年产50万吨高速线材轧制规范设计

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H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2011年03月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19世纪中叶始于德国，当时只能生产宽20~25mm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。特不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，以致全然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专门高的要求。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，来料凸度不操纵必定残余应力出现瓢曲。一个轧程75~80%。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、高速化进展。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纳酸洗——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，如此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0.3～4mm冷轧带钢，典型产品为0.8mm彩涂基板。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，能够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、高速化进展。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纳酸洗——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，如此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0.3～4mm冷轧带钢，典型产品为0.8mm彩涂基板。文献综述目前，我国国民经济飞速进展，取得了令人瞩目的成就，市场对冷轧钢板产品的需求专门大。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20—25mm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进展起来的。美国早在1920年第一次成功的轧制出宽带钢，并专门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。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、涂层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。冷轧薄板进展如此迅速的的要紧缘故是： 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。特不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，以致全然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，也不能完全幸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，能够在比较广的范围内满足用户的要求。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，在那个地点也简单介绍一下：武钢—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盖面极广的高档冷轧产品。鞍钢—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1500mm冷连轧和2130mm冷连轧。首钢—首钢股份总投资54.2亿元的冷轧薄板生产项目年产量可达150万吨，目标是汽车板和奥运项目[1]。唐钢—唐钢冷连轧生产线用于与现存的酸洗线联机。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进展至关重要。带钢冷连轧是钢铁工业中进展较为迅速、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，随着社会的进展和科学技术的进步，用户对冷轧高质量，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，改善经营治理，增强竞争能力。钢铁产品结构调整的一个要紧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，特不生产汽车板、镀锌板、彩涂板。在今后的几年里，国内轻工，机械、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。1建厂依据和产品大纲1.1建厂依据冷轧板带有极宽敞的用途。汽车制造、拖拉机制造、电气产品、机车车辆、造船、航空及火箭、周密仪表、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。出于这些工业的进展，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、带钢的产量增长专门快。同时，随着人民生活水平及物质需求的提高，钢材市场的需求结构发生了巨大变化，特不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要紧内容之一，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要紧依据。产品大纲的编制原则：1.