轧制规程设计

1、轧制规程设计就是根据钢板的技术要求、原料条件、温度条件和生产设备的实际情况，运用数学公式或图表进行人工计算或计算机计算，来确定各道次的实际压下量，空载辊缝，轧制速度等参数，并在轧制过程中加以修正和应变处理，达到充分发挥设备潜力，提高产量，保证质量，操作方便，设备安全的目的。附热轧板带产品的工艺制度制定实例某热轧生产线，产品规格1.8*1200mm带卷，材质STE255，轧制规程设计如下设计目录安排轧制规程安排轧制规程校核咬入能力校核咬入能力确定速度制度和轧制延续时间确定速度制度和轧制延续时间确定轧制温度温度确定轧制温度温度计算各道次轧制力和轧制力计算各道次轧制力和轧制力矩矩计算各道次的变形程度

2、计算各道次的变形程度1 安排轧制轧制规程 1.1 轧制方法 本次采用综合轧制法，由2架粗轧机组和7架四辊不可逆式轧机组成的连轧机组共同完成轧制过程。1.2粗轧机组的轧制规程 粗轧机组的形式：由2 架粗轧机组。第 一架为二辊可逆式轧机，板坯在此机架上轧制3道次，为控制宽展R1 前设有立辊E1；第二架为四辊可逆式轧机，板坯在此机架上轧制3 道次，为控制宽展R2前设有立辊E2。粗轧机组设备主要有粗轧机辊道，侧导板，高压水除鳞装置，立辊轧机，中间辊道、废品推出机等组成。生产线布置如图1.1。 图1.1粗轧机生产线布置图1.1.1原料的确定 根据现场实际选择坯料：21012504800mm连铸板坯。材料

3、的特性见表1.1。表1.1 STE255成品的化学成分及力学性能表1.2 根据经验确定各粗轧机轧制道次及粗轧目标厚度1.1.2分配各道次压下轧机组压下量分配原则（1）粗轧时轧件温度高，变形抗力小，塑性好，轧件又短；考虑到粗轧机组与精轧机组轧制节奏和负荷的平衡。粗轧机组的总压下量应尽可能大，以便减轻精轧机组负荷，一般粗轧机组总延伸率为710，最大可达12。粗轧机组变形量要占总变形量的7080%；（2）为保证精轧机组的终轧温度，应尽可能提高粗轧机组出的精轧坯的温度；尽可能减少粗轧道次和提高粗轧机的轧制速度。，减少温降。（3）为简化精轧机组的调整，粗轧机组轧出的精轧坯的厚度范围尽可能的少。一般粗轧机

4、组轧出的精轧坯厚2040。（4）粗轧机各道次压下量分配规律为：第一道次考虑咬入及配料厚度偏差不能给以最大压下量；中间各道次应以设备能力所允许的最大压下量轧制；最后道次为了控制出口厚度和带坯的板形，应适当减小压下量。（5）粗轧机组的立辊，除了立辊破磷机考虑道破磷和调节板坯宽度给予较大的压下量（50100）处，其它万能机座上的立辊压下量都不大，约等于宽展量。宽展量约为432。表1.3粗轧机组各道相对压下率分配表表1.4 粗轧各道次压下分配1.1.3根据成品板宽确定精轧坯宽度不考虑精轧机组宽展，即精轧机组宽展量为0。粗轧后的精轧坯宽度 mm式中 -成品板宽度； -收缩率， =1.21.5%。BR4C

5、BBBRRC1441215012. 011200114CBBCRBCC1C11.1.4计算粗轧机组轧制时的宽展量粗轧轧制6道次， 粗轧总宽展量： 每道次宽展量： ：第 架轧机第j道次宽展量；：第 架轧机第j道次压下量； ：第i架轧机宽展系数。ijRRBBijijRiRHKBijRBijRHiKiRiRiK表 1.5 各架轧机宽展系数计算各道次宽展量及粗轧总宽展量：mmHKBmmHKBmmHKBmmHKBmmHKBmmHKBRRRRRRRRRRRR55 . 41530. 079 . 62330. 00 . 63 . 61 .2130. 084 . 88 .3325. 093 . 91 .3725

