万吨冷轧板带钢压下规程设计方案轧钢车间设计方案毕业设计方案

1、1 / 70学号：200ssss422HEBEIPOLYTECHNICUNIVERSITY毕业设计论文题目：年产 50 万吨高速线材轧制规程 设计学生姓名：SS学院：SS 学院专业班级：SS指导教师：SS 教授20182018 年 0303 月 8 8 日引言冷轧是在常温下，对合适的热轧退火带卷进行带张力的轧制压下过程。钢 的冷轧于192 / 70世纪中叶始于德国，当时只能生产宽2025mm的冷轧带钢。必要性： 热轧带材到一定厚度，难以保证温度均匀，钢材热轧过程中的温 降和温度分布不均匀给生产带来了难题。钢材热轧过程中的温降和温度分布不 均匀不能轧出头尾尺寸一致的带卷。特别是在轧制厚度小而长度

2、大的薄板带产 品时，冷却上的差异引起的轧件首尾温差往往带使产品尺寸超出公差范围，性 能出现显著差异。当厚度小到一定时，轧件在轧制过程中温降剧烈，以致根本 不可能在轧制周期之内保持热轧所需的温度。而且，热轧工艺技术水平尚不能使钢带表面在热轧过程中不被氧化。氧化 铁皮造成的热轧表面质量不光洁，远不能达到生产表面光洁程度要求较高的板 带钢产品。优势：冷轧生产具有表面光洁、尺寸精度高、生产过程没有抢温，保证温 度均匀的要求、容易实现轧制润滑等优点。因而在薄板带生产中广泛使用冷轧 工艺。冷轧带钢产品的尺寸精度、板形、表面质量和性能都达到很高的要求。工艺 ：并卷酸洗轧制拆卷退火镀锌锡、铝）来料要求 ：来料

3、凸度、厚度、抗力符合要求。特点 ：冷轧过程没有再结晶软化，凸度严格按照比例凸度轧制，来料凸度 不控制必然残余应力出现瓢曲。一个轧程7580%。常选五机架连轧或三机架可 逆，单机架可逆产量过低。与此同时，生产规模和生产能力逐渐向着大型化、连续化、高速化发展。 本设计按照任务书要求,设计年产125万吨1700冷轧带钢车间，设计中为提高 产量采用酸洗 轧机联合式全连续机组。它将全连轧机与前面的酸洗机组联 合。同时为了配合轧机生产能力，建有一条连续退火线，这样得到的带钢性能 更均匀、表面更光洁、平直度更好，带钢收得率也更高。本设计产品规格为0.34mm冷轧带钢，典型产品为0.8mm彩涂基板。冷轧钢板性

4、能好、品种多、用途广。通过一定的冷轧变形程度与冷轧后热处理恰当配合，可以在比较广的范围内满足用户的要求与此同时，生产规模和生产能力逐渐向着大型化、连续化、高速化发展。 本设计按照任务书要求,设计年产125万吨1700冷轧带钢车间，设计中为提高 产量采用酸洗 轧机联合式全连续机组。它将全连轧机与前面的酸洗机组联 合。同时为了配合轧机生产能力，建有一条连续退火线，这样得到的带钢性能 更均匀、表面更光洁、平直度更好，带钢收得率也更高。3 / 70本设计产品规格为0.34mm冷轧带钢，典型产品为0.8mm彩涂基板。2 / 70文献综述目前，我国国民经济飞速发展，取得了令人瞩目的成就，市场对冷轧钢板 产

5、品的需求很大。国外许多大钢铁企业花费巨资新建冷轧带钢厂，不断扩大品 种范围。钢的冷轧于19世纪中叶始于德国，当时只能生产宽2025mm的冷轧带 钢。美国与1859年制造建成了25mm冷轧机，1887年生产出宽150mm的低碳 钢。宽的冷轧薄板是在热轧成卷带钢的基础上发展起来的。美国早在1920年第一次成功的轧制出宽带钢，并很快由单机不可逆轧制跨入单机可逆式轧制。1926年阿姆柯公司巴特勒工厂建成四机架冷连轧机。日本1938年在东洋钢板松下工厂安装了第一台可逆式冷轧机。1940年在 新日铁建立了第一套四机架1420冷连轧机。1951年苏联建设了一套2030全连 续五机架冷连轧机，年产250万吨。

6、我国冷轧宽带刚的生产开始于1960年，首先建立了1700mm单机架可逆式 冷轧机，以后陆续投产1200mm单机架可逆式冷轧机、MKW1400mm偏八辊轧 机、1150mm二十辊冷轧机和1250mmHC单机可逆式冷轧机等。20世纪70年 代投产了我国第一套1700mm连续式五机架冷轧机，1998年建成了2030mm五 机架全连续冷轧机。现在我国投入生产的宽带钢轧机有35套，窄带钢轧机有1000套。在这40多年中，我国冷轧薄板生产能力增加了40多倍，到2000年， 我国薄钢板的产量已达到1900多万吨；生产装备技术水平已由只能生产低碳薄 板到能生产高碳钢、合金钢、高合金钢、不锈耐热冷轧薄板、镀锌板

