中厚板生产压下规程设计分析

1、塑性成型工艺（轧制）课程设计说明书课题名称1420009000mm轧制规程设计指导教师 XXXXX .专业小组 XXXXXXXXXXXXX .小组成员 XXXXXXXXXXXXXXX . 2013年06月6日课 程 设 计 任 务 书10材料成型与控制工程专业设计课题：中厚板生产压下规程设计一、设计产品序号学生学号产品牌号产品规格/mm108三位同学，改专业两位同学Q235102000900021，2，3，4，6，7451019001000039，10，11，12，13，1412CrNi3A121800010000415，16，17，18，19，204Cr131317009000521，23，

2、26，27，29，30Q23512210012000632，33，34，35，36，37458180013000738，39，40，41，42，4312CrNi3A1420009000844，45，46，47，484Cr131220008000949，50，51，52，53Q23592050120001054，55，56，57，130451023001200011131，132，133，134，13512CrNi3A1319001200012136，137，138，139，1404Cr131521009000二、设计条件机组：双机架串列式可逆机组(二辊可逆轧机粗轧，四辊可逆轧机精轧)。主电机：

3、二辊轧机主电机型号ZD250/120，额定功率25002kw，转速04080rpm，过载系数2.25，最大允许传递扭矩1.22MN.m；四辊轧机主电机型号ZD250/83，额定功率20502kw，转速060120rpm，过载系数2.5，最大允许传递扭矩0.832MN.m。三、设计内容制定生产工艺及工艺制度；确定轧制方法；确定轧制道次，分配道次压下量；设计变形工具；计算力能参数；校核轧辊强度及主电机负荷；绘制轧辊零件图、速度图；绘制轧制图表，轧制表。四、设计时间设计时间从2012年05月21日至2012年06月01日，为期两周。材料成型教研室2012.05.20目 录7.6校核各机架主电机容量1

4、9第一章 制定生产工艺及工艺制度1.1生产工艺 选择坯料原料清理加热除鳞纵轧一道（使宽度接近成品宽度）转90横轧到底矫直冷却表面检查切边定尺表面尺寸形状检查力学性能试验标记入库发货。1.2工艺制度在保证压缩比的条件下，坯料尺寸尽量小。加热时出炉温度应在11201200，温度不要过高，以免发生过热或过烧现象；用高压水去除表面的氧化铁皮，矫直时选用辊式矫直机矫直，开始冷却温度一般要尽量接近终轧温度，轧后快冷到相变温度以下，冷却速度大多选用510C或稍高一些。切边用圆盘式剪切机进行纵剪，然后用飞剪定尺。第二章 选择坯料设计中厚板产品牌号：12CrNi3A,产品规格：hbl=1420009000。按厚

5、度分：我国分类方法如下:0.0010.2mm箔材，0.24mm薄板，420mm中板，2060mm厚板,60500mm特厚板,则所设计的产品为中厚板。因为连铸坯更加节能，组织和性能好，成材率高；主要用于生产厚度小于80mm中厚板，则产品所选的坯料用连铸坯。根据所设计的产品的尺寸hbl=1420009000，设计坯料的尺寸。2.1坯料厚度的确定产品的厚度h为14mm，首先选取压缩比，压缩比由经验值选取，我国生产实践表明：一般用途的钢板宜取6-8倍以上，而重要用途的者宜在8-10倍以上。而12CrNi3A是一种军工特钢，因此压缩比选取10，则坯料厚度H为140mm；2.2坯料长度的确定 由成品（b+

6、b）坯长L，展宽为500700,取展宽为600mm，则L=（2000+200）-600=1600mm。2.3坯料宽度的确定 根据体积不变原理，坯料在轧制过程中会产生废料，金属烧损系数一般在1%-2%之间，我们选择1%。切头尾L=100mm,切边b=30mm,根据体积不变定可得：99%HBL=(l+2100)(b+230)14;代入数据解得：B=1196mm，取B=1200mm，再次校核K=93.75%。所以最终得到坯料尺寸为：HBLm。第三章 变形量分配3.1轧制方法的确定 先经过二辊轧机纵轧一道,然后转90度，横轧到底。3.2道次压下量的确定图1 道次压下量分配原则

