热轧带钢课程设计

1、辽宁科技大学课程设计说明书设计题目：热轧板带钢轧制规程设计Q235,2.0 1200mm学院、系： 材冶学院材料科学与工程（材料加工工程）专业班级： 材加学生姓名：指导教师：成 绩：2015年 1 月 6日目录摘要 11、文献综述 21.1 热轧板带钢产品概述 21.1.1 热轧板带钢的种类及用途 21.1.2 板带材的工艺特点及质量要求 31.2 热轧板带钢工艺及设备发展 31.2.1 国外热轧带钢发展 31.2.2 国内热轧带钢生产 41.3 热轧带钢生产设备与新技术 51.3.1 热轧带钢新一代TMCP 技术 51.3.2 无酸除鳞技术 51.3.3 热轧带钢无头轧制技术 61.4 热轧

2、板带钢发展趋势 62、主要设备 73、轧制工艺及轧制制度的确定 83.1 生产工艺流程 8图 3.1工艺流程图 83.2 压下规程设计 83.2.1 根据产品选择原料 83.2.2 精轧机组压下制度的确定 93.3 速度制度 103.3.1 精轧机轧制速度 103.3.2 、精轧机工作图表 133.4 、温度制度 133.4.1 、精轧温度制度 143.4.2 、卷取温度制度 153.5 、辊型制度 154、生产设备校核 174.1、 轧制力与轧制力矩 174.1.1 、轧制力的计算 174.1.2 轧制力矩的计算 194.1.3 、精轧轧制力和轧制力矩的计算 194.2、 轧机设备校核 20

3、4.2.1 、精轧机的轧辊强度校核 204.2.2 、电机能力校核 24参考文献 27辽宁科技大学课程设计27摘要经济的发展创造了巨大的钢铁需求， 使钢铁工业高速发展。轧钢生产是钢铁生产的 后部工序，轧制成材的钢铁产品既需满足产品的需求， 还要满足品种规格和质量的需求。 板带材生产技术水平不仅是冶金工业生产发展水平的重要标志，也反映了一个国家工业与科学技术发展的水平。热轧带钢是钢铁产品的主要品种之一，广泛应用于工业、农业、 交通运输业和建筑业，热轧带钢工艺的成熟为冷轧提供了优质的原料，大大满足了国民生产与生活的需要。此次课程设计参考鞍钢1780生产线，产品为：Q235, 2.0mmX 1200

4、 mm。此论文设计以典型实例为例，制定了工艺流程图和压下制度、速度制度、温度制 度、辗型制度等一系列轧制制度，并对轧机的设备进行了校核。关键词：热轧带钢工艺流程轧制制度校核1、文献综述1.1热轧板带钢产品概述1.1.1 热轧板带钢的种类及用途热轧板带钢是厚而宽规格的板带钢，热轧带钢产品主要以钢卷状态供给冷轧机作原 料，同时也直接向用户和市场销售热轧钢卷和精整加工产品，即平整钢卷、分卷钢卷、 纵切窄带钢卷、横切钢板，最近几年又有经过酸洗的热轧钢卷作为成品进入销售市场。 供给本企业和其他企业冷轧机作原料用热轧钢卷主要的钢种为低碳钢(包括超低碳钢)、一般碳素结构钢，供冷轧机生产取向硅钢、无取向硅钢、

5、不锈钢薄板带用原料钢卷，也 由热轧宽带钢轧机生产。冷轧机原料钢卷的规格范围为：厚度1.56.0mm、宽度6001900mm。具体用途如下：(1)普通碳素结构钢板带。用于制造建筑结构，起重运输机械，工程、农用和建筑 机械，铁路车辆及其他各种结构件。(2)优质碳素结构钢板带，包括按国外标准供货的焊接结构钢板带。大量的用途同 上，并用于制造汽车、拖拉机、收割机以及要求冲压性能和焊接性能优良的机械构件、 石油储罐、压力容器、船舶、桥梁和各种工程的结构件。(3)低合金高强度结构钢板带。用于制造要求强度更高、成形性更好和性能稳定的 机械制造、车辆、化工设备等各种设备的结构，大型厂房钢结构，重要工程及桥梁结

6、构 等。(4)耐大气腐蚀和高耐候钢板带。用于制造铁路客车、冷藏车、铁路货车、矿石车 以及各种交通车辆的结构件，也用于船舶及铁路集装箱制造，石油井架、各种工程机械 和交通运输机械的制造。(5)耐海水腐蚀结构钢板带。用于石油井架、海港建筑、采油平台、船舶制造，也 用于化工、石油行业含硫化氢腐蚀性液体容器和铁路运输车辆的制造。(6)汽车制造用板带钢系列。(7)集装箱用钢。专用于制造集装箱侧板、门板、顶板、底板、边框、立柱等构件。(8)管线用钢。石油天然气输送用管线，用于制造埋弧焊钢管以及直缝电焊钢管。(9)焊接气瓶及压力容器用钢。用于制造液化气钢瓶及乙快气钢瓶、较高工作温度的压力容器及锅炉等。(10

