的破坏决定于各种应力（其中包括弯曲应力、扭转应力、接触应力，由于温度分布不均或交替变化引起的温度应力以及轧辊制造过程中形成的残余应力等）的综合影响。具体来说，轧辊的破坏可能由以下三方面的原因造成：1. 轧辊的形状设计不合理或设计强度不够。例如，在额定负荷下轧辊因强度不够而断裂后因接触疲劳超过许用值，是辊面疲劳剥落等；2. 轧辊的材质、热处理或加工工艺不合要求。例如，轧辊的耐热裂性、耐粘附性及耐磨性差，材料中有夹杂物或残余应力过大等；3. 轧辊在生产过程中使用不合理。热轧轧辊在

29、冷却不足或冷却不均匀时，会因热疲劳造成辊面热裂；在冬季新换上的冷辊突然进行高负荷热轧，热轧的轧辊骤然冷却，往往会因温度应力过大，导致轧辊表层剥落甚至断辊；压下量过大或因工艺过程安排不合理造成过负荷轧制也会造成轧辊破坏等9。由此可见，为防止轧辊破坏，应从设计制造和使用等诸方面去考虑。设计轧辊时，通常是按工艺给定的轧制负荷和轧辊参数进行强度校核。由于对影响轧辊强度的各种因素（如温度应力、参与应力、冲击载荷值等）很难准确计算，为此，设计时对轧辊的弯曲和扭转一般不进行疲劳校核，而是将这些因素的影响纳入轧辊的安全系数中（为了保护轧机其他重要部件，轧辊的安全系数是轧件各部件中最小的）。为防止四辊板带轧机轧

30、辊辊面剥落，对工作辊和支撑辊之间的接触应力应该做疲劳校验。4.1.1 支撑辊校核四辊轧机的支撑辊直径d2与工作辊径d1之比一般在1.52.9范围之内。显然，支撑辊的抗弯端面系数较工作辊大的多，即支撑辊有很大的刚性。因此，轧制时的弯曲力矩绝大部分有支撑辊承担。在计算支撑辊时，通常按承受全部轧制力的情况考虑。由于四辊轧机一般是工作辊传动，因此，对支撑辊只需计算辊身中部和辊径端面的弯曲应力。支撑辊的弯曲力矩和弯曲应力分布见图3。在轧辊的1-1断面和2-2断面上的弯曲应力均应满足强度条件，即(18)(19)式中：p总轧制压力；d1-1 、d2-21-1和2-2断面的直径；c1、c21-1和2-2断面至

31、支反力/2处的距离；rb许用弯曲应力。图3 轧辊受力图支撑辊辊身中部3-3断面处弯矩是最大的。若认为轴承反力距离l等于两个压下螺丝的中心距l0，而且把工作辊对支撑辊的压力简化成均布载荷（这时计算误差不超过913%），可得3-3断面的弯矩表达式(20)辊身中部3-3断面的弯曲应力为(21)式中的d2应以重车后的最小直径代入。因两架轧机是可逆式轧机，故只需校核每架轧机受力最大的那一道次即可，因粗轧机第三道次横轧受力最大、精轧机第十道次纵轧受力最大，所以我们只校核这两道次的弯曲应力。又因辊径直径和长度一般近似地选：粗轧机取则：精轧机取则：代入公式计算数据得：粗轧机：精轧机：本设计支撑辊为合金锻钢rb

32、=140150mpa，可见支撑辊的弯曲应力远远小于该许用应力。4.1.2 工作辊的校核由于有支撑辊承受弯曲力矩，故工作辊可只考虑扭转力矩，即仅计算传动端的扭转应力。扭转应力为(22)式中：mk作用在一个工作辊上的最大传动力矩；wk工作辊传动端的扭转断面系数。而(23)粗轧机：精轧机：本设计工作辊为合金铸铁b=350400mpa，而许可扭应力约为=0.36b，即=126144mpa，可见工作辊的弯曲应力远远小于该许用应力，故能满足生产要求。4.1.3 接触应力计算四辊轧机支撑辊和工作辊之间承载时有很大的接触应力，在轧辊设计及使用适用时应进行校核计算。假设两辊间作用力沿轴向均匀分布，由弹性力学知，

33、辊间接触问题平面应变问题。h赫茨（hertz）理论认为：两个圆柱体在接触区内产生局部的弹性压扁，存在呈半椭圆形分布的压应力。半径方向产生的法向正应力在接触面的中部最大。最大压应力及接触区宽度2b可由下公式计算图4 工组辊与支撑辊相图接触情况及工组辊与支撑辊接触区主要应力的大小及分布(24)式中：q加在接触表面单位长度上的负荷；d1 、d2及r1 、r2相互接触的两个轧辊的直径及半径； k1，k2与轧辊材料有关的系数。与轧辊材料有关的系数：，(25)式中：v1、v2及e1、e2两轧辊材料的波松比和弹性模数本。设计取e1=210gpa；e2=210gpa。若两辊波松比相同并取v1=v2=v=0.3