7、道次n道次h 坯料尺寸：HBLm，则总的压下量为14014=126mm。根据经验值选取轧制道次n=8，制定压下规程。由于开始轧制时受咬入能力限制，所以在轧制前设计一个除鳞箱，保证咬入能力较好，并选取咬入条件较好的经验方法。道次压下量与道次关系如图1所示。由图1所示，各道次的压下量逐渐减小，同时幅度也在逐渐减小，所以粗轧的压下量较大，而精轧的压下量较小。设定总轧制道次为八道次，粗轧为五道次（选取二辊可逆轧机），精轧为后三道次（选取四辊可逆轧机）。制定压下规程如表1。 表1 道次压下量的分配 道次 轧制方式机架 轧件厚度h/mm 轧件度宽b/mm 轧件长度l/mm 压下量

8、h/mm 变形程度e/%0除鳞高压1纵轧二辊109130020603122.412横轧二辊83206015722623.85 3横轧二辊6120602139 2226.514横轧二辊43206030351829.515横轧二辊2720604833 1637.216横轧四辊1920606868 829.637横轧四辊1520608699421.05 8横轧四辊142060930016.67第四章 变形工具的设计4.1二辊可逆轧机轧辊的确定 初轧机轧辊受力较大且有冲击负荷，应有足够的强度，而辊面硬度可放在第二位，含Cr、Ni、Mo等合金的的铸钢轧辊使用于轧制合金钢，所以粗

9、轧选用铸钢轧辊轧制合金钢。4.1.1 辊身长度L由L=bmaxa 当b=1000-2500mm a=150-200mm 取a=200mm，所以L=2060200=2260mm。4.1.2 辊径尺寸 中厚板轧机L/D=2.2-2.8 得D=736-1027mm 取1000mm。4.1.3 辊颈尺寸 查表3-5 取d/D=0.75(轧钢机械 邹家祥主编) 得d=750mm，辊颈长度l 取d/l=1 得l=750mm。4.1.4 辊头设计 因为对于中厚板轧机来说轧辊调整行程比较大，倾角在8-12间所以应选择万向辊头。各部分的尺寸关系如下 Dmin=DmaxDmax重车率 中厚板轧机最大重车率5%-8

10、% 取5% Dmin=100010005%=950m；D1=Dmin(5-15mm) 取D= Dmin10=940 mm；S=（0.25-0.28）D; 取S=0.25D=235 mm；a=(0.5-0.6) D；取a=0.5 D；a=470 mm；b=(0.15-0.2) D；取 b=0.2 D;b=188mm；c=b=188mm。4.1.5 辊颈与辊身的过度圆角r由r/D=0.10.12 取0.1 得r=0.11000=100mm，图2 轧辊示意图4.1.6校核咬入条件 咬入角一般=1525度，取=，hmax =（1-cos）D=（1-cos）1000=60mm，粗轧各道次压下量h最大为3

11、1mm，满足咬入。4.2四辊可逆轧机轧辊的确定 精轧选用四辊可逆轧机，热轧机工作辊选择轧辊材料时以辊面强度为主多采用铸铁轧辊，而支承辊在工作中主要承受轧制力，且直径较大，要着重考虑强度和轧辊淬透性，多选用含Cr合金锻钢，因此四辊可逆轧机的工作辊选用铸铁轧辊，支承辊选用Cr合金锻钢。四辊的尺寸设计与二辊相同，其中支承辊不传递扭矩，辊头不需设计。4.2.1支承辊设计4.2. 1.1辊身长度设计 辊身长度和二辊一样 L=2260 mm。4.2.1.2 辊径D 查表3-3 (轧钢机械 邹家祥主编)取L/D=1.9 得D=1200mm。4.2.1.3 辊颈尺寸取d=0.75D d=12000.75=90

