热轧板带2150课程设计

1 综述综述 .11.1 热轧及热轧的现状.11.1.1 热轧定义.11.1.2 国内热轧板带的生产现状.11.1.3 热轧及热轧板带生产未来发展方向.22.轧制工艺及轧制制度的确定轧制工艺及轧制制度的确定 .32.1 生产工艺流程.32.2 热轧板带钢生产的生产设备.42.3 确定产品方案.52.4 粗精轧机的主要参数确定：.53.产品工艺计算产品工艺计算 .63.1 粗轧机组压下制度的制定.63.2 精轧机组压下制度的制定.83.3 咬入条件校核.93.4 轧制时间制度.103.4.1 粗轧机轧制时间制度.103.4.2 精轧机轧制时间制度.113.5 温度制度.133.5.1 粗轧温度制度.133.5.2 精轧温度制度.143.6 卷曲温度制度.153.7 速度制度.153.7.1 粗轧机速度制度.153.7.2 精轧机速度制度.163.7.3 粗轧各道次的平均变形速度.163.7.4 精轧各道次的平均变形速度.174 生产设备校核生产设备校核 .184.1 轧制力与轧制力矩.184.1.1 轧制力的计算.184.1.2 轧制力矩的计算.194.1.3 粗轧与精轧的轧制力和轧制力矩.194.2 设备能力参数校核.204.2.1 轧制力能参数.204.3 轧辊强度校核.214.3.1 参数计算.214.3.2 轧辊强度校核.225 结语结语 .276 参考文献参考文献 .27第 1 页1综述 国民经济建设与发展中大量使用金属材料，其中钢铁材料占有很大比例，板带钢产品薄而宽的断面决定了板带钢产品在其生产和应用上有其特有的优越条件，而热轧带钢工艺的成熟，更是为冷轧生产提供了优质的原料，大大地满足了国民生产和生活的需要。本车间参考鞍钢 2150 生产线，典型产品为：Q345-A，2.0 mm 1100mm。主要设备有三台步进式加热炉，一台粗轧除鳞机，一架四辊可逆粗轧机，六机架四辊精轧机组，三台卷取机，及各种附属设备。1.1热轧及热轧的现状1.1.1 热轧定义所谓热轧，即在金属再结晶温度以上进行的轧制，一般指金属经加热的过程而进行的轧制加工。1.1.2 国内热轧板带的生产现状以鞍钢 2150mm 热轧带钢轧机为例，鞍钢 2150mm 热轧厂鞍钢集团公司结合其三炼厂异地改造，在鞍钢西部地区新建的一条年产 500 万吨的 ASP 连铸连轧生产线。该生产线采用直轧工艺，配备了步进式加热炉且带有长行程装钢机、四辊可逆式粗轧机、液压活套、精轧液压 AGC、AWC、窜辊和弯辊装置、带自动跳步功能的全液压卷取机、全线三级计算机控制等先进技术装备。热轧带钢厂目前生产品种有：低碳钢、中碳钢、高碳钢、船用结构钢、管线钢、锅炉用钢、焊瓶钢、IF 深冲钢、无取向硅钢、包晶钢、高强双相钢等，产品覆盖面广。热轧钢卷除供冷轧、硅钢继续深加工外，广泛应用于建筑、机械加工制造、汽车制造、造船、卷管、集装箱制造业等行业。2150 生产线主要设备包括三座步进梁式加热炉、一台板坯高压水除鳞箱、三架立辊轧机、一架四辊可逆粗轧机、十二组保温罩、一台切头飞剪、一台精轧高压水除鳞箱、七架四辊连轧机组、一套层流冷却装置、三台地下卧式卷取机及相应辅助配套设施等。自 1992 年兰州钢厂与钢铁研究总院合作建立了我国第一套 CSP 薄板坯连铸机以来，国内各大钢铁公司纷纷新建或改造热连轧厂，不断扩大品种范围，提高产品质量。宝钢的 2050 和 1580 热轧线是国内工艺装备及自动化控制水平第 2 页较高的两条生产线，能稳定生产厚度1.5mm 的热轧板卷，也能生产少量厚1.0mm1.2mm 的超薄热轧带钢。1999 年珠钢引进第一条 CSP 薄板坯连铸连轧线(1 450mm)，之后相继建成投产邯钢 1450mm、包钢 1700mm、攀钢、唐钢1800mmFTSR 机组马钢 1800mmCSP 机组、华菱 1800mmCSP 一期工程和上钢一厂的1780 热连轧机组， 本钢 1880mmCSP 连铸连轧热轧生产线设计产能 280 万吨，莱钢1450 热连轧机组设计产能 200 万吨，沙钢 1700mm 热连轧生产线设计产能 450 万吨。鞍钢 2150mmCSP 机组设计产能 450 万吨。珠钢 CSP 薄板坯连铸连轧生产线投产后，计划采用该工艺生产 2.0mm 以下超薄热轧带钢，目前国内唐钢、本钢等多条 CSP 薄板坯生产线均已具备铁素体区轧制能力。