6、. 0135 .125025. 0232322222121131312121111222111mmBBijRR489 .475 . 49 . 63 . 64 . 83 . 95 .121.1.5计算坯料轧前的膨胀宽度 mm 计算立辊总的宽度压缩量：立辊的奇数道次进行侧压，偶数道次不进行侧压 = =1269-1215+54=108mm ：热膨胀系数， =1.105； ：常温下坯宽 ， =1250mm， ：立辊压下量分配系数。RRBBBC402RB1269015. 1125020 CBB2C2C0B0Bij表1.6 立辊压下量分配系数表1.1.6计算立辊各道次侧压量 =1080.21=22.723

7、mm=1080=0mm=1080.24=25.926mm=1080.24=25.926mm=1080=0mm=1080.25=27mm；11EB12EB13EB21EB22EB23EB表1.7立辊各道次侧压量综上，得粗轧机组各道次轧件宽度变化表表1.8 粗轧机组各道次轧件宽度变化1.2精轧机组的压下规程 由7架四辊不可逆式轧机组成连轧机组。各机架采用PC 轧机。前三架主要完成压下，后四架主要控制板形。各机架负荷分配亦不同，因此前三台采用工作辊辊径较大，后四架采用较小的工作辊。精轧机组前设置边部加热器。精轧机 F1F7全部为液压压下并设弯辊装置。 精轧机组的总压缩率和最大延伸率与精轧机的数量有关

8、。表1.9精轧机组机座与延伸间关系表1.10压下率分配表精轧机组最末两架考虑质量因素采用减小压下量的方法，减少带钢厚度不均，消除波浪形瓢曲等缺陷。终轧变形程度对钢材的金相组织有重要的影响，不同钢种的再结晶曲线是不同的，为得到细晶粒组织，要根据不同钢种的终轧温度确定变形程度。表1.11各架精轧机压下分配2 校核咬入能力 在校核各架轧机咬入能力时，取该机架最大压下量的那道次进行，F1F3取F1较核，F4F7取F4校核。 表2.1 粗轧部分表 2.2 精轧部分压下量与咬入角的关系 ， 式中： 咬入角 ，h压下量，D工作辊径。粗轧计算第一、第二、第三架轧机：R1： =1-50/1350=0.963 则

9、： =15.63R2： =1-37.1/1200=0.969 则： =14.3R3： =1-23/1200=0.981 则： =11.76精轧计算第一、第四架轧机F1： =1-13.24/760=0.983 则： =10.58F4： =1-2.09/700=0.997 则： =4.44热轧带钢时，最大咬入角一般为1520，低速轧制时为20，所以上述咬入角符合条件，咬入能力满足。cos1DhDh/1cos1cosR2cosR3cosR1cosF4cosF1R2R3R1F4F3 速度制度和轧制延续时间 由于轧件较长，为操作方便，可采用梯形速度图。根据经验资料区平均加速a=40rpm/s, 平均减速

10、度b=60rpm/s。由于咬入能力很富余，且咬入时速度高有利于轴承油膜的形成，故可采用稳定速度咬入。根据实际生产情况，各速度取值为： 第一架：第一、二道次取咬入速度和恒定转速 =35rpm，抛出速度 =20rpm，第三道次取 =40rpm ， =25rpm 第二架：由于为四辊可逆轧机，取第四道次咬入速度、恒定速度和抛出速度为 =40rpm ， =25rpm。第五、六道次的咬入速度、恒定速度和抛出速度相同，取 =60rpm， =60 rpm， =30rpm。11yhnn44yhnn55yhnn66yhnnpn33yhnn11yhnn pnpnpn粗轧速度按照梯形速度图:（a）不可逆；（b）可逆。

11、 根据所选梯形速度图,计算各道的纯轧时间和间隙时间粗轧机组的纯轧时间计算公式如下:bnnannDLnbnnanntphyhhphyhzh226012222yn 式中：式中：抛出速度，抛出速度，(rpm)；速度图的恒定转速，速度图的恒定转速，(rpm)；咬入速度，咬入速度，(rpm)； a 加速度，加速度，(rpm/s)； b 减速度，减速度，(rpm/s)； L 该道次轧后长度，该道次轧后长度，(m)； D工作辊直径，工作辊直径，(m)。 pnhn3.2精轧机速度制度任意架的前滑值按下式计算： 轧件出口厚度 ； 工作辊半径 绝对压下量 轧辊与轧件间的摩擦系数，取 =0.25则得各架的前滑值为1

