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1、辽 宁 科 技 大 学课程设计说明书设计题目： 冷轧压下规程设计 学院、系： 材料学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 2012 年 1 月 7 日目录1冷轧带钢轧制规程设计21.1.冷轧薄板生产工艺流程概述21.2. 综述42 轧制工艺制度42.1 压下规程52.2 工艺制度的确定52.2.1 压下制度52.2.2 张力制度62.2.3 速度制度62.2.4 轧制力计算63 设备强度及能力校核93.1 咬入能力校核93.2 轧辊强度校核93.3 生产能力校核143.3.1 电机能力校核144 后记155 参考文献161冷轧带钢轧制规程设计1.1.冷轧薄板生产工艺流程概述冷轧是指
2、在再结晶温度以下的轧制过程，也即室温轧制，冷轧不会发生再结晶过程，但产生加工硬化。与热轧相比，冷轧带材具有尺寸精度高，表面好，组织性能好，有利于组织性能的产品，如硅钢板，汽车板等。冷轧板带钢品种繁多，工艺复杂，最基本不可缺少的工序为热轧板卷的酸洗和碱洗，冷轧，热处理，平整，剪切，检验，包装，入库等。基本工艺流程图如下：。下图是鞍钢冷轧成产典型产品工艺流程图：1.2.鞍钢冷轧厂冷轧产品简介钢铁作为基础的生产资料，在国民经济中有着举足轻重的地位。在钢材加工过程中，除了少部分采用锻造或铸造等方法直接成材外，其余约80%以上都是经过轧制成材。而冷轧板带钢的生产工艺，避免了热轧中存在的温降和温度分部不均
3、的弊病，可以生产出厚度更薄、尺寸更精确、表面更光洁、板形更平直的板卷。在国民经济中，冷轧板带钢的生产占据着极其重要的地位。本冷轧带钢轧制规程课程设计参考鞍钢冷轧厂2#线而进行。预设计生产规格为0.81250mm的1Cr18Ni9冷轧不锈钢薄板。本设计对冷轧的生产特点以及主要工序作了简单的介绍，并制定了轧制制度，计算了轧制力，对轧辊强度、电机功率进行了校核。力求通过本次课程设计能对冷轧带钢有更深层次的了解。2 轧制工艺制度产品规格：0.61350mm原料规格：2.001400mm2.1 压下规程本设计采用五机架连轧，参考经验数据，制定压下规程如表4-1所示：表2-1 压下规程道次H/mmh/mm
4、h/mm/%/mm轧速/m/s前张力/Mpa后张力/Mpa/Mpa总压力P/MN12.001.3420.65832.91.6718.940903540.281378.1021.3420.9220.42031.31.13213.021009057.161523.7630.9220.7540.16818.220.83815.9210410077.351425.2040.7540.6420.11214.850.69818.6910810491.531521.4550.6420.600.0426.5400.62120.004510893.701347.442.2 工艺制度的确定2.2.1 压下制度根据
5、经验采用分配压下系数表2-2，令轧制中的总压下量为h，则各道的压下量hi为17： (2.1)式中 bi压下分配系数。表2-2 各种冷连轧机压下分配系数举例机架数压下分配系数 bi道次（机架）号1234550.470.300.120.080.03在确定各架压下分配系数，亦机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。2.2.2 张力制度式中：带材上a、b两点间的原始距离；带材原始张应力；b点速度与a点速度之差，；带材的弹性模量。但本设计根据经验分析选定各机架之间的单位张力。2.2.3 速度制度连轧时，保持正常轧制的条件是轧件在轧制线上每一架的秒流量相等，即满足公式：
6、B1h1v1=B2h2v2=Bnhnvn (2.2)式中：B轧件的宽度； h轧件的厚度；v轧件的水平速度根据经验值选取最后一架轧机出口轧速为26.0m/s，然后按秒流量相等原则计算各架轧机轧速，见表4-1。2.2.4 轧制力计算各机架摩擦系数的选取：第一道次考虑咬入，不喷油，故取0.06，以后喷乳化液，取值0.04，最后一道次取值0.03。本设计采用M.D.Stone公式计算平均单位压力： (2.3)式中：；考虑轧辊弹性压扁的变形区长度；平面变形抗力，；前后张力平均值，()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
7、变形抗力值。平均总压下率按下式计算： = (2.4)式中：本道次轧前的预变形量； 本道次轧后的总变形量；冷轧前轧件的厚度；本道次轧前轧件的厚度；本道次轧后轧件的厚度。根据Q215典型产品的含碳量，由加工硬化曲线查出对应于的值，然后计算平面变形抗力：。由求出平均单位张力，则可得到的值。低碳加工硬化曲线2，求的值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和的值： (2.5)式中：摩擦系数； 接触弧长，工作辊半径。 (2.6)式中：泊松比，取0.28；E弹性模量，取E=200GPa，代入计算得：然后在斯通图解中尺和尺上分别找出对应其值的两点，连成一条直线，此直