7、)造船用钢板。用于制造内河船体及上层建筑结构，远洋轮船的上层建筑及隔舱 板。(11)矿用钢板。用于制造采矿用液压支架、矿用工程机械、矿用车斗、采矿刮板运 输机，以及其他矿用机械耐磨结构件。1.1.2板带材的工艺特点及质量要求板带材的外形特点是宽而薄，宽厚比很大，这一特点决定了生产板带材的轧机特点。 板带材的宽度大，轧制压力大，生产板带轧机的轧辗要很长。要减少轧制压力就必须减 小辗径，为了保证轧辗的刚度要求则需要使用有支持辗的多辗轧机，同时轧机整体的刚 度也要高。板带材的外形特点还决定了板带材轧制工艺上的特点。由于板带材的表面积很大， 对板带材的表面质量要求很高，保证表面质量是板带材生产工艺中一

8、个重要工作。例如 加热时生成的氧化铁皮的清除、轧辗表面的加工、运送过程中对表面的防护等，都是生 产过程中不可或缺的环节。而且由于其表面积很大，散热快且温度难以均匀，造成轧制 压力波动，使板厚不均匀，影响产品质量。在热轧时减少温度的波动，减少温度分布不 均，是板带材生产的关键环节。1.2 热轧板带钢工艺及设备发展1.2.1 国外热轧带钢发展1960年以前所建的热带钢连轧机被称为第一代热带钢连轧机。在这段时间内技术发 展缓慢，轧机辗身长度范围11202490mm,由于没有宽的板坯，需要横轧宽展，精轧机 最大轧制速度为1012m/s,年生产能力在100万200万t。这一时期最重要的技术进步 是在精轧

9、机组上应用了厚度自动控制技术。1960年至I 1970年间所建的热带钢连轧机被称为第二代热带钢连轧机，这一时期是 热带钢连轧机发展最重要的时期。在生产技术方面，热带钢连轧机向现代化飞跃发展。 同时，连铸技术发展成熟。这一时期的技术进步表现在1961年美国国家钢公司大湖分公司投产的2032热带钢连轧机精轧机组上首先采用了升速轧制技术，使轧制速度突破 了 12m/s,同时美国麦克劳斯钢铁公司和英国斯宾塞公司将计算机控制应用于热带钢连 轧机上，这是钢铁工业发展划时代的技术进步。大型的连铸板坯、步进式加热炉、大型 化的粗轧机、精轧机组增加到7架机座、厚度自动控制、升速轧制、高效层流冷却技术 以及轧制过

10、程计算机控制的全面应用，又推动了热连轧带钢技术的发展。这一时期精轧 机组最高轧制速度可达21.5m/s,年生产能力达200350万t.1969年以后建的轧机称为第三代热带钢连轧机。 这一时期追求大型化、高速化、连 续化和自动化。热带钢产品厚度扩大到 1.020mm,宽度扩大到2150mm,材料强度提高 到600MPa以上，精轧机组的轧制速度可达 2027m/s年生产能力达240450万t。进入20世纪80年代以来，主要发展了板型控制和粗轧宽度自动控制，以及广泛采 用液压厚度自动控制技术，还有交叉辗轧机和在线磨辗、连续可变凸度板型控制技术、 神经元网络技术、无头连续宽带钢轧制技术等。1.2.2

11、国内热轧带钢生产第一阶段，以大企业为主，以解决企业有无为主要目的的初期发展阶段。这个时期 热轧板带钢扎机建设只能靠国家投入，由于资金，技术等限制，轧机水平参差不齐。1989 投产的宝钢2050mm轧机代表了当时国际先进水平，采用了一系列最先进的热轧连轧生 产技术。但是，这个时期投产的二手设备则是国外五六十年代的装备（1994年投产的太钢1549mm轧机，梅钢1422轧机），整体技术水平相对落后，在安装过程中进行了局 部改造，但整体技术水平提高有限。还有两套国产轧机投产：1980年投产的本钢1700轧机和1992年投产的攀钢1450mm轧机，这两套满足了国民经济建设的需要，同时培 养了一大批技术

12、人才。第二阶段，全面提高技术水平，面准世界最高，最新技术，全面引进阶段。20实际90年代以后，各大企业均以引进国外最先进技术为主。如 1999年投产的鞍钢 1780mm轧机，1996年投产的宝钢1580mm轧机，是世界传统热轧连轧带钢轧机最先进 水平的代表，除通常现代化轧机采用的先进技术以外，还采用了轧线与连铸机直接连接 的布置形式，板坯定宽压力机，PC板形控制系统，强力弯辗系统，轧辗在线研磨，中 间辗道保温技术和带坯边部感应加热技术，轧机全部采用交流同步电机和GTO电源变换器及4级计算机控制，精轧机采用了全液压压下及 AGC技术。国内还引进了三套薄 板坯连铸连轧生产线，即1999年投产的珠钢

