【中厚板轧制规程设计13000字（论文）】

第第页中厚板轧制规程设计目录TOC\o"1-1"\h\u5435中厚板轧制规程设计 1152631绪论 2257412制定产品大纲及金属平衡 6183483设备及参数选择 9185394压下规程设计 15223315力学参数计算及设备校核 23116186经济指标计算 3722135总结 451绪论1.1中厚板的发展地位板材和带材是制造机械、桥梁建设、造船以及制造石油化工容器和管道的重要原材料。由于板材可以根据需要进行切割，因此可以焊接成大规格、大口径的钢管，比型材和管材运输更方便，有利于现场施工。因此，板材被广泛应用于工业生产的许多领域。板带具有生产多、用途广、规模大、品种齐全的特点。对促进生产发展具有重要作用，通过统计数据了解到，一个国家的重工业自动化程度越高，各种规格的钢板产量在占得比重就越多。中厚板是我们生活中用的最常用的一种板。一般在4mm～20mm之间中厚板的厚度虽然小，但是其优良的机械性能使其广泛应用在高层建筑、容器厂、桥梁、船舶制造等重工业行业。随着现代科学技术发展及市场广大的需求，中厚板也研发出了品质繁多、优质、廉价的板材。1.2中厚板国内发展历程1936年日本人在我国建成了第一台中厚板轧机，产量对于现在来说特别小，虽然品种规格很少，但在当时已经处于世界领先地位。1951年，高度为2440毫米的轧机重新启动。这是我们国家新中国成立后恢复种工业生产计划中第一家投产的中厚板轧机。之后，为了支援国家建设，在大跃进运动的带动下，掀起了炼钢的热潮，1958年是我国中板轧机建设的第一个黄金时代，在这期间中国的钢产量几乎跃进了世界前几。根据鞍钢中厚板仿制品的总体设计（中厚板见下文鞍钢改造#2），我国部分省市正在建设十几台中厚板2300mm轧机。这些钢厂在不断创新转型的过程中，机械化水平不断提高，已经获得了中国三分之一的中厚板产量，为中国各行业提供了大量中厚板。随着国民经济的发展，为了扩大品种规格，提高形状和表面质量，一些中厚板轧机进行了不同程度的加工。有的在粪便破碎机前加装了二辊破碎机，有的在粪便破碎机后加装了四辊破碎机。为了提高设备水平，1970年后一些新型中厚板轧机开始采用优质四芯轧机。1980年以来，许多中厚板轧机取代了四辊轧机，轧机宽度也相应增加。【1】1958年后20年建成的中厚板轧机在满足人民经济增长和国家建设方面发挥了不可替代的作用。但随着国家的建设，对钢材的需求日益增长，由于轧机生产线规模小，设备差，控制温度和厚度包括轧后的温降等生产技术相当落后落后，一年的产量基本上不超过30-40万吨，而且产品以大众货为主，有很多种昂要的高质量的钢板我们国家生产不出来，只能依靠进口。因此与国外同期建成的中厚板厂相比，在生产规模、产品品种规格、产品质量等方面存在着非常明显的差距。武汉钢铁集团在1978年的9月建成病投产了规格为4200mm的宽厚板轧机生产线，这是第一套宽独立我国设计制造的厚板轧机生产线，最大厚度250毫米；产品种类繁多，有结构板、不锈钢板等，轧机开孔大。并且配套设施齐全，武钢4200mm宽厚板厂的建设，减少了许多我们需要进口的钢种填补了我国宽厚板产品领域的空白，而且提高了工艺设计水平，为中国宽厚板厂及工艺设备的未来发展奠定了坚实的基础。近20年来，国外几个钢铁大国几乎停止了新厂的建设，但是当时在我国，中厚板新生产线的建设进入了高潮期。截至2010，国内共建成76条中厚板投产轧机，预计产能8600余万吨。特别是2008年至2011年，投产了24条线，新增产能3130余万吨，极大的促进了国内中厚板的发展，缓解了市场极大的供需关系。1.3中厚板生产设备介绍单机架中板轧机（以下简称单机架）：单机架可作为粗轧机或精轧机进行生产。如能够严格按照相关程序换辊，能够保证钢板表面质量，对后续工程上使用没有影响。因此，部分新厂因投资和产量的约束，无法直接建成双机架中厚钢板轧机（以下简称双机架），故先使用采用单机架的生产模式，同时预留第二架位置，以便将来扩建成双机架。单机架的主要形式主要包括：二辊式轧机、三辊劳特士轧机、四辊式轧机。四辊式轧机是当前主流机型。【2】双机架：机器纵向布置，前者为粗轧机，后者为精轧机。