冷轧带钢课程设计

辽宁科技大学课程设计说明书设计题目：冷轧1.05*1300mm轧制规程设计学院：材冶学院专业班级：材控08-4班学生：指导教师： 成绩： 供学习参考供学习参考目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1冷轧综述 3\o"CurrentDocument"冷轧产品及用途 3\o"CurrentDocument"冷轧产品的技术要求 3\o"CurrentDocument"冷轧钢板现状及新技术 3\o"CurrentDocument"几种冷轧带钢新技术简介 4\o"CurrentDocument"2工艺及规格 6\o"CurrentDocument"冷轧薄板生产工艺流程 6\o"CurrentDocument"规格 7\o"CurrentDocument"3轧制规程制定 8\o"CurrentDocument"压下规程的制定 8\o"CurrentDocument"张力制度 8\o"CurrentDocument"轧制速度制度 10\o"CurrentDocument"4计算轧制力 12\o"CurrentDocument"5设备校核 16\o"CurrentDocument"轧辊各局部尺寸确定 16\o"CurrentDocument"咬入能力校核 17\o"CurrentDocument"支承辊强度校核 18\o"CurrentDocument"支撑辊与工作辊接触应力校核 21\o"CurrentDocument"电机能力校核 21\o"CurrentDocument"6结语 23\o"CurrentDocument"7参考文献 231冷轧综述冷轧产品及用途经过几十年的开展，我国的冷轧事业不断地成长壮大，从只能生产建筑用材的产品开展成为能够生产高级汽车外板、高级家电板、高级包装材料和电工钢产品，无论产量，还是产品的规格品种多样化和质量，都有大幅提高。冷轧产品种类分为金属镀层薄板〔镀Sn、Zn等〕；深冲钢板〔汽车板〕；电工用硅钢板；不锈钢板，广泛应用于汽车制造、装饰材料、精密仪表、工业厂房、食品罐头及一些耐久制品。冷轧产品的技术要求外表状态和外表光洁度。冷轧带钢具有良好的加工性和美观外表，多用作外用板材和深冲板材，因此必须防止外表缺陷。尺寸和形状精度。冷轧板带的尺寸精度包括厚度、宽度和长度精度，其偏差在相关标准中均有规定。形状精度一般用平坦度、横向弯曲、直角度来表示，其允许值在标准中同样作了规定。加工性。冷轧产品用途广泛，加工方法很多，从简单的弯曲加工直到深冲压加工。按加工性来分，有成形性和形状性两种。时效性能。所谓时效现象就是金属和合金性能随着时间的推移而发生变化的现象。冷轧钢板有淬火时效和应变时效。一般发生时效时硬度和抗拉强度增大，延性降低。特殊性能。如搪瓷性能、耐蚀性、电磁性能和冲裁性等。冷轧钢板现状及新技术现代我国投入生产的带钢有武钢、鞍钢、宝钢、本钢、首钢等。经过长期的生产实践和引进国外先进工艺技术，板带钢的生产技术得到了快速的开展，冷轧带钢采用2000mm左右甚至2000mm以上的轧机，单卷最大单重达60t日趋大型化。布置方式由酸洗，单卷轧制分开逐步过渡到无头轧制，酸轧联合等全连续的轧制。轧制速度不断提高，冷轧已达41m/s，轧机自动化，连续化，高速化。几种冷轧带钢新技术简介加快冷轧板带生产技术的开展是我国今后假设干年品种结构调整的重点。要坚持技术高起点，支持有冷轧原料、资金条件好、管理水平高的企业开展冷轧板带生产，产品要注重国际竞争能力。要鼓励合资,合作引进资金、技术和管理，缩小和国外先进产品的差距。要坚持专业化生产，培养和创造自己的独特产品。要注重开展速度和产品结构、质量、效益的统一。不能犹豫徘徊,也不能盲目冒进，一定要注重资源、环境、市场、技术、人才的有机统一。目前冷轧生产技术正向大型化、集成化、高速化方向开展,而且在进一步地提高自动化和连续化水平。产量和生产率都有显著的提高,产品质量更趋完美。有效的冷轧技术可以生产出高质量的冷轧产品，同时具有较好的经济效益。其最近开发的一些冷轧生产新技术包括：1〕冷轧带钢边部减薄控制技术〔EDC)用于冷轧带钢边部减薄控制的设备，以取得沿带钢宽度方向均匀恒定的厚度。边部减薄就是冷轧带钢边部区域所不需要的厚度减薄。