板带材生产工艺及设备项目报告

1、燕山大学板带材生产工艺及设备项目报告内容：板带轧制过程的设计及分析 学院（系）： 机械工程学院 年级专业： 2013级轧钢1班 学生姓名：温晶晶 王鹤男 刘希超 崔昭康 指导教师： 许秀梅 日 期： 2016年10月25日 目录前言- 3 -实验目的- 6 -实验设备- 6 -实验原理- 6 -实验内容和步骤- 10 -·实验任务书- 11 -实验数据处理和分析- 12 -前言随着市场经济的飞速发展，汽车，仪器仪表、无线电，国防及航空航天工业等尖端技术对带钢的品种、规格，性能和质量不断提出更高的要求，热轧带钢生产远远不能满足各行各业发展的需要。因此，在轧制机械设备和工艺过程的不断完善

2、中，冷轧带钢的生产已经得到了足够的重视和发展，使其在轧钢生产中占有特殊的地位。当需要生产厚度减小到一定尺寸的薄带钢时，大多数都采用冷轧方式。因为冷轧的采用为提高带钢表面质量、改善力学性能和获得精确的尺寸偏差提供了保证，所以现代国外的带钢，大多是热轧后又进行冷轧。美国直接使用的带钢，几乎都是冷轧交货的。冷轧按其特征来说，与热轧有着严格的区别。冷轧可以获得远较热轧所能生产厚度小得多的产品。尽管在热轧时，带钢的塑性变形较好、变形抗力低及具有生产率高等优点，但从一定的厚度(通常为1.82.5mm范围内)，继续减缩带钢的厚度，以达到所要求的成品厚度，热轧方式是难以完成的。因为热轧过程中，随着带钢厚度变薄

3、，带钢温度迅速降低，特别是对于截面小的窄带钢，头尾温度差别很大。带钢在热轧过程中的这种温降，以及由于冷却的差异而引起的温度不均匀分布，使热轧的温度不易控制，带钢的塑性变形不易均匀，尤其是在轧制厚度小而长度大的带钢时，这个问题更显得格外突出。 冷轧生产方式，解决了上述缺陷。就是说它不存在热轧带钢生产中所特有的温降与温度不均的问题，因而可以保证产品获得厚度甚小(可达0.001mm)，长度很大的带钢。 冷轧配以正确的热处理，就能够制造出依带钢的用途而决定的具有最好性能的产品。诸如生产深冲压用的带钢以及其它软状态带钢。这种状态的带钢，往往具有高的延伸性，低的强度或硬度，以保证深冲的

4、需要。 冷轧时，由于产生“加工硬化”效应，显著地改变了带钢的学力性能。因此借助冷轧时带钢“加工硬化”的作用，用选择冷轧时的压下量和选择热处理制度的方法，可以比较容易地在很大范围内调整带钢的力学性能及工艺性能。诸如冷硬状态、特硬状态、软状态、半软状态、半硬状态等各种状态的产品，这是热轧所不能达到的。虽说热轧后带钢的力学性能，在某种条件下能近似冷轧退火后的力学性能，但这种力学性能既不同于完全冷轧后的，也不同于完全退火后的力学性能。其抗拉强度往往低于完全冷轧而高于完全退火的，其延伸性也低于完全退火而高于完全冷轧的。问题最大的是，热轧后带钢的力学性能波动很大，一般是难以控制的。热轧的产品，实

5、际上不能满足各部门所要求的各种力学性能，特别是特硬和特软产品的力学性能。此外，冷轧完全可以保证带钢的精确尺寸和相当均匀的性能，获得比热轧所能保证的厚度和宽度偏差精确得多的产品，这对于生产某些产品是完全必要的。 - 14 -实验目的通过理论学习和实验实践，使轧钢专业学生熟悉冷轧板带结构设备结构，了解压下规程的设计方法和轧制基本过程，独立设计压下规程并得到合格的产品。理解和认识板厚偏差、板凸度、板形的概念和控制影响因素，掌握基本的测绘手段和数据处理方法，提高动手和团队协作能力。实验设备实验二辊轧机成套设备 1套游标卡尺 1支千分尺 1支2*1000*2000mm的铝板坯料 1张实验原理1

