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1、材料成型课程设计中厚板14*2800工艺设计姓 名: 学号：班级：指导老师：完成时间：2013年1月10日目录1. 设计题目2. 设计目的3. 设计任务4. 设计要求5. 设计方法及步骤 5.1 制定生产工艺 5.2 制定压下规程 5.2.1 确定板坯料的尺寸 5.2.2 确定轧制方法 5.2.3 分配各道次压下量 5.2.4 校核咬入条件 5.3 确定速度制度 5.3.1 确定速度图形式 5.3.2 选择各道咬入、抛出转速 5.3.3 计算各道纯轧时间 5.3.4 确定各道间隙时间 5.3.5 绘制速度图 5.4 校核轧机 5.4.1 计算各道轧制温度 5.4.2 计算各道变形程度 5.4.
2、3 计算各道平均变形速度 5.4.4 确定各道变形抗力 5.4.5 确定各道变形区长度 5.4.6 计算各道平均单位压力及各道总压力 5.5 校核电机 5.5.1 计算各道轧制力矩 5.5.2 计算各道附加力矩 5.5.3 计算空转力矩 5.5.4 计算动力矩 5.5.5 确定各道总传动力矩 5.5.6 绘制电机负荷图6. 总结与收获7. 参考资料8. 附录 8.1 本设计过程中主要为参数计算的Matlab 程序 8.2 Matlab 程序计算结果9. 轧机速度制度图1、电机负荷图2.设计内容一、设计题目： 题目内容：用钢种为、坯料为的连铸坯轧制产品规格为的板料的压下规程设计。 主要设备数 项
3、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 支撑辊辊身尺寸 工作辊辊颈尺寸 支撑辊辊颈尺寸 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 70 70 最大轧制力矩 22.6 21.975 最大轧制速度 4.239 6.123 最大工作开口度 500 400 主电机功率 25000 25500 主电机转速 压下速度/mm s-1 25 15 本设计主电机的功率分别选用：粗轧机组 精轧机组 计算钢种： 坯料：的连铸坯； 产品规格：已知条件：开轧温度1200，纵轧时开轧温度1150；轧机为单机架四辊可逆式，设有大立辊及高压水除鳞装置，机前还设有回转
4、板坯的锥形辊道；工作辊辊身直径850950毫米，支持辊辊身直径17001800毫米、辊颈直径1200毫米，辊身长度3700毫米；工作辊轴承为滚动轴承,支承辊轴承为油膜轴承；轧机最大允许轧制压力70MN；主电机功率25000KW，转速04590rpm，最大允许扭转力矩22.6MN*m。 二、设计目的：通过这个课程设计应达到下列几个目的： 1、 通过本次设计，把在专业理论课程中所学得的知识在实际的设计工作中综合地加以运用，使这些知识得到巩固、加深和发展。 2、通过本次设计，进一步培养学生对工程设计的独立工作能力，树立正确的设计思想，掌握轧钢工艺设计的基本方法和步骤，为以后进行设计工作打下良好的基础
5、。 3、理论联系实际，将学过的理论知识加以分析，比较和研究，结合设计课题运用到实践中去解决各种问题。三、设计任务： 1、确定生产工艺流程。 2、制定压下规程。 3、确定速度制度。 4、校核轧机。5、 校核电机。 6、绘制轧机速度制度图一份。 7、绘制电机负荷图一份。四、设计要求:1、设计中应灵活运用基础理论知识、刻苦钻研、认真思考、独立完成设计。禁止盲目抄袭。 2、要求设计方法正确，方案选择合理，各种参数选择恰当，计算结果无误，图纸整洁无误，整个设计能保证产品产量质最。 3、设计过程中应细致认真，有条不紊，按事先拟定的设计进度计划完成要求内容，从设计开始即应注意底稿整洁、保存好原始数据，以方便
6、指导教师检查，并避免造成不必要的返工和整理说明书时发生困难。 4、设计说明书用文字处理软件进行编辑和排版，用B5纸或相当大小的设计说明书专用纸张打印，并装订成册。要求句子简明扼要、标点正确、层次分明、图文并茂，除设计内容外，还要求前面有目录、后面附有参考资料，图表要有编号说明。也可以手工书写，但要求字体端正清楚、纸面清洁、不得有错写、漏写及涂改等现象。 5、速度图和电机负荷图采用CAD或Windows系统附件中的“画图”软件或其它绘图软件绘制，并打印、装订；若用铅笔手工绘制，图面必须符合制图标准，并清洁美观。五、设计方法及步骤：1制定生产工艺 根据车间设备条件及原料和成品的尺寸，生产工艺过程一