引起冷轧带钢边部减薄的原因是轧辊在轧制段从加载到卸载的过程中轧辊弹性压扁位移所致根。据带钢的使用，这一局部减薄的区域必须裁去。因此，当需要对带钢边部进行修整时，钢材的成材率将会下降。为了防止造成这样的损失，开发出用于可逆冷轧机和串列式冷轧机用的冷轧带钢边部减薄控制系统。为了补偿带钢边部减薄，在带钢边部区域的工作辊直径必须降低。为此，要对工作辊辊身一端进行特定的研磨形成一定锥度。控制的根本原那么就是基于使锥度偏移，直到确定特定的边部减薄值。此新型带钢边部减薄控制系统可以控制在带钢整个长度上带钢边部减薄值较低的一个衡值，其结果就是减少了修整损失。2〕T-辊工艺技术为使冷轧工艺最正确化和提高冷轧带钢的质量，更好地了解冷轧过程中的物理过程是必不可少的。因此，开发了T-辊技术，这是一个技术包，它包括模拟冷轧过程的新的和改良的物理模型。除了完整的力学和热动力学描述外，对润滑轧制详细和模拟的描述使操作人员可以选择一个最正确化的工艺。模型的精确性使实际测量结果与模拟结果具有非常高的一致性。例如，对轧制力和轧辊外表光洁度向带钢外表的转换有非常精确的模拟。3〕最少量润滑和利用液氮的清洁方法改良带钢外表质量的润滑和清洁方法。作为一种新的润滑和清洁概念，开发出了综合采用最少量润滑和利用液氮的方法。在冷轧带钢平整过程中，这一方法明显地改善了带钢外表质量，同时降低了设备运转本钱。当在平整机入口使用最少润滑剂时，精确控制降低摩擦的润滑剂的使用量。利用最少量的润滑剂可以同步降低轧制力和改善带钢平直度。在出口处的液氮覆盖在带钢和轧辊外表上。这种方法具有以下优点：清洁和枯燥的带钢外表明显地可以降低生锈的可能性；大幅度减轻了下道工序清洁带钢外表的工作强度；延长了工作辊使用寿命。4〕在线检测系统用于记录产品质量和满足较小公差的在线检测系统。今天，高效生产高质量冷轧带钢需要完整地记录产品主要质量参数。它既可以向用户提供产品质量信息，同时也可以有效地跟踪工艺过程中引起质量问题的原因，并给予修正。带钢外表光洁度控制系统可在带钢整个长度上将光洁度控制在一个恒定的值和当需要时更换轧辊。平直度测量辊可对带钢外表平直度进行精确和平安可靠的测量。轧辊密实的外表可以防止在带钢外表留下印迹，也可以对具有光滑外表的冷轧带钢进行涂镀处理。

2工艺及规格2.1冷轧薄板生产工艺流程原料〔热轧板平整 平整成品退火连续镀锡纵剪检查重卷淬火、碱、酸洗检查、清洗淬火、碱、酸洗酸洗热带钢镀锡板普通深冲板电工硅钢板不锈钢板原料〔热轧板平整 平整成品退火连续镀锡纵剪检查重卷淬火、碱、酸洗检查、清洗淬火、碱、酸洗酸洗热带钢镀锡板普通深冲板电工硅钢板不锈钢板图图2-1冷轧板带钢工艺流程2.2规格注：参照鞍钢冷轧一号线1700连轧机组进行设计1、成品规格1.05*1300mm2、原料规格：〔1〕选取钢种：Q215；〔2〕根据经验资料，选取原料尺寸为3.05*1350mm的热轧板卷。3、四辊轧机五机架连轧主要单体性能〔1〕工作辊直径：0〔520〜600〕mm,选0600mm；〔2〕支承辊直径：0〔1400〜1525〕mm，选01500mm。3轧制规程制定压下规程的制定根据经验采用分配压下系数表3-1,令轧制中的总压下量为EAh,那么各道的压下量Ah为：Ah=b£Ahi ii式中：bi一压下分配系数。表3-1各种冷连轧机压下分配系数bi道次〔机架〕号机架数 1 2 3 4 520.700.30 —— —— ——30.500.30 0.20 —— ——40.400.30 0.20 0.10 ——50.300.25 0.25 0.15 0.05根据表中的b计算出各道次压下量为：i△h1=0.6△h2=0.5△h3=0.5△h4=0.3△h5=0.1张力制度张力—作用在轧件轧制方向上的力。前张力—作用方向与轧制方向相同的张力。后张力—作用方向与轧制方向相反的张力。张应力—单位张力。张力的作用：①防止带钢在轧制过程中跑偏〔保证正确对中轧制〕；②使所轧带钢保持平直1包括在轧制过程中保持板形平直以及轧后板形好〕;③降低轧件的变形抗力，便于轧制更薄的产品；④起适当调整冷轧机主电机负荷的作用。张力制度：张力制度就是合理的选择轧制中各道次张力的数值。实际生产中假设张力过大会把带钢拉断或产生拉伸变形，假设张力过小那么起不到应有作用。