7、、涂层钢 板、塑料复合薄板和硅钢片等。冷轧薄板发展如此迅速的的主要原因是： 钢材热轧过程中的温降和温度分布不均匀给生产带来了难题。特别是在轧 制厚度小而长度大的薄板带产品时，冷却上的差异引起的轧件首尾温差往往带 使产品尺寸超出公差范围，性能出现显著差异。当厚度小到一定时，轧件在轧 制过程中温降剧烈，以致根本不可能在轧制周期之内保持热轧所需的温度。目前热轧工艺技术水平尚不能使钢带表面在热轧过程中不被氧化，也不能 完全避免由氧化铁皮造成的表面质量不量热轧不适于生产表面光洁程度要求较 高的板带钢产品。冷轧钢板性能好、品种多、用途广。通过一定的冷轧变形程度与冷轧后热 处理恰当配合，可以在比较广的范围内

8、满足用户的要求。以下是国内在建的和拟建的百万吨极冷轧生产线及产品，可作为设计的参 考，在这里也简单介绍一下：武钢一武钢股份投资83.7亿元建的2130mm冷轧机组，年产量215万吨， 产品厚度0.2-0.5mm,最大宽度2080mm,最大强度800MPa,其产品用于以轿 车板和家电板为代表的覆3 / 70盖面极广的高档冷轧产品。鞍钢一继1780mm冷轧机组投产后，鞍钢为配合新建的2150mm的热连轧 机组，新建1500 mm冷连轧和2130 mm冷连轧。首钢首钢股份总投资54.2亿元的冷轧薄板生产工程年产量可达150万 吨，目标是汽车板和奥运工程1。唐钢 唐钢冷连轧生产线用于与现存的酸洗线联机

9、。酸洗线与一套5机架 冷连轧生产线联机能够生产出下游生产线所要求的产品镀锌线以及其他的生产线）。在5架冷连轧机中，1-4架轧机为4辊预留Smartcrown轧机，第5架轧 机为6辊Smartcrown轧机。 生产钢种：CQ:50%；DQ:40%；HSLA:10%。 生产 宽度为820-1650mm厚为0.3-2.0mm的产品。钢铁工业是国民经济的基础产业，对整个国民经济各个部门的发展至关重 要。带钢冷连轧是钢铁工业中发展较为迅速、各种新技术应用最为广泛的一个 领域。它的工艺水平、自动化程度、产品规格与质量代表了一个国家钢铁工业 的水平。近年来，随着社会的发展和科学技术的进步，用户对冷轧高质量，

10、高附加 值，高技术难度的带钢产品的需求量显著增加，对钢铁产品质量、品种、性能 的要求越来越高。钢铁领域的竞争，已从过去的价格为主转向以产品品质、服 务为主，企业的技术水平、产品品种质量和延伸服务将成为竞争力强弱的决定 因素。同时随着市场竞争的加剧，各冷轧带钢厂为了在市场竞争中居于有利地 位，也迫切需要提高生产技术水平，减少原材料和能量消耗，改善经营管理， 增强竞争能力。钢铁产品结构调整的一个主要方向是大力提高冷轧薄板的生产能力。在统 一规划指导下，建设冷轧宽带钢机组。改造和新建的冷轧机组，轧制性能好、 品种多、用途广的高质量板材，特别生产汽车板、镀锌板、彩涂板。在今后的 几年里，国内轻工，机械

11、、建筑、造船、交通等各钢材使用较多的行业对钢材 的价格、性能、质量，服务等提出了更高的要求，产品必须多品种，多规格， 全系列提高产品附加值，降低运输优势在竞争中所占的比重，开拓市场，迎接 市场的挑战。4 / 701建厂依据和产品大纲1.1 建厂依据冷轧板带有极广阔的用途。汽车制造、拖拉机制造、电气产品、机车车 辆、造船、航空及火箭、精密仪表、民用建筑、工业厂房、家用电器、食品罐 头以及一些耐久制品都需要大量的冷轧板带。出于这些工业的发展，对薄板质 量要求越来越高，产量要求越来越大，对冷轧板带生产提出了更高的要求，故 冷轧薄板、带钢的产量增长很快。同时，随着人民生活水平及物质需求的提高，钢材市场

12、的需求结构发生了 巨大变化，特别是冷轧和镀涂层深加工产品的生产能力、品种质量与市场需求 差距甚大，矛盾突出。一方面，国产冷轧产品的市场占有率低仅为50%左右；另一方面，冷轧带钢品种规格不全、高强度、高附加值产品虽已部分试制成 功，但产量低，还不能完全满足国内用户需求，此外，产品质量不能满足用户 高精度要求。可见，建一座年产量高质量好的冷轧厂是有市场基础的。1.2 制定产品大纲本设计任务是年产125万吨1700mm冷轧薄板。设计之前首先制定产品大 纲。产品大纲是设计任务书中的主要内容之一，是进行车间设计时制订产品生 产工艺过程确定轧机组成和选择各项设备的主要依据。产品大纲的编制原则：1.满足国民

13、经济特别需要，根据市场信息解决某些短缺产品的供应和优先 保证国民经济重要部门对钢材的需要。2.考虑各类产品的平衡，尤其是地区之间产品的平衡。要正确处理长远与 当前、局部与整体的关系。做到供求适应、品种平衡、产销对路、考虑轧机生 产能力的充分利用和建厂地区产品的合理分工。3.考虑建厂地区资源的供应条件，物资和材料运输的情况。4.要适应对外开放、对内搞活的经济形势，力争做到产品结构和产品标准 的现代化。本设计综合考虑以上各点，唐钢采用厚坯料的第二热轧带卷厂的投产可以 提供强度240MPa的合格原料，厂址选在唐钢内部，产品面向全国和世界各 国。产品大纲如下：1、产量及钢种：125万吨/年本设计以一期