12、2114RhhhSh1Rh 13.040024.1325.021176.16424.131S13.040007.725.021169.9407.72S12.040069.325.021100.6469.33S11.037509.225.021191.3409.24S10.037518.125.021173.2418.15S07.037567.025.021106.2467.06S03.037526.025.02118.1426.07S 秒流量相等原则：即各架上单位时间内通过的金属体积应相等。或 第架带钢的出口厚度和出口速度 第架轧机的速度 第架轧件的前滑值先确定最后一架的速度和各架的厚度，再确

13、定各架的速度，精轧机最后一架为第7架速度为=20m/s。则由公式nnvhvhvh2211nnnSvhSvhSvh111222111nnvh 、nvnS7v得 =20/（1+0.03）=19.42m/s则把公式 转化为公式： 其中i=（1、2、3、4、5、6）则将已知数据代入公式得：7771/SvviiiShSvhv11777ShSvhvnnn11 =1.819.42(1+0.03)/16.76(1+0.13) =1.90m/s同理算出其它机架速度 表3.1 精轧机组各架线速度表1v3.3 轧制时间3.3.1粗轧轧制时间计算 由体积不变定理计算每道轧后钢板长度lhbBHL =2101269480

14、0/1601259=6350mm1L 同理计算各机架出口的长度列表如下 表3.2 机架出口长度由公式： 将上面的数据带入公式，计算各道纯轧时间，粗轧一，二，三道之间时间间隔4s，三四道之间间隔5s，五六形成连轧，56道次形成连轧，因只有两架连轧，简化计算将两架轧机视为同步运动，没有间隙时间。所以： bnnannDLnbnnanntphyhhyhyhzh226012222stzh73. 260220354023535135063506035160353540353522221同理算出其余道次的纯轧时间。如下表 表 3.4 粗轧机轧制时间表 粗轧轧制周期=2.37+3.12+3.86+5.88+5

15、.72+8.94+4+4+6+4+4=51.89s，ynpnhn粗t3.3.2精轧轧制时间计算确定精轧机组各架速度时，应满足金属秒流量相等，即式中：h1，h2h7各架的出口厚度；v1，v2v7各架的出口速度；C连轧常数。根据经验取最后一道次即第七道次的穿带速度 =10m/s,则根据秒流量体积相等算出前六道次的穿带速度 Cvhvhvhvhvhvhvh77665544332211Cvhvhvhvhvhvhvh776655443322117v18108 . 18 . 196. 155. 252. 388. 44 . 745.127654321vvvvvvv得，各机架带钢穿带速度如下表表3.5 各机架

16、带钢穿带速度精轧机速度图 图1 带钢热连轧机组末架轧机的速度曲线图1点：穿带开始时间，选用速度10m/s的穿带速度，即=10m/s；2点：带钢头部出末架轧机后开始第一级加速， = =10m/s， =0.21.3m/s；3点：带钢咬入卷取机后开始第二级加速，取=14m/s，=0.31.6m/s；4点：带钢以工艺制度设定的最高速度 = =20m/s轧制；5点：带钢尾部离开连轧机组中的第三架时，机组开始减速，速度将到穿带速度；6点：带钢尾部离开精轧机组开始以穿带速度等待下一条钢带 = =10m/s7点：第二条开始穿带；1V2V3V4Vmaxv6V1V（1）穿带时间：由于精轧机组用7个机架，精轧机组的

17、穿带时间：式中： 精轧机组各架间距，5.8m；，, - 的穿带速度=5.8m,故精轧机组的穿带时间： 则 =10.55s 62100111vvvst0s1v2v6v1F6F55.1018.9106.7111.5169.3143.2145.118 .50t12t0t0s（2）加速轧制时间： 1) 慢加速段轧制时间： 带钢出精轧到卷取机建立张力，实行缓慢加速，加速度=0.21.3m/s，取 =0.336m/s2 ，=14m/s, =10m/s 则得： =142.85m， =11.90s。3V12VV 1a3V2322232 aSVVaVVS2/ )(22232312323/aVVt23S23t因为