满足国民经济特不需要，依照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，唐钢采纳厚坯料的第二热轧带卷厂的投产能够提供强度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、规格原料（热带卷）规格：带钢厚度：2.0mm~6.0mm；带钢宽度：820~1500；钢卷内径：ф610mm；钢卷外径：最大ф2150mm；钢卷重量：最大30t；单位质量：23kg/mm；抗张强度：28~42kg/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%≤0.010%ENFeP01/P03低碳钢0.034<C%≤0.07580%AISI1005低合金结构钢0.15<C%≤0.2810%ASTMA5884、产品规格详细分类（见表2）表2产品规格年产量厚度/mm宽度(mm)总计产量/t比例%550～650650～750750～850850～950950～11501150～12501250～135013500.3～0.51.03.01.51.0————————81250006.50.5～0.74.012.014.013.011.0——————675000540.7～1.0——3.03.54.04.04.02.01.026875021.51.0～1.5——1.02.02.02.02.02.01.0150000121.5～2.0——1.01.01.01.01.01.0——75000100比例/%5.0202221187521005、产品执行标准产品质量标准执行GB,DIN,JIS,API2轧钢机类型和布置形式比较选择轧钢机是完成金属轧制变形的要紧设备，代表着车间的技术水平，是区不于其他车间类型的关键。因此，轧钢车间要紧设备选择确实是指轧机的选择。轧机选择的是否合理对车间生产具有特不重要的阻碍。轧机选择的要紧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,轧钢机选择的要紧内容是：确定轧钢机的结构形式,确定其要紧技术参数,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以后的生产进展。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差不多上由四滚式冷连轧机生产的，轧制厚度较大时采纳四机架连轧轧制厚度较薄是采纳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式规格mm产品厚度mm轧制速度m/s卷重t工作棍直径mm电动机容量kw四机座1700-25000.25-0.3020-2530-35500-60033600五机座1700-21850.18-3.225-3040-60585-66046700六机座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。能够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专门好的进展。2.2轧机的选择：当今新型热带轧机要紧有：CVC轧机、HC轧机、VC轧机、PC轧机等。1)CVC轧机图1CVC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。近年来广为采纳的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微米。CVC精轧机组的配置一般是，前几个机架采纳CVC辊要紧操纵凸度，后几个机架采纳CVC辊要紧操纵平直度。CVC的差不多原理是；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，通过轴向对称分不移动上下工作辊，以改变所组成的孔型，从而操纵带钢的横断面形状而达到所要求的板形。（调节带钢凸度的原理图如下）图2CVC轧机凸度的调整CVC轧机有专门多优点：板凸度操纵能力强，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，专门，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。2)HC轧机HC轧机为高性能板形操纵轧机的简称，是日立公司研究的一种新型六辊轧机，它是在一般四辊轧机的基础上增加两个可转向移动的中间辊其动身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，使辊身接触长度作相应的改变。图3HC轧机HC轧机的要紧特点：具有大的刚度稳定性和专门好的操纵性同时能够显著提高带钢的平直度，能够减少板、带钢边部变薄及裂边部分的宽度，减少切边损失。3)VC轧机VC轧机是一种新型的四辊轧机，它的支撑辊凸度可依照板形需要加以改变。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l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轧辊的要紧优点是：VC轧机的凸度操纵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，不仅能够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轧辊采纳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，有人在轧辊芯轴内设置增压腔，以便能采纳压力较低的液压系统，利于高速旋转接头的工作。图4VC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轧机的比较见表4：表4HC轧机与CVC轧机的比较CVC技术HC技术原理结构工作辊轴向移动工作用S辊型形成压下差操纵板长度和板形+工作辊液压弯辊；轧辊移动量小，应用于四辊轧机，改造工作量小。中间滚轴移造成辊间压扁差操纵板长度和板形+工作辊、中间辊液压弯辊；轧辊移动量大，应用于六辊轧机，改造工作量大。效果板凸度操纵好边部减薄差波浪操纵：边波与中波好复合波差受热长度和磨损阻碍大受轧制力波动阻碍大板凸度操纵好边部减薄好波浪操纵：边波与中波好复合波好受热长度和磨损阻碍小受轧制力波动阻碍无轧钢机是完成金属轧制变形的要紧设备，代表着车间的技术水平，为了实现压下量较大的操纵轧制，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。冷连轧板带轧机要紧是趋向于HC六辊轧机与CVC四辊轧机这两种板型操纵技术的联合布置。4)轧机选择选择的要紧依据是：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，轧钢机选择的要紧内容是：确定轧钢机的结构形式，确定其要紧技术参数，选择轧机的架数以及布置方式。本次设计通过综合对比和实际考虑并结合设计目的和产品大纲要求，要紧从操纵板型（板凸度，平直度等）方面考虑，选用以下设备。四辊轧机，驱动要紧由调速电机、减速机、齿轮机座及轧机接轴构成。电液伺服阀操纵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操纵。