与单机架相比，双机架具有以下优点：粗轧和精轧孔型分布合理，生产效率高；由于粗轧机和精轧机布置在两个机架上，可以保证进入精轧机的来料段的质量，粗轧机可以独立生产。1.4国内中厚板产能分布及发展趋势1、产能分布根据2018年对141家企业，总涉及产能9274万吨的相关统计，目前华东、华北、中南分别占据了中厚板产能的前三名。若从生产流程的角度出发，以自有高炉生产钢坯为主企业（长流程）共有35家，占比85.37%。，以买原料为主企业（短流程）共有6家，占比14.63%。若从企业性质划分，其中国营企业有22家，占比53.66%，民营企业有19家，占比46.34%。自改革开放后，民营企业在中厚板方面逐渐占有举足轻重的地位，目前几乎可与国企持平。2、发展趋势（1）未来中厚板品种的比例会逐渐提高，高附加值、高等级、高强度的专用未来中厚板会占据主流，成为部分企业的主打产品。（2）2005年至2008年中厚板以平均1000万吨/年的速度激增，2008年底其产能已超过7000万吨，2010年底中厚板的产能已达到8500万吨，由于今年市场趋于饱和，未来中厚板的产能增长不会再像2005年至2008年的速度增长，其速度增长模式将会由快转稳。（3）由于不同钢厂生产能力较大，加之地域差异性不同，未来一线钢厂会主攻品种板，二线钢厂主打低合金板和普碳钢板；（4）考虑国际形势的变化，以及新冠疫情的影响，未来国际需求会逐步减小；（5）钢厂直供比例不断提高，中间商需要寻找新的投资方向。1.5新技术和新工艺虽然近几年国内的中厚板生产线发展速度较高，但与国外钢铁企业相比，仍有较大差距，主要体现在工艺的落后、污染的治理治理较差等方面。2020年，国家发改委、工业和信息化部一起起稿发布了《关于做好钢铁产能置换和项目备案工作的通知》，要求全国各地所有的钢铁企业开展内部整顿，除去自身不足汲取别家企业的长处和先进的理念来完善自己。钢铁企业2021年超低排放改造技术指南，进一步要求钢铁的绿色生产、加工。随着国内疫情的有效控制及市场的广大需求，未来全国钢铁产业将会迎来一个历史的转型，未响应政府绿色环保的号召，各种新技术和新工艺将逐步应用在各个企业生产线中。随着我国钢厂结构改造的完成和新技术、新工艺的推广应用，我国钢铁工业的格局无论是从质量还是环保角度都将有质的提升。不仅要改进控轧控冷工艺，而且要改造轧机的大型驱动电机。等改造完成后，我国单位辊身轧制力和主电机功率将达到国际同行业先进水平，极大提高了我国轧制行业的竞争力。2制定产品大纲及金属平衡2.1产品大纲钢材是我国工业发展的重中之重，板材又在钢材中占有举足轻重的地位，我国将4.0mm以上的板材成为中厚板，具体分类又可分为中板（4—20mm）、厚板（20—60mm）及特厚板（大于60mm），具体参数如表2.1。表2.1中厚板规格分类厚度范围（mm）宽度范围（mm）中厚板中板4—20600—3000厚板20—60600—3000特厚板60—5001200—5350中厚板在国民经济建设中占有重要地位，作为一个拥有14人口的发展大国，我国基础建中对其需求十分强劲，其方案的制订也直接影响我国基建的质量和速度，因此中厚板制定的需求应当【3】遵循以下原则：1、满足经济发展对轧制产品的需求：通过相关市场调研中厚板相关产品的共缺关系，对某些产品应优先保证国家经济发展需要。2、各类产品的平衡性：考虑不同产品之间的平衡关系，特别是不同地区轧制产品的平衡性，要正确处理局部地区对扎制品的需求与全国对扎制品需求之间的关系，以及这种关系未来的转变。通过制订政策确保供应适当、种类平衡。3、合理规划厂区：充分考虑轧机的生产能力，结合不同地区的条件，争取轧机的专业化发展和合理化发展，不断提高轧机水平。4、考虑厂区资源及环境条件：交通条件对于设备的运输方便与否至关重要，要充分虑建厂地区的资源和交通运输情况，将不同产品的厂区合理布置，逐步完善发展我国自己的轧钢体系。5、解决产品种类更新换代的问题：世界是一个整体，在世界经济一体化的今天，绝不能闭门造车，要适应国际市场，在对外开放的同时搞活国内的经济，实现产品结构和产品标准的换代升级，将升级后的、有条件的产品进行出口销售，逐步走向国际市场。产品大纲其主要内容包括：1、车间生产的钢的类型和规模。2、各类产品的品种和规格。3、每种产品的数量及其在总产量中所占的比例。