鋁合金板材熱軋工藝制度優(yōu)化

1、鋁合金板材熱軋工藝制度設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)計(jì)專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：_指導(dǎo)老師:吳運(yùn)新目錄一、鋁合金板材熱軋工藝制度設(shè)計(jì)題目?jī)?nèi)容二、軋機(jī)的選擇三、熱軋工藝制度的確定1、熱軋溫度與錠坯加熱1）、熱軋溫度2）、錠坯加熱2、熱軋壓下制度1）、總加工率的確定2）、道次加工率的確定3）、軋制道次的確定4）、軋制參數(shù)選取及各道次軋制力計(jì)算3、冷卻潤(rùn)滑四、熱軋工藝流程圖五、參考文獻(xiàn)六、附件鋁合金板材熱軋工藝制度優(yōu)化一、鋁合金板材熱軋工藝制度優(yōu)化題目?jī)?nèi)容1）、合金牌號(hào)：1050A系列合金。1050鋁合金為純鋁中添加少量銅元素形成，具有極佳的成形加工特性、高耐 腐蝕性、良好的焊接性和導(dǎo)電性。廣

2、泛應(yīng)用于對(duì)強(qiáng)度要求不高的產(chǎn)品，如化工儀器、薄板加工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零件、熱交換器、鐘表面及盤面、 銘牌、廚具、裝飾品、反光器具等。其屈服極限為（7 =76Mpa。2）、板寬度：1600mm。3）、板厚度：坯料400mm；成品：板料厚15mm。4）、軋機(jī)：?jiǎn)螜C(jī)架可逆軋制；速度：小于 100m/min。二、軋機(jī)的選擇單機(jī)架雙卷取熱軋機(jī)是在軋機(jī)入口和出口處各帶一臺(tái)卷取機(jī)的可逆式軋機(jī)， 它既可以作為熱粗軋機(jī)，又可以作為熱精軋機(jī)。經(jīng)加熱的鑄錠在輥道上通過(guò)多道 次可逆軋制，軋至18-25m m,根據(jù)題目所給參數(shù)，要求成品軋至10-20m m,因此可以選用單機(jī)架雙卷取熱軋機(jī)。表 1為 930mm

3、/1500mmx2250mm四輥可逆 式單機(jī)架雙卷取軋機(jī)的基本參數(shù)：表1 930mm/1500mmx2250mm四輥可逆式單機(jī)架雙卷取軋機(jī)的基本參數(shù)工作輥直徑/mm930工作輥輥面寬度/mm2250支承輥直徑/mm1500支承輥輥面寬度/mm2500軋制速度（最大直徑時(shí)）/m min-10/100/200主電機(jī)功率/kW2x7000最大軋制力/kN40000乳液最大流量/L minV約 10900立式滾邊機(jī)（立輥）:直徑/mm956輥面寬度/mm1760立軋速度（最大直徑時(shí)）/m min-10/90/230電機(jī)功率/kW2x1400總軋制力/kN7500乳液最大流量/L min500卷取機(jī)：型

4、式全寬度4扇形塊膨脹軸式最大卷取速度/m min 1225張力/kN250/25電機(jī)功率/kW2x150三、熱軋工藝制度的確定1. 熱軋溫度與錠坯加熱1）.熱軋溫度熱軋溫度一般包括開(kāi)軋溫度和終軋溫度。合金的平衡相圖、塑性圖、變形抗力圖，第二類再結(jié)晶圖是確定熱軋開(kāi)軋溫度范圍的依據(jù)，熱軋的終軋溫度是根據(jù)合金的第二類再結(jié)晶圖確定的，鋁及鋁合金在熱軋開(kāi)坯軋制時(shí)的終軋溫度一般都 控制在再結(jié)晶溫度以上。根據(jù)表2,1050鋁合金熱初扎的開(kāi)軋溫度為 420-500 C, 終軋溫度為350-380 C,熱精軋的開(kāi)軋溫度為350-380 C,終軋溫度為230-280 C。表2部分鋁及鋁合金熱軋開(kāi)軋溫度和終軋溫度會(huì)

5、金熱刖軋軋制溫度/弋熱精乳軋制溫度嚴(yán)c開(kāi)軋溫麼共軋肚度開(kāi)軋溫度終軋溫度1 X X X420-5003H-38Q3SQ-380230 - 2BOS003450500350400350380250 -3005052450-510350 - 4205504002503005AQ3410510330 420350 -400250-3005A05450 4&0330-420350*400250-3005A06斗30 -470350-420350400250 “煩2024420-4403M-43023O-3OT6061410-500350*420350-400250-30070753S0 -410350-

