冷轧带钢课程设计2

1、 辽宁科技大学课程设计 第24页辽 宁 科 技 大 学 课程设计说明书设计题目：冷轧1.3*1550 mm轧制规程设计学院、系：材 料 学 院 专业班级： 材 控 08-5 班 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 年 月 日 目录1冷轧综述21.1冷轧产品及用途21.2冷轧产品的技术要求31.3冷轧钢板现状及新技术32工艺及规格52.1冷轧薄板生产及工艺流程52.2规格63轧制规程制定73.1压下规程的制定73.2张力制度83.3轧辊转速的确定84计算轧制力105设备校核155.1轧辊各部分尺寸确定155.2咬入能力校核165.3支承辊强度校核175.4工作辊强度校核185.5支撑辊与工作辊接触

2、应力校核205.6电机能力校核206结语227参考文献221冷轧综述1.1冷轧产品及用途 冷轧产品主要有超低碳、超深冲IF钢系列、链条用钢系列、低碳低硅冷板系列、搪瓷钢系列、自行车用钢系列、烘烤硬化钢系列、含磷钢系列、客车车厢用钢板系列、家用电器钢板系列、低合金钢系列等。产品主要用于建筑、桥梁、机车车辆、汽车、压力容器、锅炉、电器等。1.2冷轧产品的技术要求1) 表面状态和表面光洁度。冷轧带钢具有良好的加工性和美观表面，多用作外用板材和深冲板材，因此必须避免表面缺陷。2) 尺寸和形状精度。冷轧板带的尺寸精度包括厚度、宽度和长度精度，其偏差在相关标准中均有规定。形状精度一般用平坦度、横向弯曲、直

3、角度来表示，其允许值在标准中同样作了规定。3) 加工性。冷轧产品用途广泛，加工方法很多，从简单的弯曲加工直到深冲压加工。按加工性来分，有成形性和形状性两种。4) 时效性能。所谓时效现象就是金属和合金性能随着时间的推移而发生变化的现象。冷轧钢板有淬火时效和应变时效。一般发生时效时硬度和抗拉强度增大，延性降低。5) 特殊性能。如搪瓷性能、耐蚀性、电磁性能和冲裁性等。1.3冷轧钢板现状及新技术 在20世纪，我国仅有武汉、宝钢、本钢和攀钢四个企业有板带冷连轧机组，进入21世纪，随着我国钢产量的大幅提高，全国各大钢铁公司纷纷投入巨资新建或拟建，冷轧板带项目，不少民企也加入了这一行业，实现了快速、长足的发

4、展，目前主流的冷轧技术有CVC技术，Smart Crown技术，BVRS技术，缩压胀辊形DSR，VC技术。1)冷轧带钢边部减薄控制技术（EDC） 用于冷轧带钢边部减薄控制的设备，以取得沿带钢宽度方向均匀恒定的厚度。边部减薄就是冷轧带钢边部区域所不需要的厚度减薄。引起冷轧带钢边部减薄的原因是轧辊在轧制段从加载到卸载的过程中轧辊弹性压扁位移所致。根据带钢的使用，这一部分减薄的区域必须裁去。因此，当需要对带钢边部进行修整时，钢材的成材率将会下降。2)T-辊工艺技术 为使冷轧工艺最佳化和提高冷轧带钢的质量，更好地了解冷轧过程中的物理过程是必不可少的。因此，开发了T-辊技术，这是一个技术包，它包括模拟冷

5、轧过程的新的和改进的物理模型。3)最少量润滑和利用液氮的清洁方法 改进带钢表面质量的润滑和清洁方法。作为一种新的润滑和清洁概念，开发出了综合采用最少量润滑和利用液氮的方法。在冷轧带钢平整过程中，这一方法明显地改善了带钢表面质量，同时降低了设备运转成本。4)在线检测系统 用于记录产品质量和满足较小公差的在线检测系统。今天，高效生产高质量冷轧带钢需要完整地记录产品主要质量参数。它既可以向用户提供产品质量信息，同时也可以有效地跟踪工艺过程中引起质量问题的原因，并给予修正。2工艺及规格2.1冷轧薄板生产及工艺流程原料（热轧板卷）酸洗冷轧电解清洗退火平整退火平整脱碳退火成品退火横剪纵剪检查重卷横剪镀锡板