因此作用在带钢上的最大张应力应满足：o<omaxs其中：o—作用在带钢单位截面积上的最大张应力；maxo—带钢的屈服极限。s冷连轧的特点之一是采用大张力轧制，所以一般单位张力q为10.3〜0.5〕o,s轧机不同、轧制道次不同、钢种不同、规格不同等影响，张力变化范围较宽。后张力与前张力相比对减少单位轧制压力效果明显，足够大的后张力能使单位轧制压力降低35%，而前张力只能降低20%左右。且单位张力后机架要比前机架大一些。冷轧带钢的分配原那么见表3-2。表3-2冷轧带钢的分配原那么带钢厚度，mm0.3~11~22~4单位张应0.5~0.8o0.2~0.5o0.1~0.2o力，kg/mm2sssQ=Aoz0AE1人」+ JtiAvdtlt00式中：/0—-带材上a、b两点间的原始距离；o——带材原始张应力；z0Av b点速度v与a点速度v之差，Av=v-v；b a baE——带材的弹性模量。在确定各架压下分配系数，亦确定各架压下量或轧后厚度的同时，还需根据经验分析选定各机架之间的单位张力。参考经验数据，初步制定压下量及前、后张力如表3-3所示：表3-3产品压下量及前、后张力道次H/mmih/mmiAh/mmi前张力/MPa后张力/MPa13.052.450.60904022.451.950.501009031.951.450.5010410041.451.150.3010810451.151.050.10501083.3轧制速度制度冷连轧机最大特点是速度高，生产能力大，轧制板卷重。轧制时先采用低速度穿带〔1〜3m/s〕，待通过各机架并由张力卷取机卷上之后，同步加速到轧制速度，进入稳定轧制阶段。在焊缝进入轧机之前，为防止损伤辊面和断带，一般要降速至稳定轧制速度的40%~70%。焊缝过后又自动升至稳定轧速。在一卷带钢轧制即将完成之前，应及时减速至甩尾速度，以通过尾部。冷连轧的最高速度限制，主要是由轧制工艺润滑和冷却能否保证带钢外表质量和板型。轧辊转速确实定：根据经验值，轧件由末架轧机轧制完成后的出口速度一般为18〜22m/s,选取末架轧机轧件的出口速度为20m/s，根据秒流量体积条件：hV=hV=hV=hV=hV11 22 33 44 55求出轧件在各架轧机的出口速度。利用前滑值计算轧辊的转速：计算步骤如下：Ah〔1〕先计算出咬入角^:a=arccos（1-一）D〔2〕利用咬入角计算出中性角y：y=a（1-巴）=^^（1-，^）2 2f2x180 2fx180〔3〕通过中性角求出前滑值S：S工Rhhhi〔4〕计算轧辊线速度v：v=上1+Sh〔5〕计算轧辊转速n：n=60V兀D对各道次依次按上述步骤进行计算，计算结果如表3-4所示：表3-4各机架计算结果机架号ayShV/m-s-iv/m-s-in/r-min-112.5630.0160.0318.5718.313264.622.3390.0130.02610.76910.496334.132.3390.0130.03514.48313.993445.441.8120.0120.03818.26117.592560.051.0460.0080.0182019.646625.44计算轧制力各机架摩擦系数的选取：因第一道次要保证顺利咬入，不喷油，故取0.08，以后喷乳化液，取值0.06。本设计采用M.D.Stone公式计算平均单位压力：—ex—1 -p二——(K—Q)x上式中：x=f；h=Hlh；h 2l'——考虑轧辊弹性压扁的变形区长度；K——平面变形抗力，K=1.1折；sQ——'前后张力平均值，Q=q乜(q—前张力、q—后张力)2i 0计算步骤如下：(1)确定变形抗力由于在变形区内各断面处变形程度不等，因此，通常根据加工硬化曲线取本道次平均总压下率所对应的变形抗力值。平均总压下率ZE按下式计算：s£e=0.4e+0.6e01式中：8=(H—H).H——本道次轧前的预变形量；0 0 , 08=(H—h).H——本道次轧后的总变形量；1 0 ； 0H——冷轧前轧件的厚度；0H——本道次轧前轧件的厚度；h——本道次轧后轧件的厚度。如叩f300y..i. _। ।一।一।一।一l-P1020SO4flSO607USO90以用图4-1Q215钢种加工硬化曲线1-纵向;2-横向根据Q215典型产品的含碳量，由加工硬化曲线查出对应于£&的二值，然s后计算平面变形抗力：K=1.1寸。