13、1500mm薄板坯生产线，这些生产线是当 时世界最先进的薄板坯生产线。这些生产线的引进使我国拥有了新一代热连扎带钢生产 技术。第三阶段，这个阶段是近几年开始的，是以提高效益，调整品种结构，满足市 场需要和提高企业竞争能力为目的的发展阶段。由于近年国家经济快速发展，对钢材需求不断曾加，为此除国营大中型企业外，中小型企业，甚至民营企业都把生产宽带刚作 为今后的重点，或引进或采用国产技术，或建设传统热连轧宽带钢轧机或建设薄板坯连 铸连轧生产线。同时，这个阶段对引进的二手轧机和原技术较落后的国产轧机进行了全 方面技术改造，使其达到了现代化水平。国外刚出现的半无头轧制技术、铁素体加工技 术、高强度冷却技

14、术、新型卷取机等，早一些轧机上也已应用、目前我国热连轧技术装 备已完全摆脱落后状态，并已处于世界先进水平之列。1.3 热轧带钢生产设备与新技术1.3.1 热轧带钢新一代TMCP技术热轧带钢新一代TMCP技术以超快速冷却为核心，通过冷却系统从空冷至超快冷的 无级调控，利用广阔的冷速范围及精准的温度控制，实现对带钢轧后冷却路径进行灵活的 控制，有利于细品强化、析出强化、固溶强化、位错强化、相变强化的最佳匹配，从而使 得热轧带钢产品获得优良的综合性能。 新一代TMCP工艺技术具备低成本、高效率、高 均匀性、高控制精度等特征，是轧制工艺发展的重要领域之一。随着人们对带钢产品性 能要求的不断提高以及资源

15、的日益枯竭， 以超快速冷却为核心的热轧带钢新一代 TMCP 技术具有广阔的发展前景。1.3.2 无酸除鳞技术热轧带钢冷轧前，去除氧化铁皮（称为除鳞）是非常重要的工序，目的是防止氧化 铁皮及杂质压入带钢基体，影响冷轧板表面质量及加工性能，以及损坏轧辗等。酸洗工 艺是目前国内外普遍采用的除鳞技术，通过化学反应溶解带钢表面氧化铁皮。但酸洗采 用化学腐蚀的方法，不可避免的对环境带来一定的污染，并且设备防腐要求高；酸液处 理成本高；同时易造成除鳞不均，产生欠酸洗、过酸洗等缺陷，金属损失大。为此世界 各国都为改进、提高除鳞工艺在进行研究和攻关，寻找有效的新技术以替代酸洗工艺。 如等离子除鳞法是一种无酸除鳞

16、清洗技术，是一种环保的新工艺，被广泛关注。该技术按工作环境通常分为常压等离子体和真空等离子体两种方式。常压等离子体是指在大气环境下的清洗技术，通过气体放电电离产生集中高速离子轰击物质的表面达到清洗目的。真空等离子体则指在真空环境下的清洗技术，包括物理过程和化学过程，由瞬时高 能量将污染物蒸发，及在高能离子轰击污染物脱离表面，还可使表面元素与气体产生化 学反应，最终经真空系统排除。1.3.3 热轧带钢无头轧制技术无头轧制技术是指将粗轧后的带坯在中间辗道上焊合起来，并连续不断地通过精轧机的一种技术。传统的板带热连轧精轧机组生产均以单块中间坯进行轧制，因此，不可 避免地要经过进精轧机组时的穿带、加速

17、轧制、减速轧制、抛钢、甩尾等一系列过程。由此发生的尺寸公差和力学性能的不均匀性很难在原有工艺框架内得到解决。热轧带无头轧制新技术正是解决这些问题的一项重要的技术突破。在传统热连轧中，板坯是在精轧机中一块一块地轧制的，带钢的头部在出了精轧机到卷取机之前的这段长度上以及尾 部出精轧机后的这段长度上处于无张力的状态，造成每一卷带钢的头尾部分尺寸公差和 板形难以保证。同时，单块坯轧制时因尾部无张力，故在精轧机架间常发生甩尾形成23层折迭咬入，从而产生轧辗表面裂纹和压痕伤。而无头轧制是将大约10块带坯在出粗轧机后的中间辗道上头尾焊合在一起， 接着进入精轧机中连续轧制，带坯在包张力 下轧制，因此几何精度和

18、板形不良的比例大幅度下降。无头轧制因穿带和抛尾的减少， 可以做到稳定的润滑轧制。与此同时，稳定的润滑轧制可使轧制力降低，因而可在较低 温度下进行轧制，生产出具有良好深冲性能的带钢，并可降低能源消耗。1.4 热轧板带钢发展趋势1 .热轧板带材短流程、高效率化。为了大幅度简化工艺过程，缩短生产流程，充分利用冶金热能，节约能源与金属等 各项能耗，提高经济效益，需要对常规程序进行改革，不仅充分利用连铸坯为原料，而 且不断开发和推广应用连铸坯直接热装与直接轧制技术。2 .生产过程连续化。近代热轧生产过程实现了连续铸造板坯、连续轧制和连铸与轧 制直接衔接连续化生产，使生产的连续化水平大大提高。3 .采用自