7、般如下：其实物车间平面布置图如下页所示：加热的目的是为了提高塑性，降低变形抗力；板坯加热时宜采用步进底式连续加热炉；加热温度应控制在1250左右，以保证开轧温度达到1200的要求。另外，为了消除氧化铁皮和麻点以提高加热质量，可采用“快速、高温、小风量、小炉压”的加热方法。该法除能减少氧化铁皮的生成外，还提高了氧化铁皮的易除性。 除鳞是将坯料表面的炉生和次生氧化铁皮清除干净以免轧制时压入钢板表面产生缺陷，它是保证钢板表面质量的关键工序。炉生氧化铁皮采用大立辊侧压并配合高压水的方法清除，没有大立辊时采用高压水除鳞箱除鳞也能满足除鳞要求。次生氧化铁皮则采用轧机前后的高压水喷头喷高压水的方法来清除。
8、板坯的轧制有粗轧和精轧之分，但粗轧与精轧之间无明显的划分界限。在单机架轧机上一般前期道次为粗轧，后期道次为精轧；对双机架轧机通常将第一架称为粗轧机，第二架称为精轧机。粗轧阶段主要是控制宽度和延伸轧件。精轧阶段主要使轧件继续延伸同时进行板形、厚度、性能、表面质量等控制。精轧时温度低、轧制压力大，因此压下量不宜过大。 中厚板轧后精整主要包括矫直、冷却、划线、剪切、检查及清理缺陷，必要时还要进行热处理及酸洗等，这些工序多布置在精整作业线上，由辊道及移送机纵横运送钢板进行作业，且机械化自动化水平较高。2制定压下规程 1）、确定板坯料的尺寸 采用的坯料为的连铸坯。2）、确定轧制方法 根据设备条件及板坯与
9、毛板尺寸关系，确定轧制方法为：综合轧法。先经立辊侧压一道及纵轧两道次，使板坯长度等于毛板宽度后，回转，横轧直至完成。 3）、分配各道压下量，排出压下规程表，如下表1所示：根据经验，取最大压下量为：，轧制道次选择为：道次。道次出口厚度轧后宽度轧后长度压下量压下率0200.0023002500转钢/粗轧1170.0028002415.930.000.152146.682800280023.320.137 转钢 3118.8128003456.8827.870.19496.2428004267.7722.570.19577.9528005268.8618.290.19663.1428006504.8
10、714.810.19751.1428008030.6411.990.19841.4228009915.039.720.19933.55280012241.787.870.191027.18280015113.406.370.191122.02280018655.435.160.191217.83280023031.394.180.191315.51280026472.572.320.101414280029336.731.510.09736表1、压下规程编排14）、校核咬入条件 热轧钢板时咬入角一般为，各道次咬入角（如表4所示）可据公式：得到（其中，D常取平均值），此时的，故咬入不成问题。3确
11、定速度制度 1）、确定速度图形式 中厚板生产中，由于轧件较长，为方便操作，采用梯形速度图。 如下图所示： 图1、速度图形式2）、选择各道咬入、抛出转速根据经验资料可取平均加速度，平均减加速度。由于咬入能力比较富余，故可采用稳定高速咬入，对第1道次，咬入速度取，对2、3道次，咬入速度取，对于4、5道次，咬入道次取，对于612 道次，咬入道次取，对于最后两道次取。为减少反转时间，一般采用较低的抛出速度，例如取，但对间隙时间长的个别道次可取。3）、计算各道纯轧时间如上图1所示，每道轧制延续时间，其中为间隙时间，。设为时间内的轧制速度，为时间内的平均速度， 及为在及时间内轧过的轧件长度，为该道次轧后轧
12、件长度，则，故减速段长，而，其中D取平均值即。对于1道次取；对于2、3道次取，；对于4、5道次取，；对于612道次取，；对于最后两道次取，。4） 、确定各道间隙时间根据经验资料在四辊轧机上往返轧制过程中，不用推床定心时，取；若用推床定心，则当时，取，当时，取。已知及，则轧制延续时间便可据5） 、绘制速度图 见附图1所示。 4校核轧机 1）、计算各道轧制温度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，可用以下公式近似计算：道次间的温降。辐射时间，即该道次轧制