18、带钢长度 = =142.85m应该大于或者等于精轧机组末架至卷取机间距与卷取机卷取5圈带钢的度之和， 即 式中：精轧机组末架至卷取机间距，取=130m；D卷取机卷筒直径，D=0.8m；N参数，N=35，取5； 则 =142.85m =130+3.140.85=142.56成立。1l23SDNSj23SjS23SDNSj1l2)快加速段轧制时间:=14m/s， =20m/s，采用加速度 =0.31.6m/s 取 =1.0m/s2 = 6s；加速段的带钢长度: 则23434/aVVt3V4V2aa34taVVSl2/2324342mSl1020 . 12/142022342精轧后带钢总长： mm=

19、583.33m 加速后的恒速轧制时间： = 58333312008 . 148001250210L42145VllLts92.162010285.14233.583（3）减速轧制时间 由 = =20m/s， =10m/s，取 =-1.25m/ 。 则得： =120m； =8s 5625262aSVVaVVS2/25265635656/ aVVt5V4V3a67t6V56S（4）间隙时间 粗轧轧完的带坯长度为35093mm，至精轧机间隙时间按经验取16s 则 =16s。 综上，精轧机组的纯轧时间： =10.55+11.90+6+16.92+8=53.37s 精轧机组的轧制周期 T= + =53.

20、37+16=69.37s67t564534230ttttttzhZHt67t4 轧制温度的确定4.1粗轧时各道次的温降高温时轧件的温降可按辐射散热计算，因为对流和传导所散失热量大致可以与变形功所转换的热量低消。辐射散热所引起的温降可由下列近似公式计算: 其中： 前一道轧件的温度，； h前一道轧件的厚度，mm； Z该道次间隙时间和纯轧时间，s。40010002739 .12thZtt0t 板坯加热温度定为1250，出炉温度降温50 ，粗轧前高压水除鳞温度降温20，故立辊开轧温度为1180，考虑立辊轧后再喷高压水除鳞，再进行强冷后，第一道开轧温度定为1150 ，故第一道尾部轧制温度为：1150-1

21、2.9(2.37/210)(1150+273)/1000=1149.40可逆轧制时，第一道次的头部为第二道次的尾部，故第二道尾部温度为：1150-12.9(2.37+4+3.12)/160(1150+273)/1000=1146.86第二道次的头部在第三道时变为尾部，故先计算第二道头部温度为：1149.40-12.9(4/160)(1149.40+273)/1000=1148.08故第三道次的尾部温度：1148.08-12.9(3.12+4+3.86)/122.9(1148.08+273)/1000=1143.38间隔6秒：1143.38-12.9(6/89.1)(1143.38+273)/1

22、000=1139.88故第四道次尾部温度为： 1139.88-12.9(5.88/89.1)(1139.88+273)/1000=1136.49第四道次的头部为第五道次的尾部，故第五道次尾部温度为： 1139.88-12.9(5.88+4+5.72)/68(1139.88+273)/1000=1128.09第五道次的头部在第六道时变为尾部，故先计算第五道头部温度为： 1128.09-12.9(4/68)(1128.09+273)/1000=1125.17故第六道次尾部温度为： 1125.17-12.9(5.72+4+8.94)/45(1125.17+273)/1000=1104.73因此，带坯

23、出粗轧的温度为1104.73。粗轧各道次尾部温度变化如表4.4： 表4.4粗轧各道次尾部温度变化 正常情况下，粗轧出口温度为1110左右，中间辊道上有保温罩，能够满足精轧10001050的开轧要求，计算各道次温度为计算轧制力的需要。4.2精轧时各道次的温降带坯在中间辊道上的冷却时间等于间隙时间加上精轧第1架的纯轧时间。精轧第1架的纯轧时间等于精轧轧制时间减去尾部通过精轧各架的时间。轧件尾部通过精轧各架的时间为则：7654321001111111vvvvvvvStst13.1110118. 9106. 7111. 5169. 3143. 2145. 118 . 50故精轧第1架的纯轧时间：带坯在

