热轧中厚板工艺设计

材料成型课程设计——热轧中厚板工艺设计指导老师：钱健清姓名：学号：班级：专业：材料成型及控制工程2012年12月21日安徽工业大学1目录一.题目及要求二.设计目的三.已知条件四.基本要求五.设计说明书（一）产品技术要求及步骤（二）工艺流程图（三）轧制规程设计3.1轧制方法3.2安排轧制规程3.3校核咬入能力3.4确定速度制度3.5确定轧制延续时间3.6轧制温度的确定3.7计算各道的变形程度3.8计算各道的平均变形速度3.9求各道的变形抗力3.10计算各道的平均单位压力P及轧制力P3.11计算各道总压力3.12计算传动力矩（四）强度校核（五）电机功率校核（六）参考文献（七）车间平面布置图六．总结2一、题目及要求题目：热轧中厚板工艺设计，使成品尺寸规格为25*2500mm课程名称：材料成型课程设计课程类型：必修课教学对象：材料成型专业本科生二、设计目的《材料成型课程设计》是材料成型专业必修课之一，是课程教学的一个重要环节。其轧钢方向的课程设计要求达到以下目的：1）把《塑性工程学》、《塑性加工原理》、《塑性加工车间设计》、《孔型设计》等专业课程中所学的知识在实际设计工作中综合加以运用，巩固所学的专业知识，提高对专业知识和相关技能的综合运用能力。2）本次设计是毕业设计前的最后一个教学环节，为进一步培养学生工程设计的独立工作能力，团队协作意识，树立正确的设计思想，掌握工艺设计的基本方法和步骤，为毕业设计工作打下良好的基础。三、已知条件主要设备参数项目粗轧机精轧机轧机型式四辊可逆轧机PC轧机工作辊辊身尺寸/mmØ850~950×3800Ø850~950×3800支撑辊辊身尺寸/mmØ1700~1800×3700Ø1700~1800×3700工作辊辊颈尺寸/㎜Ø500×480Ø450×420支撑辊辊颈尺寸/㎜Ø1200×1150Ø1200×1150工作辊材质合金铸铁合金铸铁支撑辊材质铸钢铸钢最大轧制压力/MN7070最大轧制力矩/MN*m2×2.62×1.975最大轧制速度/ms-14.2396.123最大工作开口度/mm500400主电机功率/Kw2×50002×5500主电机转速/rpm0~45~900~65~130压下速度/mms-12515本设计主电机的功率分别选用：粗轧机组1HP=2×5000Kw精轧机组2HP=2×5500Kw3计算钢种：Q235坯料及产品规格坯料：2000*1500*200mm厚的连铸坯规格：25*2500（mm）四、基本要求独立完成工艺流程、规程设计（孔型设计），掌握工艺设计的基本内容，基本步骤和方法，熟练使用AutoCAD进行工程图的绘制。具体要求：1）独立完成自己所负责的内容；2）熟练搜集查阅文献资料；3）综合运用所学的专业知识进行设计计算；4）熟悉计算机绘图、文字及图表处理；5）完成设计报告，要求文字通畅，结构明晰；6）严格按照课程设计进度和教师要求，高质量地完成课程设计工作。五、设计说明书（一）、产品技术要求及步骤1）、牌号及化学成分（GB/T700-1988）Q235等级A含碳量0.14%~0.22%，含硅量0.12%~0.30%,含锰量0.30%~0.65%，含磷量小于0.045%，含硫量小于0.050%脱氧方法：F—沸腾钢、b—半镇静钢、Z—镇静钢2）、力学性能：屈服强度235Mpa、抗拉强度375~460Mpa3)、交货状态：正火4）、工艺性能：塑性高，焊接性能好，可用于拉深、弯曲5）、表面质量：表面缺陷少，表面平坦及光极度高步骤：1）在咬入能力允许的条件下，按经验分配各道次压下量，这包括直接分配各道次绝对压下量或压下率、确定各道次压下量分配率（hh/）及确定各道次能耗负荷分配比等各种方法；2）制定速度制度，计算轧制时间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）检验轧辊等部件的强度和电机功率；5）按前述制定轧制规程的原则和要求进行必要的修正和改进（二）、工艺流程图：41、中厚板生产工艺流程设计如下图: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1120°--1130°，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5—10℃或稍高些。切边用圆盘式剪切机进行纵剪，然后飞剪定尺。（三）、轧制规程设计53.1轧制方法先经立辊侧压及纵轧两道至板坯长度等于钢板宽度，然后转90°度，横轧到底。3.2安排轧制规程采用按经验分配压下量再进行校核及修订的设计方法，先按经验分配各道压下量，排出压下规程如表3.1表3.1压下规程编排1道次出口厚度/mm轧后宽度/mm轧后长度/mm压下量/mm压下率/%020015002000转钢/粗轧1161186020163919.52129186025003219.9转钢3103250023302620.2482250029272120.4565250036921720.7652250046151320.074325005581917.3精轧83525006857818.692925008276617.11026.5250090572.58.61125250096001.55.73.3校核咬入能力根据咬入角α、压下量Δh=H—h和轧辊直径D三者之间关系：△h=D(1—COSα)，轧辊直径D取950mm，热轧钢板时咬入角一般为15°～22°。得到各道次咬入角α大小如下：（最大咬入角为16.4742°，故咬入不成问题。）α（1～11）=16.4742、14.9134、13.4356、12.0694、10.8555、9.4895、7.8930、7.4409、6.4429、4.1576、3.22023.4确定速度制度6中、厚板生产中由于轧件较长，为操作方便，可采用梯形速度图（如图3.1）。根据经验数据取平均加速度a=40rpm/s，平均减速度b=60rpm/s。