1.1.3 热轧及热轧板带生产未来发展方向近年来，热连轧机很多的技术发展依然集中在板形、厚度精度、温度与性能的精准控制、表面的质量控制等方面，如广泛使用的强力弯辊(WRB)系统、工作辊窜辊( HCW、CVC)和对辊交叉( PC)技术,工作辊的精细冷却、高精度的数学模型的不断改进等,都使热轧产品的质量不断提高。新技术、新设备层出不穷，如板坯定宽压力机、 PC 板形控制系统、强力弯辊系统、轧辊在线研磨、中间辊道保温技术和带坯边部感应加热技术、轧机全部采用交流同步电机和 GTO 电源变换器及 4 级计算机控制、精轧机采用了全液压压下及 AGC 技术、半无头轧制技术、铁素体加工技术、高强度冷却技术、新型卷取机等。今后热轧宽带钢发展方向以深冲钢板、耐腐蚀高强度热轧钢板、成型性优异的高强及超高强钢板、超宽幅汽车钢板、热镀锌钢板、超细晶高强度钢板为发展目标。热轧窄带钢发展方向以增大带钢产品的优质比，调整产品结构，开拓热轧窄带钢产品应用新领域为主。近代热轧板带钢生产技术发展的主要趋向：（1）.热轧板带材短流程、高效率化。这方面的技术发展主要可分两个层次：一是常规生产工艺的革新。为大幅度简化工艺过程，缩短生产流程，节约能源与金属等各项消耗，提高经济效益，不仅充分利用连铸板坯为原料，而且不断开发和推广应用连铸板坯直接热装与直接轧制技术；二是薄板坯和薄带坯的连第 3 页铸连轧和连续铸轧技术逐步完善。（2）.生产过程连续化。（3）.采用自动控制不断提高产品精度和板形质量。（4）.发展合金钢种及控制轧制、控制冷却与热处理技术，以提高优质钢及特殊钢带的组织性能和质量1。2.轧制工艺及轧制制度的确定2.1 生产工艺流程参照 2150mm 生产线，热轧带钢轧机的生产工艺流程如图 2.1 所示。第 4 页 连铸板坯 步进式 加热炉 高压水 除鳞 R1 （E1,E2） 粗轧机（带前后立辊） 飞剪 保温罩 精轧后层流冷却 精轧机组轧制 高压水 除鳞箱 卷取机 检查 卷取，分卷，横切 成品 图 2.1 生产工艺流程图2.2热轧板带钢生产的生产设备 1.加热炉： 3 座步进梁式加热炉 2.粗轧区： 由高压水除鳞箱、定宽压力机、前后带立辊的四辊可逆式粗轧机、保温罩、废品推出机、辊道、侧导板及其他辅助设备组成 3.精轧区： 精轧区主要由切头飞剪、粗轧除鳞箱、精轧机前立辊轧机、6 机架四辊不可逆精轧机及其他辅助设备组成 4.卷取机区： 卷取机区主要由精轧机后热输出辊道、带钢层流冷却系统、地下卷取机及其前后设备、钢卷打捆机、卸卷小车、钢卷运输系统及其他辅助设备组成。第 5 页2.3 确定产品方案 表 2.1 原料规格板坯厚度 H (mm)板坯宽度 B(mmmm)板坯长度 L(mm)200115015000 表 2.2 产品规格钢种规格(mmmm)Q345-A2.011002.4粗精轧机的主要参数确定：表 2.3 粗轧机的主要参数项目2150 生产线 R最大轧制力，KN50000轧制力矩，KN.M23980（1.5 倍过载） 主电动机，KWrpm2AC 10000kW036/90r/min最大压下量，mm/道次50工作辊尺寸 ，mm 1300/12002150支持辊尺寸，mm 1650/15002150 表 2.4 精轧机的主要参数项目2150 生产线允许最大轧制力，KN45000（F1-F4）/40000（F5-F6）第 6 页工作辊尺寸，mm850/7652450 （F1-F4） 700/6302550 （F5-F6 支承辊尺寸，mm1600/14502150 弯辊力（单侧） ，KNF1-F4：2000 ，F5-F6 ：1500F1 机架辊尺寸，mm 4002150F6 机架辊尺寸，mm 300 19903.产品工艺计算3.1 粗轧机组压下制度的制定粗轧机组的主要任务是将板坯轧成中间坯。本车间粗轧机组由 1 架粗轧机、前后立辊组成，经过五道次粗轧。1. 根据成品板宽确定精轧目标宽度 (3.1)16(1)FCFBBCT其中：BC成品板宽 1100mm；宽展边余量(6-8mm)；C1热膨胀率(1.4510-5)； TF6精轧机末架出口温度 850。所以16(1)FCFBBCT =1100(1+1.4510-5(850+273.15)+8 =1125.90mm2. 确定粗轧机组目标宽度 BF1E 由于精轧机组宽展量很小，可以忽略不计。所以 BF1E=BF=1125.90mm3. 各道次压下量分配出 R 轧机后就进入精轧连轧机组的带坯目标厚度一般可以根据成品的厚度由规定表格查出。 表 3.1 带坯规格第 7 页成品厚度(mm)03.893.905.295.306.997.009.499.5012.7带坯厚度(mm)323436383840所以由上表可以得出带坯厚度选择 32.00mm，即中间坯厚度为 32.00mm。