19、动控制不断提高产品精度和板形质量。在板带材生产中，产品的厚度精度和 平直度是反映产品质量的两项重要指标。由于液压压下厚度自动控制和计算机控制技术的 采用，板带纵向厚度精度已得到了显著提高。但板带横向厚度和平直度的控制技术往往尚 感不足，还急待开发研究。为此出现了各种高效控制板形的轧机、装备和方法。这是近代 板带轧制技术开发最活跃的一个领域。4 .发展合金钢种及控制轧制、控制冷却与热处理技术，以提高优质钢及特殊钢带的组 织性能和性能和质量。利用钮、硅、锐、银等微合金元素生产低合金钢种，配合连铸连轧、 控轧控冷或形变热处理工艺，可以显著提高钢材性能。2、主要设备三座步进梁式加热炉、一台板坯高压水除

20、鳞箱、一台定宽压力机、三架立辗轧机、一 架二辗可逆粗轧机、一架四辗可逆粗轧机、十二组保温罩、一台转鼓式切头飞剪、一台精 轧高压水除鳞箱、七架四辗连轧机组、一套层流冷却装置、GTO变频调速装置、精轧液压AGC PC轧机、在线磨辗（ORG和弯辗装置、带自动跳步功能的全液压卷取机、全线三级 计算机控制等先进技术装备等。3、轧制工艺及轧制制度的确定3.1 生产工艺流程图3.1工艺流程图3.2 压下规程设计3.2.1 根据产品选择原料轧制钢种：Q235目标产品规格：2.0 X 1200mm根据成品板宽确定精轧目标宽度:Bf = Bc (1 Cl Tf7) '其中 Bc 一成品板宽，为1200mm

21、步一宽展边余量(68mm ; C1一热膨胀率_ -5.(1.45X10 ) ； Tf7一精轧机末架出口温度(780880) C .所以，BF =1200 (1 1.45 10* 800) 7 = 1220.92mm出R轧机后就进入精轧连轧机组的带坯目标厚度一般可以根据成品的厚度由规定 表格查出。因为成品厚度为2mm介于03.59问，所以所选带坯厚度可以是32mm。初 定精轧压下量占总变形的15%,所以可知粗轧前板坯厚度为 200mm,长度选10m,宽度 由粗轧宽展可定为1300mm,所以由体积不变原则可知精轧前板坯长为 66327mm。所以，精轧板坯规格可为：32 M225>66327m

22、m,带钢出粗轧机的速度为3m/s。3.2.2 精轧机组压下制度的确定制定压下规程要根据设备条件和生产的产品确定原料尺寸、轧制道次、各道次压下 量。在设备能力允许和能平稳操作的条件下，尽可能减少轧制道次，提高产量。精轧机 组的头几架机座的扎治理比较大，为保证工作辗辗径的扭转强度，要求采用较大的工作 辗直径，同时支承辗的直径也应相应增大，这样既有利于轧辗冷却和减少摩擦，又提高 了轧机刚度和支承辗油膜轴承的承载能力。为减少轧制力和轧制力矩，机组后几架机座 的工作辗采用较小的直径。一般道次压下量的分配规律是：根据是否咬入条件的限制和 轧制前是否将氧化铁皮清理掉考虑，如开始道次受咬入条件的限制或轧前氧化

23、铁皮未清 理掉，开始道次的压下量要小，然后利用金属高温塑性好、变形抗力低的条件，给予大 的压下量，随着轧制温度的降低压下量逐渐减少。最后12道次要从保重版型考虑压下量不能太大，一般在10%15%左右。根据压下率分配表3.1,可得出精轧压下量分配表3.2:表3.1压下率分配表机架号 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F74050354530402540253520281015表3.2精轧压下量分配表F1F2F3F4F5F6F7轧前H321911.47.414.613.012.23轧后h1911.47.414.613.012.232压卜量 h137.63.992.81.60.780.23压卜率(

24、)40.6403537.834.725.910.33.3 速度制度3.3.1 精轧机轧制速度1、确定最末架F7的穿带速度V7及出口速度穿带速度是指轧件头部从第一架入口到最后一架入口的速度，末架穿带速度以成 品厚度为依据，可以得知成品厚度在4mm以下的末架穿带速度为10m/s,所以可取V7=2 5m/s。2、各机架轧制速度末架轧机轧制速度确定以后，可由秒流量相等原则，即由下列公式hlVl=h2V2=h7v7(3.1)计算出各机架的轧制速度和穿带速度。表3.3轧制速度穿带速度表机架F1F2F3F4F5F6F7轧制速度2.634.396.7510.8516.6122.4225.00穿带速度1.051

25、.752.704.346.648.9710.003、精轧机速度图轧制时间可隙口才间轧制冏期时间图3.2精轧机速度图4、轧制时间的计算12段：穿带区，即带钢从头部接触第一机架到最末机架为止。计算该部分所用公式为t12 =S0(1/V1 +1/V2+1/V3+1/V4+1/V5+1/V6)(3.2)式中：t12一穿带时间，s；So精轧机间距，定为6米；Vi 各机架的穿带速度，m/s。所以t12 =6 父(1/1.05 + 1/1.75 + 1/2.70 + 1/4.34 + 1/6.64 + 1/8.97) = 14.32s23段：第一级加速区，为带钢头部从末机架到刚进入卷取机为止，进行较低的加速