8、线与S形曲线的交点即为的值。根据值查表便可得的值。斯通图解：3， 求平均单位压力及总压力将的值和的值代入公式4.3即可算出平均单位压力。总压力为： (2.7)式中：由 计算得到； 轧件宽度，对各道次依次按上述步骤进行计算，计算结果如表2-3所示。表2-3 各道次计算结果道次/%/%/%/MPa/MPa/MPa/mm/mm1032.919.7443562.550013.331.671232.953.945.5061095.0701.510.651.132353.962.358.947001028056.740.838462.367.965.66745106856.755.500.698567.9
9、7069.1675576.5866.253.370.621道次/mm/MPa/MN10.6380.4070.13550.751.48915.67651.441378.1020.4700.2200.17400.601.37013.584830.911523.7630.4020.1620.27300.641.40010.726984.201425.2040.3940.1550.94940.731.47310.19011105.861521.4550.2700.07290.41420.701.4508.69401148.001347.443 设备强度及能力校核3.1 咬入能力校核轧机要能够顺利进行轧
10、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。 (3.1) (3.2)式中： 工作辊直径轧件的压下量； 咬入角 摩擦角原料在第一架轧机咬入比较困难，所以对第一架进行咬入能力的校核。校核如下：由公式(3.1)，得到： 已知，所以：而，得到： 由于，因此，第一架轧机可以实现带钢顺利咬入。3.2 轧辊强度校核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，轧辊安全系数最小，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。轧辊材质为复合铸钢，许用应力=240MPa，许用接触应力=2400MPa；许用剪切应力=73MPa；许用接触剪应力=730MPa。轧辊各部
11、分尺寸分别为：工作辊：辊身直径=540mm，辊身长度=1700mm，压下螺丝中心距=1980mm；辊颈直径=280mm，辊径长度=180mm。支撑辊：辊身直径=1450mm，辊颈d=750mm，辊身长度=1700mm，压下螺丝中心距=2430mm；辊头均采用扁头万向接轴辊头。电机功率N=5500kW，最大总压力P=1523.76MN根据五机架冷连轧机轧制力和轧辊直径的考虑，现在对第二架轧机的轧辊进行校核：利用前滑计算轧辊的转速：咬入角 中性角 前滑值 则： 四辊轧机支撑辊与工作辊承受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18，即52而=15240MN，得到 （1） 工作辊 a)
12、辊身 Mg1 94.4KN.MNm15KN.M Mg2 Nm 98.6KN.M Mg Nm 图3-1 工作辊弯矩图 辊身中部产生最大弯曲力矩：前后总张力差：水平张力作用产生的最大弯曲力距：辊身中部的合成力矩：工作辊在最大重车后的直径D=540mm，因此辊身中部的最大弯曲应力为：所以，工作辊辊身符合要求。b)辊头 图3-2 工作辊辊头图所以，辊头符合轧制要求。（2）支撑辊 5906KN.MKNm图3-3 支撑辊弯矩图a)辊身辊身中部产生最大弯曲力矩支撑辊在最大重车后的直径为D=1450mm，则辊身中部的最大弯曲应力为：所以，支撑辊符合要求。 b)辊颈所以，辊颈轧制符合要求。（3）接触应力工作辊与
13、支撑辊表面接触产生接触应力，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：式中： 接触表面单位长度上的负荷；相互接触两个轧辊的半径；与轧辊材料有关的系数， 轧辊材料相同，=0.28，得到：已知mm，mm ，E =200GPa，则：所以，轧机符合轧制带钢时的轧制要求。3.3 生产能力校核3.3.1 电机能力校核传动力矩计算： (3.3)(1) 轧制力矩式中：轧辊与金属轧件的接触弧长，即； 力臂系数，冷轧时取：0.3； 工作辊轧制力；(2) 摩擦力矩轧辊轴承中的附加摩擦力矩：式中：轧辊辊颈直径；轧辊轴承摩擦系数，取0.05；传动机构中的摩擦力矩：式中：轧辊与电机间的传动比，取1.7
14、856； 传动机构粘性系数0.97；换算到主电机轴上的附加摩擦力矩为：(2) 空转力矩 式中：电机额定转矩，因此传动力矩为： 所以，电机符合轧制要求。4 后记经过三周的时间，在候老师的精心指导下，我顺利完成了本次工艺课课程设计。通过本次课程设计，我能把课堂上所学到的理论知识与实际的设计工作相结合，使得这些知识得到巩固、加深。在设计过程中，不断的翻阅和查找相关资料，这不仅仅是一门学科的的简单应用，而是综合了多门学科的专业理论知识，包括轧制工程学、轧钢机械设备、金属塑性加工学、塑性成型与轧制理论等。书本必不可少，相关论文也是设计的重要参考。特别是有一篇介绍EXCEL在压下规程设计过程中的使用技巧，使得在设计过程中节省了不少时间，而且便于调整和更改。虽然这是一次简单的冷轧轧制规程设计，却很好的锻炼了我们解决一些实际工程问题的能力。如坯料如何选择，压下率如何分配，轧制力计算是否合理等。总之，在遇到实际工程问题时，只有通过多翻阅资料收集信息，不断地锻炼学习，不断的锻炼自己分析问题、解决问题的能力，才能使自己的专业能力得到进一步巩固和加强，才能使自己成为一名优秀的轧制工程师。5 参考文献轧钢机械设备刘宝珩 主编 冶金工业出版社金属塑性变形与轧制理论赵志业 主编 冶金工业出版社轧制工程学康永林 主编 冶金工业出版社轧钢工艺学王廷溥 主编 冶金工业出版社