粗轧机组压下量分配一般规律：第一道次不要太大，中间道次采用大压下量，最后道次为控制厚度和板形，要适当减小压下量。表 3.2 粗轧各道次压下率分配范围表（% 表示压下率）道次123456五道%2030354040503050-六道%152322302635274030503335 本次设计选择五道次粗轧。根据以上两个表可制定本次设计的粗轧各道次的压下分配为：表 3.3 粗轧各道次压下量道次12345H(mm)200170127.582.8749.72h(mm)3042.544.6333.1517.72h(mm)170127.582.8749.7232压下率(%)1525354035.644. 粗轧各道次宽展量的计算由齐贝尔公式： (3.2)hiRHhCBi/i在温度高于 1000时 C=0.35式中： 第 i 道次的宽展量，mm； 第 i 道次的压下量，mm；iBih则： 6.90mm；13.68mmiihRHhCB/1iihRHhCB/2 19.62mm；19.33mmiihRHhCB/3iihRHhCB/4 12.59mmiihRHhCB/5 表 3.4 粗轧各道次宽展量第 8 页道次 i12345Bi(mm)6.9013.6819.6219.3312.59所以 Bi=6.90+13.68+19.624+19.33+12.59=72.12mm。5. 宽向所需的总的侧压量 由公式： ， (3.3)iEFBBBCB102式中：宽向的总侧压量，mm；C2热膨胀系数，取 1.015；B 常温下坯料的宽度，mm；0B所以：=1.0151150-1125.9+72.12=113.47iEFBBBCB102因为可逆轧辊的设前后立辊，在精轧轧制前侧压一次，在粗轧各道次轧制后各侧压一次，共侧压六道次。6. 各道次宽度计算由于坯料加热发生膨胀，热膨胀系数为 C2=1.015，B=B0C2(3.4).所以加热后坯料宽为：B=11501.015=1167.25mm表 3.5 立辊压下量及各道次宽度道次 i12345精轧前宽展量(mm)6.9013.6819.6219.3312.590侧压下量(mm)26.6123.0821.1618.7616.327.14轧前宽度(mm)1174.151161.221157.761155.931149.761133.44轧后宽度(mm)1147.541138.141136.601137.171133.441125.903.2 精轧机组压下制度的制定精轧机组的压下量分配原则一般是充分利用高温这一有利条件，把压下量集中在前几架。对于薄规格产品，在后几架轧机上为保证板形、厚度及表面质量，压下量逐渐减小；但对于厚规格产品，后几架压下量也不宜过小，否则对第 9 页板形不利。具体分配时，应注意以下几个方面： 1 . 第一架可以留有适当的余量，即是考虑到带坯厚度的波动和可能产生的咬入困难等，而使压下量略小于设备允许的最大压下量；2. 第二、三架要充分利用设备能力，给予尽可能大的压下量；3. 以后各机架逐渐减少压下量，到最后一架一般在 712%左右，以保证板形、厚度、精度和性能。精轧机组各架相对压下量一般分配如下：表 3.63.6 精轧压下率分配表（% 表示压下率）综上，制定精轧机组压下量分配，见表 3.7表 3.73.7 精轧机组的压下规程机架号F1F2F3F4F5F6轧前厚 H (mm)3217.68.85.283.282.30轧后厚 h (mm)17.68.85.283.282.32.0压下量 h(mm)14.48.83.522.00.980.30压下率(%)455040373013.04轧后的成品厚度h=2.0mm。3.3 咬入条件校核表 3.8 各机架工作辊直径机架RF1F3F4F6工作辊尺寸(mm)1300/12002150850/7652450700/6302550压下量与咬入角的关系如下：=arcos（1-h/D） （3.5）其中：h-压下量，mm；D-工作辊直径，mm。道次12345676 架%4050354530402535152510157 架%4050354530402540253520281015第 10 页计算时工作辊直径取小值，工作辊直径相同时，只须校核压下量最大的。