26、。现在确定精轧机组末架轧机到卷取机的距离为130m。那么在第一级加速时，轧钢长度S23等于130m,力口速度为& =0.6m/s2 ,则根据公式：V32 -V22 =2aS23得_2 1/22 1/2V3=(2aS23 V2 )=(2 0.6 130 10 )=16m/st23-V2)/a =(16-10)/0.6 -10s所以丫3 =16m/s,t23 = 10s其中V3即为带钢头部到卷取机时的速度34段：从前端进入卷取机卷上后开始到预先给定的速度上限为止，进行较高的加速， 此加速主要取决于终轧温度和提高产量的要求。加速度a1 =1.0m/s2,最大速度V4 =25m/s ,所以t3

27、4 =(V4V3)/ai =(25 16)/1 = 9s(3.4)S34 =(V42-V32)/2al -(242 -162)/2 -160m45段：稳定轧制区，达到最高速度后，至带钢尾部离开减速开始机架F7为止，维持最高速度运行。S = (l0Mh0 £ SoMhn')/h5)其中10、ho为坯料的长、厚，h为成品厚，hn为第n架轧完的厚度(n = 1,2,3,4,5,6)所以,S = 66.33x0.032-6.(19+11.4+7.41 + 4.61+3.01 + 2.23 义靖 3/0.002= 918.3m以最高速度轧制的成品长度 S45 =S S23 S34 =9

28、18.3 130 160 = 628.3m6)t45 = S45 /V4 =628.3/25= 25.13s7)56段：第一级减速区。带钢尾端离开最末机架后，到达卷取机前要使带钢停住，但若 减速过急，则会使带钢在输出辗道上堆叠，因此当尾端尚未出精轧机组之前，就应提前减速到规定的速度。设定一级减速末速度为17m/s,a取-1.2m/s2.V6 2V： =2aS568)t56 = (V6 -V5) / a3(3.9)bz S56 =(172 -242)/(-2M 1.2) = 119.58m10)所以， 56t56 =(17 -24)/(-1.2) = 5.83s(3.11)67段：抛钢。带钢离开

29、第三机架开始减速，所以，S67 =(1% +隹)乂&/% = (4.61+3.01)父6/2.23= 20.5m(12)t67 = S67 /V6 = 20.5/17 = 1.21s(3.13)78段：第二级减速区。取 a4 =-1.2m/s2, V8=10m/s.所以，t78 =M-丫7闭=(10-17)(-1.2) = 8.4s(3/4)89段：由于带钢尾部离开粗轧机后开始第二级减速，则从带钢尾部离开粗轧机至头部进入精轧机所经历的时间为：t =2(S G)/(V穿 +V 粗)= 2(120 66.33)/(1.05 + 3) = 26.5s(3.15)其中：S -粗轧机至精轧机的距

30、离范围是115-135m,取其值120m；Si -末架粗轧机轧出的钢带长度 66.33 m；V穿-进第一架精轧机的穿带速度1.05m/s；V粗-钢带出粗轧机的速度3m/sot89 =tt78 =26.58.4 = 18.1s。16)3.3.2、精轧机工作图表间歇时间：寸=25s精轧机组纯轧时间：tzh =t23 +t34 气45 +t56 +t67 =51.17S（3.17）总延续时间：Tz =tzh +£ tj =51.17 + 14 = 65.17s（3/8）轧机节奏时间：T =tzh +N =51.17+25 = 76.17s（3/9）3.4、温度制度温度是影响钢板组织和性能的

31、最主要的因素，要控制钢板的组织和性能就必须在生 产过程中控制温度制度，带钢热连轧的温度控制主要由以下几部分组成：开轧温度的 控制；精轧机组终轧温度的控制；卷取温度的控制。1 .开轧温度应在不影响质量的前提下尽量提高，钢材生产往往要求一定的组织性能， 故要求一定的终轧温度，因而开轧温度的确定必须以保证终轧温度为依据，一般来说 ,对于碳素钢加热温度最高温度常低于固相线 100200 C,而开轧温度由于从加热炉 到轧机的温降，一般比加热温度要低，取1150 c左右。2.精轧机组终轧温度因钢种不同而不同，它主要取决于产品技术要求中规定的组织性能。如果该产品可能在热轧以后不经热处理就具有这种组织性能，那

32、么终轧温度的选择应以获得所需要的组织性能为目的。在轧制亚共析钢时，一般终轧温度应高于Ar3线的50100 C,以便在终轧以后迅速冷却到相变温度，获得细致的晶粒组织。若终轧温度过高则会得到粗晶组织和低的机械性能，反之，若终轧温度低于Ar3线，则有加工硬化产生，使强度提高而伸长率下降。而且要求带钢全长终轧温度均匀一致， 这样才能保证整条带的机械性能及厚度的均匀。头部的终轧温度一般靠正确设定精 轧出口速度来保证，而整带温度均匀则靠正确控制机组加速度及机架间的喷水量来 实现。精轧机组的开轧温度由现场经验可得到。3.卷取温度和精轧温度一样决定着产品的机械性能，因此卷取温度的控制至关重要，为 了在短时间内