12、0mm 。4.2.1.4辊颈长度 l l /d=1.0 得l=900mm。4.2.2 工作辊设计4.2.2.1 辊身设计同前 L=2260mm。4.2.2.2 辊径尺寸 据经验当轧件较厚时 由于要求较大工作辊直径，取D/D较小值 由表3-3得(轧钢机械 邹家祥主编) 取D/D=1.5得D=D/1.5=800mm4.2.2.3 辊颈尺寸 取d/D=0.75 ；d= 0.75800=600 mm 辊颈长度：取l/d=1.0 得l=600mm。4.2.2.4 辊颈与辊身的过度圆角r 由r/D=0.10.12 取0.1 得r=0.1800=80mm4.2.2.5 辊头设计 选择万向辊头 选择原因同二辊

13、。各部分的尺寸关系如下所示：Dmin=DmaxDmax重车率 中厚板轧机最大重车率5%-8% 取5%Dmin=8008005%=760 mm D1=Dmin(5-15mm) 取D= Dmin10=750mm；S=（0.25-0.28）D=187.5210mm 取S=210 mm；a=(0.5-0.6) D=375 450mm 取a=400mm；b=(0.15-0.2) D112.5150mm 取 b=150mm；c=b=150mm。4.2.2.6 辊颈与辊身的过度圆角r 取r=0.1D=0.11200=120mmC4.2.3校核咬入热轧钢板咬入角一般=15-22，低速咬入角可取=20，hmax

14、=D（1-cos）=7500.06=56mm，精轧各道次压下量h最大为1mm，满足咬入。第五章 轧制力的计算5.1速度图的选择 由于整个轧制过程中，轧件较长，所以选择梯形图较理想。5.2轧制速度的设计（n,n2 ,n3, a ,b）二辊轧机：转速04080rpm，过载系数2.25四辊轧机：转速060120rpm，过载系数2.5根据经验资料，取平均加速度a=40rpm/s, 平均减速度b=60rpm/s。图3 速度图在二辊轧机上轧制：取咬入转速n=20rpm，n2nH（nH电机最大转速） 取n2=40rpm ，n3=30rpm在四辊轧机上轧制：取咬入转速n=40rpm，n2nH （nH电机最大转

15、速） 取n2=60rpm ，n3=50rpm5.3速度图 5.4计算各道次时间假定第一道次：空载加速时间为 tj ，加速轧制时间为 t2 ，等速轧制轧制时间 t3 ，减速轧制时间为t4 ，空载加速时间为t5 。对于二轧辊轧机：空载加速时间：t1=n/a =20/40=0.5 s加速轧制时间:t2 =(n2-n)/a =(40-20)/40=0.5 s等速轧制时间：t3 =0.24 s减速轧制时间：t4 =(n2-n3)/b=(40-30)/60=0.17 s空载减速时间：t5 =n3/a=30/60=0.5 s纯轧时间：tZ= t2+ t3 + t4 =0.5+0.24+0.17=0.91 s

16、当轧件长度L3.5m ，间隙时间取tj=2.5 s当轧件长度 3.5m L 8m ,间隙时间取tj=4 s因为L=1.6m 5 所以辊颈安全6.2.2.3辊头强度校核 图5 工作辊辊头受力分析图当万向联接轴传递的扭转力矩为M时，合力P为P=M/(b0-2b/3) 式中b0扁头的总宽度 b扁头一个分支的宽度根据轧制理论与工艺 表7-3： ； ； ；N N.mmHwMn 则校核弯曲力矩 ；故辊头符合安全要求 则四辊安全6.3接触应力 铸铁轧辊的弹性模量=115Gpa，泊松比 =0.3，=0.252合金锻钢轧辊的弹性模量=206Mpa，泊松比=0.3，=0.141=0.293=1.5=1.5=1.5