轧制钢板时，最大咬入角为 1522，低速咬入时取 20，计算有：R: h（最大）=44.63mm D=1200mm 所以 =arcos（1-44.63/1200）=15.67 符合；F1: h（最大）=14.40mm D=765mm所以 =arcos（1-14.40/765）=11.13 符合；F5: h（最大）=2.03mm D=630mm所以 =arcos（1-2.03/630）=4.60 符合；3.4 轧制时间制度3.4.1 粗轧机轧制时间制度正确选择粗轧机的速度制度是实现快速轧制的重要环节。粗轧机轧辊的加速度a=40 转/分/秒，减速度b=60 转/分/秒，在板带轧制时，由于轧件较长，故选用梯形速度制度。各道次的纯轧时间采用公式(3.6)计算： (3.6)2222160()22hphyhphyZhhnnnnnnnnLtabnDab其中：L该道轧后轧件长度 ，Lib0h0 L0/ bihi；nh梯形速度图的恒定转速，转/分；np轧件的抛出速度，转/分；ny轧件的咬入速度，转/分；D工作辊的平均直径，D=1.25m。粗轧机的速度制度见下表：Li=200145015000/( bi hi)表 3.93.9 粗轧各道次速度制度 单位：mm道次12345轧后宽度1147.541138.141136.61137.171133.44H170.00127.5082.8749.7232.00第 11 页L17684.8923774.6036628.0761018.6495119.72np(转/分)2020204040nh(转/分)4040406060ny(转/分)2020204040tzh（s）6.769.0814.0015.5224.22tj(s)55555注：tj为道次间歇时间。 粗轧轧完后带坯长度为l=200115015000/321133.44=95.12m，=2.62m/s60DnV3.4.2精轧机轧制时间制度1. 确定最末架 F6 的穿带速度V6及出口速度穿带速度是指轧件头部从第一架入口到最后一架入口的速度，末架穿带速度以成品厚度为依据，可以查下表得出。表 3.103.10 末架轧机速度序号12345厚度 mm1.701.901.912.102.112.402.412.702.712.90穿带速度,m/s10.8010.8510.6510.5010.15最大速度,m/s16.5016.5017.2017.2017.20抛钢速度，m/s13.6514.3514.3514.3514.35第 12 页由于本车间的典型产品厚度h=2.0mm，所以末架轧机穿带速度为 10.85m/s,最大轧制速度为 16.50m/s，抛钢速度为 14.35m/s。2. 各机架轧制速度和穿带速度末架轧机轧制速度确定以后，可由秒流量相等原则，即由下列公式 (3.7)1 116 66(1)(1)hhhvSh vS计算出各机架的轧制速度和穿带速度。由于热扎过程中前滑很小，可以忽略不计，所以公式(3.8)可简化为： (3.8) 1 12266VhV hV h表 3.113.11 精轧机组各架轧制速度机架123456稳定轧速（m/s）1.883.756.2510.0714.3416.50穿带速度(m/s)1.232.474.116.629.4310.853. 精轧机速度图图 3.13.1 精轧机组速度图注:1 点：穿带速度末机架 10.85m/s；2 点：带钢头部出末架后开始第一级加速，加速度为 0.05-0.1m/s2； 第 13 页3 点：带钢头部咬入卷取机后开始第二级加速，加速度为 0.05-0.2 m/s2；4 点：带钢以工艺设置的最高速度轧制 16.50m/s；5 点：带钢尾部离开第二架精轧机时，开始第一级减速，减速度为 0.51.2 m/s2，末机架减到 14.35m/s；6 点：以 14.35m/s 速度等待抛钢；7 点：带钢尾部离开精轧机组，开始第二级减速，减速度为 0.5-1.5 m/s2，末机架减到 10.85m/s；8 点：轧机以穿带速度等待下一条带钢；9 点：第二条带钢开始穿带。 3.5温度制度温度是影响钢板组织和性能的最主要的因素，要控制钢板的组织和性能就必须在生产过程中控制温度制度，带钢热连轧的温度控制主要由以下几部分组成：开轧温度的控制；精轧机组终轧温度的控制；卷取温度的控制。3.5.1 粗轧温度制度板坯在加热炉中加热至 1200，考虑到钢坯从加热炉到粗轧机组有温降，第一道次开轧温度定为 1150。由于轧件头部和尾部温度降不同，为设备安全着想，确定各道次温降时应以尾部温度为准。由 (3.9)412.9(/ )(273)/1000ttZ ht其中：Z该道次间隙时间和纯轧时间，s；t0前一道次温度,；h前一道次轧后厚度, mm。