6、普通深冲板拉伸热平整电工硅钢板连续镀锌瓦垄机组横剪涂层机镀锌板涂层板酸洗热带钢淬火、碱、酸洗检查、清洗淬火、碱、酸洗平整剪切矫直抛光不锈钢板连续镀锡图2-1 冷轧板带钢工艺流程2.2规格根据鞍钢冷轧一号线1700连轧机组进行设计。 1、采用四辊轧机五机架连轧 （1）工作辊直径：（520600）mm ，选600 mm ； （2）支承辊直径：（14001526）mm ,选1500 mm 。 2、成品尺寸：1.3*1550 mm 3、原料规格： （1）选取钢种：； （2）根据经验资料，选取原料尺寸为3.3*1600mm的热轧板卷。3轧制规程制定3.1压下规程的制定 根据经验采用分配压下系数表3-1，

7、令轧制中的总压下量为h，各道的压下量为： 式中：bi压下分配系数。 表3-1 各种冷连轧机压下分配系数机架数压下分配系数 bi道次（机架）号1234520.70.330.50.30.240.40.30.20.150.30.250.250.150.05根据表3-1中的计算出各道次压下量为： h1=0.6 h2=0.5 h3=0.5 h4=0.3 h5=0.1在确定各架压下分配系数，亦确定各架压下量或轧后厚度的同时，还需根据经验分析选定各机架之间的单位张力。参考经验数据，初步制定压下量及前、后张力如表3-2所示： 表3-2 产品压下量及前、后张力道次前张力后张力13.32.70.60903522.

8、72.20.501009032.21.70.5010410041.71.40.3010810451.41.30.1045108 3.2张力制度 张力在冷轧生产中不仅可以降低轧制压力，防止带钢跑偏，补偿沿宽度方向轧件的不均匀变形，并且还起着传递能量，传递影响，使各机架之间相互连接的作用。张力制度就是合理的选择轧制中各道次张力的数值。实际生产中若张力过大会把带钢拉断或产生拉伸变形，若张力过小则起不到应有作用。因此作用在带钢上的最大张应力应满足： 其中： 作用在带钢单位截面积上的最大张应力； 带钢的屈服极限。冷连轧的特点之一是采用大张力轧制，所以一般单位张力q为（0.30.5），轧机不同、轧制道次不

9、同、钢种不同、规格不同等影响，张力变化范围较宽。后张力与前张力相比对减少单位轧制压力效果明显，足够大的后张力能使单位轧制压力降低35%，而前张力只能降低20%左右。且单位张力后机架要比前机架大一些。冷轧带钢的分配原则见表3-3。 表3-3 冷轧带钢的分配原则带钢厚度，mm0.311224单位张应力,kg/mm20.50.80.20.50.10.2 3.3轧辊转速的确定根据经验值，轧件由末架轧机轧制完成后的出口速度一般为1822,选取末架轧机轧件的出口速度为20，根据秒流量体积条件：求出轧件在各架轧机的出口速度。利用前滑值计算轧辊的转速：计算步骤如下：（1）先计算出咬入角：（2）利用咬入角计算出

10、中性角：（3）通过中性角求出前滑值：（4）计算轧辊线速度：（5）计算轧辊转速：*60对各道次依次按上述步骤进行计算，计算结果如表3-3所示：表3-4 各机架计算结果机架号12.5630.0160.0289.639.37298.322.3390.0130.02311.8211.55368.032.3390.0130.03015.2914.84472.641.8120.0120.03118.7518.01573.651.0460.0080.0152019.70627.44计算轧制力 各机架摩擦系数的选取：因第一道次要保证顺利咬入，不喷油.本设计采用M.D.Stone公式计算平均单位压力： 上式中：

11、； 考虑轧辊弹性压扁的变形区长度； 平面变形抗力，； 前后张力平均值，()计算步骤如下：(1)确定变形抗力由于在变形区内各断面处变形程度不等，因此，通常根据加工硬化曲线取本道次平均总压下率所对应的变形抗力值。平均总压下率按下式计算： = 式中：本道次轧前的预变形量； 本道次轧后的总变形量； 冷轧前轧件的厚度； 本道次轧前轧件的厚度； 本道次轧后轧件的厚度。 图4-1 Q215钢种加工硬化曲线1-纵向；2-横向 根据Q215典型产品的含碳量，由加工硬化曲线查出对应于的值，然后计算平面变形抗力：。由求出平均单位张力，则可得到的值。(2)求的值的值根据轧辊压扁时平均单位压力图解（斯通图解法）得到。先