6、40035O-3SO250300根據(jù)上述各項(xiàng)數(shù)據(jù)制定1050鋁合金熱軋軋制規(guī)程表。熱粗軋開(kāi)軋溫度：（465 一 15 ）C熱粗軋終軋目標(biāo)厚度：15mm熱粗軋終軋溫度（370 一 10）C2）錠坯加熱加熱制度包括加熱溫度、加熱時(shí)間及爐內(nèi)氣氛。加熱溫度應(yīng)滿足熱軋溫度的要求。 實(shí)際生產(chǎn)中，為補(bǔ)償出爐后的溫降，通常 金屬在爐內(nèi)的溫度應(yīng)高于熱軋溫度。對(duì)于鋁合金加熱溫度不能過(guò)高。加熱時(shí)間包括升溫和均熱時(shí)間。加熱時(shí)間可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：t=(12-20) H式中：t錠坯加熱時(shí)間，min;H錠坯厚度，mm鋁和鋁合金取最大值，已知 H=40Q 則 t=20*20=400（min）錠坯需加熱400分鐘爐內(nèi)氣氛：

7、鋁和鋁合金鑄錠通常在箱式或半連續(xù)式電阻加熱爐中加熱，爐內(nèi)氣氛是空氣為了提高加熱速度，促使加熱均勻在爐內(nèi)常采用風(fēng)機(jī)實(shí)行強(qiáng)制熱循環(huán) 流動(dòng)。2 熱軋壓下制度1）總加工率的確定：Hh400 -15 .&總=100%=96.25%H4002）道次加工率的確定：制定道次加工率應(yīng)考慮鋁合金板的高溫性能、咬入條件、鋁板質(zhì)量要求及其 設(shè)備能力。不同軋制階段道次加工率確定原則是： 開(kāi)始軋制階段，鑄錠塑性差，且受咬入條件限制。道次加工率比較小，一般為2-10%，因?yàn)榍皫椎来沃饕亲冭T造組織為加工組織，滿足咬入條件。對(duì) 包鋁鑄錠，為了使包鋁板與其基體金屬之間牢固焊合，頭一道次的加工率應(yīng)小于5%采用較低的到此加工率，干

8、壓 3-5道次。 中間軋制階段，隨金屬加工性能的改善，如果設(shè)備條件允許，應(yīng)盡量加大道次變形量，對(duì)硬鋁合金道次加工率可達(dá) 45%以上，軟鋁合金可達(dá)50%上, 大壓下量的軋制將產(chǎn)生大的變形熱補(bǔ)充帶材在軋制過(guò)程中熱的損失，有利于維持正常軋制。軋制幾個(gè)道次之后可采用立輥軋邊，并按工藝要求調(diào)整立輥的壓下量， 以防止熱軋裂邊，控制軋件寬度。中間道次后期壓下量應(yīng)使軋制壓力與輥型相適 應(yīng)，以便控制板凸度。 最后軋制階段，一般道次加工率減小。為防止熱軋鋁板產(chǎn)品產(chǎn)生粗大晶粒，熱軋最后道次的加工率應(yīng)大于臨界變形量15-20%;熱軋最后兩道次溫度較低，變形抗力較大，其壓下量分配應(yīng)保持帶材具有良好的板形及表面質(zhì)量。3）

9、軋制道次的確定總軋制道次取決于熱軋總加工率和道次加工率。軋制道次與熱軋總加工率和平均道次加工率道的關(guān)系為:n=lg(1- &總)/lg(1-e)平均道次加工率通常為力大的取上限。15%-40%E右金屬塑性好、抗力低、錠坯窄、軋機(jī)能根據(jù)以上原則可取 &道=25% 則 n= lg(1- 0.9625 )/lg(1-0.25)=11.413所以總軋制道次為12道次。根據(jù)上述各項(xiàng)數(shù)據(jù)制定1050鋁合金軋制壓下規(guī)程表表3 1050鋁合金熱軋軋制壓下規(guī)程軋制道次厚度/mm壓下量/mm變形率/%備注1；380；20523404010.532905014.74240；5017.25M90：5020.86140

10、5026.37；905035.78；60；3033.39402033.3101332.511；19829.61215421.14) 軋制參數(shù)選取及各道次軋制力計(jì)算：1、根據(jù)前述原則選取合適的軋制速度，各道次軋制參數(shù)如下表表4 1050鋁合金各道次軋制參數(shù)道 次軋前長(zhǎng) 度Ih (mm)軋前寬度Bh (mm)軋前厚 度H(mm)軋后厚 度h(mm)開(kāi)軋 溫度T(K)軋制速 度u(m/s)軋制時(shí) 間 (s)14000.01600.0400380738130024204.81602.2380340731230034680.61608.6340290724228045453.4:1618.7290240

