中厚板压下规程设计

1、铜陵学院课程设计第一章 选择坯料1.1制定生产工艺 产品牌号：45钢 产品规格：=10190010000mm本次所设计的产品为中厚板，连铸坯节能，组织和性能好，成材率高，主要用于生产厚度小于80mm中厚板，所以坯料选用连铸坯。根据车间设备条件及原料和成品的尺寸，确定生产工艺过程如下：原料的加热除鳞轧制（粗轧、精轧）矫直冷却划线剪切检查清理打印包装。 板坯加热时宜采用步进式连续加热炉，加热温度应控制在1200左右，以保证开轧温度达到1150的要求。另外，为了消除氧化铁皮和麻点以提高加热质量，可采用“快速、高温、小风量、小炉压”的加热方法。该法除能减少氧化铁皮的生成外，还提高了氧化铁皮的易除性。

2、板坯的轧制有粗轧和精轧之分，对双机架轧机通常将第一架称为粗轧机，第二架称为精轧机。粗轧阶段主要是控制宽度和延伸轧件。精轧阶段主要使轧件继续延伸同时进行板形、厚度、性能、表面质量等控制。精轧时温度低、轧制压力大，因此压下量不宜过大。 1.2 确定坯料尺寸 所设计的产品的尺寸为=10190010000mm，加上切边余量，将宽度设计为1950mm，长度暂时不定，设计坯料的尺寸。 产品的厚度h为10mm，首先选取压缩比，压缩比由经验值选取，选取的最低标准为6-8，因此压缩比选取9，则坯料厚度为90mm，由=1950mm，坯料=b-600, 取坯料长度=1350mm，由于体积不变，坯料在轧制过程中会产生

3、废料，选择烧损为98%，切损设计为98%，所以成材率=99%×98%=97%，则=计算得到=1610mm,最终确定坯料尺寸为：=9016101350mm 。第二章 变形量分配2.1 确定轧制方法 先经过二辊轧机纵轧一道，在不考虑切边的情况下，使板坯长度等于成品宽度，然后转90°横轧到所需规格。2.2 确定道次压下量坯料尺寸： =9016801350mm，则总的压下量为90-10=80mm。选取轧制道次n=10，根据经验方法制定压下规程。粗扎为前5道次（选取二辊可逆轧机），精轧为后5道次（选取四辊可逆轧机），制定压下规程如表1： 表2-2 道次压下量的分配粗扎道次轧制方式机架

4、h/mmb/mml/mmh/mme/%0除鳞高压水90161013501纵轧二辊7014351950200.222横轧二辊5519501826150.213横轧二辊4019502510150.274横轧二辊3019503347100.255横轧二辊251950401650.17精轧6横轧四辊201950502050.27横轧四辊161950627540.28横轧四辊141950717120.139横轧四辊121950836620.1410横轧四辊1019501003920.17第三章 变形工具的设定3.1二辊可逆轧机的确定初轧机轧辊受力较大且有冲击负荷，为提供的强度，粗轧选用二辊锻钢轧辊，辊面

5、硬度。3.1.1 辊身长度和轧辊名义直径的确定:=当=10002500mm,=150200mm。因为=1950mm，选取=200mm，得： =1950+200=2150mm中厚板轧机=2.22.8,选取2.5，得到=860mm。3.1.2 辊颈直径和长度的确定 辊颈选用滚动轴承=0.50.55，取0.55，得到辊颈直径470mm； =0.831.0，取辊颈长度400mm。 3.1.3 辊头的尺寸计算中厚板轧制辊头选用万象辊头: 计算的=850mm，=212mm，=425mm，=170mm，=170mm。3.1.4 过渡圆角mm3.1.5 校核咬入条件 咬入角一般=1525°，取=.m

6、m，粗轧各道次压下量最大为20 mm，满足咬入。3.2 四辊可逆轧机的确定 精轧选用四辊可逆轧机，热轧机工作辊选择轧辊材料时以辊面强度为主多采用铸铁轧辊，而支承辊在工作中主要承受轧制力，且直接较大，要考虑强度和轧辊淬透性，多选用含合金锻钢，因此四辊可逆轧机的工作辊选用铸铁轧辊，支承辊选用合金锻钢，。3.2.1 辊身的尺寸确定根据公式：= 当 =10002500mm,=150200mm，得=1950+200=2150mm。 工作辊直径：mm 支承辊直径：mm3.2.2 辊颈的尺寸确定工作辊：mmmm支承辊：mmmm3.2.3 辊头尺寸的确定 工作辊选用万象辊头，由于支承辊不传递扭矩，故不需要辊头

