板帶軋制規(guī)程設計

1、板帶軋制規(guī)程設計 (design of pass-schedule for plate and strip rolling)*1宅犧平札刪規(guī)牧應葦總的主壓創(chuàng)圧下畳卜產量娛鬲曲遲*舀盤啖人條粹札純亂4*杠*班鼻艸孫度喪博 zrFRfi 札機ay)al理時楓晝產呂威畳的謝響 張辺皈冊從燮*尺寸魅度集益屜粗抿憶tt創(chuàng)厳範辛乳創(chuàng)規(guī)程軸一般才ii扳節(jié)札【規(guī).林謹計的蛉曲h決柿步雲莊下童地壓丁準莎配法根據產品技術要求、原料條件和生產設備能力，運用數學公式對板帶軋制時的壓下、規(guī)程、速度規(guī)程、溫度規(guī)程、張 力制度和輥型制度的制定。制定板帶軋制規(guī)程應考慮的主要因素板帶軋制規(guī)程設計的原則要求是，充分發(fā)揮設備能力，

2、提高產量和質量，并使操作方便，設備安全。限制壓下量和提高產量的設備因素要提高產量就需要采取相應的措施，如增大壓下量、縮減道次、確定合理速度規(guī)程、縮短軋制周期、合理選擇原料坯重及提高軋機作業(yè)率等。對于可逆式軋機，主要是提高壓下量以縮減道次；對于連軋 機則主要是合理分配壓下量并提高軋制速度。增大壓下量和提高速度都涉及軋制力、軋制力矩和電機功率。從設備能力著眼，限制壓下量和提高速度的因素主要有咬入條件、軋輥及接軸等強度和電機功率等。咬入條件車L制時軋件咬入能力隨軋制速度、軋制溫度、軋件及軋輥材質、輥面及其冷卻潤滑狀況的不同而不同。通常,增加軋制速度則使軋機的咬入能力降低。因可逆式軋機速度可調，故可用

3、低速咬入，使允許咬入角增大。由允許最大咬入角a max即可求出最大壓下量 hmax：a max 與軋制速度的關系為:Mhm* P(1 COscr,)“胡1冷軋時也可用簡化公式 hmax=Rf2 (2)式中D、R分別為軋輥的直徑和半徑；f為摩擦系數。根據實驗資料，通常平輥熱軋時軋制速度/皿訂】0 0.5 bO L5 2.0 2*5 3.5 繪大皎入 AV25 23 22.5 22 21 17 t 軋輥及接軸等設備的強度最大許用軋制力及力矩一般取決于軋輥等設備的強度。通常在二輥及三輥軋機上許用軋制力Pyx取決于軋輥輥身強度，一般可由下式確定：式中D、L、l分別為軋輥直徑、輥身及輥頸長度，mm B為

4、板帶寬度，mm Rb為許用彎曲應力，MPa取為軋規(guī)材質錯鐵合寵鑄鐵鍛鋼合金舉鋼70-8080 90100120120110 140160在現代四輥軋機上，Pyx還取決于支承輥輥頸彎曲強度，此時Pyx可取為式中d、l為軋輥輥頸直徑與長度。最大允許軋制力矩 Mx除了取決于電機額定力矩之外，通常還取決于傳動輥的輥頸強度及萬向接軸的板頭和叉頭強度。 按傳動輥輥頸許用扭轉應力計算的最大允許軋制力Pyx為：仇a/RJi（4）式中d為傳動輥（一般即工作輥）輥頸直徑；n 為許用扭轉應力，取n =0 50. 6R,。 現代四輥軋機附加摩擦力矩很小，可略而不計，故由輥頸強度近似計算允許軋制力矩Mk為:Af抄心 P

5、尹 a/AAA = Cl 4 rj（5）可見 h愈大，則軋制力矩愈大，故在壓下量大的粗軋道次一般應考慮Mix的限制問題。電機功率 即電機過載和發(fā)熱能力的限制。一般常以過載電流來限制最大壓下量和加速度等動態(tài)電流，令過載時的最大功率Max小于過載系數與額定功率Nod的乘積。通常用均方根電流校驗電機的發(fā)熱情況，要使均方根功率N小于電機額定功率N即Nz KN&汕=7+ Nhj”(如 + ：j) Ng (7)式中Nth Nc為軋制功率及空轉功率；tzh t j島為軋制時間和間隙時間；K為過載系數，取K=2. 5。軋制（壓下）規(guī)程對板帶產品質量的影響制訂板帶軋制（壓下）規(guī)程時除了設備因素外還要考慮獲得良好