本车间的产品大纲如下表2.2：表2.2产品的大纲产品标准/钢号产品规格产量/万吨所占比例/%厚/mm宽/mm长/mm普碳板GB700/Q235A4~201600~28006000~1000030.033.4%桥梁用板GB714/Q235q4~201600~28005000~800020.022.2%锅炉板GB713/20g4~201600~28004000~600020.022.2%低合金板GB711/SS414~201600~28006000~1000010.011.1%造船板GB7712/A、B、D、4~201600~28006000~1200010.011.1%合计90100%2.2金属平衡表由第四章坯料尺寸计算得知：1、原料单坯重：170×1650×3249mm公式：7.85×L（m）×B（m）×H（mm）=2、成品单重：10000×2100×20公式：7.85×L（m）×B（m）×H（mm）=6594kg≈3、成材率=成品重原料重×100%≈表2.3典型产品单坯校核金属平衡表原料量（单坯）t成品废品单个/t成材率%烧损切损轧废合计t/a%t/a%t/a%t/·%7.1546.692.270.0715410.40925.720.057230.80.5379727.73根据现场实际生产情况，对其他产品进行校核，详情见下表2.4：表2.4金属平衡表产品名称烧损/％切损/％轧废/％金属消耗系数％原料重量（万吨）成品重量（万吨）成材率/％普碳板15.920.81.075232.5133092.27桥梁用板1..0660.91.079621.7302092.04锅炉板0.95.50.951.073521.5872092.65低合金板1.055.810.71.075610.8181092.44造船板1.086.4111.084910.92781091.51合计———97.59092.313设备及参数选择本设计常见生产工艺流程图如下：图3.1工艺流程图3.1轧制方法1、粗轧根据生产经验，综合轧制法一般可分为三步：第一步，旋转：即将扁锭或板坯旋转90°。第二步，展宽轧制：即将扁锭或板坯展宽所需要的宽度。第三步，旋转：即将扁锭或板坯再转90°进行纵轧成材。2、精轧对于中厚板来说，其实总的来说粗轧和精轧阶段并没有什么划分。精轧的目的是处理粗轧轧制后造成钢板缺陷，一次来保证刚办的质量。其工艺主要包括划线、剪切头部和尾部不合格的地方、矫直、冷却、清理缺陷和酸碱洗等。3.2设备及其各项参数的选定本设计采用四辊轧机，这种类型的轧机现在已经成为钢板生产中主流的轧机。本设计的最大宽度为2800mm，本设计选用3500mm轧机。轧机及参数确定：在实际轧制生产过程当中，轧制车间中的轧机轧辊的表面主要在生产实际中存在着有磨损方面等原因存在，在一定生产规定时间范围之内会影响到轧制车间的板带钢产品质量及板带钢产品板形，那么就需要考虑实际生产当中的重车量或修磨量，在实际轧制生产过程当中每次重车量选择为0.5~5mm,修磨量选择为0.1~0.5mm。这样的话同时它也降低了轧制车间轧机轧辊的直径在一定的程度范围上。轧制车间中的中厚板轧机5~7％。经过重车量辊径D=950mm。设计中选用双机架3500mm机，见下表3.1。表3.1轧机主要参数轧机项目参数轧机项目参数最大轧制力74000KN机架总体高度13245mm最大轧制力矩2*3070KN*m机架窗口高度9045mm轧制速度0~2.75~6.6m/s机架窗口宽度2230/2240mm轧机刚度10000KN/m机架立柱断面尺寸1050/950mm最大开口度350mm（新辊）/550mm（旧辊）轧件材质Q235等碳钢及部分合金钢主电机额定功率2*7000KW轧件入口厚度h0≤280mm主电机转速0~50~120r/min轧件出口厚度6~50mm工作辊（D1）φ1050/φ950*3500mm轧件的成品宽度3200mm支撑辊（D2）Φ2100/φ1900*3400mm最大轧制力7000t压下螺丝直径Φ680mm压下螺母外径Φ1050mm螺距40mm压下微调液压缸Φ1840*40mm最大弯辊力200t3.3辅助设备的选择3.3.1加热炉选择本车间共有2座加热炉，为步进式连续加热炉。