7、。对工作辊：mmmmmmmmmm3.2.4 过渡圆角 工作辊：mm 支承辊：mm3.2.5 校核咬入 咬入角一般=15-25，取=20，mm大于5mm，满足咬入条件。轧机尺寸设计如下表：表3-1 轧辊尺寸辊身/mm过渡圆角/°辊径/mm辊头/mm参数LDrldD1sabc二辊2150860103400470850212425170170支承辊215053864269269530132265106106工作辊21501075129537537第四章 轧制力计算4.1速度和时间制度的确定 中厚板轧件较长，为操作方便选用梯形图。根据经验资料取平均加速度=40rpm/s，平均减速度=60rp

8、m/s。由于咬入能力很富余，故采用高速稳定咬入，1至5道次咬入稳扎速度=20rpm，抛出速度=20rpm，6至10道次咬入稳扎速度=60rpm，抛出速度=30rpm，、为稳扎时的时间、平均速度、所扎扎件长度，、为减速轧制时间，为间隙时间，为轧制时间，计算公式如下：；间隙时间：根据经验，四辊轧机往返轧制，一般：3.5m，不用推床定心, = 2.5s；8m，用推床定心，= 6s；L8m，用推床定心，=4s。计算结果如下表：表4-1 轧制速度时间表道次/rpm/rpm/s/s/s/s/mm/s/mm/s/mm/mm1202019.717.52.29001950220204.62.52.1900182

9、6320205.32.52.89002510420206.32.53.890033475202010.664.69004016660309.162.60.5168912674386634760309.963.40.51689126756416348603010.463.90.5168912676537634960309.144.60.516891267773263410603010.145.60.5168912679405634由表可以得出粗扎时间为46.5s，精轧时间为48.6s，相差不大，满足一般生产要求。4.2 各道次轧制温度的确定 第一道次轧制之前，坯料被加热，为保证产品质量，粗轧时，

10、应将坯料温度控制在9501200之间，各道次轧制结束后轧件温度也应控制在这个范围内。因此我们选取开轧温度取1150，则=1150+273=1423K。为了确定各道轧制温度，必须求出逐道的温度降。高温时的轧件温度降可以按辐射散热计算，而认为对流和传导散失的热量大致可与变形功转化的热量相抵消。由于辐射散热所引起的温度降，在热轧板带时，可用以下公式进行计算：根据公式： 式中Z为辐射时间，即该道纯扎时间，Z=；前一道的绝对温度，单位K。由于轧件头部和尾部温度降不同，为设备安全着想，确定各道温度降时，应以尾部为准，同时间隙时间也有温度降，即公式：现按上式计算逐道温降。根据经验，一般的，取开轧温度为115

11、0。例如： 第一道（纵轧）KK同样道理可计算其它道次的轧制温度，结果如表4-2所示。4.3 各道变形程度由公式变形程度，即压下率= ，其中为各道次压下量，为各道次前轧件的厚度，如第一道次的压下率=，其他各道次压下率见下表4-2。4.4 各道次变形速率由公式 其中表示各道次轧辊最大速率，见表4-1，为各道次前轧件的厚度，为各道次后轧件的厚度，表示各道次压下量，表示工作辊的辊身的半径。因为咬入速度，稳轧速度，抛出速度取值不同，则v在各道次不全相同。如第一道次的变形速率 ，其他各道次变形速率见表4-2。4.5 屈服应力的确定45钢的屈服应力,例如，第一道次的屈服应力：MPa其他各道次金属变形抗力见表

12、4-2表4-2道次头部温度/K尾部温度/K纯扎时间/s间隔时间/s压下量/mm变形速率变形程度屈服应力/MPa01423142311421.31420.32.217.5202.430.22292140814062.12.5152.690.2130.131402.51399.42.82.5153.540.273441393.11389.13.82.5103.920.2534.751380.313694.6653.530.1732.6613621348.73.16510.240.241.771338.31322.83.96411.440.245.281310.41294.14.4629.710.1