12、根据具体轧制条件计算出参数和的值： 式中：摩擦系数； 接触弧长，工作辊半径。 式中： 泊松比，取0.25；E弹性模量，取E=210GPa，代入计算得：图4-2 确定f/之图表然后在斯通图解中尺和尺上分别找出对应其值的两点，连成一条直线，此直线与S形曲线的交点即为的值。根据值查表便可得的值。(3)求平均单位压力及总压力将的值和的值代入即可算出平均单位压力。 总压力为： 式中：由 计算得到； 轧件宽度， B=1550mm对各道次依次按上述步骤进行计算，计算结果如表4-1所示。表4-1 各道次计算结果道次/%/%/%/MPa/MPa/MPa/mm/mm1018.210.935062.534013.4

13、3218.233.327.34809545712.22.45333.348.542.458010256512.21.95448. 557.653.9650106641.59.51.55557.660.659.469076.57175.51.35道次/mm/MPa/KN10.350.130.060.41.22915.00417.869715.2520.300.090.080.361.20214.70549.3112516.1230.380.140.110.461.2714.95717.5516627.4340.370.130.170.491.2912.66827.5416236.5850.240

14、.060.210.41.2299.00881.1912292.64表4-2 压下规程道次 轧速前张力后张力13.32.70.6018.29.379035417.869715.2522.72.20.5018.511.5510090549.3112516.1232.21.70.5022.714.84104100717.5516627.4341.71.40.3017.618.01108104827.5416236.5851.41.30.107.119.7045108881.1912292.645设备校核5.1轧辊各部分尺寸确定轧辊直接承受轧制力和转动轧辊的传动力矩，属于消耗性零件，就轧机整体而言，轧

15、辊安全系数最小，轧辊强度往往决定整个轧机负荷能力，因此，要对轧辊进行校核。 表5-1 轧辊材质及许用应力值材质 许用应力/MPa许用接触应力/MPa许用剪切应力/MPa许用接触剪应力/MPa合金锻钢240240073730轧辊各部分尺寸分别为：工作辊：辊身直径=600mm，辊身长度=1700mm；工作辊辊颈直径： ；工作辊辊颈长度：；工作辊压下螺丝间的中心距：mm;支撑辊：辊身直径=1500mm，辊身长度=1700mm ；支撑辊辊颈直径:；支撑辊辊颈长度：；支撑辊压下螺丝间的中心距：=2443mm。 辊头均采用扁头万向接轴辊头,电机功率N=5500KW表5-2 五机架连轧机各机架数据机架号轧制

16、压力P/KN转速n/电机功率/KW张力差/MPa19715.25298.31550055212516.12368.01550010316627.43472.6155004416236.58573.6155004512292.64627.415500-63由上表可看出，第三架轧机的总压力最大，所以以第三架轧机为例进行校核：四辊轧机支撑辊与工作辊承受的弯矩之比等于直径比的四次方，其弯曲力的分配也和弯矩一样，即 5.2咬入能力校核轧机要能够顺利进行轧制，必须保证咬入符合轧制规律，所以要对咬入条件进行校核。 (5.1) (5.2) 式中： 工作辊直径； 轧件的压下量； 咬入角； 摩擦角。原料在第一架轧

17、机咬入比较困难，所以对第一架进行咬入能力的校核。校核如下：由公式(5.1)，得到： 已知，所以：而，得到： 由于，因此，第一架轧机可以实现带钢顺利咬入。5.3支承辊强度校核 6456.03 KN m 5-1 支撑辊弯矩图 (1) 辊身中央处承受最大弯矩： 辊身中央处产生的最大弯曲应力 支承辊重车后直径D=1500(1-5%)=1425mm =240MPa 因此，支承辊的辊身满足要求 (2)支撑辊辊颈强度校核 辊颈的危险断面在辊颈与辊身接触处，该处弯矩为: 所以支承辊辊颈符合要求5.4工作辊强度校核 （1）工作辊辊身强度校核 Mg1 129.7KN m 10.5KN Mg2 m 130KN Mg

18、 m 5-2 工作辊弯矩图 工作辊辊身中心处承受的垂直弯矩为 （2）工作辊辊头强度校核 利用前滑值计算轧辊的转速 5-3 工作辊辊头图 因此，辊头强度满足要求。 (3)工作辊辊颈强度校核 因此，工作辊辊颈强度满足要求。5.5支撑辊与工作辊接触应力校核 工作辊与支撑辊表面接触产生接触应力，它将影响轧辊的轧制寿命，应加以校核。计算接触应力使用赫兹公式： 式中：接触表面单位长度上的负荷； 相互接触两个轧辊的半径； 与轧辊材料有关的系数， 已知mm，mm ，E =200GPa， 轧辊材料相同，=0.3，得到： 所以，轧辊满足强度要求。 根据以上结果，轧辊各部分均满足强度要求。5.6电机能力校核以第三架为例