34、，则上式可简化为对于粗轧机：则对于粗轧机：则得其对应的许用接触应力分别为：支撑辊表面硬度hs=4550，需用应力=2100mpa，r1=0.6m，=630mpa。可见正应力均小于许用正应力，故能满足生产要求。此应力虽很大，但对轧辊不致产生很大的危险。因为在接触区，材料的变形处于三向压缩状态，能承受较高的应力。在两辊间的接触区中，除了须要校核最大正应力外，对于轧辊体内的最大切应力也应进行校核。图4表示了辊内切应力分布的状况。主切应力在接触点o处其值为零，从o点到a点逐步增大，a点距接触表面深度z=0.78b，该点45（max）=0.304max。为保证轧辊不产生疲劳破坏，45（max）值应小于许

35、用值即而有：由此可见，切应力小于许用切应力，故能满足生产要求。辊身内部zy平面内的切应力zy的存在，也造成轧辊剥落的原因，zy沿y轴是反复交变存在的。由图4可见，zy在z=0.5b，y=0.85b处（c点）达到最大值。一般称zy(max)为最大反复切应力。由于最大反复切应力zy(max)小于45（max），故当45（max）满足要求时，最大反复切应力也满足要求。4.2 主电机能力校核在中厚板可逆式轧机中，轧制过程是这样进行的：轧辊在低速下咬入轧件，然后提高轧制速度进行轧制，而在即将轧完时，又降低轧制速度，实现低速抛出。因此轧件通过轧辊的时间有三部分组成：加速时间、稳定轧制时间和减速时间。由于轧

36、制速度在轧制过程中是变化的，所以负荷图必须考虑动力距md，此时负荷图是由静负荷与动负荷组合而成，如图5所示。如果主电机加速度在加速期用a表示，在减速期用b表示，在各期间内的转动总力矩为：咬入后加速期(26)稳定速度期tmk(b)(a)ttmkmjnnancnb咬入抛出反转t1t2t3t4t5tatbtc间歇(c)(d)mkmktmmtm2m3m4me+-m5+-mdmd1md2md4md3图5 可逆轧机的轧制速度与负荷图(a)速度图；(b)静负荷图；(c)动负荷图；(d)合成负荷图(27)减速期(28)式中：g转动部分的重量，t；d惯性直径，mm。同样，可逆式轧机在空转时也分为加速时间、稳定速

37、度时间和减速时间。由于直流他激电动机作主传动时，a和b为常数，所以在空转时在各期间内的转动总力矩为：加速期(29)稳定速度期(30)减速期(31)表13 各道次各期间总力矩和时间道次轧制时空转期稳定期减速期加速期减速期时间/tm3时间/tm4时间/tm1时间/tm5122.846.650.005.870.750.820.50-0.4831.3512.810.1712.030.750.820.33-0.4841.7311.570.0010.790.750.820.50-0.4853.247.270.176.490.750.820.33-0.4864.017.390.176.610.750.820

38、.33-0.4872.803.750.002.971.250.820.83-0.4882.836.750.505.971.250.820.33-0.4893.337.270.506.491.250.820.33-0.48103.896.850.506.071.250.820.33-0.48113.616.120.675.341.500.820.33-0.48124.154.870.674.091.500.820.33-0.48134.150.300.67-0.481.500.820.33-0.48其中，此设计中采用稳定高速咬入，即没有咬入后加速期。空转稳定速度为0，即m6=0。并且设计中取平均

39、加速度a40r/(mins-1)，平均减速度b60 r/(mins-1)。粗轧机：工作辊：支撑辊：精轧机：工作辊：支撑辊：计算各道次各期间总力矩和时间填入表13。表14 各道次总力矩校核道次mmaxmhmjummh126.6520.005.5510.00312.8120.009.7310.00411.5720.008.8210.0057.2720.006.3110.0067.3920.006.5710.0073.7520.002.8710.0086.7520.005.4810.0097.2720.006.0410.00106.8520.005.8210.00116.1220.005.0410.