14、为例进行详细叙述。） 其中超低碳钢占10%,Q215A占80%，低合金结构钢占10%。2、规格5 / 70原料热带卷）规格：带钢厚度：2.0mm6.0mm；带钢宽度：8201500;钢卷内径：巾610mm钢卷外径： 最大 巾2150mm钢卷重量：最大30t;单位质量：23kg/mm；抗张强度：2842kg/mm2;含碳量：0%0.12%;年用量：125万t;3、钢种及其比例：表1钢种及其比例钢种C 含量比例钢号超低碳钢0.010 C%W0.010%EN Fe P01/P03低碳钢0.034 C%0.07580%AISI 1005低合金结构钢0.15 C%总计产比例厚55065075085095

15、0 1150 1250 1350量/ t%度/mm6507508509501150125013500.30.51.03.01.51.081250006.50.50.74.012.014.013.011.0675000540.7 1.03.03.54.04.04.02.01.026875021.56 / 701.0 1.51.02.02.02.02.02.01.0150000121.52.01.01.01.01.01.01.075000100比例/%5.0202221187521005、产品执行标准产品质量标准执行GB, DIN, JIS, API7 / 702轧钢机类型和布置形式比较选择轧钢机

16、是完成金属轧制变形的主要设备，代表着车间的技术水平，是区别 于其他车间类型的关键。因此，轧钢车间主要设备选择就是指轧机的选择。轧 机选择的是否合理对车间生产具有非常重要的影响。轧机选择的主要依据是车间生产的钢材的钢种,产品品种和规格,生产规模的 大小以及由此而确定的产品生产工艺过程。对轧钢车间工艺设计而言,轧钢机选择的主要内容是：确定轧钢机的结构形式,确定其主要技术参数,选用轧机的架数 以及布置方式。在选择轧钢机时一般要考虑下列各项原则1：1在满足产品方案的前提下,使轧机布置合理,既要满足当前生产又要考虑 未来的生产发展。2有较高的生产效率和设备利用系数。3能获得质量良好产品的同时还要尽可能多

17、地轧制多品种。4有利于轧机机械化,自动化的实现,有助于改善劳动条件。5轧机结构型式先进合理，操作简单，维修方便。6有良好的综合技术经济指标。2.1 连轧机形式选择现在大批量的低碳与结构冷轧带钢和镀涂加工用钢都是由四滚式冷连轧机 生产的， 轧制厚度较大时采用四机架连轧轧制厚度较薄是采用五机架或六机架 连轧机。下表列出常规连轧机的参数：表3常规连轧机的参数轧机形规格 mm产品厚度轧制速卷重 t工作棍直电动机容量 kw式mm度 m/s径 mm四机座1700-25000.25-0.3020-2530-35500-60033600五机座1700-21850.18-3.225-3040-60585-660

18、46700六机座1200-14500.08-1.030-4035-4061032500而其中五机架连轧机是典型的高效率冷轧机，其生产品种、规格的范围较宽，可扎厚度为0.18-3.5mm、宽度可达2000mm的带钢。可以包括四机架和六 机架的生产产品。因此五机架连轧机是一种应用最为广泛的连轧机，在各中全 连续冷轧生产获得了广泛的应用。而六机架连轧机是轧制小于0.1mm镀锡板的 专业轧机。由于轧薄时速度难以提高和原版力学性能不如二次冷轧得好，因此 这类轧机未能得到很好的发展。8 / 702.2 轧机的选择:当今新型热带轧机主要有：CVC轧机、HC轧机、VC轧机、PC轧机等。1 一平辐縫皿一甲 O

19、辐縫皿一中凹辐魅图1 CVC轧机原理图CVC轧机是SMS公司在HCW轧机的基础上于1982年研制成功的。 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M。CVC精轧机组的配置一般是，前几个机架采用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

20、板形。调节带钢凸度的原理图如下）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动。1CVC轧机9 / 702HC轧机HC轧机为高性能板形控制轧机的简称，是日立公司研究的一种新型六辊轧 机，它是在普通四辊轧机的基础上增加两个可转向移动的中间辊其出发点是为 了改善或消除四辊轧机中工作辊和支撑辊之间有害的接触部分。HC轧机利用轧辊轴向传动装置，就能适应带钢宽度变化的要求，使辊身接触长度

21、作相应的改 变。图1-12 HC轧机1一支中阎總;3下匸作親；4一 工作图3 HC轧机HC轧机的主要特点：具有大的刚度稳定性和很好的控制性同时可以显著提 高带钢的平直度，可以减少板、带钢边部变薄及裂边部分的宽度，减少切边损 失。3VC轧机VC轧机是一种新型的四辊轧机，它的支撑辊凸度可根据板形需要加以改 变。 图4为这种凸度可变的支撑辊（也称为VC轧辊的结构简图4。支撑辊由 外套筒2和芯轴1组成。芯轴与外套筒之间有一液压腔3,外套筒2与芯轴I是 热装在一起的。高压油（最高油压为50MPa由液压站5通过高速旋转接头4和 芯轴内油孔6进入液压腔3中。只要改变高压油的压力，就可改变轧辊凸度， 使其能抵