13、时间。轧件厚度。前一道次轧件的绝对温度（）。通过以上公式可求下列各参数如下表所示：道次轧后长度咬入速度抛出速度轧辊线速度轧制延续时间轧制温度028001150转钢/粗轧12415.92020942.005.061148.412280040201884.004.071146.95 转钢 33456.8840201884.004.421145.0144267.7860202826.005.731141.8955268.8660202826.006.091136.9066504.8780203768.006.101131.9178030.6480203768.008.511123.5689915.0
14、380203768.009.011112.89912241.7880203768.009.621099.23精轧 1015113.4080203768.0010.391081.751118655.4380203768.0011.331059.401223031.3480203768.0012.491030.931326472.57100204710.0012.151001.721429336.70100204710.0012.76970.67粗轧总时间105.24精轧总时间96.11表2、压下规程编排22）、计算各道的变形程度可据公式得到：3）、计算各道平均变形速度，式中轧辊半径及线速度。4）
15、、确定各道变形抗力周纪华等采用碳钢和合金在高温、高速下测定得到的变形温度、变形速度和变形程度对变形阻力影响的大量实测数据而建立了非线性回归模型。它是以各种钢种为单位，得到各回归系数值，结构如下式：式中：；基准变形阻力，即和时的变形阻力；变形温度（）；变形速度；变形程度（对数应变）；回归系数，其值取决于钢种。普通碳钢变形抗力数学模型回归系数如表3所示：钢种回归系数156.7-2.7233.4460.2545-0.2197待添加的隐藏文字内容30.46581.556表3、普通碳钢变形抗力数学模型回归系数6） 、计算各道变形区长度变形区长度可据公式 ： 6）、计算各道平均单位压力及轧制力Sims 公
16、式是目前应用最为广泛的板带材热轧轧制力理论计算公式，它以Orowan理论为基础，采用塑性条件： ，最终推出平均单位压力公式为：其中,从而有: 其中：这里我采用志田茂公式计算：；故可得到 ： 平均单位压力 轧制力应力状态系数 轧辊半径 轧后厚度压下量 考虑轧辊压扁后变形区长度 材料的平面变形抗力 轧件宽度 咬入角通过上面的计算便可得到表4中的参数：道次11.314774.827386.42550.907578.43110.258914.842622.708681.327393.93300.914685.90720.228113.078133.532092.4303106.75700.957102
17、.17380.249514.302945.8866100.2749115.81750.9815113.670.224412.866256.5407103.2165119.21511.0086120.24410.201911.575069.6899110.5832127.72351.0388132.67740.181710.4140710.7669114.7956132.58891.0723142.1740.16359.3704811.9603119.8713138.45131.1095153.61460.14718.4312913.2925126.1214145.67031.1509167.6
18、5110.13237.58641011.0776129.0409149.04231.1969178.20960.11916.82681116.4115144.0614166.39091.2479207.64660.10726.14391218.2333157.2552181.62971.3046236.96170.09655.52901320.2753155.6534179.77961.2455223.92540.07184.11541418.5169153.9175177.77471.2102215.14650.0583.3236表4、Matable程序计算结果15校核电机 1）、计算各道轧
19、制力矩 Sims 认为：热轧扁钢及中厚板时，轧制力矩为：其中力臂系数：2）、计算各道附加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,附加摩擦力矩由轧辊轴承中的摩擦力矩和轧机传动机构中的摩擦力矩两部分组成，即，其中在本四辊轧机可近似由下式计算：式中：支撑辊轴承的摩擦系数，取； 支撑辊辊颈直径，； 工作辊及支撑辊直径，取,。代入后，可求得：可由下式：式中：传动效率系数，取，故得：； 3）、计算空转力矩轧机的空转力矩根据实际资料可取为电机额定力矩的，现取，故得到： 粗轧时，;精轧时，4）、计算动力矩 当轧辊转速发生变化时要产生动力矩。此处由于采用稳定速度咬入，即咬钢后并不加速