1、双排布料时，加热炉宽度【4】用下式计算：（3.1）B=2L+3式中：L：来料最大长度3.7m；c：坯料与墙距离，取为0.3m。则B=表3.2步进式加热炉设备参数钢坯规格（150~300）×（1200~32500）×1650~31600烧嘴数量85个加热段57个均热段28个。装料温度冷装、热装炉子尺寸炉子有效长度40000mm出料温度1050~31250°C炉子内宽8.5额定加热能力160t/h布料方式双排布料2200~33600mm最大加热能力185t/h单排布料4200~37500mm设计有效炉底强度606kg/（m2/h）装、出料方式出料托钢机出料设计单位然耗（冷坯）320×4.18KJ/kg激光检测点位置距炉子出料侧砌砖线1400mm燃料最大消耗量（标坯）34200立方米/h炉子装出料辊道中心距47200mm空气最大消耗量（标坯）58436立方米/h炉子砌砖线长4140mm2、加热炉炉子长度的选择：根据现场实际生产经验选取加热炉炉子的有效长度选为40m。3、加热炉炉底的面积公式为：式中：l：加热炉来料钢坯的长度，典型产品的料长=3280mm；L：加热炉炉底的有效长度。F根据计算结果，选择加热炉和各项参数，见表3.2。3.3.2矫直机的主要参数确定表3.5矫直机主要参数项目参数项目参数矫直机分类热矫直机矫直机分类热矫直机矫直机型式WBR280/3003800/9矫直辊尺寸/mm×mmΦ280×3200矫直温度/℃400~1000支撑辊数量48上/60下矫直速度0~60/150m/min支撑辊尺寸/mmΦ280×3200最大矫直力/kn24000KN矫直机刚度9600KN/mm钢板厚度/mm5~60矫直辊辊距/mm300钢板宽度/mm1000~3000最大开口度/mm250钢板长度/m40牌坊中心距/mm3900矫直辊根数/根4上/5下/主电机3450KW0—750/1500rpm3.3.3冷床设备选择1、步进冷床1号冷床（预留）表3.6主要技术参数如下型式步进式型式步进式钢板进料温度1000℃抬升速度20mm/s输入输出辊道中心距68500mm抬升高度-25~+50mm冷床尺寸40m60m(不含上、下料过渡区)冷床横移速度300mm/s冷床能力Max4140t抬升/下降时间4.5s2、步进冷床布置在输入辊道下游。表3.7主要技术参数如下型式步进式型式步进式钢板进料温度1000℃抬升速度20mm/s辊道中心距68500mm抬升高度-25~+50mm冷床尺寸50m60m(不含上、下料过渡区)冷床横移速度300mm/s冷床能力Max4175t抬升/下降时间4.5s3.3.4剪切机选择1、双边剪表3.8主要技术参数如下型式滚切式上剪刃半径9500mm钢板厚度5~50mm剪刃硬度HRC52+2钢板宽度毛边宽1500~3650mm切边宽1400~3600mm剪刃间隙0.5~4.5mm钢板长度Max41000mm横移调整行程2550mm剪切钢板重量Max35t横移调整速度100mm/s最大剪切力6500KN夹送辊数量4入口/4出口碎断剪剪切力Max3000KN夹送辊尺寸700350mm剪切切边量20~150mm夹送辊开口度Max150mm剪刃开口度Max100mm钢板输送速度Max2.0m/s剪切角度5.5°(厚度40mm)钢板加速度Max3.5m/s2剪刃尺寸上剪刃1001702080mm下剪刃1001602080mm2、定尺剪表3.9主要技术参数如下型式滚切式型式滚切式固定侧物流右侧剪刃半径72000mm剪切钢板的规格厚度：5~50mm剪刃硬度HRC52＋2钢板定尺长度2000~18000mm剪切角2°(厚度40mm)剪切钢板温度≤150℃剪刃开口度225mm剪切钢板抗拉强度40mm时Max1200MPa50mm时Max750MPa剪切次数24次/min(连续工作)18次/min(启停工作)最大剪切力12000KN剪切周期4.5s剪刃重合度5~6mm主电机2600KW0~1000rpm剪刃间隙0.5~7mm剪刃更换时间小于30min剪刃尺寸上剪刃1202004000mm下剪刃1101604000mm4压下规程设计中厚板轧制规程设计的内容包括【5】主要有压下系统、速度系统、温度系统。根据轧制产品的各项工艺要求和生产设备的实际运用情况，通过人工或计算机计算，确定实际压下量，从而充分发挥设备能力，提高生产线的产量，保证生产产品质量。