金属材料工程课程设计

1、目录1板带钢的基本简介22制定生产工艺流程与工艺制度32.1制定生产工艺32.2制定工艺制度3 2.3坯料的选择32.4轧辊辊身长度的确定32.5轧辊辊径的确定33基本参数的计算43.1轧制道次的计算43.2产品尺寸确定43.3最大压下量的计算43.4压下量的分配54轧制速度和轧制时间的确定55轧制温度的计算166轧制压力的计算171板带钢的基本简介 随着中国经济建设的快速发展，各行业对板带钢的需求量逐年递增，板带钢已成为最主要的钢材产品，约占钢材总量的45%，在汽车、造船、桥梁、建筑军工、食品和家用电器等工业上得到了广泛应用。另外，板带钢还是生产焊接钢管、焊接型钢及冷弯型钢的原料。当前，在工

2、业比较发达的几个主要产钢国，板带钢在轧制钢材中所占比重达60%70%，甚至更高，板带钢的生产技术水平在轧材中所占的比例，可以作为衡量一个国家轧钢生产发展水平的标志，也可以作为衡量一个国家国民经济水平高低的指标之一。随着国民经济的迅速发展，对板带钢的品种规格、尺寸精度及性能都提出了更为严格的要求。板带钢按厚度一般可分为厚板（包括中板、厚板及特厚板）、薄板和极薄带材三大类。我国一般称厚度在4.0mm以上的为中厚板（其中420mm的为中板，2060mm的为厚板，60mm以上的为特厚板），4.00.2的为薄板，0.2mm以下的为极薄带材或箔材。目前，箔材最薄可达0.001mm，而特厚板可厚至500mm

3、以上，最宽可达5000mm。热轧板带钢的厚度和宽度范围见下表。 分类厚度范围/mm宽度范围/mm特厚板>6012005000厚板20606003000中板4.0206003000薄板0.24.05002500带材<6202500 本设计的产品为的中板设计2制定生产工艺流程与工艺制度2.1制定生产工艺 选择坯料坯料清理加热除鳞粗轧精轧矫直冷却表面检查切边定尺取样检测打印标签入库2.2制定工艺制度 坯料出加热炉的温度取1200，进入粗轧机的温度取1150，进入精轧机的温度取1000，终轧温度初步定为800。除鳞过程中采用高压水去除坯料表面的氧化铁皮。在轧制过程中采用纵轧2道次，然后横轧

4、到底的方法。2.3坯料的选择 根据要求，坯料的厚度在180mm300mm以内选取，针对本设计的产品，初步选择280mm厚度的坯料，长度L和宽度B分别选取1800mm和1500mm，所以本设计中所选坯料的尺寸为。材质为Q235碳钢 在本设计中轧机的布置形式为双机架式，且粗轧机和精轧机均采用相同的四辊可逆式轧机，轧辊的材质均采用钢辊。2.4轧辊辊身长度的确定 由于成品宽度是2200mm，故选用辊身长度为2800mm的轧机。2.5轧辊辊径的确定 查表7-3，来确定四辊轧机的支承辊和工作辊的直径：对于工作辊，取 对于支承辊，取 此时，所以轧辊直径选用合理可行。3基本参数的计算3.1轧制道次的计算 热轧

5、板带钢生产中平均延伸系数在1.181.30，本设计中取，则轧制道次故轧制道次选为11道次。3.2产品尺寸确定 宽度：考虑到成品需要切边，故选取厚度：查阅GB/T709-1988，本设计中产品的尺寸公差为，采用负公差轧制，故选取，因为该尺寸为常温下冷尺寸，所以在轧制过程结束时不能是这个尺寸，应该采用该尺寸对应在终轧温度下的热尺寸，所以3.3最大压下量的计算 在热轧板带钢生产过程中，最大咬入角一般为15°22°，低速咬入时取为 20°，则最大压下量3.4压下量的分配根据经验进行各道次压下量，然后根据体积不变定理计算出每道次的轧件尺寸，并利用公式计算出各道次的压下率，列

6、于下表中。 道次轧制方法轧件厚度H/mm压下量/mm轧件长度L/mm轧件宽度B/mm压下率 /%0280180015001纵240402100150014.32纵200402521150016.73横170301933.5230015.04横140302346.5230017.65横115252858230017.96横90203460230017.47横72184325230020.08横56165559230022.29横42147412230025.010横3578898230016.711横29.885.1210419230014.64轧制速度和轧制时间的确定 中厚板生产中轧件的尺寸较

7、长，所以采用梯形速度图，由于在轧制过程中有低速咬入、高速轧制、低速抛出的规定，因此在本设计中拟定每道次的咬入速度，抛出速度，平均加速度，平均减速度，而在各道次的轧制中稳速轧制的稳定速度不同 第一道次：取稳定轧制速度 加速阶段：平均速度 加速时间 加速阶段轧件长度 减速阶段：平均速度 减速时间 减速阶段轧件长度 稳速阶段：速度 轧件长度 稳速轧制时间 该道次纯轧时间 第二道次：取稳定轧制速度 加速阶段：平均速度 加速时间 加速阶段轧件长度 减速阶段：平均速度 减速时间 减速阶段轧件长度 稳速阶段：速度 轧件长度 稳速轧制时间 该道次纯轧时间 第三道次：取稳定轧制速度 加速阶段：平均速度 加速时间