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。上刮水板有气缸操纵，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。其要紧技术参数见表5、6表5CVC轧机的技术参数类型CVC四辊轧机工作辊尺寸φ525×1700毫米支承辊尺寸φ1450×1500毫米每侧最大弯辊力80吨工作辊窜动行程±100mm最大轧制压力2500吨轧制速度571/1200m/min辊缝调节液压AGC工作辊换辊时刻（max）10分钟支承辊换辊液压、抽出式主电机功率4250kwAC电机转速750主电机额定力矩2×4.5MN·m牌坊重量约420tHC轧机是一种高性能板型操纵轧机，而事实上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能够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阻碍，使HC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6HC轧机的技术参数类型HC六辊轧机工作辊尺寸φ485×1700毫米中间辊尺寸φ580×1500毫米支承辊尺寸φ1400×1500毫米每侧最大工作弯辊力±80吨每侧最大中间弯辊力±70吨工作辊窜动行程±100mm中间作辊窜动行程±215mm最大轧制压力2500吨轧制速度714/1500m/min辊缝调节液压AGC工作辊换辊时刻（max）40分钟支承辊换辊液压、抽出式主电机功率4250kwAC电机转速750rpm主电机额定力矩2×2.6MN·m牌坊重量约420t3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）最差不多的核心内容，直接关系着轧机的产量和产品的质量。压下规程的要紧内容包括：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专门多，一般可概括为理论方法和经验方法两大类。理论方法确实是从充分满足制定轧制规程的原则（即1.在设备能力同意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。）动身，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，亦即依照经验资料进行压下分配及校核计算。本设计即采纳经验方法制定压下规程。制定压下规程的方法和步骤为：（1）在咬入能力同意的条件下，按经验分配各道次压下量；（2）制定速度制度，计算轧制时刻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；（5）按制定规程的原则和要求进行必要的修正和改正。原料尺寸：薄带钢冷连轧为了提高产量和成品率，现在多采纳无头轧制。原料卷厚度为1.5～6mm；原料卷宽度取决于产品规格。本次设计典型产品为：原料板厚为3mm。板宽为1300mm的热轧卷。各轧机压下量分配薄板冷连轧机组总变形量及各道压下量，应依照原料卷厚度、产品质量、轧机架数、轧制速度及产品厚度等合理确定。薄板冷连轧机组压下量分配应遵守以下差不多原则：1)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，因此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，以缩短轧制时刻，减小轧制节奏来提高产量。3)为简化连轧机组的调整，连轧机组轧出的厚度范围应尽可能小，同时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：精轧机组的要紧任务是在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。拟定连轧压下规程确实是合理分配各架的压下量及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。其缘故有二：(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，因此，为了降低后机架的轧制力，应使压下量逐道次降低，同时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，第一架能够留有余量，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同意的最大压下量，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；为操纵带钢的板形，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60~90%。本设计的各机架压下量的具体分配是依据武钢现场经验资料采纳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:表7各道次压下量参参数道次入口厚度H/mm出口厚度h/mm压下量Δh/mm压下率/%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……………...(1)得………………….(2)表8各道次咬入角道道次咬入角123455253.06°2.96°2.45°1.58°4850.97°再依照………………(3)表9各道次中性角123455250.710.720.700.574850.40依照Sh=……(4)表10各道次前滑值 道次前滑12345Sh0.01790.02670.03660.02980.01603.2确定轧机速度制度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，应考虑保证各要紧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，应采纳低的轧制速度。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，依照连轧条件——秒流量相等的原则，依照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：h1v1=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：表11轧件的出口速度12345Vh(m/s)7.1110.3214.9518.39203.2.2轧辊转速的确定由…………..(6)表12轧辊速度12345V(m/s)5.216.939.9614.5218.10由公式:……………..(7)求得各道次轧辊转速分不为:表13轧辊转速12345(r/min)189.6252.2362.5528.5713.1由轧辊转速及电机转速可求传动比:……………..