通常中厚板轧制规程设计的方法和步骤如下：第一步：在咬入条件允许的情况下，根据实际生产经验分配孔型压下量，确定孔型压下率和能耗以满足分配比例；第二步：确定各道次和轧辊转动的速度，计算每道次的轧制时间和间隙是时间等所有影响生产结果的时间，并确顶每道次的温度；第三步：计算总传动力矩。本设计选择综合轧制法，即横—纵轧法。4.1选择坯料中厚板原料尺寸选择的原则是：（1）原料的厚度尺寸尽可能小；（2）原料的宽度尺寸尽可能大；（3）尽可能接近原料的最大允许长度。（4）中厚板原料的主体是连铸坯，所以本设计选择连铸坯为原料。4.2坯料规格1、坯料厚度的确定：根据实际生产经验压缩比【6】应保证在8:1以上，成品厚度H0=20mm，知：H=160mm由于连铸坯规格为：130~320mm×2、坯料宽度的确定：根据实际生产中宽展比通常在1.0~1.8之间，取1.5。成品宽度为B0=2100mm,所以B=2100/1.5=1400mm。宽度mm:

1650、1950、1280；所以在保证满足宽展比的情况下选择坯料宽度为1650mm。校核宽展比：2100/1650=1.2727，所以本设计宽展比符合要求。3、坯料长度的确定：根据轧前、轧后体积不变的原则，考虑切头、切边、烧损等影响来选择其长度，本次设计采用二倍尺，切边为100mm（单侧切宽50mm），切长500mm。根据实际生产中所知烧损率为1%。170代入数据：L取L=3249。4.3确定轧制道次、压下量及压下率1、轧制道次n=式中：  F0和FF0=170*1650=280500；F平均延伸系数为：μc代入计算公式得为：n=因为在本生产车间中选择的是双机架四辊可逆式轧制设备，因此所选的轧制道次应该为偶数道次。因此在本设计中道次选为10道次。因是双机架轧机设备在这里包括了粗轧道次为5道次精轧道次为5道次。2、压下量的分配和压下率（1）计算各道次压下率各道次压下率计算公式为：以第一道次为例：余下道次以此类推计算得到各道次压下率列于轧制规程表中。（2）计算各道次宽展根据实际生产情况，在教科书中查得巴赫契诺夫公式：∆b=1.15式中：∆ℎH：压下率；R：轧辊半径；α:钢轧辊=0.8；铸铁辊=本设计采用钢轧辊取αf=α代入数据得轧后板坯尺寸如下：以第一道次为例：∆b=轧后板坯尺寸：h=170-20=150，l=3249+6=3255b=以此类推，计算得到各道次变形程度列入4.1轧制规程表。（3）压下分配规律轧制时可以采用低速咬入，见表4.1：表4.1轧制规程表道次轧制方法机架轧件尺寸∆ℎ∆ℎ∆bHBL除磷除磷高压/转90°开始展宽轧制1横轧粗轧147325519052313.5%62横轧粗轧127326122002013.6%6转90°开始延伸轧制3纵轧粗轧97221142483023.6%114纵轧粗轧72221157232525.8%5纵轧粗轧49221184092331.9%6纵轧精轧312211132921836.7%7纵轧精轧26221115848516.1%8纵轧精轧23221117915311.5%9纵轧精轧2122111962128.7%10纵轧精轧2022112060214.8%4.4轧制速度4.4.1轧制速度图4.1三角形速度图和梯形速度图确定速度制度：中厚板生产的时候由于生产的钢板比较长，为操作方便，根据现场经验粗轧用三角形速度图(图4.1)，精轧机生产的时侯用梯形速度图。平均加速度：a=40r/s；平均轧制减速度：b=60r/s；1~5道次稳速咬入：n1=20r/min；6~7道取：n1=40r/min；8~10道取n1=60r/min。抛出速度：n2=20r/min。4.4.2确定轧制延续时间如图4.1所示，轧制延续时间：其中：t0—为间隙时间；—为纯轧时间：=t1+t2v1—轧制速度；v2—平均速度l1及l2—为在t1及t2时间内轧过的轧件长度l—为该道轧后轧件长度t1=(l-l2)/v1=(l-t2v2)/v1t2=(n1-n2)/b,故减速段长l2=t2v2D=950对于1、2、3、4、5道，取n1=20=n2(因轧件短)，即t2=0，故：v第1道次：t第2道次：t第3道次：t第4道次：t第5道次：t对于6、7道，取n1=40,n2=20；vvtl第6道次：t第7道次：t对8、9、10道取n1=60，n2=20，分别算出结果。

