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1、辽 宁 科 技 大 学课程设计说明书设计题目：冷轧0.551400 mm轧制规程设计学院、系：材 冶 学 院 专业班级学生姓名：指导教师： 成 绩： 年月日目 录 1冷轧综述31.1冷轧产品及用途31.2冷轧产品的技术要求31.3冷轧钢板现状及新技术31.3.1 我国冷轧板带生产现状及前景41.3.2 冷轧新技术42工艺及规格52.1冷轧薄板生产工艺流程52.2规格53轧制规程制定64计算轧制力75设备校核115.1轧辊各部分尺寸确定115.2咬入能力校核125.3支撑辊强度校核135.4工作辊强度校核145.5支撑辊与工作辊接触应力校核155.6电机功率校核166结束语17 冷轧0.5514
2、00 mm轧制规程设计1冷轧综述1.1冷轧产品及用途 冷轧产品主要有冷轧板、金属镀层薄板、电工用硅钢板、不锈钢板、超低碳、超深冲IF钢系列、链条用钢系列、低碳低硅冷板系列、搪瓷钢系列、自行车用钢系列、烘烤硬化钢系列、含磷钢系列、客车车厢用钢板系列、家用电器钢板系列、低合金钢系列等。鞍钢冷轧厂针对汽车行业、家电行业、门业、搪瓷业、建筑业、制造业等行业的特点，已经成功地开发了德国标准 St 系列、日本标准 SP 系列、超低碳、超深冲 IF 钢系列、链条用钢系列、低碳低硅冷板系列、搪瓷钢系列、自行车用钢板系列、烘烤硬化钢系列、含磷钢系列、客车车厢用钢板系列、家用电器钢板系列、低合金系列等具有高附加值
3、的冷轧钢板产品。 适用于制造各种冲压件、钢管及其他金属制品。产品主要用于建筑、桥梁、机车车辆、汽车、压力容器、锅炉、电器等。1.2冷轧产品的技术要求 板带钢的用途非常广泛，用途不同队板带钢的技术要求也就不同。对板带钢产品的基本要求包括化学成分、几何尺寸、板型、表面、性能等几个方面：（1） 钢板的化学成分（2）钢板的外形尺寸（3）钢板板型要求平坦（4）力学性能、工艺性能、物理性能、化学性能。1.3冷轧钢板现状及新技术1.3.1 我国冷轧板带生产现状及前景我国冷轧板带生产需求一直旺盛，产能也极快扩张，至2010年初步统计，已建和在建的冷轧板带产能约为8400万t9000万t，共建有冷连宽带钢轧机4
4、2台套，单机可逆式宽带钢轧机100余套，冷轧宽带钢生产产能的75%以上为冷连机生产。冷轧板带生产要实现可持续发展，必须使冷轧生产过程符合生态要求，做到节能降耗，要从以下方面努力创新。1.3.2 冷轧新技术1. 冷轧带坯原料的无酸洗除鳞工艺 新的无酸除鳞技术由三步工序组成：首先为加热工序。 第二为反应工序。 第三工序为冷却工序。 2. 液氮冷却机用于带钢冷轧冷轧的工艺润滑是冷轧工艺中的污染源，冷轧工艺润滑的乳液随着带钢的移动带到冷轧车间地面，并存在废乳液的回收处理及防火等安全问题，因此替代水乳液或油润滑液的开发应用具有重要的环保意义。3. 进一步开发多种小辊径轧制薄带的高精度轧机，以适应市场轧制
5、生产薄带钢的要求，达到专业化生产和产品灵活性4. 扩大冷轧产品的深加工，扩展产业链，达到减量化应用2工艺及规格2.1冷轧薄板生产工艺流程连续镀锡原料（热轧板卷）酸洗冷轧电解清洗退火平整退火平整脱碳退火成品退火横剪纵剪检查重卷横剪镀锡板普通深冲板拉伸热平整电工硅钢板连续镀锌瓦垄机组横剪涂层机镀锌板涂层板酸洗热轧带钢淬火、碱、酸洗检查、清洗淬火、碱、酸洗平整剪切矫直抛光不锈钢板 图2.1 薄板坯工艺图2.2规格根据鞍钢冷轧一号线1700连轧机组进行设计。1、 采用四辊五机架连轧（1）工作辊直径：d =（520600）mm ，选d=600 mm ；（2）支承辊直径：D=（14001526）mm ,选
6、D=1250 mm 。2、 成品尺寸：0.551400 mm3、 原料规格：（1）选取钢种：；（2）根据经验资料，选取原料尺寸为2.21500 mm 的热轧板卷。3轧制规程制定压下规程的制定根据经验采用分配压下系数表3.1，令轧制中的总压下量为h，则各道的压下量为： 式中：bi压下分配系数。 表3.1 各种冷连轧机压下分配系数机架数道次（机架）号1234520.70.330.50.30.240.40.30.20.150.30.250.250.150.05根据表中的计算出各道次压下量为：在确定各架压下分配系数，亦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。参考经验数