(8)表14传动比道次12345n(r/min)750750750750750i4.1322.7571.8381.3781.149.3.2.3加速度的选择近代带钢冷连轧机精轧一般采纳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时期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（又称产量加速度），其目的是迅速提高轧制速度，是设备尽快接近满负荷运转，以求的最高产量。确定加速度的数值，应考虑到主电机的功率、带钢长度、板形、带钢厚度变化、冷却水的操纵及卷取温度等因素的阻碍。仅就轧机本身而言，一级加速度可达1-2m/s。本设计采纳加减速的加速度绝对值相等的设计方法，并参照武钢经验取一级加、减速度为1.5m/s。4力能参数的计算及空载辊缝的设定4.1轧制压力的计算关于冷轧薄板，其轧制力的计算采纳斯通公式计算。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：图5作用在斯通理论微分体上的作用力冷轧薄板时其表面摩擦规律按全滑动来考虑，即，并采纳近似塑性条件，则上式变成如下形式：将上式积分，则得斯通单位压力公式:在后滑区在前滑区式中：，……………..(9)f为乳化液的摩擦系数0.05.表15各道次的相关参数道道次参数12345L/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阻碍不大，因此和可近似的取1，只有变形程度才是阻碍变形抗力的要紧因素。由变形区内各断面处变形程度不等，因此，若取为常量，通常依照加工硬化曲线去本道次平均变形量所对应的变形抗力值。平均变形量可按下式计算：……………..(10)式中::本道次轧前的预变形量:本道次轧后的总变形量:冷轧前轧件厚度H:本道次轧前轧件的厚度h:本道次轧后轧件的厚度。表16各道次值变形程度/%变形程度/%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的确定：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：…………………..(11)表17各道次变形抗力平均变形程度/%变形抗力/MPa115.0366.0420.9239.0519.6597.5357.9640.6736.7468.3707.3813.4572.4733.2843.2平均单位压力：………………(12)式中为平均单位张力，现仅以第一架轧机为例：张应力的设定：100MPa,120MPa,130MPa,140MPa,开卷机张应力为1MPa，卷曲机张应力为30MPa。表18张力前平均单位张力/MPa后平均单位张力/MPa平均单位张力/MPa1110050.5210012011031201301254130140135514030100=14.03mm==0.073计算图中第二个参数=图6轧辊压扁时平均单位压力图解=0.27=0.037又有表查出1.149则=由0.27则则总压力=7554.22KN余下的各道次可依此类推计算出来，则有：表19轧制力道道次参数12345/MPa400.0550.0590.0620.0630.00.270.360.430.370.250.0730.1300.1850.1370.063c0.00290.0027x/mm0.270.420.550.550.461.1491.2021.2501.2091.137/mm14.2015.2012.589.415.01B/mm1250/MPa425.59585.98764.63820.19862.07P/KN7554.2211133.6212023.819647.485398.714.2轧制力矩的确定4.2.1轧制力矩的确定…………………..(13)式中:—合力作用点位置系数（或力臂系数），冷轧薄板一般取为0.33～0.42，各道次的轧制力矩值见表20：=0.35表20轧制力矩12345/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力矩，除轧制力矩外，还有附加摩擦力矩，它由以下两部分组成：、，其中在四辊轧机（本设计中六辊轧机亦用此公式）可近似地由下式计算：………………..(14)式中—轧辊轴承的摩擦系数（滑动轴承金属衬冷轧时），取＝0.06；—轧辊辊颈直径＝273mm；（、—工作辊及支撑辊直径,关于四辊轧机：＝525mm，=1450mm关于六辊轧机：＝485mm，=1450mm。）而由下式计算：…………..(15)式中:—传动效率系数，即从主电机到轧机的传动效率，故可取＝0.94-0.96，本设计取0.96………………..(16)表21摩擦力矩12345/KNm6.199.129.857.904.42/KNm74.19105.6894.4448.96.15.57i3.962.972.071.421.05/KNm0.851.612.101.670.79/KNm2.414.686.877.235.004.2.3空转力矩的确定空转力矩能够依照下式求得：……..(17)式中：表示轧机的额定转矩，其大小为：p——电动机的额定功率，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/min。轧机的空转力矩（）依照实际资料可取为电机额定力矩的3％～6％: 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，或者讲：原来空载辊缝等于轧出钢厚减去弹跳。轧机辊缝设计最要紧的任务是尽可能地准确地确定各机架的空载辊缝值S。阻碍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。阻碍辊缝形状的因素有：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，在各种综合因素的阻碍下，轧辊中部比端部的热膨胀大，从而使轧辊产生热凸度，阻碍辊缝的形状。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。阻碍轧辊磨损的因素专门多，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阻碍轧辊的磨损速度。4)轧辊的弹性压扁。轧件与工作辊之间、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。关于工作辊来讲，假如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阻碍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间压力分布的不均匀性愈明显。