22、消由轧制压力引起的弹性弯曲变形，获得较好的板形。VC轧辊的主要优点是：VC轧机的凸度控制能力比液压弯辊的四辊轧机大。VC轧辊与液压弯辊配合使用时，不仅可以调整边浪和中间浪的不良板形，也可调整较复杂的复合浪的板形缺陷由于VC轧辊采用了压力较高的液压系统，给设计制造带来一定的难度。 近年来，有人在轧10 / 70辊芯轴内设置增压腔，以便能采用压力较低的液压系统，利 于高速旋转接头的工作。2 2图4 VC轧辊结构简图1芯轴；2外套筒；3液压腔；4旋转接头；5液压站，6油孔以上介绍了一些典型的宽厚板轧机的机型和技术。目前生产中使用最多的是六辊式HC轧机和四辊式的CVC轧机。HC轧机与CVC轧机的比较见

23、表4:表4 HC轧机与CVC轧机的比较11 / 70轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，代表着车间的技术水平，为了实 现压下量较大的控制轧制，现代冷轧带钢车间都选择轧制力大的轧钢机架和轧 辊设备。冷连轧板带轧机主要是趋向于HC六辊轧机与CVC四辊轧机这两种板 型控制技术的联合布置。4轧机选择选择的主要依据是：车间生产的钢材的钢种，产品品种和规格，生产规模 的大小以及由此而确定的产品生产工艺过程。对轧钢车间工艺设计而言，轧钢 机选择的主要内容是：确定轧钢机的结构形式，确定其主要技术参数，选择轧 机的架数以及布置方式。本次设计经过综合对比和实际考虑并结合设计目的和产品大纲要求，主要 从控制板型板凸

24、度，平直度等）方面考虑，选用以下设备。四辊轧机，驱动主要由调速电机、减速机、齿轮机座及轧机接轴构成。电 液伺服阀控制液压缸用于辊缝调整。四列圆锥辊子轴承安装在工作辊轴颈上， 并安装在轴承座中，工作辊的平衡由液压缸控制。带静压的油膜轴承安装在支 承辊轴颈上，用于低速轧制。轴承座夹紧装置安装在机架的操作侧，保证轧制 时辊装配在机架上定位。上支承辊磨损的补偿量，由安装在上支承辊上部的垫 片调整。进出口导辊的安装，用于板坯传送时输送平稳，轧机进出口上下安装原理结构工作辊轴向移动工作用 S 辊型中间滚轴移造成辊间压扁差控形成压下差控制板长度和板形制板长度和板形 + 工作辊、中+工作辊液压弯辊；轧辊移动间

25、辊液 压弯辊 ；轧辊移动量量小，应用于四辊轧机，改造大，应用于六辊轧机，改造工工作量小。作量大。CVC 技术HC 技术效果板凸度控制 好边部减薄 差板凸度控制 好边部减薄 好波浪控制：边波与中波 好波浪控制：边波与中波 好复合波 差受热长度和磨损影响 大受轧制力波动影响 大复合波 好受热长度和磨损影响 小受轧制力波动影响 无12 / 70了刮水板及导卫，工艺润滑油喷头安装在进出口上下刮水板上。上刮水板有气 缸控制，以保证与工作辊的连续接触；下刮水板与导辊轴承座连接，靠液压力 与下工作辊接触。其主要技术参数见表5、6表5 CVC轧机的技术参数类型CVC 四辊轧机工作辊尺寸支承辊尺寸0525X17

26、0 毫 M01450X150 毫 M每侧最大弯辊力80 吨工作辊窜动行程100mm最大轧制压力轧制速度2500 吨571/1200m/min辊缝调节工作辊换辊时间液压 AGCmax) 10 分钟支承辊换辊主电机功率液压、抽出式4250kwAC电机转速750主电机额定力矩2 X4.5MN m牌坊重量约 420tHC轧机是一种高性能板型控制轧机，而其实际上是在四辊轧机的基础上在 工作辊与支撑辊之间加入一个辊端带锥度的中间辊并作横向移动的六辊轧机。 这种轧机据有大的刚度稳定性轧机工作是可以通过调节中间辊横向移动量来改 变轧辊的接触长度，即改变其压力分布规律以此消除轧制力变化对横向厚度差 的影响，使H

27、C轧机具有较大的横向刚性。中间辊一侧带有锥度，在横移时能 消除带宽外侧滚面生有害的接触段。HC轧机设有液压弯辊装置，配合中间辊横 向移动就扩大了板型调节能力。表6 HC轧机的技术参数类型工作辊尺寸中间辊尺寸HC 六辊轧机0485X1700 毫M0580X1500 毫M13 / 7014 / 70支承辊尺寸 每侧最大工作弯辊力 每侧最大中间弯辊力 工作辊窜动行程 中间作辊窜动行程最大轧制压力轧制速度辊缝调节工作辊换辊时间支承辊换辊主电机功率 电机转速 主电机额定力矩 牌坊重量01400X150 毫 M80 吨70 吨100mm215mm2500 吨714/1500m/min液压 AGCmax )