40、00124.8720.004.0810.00130.3020.000.4810.00取为2.0；计算各道次力矩矫核填入表14。电动机额定力矩：有表中数据可知选用额定力矩210mnm的主电机满足要求。河北理工大学 课程设计 5 轧制图表和产量计算5 轧制图表和产量计算5.1 轧制图表5.1.1 研究轧机轧制图表的意义轧机的工作图表，或称轧制图表是研究和分析轧制过程的工具。在轧制图表中表示了轧制过程中道次与时间的关系。通过对这些关系的研究与分析可以清楚地看到：轧件在轧制过程中所用的轧制时间、各道次之间的间隙时间、轧制一根钢机组所需要的总的延续时间和轧制过程小轧件交叉轧制的情况、轧件在任一时间所处的

41、位置等等。轧制图表在轧钢生产过程中的作用归结起来主要是以下几点：1. 分析与研究轧钢机工作情况，找出工序间的薄弱环节，以利于改进，使轧制过程趋于合理；2. 准确计算轧制时间，同时轧钢时的交叉时间，各工序之间配合的时间以及轧制节奏时间等，用以计算轧钢机的产量；3. 计算轧制过程中轧辊、机架等所承受的轧制压力和核算电动机传动轧机所承受的负荷情况。5.1.2 轧制图表的基本形式及其特征轧制图表表示和反映了轧制道次和时间之间的关系。而在轧制图表中所标明的纯轧时间、间隙时间、轧制节奏时间和轧制总延续时间被称之为四个特征时间。轧机布置方式不同，轧制产品品种不同，轧制图表形式也不一样，则反映轧制过程的这四个

42、特征时间的变化规律也不同。从一定意义上讲，研究轧制图表就是研究这四个特征时间的内在联系和它们之间在不同轧机布置时的变化规律。几种典型轧机的轧制图表形式如下。单机座可逆式轧机的工作图表生产各种坯料的初轧机、厚板轧机都是可逆式的单机座轧机。这类轧机的工作图表形式如图9所示，其轧制图表的时间特征为：(32)式中：t 轧制节奏时间，s；tz一根钢的总延续时间，s；t上根轧完到下根开始轧的间隔时间，s。而(33)式中：tzh各道次纯轧时间之和，s；tj 各道次间的间隙时间之和，s。因此，各道次的纯轧时间是递增的。即随轧制道次的增加的加长。这类轧机的间隙时间依各道次间的操作情况而定，有时长，有时短，它们之

43、间没有固定的变化规律。图6 单机座可逆式轧机的工作图表分析连续式轧机的轧制图表很容易看到，连续式轧机具有短的总延续时间和轧制节奏时间，这就是为什么连续式轧机具有较高的小时产量和能在一定的加工温度的范围内完成金属轧制变形的重要原因。综合上述的几种典型的轧制图表形式，本设计是顺列式轧机，其轧机工作图表如图所示；图7 两架顺列轧机工作图表5.1.3 轧制图表的计算宽厚板生产线的轧制是在粗轧机、精轧机两架轧机上完成的，轧机轧制图表如图9所示。图8 工作图表1. 轧机的总延续时间2. 轧制的交叉时间取3. 轧制的节奏时间5.2 年产量的计算轧机产量是衡量轧机技术经济效果的一个主要指标，是车间设计中重要的

44、工艺参数。设计的任务就是发挥轧机的生产能力，使车间建成后在预定的时间内达到和超过设计水平。因此，轧机生产水平的高低和它实际能达到的能力是衡量设计质量的重要指标。5.2.1 轧机小时产量计算轧机单位时间内的产量称为轧机的生产率。分别一小时、班、日、月、和年为时间单位计算。其中，小时产量为常用的生产指标。在生产过程中，轧机实际小时产量可用下式计算：(34)式中：a轧机小时产量，t/h；t节奏时间，s；q原料重量，t；k1称为轧机利用系数；b成品率，。在计算小时产量时，初轧机、厚板轧机是按原料重量计算的。取原料重量理论上的轧制节奏时间与轧机实际达到的轧制节奏时间的比值称为轧机利用系数。它反映了轧机轧

45、制节奏失调的程度，反应了轧机理论小时产量和实际小时产量的差异。k1值的大小很难进行理论上的计算，实际进行轧钢车间设计时对于不同的轧机推荐使用如下数值：开坯机：k10.850.90成品轧机：k10.800.85取轧机利用系数设计宽厚板轧机将采用当前最先进的高精度控轧技术，除保证产品尺寸精度及外形质量满足用户要求外，还设计目标成材率为90%，为世界一流。在一般情况下、轧钢车间各个生产工序的能力应大于轧机的生产能力，故通常即以轧机的产量代表整个车间的产量。但在个别情况下由于设计考虑不周或生产条件发生变化，车间其他生产环节的能力不一定大于轧机的生产能，那么此时应以薄弱环节的生厂能力代表整个车间的生产水平，这才符合车间的实际情况。总上，本设计中板轧机典型产品60mm宽厚板实际小时产量为：5.