vvtl第8道次：t第9道次：t第10道次：t见表4.2速度时间温度表。4.4.3确定间隙时间根据经验资料在生产的钢板四辊轧机上的往返轧制中，不用定心的时侯(l<3.5m)，取t0=2.5s，若需要定心，则当l≤8m时取t0=6s，当l>8m时，取t0=4s。考虑到转钢时间，需要5~10s，根据到某钢厂中实习，在实习中得知现场实际生产中粗轧机组到精轧机组之间的路程比较长，游钢时间在1~3分钟，所以本设计转钢时间需要8S,T1+8,T轧制延续时间：以第一道次为例：t表4.3速度时间温度表。4.5温度制度1、开轧温度开轧温度为1150℃。2、各道次轧制温降计算计算各道次辐射降温：式中：Z：加热辐射时间，Z=th：为上道次轧后厚度；T1：上道次轧制绝对温度K。以第一道次为例：上式计算只考虑了辐射散热，在实际生产中除了辐射散热外还包括传导和对流散热，还有除鳞和冷却水等影响因素，因此计算数值偏小。根据济钢中板厂的现场温降数据，本设计确定的开轧、终轧温度如下：粗轧开轧温度：1130±30°C；粗轧终轧温度：1040±30°C；精轧开轧温度：980±20°C；精轧终轧温度：840±20°C。各道次具体温降度数详情见表4.2速度时间温度表。表4.2速度时间温度表道次轧制速度r/mint/st/st/sT/℃稳速抛出1150粗轧1202012.4210.51.921130220204.712.52.2111103202018.28144.2810904202011.7665.7610705202014.4668.461050精轧6402070.44646.449507402011.7247.72925860209.5645.569009602010.1346.138751060206.466.468505力学参数计算及设备校核5.1各道次平均单位压力、总压力查资料得知：计算轧制力公式S·EKelund公式，平均单位的内【7】的轧制力为：（5.1）p式中：：外摩擦对单位内的压力的影响的系数。K：平面变形抗力系数，单位MPa：粘性系数，单位MPa/s：平均变形速度，/s；（5.2）m=ε：轧辊工作辊半径。：轧件平均压下量。：摩擦系数；f=a5.1.1摩擦系数的计算（5.3）f=a以第一道次为例：开轧温度为1150℃；选用钢轧辊a=1f见：表5.1力学参数表。5.1.2根据公式S.Ekelund公式K的经验公式（5.4）K=式中：：锰含量，单位％：碳含量，单位％选用20MnSi，化学成分为：C=0.18%，计算K时，建议考虑Cr的影响，即：K=以第一道次为例：K见表5.1力学参数表。5.1.3粘性系数根据公式S.Ekelund公式η的经验公式：以第一道次为例：（5.5）η=0.0η见表5.1力学参数表。5.1.4外摩擦对单位压力影响的系数计算数值如下工作辊辊径D=475（5.6）m=以第一道次为例：m见表5.1力学参数表。5.1.5各道次的变形速率公式（5.7）ε式中：V：为轧辊线速度（m/s）；：为压下量（mm）；H和h：分别为轧制前后轧件厚度（mm）；R：为轧辊半径。RS1道的平均变形速率为：ε见下表5.1力学参数表。5.1.6平均单位压力计算数值如下（5.8）P以第一道次为例：P余下道次依次计算列入表5.1力学参数表中。5.1.7各道次总压力计算（5.9）P=式中：BH：轧前宽度Bh以第一道次为例P见表5.1力学参数表。表5.1力学参数表道次fmK/MηMpaε/sP/MP/KN10.4850.16966.960.271.37978.7114623.4620.4950.19471.920.291.48984.5818145.1930.5050.2776.880.312.2398.5225938.1440.5150.35481.840.332.699112.0226989.8950.5250.49886.80.353.615131.9230486.6860.5750.793111.60.4510.04320441706.3370.5880.699117.80.4756.199203.0321876.6580.60.6661240.58.416209.2717466.3990.6130.633130.20.5256.366215.1314660.59100.6250.502136.40.556.68206.719960.865.2传动力矩计算传动力矩公式：（5.10）M=式中：MZMmMkMd5.2.1轧制力矩计算轧制力矩按下式计算：（5.11）M式中：φ粗轧道次取大值；轧件变薄取小值。