所以：第一道次的头部温度：1150第一道次轧后尾部温度为：1150-12.9(6.76/200)(1150+273)/10004=1148.21；第 14 页第二道次尾轧后部温度为：1150-12.9(6.76+9.08+5)/170(1150+273)/10004=1143.52；第二道次轧前头部温度：1148.01-12.95/170(1148.21+273)/10004=1146.66；第三道次轧后尾部温度1146.66-12.9(9.08+5+14)/127.50(1146.66+273)/10004=1135.12第三道次轧前头部温度：1143.52-12.95/127.50(1143.52+273)/10004=1141.48第四道次轧后尾部温度为：1135.12-12.9(5+14+15.52)/82.87(1141.48+273)/10004=1119.97；第四架的轧前头部温度为：1135.12-12.95/82.87(1135.12+273)/10004=1132.06； 第五道次轧后尾部温度为：1132.06-12.9(5+15.52+24.22)/49.72(1132.06+273)/10004=1086.82；因此，带坯出粗轧的温度为 1086.82。粗轧各道次尾部温度变化如表 4.15。表 3.12 粗轧各道次尾部温度变化道次12345温度()1148.011142.981133.991117.751082.293.5.2 精轧温度制度 根据现场经验，带坯在辊道上运行时的温降为 12/s，设定辊道降温为30，精轧在除鳞箱的温降为 30，由于精轧前立辊与精轧机组距离较近，忽略此处温降，那么带坯头部进入精轧机的温度为 1086.82-30-30=1026.82。精轧末架的出口温度为 850。考虑到轧制过程中塑性变形热和摩擦热，以冷却水降温，辐射散热等多重因素的影响，结合现场实际，采用温降公式： (3.10)(1)iihttCh 其中：开轧温度；t第 15 页 轧前厚度；h 轧后温度；nt 轧后厚度nh 根据上公式，所以 C=(1026.82-850)2.0/(32-2.0)=11.79()()nnnCtt h hhT1=1026.82-11.79(32/17.6-1)=1017.17T2=1026.82-11.79(32/8.8-1)=995.74T3=1026.82-11.79(32/5.28-1)=967.16T4=1026.82-11.79(32/3.28-1)=923.59T5=1026.82-11.79(32/2.3-1)=874.58T6=1026.82-11.79(32/2.0-1)=849.97,所以取精轧末架的出口温度为 850。 表 3.13 精轧各架温度变化机架F1F2F3F4F5F6温度()1017.17995.74967.16923.59874.58849.973.6卷曲温度制度卷取温度也一样对产品的性能起着决定性的作用，卷取温度的影响：卷取温度过高会因卷取后的再结晶和缓慢冷却而产生粗晶粒和碳化物的集聚。卷取温度越低，带钢的机械性能和延伸率降低，带钢的加工性能变坏。本车间的产品卷取温度一般都在 550-650之间，根据具体的产品温度会有所不同。第 16 页3.7 速度制度3.7.1 粗轧机速度制度 由于轧件较长，为操作方便，可采用梯形速度图。根据经验资料平均加速度a=40rpm/s, 平均减速度 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、二、三道次取咬入速度和恒定转速nh=ny=40rpm，抛出速度=20rpm，第四、五道次取 nh=ny=60rpm ，=40rpmpnpn3.7.2 精轧机速度制度秒流量相等原则：即各架上单位时间内通过的金属体积应相等。或nnvhvhvh2211nnnSvhSvhSvh111222111前面查表有抛出速度为 14.35m/s，根据式可计算出前五架nnvhvhvh2211的抛出速度：带入数据得：v1=14.352.0/17.6=1.63m/s; v2=14.352.0/8.8=3.26m/s；V3=14.352.0/5.28=5.44m/s; v4=14.352.0/3.28=8.75m/s;v5=14.352.0/2.3=12.48m/s 同理，求出其余道次穿带速度和最高速度，数据见下表 3.14：道次穿带速度 m/s最高速度 m/s抛出速度 m/s11.231.871.63第 17 页22.463.753.2634.116.265.4446.6210.068.7559.4414.3512.48610.8516.5014.353.7.3粗轧各道次的平均变形速度由公式： .