28、 40 分钟液压、抽出式4250kwAC750rpm2 X2.6MN m约 420t15 / 703压下规程设计3.1 确定压下规程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：原料卷尺寸选择；各轧机压下量分配 及速度制度选择；轧机机组压下量分配及速度制度确定；各道力能参数计算及 设备能力校核。制定压下规程的方法很多，一般可概括为理论方法和经验方法两大类。理 论方法就是从充分满足制定轧制规程的原则即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。）出发，按预设的条件通过 理论数学模型计算或图表方法，以求最佳的

29、轧制规程。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；由于在冷轧轧制时，轧件温度接近常温、金属塑性低，以及伴有轧件的 加工硬化现象，所以应合理分配各机架的压下量，以使各架轧机的负荷趋于平 均。2为提高连轧机组的小时产量，应提高连轧速度，以缩短轧制时间，减小 轧制节奏来提高产量。3为简化连轧

30、机组的调整，连轧机组轧出的厚度范围应尽可能小，并且不 同厚度的数目也应尽可能减少。连轧机组压下量分配及速度制度：精轧机组的主要任务是在5架连轧机上将原料卷轧制成冷板带）卷，尺寸 符合要求的成品带钢，并需保证带钢的表面质量和机械性能。拟定连轧压下规 程就是 合理分配各架的压下量及16 / 70确定各架的轧制速度。1五机架连轧各架轧机的压下量分配 五机架连轧机组分配各架压下量的原则：一般是压下量逐道次降低。其原 因有二：（1随着轧制的进行轧件有 加工硬化 的现象， 这使轧制力逐道次升高 ，同 时， 轧制速度的增加也使轧制力升高， 这两者的叠加作用将使轧制力迅速的增 大，所以，为了降低后机架的轧制力

31、，应使压下量逐道次降低，并且还要加大 连轧张力以降低轧件的变形抗力，而使轧制力趋于平均；（2为了保证板形、厚度精度及表面质量， 压下量逐渐减小，同时还要降 低连轧张力。依据以上原则逐架压下量的分配规律是，第一架可以留有余量，即考虑到 带坯厚度的可能波动和可能产生咬入困难等， 而使压下量略小于设备允许的最 大压下量 ，中间几架为了充分利用设备能力，尽可能给以大的压下量轧制； 以后各架，随着变形抗力增大，应逐渐减小压下量 ；为控制带钢的板形，厚度精 度及性能质量，最后一架的压下量一般较小。 冷轧的累积压下率原料至成品） 总压下量一般占板坯全部压下量的6090%。本设计的各机架压下量的具体分配是依据

32、武钢现场经验资料采用5机架连 轧机，结合具体设备、操作条件依据压下量分配系数分配各架压下量如下:17 / 70表7各道次压下量道参 数次入 口H/mm厚度出口h/mm厚度压卜量 h/mm压卜率/%13.002.250.752522.251.550.7031.1131.551.070.4830.9741.070.870.2018.650.870.80.078.05冷轧钢板时咬入角一般为4 ,由公式表8各道次咬入角2342.96 2.45 1.58再根据0.97(352548510.71表9各道次中性角2340.720.700.57根据50.40Sh=土(448518 / 703.2 确定轧机速度

33、制度3.2.1轧制速度的确定制定轧机速度制度包括：确定末架的穿带速度和最大轧制速度；计算各架 速度及调速范围；选择加减速度以及带钢过焊缝时的速度等。连轧机组末架的 轧制速度决定着轧机的产量和技术水平。确定末架轧制速度时，应考虑保证各 主要设备和辅助设备生产能力的平衡；轧制带钢的厚度及钢种等，一般冷轧带 钢为提高轧机产量而用高的轧制速度；轧制宽大及钢质硬的带钢时，应采用低 的轧制速度。本次设计依据设备、产品及参考同类车间设定第五机架的轧制速 度为20m/s。本设计设定第五架轧机的穿带速度为5m/s带钢厚度小，其穿带速度可高些）。其它各架轧制速度的确定：当连轧机组末架轧机轧制速度确定后，根据连轧条

34、件 一一秒流量相等的原 则，根据各架轧出厚度和前滑求出各架轧制速度带钢的宽展和前、后滑忽略不 计）。即：hlV1=h2V2=.hnVn=C.（5速度的计算：已预设末架出口轧制速度为V=20m/s由经验向前依次减小以保持微张力轧 制。依据秒流量相等有：1表11轧件的出口速度4523Vh(m/s7.1110.3214.9518.392003.2.2轧辊转速的确定0.0179表10各道次前滑值2340.02670.03660.02980.016019 / 70由1 = 1.(6表12轧辊速度12345V(m/s5.216.939.9614.5218.10由公式:T . .(7求得各道次轧辊转速分别为

35、：表13轧辊转速12345q(r/min189.6252.2362.5528.5713.1由轧辊转速及电机转速可求传动比：.h 丨.(8表14传动比道次12345n (r/min750750750750750i4.1322.7571.8381.3781.149.3.2.3加速度的选择近代带钢冷连轧机精轧一般采用一级加速和一级减速轧制方式，即带钢在 连轧机以恒速运转下进行穿带，并在卷取机实现稳定卷取后开始进行加速，直 至轧机转速达到稳定轧制阶段最大转速时加速结束。第一级加速度数值较高，称为功率加速度20 / 704力能参数的计算及空载辊缝的设定4.1 轧制压力的计算对于冷轧薄板，其轧制力的计算采