s由Q=q詈求出平均单位张力Q，那么可得到K=K-Q的值。(2)求x的值x的值根据轧辊压扁时平均单位压力图解〔斯通图解法〕得到。先根据具体轧制条件计算出参数z2和y的值：Z=(fl/h)2式中：f——摩擦系数；l——接触弧长，l=RRhh，R一工作辊半径。y=2af(K-Q)..h8(1—u2)R式中：a= —兀Eu——泊松比，取0.25；E——弹性模量，取E=210GPa,代入计算得:〃:8x(1-…300=0.00343.14x2.1x105图4-2确定fl'/h之图表然后在斯通图解中z2尺和y尺上分别找出对应其值的两点，连成一条直线，此直线与S形曲线的交点即为x的值。根据x值查表便可得e二的值。x(3)求平均单位压力P及总压力P将K-Q的值和ex^1的值代入P=上(K-Q)即可算出平均单位压力P。xx总压力为：P=Bl'p式中：l 由l'=f计算得到；轧件宽度，B=1300mm

对各道次依次按上述步骤进行计算，计算结果如表4-1所示。表4-1各道次计算结果道次g0/%g1/%/%os/MPaQ/MPaK'/MPal/mmh/mm1019.711.835065337.513.42.75219.736.129.551095491.512.22.2336.152.545.962010261112.21.7452.562.358.46801066769.51.3562.365.664.371079737.55.51.1道次zz2yxex-1l'PPx/mm/MPa/KN10.390.150.070.431.25014.8421.98106.620.330.110.090.391.22214.3600.611165.430.430.190.140.531.31815.0805.315720.840.440.190.210.61.37013．0926.115651.450.300.090.270.531.3189.7972.012278.3表4-2压下规程道H/mmh/mmAh/mmii ig%轧速前张力后张力p_/MPaP/KN次/m•s-i/MPa/MPa13.052.450.6019.78.3139040421.98106.622.451.950.5020.410.49610090600.611165.431.951.450.5025.613.993104100805.315720.841.451.150.3020.717.592108104926.115651.451.151.050.108.719.64650108972.012278.35设备校核5.1轧辊各局部尺寸确定轧辊直接承受轧制力和转动轧辊的传动力矩，属于消耗性零件，就轧机整体而言，轧辊平安系数最小，轧辊强度往往决定整个轧机负荷能力，因此，要对轧辊进行校核。表5-1轧辊材质及许用应力值材质许用应力许用接触应力许用剪切应许用接触剪应目/MPa用/MPa力/MPa力./MPa合金锻钢240240073730轧辊各局部尺寸分别为：工作辊：辊身直径：D=600mm,辊身长度L=1700mm；gs工作辊辊颈直径： d=(0.50.55)D=0.55x600=330mm；gg工作辊辊颈长度：l=(0.831.0)d=0.9x330=297mm；ggl l 297297工作辊压下螺丝间的中心距： L=L+++*=1700+297+297=1997；g$22 2 2支撑辊：辊身直径：D=1500mm辊身长度L=1700mm；z$支撑辊辊颈直径d=(0.50.55)D=0.55x1500=825mm；zz支撑辊辊颈长度：l=(0.831.0)d=0.9x825=743mm；zzll 743743支撑辊压下螺丝间的中心距：L=L+1+==1700+士+743=2443mm。z$22 2 2辊头均采用扁头万向接轴辊头。电机功率N=5500KW。