工作辊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阻碍。尽管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，然而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确实是在5000～6500KN/mm左右，通常轧制力的负荷水平为8000～30000KN，弹跳值可达1～5mm。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10%轧制力的误差，往往造成专门大的厚度差，这会给正常操作造成专门大困难，并直接阻碍产品的质量。因此，辊缝数值的准确确定，关键在于准确确定轧制力，同时，要安装有弯辊装置和自动检测装置，以专门好的操纵板形。通常为了消除非直线段的往往采纳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(KN)7554.2211133.6212023.819647.485398.71h(mm)2.251.551.070.870.80S0(mm)1.7440.6460.0670.1310.5335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刻变化的关系图，力矩随时刻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刻。静力矩按下式计算：Mj=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(kNm)74.19105.6894.4448.9615.57i3.962.972.071.421.05Mm(kNm)2.414.686.867.235.00Mk(kNm)3.253.253.253.253.25Mj(kNm)24.4043.5155.7244.9623.08静负荷图中的静力矩能够用上式加以确定。每一道次的轧制时刻可由下式确定：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轧制时刻道次12345Ln(m)1581.942372.923559.384745.835695vp(m/s)5.568.3312.516.6720.00t(s)284.52284.86284.75284.69284.75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，因此只需校核第五架轧机的电机即可。考虑到轧制的加减速时所产生的动力矩，则有（加、减速时的加速度绝对值均为1.5m/s2）：Mjia=Md5=15.36kNmMjian=Md5=15.36kNm从而有轧机加速时，总力矩为：MTjia=Mj5+Md5=151.11kNm;轧机减速时，总力矩为：MTjian=Mj5-Md5=120.39kNm.已知上述各值后，依照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阻碍）MJ升速稳定轧制过焊缝抛尾降速MKt（s）图7第五架轧机电机负荷图当主电动机的传动负荷图确定后，就能够对电动机的功率进行计算。这项工作包括两部分。一是由负荷图计算出等效力矩不能超过电动机的额定力矩；二是负荷图中的最大力矩不能超过电动机的同意过载负荷和持续时刻。等效力矩计算及电动机的校核轧机工作时电动机的负荷是间断式的不均匀负荷，而电动机的额定力矩是指电动机在此负荷下长期工作，其温升在同意的范围内的力矩。为此必须计算出负荷图中的等效力矩，其值按下式计算：Mjum=………………..(21)式中:Mjum——等效力矩；Σtn——轧制时刻内各段纯轧时刻的总和；Σtn’——轧制周期内各段间隙时刻的总和；Mn——各段轧制时刻所对应的力矩；Mn’——各段间隙时刻对应的空转力矩。将前面的数据代入上式计算结果见表25：表25等效力矩道次1#2#3#4#5#Mn(kNm)31.67958.45791.042122.016150.656Mn’(kNm)3.4383.4386.8756.8756.875tn(s)284.52284.86284.75284.69284.75tn’(s)－0.8090.5400.3600.270Σtn(s)284.52284.86284.75284.69284.75Σtn’(s)－0.8091.3491.7091.979Mjum(kNm)30.7553.4690.13120.41142.50校核电动机温升条件为：Mjum≤MH可见均能满足电机的生产要求。6轧辊强度校核6.1综述总的讲来，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）的综合阻碍。具体来讲，轧辊的破坏可能由以下三方面的缘故造成：1）轧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专门大，工作辊辊面温度可达80～1200C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校核。由于对阻碍轧辊强度的各种因素（如温度应力、残余应力、冲击载荷值等）专门难准确计算，为此，设计时对轧辊的弯曲和扭转一般不进行疲劳校核，而是将这些因素的阻碍纳入轧辊的安全系数中（为了爱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1.5～2.9范围之内。显然，支撑辊的抗弯端面系数较工作辊大的多，即支撑辊有专门大的刚性。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，对支撑辊只需计算辊身中部和辊径端面的弯曲应力。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：σ=Pc1/(0.2d31-1)≤Rb……………..(22)=Pc2/(0.2d32-2)≤Rb……………..(23)式中：P——总轧制压力与弯辊力的合力；d1-1d2-2——1-1和2-2断面的直径；c1、c2——1-1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（这时计算误差不超过9～13%），可得3-3断面的弯矩表达式：Mw=P(L0/4-L/8)辊身中部3-3断面的弯曲应力为：= P(L0-L/2)/(0.4D32)≤Rb……………..(24)式中的D2应以重车后的最小直径代入。