36、用斯通公式计算。因为斯通公式把轧 制看成平行板间的镦粗，因此得出单位压力微分方程式：将上式积分，则得斯通单位压力公式在后滑区_1在前滑区_I式中：，.三If为乳化液的摩擦系数0.05.冷轧薄板时其表面摩擦规律按全滑动来考虑，即M ，并采用近似塑性条件，则上式变成如下形式:(1121 / 70表15各道次的相关参数道参次数12345、L/mm14.0313.5611.227.254.12/mm2.631.901 . 310.970.835m0.270.360.430.370.25冷轧时温度和变形速度对金属变形抗力的影响不大，因此的取1,只有变形程度才是影响变形抗力的主要因素。由变形区内各断面处

37、变形程度不等，因此，若取为常量，通常根据加工硬化曲线去本道次平式中：本道次轧前的预变形量:本道次轧后的总变形量F.:冷轧前轧件厚度H:本道次轧前轧件的厚度h:本道次轧后轧件的厚度。变形程度凶/%变形程度3 /%平均变形程度10.025.015.022548.339.0348.364.357.9464.371.068.3571.073.372.4冷轧时金属实际变形抗力凶的确定：和可近似均变形量所对应的变形抗力值。平均变形量丨可按下式计算:(1122 / 70由于加工硬化使得轧件的变形抗力逐道次升高，对加工硬化曲线进行线性 拟合得：表16各道次值/%23 / 70表17各道次变形抗力平均变形程度目

38、/%变形抗力凶/MPa|115.0366.0420.9239.0519.6597.5357.9640.6736.7468.3707.3813.4572.4733.2843.2平均单位压力:(12式中丨为平均单位张力，现仅以第一架轧机为例： 张应力的设定 ：100MPa,120 MPa,130 MPa,140 MPa,开卷机张应力为1 MPa，卷曲机张应力 为30 MPa。表18张力前平均单位张力/MPa后平均单位张力I /MPa平均单位张力丨/MPa1110050.5210012011031201301254130140135514030100=14.03mm因 _ 凶=0.073324 /

39、703=0.27=0.037又有表查出1.1490.27计算图中第二个参数右边拆尺为y=2CRKy=2CRK ftft图6轧辊压扁时平均单位压力图解按上式可作图13-23.團Vi-2Vi-2：i i屮左边标尺为誉=厝加线掏工亠字此曲缕乂称为S形曲钱.25 / 70余下的各道次可依此类推计算出来，则有:4.2 轧制力矩的确定4.2.1轧制力矩的确定0式中：片一合力作用点位置系数或力臂系数），冷轧薄板一般片取为0.330.42，各道次的轧制力矩值见表20:=0.35表20轧制力矩12345M /KNm74.19105.6894.4448.96.15.574.2.2摩擦力矩的确定传动工作辊所需要的静

40、力矩，除轧制力矩外，还有附加摩擦力矩则总压力KI =7554.22KNx/mmJ/mm0.271.14914.20B/mm-/MPaP/KN425.597554.22表19轧制力5234550.0590.0620.0630.00.360.430.370.250.1300.1850.1370.0630.00290.00270.420.550.550.461.2021.2501.2091.13715.2012.589.415.011250585.98764.63820.19862.0711133.6212023.819647.485398.71.(13ZI1400.00.270.07326 / 7

41、0它由以下两部分组成：1、 ，其中 F 在四辊轧机本设计中六辊轧机亦用此公式）可近似地由下式计算：式中轧辊轴承的摩擦系数滑动轴承金属衬冷轧时W），取可=0.06; 轧辊辊颈直径J=273mm;表21摩擦力矩123451 /KNm6.199.129.857.904.421 /KNm74.19105.6894.4448.96.15.57i3.962.972.071.421.05工/KNm0.851.612.101.670.79I T /KNm2.414.686.877.235.004.2.3空转力矩的确定空转力矩可以根据下式求得:.(17式中:27 / 70I表示轧机的额定转矩，其大小为：KIp电

42、动机的额定功率，本设计取每架轧机的额定功率为4250KW;n电动机的转速，转速为750r/mi n。轧机的空转 力矩丨）根据实际资 料可取为电 机额定力矩的3%4.3 各机架空载辊缝值的设定由于轧机的弹跳，使轧出的钢板厚度h等于原来的空载辊缝再加上弹跳，或者说：原来空载辊缝等于轧出钢厚减去弹跳。轧机辊缝设计最主要的 任务是尽可能地准确地确定各机架的空载辊缝值S。影响辊缝形状的因素轧件的横向厚度差（断面形状的变化和板型的变化是由辊缝形状的变化引起的。影响辊缝形状的因素有：1轧辊的弹性弯曲变形。它使辊缝中部尺寸大于边部尺寸，带钢产生断面凸度。轧制力愈 大，载荷愈集中在轧辊中部，轧辊的弹性弯曲变形愈

43、大；轧辊直径愈大，刚 性愈好，弹性弯曲变形愈小。2轧辊的热膨胀。轧制时轧件变形功转化的热量，摩擦和高温轧件所传递的热量都会使轧辊变热。冷却水、冷却润滑液、 空气和与轧辊接触的零件又会使轧辊冷却。由于加热和冷却的条件沿辊身长 度是不一致的，在各种综合因素的影响下，轧辊中部比端部的热膨胀大，从 而使轧辊产生热凸度，影响辊缝的形状。3轧辊的磨损。 工作辊与轧件之间、工作辊与支承辊之间的摩擦会使轧辊磨损。影响轧辊磨损的因素很多， 例如，轧辊和轧件的材料，轧辊的表面硬度和光洁度，轧制压力和轧制速 度，前滑和后滑的数值以及支撑辊与工作辊之间的滑动速度等都会影响轧辊 的磨损速度。4轧辊的弹性压扁。轧件与工作

