铝合金板材热轧工艺设计制度优化

1、 ?铝合金板材热轧工艺制度设计?专业课程设计专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 某: 学号: 指导教师: 吴运新 目录一、?铝合金板材热轧工艺制度设计?题目内容二、轧机的选择三、热轧工艺制度确实定1、热轧温度与锭坯加热1)、热轧温度2)、锭坯加热2、热轧压下制度1、总加工率确实定2、道次加工率确实定3、轧制道次确实定4、轧制参数选取及各道次轧制力计算3.冷却润滑四、热轧工艺流程图五、参考文献六、附件铝合金板材热轧工艺制度优化一、?铝合金板材热轧工艺制度优化?题目内容1、合金牌号：1050A系列合金。1050铝合金为纯铝中添加少量铜元素形成,具有极佳的成形加工特性、高耐腐蚀性、良好的焊接性和

2、导电性。广泛应用于对强度要求不高的产品,如化工仪器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零件、热交换器、钟外表及盘面、铭牌、厨具、装饰品、反光器具等。其屈服极限为=76Mpa。2、板宽度：1600mm。3、板厚度：坯料400mm；成品：板料厚15mm。4、轧机：单机架可逆轧制；速度：小于100m/min。二、轧机的选择单机架双卷取热轧机是在轧机入口和出口处各带一台卷取机的可逆式轧机，它既可以作为热粗轧机，又可以作为热精轧机。经加热的铸锭在辊道上通过多道次可逆轧制，轧至18-25mm，根据题目所给参数，要求成品轧至10-20mm，因此可以选用单机架双卷取热轧机。表1为930mm/1500mmx2

3、250mm四辊可逆式单机架双卷取轧机的根本参数：表1 930mm/1500mmx2250mm四辊可逆式单机架双卷取轧机的根本参数工作辊直径/mm930工作辊辊面宽度/mm2250支承辊直径/mm1500支承辊辊面宽度/mm2500轧制速度最大直径时/m·min-10/100/200主电机功率/kW2x7000最大轧制力/kN40000乳液最大流量/L·min-1约10900立式滚边机立辊：直径/mm956辊面宽度/mm760立轧速度最大直径时/m·min-10/90/230电机功率/kW2x1400总轧制力/kN7500乳液最大流量/L·min-1500

4、卷取机：型式全宽度4扇形块膨胀轴式最大卷取速度/m·min-1225X力/kN250/25电机功率/kW2x150三、热轧工艺制度确实定1.热轧温度与锭坯加热1).热轧温度热轧温度一般包括开轧温度和终轧温度。合金的平衡相图、塑性图、变形抗力图，第二类再结晶图是确定热轧开轧温度X围的依据，热轧的终轧温度是根据合金的第二类再结晶图确定的，铝及铝合金在热轧开坯轧制时的终轧温度一般都控制在再结晶温度以上。根据表2,1050铝合金热初扎的开轧温度为420-500，终轧温度为350-380，热精轧的开轧温度为350-380，终轧温度为230-280。表2 局部铝及铝合金热轧开轧温度和终轧温度根据

5、上述各项数据制定1050铝合金热轧轧制规程表。热粗轧开轧温度：46515热粗轧终轧目标厚度：15mm热粗轧终轧温度370102)锭坯加热加热制度包括加热温度、加热时间及炉内气氛。加热温度应满足热轧温度的要求。实际生产中，为补偿出炉后的温降，通常金属在炉内的温度应高于热轧温度。对于铝合金加热温度不能过高。加热时间包括升温和均热时间。加热时间可按以下经历公式计算：t=(12-20)式中：t锭坯加热时间，min; H锭坯厚度，mm。铝和铝合金取最大值，H=400，那么t=20*20=400(min)锭坯需加热400分钟炉内气氛：铝和铝合金铸锭通常在箱式或半连续式电阻加热炉中加热，炉内气氛是空气为了提

6、高加热速度，促使加热均匀在炉内常采用风机实行强制热循环流动。2热轧压下制度1总加工率确实定：总=*100%=96.25% 2道次加工率确实定：制定道次加工率应考虑铝合金板的高温性能、咬入条件、铝板质量要求及其设备能力。不同轧制阶段道次加工率确定原那么是： 开场轧制阶段，铸锭塑性差，且受咬入条件限制。道次加工率比较小，一般为2-10%,因为前几道次主要是变铸造组织为加工组织，满足咬入条件。对包铝铸锭，为了使包铝板与其基体金属之间结实焊合，头一道次的加工率应小于5%，采用较低的到此加工率，干压3-5道次。 中间轧制阶段，随金属加工性能的改善，如果设备条件允许，应尽量加大道次变形量，对硬铝合金道次加