以第一道次为例将数据代入公式计算得出：M见表5.2轧制力矩表：表5.2轧制力矩表道次12345678910M/KN·m1528.481768.573096.322941.163186.553085.14852.91527.47361.5173.675.2.2附加摩擦力矩计算（5.12）M式中：MmMm（5.13）M式中：f：摩擦系数，取=0.005；P：各道次轧制压力，KN；dz：支撑辊辊颈直径，dDg：工作辊的辊身的直径，DgDz：支撑辊的辊身的直径，以第一道次为例：M见表5.3轧制力矩表（5.14）M式中：η：传动效率系数，故以第一道次为例将数据代入公式计算得出：M见表5.3轧制力矩表。以第一道次为例：M见下表5.3：表5.3附加摩擦力矩表道次12345678910M51.1863.5190.7894.46106.7145.9776.5761.1351.3134.86M97.48109.92191.23182.14197.595193.8755.7735.3224.7712.51M/KN·m148.66173.43282.01276.6304.3339.84132.3496.4576.0847.375.2.3空转力矩的计算Mk（5.15）0.03取M5.2.4动力矩的计算（5.17）M式中：GD2：传动装置总惯性矩，是轧辊GDdndt：角加速度，a轧辊重量：铸铁密度为7.3×103计算如下：工作辊辊身重量：G支撑辊辊身重量：G辊颈直径：dd辊身长度：Lz=3400mm；轧辊的惯性矩为：G总惯性矩：G动力矩：M以第一道次为例将全部数据代入公式：M=见下表5.4总力矩表：表5.4总力矩表道次M/KN·mM/KN·mM/KN·mM/t·mM/KN·m11528.48148.66100249.762026.921768.57173.43100249.762291.7633096.32282.01100249.763728.0942941.16276.6100249.763567.5253186.55304.3100249.763840.6163085.14339.84100249.763774.747852.91132.34100249.761335.018527.4796.45100249.76973.689361.576.08100249.76787.3410173.6747.37100249.76570.85.3轧辊强度能力校核轧机在轧钢时肯定会产生损耗，为了保证生产率、板形质量，本着消耗降到最低的原则，在车间中对轧辊的强度要求都按照国家标准规定。接下来以典型产品Q35A碳素结构钢为例，进行校核计算。板带轧机的强度计算有以下特点：1、开始轧制时板坯材料位于轧辊正中央，所需要的轧制力均匀的分布给轧件，轴承两端所承受的力是一样的。2、轧辊不能横向移动两端都有支撑，只有旋转，所以轧辊的危险断面会出现在轧辊中间。3、辊颈及辊头的危险面均在传动侧。将工作辊与支撑辊看成一整体，则危险断面亦应处于中央位置。根据《轧制设备》得知：MM由此可见，四辊轧机所有轧辊中工作辊所承受的弯矩占比很小，而支撑辊几乎承受了全部弯，因此，支撑辊只校核弯曲应力；工作辊校核辊头的扭转应力。表5.5轧辊许用应力材料名称极限强度σ许用应力σ合金锻钢700~1200140~240碳素锻钢600~700120~140碳素铸钢500~600100~120合金铸铁400~45080~90球墨铸铁500~600100~120铸铁350~40070~805.3.1粗、精轧机轧辊强度校核图5.1支撑辊受力图1、支撑辊强度校核支撑辊的受力情况如图5.1所示。1）支撑辊辊身弯曲应力用下式计算：（5.20）σ式中：a：压下螺丝中心距，通常D：L：支撑辊辊身长度，L=3400mm。