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因此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=(0.5～0.55)D（D为辊身直径）、L/d=0.83～1.0，l/D’=0.83～1.0;油膜轴承时：d=(0.7～0.75)D,l/D’=0.75.工作辊辊径直径与串动端直径之比约为1.02～1.10，传动端长度与直径之比为1.0～1.2。workingrollerD=525mm,D=273mm,=450mm,=265mm,=250mm,L=3320mm,L=1700mm,=200mm,=200mm,=170mm,=240mm,D/L=0.31,D/D=0.52,l/D=0.73,D/=1.09,backup-rollerD=1450mm,D=798mm,=1200mm,=650mm,=620mm,L=4144mm,L=1700mm,=622mm,=200mm,=400mm,=300mm,mmD/L=0.85,D/D=0.55,/D=0.73,/D=0.83,6.3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：=PC/(0.2d31-1)=MP=PC/(0.2d32-2)=MP=P(L0-L/2)/(0.4D32)=本设计支撑辊为合金锻钢Rb=120～130MPa，可见支撑辊的弯曲应力远远小于该许用应力，故满足。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：τ=Mk/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Mk1有轧制力矩M1、工作辊带动支撑辊的力矩Ms和工作辊轴承的摩擦力矩Mf1组成，即Mk1=M1+Ms+Mf1或M=Pa+PsS+P式中：S—反力对工作辊的力臂；ρ1—工作辊轴承处摩擦圆半径。dingskdingsk上式各参数的计算公式为：支撑辊对工作辊的反力：Ps=Pcosφ/cos(θ+γ)………………..(26)张力轧制时轧制压力偏离垂直方向的角度：φ=arcsin[(TT)/2P]………………..(27)其中T1—前张力、T0—后张力、P—轧制力工作辊与支撑辊连心线与垂直线夹角为：θ=arcsin[e/(R+R)]………………..(28)式中：e—工作辊相关于支撑辊的偏心距一般e=5～10mm取e=5mm，R1—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：γ=arcsin[(ρ2+m)/2]……………..(29)式中：ρ2—支撑辊轴承的摩擦圆半径其值计算为ρ2=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=0.1～0.3mm本设计取m=0.2mm。工作辊轴承处的反力（摩擦力）：Pf=Psinφ+Pssin(θ+γ)……………..(30)反力Ps对工作辊的力臂：S=mcosγ+R1sinγ………………..(31)把前面的数据代入上式计算得:φ=0.140,θ=0.290,d=798mm,ρ=1.397mm,γ=52.99,PS=20.11MN,P=16.15MN,S=209.73mm,d1=273mm,f1=0.05,ρ1=6.825mm.Mk=Pa+PsS+Pfρ1=94.44+4202.99+21.26=4318.69KNm工作辊传动端的扭转断面系数为：Wk=πD/16…………………..(32)把数据代如上式计算得：Wk=πD/16＝28.40mm扭转应力经计算为：τk=Mk/Wk=152.07MPa本设计工作辊为合金锻钢许可扭应力约为[τ]=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专门大的接触应力，在轧辊设计及使用适用时应进行校核计算。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（Hertz）理论认为：两个圆柱体在接触区内产生局部的弹性压扁，存在呈半椭圆形分布的压应力（上图）。半径方向产生的法向正应力在接触面的中部最大。最大压应力及接触区宽度2b可由下公式计算=2q/(πb)==……………..(33)式中：q—加在接触表面单位长度上的负荷；D1、D2及r1、r2—相互接触的两个轧辊的直径及半径；K1，K2—与轧辊材料有关的系数，K1=(1-v12)/πE1。K2=(1-v22)/πE2。其中v1v2及E1E2为两轧辊材料的波松比和弹性模数本设计取E1=206GPa；E2=206GPa。b=……………..(34)若两辊波松比相同并取v1=v2=v=0.3则上式可简化为=0.418=0.637q/b……..(35)b=1.52…………………..(36)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=1000mm。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。查得其对应的许用接触应力分不为；[]=2400MPa，[τ]=730MPa。可见正应力均小于许用应力，故能满足生产要求。此应力虽专门大，但对轧辊不致产生专门大的危险。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外，关于轧辊体内的最大切应力也应进行校核。主切应力在接触点处其值为零，从O点到A点逐步增大，A点距接触表面深度Z=0.78b，该点τ45。(max)=0.304。为保证轧辊不产生疲劳破坏，τ45。(max)值应小于许用值τ45。(max)=0.304≤[τ]…………..(37)MPa可见切应力均小于许用切应力，故能满足生产要求。7年产量的计算HYPERLINK7.1轧机小时产量轧机小时产量计算轧钢机单位时刻内的产量称为轧钢机的生产率。分不以小时、班、日、月、和年为时刻单位进行计算。其中小时产量为常用的生产率指标。轧钢机技术上可能达到的小时产量可用下式计算：A=3600Q/T………..(38)式中:A—轧机小时产量；（t/h）；Q—原料重量（t）；T—节奏时刻（s）；实际上在生产过程中，由于种种缘故（如轧机操作失误、轧件在孔形中打滑等），轧机的小时产量达不到上述值。轧钢机实际小时产量用下式计算：A=3600QK1b/T………..(39)式中：b—成品率（%），本设计取b=89%;K1—称为轧钢机利用系数，K1—值的大小专门难进行理论上的计算，实际进行轧钢车间设计时对不同的轧机推举使用如下数值：开坯机：K1=0.85~0.90成品轧机：K1=0.80~0.85本设计取K1=0.821.定轧制时刻（以单位原料卷为研究对象来进行对轧制时刻的计算）原料卷外径＝2000mm，内径＝610mm，宽度＝1300mm，在切头、切尾时切去0.06m，经酸洗后切边（每边切30mm）,带钢宽度＝1250mm，有效的被轧制的带钢的体积,由体积相等得：原料的长度m,经切头切尾后有＝815.5-0.06＝815.4m，由秒流量相等和忽略板宽变化，得成品长度为m。