表5-2五机架连轧机各机架数据机架号轧制压力P/KN转速n/电机功率/KW张力差/MPa18106.6264.61x550050211165.4334.11x550010315720.8445.41x55004415651.4560.01x55004512278.3625.41x5500-58由上表可看出，第三架轧机的总压力最大，所以以第三架轧机为例进行校核：四辊轧机支撑辊与工作辊承受的弯矩之比等于直径比的四次方，其弯曲力的分配也和弯矩一样，即P=15720.8KNPzPg48500)404X39,而Pz+Pg=P”二39x157208-1532K40405.2咬入能力校核轧机要能够顺利进行轧制，必须保证咬入符合轧制规律，所以要对咬入条件进行校核。(5.1)(5.2)Ah=D(1-cosa)(5.1)(5.2)a<p式中：D——工作辊直径；Ah——轧件的压下量;a——咬入角；p——摩擦角。原料在第一架轧机咬入比拟困难，所以对第一架进行咬入能力的校核。校核

如下:由公式(5.1),得到:〜 「Ah、如下:由公式(5.1),得到:〜 「Ah、a=arccos(1一)DD=600mm,f=0.08,Ah=0.6mm，所以:a=arccos(1--^-)=2.56°600而f=tanP得到:P=arctanf=arctan0.08=4.57°由于a=2.56°<P=4.57°,因此，第一架轧机可以实现带钢顺利咬入。5.3支承辐强度校核Mz图Mz图5-1支撑辊弯矩图(1)辊身中央处承受最大弯矩：(1L、 (2443171M=P|£^一幺|=15328x 一一=6104.376侬.mz zF8]I4 8J辊身中央处产生的最大弯曲应力支承辐重车后直径D=1500(1-5%)=1425mmomax6104.3760.1D3 0.1x1.4253z二21.1MPa<O]=240MPa因此，支承辊的辊身满足要求(2)支撑辊辊颈强度校核P15328P15328z^l= 义0.743=2847.18KN.m4M4M dWd2847.18 r] =50.7MPa<0」0.1义0.8253所以支承辊辊颈符合要求。5.4工作辊强度校核〔1〕工作辊辊身强度校核5-2工作辊弯矩图工作辊辊身中心处承受的垂直弯矩为以「尸1/B[=393x[早-183)二1323KN.m前后总张力差T=104x1.95x1300-100x1.45x1300=75.1KN”上止可亦左g/ T(L B) 75.1 (1.7 1.3\八八丁八丁水干张力作用弓矩0=————= x————=9.9KN.m82 2(4 8) 2 (4 8)辑身合成张力矩0=、'：M2+M2=."3232+9.92=133KN.m8881 82=7.2Mpa<01=240MPa工作辐在重车后最小直至D==7.2Mpa<01=240MPaM133o=g= gW0.1x0.5738所以工作辊辊身符合要求〔2〕工作辊辊头强度校核利用前滑值计算轧辊的转速5-3工作辐辐头图M=9549P=9549x-5500-=117.9KN.mnn445.4D1=D—(5~15)=600—10=590mma=6.5—0.6)D=0.6x590=354mm1TOC\o"1-5"\h\zMM117.9 口t=—n=—n= =12.8Mpa<trJWW 0.208x0.3543 rn n因此，辊头强度满足要求。(2)工作辊辊颈强度校核P393M，=。l=——x0.297=29.2KN.md4g4M” 29.2 「Jo=d= =8.1Mpa<0」d W〃0.1x0.333 rd

因此，工作辊辊颈强度满足要求。5.5支撑辊与工作辊接触应力校核工作辊与支撑辊外表接触产生接触应力，它将影响轧辊的轧制寿命，应加以校核。计算接触应力使用赫兹公式：:q(r+r)O= 1 2 maxY兀2(K+K)rr

1 1 212式中： q—-接触外表单位长度上的负荷；\，r2—-相互接触两个轧辊的半径;K，K12与轧辊材料有关的系数；N 1i2K= i兀E11K，K12与轧辊材料有关的系数；N 1i2K= i兀E11_日2

2-兀E2P157208r=300mm，r=750mm，E=200GPa，q=一= =9247.5kN/mi 2 L1.70s轧辊材料相同，日=0.3,得到:o=0.418.max V匹三)二0.418Jrr \12,'9247.5x1000x200x1000x(0.3+0.75)0.3x0.75=1228MPa<[o']=2400MPat=0.304O =0.304x1228=373.3MPa<[t']=730MPamax max所以，轧辊满足强度要求。根据以上结果，轧辊各局部均满足强度