13、342.191278.71267.25.14211.20.1447.51012471234.56.14213.240.1755.24.6 轧制力的计算由于所生产的产品是热轧板带材,所以计算轧制力所用公式选用sims公式： 其中，。由轧钢工艺中的图5-24及R/h 的关系图得出 ，由轧钢工艺中的图5-22得，因轧制时无张力，所以取=1,第一道次轧制力： MPa其它各道次见下表4-3：表4-3L接触长度RP/Mpam192.70.8114303.99280.30.8114303.2380.30.8114304.99465.50.9114304.6546.40.9114303.05636.70.91

14、12693.08732.81.0112692.99823.21.0112691.75923.20.9112691.981023.20.8112692.3第五章 轧辊强度校核5.1二辊强度校核5.1.1辊身强度轧制力对辊身产生的弯矩，弯曲应力，由表4-3可知，前5道次中第3道次轧制力最大，而轧件宽度相同并使用同一轧辊，所以只需校核第3道次轧辊的强度NmMPa5.1.2辊颈强度 辊颈所受到的弯矩 弯曲应力 前5道次中因为第3道次轧制力最大，并使用同一轧辊，所以只需校核第3道次辊的强度:NmmMPa辊颈所受到的扭矩: 扭转应力 前5道次轧辊辊颈相同都为860mm，故R=430mm，其中第1与3道次的

15、压下量与轧制力最大，所以只需计算这两道次。第1道次：Nmm MPa第3道次：Nmm MPa所以只需对第三道次进行校核。对于钢辊，根据第四强度理论：MPa5.1.3辊头强度因辊头是万象辊头，其断面不规则形状，近似为矩形。=850mm，=212mm， 查表5-1可知：表5-1 矩形截面杆扭转时的系数、和h/l1.01.21.52.02.53.04.06.08.010.00.2080.2190.2310.2460.2580.2670.2820.2990.3070.3130.3330.1410.1660.1960.2290.2490.2630.2810.2990.3070.3130.3331.0000

16、.9300.8580.7960.7670.7530.7450.7430.7430.7430.743辊头所受扭转切应力因前5道次中第3道次所受扭转力矩最大，所以只需校核第3道次辊头强度MPa轧辊材料为锻钢，辊面硬度为，查找机械设计手册得材料的抗拉强度为=700MPa，抗剪强度400MPa，所以二辊满足生产要求。5.2 四辊强度校核5.2.1支承辊强度因后5道次中第6道次轧制力最大，所以仅校核第6道次即可5.2.1.1 辊身强度 轧制力主要由支承辊承受，它对辊身产生的弯矩，弯曲应力NmmMPa5.2.1.2 辊颈强度 辊颈所受到的弯矩 弯曲应力MPaMPa5.2.1.3 辊头强度无计算内容 因支承

17、辊采用合金锻钢知，抗拉强度MPa；，所以支承辊满足生产要求。5.2.2工作辊强度5.2.2.1辊身强度 因工作辊不承受轧制力，所以辊身无计算内容5.2.2.2辊颈强度 辊颈所受到的扭矩， 扭转应力因后5道次中第6道次轧制力p和压下量最大，所以仅计算该道次即可NmmMPa5.2.2.3辊头强度 因辊头是万象辊头，其断面不规则形状，近似为矩形， =530mm， =132，=4，查表5-1得辊头所受扭转切应力因后5道次中第6道次所受扭转力矩最大，所以只需校核第6道次辊头强度MPa四辊可逆轧机的工作辊选用铸铁轧辊，查机械设计手册知材料的抗拉强度，抗剪强度为，所以支承辊满足生产要求。5.2.3接触应力铸

18、铁的弹性模量，泊松比，所以合金锻钢，所以所以KNmmMPaMPa工作辊和支承辊，所以=2100Mpa ，=640Mp，由表5-2可知表5-2 许用接触应力值支承辊表面硬度HS许用应力/MPa许用应力/MPa301600490402000610602200670852400730因、，所以工作辊和支承辊都满足生产要求第六章 主电机容量校核6.1 计算轧制力矩根据计算公式，表示接触弧长度根据大量实验数据统计，热轧板带材=0.420.5,取 =0.5第一道次：Mnm其它道次计算方法如上，计算结果见表6-1。6.2附加摩擦力矩的确定6.2.1轧辊轴承中的附加摩擦力矩根据计算公式轧辊轴承中的附加摩擦力矩