33、将带钢温度迅速冷至500780 C,必须在输出辗道上设置喷水装置对带 钢进行强制冷却，在实际过程中卷取温度的控制就是依靠在精轧以后的层流冷却水幕 控制，它的控制直接由计算机控制。3.4.1、精轧温度制度由于带坯出粗轧后在中间辗道上和进精轧前的除鳞都会有温降，根据现场经验，带坯在精轧除鳞后的头部温度 为1021 C ；因为在轧机上完成金相组织转变对厚度控制和机械性能都有不良影响，所以轧制结束 温度应该控制在奥氏体区，奥低体向铁素体转变的起始温度约为875 c ,设精轧末架的出口温度为880 C,以使晶相转变发生在层流冷却阶段，得到奥氏体向铁素体转变的 细化晶粒，提高带钢显微组织性能。由 ti =

34、 t 0 C J - 1 ),工 h i)C = (to tn )hn /(h。 hn )(3.20)其中：to 一开轧温度；h。一轧前厚度；tn 一轧后温度；hn 一轧后厚度；得精轧各机架温度变化如下表：表3.4坯料温度表F1F2F3F4F5F6F7温度/C1013.61003.2989.1964.7930.4895.8880.53.4.2、卷取温度制度卷取温度也一样对产品的性能起着决定性的作用。本车间的卷曲温度一般在570780之间，根据具体的产品温度会有所不同。3.5、辐型制度轧辗的弹性变形、辗温的变化以及轧辗的磨损乃是使工作辗辗缝发生改变的主要因 素，轧辗磨损有其特定规律，一般很难随时

35、间随意的加以改变，而辗温与轧辗的弹性 变形则可以通过适当措施人为地随意加以改变以达到控制的目的。采用合理控制辗温的 辘型调整方法称为调温控制法，而以控制轧辗弹性变形为手段的辗型调整方法则称为弯 辘控制法。这两种方法不但能抵偿轧制压力与辗温波动带来的不利影响，并且还可能有 效地弥补轧辗磨损对正常辗型的侵蚀。1 .调温控制法人为地向轧辗的某些部分供热或者吸热，改变辗温分布，以达到控制辗型的目的，此 法的施行需要有热源和冷却剂。如发现辗身中部温度过高辗身中部与边部温差过大， 则可适当增大中段冷却剂的流量或削减边部冷却剂的供给，以此类推。但是调温控制 法并不能很好的满足生产发展的要求，由于轧辗本身热容

36、量较大，温升与温降有较长 的过渡时间，而急冷急热又极易损坏轧辗，而且调温过渡时间也太长， 所以仅仅靠这种缓慢而又不准确的调温控制法是不能满足要求的。2 . LVC辗型控制法LVC（Liner Variable Contour）辗型是一种新型的辗型，具有线性调节辗缝凸度的性能，并具有良好的板形控制性能。 其辗型的设计原理是：以实现辗缝凸度随板宽变化成线性变化为目的（即在板宽由宽 变窄时辗缝凸度成线性减小），以连续变凸度工作辗辗型曲线方程为基础方程，代入 一定的系数，从而推出LVC辗型曲线的方程。LVC辗型向辗径小的一方窜辗时可以增大辗缝凸度，反之向辗径大 的一方窜辗时可以减小辗缝凸度，这样可以根

37、据来料板形情况进行窜辗调节，控制板形 质量。常规工作辗辗型进行窜辗的主要目的是使辗型磨损均匀化，这种辗型的窜辗策 略通常是选择不同的窜辗步长和频率或选择不同的窜辗起始位置，对板形的凸度影响 很小。与传统的常规工作辗辗型不同,LVC辗型的窜辗策略则是根据板形调节能力的需要，算所需的窜辗量，达到改变板形的效 果。在各机架窜辗量的设定计算中，对于某些工况很难将精轧出口的目标凸度和目标 平坦度都准确地保持在一个值上，有时为了使轧制过程顺利，采用满足凸度良好的准 则而牺牲机架间带钢平坦度。因此，在 板形模型初次设定LVC 窜辗量后，可制定相应的窜辗优化策略，即：在将机架精轧出口凸度控制在精度范围内的前提

38、下，可以依次改变各机架的窜辗量，以使各机架问的带钢宽度方向的不均匀延伸降低。这一思想曾经在弯辗力设定优化中应用，由于 LVC辗型的窜辗和弯辗都是用来控制板形，因此可将弯辗力优化的思想应用在窜辗 优化中。目前，LVC工作辗辗型已应用在鞍钢热轧带钢厂 F3F5热连轧机上，用来 提高板形控制能力，窜辗优化策略也在板形控制模型中应用。3 . UPC辗型控制法UPC轧机辗型呈雪茄型，沿整个辗身长度磨成偏离辗身中央凸度渐变的形状，辗身的最大直径位于辗身中央e处，上下工作辗反向配置，并可做相对的轴向移动。采用 UPC 辗型达到了以下目的：（1）扩大了板凸度控制范围；（2）重新分布了轧辗磨损；(3)减少了热凸