(3.11);.(3.12)hHRhv260Dnv=1.2 40/60=2.51m/s1v2v3v=1.2 60/60=3.77m/s4v5v代入数据得=2 2.51(30/600) 0.5/(200+170)=3.0313101s=2 2.51(42.5/600) 0.5/(170+127.5)=4.4923101s=2 2.51(44.63/600) 0.5/(127.5+82.87)=6.5033101s=2 3.77(33.15/600) 0.5/(82.87+49.72)=13.3743101s=2 3.77(17.72/600) 0.5/(49.72+32)=15.3653101s 得粗轧各道次变形速度如下表 3.15表 3.15 粗轧各道次变形速度粗轧道次12345第 18 页轧辊转速 rpm4040406060速度 m/s2.512.512.513.773.77变形速度（s-1）3.034.496.5013.3715.363.7.4 精轧各道次的平均变形速度由公式： hHRhv2代入数据得：=2 1.87(14.4/382.5) 0.5/(32+17.6)=14.6313101s=2 3.75(8.8/382.5) 0.5/(17.6+8.8)=43.0923101s=2 6.26(3.52/382.5) 0.5/(8.8+5.28)=85.3033101s=2 10.06(2/382.5) 0.5/(5.28+3.28)=169.9643101s=2 14.35(0.98/325) 0.5/(3.28+2.3)=286.8853101s=2 16.5(0.3/315) 0.5/(2.3+2)=236.8463101s得精轧机轧各道次变形速度如下表 3.16：表3.16 精轧各道次变形速度机架123456速度，m/s1.973.486.069.4913.1415.52变形速度， （s-1）14.6343.0985.30169.96286.88236.84 第 19 页4生产设备校核4.1轧制力与轧制力矩4.1.1 轧制力的计算S.Ekelund 公式是用于热轧时计算平均单位压力的半经验公式，它适合于热轧时的计算，公式为： (4.1)(1 (Kmp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，m/s。其中： ；。1/21.6 ()1.2/()mf R hhHh1/22 (/)/()vh RHh则轧制压力为： (4.2)1.61.22/12HhBBfRhhh RPRhKHhHh 其中： ；(140.01 )(1.4), 10MPaKtCMn0.01(140.01 ), 10MPa;t Ct轧制温度，； C以%表示碳含量， ；0.2C (1.050.0005 )fatMn以%表示的锰含量 C决定于轧制速度的系数。见表 4.11.0;Mn 对于钢轧辊；铸铁轧辊。1a 0.8a 表 4.1 C的选择轧制速度（m/s)661010151520C10.80.650.64.1.2 轧制力矩的计算轧制力矩可用以下公式计算： (4.3) 1/22()MPx R h第 20 页其中：-轧制压力，t； 作用点系数， ，薄件小于 0.5。 Px0.3 0.6x 4.1.3 粗轧与精轧的轧制力和轧制力矩 数据由上面公式列表计算,取， 1a 表 4.2 粗轧的轧制力与轧制力矩道次12345t()1148.211143.521135.121119.971086.82H(mm)200170127.582.8749.72h(mm)170127.582.8749.7232h(mm)3042.544.6333.1517.72Ri(mm)600600600600600f0.4760.4790.4830.4910.509m0.1730.2310.3340.5180.746k(Mpa)65.51766.82569.16373.38582.605C1110.80.80.2520.2570.2660.2260.254v（m/s）2.512.512.513.773.77（s-1）3.034.496.5013.3715.86(Mpa)P77.74783.68294.57115 .985151.262BH（mm）1174.171161.221157.761155.931149.76bh（mm）1147.541138.141136.601137.171133.44P(KN)12029.215212.3617483.5518222.7417186.12x0.540.480.440.420.38M（KN.m）1291.10919433.752288.8042055,9901417.671表 4.3 精轧的轧制力与轧制力矩道次123456t()1017.17995.74967.16923.59874.58849.97H(mm)3217.68.85.283.282.30h(mm)17.68.85.283.282.302.50h(mm)14.48.83.522.00.980.30Ri(mm)382.5382.5382.5382.5315315f0.5450.5560.5720.5930.6410.625m0.9561.4461.9732.2272.4781.839k(Mpa)101.312106.956115.315126.545151.372142.997C11110.70.6第 21 页0.3900.4110.4440.3890.3780.330v（m/s）1.873.756.2610.0614.3516.50(Mpa)P209.326304.933455.429621.712903.628627.857(BH+bh)/21116.721116.721116.721116.721116.721116.72P(KN)16427.7817707.4414582.2414803.0711925.244934.49x0.340.3360.3280.320.3160.315M（KN.m）975.362821.869428.057327.546167.62038.375 4.2设备能力参数校核4.2.1 轧制力能参数表 4.4 轧辊的物理性质轧辊名称材质许用应力泊松比弹性模量（Gpa）工作辊 F1F4实心锻钢=120MPa;=60MPa0.3E=206工作辊 F5F6高镍铬=120MPa; =60MPa0.3E=206支持辊 F1F6高速钢=120MPa; =60MPa0.3E=206R1 工作辊、支撑辊合金锻钢=120MPa;=60MPa0.3E=2064.3轧辊强度校核在本设计中，由于粗轧五道采用同一台轧机，精轧 14 机架辊径相同，56机架辊径相同，所以对于同一辊径的情况下，只需要校核轧制力最大的一道。对于 R1 校核第四道次，F1F4 校核第三道，F5F6 校核第四道。由于各机架均为四辊轧机，所以本设计以粗轧机为例画图进行校核。校核时，需要校核轧制力较大，轧辊尺寸较小的道次。对于四辊轧机，当采用工作辊驱动时，由于工作辊受弯矩小，主要由支承辊承担，两辊之间圧靠第 22 页会产生接触应力，因此在设计校核中，支撑辊校核辊身与辊径的弯曲应力，工作辊校核辊身弯曲应力，辊头的弯曲组合应用，以及两辊间的接触应力大小。4.3.1 参数计算由于校核时应考虑危险情况，故有关尺寸应按最危险情况取值，现将有关的轧辊参数列出如下：1工作辊R1 粗轧机主要尺寸为：辊径 D辊身长度 L；1200mm2150mm，辊颈采用滚动轴承，故根据经验公式，其尺寸如下：d=（0.50.55）D=600660，取为600mm；，取为 550mm； 0.831.0477.25 632.5ld辊头采用滑块式万向接轴，其主要尺寸如下：辊头的直径 D1=D-（515）=1200-（515）=11851195， 取 1190mm。厚度 s=(0.250.28)D1=297.5333.2mm，取 300mm。B=(0.150.2)D1=178.5238mm，取 200mm。，根据表 4.5 选择抗扭断面系数/0.667b s 208. 0压下螺丝中心距21505502700aLlmm 表 4.5 抗扭断面系数sb/11.523450.2080.3460.4930.8011.151.789其它参数选择方法相同，结果列表如下表 4.6。表 4.6 工作辊参数选择结果 单位 mm项目辊径 D辊身长度 L辊颈 d辊颈 l辊头 D1辊头 b辊头 sR1120021506005501190200300F1F47652450400360750130200F5F663024503303006201101602支撑辊R1 粗轧机主要尺寸为：辊径 D辊身长度 L：1500mm2150mm第 23 页辊颈：=780mm， =700mmdl压下螺丝中心距mmlLa28507002150 表 4.7 支撑辊参数选择结果 单位 mm项目辊径 D辊身长度 L辊颈 d辊颈 lR115002150780700F1F6145021507606804.3.2 轧辊强度校核由于 R1、F1F6 轧机均为四辊轧机，校核方法相同。