第五机架的速度图（如下图所示），低速咬入时的轧制速度为5m/s,稳定轧制时的轧制速度为20m/s,过焊缝时的速度降为10m/s(无滞留)，抛尾时的轧制速度为10m/s，加减速度均取为1.5m/s.由运动学计算:==8.7s,==5.4s,S==100.9m,S==75.9m,S==3057.8-100.9-75.9=2881m,==159.2s一卷带钢的纯轧制时刻为：Tzh===8.7+159.2+5.4=173.3s.v(m/s)t/st1t2t3t451018.1S1S2S3v(m/s)t/st1t2t3t451018.1S1S2S3图8第五机架轧机的速度图确定各道次的间隙时刻机架之间的距离均为L=4.5m,则各道次的间隙时刻为：…………………..(40)式中：L:为机架间距表26间隙时刻12340.8490.6330.4360.301间隙时刻为Σtji=0.849+0.633+0.436+0.301=2.219s.由以上各值就能够确定轧制图表了，为了便于计算年产量，绘制轧制图表时，所标注的时刻为一卷原料卷的轧制时刻和间隙时刻。轧制图表见图：图9轧制图表由此轧制图表能够确定一卷带钢的轧制节奏为：T=Tzh+Σ=175.52s………………..(41)把前面的数据代入上式计算轧机小时产量得：A=3600QK1b/T=吨在一般情况下，轧钢车间各个生产工序的能力应大于轧机的生产能力，故通常即以轧机的产量代表整个车间的产量。但在个不情况下由于设计考虑不周或生产条件发生变化，车间其他生产环节的能力不一定大于轧机的生产能力，那么现在应以薄弱环节的生产能力代表整个车间的生产水平，这才符合车间的实际情况。7.2轧机平均小时产量轧机平均小时产量也称产品综合小时产量，其含义为：在一定时刻内，轧制产品的总数量与生产这些产品所消耗的总时刻的比值。计算轧机平均小时产量有两种方法：1、按轧制品种百分数计算；2按劳动量换算系数计算。本设计采纳第一种按轧制品种百分数计算。尽管这种计算方法没有考虑在生产过程中各种产品生产的难易程度，但在与产品方案相近的情况下，其计算数值依旧接近实际的。平均小时产量公式为：Ap=……………..(42)式中:a1、a2、an,-为各品种在总产量中的百分数；A1、A2、An-为各品种小时产量。表27各产品小时产量规格0.3-0.50.5-1.01.0-1.51.5-2.0百分数15591313小时产量（t/h）148.28374.21280.4230.5代入上式计算得：276.56t/h7.3轧机年产量的计算车间年产量是指一年内轧钢车间各种产品的综合产量，以综合小时产量为基础进行计算。其计算公式如下：……..(43)式中:A—车间年产量，t/h；Ap—平均小时产量，t/h；Tjw—轧机一年内打算工作天数，本设计实行连续工作制度得轧机年时数：Tjw=（365-T1-T2-T3)(24-T4)……………..(44)式中：T1—年中打算大修时刻，天，取12；T2—年中定期中小修时刻，天，取25；T3—年中打算换辊时刻，天，取4；T4—每天规定得交接班时刻，h，取0.5,计算得Tjw＝7614小时；K2—时刻利用系数，依照统计结果在0.796到0.945范围内，可依照轧机不同情况进行选取。此次设计取K2=0.93。将前面得数据带入上式计算得：=276.56×7614×0.93=1958.32689万吨/年,满足设计要求。8辊型设计8.1辊型设计概述随着厚度质量的提高板形越来越成为冷带钢提高品质的主攻方向。板形实际上包括了成品带钢断面形状（凸度、楔形）和成品带钢平直度等多项指标。成品带钢凸度依照下步工序要求及产品用途的不同而有不同要求，以定尺冷轧板交货的产品一般希望带钢断面形状接近与矩形，以冷轧卷交货的产品则依照用户的下步工序往往要求具有一定凸度。冷轧成品带钢平直度一般指边部有浪和中部有浪，并以两次浪为要紧操纵指标。关于宽度大而厚度专门薄的情况才要适当考虑四次浪。中部有浪是由于轧制力造成的轧辊弯曲变形“不足”使有载辊缝形状与入口凸度不匹配，是压下率“过大”所造成。而边部有浪则有两种可能，一种是由于轧辊弯曲变形“过大”是有载辊缝形状与入口凸度不匹配在宽度的边部压下率过大所造成，另一种缘故是由于轧辊磨损，特不是与带钢边部相应处的磨损后，在轧制较宽的带钢时将使边部平直度变坏。本次设计的轧机板形操纵手段要紧有工作辊正负弯辊的液压操纵系统。现介绍板形操纵装置如下：CVC的差不多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，通过轴向对称分不移动上下工作辊，以改变所组成的孔型，从而操纵带钢的横断面形状而达到所要求的板形。HC轧机是在四辊式轧机的工作辊和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，以提高轧机对板形的操纵能力。本次设计的1-4架轧机为4辊轧机，第5架轧机为6辊HC轧机。弯辊装置由于响应快，并能在轧钢过程中调节出口带钢凸度因此作为一种差不多设置与CVC、HC技术联合应用。正弯辊系统板形设定时可将弯辊力设定到50%，如此在轧钢时即可正向和反向调节。设计正负弯辊系统则需在工作辊轴盒与支撑辊轴承座间设油缸，弯辊装置调节凸度的范围。8.2轧辊辊型设计由于轧制时轧辊的不均匀热膨胀、轧辊的不均匀磨损以及轧辊的弹性压扁和弹性弯曲，致使空载时原本平直的辊缝在轧制时变的不平直了，致使板带的横向厚度不均和板形不良。为了补偿上述因素造成的辊缝形状的变化，需要预先将轧辊车磨成一定的原始凸度或凹度，给予辊面以一定的原始形状，使轧辊在受力和受热轧制时，仍能保持平直的辊缝。在设计新轧辊的辊型曲线（凸度）时，要紧是考虑轧辊的不均匀热膨胀和轧辊弹性弯曲（挠度）的阻碍。由于轧辊热膨胀所产生的热凸度，在一般情况下与轧辊弹性弯曲产生的挠度相反，故在设计辊型时，应按热凸度与挠度合成的结果，定出新辊的凸度（或凹度）曲线。（1）依照大量的实践资料统计，冷轧过程中轧辊的受热和冷却条件沿辊身分布是不均匀的。在多数场合下，辊身中部的温度高于边部(但有时也会出现相反的情况)，同时一般在传动侧的辊温度稍低于操作例的辊温。在直径方向上辊面与辊心的温度也不—样，在稳定轧制时期，辊面的温度较高，但在停轧时由于辊面冷却较快，也会出现相反的情况。轧辊断面上的这种温度不均使辊径热膨胀值的精确计算专门困难。一般均采纳设定值：=0.0030mm（2）由轧制力产生的轧辊挠度曲线，一般也能够按抛物线近似计算………………..(45)式中：——距辊身中部为的任意断面的挠度；——辊身中部与边部的挠度差，四辊轧机按以下方法计算对四辊轧机而言，支撑辊的辊身挠度差能够用上式进行近似计算(在保证D1/D2与B/L的值能正确配合的情况下)。