20、，而减速阶段的动力矩使电机输出力矩减小。故在计算最大电机力矩时都可以忽略不计。 5）、确定各道总传动力矩由以上分析可知：各道次总传动力矩通过上面的公式则可得到表5所示参数：道次10.120226.40490.55983.55460.29970.264.114320.106925.70800.54673.00390.26440.263.528430.117333.54680.52714.14740.35870.264.766240.106733.94810.50703.67170.33150.264.263150.096932.63190.48653.07740.29150.263.628960
21、.088532.87540.46602.71150.27040.263.241870.080832.17530.44612.32010.24460.262.824780.074132.85780.42742.01720.22540.262.502590.068232.00490.41111.79390.21240.262.2664100.062931.35950.39821.56810.19620.19751.9624110.058934.27260.39051.57800.20690.19751.9825120.055636.91940.39021.60310.21710.19752.017
22、7130.043927.51530.39520.95450.14740.19751.2994140.37222.43380.40230.67220.11380.19750.9835表5、Matlab程序计算结果2由计算结果看出，最大轧制压力在第12道P12=36.92N，且P4P（P=70KN），故轧机强够。 最后经综合分析可得到表6的主要力能参数：道次变形抗力咬入角应力状态系数平均单位压力轧制力轧制力矩总传动力矩174.82730.25890.907578.431126.404931.35954.1143281.32730.22810.914685.907225.708034.27263.5
23、284392.43030.24950.957102.173833.546836.91944.76624100.27490.22440.9815113.6733.948127.51534.26315103.21650.20191.0086120.244132.631922.43383.62896110.58320.18171.0388132.677432.875431.35953.24187114.79560.16351.0723142.17432.175334.27262.82478119.87130.14711.1095153.614632.857836.91942.50259126.121
24、40.13231.1509167.651132.004927.51532.266410129.04090.11911.1969178.209631.35951.56811.962411144.06140.10721.2479207.646634.27261.57801.982512157.25520.09651.3046236.961736.91941.60312.017713155.65340.07181.2455223.925427.51530.95451.299414153.91750.0581.2102215.146522.43380.67220.9835表6、轧制工艺主要力能参数计算
25、结果汇总7） 、绘制电机负荷图 表示电机传动力矩()随时间而变化的图示即为电机负荷图。当轧机转速n大于电机额定转速时，电机将在弱磁状态下工作，此时在相应阶段的传动力矩值应当按修正。修正后的传动力矩如表7所示：道次变形区长度轧制压力轧制力矩附加摩擦力矩空转力矩总力矩修正后总力矩12415.926.404931.35950.29970.264.11434.11432280025.708034.27260.26440.263.52843.528433456.8833.546836.91940.35870.264.76624.766244267.7833.948127.51530.33150.264.