8、 加速阶段轧件长度 减速阶段：平均速度 减速时间 减速阶段轧件长度 稳速阶段：速度 轧件长度 稳速轧制时间 该道次纯轧时间 第四道次：取稳定轧制速度 加速阶段：平均速度 加速时间 加速阶段轧件长度 减速阶段：平均速度 减速时间 减速阶段轧件长度 稳速阶段：速度 轧件长度 稳速轧制时间 该道次纯轧时间 第五道次：取稳定轧制速度 加速阶段：平均速度 加速时间 加速阶段轧件长度 减速阶段：平均速度 减速时间 减速阶段轧件长度 稳速阶段：速度 轧件长度 稳速轧制时间 该道次纯轧时间 第六道次：取稳定轧制速度 加速阶段：平均速度 加速时间 加速阶段轧件长度 减速阶段：平均速度 减速时间 减速阶段轧件长度

9、 稳速阶段：速度 轧件长度 稳速轧制时间 该道次纯轧时间 第七道次：取稳定轧制速度 加速阶段：平均速度 加速时间 加速阶段轧件长度 减速阶段：平均速度 减速时间 减速阶段轧件长度 稳速阶段：速度 轧件长度 稳速轧制时间 该道次纯轧时间 第八道次：取稳定轧制速度 加速阶段：平均速度 加速时间 加速阶段轧件长度 减速阶段：平均速度 减速时间 减速阶段轧件长度 稳速阶段：速度 轧件长度 稳速轧制时间 该道次纯轧时间 第九道次：取稳定轧制速度 加速阶段：平均速度 加速时间 加速阶段轧件长度 减速阶段：平均速度 减速时间 减速阶段轧件长度 稳速阶段：速度 轧件长度 稳速轧制时间 该道次纯轧时间 第十道次

10、取稳定轧制速度 加速阶段：平均速度 加速时间 加速阶段轧件长度 减速阶段：平均速度 减速时间 减速阶段轧件长度 稳速阶段：速度 轧件长度 稳速轧制时间 该道次纯轧时间 第十一道次：取稳定轧制速度 加速阶段：平均速度 加速时间 加速阶段轧件长度 减速阶段：平均速度 减速时间 减速阶段轧件长度 稳速阶段：速度 轧件长度 稳速轧制时间 该道次纯轧时间 每道次间隙时间的选取：根据经验，粗轧时取间隙时间，精轧时取间隙时间。其中，根据本设计的要求，第二道次结束后有一个转钢过程，所以需要选取间隙时间较长，取。第七道次为粗轧最后一道，进入精轧机会经过一段辊道，此时选取间隙时间也较长，取。将以上计算结果统计于下

11、表中道次咬入转速稳定转速抛出转速纯轧时间间隙时间12040201.39622040201.6316第二道次结束转钢90°横轧到底32040201.30642040201.53652040201.82662060201.85672060202.1820第七道次（粗轧）结束经过辊道进入精轧机82060202.64592060203.335102060203.895112060204.465轧制温度的计算 热轧中厚板时，轧件温度下降一般只有辐射散热，轧件逐道温降可按下式计算： 式中 上一道轧制到下一道轧制时的温降，； 上一道轧制的轧件绝对温度，K； 辐射时间，即上一道轧制到下一道轧制的持续

12、时间，为上一道的纯轧时间与轧后间隙时间之和，s； 上一道轧制后的厚度，mm。为了使计算过程中不出现太大的误差，那么计算每道次的温度时均由第一道开始算。 进入粗轧机的温度 进入精轧机温度6轧制压力的计算 轧制压力是塑形变形时轧件作用在轧辊上的总压力的垂直分量，轧制压力的计算采用公式 式中 轧制压力； 平均单位压力； 轧件轧制前后平均宽度； 变形区长度。 由上述公式可以看出，只要确定出来平均单位压力，就可以计算出轧制压力。而在生产过程中，平均单位压力一般使用采利柯夫公式进行计算： 式中 m考虑中间主应力的影响因素，在11.15范围内变化，若忽略宽展，认为轧件产生平面变形，则； 应力状态系数； 被轧

13、金属的变形抗力。 在本设计中，忽略宽展，认为轧件产生平面变形，所以。应力状态系数 式中 考虑外摩擦影响的系数； 考虑外端影响的系数（，若，取1）； 考虑张力影响的系数。摩擦系数 式中 考虑轧辊材质的系数（一般钢辊取1，铸铁辊取0.8）； 考虑轧辊速度的系数（一般轧辊线速度小于2m/s取1，在24m/s取0.8）； 考虑合金成分的系数（一般碳钢取1，其余的合金钢按具体成分算）； 轧件的温度，。在平均单位压力的计算过程中，会用到下面两个图：图1 与和的关系图2 Q235钢变形抗力曲线 第一道次： 查图1可知 无张力轧制， 查图2可知 第二道次： 查图1可知 无张力轧制， 查图2可知 第三道次： 查

14、图1可知 无张力轧制， 查图2可知 第四道次： 查图1可知 无张力轧制， 查图2可知 第五道次： 查图1可知 无张力轧制， 查图2可知 第六道次： 查图1可知 无张力轧制， 查图2可知 第七道次： 查图1可知 所以 无张力轧制， 查图2可知 第八道次： 查图1可知 所以 无张力轧制， 查图2可知 第九道次： 查图1可知 所以 无张力轧制， 查图2可知 第十道次： 查图1可知 所以 无张力轧制， 查图2可知 第十一道次： 查图1可知 所以 无张力轧制， 查图2可知 将以上所有的计算结果编制成压下规程表，具体数据如下表：压下规程表道次H/mmh/mmL/mmB/mm/%轧制速度/r/mintz/st0/s轧制温度T/轧制力F/kNnynwnp02801800150011501240402100 150014.32040201.3961149.7215702200402521150016.72040201.63161148239703170301933.5230015.02040201.3061139.9282504140302346.5230017.62040201.5361139.5258205115252858230017.92040201.8261134.32861069