7、工率可达45%以上，软铝合金可达50%以上，大压下量的轧制将产生大的变形热补充带材在轧制过程中热的损失，有利于维持正常轧制。轧制几个道次之后可采用立辊轧边，并按工艺要求调整立辊的压下量，以防止热轧裂边，控制轧件宽度。中间道次后期压下量应使轧制压力与辊型相适应，以便控制板凸度。 最后轧制阶段，一般道次加工率减小。为防止热轧铝板产品产生粗大晶粒，热轧最后道次的加工率应大于临界变形量15-20%；热轧最后两道次温度较低，变形抗力较大，其压下量分配应保持带材具有良好的板形及外表质量。 3轧制道次确实定轧制道次取决于热轧总加工率和道次加工率。轧制道次与热轧总加工率总和平均道次加工率道的关系为：n=lg(

8、1-总)/lg(1-道)平均道次加工率通常为15%-40%左右金属塑性好、抗力低、锭坯窄、轧机能力大的取上限。根据以上原那么可取道=25%，那么n= lg(1-0.9625)/lg(1-0.25)=11.413。所以总轧制道次为12道次。根据上述各项数据制定1050铝合金轧制压下规程表表3 1050铝合金热轧轧制压下规程轧制道次厚度/mm压下量/mm变形率/%备注138020523404010.532905014.742405017.251905020.861405026.37905035.78603033.39402033.310271332.51119829.61215421.14轧制参数

9、选取及各道次轧制力计算：1、根据前述原那么选取适宜的轧制速度，各道次轧制参数如下表表4 1050铝合金各道次轧制参数道次轧前长度(mm)轧前宽度(mm)轧前厚度H(mm)轧后厚度h(mm)开轧温度T(K)轧制速度u(m/s)轧制时间(s)14000.0 1600.0 400380738130024204.8 1602.2 380340731230034680.6 1608.6 340290724228045453.4 1618.7 2902407182.523056541.8 1630.6 2401907132.525068191.5 1644.8 1901407082.5270710996.

10、3 1662.9 140907043200816856.9 1687.4 90606993210925022.6 1705.1 604069232301037218.2 1719.6 402768332501154775.8 1731.0 27196703.52801277475.3 1739.1 19156523.53002、各道次轧制力计算第一道次1)一般参数计算道次加工率=20/400=5%变形区长度=96.4mm变形区几何形状系数/=0.247<1由确实定方法知，当0.05</<1时，=1.75该道次宽展量=0.45*20/400*96.4=2.17mm轧后轧件宽度=

11、1600+2.17=1602.2(mm)轧后轧件长度=400*1600*4000/380*1602.2=4204.8mm2与K值的计算平均变形程度=2*20/(3*400)=3.33%平均变形速度=0.53温降的计算：首先计算公式中参数，= 300s，轧件重量G=6912(Kg) ，查阅相关资料，的金属热辐射系数K取3，比热c取0.9，=465+273 =738K平均散热外表积F按下式计算：=(400*4000+1600*4000)*2+(380*4204.8+1602.2*4204.8)*2/2=10.21()将上述参数带入，计算温降。=1.19()平均变形温度 =465-1.19/2=46

12、4.4()根据=3.33%, =464.4 =0.53,查真实应力曲线图，可得=23 MPa，求K值K=1.15=1.15*23=26.45 MPa。3） 计算应力状态系数按西姆斯公式计算得：=0.8484） 计算平衡单位压力=0.848*26.45=39.24 MPa5） 求接触面积F如忽略轧辊弹性压扁，那么=1601.1*96.4=1544036） 计算轧制压力P轧制压力P=*F=39.24*154403=6059.5kN那么第一道次轧制力约为6060kN以后各道次轧制力计算方法与第一道次一样计算结果如表5所示表5 各道次轧制压力及相关参数计算结果道次变形抗力(MPa)K值(MPa)应力状

13、态系数单位压力(MPa)接触面积F轧制压力P(kN)12326.45 0.848 39.24 154403.0 6059.5 22731.05 0.885 40.53 218947.4 8873.6 32933.35 0.916 40.85 246052.4 10052.4 43236.80 0.944 43.33 247723.7 10733.1 53439.10 0.986 44.22 249715.4 11041.5 63742.55 1.057 46.43 252181.9 11708.9 74147.15 1.209 56.98 255426.9 14555.1 84349.45 1

14、.277 63.15 200346.2 12652.6 94652.90 1.388 73.41 165133.8 12122.6 104855.20 1.505 83.07 134139.5 11143.1 114956.35 1.588 89.46 105822.4 9466.6 125259.80 1.504 89.93 75091.2 6752.7 3.冷却润滑热轧是轧件与轧辊处于高温、高压及高摩擦条件下的轧制过程。热轧时冷却润滑的作用是减少摩擦，降低能耗；冷却轧辊，控制辊型，改善板型；防止粘辊，改善产品外表质量；减少辊面磨损及辊裂，增加轧辊寿命；对热轧冷却润滑剂有如下要求：润滑油闪点高，高温润滑性好；较高的油膜强度，承受轧制压力大而油膜不至破裂；有较高比热，冷却性好；乳液存放时稳定性高，高温时别离性好、易于破乳；润滑剂燃烧后不留残灰和油垢；不腐蚀轧件和轧辊；本钱低，使用管理方便，对环境污染小。根据以上原那么，该设计润滑采用热轧乳化液润滑，可以选用由4.0-4.5%的司班、15-17%的洗涤剂