6、的板形質量和尺寸精度以及金屬的塑性和組織性能。保證板形質量和尺寸精度 必須遵守均勻延伸或板凸度一定的原則去分配各道壓下量，尤其在精軋階段由于板帶變薄，對不均勻變形的敏感性顯著增加，為了保持良好板形，必須使板帶沿寬度方向上各點的延伸率或壓縮率基本相等，亦即必須使板帶軋制前中部和邊部的厚度差（）與軋制后的厚度差 （5 ）之比等于延伸率（入），或者=入5。因此在均勻變形的原則下， 后一道次的板厚差 5要比前一道次的板厚差?。ㄈ?1） 5值。此差值主要取決于軋輥因承受軋制力而產生的撓度差值。這 也就是后一道次軋輥的撓度必須小于前道次的撓度，因而即是后道的軋制力P2必須小于前道的軋制力 Pi，其所需減小

7、的差值可由撓度計算式反推求岀，即A $ = 丄一1 n PJ （Fi -故得（A-l） S（9）式中Ki為軋輥剛度系數（見軋機剛度系數），t /mm由此可見，為保證良好板形，滿足均勻變形條件，在設備強度一定的情況下，使軋制壓力逐道減少是合理的。這就是 通常按逐道減小軋制力原則設計壓下規(guī)程的理論基礎。保證金屬塑性和組織性能 對普碳鋼、低合金鋼而言，軋制時金屬的塑性是足夠的，只是對一些低塑性鋼種的鋼錠，開始軋制時應選擇一定的溫度和壓下量?？紤]到軋制規(guī)程對板帶產品組織性能的影響，應根據合金或鋼種之不同，按規(guī)定的溫度和壓下規(guī)程進行控制軋制和控制冷卻，以保證所需的組織性能。制定板帶軋制規(guī)程的一般方法制定

8、壓下規(guī)程的方法很多，一般可概括為理論方法和經驗方法兩大類。理論方法就是從充分滿足前述制定軋制規(guī)程的原則要求岀發(fā)，按預設的條件通過理論計算或圖表方法以求確定岀最佳軋制規(guī)程。這是理想的和科學的方法。 但是在生產中由于變化的因素太多， 特別是溫度條件的變化很難預測和控制，故雖事先按理論計算確定了壓下規(guī)程，而實際上往往并不可能實現。因而在人工操作時就只能按照實際變化的具體情況，由操作人員憑經驗隨機應變地處理。只有在全面計算機控制的現代化軋機上，才有可能根據具體變化的情況，對軋制規(guī)程進行在線計算控制。由于在人工操作的條件下，理論計算方法比較復雜而用處又不很大：故生產中往往參照現有類似軋機行之有效的實際

9、壓下規(guī)程，亦即根據經驗資料進行壓下分配及校核計算，這就是經驗的方法。此法雖不很科學，但較為穩(wěn)妥可靠，且可通過 不斷校核和修正而達到合理化。因此經驗方法不僅在人工操作的軋機上用得廣泛，而且在現代計算機控制的軋機上也經常采用。例如常用的壓下量或壓下率分配法、能耗負荷分配法等基本上都是經驗方法。即使是按經驗方法制定岀來的壓下規(guī)程， 也和理論法的規(guī)程一樣，由于生產條件的變化，在實際操作中很難按原規(guī)程實現。生產中通常采用原則性與靈活性相結合的方法來處理壓下規(guī)程問題，這就是：（1）根據原料、產品和設備條件，按制定軋制規(guī)程的原則和要求，采用理論的或經驗的方法制定岀一個原則指導性的初步壓下規(guī)程，或者只是從保證

10、設備安全岀發(fā)，通過計算規(guī)定岀最大壓下率的限制范圍。有了這個初步規(guī)程和限制范圍，就基本上保持了原則性和合理性 （2）在實際操作中以此規(guī)程或范圍為基礎，根據當時的實際情況具體靈活掌握，這樣就有了適應具體情況的靈活性。沒有一個原則性規(guī)程或范圍，就難以合理地充分發(fā)揮設備能力；而沒有實際操作中的隨機應變，便無法適應生產條件的變化，保證生產的順利進行。 這兩方面相輔相成，體現為原則性與靈活性的結合。在計算機控制的現代化軋機上，自然更便于從理論原則和要求岀發(fā)，靈活地根據具體情況進行合理軋制規(guī)程的在線計 算和控制。這就更好地體現了原則性和靈活性的結合。事實上，在計算機控制的情況下也不可能在生產中完全按照初設定

11、的壓下規(guī)程進行軋制，而必須根據隨時變化的實測參數，對原壓下規(guī)程進行再整定計算和白適應計算，及時加以修訂，這樣才能軋制岀高精度質量的產品。通常在板帶生產中制定壓下規(guī)程的原則方法和步驟為：（1）在咬入能力允許的條件下，按經驗分配各道次壓下量，包括直接分配各道次絕對壓下量或壓下率、確定各道次壓下量分配率及確定各道次能耗負荷分配比等各種方法；（2）制定速度制度，計算軋制時間并確定逐道次軋制溫度；（3）計算軋制力、力矩及總傳動力矩；（4）校驗軋輥等部件的強度和電機功率；（5）按制訂軋制規(guī)程的原則和要求進行必要的修正和改進。按經驗確定各道壓下量時，原則上一般考慮：（1）開始12道次可留適當余量，即考慮平整