7、据，初步制定压下量及前、后张力如表3.2所示： 表3.2 产品压下量及前、后张力道次前张力后张力12.21.7050.495903021.7051.29250.41251009031.29250.880.412510410040.880.63250.247510810450.63250.550.0825501084计算轧制力各机架摩擦系数的选取：因第一道次要保证顺利咬入，不喷油，故取f=0.08，以后喷乳化液，取值f=0.05。本设计采用M.D.Stone公式计算平均单位压力： 上式中：；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
8、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变形抗力值。平均总压下率按下式计算 = 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：。图4.1 钢种加工硬化曲线 图4.2 斯通图由求出平均单位张力，则可得到的值。(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： 式中：摩擦系数； 接触弧长，工作辊半径。 式中：泊松比，取0.3；E弹性模量，取E=200GPa，
9、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，此直线与S形曲线的交点即为的值。根据值查表便可得的值。(3)求平均单位压力及总压力将的值和的值代入即可算出平均单位压力。总压力为： 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4.1所示。 表4.1 各道次计算结果道次/%/%/%/MPa/MPa/MPa/mm/mm1022.513.53806037712.21.9525222.541.2533.755209550311.121.4988341.256052.5650102645.511.121.086346071.2566.7573010
10、6733.58.620.7563571.257573.576579800.754.970.5913道次/mm/MPa/t10.50.250.110.581.3614.16510.9108520.370.140.120.451.2613.49633.78128230.510.260.210.681.4314.77924.47204840.570.320.340.91.6213.611188.27242650.420.180.470.981.7011.5913602364.43、轧辊转速的确定根据经验值，轧件由末架轧机轧制完成后的出口速度一般为1925,选取末架轧机轧件的出口速度为20，根据金属秒
11、流量相等：求出轧件在各架轧机的出口速度。利用前滑值计算轧辊的转速：计算步骤如下：（1）先计算出咬入角：（2）利用咬入角计算出中性角：（3）通过中性角求出前滑值：（4）计算轧辊线速度：（5）计算轧辊转速：对各道次依次按上述步骤进行计算，计算结果如表4.2所示： 表4 .2 各机架计算结果机架号10.040.0150.046.456.2019720.0370.0120.038.518.2626330.0370.0120.0512.5011.937940.0290.0100.0517.3916.5652750.0170.0070.032019.42618 表4.3 压下规程道次 轧速前张力后张力/M
12、PaP/t12.21.7050.49522.56.459030510.9108521.7051.29250.412524.28.5110090633.78128231.29250.880.412531.912.50104100924.47204840.880.63250.247528.117.391081041188.27242650.63250.550.082513.020.005010813602364.45设备校核5.1轧辊各部分尺寸确定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