17、=6553 KNmm=1.72Mpa 工作辊和支承辊HS45，=2100Mpa， =640Mpa；， ，所以工作辊和支承辊都满足生产要求。第七章 主电机容量校核7.1计算轧制力矩 根据计算公式， l表示接触弧长度，根据大量实验数据统计，热轧板带材=0.40.6取=0.5。第一道次：=2；其它道次计算方法如上，计算结果见表6。7.2 附加摩擦力矩的确定7.2.1 轧辊轴承中的附加摩擦力矩 ；d-轧辊辊颈直径，f -轧辊轴承摩擦系数，对于滑动轴承取f=0.070.1，f=0.08第一道次： =4.46；7.2.2 传动机构中的摩擦力矩 （-1）（） 传动机构效率（一级齿轮传动效率一般为0.960.

18、98）i轧辊与主电机的传动比;轧制力矩； 轧辊轴承中的附加摩擦力矩取=0.98 i齿轮传动比（取i=1）（-1）（0.55）=0.0167 MNm7.2.3附加摩擦力矩的计算 Mm=+=0.2676+0.0167=0.284 MNm轧辊轴承中的附加摩擦力矩传动机构中的摩擦力矩。7.3 空转力矩的计算空转力矩的计算公式为： MK=(0.030.06)MH MH电动机的额定扭矩（取MK=0.03MH） 则二辊轧机主电机空转力矩为：MK=0.03MH=0.03四辊轧机主电机空转力矩为：MK=0.03MH=0.030.82其它道次计算方法如上，计算结果见下表 表6 各道次空转力矩表道次12345678

19、MZ（MNm）0.5500.0880.8090.4660.8900.5670.2600.035Mm1（MNm）0.2670.4620.4260.2940.6000.5400.3470.096Mm2（MNm）0.0170.0270.0250.0150.0290.0220.0120.003Mm（MNm）0.2840.4890.4510.3090.6300.5620.3590.099Mk（MNm）0.0720.0720.0720.0720.0720.0500.0500.0507.4轧辊力矩图 静力矩Mj= MZ/iMmMk i=1，即Mj= MZMmMk加速轧制时，动力矩Md =GD2a/375 查

20、阅相关资料可知 12CrNi3Al的密度是7.82g/cm3 所以 Md = MNm减速轧制时，动力矩Md =GD2b/375所以 Md =0.236 MNm 因为Md Mj 所以忽略动力矩Md 在各个期间内转动的总力矩为：加速轧制期 M2=MjMd，不考虑动力矩，则M2=Mj=MZMmMk=0.55+0.284+0.072=0.906 MNm等速轧制期 M3=Mj=0.906MNm减速轧制期 M4= MjMd=Mj=0.67 MNm空载加速期 M1= MkMd=Mk=0.229 MNm空载减速期 M5=MkMd=Mk=-0.164 MNm道次12345678M10.2290.2290.229

21、0.2290.2290.2070.2070.207M20.9061.4391.3320.8471.5921.1790.6690.184M30.9061.4391.3320.8471.5921.1790.6690.184M40.6701.2031.0960.6111.3560.9430.433-0.054M5-0.164-0.164-0.164-0.164-0.164-0.186-0.186-0.186 表7 各道次力矩表(表中力矩单位均为MNm) 7.5计算各机架电机最大输出力矩及等效力矩 等效力矩Mjum计算公式如下： Mjum= 式中：tn轧制时间内各段纯轧时间的总和 tn轧制周期内各段间隙时间的总和 Mn各段轧制时间所对应的力矩 Mn各段间隙时间所对应的空转力矩7.5.1二辊轧机等效力矩计算tn=t1+t2+t3+t4+t5=0.91+1.13+0.88+1.17+1.60=5.69stn= t1 + t2 + t3 + t4 + t5 =17.5+2.5+2.5+2.5+2.5=20.5s =)=50.329stn +tn =26.19s等效力矩：Mjum1 = = =1.013 MNm 7.5.2四辊轧机等效力矩计算tn