12、坯料厚度及咬入條件而使壓下量稍小一些；（2）然后充分利用設備能力，給予盡量大的壓下量進行粗軋；（3）到精軋階段按板凸度一定原則逐道減小壓下量及軋制力，到末道施以適當輕壓下量，以保證板形、厚度精度及 性能質量。板帶軋制規(guī)程設計的經驗方法和步驟板帶軋制規(guī)程設計常用的經驗方法主要有壓下量或壓下率分配法和能耗負荷分配法。壓下量或壓下率分配法先按經驗分配壓下量或壓下率，然后進行計算校核及修訂。這是最常用的設計方法，廣泛應用于可逆式或往復式板帶軋機如厚板軋機、爐卷軋機、疊軋薄板軋機乃至可逆式冷軋機等的板帶實際生產中。按照這種方法制訂板帶軋制規(guī)程的步驟是：（1）選定軋制方法。例如板坯先縱向軋、橫向軋或角軋（

13、見展寬軋制），以使其達到所需寬度的展寬軋制。達到足夠寬度后，再撥正鋼板軋到規(guī)定厚度或長度。（2）按經驗分配壓下率（量），排出壓下規(guī)程。（3）校核咬入能力。通常熱軋鋼板時的最大咬入角可達15 22，低速咬入時取高值。冷軋時最大壓下量一般可按式確定。（4）為了驗算軋制力能參數，必須先計算確定各道軋制溫度、軋制速度和各道軋制延續(xù)時間。確定速度制度時，在厚板生產中可采用梯形速度圖（見方坯初軋速度規(guī)程）。根據經驗資料取平均加速度a=40r /（min?s），平均減速度 b=60r /（min?s）。由于咬入能力很富余，且咬入時速度高更有利于軸承油膜形成，故可采用穩(wěn)定速度咬入。第3，4道的咬入速度取m=2

14、0r/min ； 5、6、7道取，m=40r/min ； 8、9、10道取m=60r/min。為了減少反轉時間，一般采用較低的拋出速度n?，例如取n2=20r/min，但個別間隙時間長的道次可取厲=壓。每道軋制延續(xù)時間等于間隙時間加純軋時間（見軋制圖表），前者按經驗資料選取，后者按各段軋制速度及軋件長度算岀。為確定軋制溫度，須先求岀逐道溫度降。高溫時鋼板溫度降可按輻射散熱近似計算：加=）2,（10）式中T1為前一道絕對溫度，K； z為輻射時間，即該道的軋制延續(xù)時間，h ； h為板帶厚度，mm為設備安全著想，確定各道溫度應以板帶尾部為準。按式（10）逐道算岀的軋制溫度，列于表中。(5) 計算各道

15、的變形抗力。為了能按變形抗力曲線或其數學模型查找或計算變形抗力，必須先求岀各道的變形程度 & ( h/ H,% )和平均變形速度，后者可按下式求出： = 2v a/AA/C/(27 + A)(11 式中R、v分別為軋輥半徑及線速度。然后根據廠及變形溫度等按鋼種變形抗力曲線或數學模型求岀該道的變形抗力。(6) 計算各道的平均軋制單位壓力 P及總軋制力P。根據厚板軋制情況可取應力狀態(tài)影響系數 nz=0. 785+0. 251/h式中h，為變形區(qū)軋件平均厚度，I為變形區(qū)長度。在厚板軋制時軋制單位壓力一般在200MPa以下，故可忽略軋輥彈性壓扁的影響，可取l= VR h。計算出p，以后，再按式P=bl

16、p，算出總軋制力，式中b為板帶寬度。(7) 計算傳動力矩。軋制力矩按下式計算AfCfl 8(1 -式中E、y為軋輥材料的彈性模量及泊松數。則壓扁后的變形區(qū)長度為(21)在電子計算機自動控制的現代化熱連軋機上，根據各連軋機的具體情況，通過數理統(tǒng)計方法得岀回歸系數各自不同的金屬變形抗力和應力狀態(tài)影響因素的各種復雜的數學模型，用以計算岀各道的軋制力。并在實際軋制過程中， 通過第一、架軋機的實測壓力進一步修正這些數學模型，亦即通過自適應計算使軋制壓力能得岀更加準確的結果。這些都只有在全面計算機控制的條件下才可能實現。(9) 設定各機架壓下位置即空載輥縫值。在軋制過程中，由于軋機的彈跳，軋岀的帶鋼厚度h等于原來的空載輥縫再加彈跳值?？紤]實際生產中“零位調整”預壓靠的影響，由下式求岀各架軋機的相當空載輥縫S:A 二桑 + - PJ/K(22)式中P、Po分別為軋制力及預壓靠力；K為軋機剛度系數(t / mm。生產中為了提高預報精度，實際控制時還需加進軋機剛度補償和軸承油膜厚度補償，即其實際壓下位置設定值應為乂耳向 + 占+ & -一一 8)3(2