6、.制定压下规程 压下规程制定，就是要确定由板坯到成品的轧制道次和每道次的压下量大小。影响压下规程的因素可分为设备能力和产品质量两大方面。在保证产品质量的前提下，充分发挥设备能力，是一个好的压下规程的标志，即可达到优质高产。设备能力对压下量的限制条件包括三个方面：咬入条件、轧辊强度和电机功率。一般首先根据咬入条件和轧辊强度确定压下量，然后再校验电机的过载和发热。a、 咬入条件对二辊和四辊轧机，咬入条件所决定的最大允许压下量hmax计算如下：hmax=D（1-cos）式中，D轧辊直径，mm最大允许咬入角，（。）轧件与轧辊间的摩擦系数。轧制时轧件咬入能力随轧制速度、轧制温度、轧件及轧辊材质、辊面及其

7、冷却润滑状况的不同而不同。通常，增加轧制速度则使轧机的咬入能力降低。对于可逆轧机或薄板轧制，咬入条件几乎都可以满足，不是压下量的主要限制条件。b、 轧辊强度金属对轧辊的压力必须小于轧辊强度所决定的最大允许压力，即， P=pb Py所以轧辊强度所决定的最大许用压下量为：式中p平均单位压力，N/mm2; b钢板宽度，mm； R轧辊半径，mm； 最大许用压下量，mm； Py由轧辊强度决定的最大许用压力，N。c、 电机功率 在设计轧钢机时，电动机功率是按产品的大纲、给出合理的压下规程进行选择的，因此，新轧机的电机能保证发挥轧机能力，不是限制压下量的主要因素。在分配各道次的具体压下量时，要考虑轧件的塑性

8、条件和产品质量要求。如：第一道次轧制材料的塑性好，后面轧制道次会出现加工硬化，因此第一道次，用比较大的压下量，以后逐道次减少，使各轧制道次的负荷大致相同。2、弹跳方程轧制过程中，受轧制力的作用，轧机的机架、轧辊及轴承等部分会产生弹性变形，变形引起的辊缝变化的总和称为轧机弹跳。钢板厚度h、空载辊缝S及轧机弹跳f之间的关系可用弹跳方程描述； h=S+f=S+P/C式中 h钢板厚度，mm； S轧机空载辊缝，mm； f机座弹性变形，弹跳值，mm； P轧制力，KN； C轧机刚度系数，KN/mm。弹跳方程对轧机的调整有重要意义。在实际在操作时，要应用弹跳方程确定原始辊缝。3、 板厚偏差、板凸度、板形板厚偏

9、差只板带材纵向厚度偏差，影响轧件厚度的主要因素是轧辊原始辊缝S，以及轧制力。在同一轧机上轧制时，机座刚度系数是不变的。板材的凸度是指板带材的横向（宽度方向）厚度差。当板带材中部的厚度大于边部时为正凸度，反之为负凸度。如下图所示： 凸度的大小表示为： 比例凸度将凸度除以板带的平均厚度，即； 要获得良好的平直度，轧前和轧后的比例凸度基本相等。实验内容和步骤1、设计冷轧铝板压下规程；2、在二辊轧机上实现该轧制过程，得到合格产品；3、观察轧后的板厚偏差和板厚度。4、具体步骤： （1）坯料准备，用剪板机将整张的铝板剪切成实验所需坯料（1.7*55*150铝板）1-2块备用； （2）设计一套冷轧压下规程，