26、26314.263155268.8632.631922.43380.29150.263.62893.628966504.8732.875431.35950.27040.263.24183.241878030.6432.175334.27260.24460.262.82472.824789915.0332.857836.91940.22540.262.50252.5025912241.732.004927.51530.21240.262.26642.26641015113.4031.35951.56810.19620.19751.96241.96241118655.4334.27261.5780
27、0.20690.19751.98251.98251223031.3936.91941.60310.21710.19752.01772.01771326472.5727.51530.95450.14740.19751.29941.29941429336.7322.43380.67220.11380.19750.98350.9835表7、电机能力校核表根据以上分析和计算绘制的电机负荷图如附图2所示。由表7及电机负荷图2可以看出，电机最大输出力矩为42766Mn*m，小于电机最大允许力矩22.6Mn*m，所以电机能力足够。六、总结与收获1） 提高了搜集查阅文献资料的能力。2） 综合运用了所学几个本专
28、业课程的知识并进行设计计算，复习和巩固了塑性工程学、塑性加工原理、塑性加工车间设计、塑性加工设备等专业课程的知识。3） 熟悉了使用周纪华变形抗力模型计算变形抗力。4） 熟悉了使用Sims公式计算热轧轧制力的方法。5） 进一步掌握了轧辊强度校核的方法。6） 再次熟悉了解了文字处理软件Word，数据处理软件Excel、Matlab，绘图软件autoCAD等的使用。7） 对中厚板轧制工艺设计有了初步的认识。8） 不足：由于本人在轧制工程，特别是中厚板轧制方面知识的局限及时间上的仓促，本设计还有很多问题没有考虑到，还有很多计算不够精细和到位。有不足及谬误的地方，请读者不吝斧正。9） 在这次设计中，非常
29、感激老师的悉心教导及循循善诱,一有问题，老师都会细心的教导我们，很和蔼！10) 在这次设计中,同时，非常感谢我们班同组的同学给我共享了一些资料和方法，找出了一些错误并提出了修改意见，可以说我的这次设计是我跟我们组的同学通过不断的交流、讨论、研究和修改后得出来的结果。七、参考资料1. 王廷溥金属塑性加工学M北京：冶金工业出版社，1988，52. 赵松筠，唐文林型钢孔型设计M北京：冶金工业出版社，2000，43.上海孔型设计组编，孔型设计（上、下册），上海科学技术出版社；4. 温景林金属压力加工车间设计M北京：冶金工业出版社，1991，115、赵志业主编. 金属塑性变形与轧制理论. 北京: 冶金工
30、业出版社. 1980.6、邹家祥主编. 轧钢机械. 北京: 冶金工业出版社. 1989.7、袁康. 轧钢车间设计基础. 北京钢铁学院压力加工系. 19858、杨节主编. 轧制过程数学模型. 北京: 冶金工业出版社. 19839、刘相华主编. 轧制参数计算模型及其应用. 北京. 化学工业出版社. 2007，9附录1、本设计过程中主要为参数计算的Matlab程序说明：程序中各字母的意义如下sigma0基准变形阻力。 T变形温度（）。Ebsiondot（）变形速度（s-1）。 Ebsion（）变形程度（对数应变）。sigma0（ ）、alfa1（）alfa6（）回归系数，其值取决于钢种。eve_P（
31、 P ）平均单位压力。 P轧制力。nsigmadot（）应力状态系数。 R轧辊半径。H轧后厚度。 delta_h（）压下量。Ldot（）考虑轧辊压扁后变形区长度。 K材料的平面变形抗力。B轧件宽度。 alfa（）咬入角。Matlab程序如下：clcclose allclear allR=0.450;D=2*R;H=0.001*200 178.00 160.00 131.20 107.58 88.22 72.34 59.32 48.64 39.88 32.70 26.82 21.99 18.69;h=0.001*178.00 160.00 131.20 107.58 88.22 72.34 59
32、.32 48.64 39.88 32.70 26.82 21.99 18.69 18;B=0.001*2500,2500,2500,2500,2500,2500,2500,2500,2500,2500,2500,2500,2500,2500;delta_h=0.001*22.00 18.00 28.80 23.62 19.36 15.88 13.02 10.68 8.76 7.18 5.89 4.83 3.30 0.69;t=1159.27 1158.79 1159.09 1157.31 1156.19 1154.82 1152.86 1150.06 1146.03 1140.24 1131.