19、d-轧辊辊颈直径 f-轧辊轴承摩擦系数，对于滚动轴承取f=0.005第一道次：KNm其它道次计算方法如上，计算结果见表6-16.2.2传动机构中的摩擦力矩根据计算公式i轧辊与主电机的传动比，这里为1;轧制力矩； 轧辊轴承中的附加摩擦力矩；传动机构的效率，即从主电机到轧机的效率，取=0.95。第一道次：KNm其它道次计算方法如上，计算结果见表6-16.2.3附加摩擦力矩的计算轧辊轴承中的附加摩擦力矩传动机构中的摩擦力矩第一道次：其它道次计算方法如上，计算结果见表6-1表6-1道次Mm1/KnmMm2/MnmMz/MnmMm/Mnm19.380.020.3700.0293827.520.0140.

20、2570.02152311.730.0220.4000.03373410.810.0170.3010.0278157.170.00790.1420.0150764.140.00620.1130.0103474.020.00540.0980.0094282.350.00220.0400.0045592.660.00250.0450.00516103.10.0030.0530.006106.3 电动机额定力矩的计算 二辊轧机主电机型号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1.2×2MNm;四辊轧机主电机型号ZD25

21、0/83，额定功率2050×2KW，转速060120rpm，过载系数2.5, 最大允许传递扭矩0.83×2MNm二辊轧机主电机额定力矩的计算：四辊轧机主电机额定力矩的计算：分别为二辊轧机主电机和四辊轧机主电机的额定功率；分别为二辊轧机主电机和四辊轧机主电机的所选用的转速（）6.4 空转力矩的计算空转力矩的计算公式为：二辊轧机主电机空转力矩为：MNm四辊轧机主电机空转力矩为：MNm6.5 动力矩的计算动力矩的计算公式为： 角加速度；转动部分的重量；转动转动部分的惯性直径加速时的动力矩为：MNm减速时的动力矩为： MNm6.6 道次各阶段的传动力矩的计算6.6.1 稳定轧制时的

22、传动力矩的计算稳定轧制时的传动力矩计算公式为： 第一道次稳定轧制时的传动力矩为： MNm其它道次计算方法如上，计算结果见表6-26.6.2减速轧制时的传动力矩的计算减速轧制时的传动力矩的计算公式为：因前五道次无减速阶段，所以无需计算第六道次减速轧制时的传动力矩为：MNm其它道次计算方法如上，计算结果见表6-26.6.3空载减速时的传动力矩的计算空载减速时的传动力矩的计算公式为：因前5道次采用相同的主电机，所以空载减速时的传动力矩相同，其值为：MNm后5道次计算方法如上，计算结果见表6-26.6.4空载加速时的传动力矩的计算空载加速时的传动力矩的计算公式为：因前5道次采用相同的主电机，所以空载加

23、速时的传动力矩相同，其值为： MNm后5道次计算方法如上，计算结果见表6-26.6.5空转时的传动力矩的计算空转时的传动力矩的计算公式为：因前5道次、后5道次分别采用相同的主电机，所以空转时的传动力矩相同，其值见表6-26.7 各机架电机输出力矩等效力矩的计算等效力矩的计算公式为： 式中 等效力矩；轧制时间内各段纯轧时间的总和；轧制时间内各段间隙时间的总和； 各段轧制时间对应的力矩； 各段间隙时间对应的空转力矩； 第一道次的等效力矩为：MNm其它各道次的计算方法如上，计算结果见表6-2。表6-2 主电机容量校核参数道次 稳定轧制力矩/MNm稳定轧制时间/s减速轧制力矩/MNm减速轧制使时间/s

24、空载减速轧制力矩/MNm空载减速轧制时间/s空载加速轧制力矩/MNm空载加速轧制时间/s空转力矩MNm空转时间/s输出力矩的等效力矩/MNm10.432.2-0.210.330.190.50.0317.50.14620.312.1-0.210.330.190.50.032.50.21130.462.8-0.210.330.190.50.032.50.33540.363.8-0.210.330.190.50.032.50.28050.194.6-0.210.330.190.50.0360.12760.142.6-0.10.5-0.220.50.181.50.0260.08370.133.4-0.110.5-0.220.50.181.50.0260.08380.0653.9-0.750