图5.2支撑辊受力图辊颈的尺寸：da=则：支撑辊辊身弯曲应力：所有道次中第6道次P最大，P=本设计支撑辊采用的是合金段钢的σ符合设计要求。2）支撑辊辊颈处的弯曲应力用下式计算：（5.21）σ式中：c：c=则：支撑辊辊颈处的弯曲应力：σ强度符合要求。2、工作辊辊头采用下式计算：（5.19）τ式中：MnWn辊颈的尺寸：d因为在在所有道次中第五道次中力矩最大，为3840.61KN·m，代入数据：单个工作辊所受扭矩：MD式中：DminDW选用万向接轴的辊头的尺寸：图5.3带单键槽的辊头型式辊头扭转应力：本设计工作辊采用的是球墨铸铁轧辊ττ符合设计要求。5.3.2轧辊接触应力的校核轧机开始工作时，工作辊辊身与支撑辊的辊身接触面以及工作辊辊身与中厚板的接触面，在轧机工作状态下所用的力的作用下将产生巨大的接触应力。表5.6许用接触应力值表面硬度HS许用接触应力σ许用剪切应力τ301600490402000610602200670852400730按赫兹公式计算：（5.23）σ式中：q：加在接触表面单位长度上的负荷，r1、rk1（5.24）k其中：μ1支撑辊都采用合金锻钢：HS=55～90,取HS=60。Eμ工作辊都采用球墨铸铁：E则：所有轧制道次中第6道P最大，P=41706.33qkkσ=另外，接触区还存在切应力τ，接触表面的最大切应力τmaxτστ符合设计要求。5.4咬入校核∆h所以：cos本设计的最大压下量是第三道次，∆hmaxcosα因为：fβα5.5电机功率校核主电机的过载按下式校验：（5.25）M式中：MmaxMeλm：电机的允许过载系数，可取为2.5～33500轧机主电机校核：主电机额定力矩的计算：（5.26）MNe：主电机额定功率，ne：主电机所选用的转速，M轧制典型产品时，第5道次轧制力矩最大，M=3840.613840.61因此，本设计轧机主电机的过载校核通过。6经济指标计算6.1车间工作时间表6.1工作时间表年日历时间（365天）检修计划换辊及换剪刃时间计划生产时间机械和电气故障停产时间实际有效工作时间轧机有效作业率/%大修：每年四次，每次七天中修：每月一次，每次两天每年检修时间共52天。支撑辊换工作辊及剪刃8760h672h576h1248h18h129h7365h168h7197h97.72注：1、支承辊十万吨更换一次，每次换辊时间需要两个小时：9000002、工作辊3500t更换1次，每次0.5h：9000003、剪刃每换一次需要半小时，每2班更换1次，工作辊换辊同时进行。6.2轧机产量计算6.2.1轧机小时产量计算（6.1）A式中：Q：原料重量，7.23t；T：轧制节奏时间，s；K1b：成材率，b＝92.27%。查阅资料可得轧制周期计算如下：（6.2）T=式中：TzhTjt0T=计算典型产品：b＝92.27%。A6.2.2轧钢机平均小时产量采用按劳动量换算系分数计算：（6.3）A式中：ai：不同品种占产量中的百分数；表6.2中厚板车间各类产品的的劳动量换算系数产品名称标准及代表钢号产品规格x所占比例厚/mm宽/mm长/mm普碳板GB700Q235A4~201600~24006000~100001.0533.4%桥梁用板GB714Q235q4~201600~24005000~80001.322.2%锅炉板GB71320g4~201600~24004000~60001.422.2%低合金板GB711SS414~201600~24006000~10000111.1%造船板GB7712A、B、D、E4~201600~24006000~120001.211.1%合计100%A6.2.3轧钢机年产量用下面的公式计算：（6.4）A=式中：ApTjw：K2：利用系数，A=计算结果略大于本设计能力年产90万吨，满足设计要求。7车间平面布置7.1车间平面布置原则1、满足工艺要求，合理规划生产线。2、方便生产、占地面积小，方便运输、提高生产率。3、保证操作方便、安全生产。4、避免生产线和材料运输交叉碰撞。5、考虑将来的发展，留有余地。7.2车间工艺平面布置根据车间的生产过程的要求和阶段施工的需要，最初的1~3号仓库、加热炉、生产车间、动力室、磨辊间、冷床、剪切跨、精整车间、成品仓库等组成。本平面布置有以下特点：1、主生产线采用顺长型布置，具有如