13、材质为合金锻钢，许用应力=240MPa，许用接触应力=2400MPa；许用剪切应力=730MPa；许用接触剪应力=730MPa。轧辊各部分尺寸分别为：工作辊：辊身直径d=600mm，辊身长度=1700mm，；支撑辊：辊身直径D=1250mm，辊身长度=1700mm 。据此确定轧辊其它参数已备校核。工作辊辊颈直径：；工作辊辊颈长度：；工作辊压下螺丝间的中心距：；支撑辊辊颈直径：；支撑辊辊颈长度：；支撑辊压下螺丝间的中心距：。辊头均采用梅花接轴辊头，其主要尺寸如下： =0.94*300=282mm d1为辊头外径，d为辊颈直径轧件宽度。 表5.1.1 五机架连轧机各机架校核所需数据机架号轧制压力P
14、/t转速r/min电机功率/KW张力差/MPa110851971550060212822631550010320483791550044242652715500452464.46181400058由上表可看出，第四架轧机的总压力最大，所以以第四架轧机为例进行校核：四辊轧机支撑辊与工作辊承受的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，即而t，得到t t5.2咬入能力校核轧机要能够顺利进行轧制，必须保证咬入符合轧制规律，所以要对咬入条件进行校核。 式中： d工作辊直径； h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，第二架轧机由于润滑摩擦系数变小，所以对第一架和第
15、二架轧机进行咬入能力的校核。校核如下：由公式得到： 已知， f=0.08， 所以： 因此，第一架和第二架轧机均可以实现带钢顺利咬入。5.3支撑辊强度校核 图5.3.1 支撑辊弯矩图(1)辊身中央处承受最大弯矩：辊身中央处产生的最大弯曲应力为：考虑重车率： 对于板带钢重车率为3%-6%取=6%，D车后=1175mm故支撑辊辊身满足强度要求。(2)辊颈的危险断面在辊颈与辊身接触处，该处弯矩为：则该危险断面出的弯曲应力为： 辊颈处扭矩: 则该危险断面出的扭转应力为： =240MPa所以，支撑辊辊颈强度满足要求。5.4工作辊强度校核 图5.4.1 工作辊弯矩图(1)工作辊辊身中央处承受的垂直弯矩为：水
16、平带张力差作用在辊身中央产生的水平弯矩为：辊身中央处的合成弯矩为：则工作辊辊身中央处的最大弯曲应力为：考虑重车率： 对于板带钢重车率为3%-6%取=6%，D车后=564mm所以，工作辊辊身强度满足要求。(2)工作辊辊头强度校核 d1辊头采用梅花接轴辊头，工作辊端部用键和梅花接头连接，则： =730MPa所以,辊头强度满足要求。5.5支撑辊与工作辊接触应力校核工作辊与支撑辊材料相同，所以接触表面单位长度上的负荷： 接触应力： 所以，轧辊满足强度要求。根据以上结果，轧辊各部分均满足强度要求。5.6电机功率校核以第四架为例进行校核：欲确定主电机的功率,必须首先确定传动轧辊的力矩.在轧制过程中,在主电
17、机轴上,传动轧辊所需力矩最多由下面四部分组成:式中:-轧制力矩,用于使轧件塑性变形所需的力矩; -克服轧制时发生在轧辊轴承.传动机构等的附加摩擦力矩; -空转力矩,即克服空转时的摩擦力矩; -动力矩.为克服轧辊不匀速运动时产生的惯性力所必须的力矩; i-轧辊与主电机间的传动比.其中, 空转力矩和动力矩相对较小,计算时可忽略.(1)轧制力矩 其中: 轧制压力； 接触弧长度，。(2)摩擦力矩 其中：工作辊辊颈直径： 轧辊轴承中摩擦系数，=0.003； 传动比，其值为1.7856.=9.97所以第四架电机功率满足要求。同理可算得其它各机架电机功率均满足要求。6结束语这次课程设计的经历使我终身受益，本次课程设计涉及材料力学、轧钢原理、轧钢设备、轧钢工程学等专业基础课和专业课，不仅使我对以前学过的知识进行了系统的复习，而且加强了对专业课认识！我感受到做设计是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫设计了。希望这次的经历能让我在以后学习或工作中激励我继续进步。最后，衷心感谢侯老师这半个月的悉心指导和帮助！