24、中间辊道上的冷却时间： Z= 42.24+16=58.24s。 轧件精粗轧完后经过中间辊道有温降和二次高压水除鳞后有温降，则为确保终轧温度，进入精轧机的精轧坯温度要求在1050左右，所以带坯进入精轧机组第1架的温度合适。24.4213.1137.530ttzh 带坯尾部进入精轧机组第1架的温度为 其公式为：式中： 第一道轧件的绝对温度，K； 前一道的绝对温度，K； 前一道轧件的厚度，mm； Z该道次间隙时间和纯轧时间，s。1T3400110000386. 01ThZTT0Th1T代入数据： = +273=1050+273=1323K，h=30mm，Z=58.24s，则得： 对精轧机组，轧件任意

25、部分通过各架的延续时间与轧件的厚度之比为一常数，故轧件从精轧机组第一架的温度降至最后一架的终轧温度为：0T0t76.97527376.1248100013233024.580368. 0113232733411Tt式中：精轧机座间距 ， =5.8 (m)；第架轧机速度 ，(m/s)；第架轧制的出口厚度 ，mm ，n精轧机组机座数，。则代入数据得33101100010515. 01ThvnSTTnnn0SnVnh0SKT08.1240100076.124869. 929. 3128 . 50515. 0176.1248342同理算出各道次轧件的温度，则列表如下 表4.5精轧各机架轧件尾部温度变化

26、5计算各道的平均变形速度5.1粗轧各道次的平均变形速度由公式：同理算出各架速度为hHRhv260Dnvsmsmmv/47. 2/247260/3513501smvsmvsmvsmvsmv/77.3,/77.3,/51.2,/83.2,/47.265432代入数据得：13163. 3160210/675501047. 22同理算出其它变形程度，得到粗轧各道次变形速度表如下5.2精轧各道次的平均变形速度由公式： 代入数据得：同理得：hHRhv2s79.1476.1630/40024.131090. 12131ssssss17161514131295.264,21.288,58.202,05.125

27、,62.65,19.33得精轧轧各道次变形速度如下表6轧制力及轧制力矩的计算采用S.Ekelund公式对轧制过程中的平均单位压力进行计算，其公式为： 式中：K温度和成分对轧制力的影响系数； m表示外摩擦对单位压力影响的系数； 粘性系数； 平均变形速度， 。KmP1s1其中 外摩擦系数： 平均变形速度： 把m值和值带入式(17)，并乘以接触面积的水平投影，则轧制压力为 hHhhRm2 . 16 . 1hHRhv2hHhhRfhRBBPhH2 . 16 . 112S.Ekelund还给出计算K和的经验公式 ， 。 ， 。式中 t轧制温度，； C以%表示碳含量； Mn以%表示的锰含量 C决定于轧制速

28、度的系数。见表6.1用下列式子计算。 对于钢轧辊 ；对于铸铁轧辊 。 MnCtK4 . 101. 014t01. 01401. 0MPa10Ctaf0005.005.1MPa101a8 . 0a表 8.1 的选择表 C对于速度对于速度v v和温度和温度t t不再进行计算，由经验和查表得来。不再进行计算，由经验和查表得来。C 表6.2 STE255成品的化学成分及力学性能则取材质STE255 的化学成分C=0.18%；Mn=0.6%，轧制力矩可用以下公式计算： 其中：p-轧制压力，t； x 作用点系数，x=0.3 0.6， 薄件小于0.5，取x=0.4。2/12hRPxM6.1粗轧机轧制力和轧制力矩的计算 根据S.Ekelund公式对各道次轧制力进行计算，其中第一、二、三、四、五、六道工作辊的材质为无限冷硬铸铁轧辊(a=0.8)即公式为hHhhRfhRBBPhH2 . 16 . 112hHRhK2粗轧第一道次： =1246mm， =1259mm，H=210mm，h=160mm， h=50mm， R=675mm， =2.47m/s，t=1149.40。 f=(1.05-0.0005t) =0.8(1.05-0.00051149.40) =