长期以来，依照对轧辊挠度的分析，认为当支撑辊直径与工作辊直径之比值较大时，弯曲力要紧由支撑辊承担，工作辊的挠度也能够近似地认为与支撑辊的挠度相等。因而就认为辊型设计时能够用支撑辊的辊身挠度差来代替工作辊的辊身挠度差。然而实际上如此做是不正确的。理论和实验都表明，轧制时工作辊的实际挠度比支撑辊大得多。这要紧是因为工作辊与支撑辊之间存在有弹性压扁变形，结果使位于板宽范围之外的那一部分工作辊受到支撑辊的悬臂弯曲作用，从而大大地增加了工作全然身的挠度。轧件的挠度愈小，工作辊的挠度便愈大。因此，在进行辊型设计时，若不考虑工作辊这一弹性变形特点，而仅凭支撑辊辊身挠度差的计算来处理问题，其结果必定与实际不符。即四辊轧机工作辊的弯曲挠度不仅取决于支撑辊的弯曲挠度，而且也取决于支撑辊和工作辊之间的不均匀弹性原扁所引起的挠度。假如支撑辊和工作辊辊型的凸度均为零，则工作辊的挠度为：式中：——工作辊的弯曲挠度；一一支拌辊的弯曲挠度；——支撑辊和工作辊间不均匀弹性压扁所引起的挠度差依照有关资料介绍，工作辊挠度计算公：=Kw1P……..(46)Kw1=(A0+φ1B0)/[Lβ(1+φ1)………..(47)支撑辊的挠度计算公式为：=Kw2P………..(48)Kw2=(A0φ2+B0)/[Lβ(Hφ2)]…..(49)式中：P——为轧制力；Kw1——工作辊柔度；Kw2——支撑辊柔度；φ1φ2系数，可按下式计算：φ1=(1.1n1+3n2ζ+18β)/(1.1+3ζ)……..(50)φ2=(1.1n1+3ζ+18βK)/(1.1n1+3n2ζ)…..(51)A0=n1(a/L-7/12)+n2ζ……………..………..(52)B0=(3-4u2+u3)/12+ζ(1-u)………..(53)(u=b/L=0.735)式中：a——两压下螺丝中心距；a=2800mmL——辊身长度；L=1800b——轧件宽度。B=1250mm全部钢辊其中n1=E1/E2(D1/D2)4=(D1/D2)4……………..(54)n2=G1/G2(D1/D2)4=(D1/D2)4……………..(55)ζ=kE1/(4G1)(D1/L)2=0.753(D1/L)2………..(56)β=πE/2(D1/L)4=34600(D1/L)4…………..(57)将各参数代入公式计算结果见表28：表28工作辊挠度参数F1F2F3F4F50.0530.0600.0620.0550.044将轧辊热凸度曲线和挠度曲线叠加起来，即得出轧辊辊型的磨削凹凸曲线。………..(58)式中:——轧辊中部挠度值，各道次值如表29。表29各道次值参数F1F2F3F4F50.0490.0410.0160.0100.025本次设计取前二机架f值为0.05，后三架f为0.02.原始凸度不能平衡的凸度挠度由液压弯辊装置来调节，CVC轧机调整串辊量和液压弯辊装置共同作用来调节辊形以操纵得到良好的板形。8.3凸度计算板形设定是指通过对轧机压下、弯辊及蹿辊的设定，使带钢轧出厚能获得要求的成品断面形状和平直度。如何同时保证成品要求凸度及带钢平直度，是板形设定模型要解决的问题。冷轧带钢的出口断面形状尽管一般要用四次多项式描述，但由于其要紧部分依旧二次凸度，而且用于执行板形预设定模型计算结果的弯辊或串辊的调节力要紧是二次凸度，因此预设定模型将忽略断面形状曲线的调节，以总的凸度（板宽中心点厚度与边部标志点厚度之差）为目标来建立模型。出口带钢凸度CR为：CR=……………..(59)式中:——轧制力；——弯辊力；a——轧制力对辊系弯曲变形阻碍的横向刚度；——弯辊力对辊系弯曲变形阻碍的横向刚度；——轧辊热辊型，仿真时取稳定时的热辊型进行计算；——轧辊磨损辊型；——轧辊原始辊型；C——可调辊型。Ec,E∑——相应系数。CR0为轧机入口处的带钢凸度。由于假设带钢在变形区内无宽展发生，要幸免长度延伸不均匀发生，则辊缝的调控必须自始至终保持比例凸度不变，即遵循等比例凸度的原则进行轧制。等比例凸度原则可用下式表示：CR=CR=……=CR………………..(60)本设计典型产品为0.8mm冷轧薄板，产品凸度为6，则按等比例凸度原则可知各道次出口凸度为表30各道次凸度012345CR()22.516.911.68.06.56各道次轧辊热辊凸度：17轧辊磨损辊凸度（给定）：30轧辊原始辊型：50μm；弯辊力设定为：表31弯辊力12345/KN12002500300024001500轧制力对辊系弯曲变形阻碍的横向刚度=25000KN/mm弯辊力对辊系弯曲变形阻碍的横向刚度=8000KN/mm；将数据带到上面的公式可求出CVC的辊型调节凸度：表32辊型调节凸度凸度F1F2F3F4F5104.284.55633.812.8则可依照计算值调节前4架的CVC辊缝形状和通过第5架中间辊的移动,来实现凸度恒定。9金属及其它消耗9.1金属消耗金属消耗是轧钢生产中最重要的消耗，通常它占产品成本的一半以上，因此，降低金属消耗对节约金属、降低产品成本有重要意义。金属消耗指标通常以金属消耗系数表示，它的含义是生产一吨合格钢材需要的钢锭或钢坯量。其计算公式为：K=W/Q…………..(61)式中:K——金属消耗系数；W——投入坯料重量(吨)；Q一合格产品重量(吨)。金属消耗一般由下列的金属损耗所组成：(1)烧损烧损确实是金属在高温状态下的氧化损失。它包括坯料在加热过程中生成的氧化铁皮和轧制过程中形成的二次氧化铁皮，但前者是要紧的。本设计取烧损为2％。（2）切损切损包括切头、切尾、切边和由于局部质量不合格而必须切除所造成的金属损失.本设计切边量为50mm（两边之和），切头、切尾量各为30mm，则切损为：50/1250+0.06/1139.6＝4.01％。（3）清理表面损失1.5％（4）轧废0.5％（5）加热、精整混号等造成的金属损失本设计取由于加热、精整混号等造成的金属损失为0.5％。总金属消耗：2％+4.01％+1.5％+0.5％+0.5％＝8.51％9.2其它消耗1、燃料消耗轧钢本间的燃料消耗要紧用于坯料的加热。常用的燃料有煤、煤粉、煤气和重油等。其消耗量一般用每吨钢材需要消耗多少热量来表示。有时固体燃料或液体燃料用每吨钢材加热消耗的燃料重量表示。本设计的燃料消耗要紧为退火炉加热带钢时所用的燃料消耗，所用燃料为煤气，参照《轧钢车间设计基础》和武钢冷轧厂的经验取燃料消耗为2.5×106大卡/吨钢，（高炉、焦炉混合煤气消耗量为29000标米3/时，焦炉煤气的消耗量为3000标米3/时）。2、电能消耗轧钢车间的电能消耗要紧用于驱动轧机的主电机和车间内各类即助设备的电机．照明用电占耗电总景中的专门少部分。本设计只计算主轧机的电能消耗，然后将结果乘以一个系数即粗略地可能轧钢间的电能消耗。（以平均小时产量来计算）平均小时产量为212.32吨，主电机的小时用电量为： （2+2+2+2+2）＝42500KWh吨钢的电耗为：42500/212.32＝200.17KWh/t.考虑到辅助设备的电耗，将主电机的电耗乘以一个系数ξ（取ξ＝1.1），则得轧钢间