33、93 1120.04 1106.84 1093.20;%向量中的每一个值对应每一道次中的每一个温度值，以下的向量同样对应每一道次的参数值。T=(t+273)/1000;sigma0=156.7;alfa1=-2.723;alfa2=3.446;alfa3=0.2545;alfa4=-0.2197;alfa5=0.4658;alfa6=1.556;ebsion=0.11 0.10 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.15 0.03833 ;v=0.001*942.00 1884.00 1884.00 2826.00 2826.0
34、0 3768.00 3768.00 3768.00 3768.003768.00 3768.00 3768.00 4710.00 4710.00;ebsiondot=2*v*sqrt(delta_h/R)/(H+h)% 现在还不知道这个参数怎么取，先取10,即不考虑变形速率的影响。sigma=sigma0.*exp(alfa1.*T+alfa2).*(ebsiondot./10).(alfa3.*T+alfa4).*(alfa6.*(ebsion./0.4).alfa5-(alfa6-1).*ebsion./0.4)%计算变形抗力，参考沈老师给的变形抗力模型算出来的单位是MPa,在一些参考书上
35、称为周纪华变形抗力模型。K=1.155.*sigma %平面变形抗力。nsigmadot=0.8+(0.45.*ebsion+0.04).*(sqrt(R./H)-0.5) %志田茂公式。eve_P=nsigmadot.*K %计算平均单位轧制压力。alfa=arccos(1-delta_h/D) %计算咬入角。alfa1=180*alfa/3.14ldot=(1+1.1510-4*eve_P./alfa).*sqrt(R*delta_h) %考虑弹性压扁时的变形区长度。P=eve_P.*ldot.*B %计算轧制力单位是MN,即106 牛。%（轧制力计算模型参考了刘相华等主编的轧制参数计算模
36、型及其应用）chi=0.78+0.017*R./h-0.163*(R./h).0.5Mz=2*P.*chi.*ldot %计算轧制力矩，单位是MNm。Mm=0.06*Mz+0.003275*P %摩擦力矩。Mh=2*2.6,2.6,2.6,2.6,2.6,2.6,2.6,2.6,2.6,1.975,1.975,1.975,1.975,1.975;%轧机额定力矩，前面几个值为粗轧机的，后面几个为精轧机的。Mk=0.05*Mh %空转力矩。M=Mz+Mm+Mk %总传动力矩。2、 Matlab 程序计算结果如上表4与表5所示。- 欢迎下载资料，下面是附带送个人简历资料用不了的话可以自己编辑删除，谢
37、谢！下面黄颜色背景资料下载后可以编辑删除X X X 个 人 简 历个人资料姓 名：xxxx婚姻状况：未婚照片出 生：1987-06-24政治面貌:团员性 别：男民 族：汉学 位：本科移动电话：专 业：英语电子邮件：地 址： 教育背景2006.9-2010.6吉林工程技术师范学院-外国语言文学系主修课程本科阶段主修大学英语精读，大学英语泛读，英语口语，英语听力，英语写作，英语口译，翻译学，词汇学，语法学，英美概况，英国文学，美国文学，语言学，日语，中外名胜。特长及兴趣爱好除了有专业的英语方面知识外，我在校生活部工作一年, 在系宣传部和秘书处各工作一年。为全面发展，大三上学期，我加入系文学社，参于
38、了我系心韵杂志的创刊和编辑工作。在这些活动中锻炼了我的领导和团队协作能力，学会了更好的与人相处，这些在我以后的工作中一定会有很大的帮助。计算机能力能熟悉使用Office工具以及Photoshop、Flash等软件。获国家计算机二级等级资格证书。外语水平通过英语专业四级考试，能熟练进行听说读写译。奖励情况：2007-2008 优秀学生会干部 200807 师生合唱比赛一等奖普通话水平测试等级证书英语专业四级证书自我评价X X X 个 人 简 历个人资料姓 名： 婚姻状况：未婚出 生： 政治面貌：团员性 别： 民 族：汉学 位： 移动电话：专 业： 电子邮件：地 址：教育背景2006.9-2010.6吉林工程技术师范学院-外国语言文学系主修课程大学英语精读，大学英语泛