由于咬入能力比较富余，故可采用稳定高速咬入，对第1、2道，咬入速度取n1=20rpm对于3、4道，咬入速度取n1=40rpm，对于5、7道取n1=60rpm，对于8～11道取n1=80rpm。为减少反转时间，一般采用较低的抛出速度n2，例如取n2=20rpm但，对间隙时间长的个别道次可取n2=n1。图3.13.5确定轧制延续时间如图3.1所示，每道轧制延续时间tj=tz+t0，其中t0为间隙时间，tzh=t1+t2。设v1为t1时间内的轧制速度，v2为t2时间内的平均速度，l1及l2为在t1及t2时间内轧过的轧件长度，l为该道次轧后轧件长度，则v1=πDn1/60,v2=πD(n1+n2)/120,t2=(n1-n2)/b，故减速段长l2=t2v2，而t1=(l-l2)/v1=(l-t2v2)/v1。D取平均值。对于1、2道取n1=n2=20；对于3、4道取n1=40，n2=20；对于5、7道取n1=60，n2=20；对于8～11道取n1=80，n2=20。再确定间隙时间t0：根据经验资料在四辊轧机上往返轧制中，不用推床定心时（l3.5），取t0=2.5s，若需定心，则当l8m时取t0=6s，当l8m时，取t0=4s。已知tzh及t0，则轧制延续时间便可求出（见表3.2）3.6轧制温度的确定为了确定各道轧制温度，必须求出逐道的温度降。高温是轧件温度降可以按辐射散热计算，而认为对流和传导所散失的热量大致可与变形功所转化的热量相抵消。由于辐射散热所引起的温度降在热轧板、带时，可用以下公7式近似计算：式中:Δt――相邻两道次间的温度降，℃；h――前一道轧出厚度，mm；1T――前一道轧制温度，K；Z――前后两道间的时间间隔，s；则每道次的轧制温度为：T1－Δt℃(见表3.2）表3.2压下规程编排2道次轧后长度/mm轧制速度n1/rpm抛出速度n2/rpm轧辊线速度/ms-1轧制延续时间/s轧制温度/℃02000.001150转钢/粗轧120162020994.004.531148.51225002020994.005.021146.46转钢3233040201988.004.011144.424292740201988.004.311141.685369260202983.004.401137.926461560202983.004.711133.297558160202983.005.041127.38精轧8685780203977.005.221119.999827680203977.007.081108.1310905780203977.007.281095.2411960080203977.007.411081.84粗轧总时间32.01精轧总时间26.993.7计算各道的变形程度（压下量）(见表3.1)3.8计算各道的平均变形速度计算各道的平均变形速度，可用下式计算变形速度8式中R、v——轧辊半径及线速度。（见表3.3）3.9求各道的变形抗力查变形抗力曲线（Q235）如下图：（数据见表3.3）3.10各道次的平均单位压力（P）及轧制力根据中、厚板轧制的情况，可取应力状态影响系数η=0.785+0.25L/h,其中h为变形区轧件平均厚度，l为变形区长度，单位压力大（20×107Pa）时应考虑轧辊弹性压扁的影响，由于轧制中厚板时p一般应在此值以下，故可不计压扁影响，此时变形区长度hRl。（数据见表3.3）)hl0.25(0.78515.115.1ssσησp93.11计算各道总压力由公式P=Blp可计算得到。（数据见表3.3）：3.12计算传动力矩3.12.1轧制力矩按下式可计算得到：hRpMZ2式中--合力作用点位置系数（力臂系数），中厚板一般取0.4到0.5，粗轧道次取大值，随轧件变薄则取小值。（计算结果数据见表3.3）：3.12.2摩擦力矩传动工作辊所需要的静力矩，除轧制力矩以外，还有附加摩擦力矩Mm，它由以下两部分组成，即Mm=Mm1+Mm2,其中Mm1在本四辊轧机可近似由下式计算：式中f------支撑辊轴承的摩擦系数，取f=0.005；dz------支撑辊辊颈直径，dz=1200mm；Dg、Dz----工作辊及支撑辊直径，Dg=950mm,Dz=1800mm.代入后，可求得Mm1=0.00317PMm2可由下式计算式中η----传动效率系数，本轧机无减速机及齿轮座，接轴倾角α≥3°，故取η=0.94，故得Mm2=0.06(Mz+Mm1)。Mm=Mm1+Mm2=0.06Mz+0.003371P3.12.3空转力矩轧机的空转力矩（Mk）根据实际资料可取为电机额定力矩的3%～6%，又，粗轧机组1HP=2×5000Kw精轧机组2HP=2×5500Kw10粗轧时，Mk=（0.03～0.06）0.975×2×5000/40=（7.3～14.6）×103取Mk=104N·m精轧时，Mk=（0.03～0.06）0.975×2×5500/40=（8.04～16.08）×103取Mk=1.4×104N·m3.12.4总轧制力矩这里采用稳定速度咬入，即咬钢后并不加速，故计算传动力矩时忽略电机轴上的动力矩。因此，电机轴上的总传动力矩为：(数据见表3.3)KZKmZMPMMMMM003371.006.1表3.3数据表道次1234567891011平均变形速度（s-1）1.581.784.014.527.688.448.6413.2313.9710.408.68修正系数K0.980.980.980.980.980.980.950.970.950.810.76变形抗力s（Mpa）63.765.269.879.286.592.494.398.196.981.579.1变形区长度l（mm）13612311110090796562533427平均厚度h（mm）180.514511692.573.558.547.5393227.7525.75平均单位压力p（Mpa）71.474.882.296.1108.5119.3122