10、将坯料1轧制成目标厚度的薄铝板，制定压下规程设计表，任务书中； （3）测量坯料1纵向中的厚度值，横向测量3个数据点，计算原始板凸度和比例凸度，并把平均厚度作为原始轧前厚度； （4）开动二辊实验轧机并按设计的压下规程进行轧机，将轧制过程每道次的实验数据记录到表1中； （5）轧制完毕后，测量轧件出口纵向中部的厚度值，横向测量3个数据点，计算出口板凸度与比例图读，结果填入表2； （6）二辊实验轧机操作部分完成，进行数据计算与处理，分析产生现象的原因。·实验任务书实验任务书基本信息系部名称冶金机械系课程名称板带轧制工艺及设备实验名称冷轧带钢生产工艺及设备实验指导老师孔 玲班级分组1班1组人数

11、7实验地点轧制中心107、103任务目的设计压下规程，实验过程中按照该规程进行轧制。1、二辊轧机的基本参数： 轧辊直径 130mm 最大轧制力 15吨 辊颈直径 70mm 电机功率 4.5kW2、来料规格：材料： 铝板 尺寸：1.7*55*150mm3、成品厚度：0.9mm任务要求设计压力规程，压下道次恒定为4道次，分配各道次压下量，排出压下规程表。压下规程设计表道次轧前厚度H（mm）轧后厚度h（mm）压下量（mm）压下率%轧制力kN11.7001.3150.38522.6536.90721.3151.0520.26320.0030.93731.0520.9470.10510.0018.208

12、40.9470.9000.047511.506 表1轧制过程记录表道次轧前厚H（mm）轧后厚度（mm）压下量（mm|)原始辊缝S（mm）弹跳值f（mm）11.7001.3781.3721.3711.3740.3261.2120.16221.3741.1821.1911.1821.1850.1890.9140.27131.1851.1031.1001.1001.0800.1050.7860.29441.0800.9180.9310.9210.9230.1570.7160.207 表2轧制前后轧件比例凸度变化凸度值比例凸度轧前1.7401.7301.730-0.005-0.288%轧后0.9150

13、.9210.9280.00050.0543%实验数据处理和分析1、轧制规程表的设定 根据各道次压下率的要求，如下表机架12345压下率1825%2040%3035%2030%510%可以选定如任务书中的压下率，然后进行轧制力的计算。 轧制力的计算式中 2k=1.15，为轧件的变形阻力，取90Mpa； 为轧件轧辊间的摩擦系数，无润滑剂时为0.09； 为轧辊弹性压扁后的接触弧强度，按，R为轧辊 直径，为压下量； 的值取0。轧制力P=，l为接触板宽，m为板厚。根据任务书中的数值，可以将轧制规程表完成。2、弹跳值的计算根据公式 h=S+f=S+P/C，可得f=P/C，C的值为轧机刚度系数，取360KN

14、/mm，第一道次的弹跳值根据规程表中计算可得；而剩余道次要进行的一定的修正，把两次的弹跳度看成线性关系，每道次的弹跳值都要由前一道次的修正系数对理论弹跳值进行修正。例如第一道次的理论弹跳值为0.0856，而测量得的实际值为0.107，为理论的1.25倍，到第二次辊缝调整时，弹跳值要取第二道次理论弹跳值的1.25倍，以此类推，填入表1。3、凸度与比例凸度的计算 凸度的大小表示为： ， 其中H为中间厚度，h为两侧厚度的平均值； 比例凸度将凸度除以板带的平均厚度，即； 将计算数值填入表2。4、造成轧件板厚偏差的原因a、由于轧件本身工艺参数波动造成。包括来料头尾温度不均、水印、来料厚度不均，化学成分偏析造成的变形阻力不均等。b、由轧机参数变动造成。包括支承辊偏心、轧辊热膨胀、轧辊磨损、轴承油膜厚度变化等。c、由工艺等其他原因造成的厚差。5、板凸度的产生原因 a轧辊的弹性弯曲。轧制时，轧制力通过工作辊传给支撑辊，使支承辊产生弹性弯曲，引起有载滚缝形状的变化。 b轧辊的磨损。轧辊与轧件、工作辊与支承辊间的互相摩擦都会使轧辊产生磨损。一般工作辊和支撑辊的磨损规律都是中部磨损大、两端磨损小。 c轧辊的原始辊缝。原始辊缝调整的准确性直接影响着板凸度的大小