39、度变化。随着带宽的不同，UPC系统的板凸度控制范围有很大的变化o当带钢宽度增加时，板凸度控制范围增大。UPC系统在编制轧制计划时，还具有特别的灵活性。因为工作辗的短行程周期横移对辗缝形状影响很小，所以对带钢断面形 状的影响更是微不足道，这为自由程序轧制创造了条件。4 .PC辗型控制法本次设计采用了一种新型的辗型制度，即 PC辗。PC辗为PairCross的缩写，即上下工作辗(包括支撑辗)轴线有一个交叉角度，上下轧辗(平辗),当轴线有交叉角度时将形成一个相当于有辗形的辗缝形状(相当于轧辗具有正凸度)。PC轧机具有很好的技术性能：(1)可获得很宽的板型和凸度控制范围，调整辗缝时不会产生工作辗的强制

40、挠度 也不会在工作辗和支持辗间由于边部挠度产生产生过量的接触应力，与其他轧机相比 ,PC轧机具有最大的凸度控制范围和控制能力。(2)不需要工作辗磨出原始辗形工作曲线。(3)配合液压弯辗可进行大压下量轧制，不受板形限制。PC辗为了得到正凸度辗缝形状就必须采用带有负凸度的轧辗。轧辗交叉调节出口断面 形状的能力相对比较大，但是由于轧辗交叉将产生较大的轴向力，对辗子的磨损很严 重，因此，交叉角度不能太大，否则将影响轴承寿命。目前一般小于1度。PC轧辗的优点是调节凸度的能力较大，但是存在很大的轴向力而限制了其调节能力。PC辗的缺点是机构复杂以及轴向力大(达到轧制力的 8%10%),将使轴承寿命缩短，使维

41、护 工作量加大，并增加了轧制力测量的滞后性，采用 PC辗时弯辗力一般不能超过80t。P C轧辗一般用于凸度预设定，不用于在线轧制而且 PC辗在应用中存在是轧辗磨损的问 题，为此，目前PC轧机都带有在线磨损装置以保持辗缝形状的稳定。4、生产设备校核4.1、 轧制力与轧制力矩4.1.1、 轧制力的计算S.Ekelund公式是用于热轧时计算平均单位压力的半经验公式，它适合于热轧时的计算，公式为:p = (1 m)(k ； )p其中：K温度和成分对轧制力的影响系数;m一表示外摩擦对单位压力影响的系数;“一粘性系数；l平均变形速度，m/s。其中，外摩擦系数:1.6 . R ：h -12 ：hm 二H h

42、平均变形速度:H h(4.3)把m值和名值带入轧制力的公式，并乘以接触面积的水平投影，则轧制压力为BH +Bh ；,1.6f7RIh-1.2ihP =h 7 RAh 1 +2H +hS.Ekelund还给出计算K和”的经验公式K = 14 -0.01t 1.4 C Mn 10M Pa。n =0.01(140.01t )C M10M Pas。式中t一轧制温度，C；C一以表小碳含量；Mn 一以表小的钮含量C'一决定于轧制速度的系数(4.4)f用下列式子计算f = a 1.05 - 0.0005 t对于钢轧辗a=1 ；对于铸铁轧辗a = 0.8表4.1 C '的选择表轧制速度(m/s

43、)<661010151520C10.80.650.64.1.2、 制力矩的计算轧制力矩可用以下公式计算： M = 2Px jR - h(4.8)其中：P-轧制压力，t;x一作用点系数，x=0.3 0.6,薄件小于0.5,取x=0.4。4.1.3、 精轧轧制力和轧制力矩的计算根据S.Ekelund公式及对各道次轧制力进行计算，其中第一、二、三、四、五、六、七道轧辗为高锲铭无限冷硬铸铁轧辗(a=0.8) o 第一道轧制力计算：'BH = Bh = 1225mm; R = 40mm;, Ah=13mm;H = 32mm; h = 19mm; C =1;v = 2.63;C%=0.2%,

44、 Mn%=0.6%;经以上公式计算得 K = 84.92, f =0.4353=0.386;所以，可带入以上数据到轧制力的公式，- -I 22 M 0.386父2.63父卫 c l 1.6x0.435x40013-1.2x13 1 c4 400P =1225x400x13 1 + 乂 84.92+?-40032 + 19J32+19L.=1 2589t第一道轧制力矩计算：由 M =2PxJR2h 计算，P =1258.9t; x= 0.4; R = 400mm; Ah = 13mm;代入得 M =2 1258.9 0.4 400 131/2 -72.62tm其余道次的计算与第一道次相似，将其列

45、于下表中。表4.2各道次轧制力轧制力矩表HhRTVfKnPMmmmmmmCm/sMpasMpasttm132194001013.62.630.43584.920.3861258.972.6221911.44001003.24.390.44287.650.3981254.566.32311.47.41400989.16.750.44791.230.4211332.754.4547.414.61350964.710.850.45897.550.4471198.447.4354.613.01350930.416.610.467103.30.4731156.337.7463.012.23350895.