44、辊之间、工作辊与支承辊之间 均产生弹性压扁。决定辊缝形状的不是弹性压扁的绝对值，而是压扁值沿辊 身长度方向的分布状况。对于工作辊来说，如果轧制压力沿带钢宽度是均匀 分布的，则变形区内工作辊的弹性压扁在辊身中部的分布也是均匀的，只是 在轧件边部压扁值小些。对这种轧件边部局部变薄的影响通常在辊型设计时 不予考虑。工作辊与支承辊之间，由于其接触长度大于轧件与工作辊的接触 长度，因而其压力分布是不均匀的。这就使辊与辊之间弹性压扁沿辊身长度 方向也不是均匀分布的。实验表明，带钢宽度和辊身长度的比值以及工作辊 直径和支承辊直径的比值愈小，则工作辊与支承辊之28 / 70间压力分布的不均匀性 愈明显。工作辊

45、与支承辊间弹性压扁值的分布规律与它们之间压力的分布规律是一致的。5轧辊的原始辊型(凸形、凹形或圆柱形。轧辊原始辊型不 同，辊缝的形状自然也不同。这一因素用来补偿上述因素造成的影响。虽然近代由于对带钢的公差要求更加严格，新建的轧机刚度不断加大， 但是由于轧辊尺寸及机架尺寸的加大受到一些其他条件的限制，因此限制了 轧机刚度系数的进一步加大。现代带钢连轧机刚度系数也就是在50006500KN/mm左右，通常轧制力的负荷水平为800030000KN，弹跳值可达15mm。它同带钢的压下量及带钢本身的厚度为同一数量级，在后几个机 架里，甚至比带钢厚度还要大一些。因此1 0%轧制力的误差，往往造成很大的厚度

46、差，这会给正常操作造成很大困难，并直接影响产品的质量。因此， 辊缝数值的准确确定，关键在于准确确定轧制力，并且，要安装有弯辊装置 和自动检测装置，以很好的控制板形。通常为了消除非直线段的往往采用人工零位法进行轧制。弹跳曲线的非直线部分是变化的)；轧后的轧件厚度h可用以下公式近似表示：h=S0+(P-P0/C .(18式中：S0人工零位的轧辊辊缝指示器读数,mm。P0轧辊预压靠力，P0=3000kNP轧制力.kN。C机座刚度系数，即线性段的斜率；表22辊缝值道次12345P(KN7554.2211133.6212023.819647.485398.71h(mm2.251.551.070.870.

47、80S0(mm1.7440.6460.0670.1310.5335电机能力验算为了校核和选择主电动机，除知其负荷之外，尚须知轧机负荷随时间变化 的关系图，力矩随时间变化的关系图称为静负荷图。绘制静负荷图之前，首先 要决定出轧件在整个轧制过程中在主电机轴上的静负荷值，其次决定个道次的 纯轧和间歇时间。静力矩按下式计算：29 / 70Mj= Mz /i+Mm+Mk .(19将前面的数据代入上式得静力矩见表23:表23静力矩道次12345Mz(kNm74.19105.6894.4448.9615.57i3.962.972.071.421.05Mm(kNm2.414.686.867.235.00Mk(

48、kNm3.253.253.253.253.25Mj(kNm24.4043.5155.7244.9623.08静负荷图中的静力矩可以用上式加以确定。每一道次的轧制时间可由下式确定：tn=Ln/vp.(20式中：Ln轧件轧后长度；Vp轧件出辊平均速度，忽略前滑时，它等于轧辊圆周速度。表24轧制时间道次12345Ln(m1581.942372.923559.384745.835695vp (m/s5.568.3312.516.6720.00t(s284.52284.86284.75284.69284.75因为各机架主电机的力能参数相同，而第五机架的轧制负荷最大，所以只需校核第五架轧机的电机即可。考虑

49、到轧制的加减速时所产生的动力矩，则有30 / 70Mjia=Md5=15.36 kNmMjia n= Md5=15.36 kNm从而有轧机加速时，总力矩为：MTjia=Mj5+ Md5=151.11 kNm。轧机减速时，总力矩为：MTjia n= Mj5- Md5=120.39 kNm.已知上述各值后，根据轧制图表绘制出一个轧制周期内第五架轧机的电机负荷图，见图7。不考虑不同的轧制速度对轧制力矩的影响）升速 稳定轧制过焊缝t31.67958.45791.042122.016150.656Mn (kNm3.4383.4386.8756.8756.875tn (s284.52284.86284.7

50、5284.69284.75tn (s一0.8090.5400.3600.270工 tn(s284.52284.86284.75284.69284.75工 tn (s一0.8091.3491.7091.979Mjum(kNm30.7553.4690.13120.41142.50校核电动机温升条件为：MjumWMH可见均能满足电机的生产要求。32 / 706轧辊强度校核6.1 综述总的说来，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

51、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。 冷轧轧件的变形温升很大， 工作辊辊面 温度可达801200C冷轧轧辊在冷却不足或冷却不均匀时，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。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