工作辊与支撑辊辊身中央处的弯矩可按下列公式计算： ，4421bLPMD4222LaPMD式中：工作辊辊身中央处的弯矩；支撑辊辊身中央处的弯矩；DM1DM2 轧制力；辊身长度；PL 压下螺丝中心距；所轧板带钢宽度。ab粗轧第四道次粗轧第四道次粗轧选轧制力大的第四道次进行校核，已知数据：电机功率 P=10000kw,辊头宽度：2222101190300221151.562222DSbmm（1）工作辊辊身的弯曲应力经支承辊传递，工作辊的压力（最大应力）位于工作辊辊身和辊颈的交界处，则dxxqPLMbxD2014工作辊所受轧制载荷均匀分布，则上式可简化为：442881bLpPbPLMD第 24 页 7113311.822 102.151.13717()()2 4424413.121200.10.1 1.2DDDP LbMMPaMPaWD （2）工作辊辊头的扭转应力工作辊头为传动端，须校核扭转应力第 25 页图 5.2 工作辊受力及辊头的扭矩图根据上图的辊头结构图，其合力作用在扁头一个支叉的外侧的 b/3 处扭转力矩63260bbbMbPMn式中：接轴所传递的力矩；N.mMnPM9550扁头的总宽度与扁头一个支叉的宽度。电机功率，0bPKW，=10000KWP转速，r/min； 速度，m/s；，辊头直径，m。nv601nDv1D所以扭转力矩等于： 0095509550 100000.26052134.51322266661.1510.2333nPbMbbnMPN mbbbb扭转应力 3352134.5139.283600.208 0.3nMMpaMpaS（3）两辊的接触应力接触应力按赫兹公式计算2121221maxrrKKrrq式中 加在接触表面单位长度上的负荷，；q接触LPq 相互接触的工作辊与支承辊的半径；21rr、 与轧辊材质有关的系数，、21KK 、12111EK22221EK其中两轧辊材料的泊松比和弹性模量。2121EE 、和粗轧机第四道次的板宽相等即：接触L1137.17Lmm接触第 26 页由于工作辊与支承辊的材质相同，并且泊松比，所以上式可写为：3 . 02121max418. 0rrrrqE 79max1.8222 10206 10(600750) 10001137.170.41841.5962200600 750MPaMPa（4）支撑辊的辊身中部弯曲应力dxxqPLMaxD2024工作辊对支撑辊在单位长度上的压力；xq支撑辊两个支反力间的距离。a在计算弯曲强度时，认为等于压下螺丝中心距，而且把工作辊对支撑辊的aa压力简化为均布载荷，则上式可简化为： 422842LapPLPaMD 722332a1.822 102.852.15()()2 2422421.2571200.10.1 1.5DDDPLMMPaMPaMD第 27 页 图 5.3 支承辊辊身受力及弯矩图（5）支撑辊辊颈处的弯曲应力危险断面位于支撑辊辊颈和辊身的连接处（此处支撑辊辊颈所受弯矩最大） ，则 7max3331.822 100.722467.191200.10.10.1 0.78dPlMMPaMPadd符合强度要求 5结语本设计以鞍钢 2150mm 热轧厂为参照，以 Q345-A 2.0mm1100mm 为典型产品。通过本次毕业设计，我基本掌握了热轧带钢厂的设备参数的选择、工艺制第 28 页定的制定、轧制制度的制定以及轧制能力的校核等。在获得新的知识的同时还复习了以前学过的知识，提高了自己对知识的综合运用以及自身的实践能力。6参考文献1 朱长华. 我国板带钢生产状况及发展趋势J. 湖南冶金，2001，7(4).42-47.2 赵志业.金属塑性变形与轧制理论M. 北京：冶金工业出版社，1994.6.3 康永林.轧制工艺学M. 北京：冶金工业出版社，2006.4 刘宝珩.轧钢机械设备M. 北京：冶金工业出版社，1983.5 涂咏梅&董浩然.鞍钢 2150ASP 工艺装备特点Z.辽宁鞍钢，2004，1003-9996（2004）06-0063-03.6 刘静安&谢水生.铝合金材料的应用与技术开发M. 北京：冶金工业出版社，2004，28-36.7 潘复生&张丁非.铝合金及应用M. 北京：化学工业出版社，2006，57-97.8 卡默.铝手册M. 北京：化学工业出版社，2009，131-141.