46、822.420.476109.20.5041002.522.3872.232350880.5250.482110.40.512845.36.874.2、 轧机设备校核4.2.1、 精轧机的轧辗强度校核精轧机工作辗为PC辗型，在进行校核时可以将其看做平辗来进行辗身强度计算，在F1-F7中，前三架的轧辗相同，后四架轧辗相同，在进行校核时，可分别计算F1-F3,F4-F7中的轧制力最大的一架。根据设计要求，本设计精轧机工作辗材质为高锲铭无限 冷硬铸铁，支承辗材质为合金锻钢。表4.3许用应力表许用弯曲应力西许用接触应力许用扭转应力合金锻钢Cr52023065高铭铸铁1622065精轧机七架中第一架轧制

47、力最大，所以校核 F1的强度。1、基本参数(1)、工作辗辗身辗径：Dg = 800mm 辗身长：1g = 1780mm;辗颈直径：Dgj = 600mm； 辗颈长度：1g j = 540mm;压下螺丝间白中心距：ag = 1780+ 1g j =1780+ 540= 2320mm；带钢宽度：bg= 1225mm;辗头厚度：s=(Dg-10) 0.25 =(800 -10) 0.25 =197.5 mm取b:s=1;则辗头厚度：b=197.5mm表4.4 4与b/s的关系“与b/s的关系b/s11.523440.2080.3460.4930.8011.150系数取： =0.208;(2)四辗板带

48、轧机的L/D1、l/D2、D2/D1的值表4.5四辗板带轧机的L/D1、l/D2、D2/D1的值轧机名称L/ D1l /D2D2 / D1精乳机座2.42.81.31.51.92.1(3)、支承辗辗身辗径：Dz = 1500mm; 辗身长：lz = 1780mm;辗颈直径：Dzj = 750mm; 辗颈长度：lzj=750mm；压下螺丝间的中心距：az =1780 lzj =1780 750 = 2530支承辗辗身长度：bz = 1780 mmNM n = 9549 n式中：n一轴的转速r/min ；N一输入到轧辗的功率KW0传动功率N = N总" ° = N总"

49、J 2” 3其中：“1接轴传动效率取 0.997;7 齿轮座传动效率取 0.996;%减速器的传动效率取0.96。2、轧辗强度校核板带钢强度验算特点为：(1)板带位于轧辗正中，轧制力按均布载荷计算，轴承两侧的支反力相等;(2)辗径不变，轧辗危险断面在辗身中央处；(3)辗颈及辗头的危险断面均在传动侧。(本次设计传动侧在工作辗)由于最大弯曲应力矩发生在辗身中间，故此处为危险点，应校核此处的弯曲应力。(I)、支承辗强度校核(i)辗身强度校核Pz由于四辗轧机支承辗与工作辗承受弯矩之比等于直径之比的四次方，其弯曲力和Pg的分配也一样，即:PzPg闺：修卜85(4.10)且 P =Pz + Pg =125

50、8.9t ,因止匕，Pz=817.2t, Fg=441.7t。由公式:(4.11)(ii)MzjMzMz =817.2 10由公式3.35 108一一 30.1 14003、辗径强度校核Mzjaz=Pz bz2530 17803.35 108.kg.mm ;CT_ 30.1Dz1.22 kg / mm2 < k =20 kg / mm23817.2 10750=1.53父108 kg.mm;1.58 108(4.12)0.1Dzj '0.1 7503= 3.75 kg/mm2 < h 】=20kg/mm2;故支承辗强度满足要求。(II)、工作辗强度校核(i)、辗身强度校核(

51、JMgag _ bg= 441.7 1032320 1400= 0.51 108kg.mm3 ，0.1Dg0.51 1080.1 80032= 0.99 kg/mmI； I=20kg/mm2;故工作辗辗身强度满足要求。(ii)、辗径强度校核辗颈处既有弯曲又有扭转，轧辗材质为铸铁轧辗应按第二强度理论校核3_巳 lgj 441.7 10540= 2222= 5.96 107kg.mmMl =9549 n= 9549 X 7500 黑103 -10 = 7.16x107 kg mm1000.1 D；5.96 1030.1 6002=2.76 kg / mmMl 7.16 107, ,2=3 =3 =

52、3.31 kg / mm0.2 Daj0.2 600gj第二强度理论公式：(4.13)；=p =0.375。0.625； 4.：0P =0.375 2.76 0.6252.762 4 3.312 = 4.6 kg / mm2I ')=20kg/mm2故工作辗辗颈强度满足要求。(iii)辗头强度校核轧辗传动端辗头只承受扭矩，辗头受力情况是属于非圆截面扭转问题，有理论分析 结果得知，最大剪切应力发生在中点处。(4.14)_ M _ M n. max - W n 一s3M n = 9549 父 N =9549父7500父103 10 = 7.16父107 kgmm n100n =0.208 , s = (Dg 10) m 0.25 =(80010)M0.25 = 197.5mm则计算得到 ax = 7.1610 3 =44.7 < & 】=65kg/mm2 0.208 197.53故辗头强度满足要求(III)、工作辗与支承辗接触应力校核(i)、工作辗与支承辗问的法向正应力(最大值位于接触表面中部)赫兹公式:max(4.15)式中 q：接触表面单位长度上的负荷，kg.mm ;。,2 :工作辗与支承辗的半径，mm;ki,k2：与轧辗材质有关的系数；其中1 -叶L