52、校核。由于对影响 轧辊强度的各种因素如温度应力、残余应力、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。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

53、只 需计算辊身中部和辊径端面的弯曲应力。玄承幅霉lib应力屮的分希一33 / 70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:(T=Pc1/(0.2d31-1wRb.(22旦=Pc2/(0.2d32-2式中：P总轧制压力与弯辊力的合力；d1-1 d2-2 1-1和2-2断面的直径；cl、c21-1和2-2断面至支反力/2处的距离；Rb许用弯曲应力。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辊身中部3-3断面的弯曲应力为：丽=P(L0-L/2/(0.4D32式中的D2应以重车后的最小直径

54、代入。因五架轧机的工作辊与支撑辊均一样，故只需校核其中受力最大的一架即 可，因第五架轧机受力最大所以我们只校核第五架轧机。6.2 确定工作辊和支撑辊的各个重要尺寸轧辊辊径直径d和长度一般近似地选：滚动轴承时：d=(0.50.55DD,I/D=0.75.34 / 70工作辊辊径直径与串动端直径之比约为1.021.10，传动端长度与直径之比为1.01.2。backup-rollerD =1450mm, D =798mm,=1200mm,二=650mm,=620mm,L =4144mm,=622mm,=200mm,=400mm,=300mm,=200mm.D /L =0.31,I =200mm,D

55、/D =0.52,=170mm,=240mm,1/D=0.73, D /=1.09,L =1700mm,35 / 70D /L =0.85, D /D =0.55, /D =0.73,/ D =0.83,36 / 706.3 轧辊强度的校核1支撑辊强度校核把前面的数据代入上式计算: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：T=M/Wk. (25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。驱动一个工作辊的传动力矩Mki有轧制力矩Mi、工作辊带动支撑辊的力矩Ms和工作辊轴承=PC /(0.2d31-1

56、=PC /(0.2d32-2=MPMP=P(L0-L/2/(0.4D32=本设计支撑辊为合金锻钢 小于该许用应力，故满足。Rb=12 0130 MPa，可见支撑辊的弯曲应力远远支承整弯iih应力 屮的分加37 / 70的摩擦力矩Mfi组成，即38 / 70Mk仁M1+Ms+Mf1或M=Pa+PsS+P式中:S反力对工作辊的力臂；P工作辊轴承处摩擦圆半径上式各参数的计算公式为：支撑辊对工作辊的反力：Ps=Pcos/cos(张力轧制时轧制压力偏离垂直方向的角度:其中Ti前张力、To后张力、P轧制力工作辊与支撑辊连心线与垂直线夹角为：隹arcsi ne/(R +R.(28式中：=arcsin(T二T

57、 /2P.(2739 / 70e工作辊相对于支撑辊的偏心距一般e=510mm取e=5mm.Ri工作辊半径，R2支撑辊半径。支撑辊与工作辊的反力Ps的作用线与工作辊和支撑辊连心线间的夹角：Y=arcsin（p2+m/2.（29式中：p支撑辊轴承的摩擦圆半径其值计算为p=f*d/2，其中f机械摩擦系数,因是油膜轴承取f=0.0035;d辊径直径m滚动摩擦力臂一般m=0.10.3mm本设计取m=0.2mm。工作辊轴承处的反力反力Ps对工作辊的力臂：S=mcos丫+Rsin丫.（31把前面的数据代入上式计算得：=0.140,0=0.290,d=798mm,p=1.397mm,丫=52.99, PS=2

58、0.11MN,P =16.15MN, S=209.73mm,d1=273mm, f1=0.05,p1=6.825mm.Mk=Pa+PsS+Pfp 1=94.44+4202.99+21.26=4318.69KNm工作辊传动端的扭转断面系数为：Wk=nD/16.（32把数据代如上式计算得：Wk=nD/16=28.40 mm扭转应力经计算为：Tk=Mk/Wk=152.07 MPa本设计工作辊为合金锻钢许可扭应力约为T=730MP，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。六、工作辊与支撑辊间的接触应力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

59、计算。如假设辊间作用力沿轴向均匀分布，由弹性力学知，辊间接触问题平面应 变问题。H.赫茨vHertz）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40 / 70分布的压应力/nE1 K2=(1-v22/nE2其中v1 v2及E1 E2为两轧辊材料的波松比和弹性模数本设计取E1=206GPa；E2=206GPa=若两辊波松比相同并取v仁v2=v=0.3则上式可简化为加在接触表面单位长度上的负荷q可有下面公式求得：q=P/B式中：q为轧制力，KN;B为轧件宽度，本设计不考虑宽展取B=1000mmI本设计的支撑辊的肖氏硬度为：HS70-85;工作辊的肖氏硬度为：HS95-102

60、。查得其对应的许用接触应力分别为；=2400MPa,T=730MP。可见正应力均小于许用应力，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。在辊间接触区中，除了须校核最大正应力1夕卜，对于轧辊体内的最大切=2q/(nb=b=0.418=0.637q/b.(35b=1.52.(3642 / 70应力也应进行校核。主切应力在接触点处其值为零，从0点到A点逐步增大,凶A点距接触表面深度Z=0.78b，该点T45 (max=0.304生疲劳破坏，T45 (max值应小于许用值0T45(max=0.30443 / 707.1 轧