11、7182.5：23056541.81630.62401907132.525068191.5 :1644.8190140708:2.5：270710996.31662.9140907043200816856.91687.490606993210925022.6 11705.1604069232301037218.21719.6402768332501154775.81731.02719670 :3.52801277475.31739.119156523.53002、各道次軋制力計(jì)算第一道次1) 一般參數(shù)計(jì)算H _ h道次加工率&=H - =20/400=5%H變形區(qū)長(zhǎng)度 I = R=h= .46

12、5 20=96.4 (mrh變形區(qū)幾何形狀系數(shù)1/ -= R - 2 = 96.4 2 =0.2471由/的確定方法 H +h 400 +380知，當(dāng) 0.051/-1 時(shí)，n仔=(丄).4=1.75 hAh該道次寬展量 B = C , R h =0.45*20/400*96.4=2.17( mrhH軋后軋件寬度 Bh 二 Bh：B=1600+2.17=1602.2(mm)H x Bu L軋后軋件長(zhǎng)度 IhH -=(400*1600*4000)/(380*1602.2)=4204.82 Bh(mr)2)二與K值的計(jì)算2 .: h平均變形程度=(2*20)/(3*400)=3.33%3 H2v

13、h 2 1201、平均變形速度u -=0.53 (s )H +h R 400 +380 I 465溫降氏的計(jì)算：首先計(jì)算公式中參數(shù)，二300s，軋件重量G=6912(Kg)， 查閱相關(guān)資料，的金屬熱輻射系數(shù) K取3，比熱c取0.9，T,=465+273=738 ( K)平均散熱表面積F按下式計(jì)算：(HLH 亠 BhLh ) ； 2 亠(hLh 亠 BhLh) ： 2F = (HLhBHLh) ； (hLhBhLh)=(400*4000+1600*4000)*2+(380*4204.8+1602.2*4204.8)*2/2=10.21( m2)將上述參數(shù)帶入，計(jì)算溫降A(chǔ)t。込(衛(wèi))4一74丄 3

14、.2代300 陛 丫 _7丄 1.19( C )3600cG100 一 3600x0.9x6912 陽(yáng)00 丿平均變形溫度 t =465-1.19/2=464.4( C)根據(jù)匚=3.33%, t =464.4 C U =0.53 s,查真實(shí)應(yīng)力曲線圖，可得C =23MPa 求 K值 K=1.15& =1.15*23=26.45 MPa。3) 計(jì)算應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)n/按西姆斯公式計(jì)算得：n P =0.785 0.25-=0.848 Kh4) 計(jì)算平衡單位壓力Pp = na K =0.848*26.45=39.24( MPa5) 求接觸面積F如忽略軋輥彈性壓扁，則_ b u bF = B l H h

15、l =1601.1*96.4=154403 mm226) 計(jì)算軋制壓力P軋制壓力 P=p *F=39.24*154403=6059.5 (kN)則第一道次軋制力約為6060kN以后各道次軋制力計(jì)算方法與第一道次相同計(jì)算結(jié)果如表5所示表5各道次軋制壓力及相關(guān)參數(shù)計(jì)算結(jié)果道 次變形抗力云(MPa)K值 (MPa)應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)n：?jiǎn)挝粔毫 (MPa)接觸面積F(mm2)軋制壓 力 P(kN)12326.45j.84839.24154403.0 J6059.522731.050.88540.53218947.48873.632933.350.91640.85246052.4 :10052.44323

16、6.800.94443.33247723.710733.15 二3439.10:0.98644.22249715.4 11041.5 :63742.551.05746.43252181.9 11708.974147.151.20956.98255426.9 114555.18 14349.451.27763.15200346.2 12652.694652.901.38873.41165133.8 12122.6104855.201.50583.07134139.5 .11143.111 :4956.351.58889.46105822.4 9466.6 125259.801.50489.9375091.26752.73. 冷卻潤(rùn)滑熱軋是軋件與軋輥處于高溫、高壓及高摩擦條件下的軋制過(guò)程。熱軋時(shí)冷卻 潤(rùn)滑的作用是減少摩擦，降低能耗；冷卻軋輥，控制輥型，改善板型；防 止粘輥，改善產(chǎn)品表面質(zhì)量；減少輥面磨損及輥裂，增加軋輥壽命；對(duì)熱軋冷卻潤(rùn)滑劑有如下要求：潤(rùn)滑油閃點(diǎn)高，高溫潤(rùn)滑性好；較高的 油膜強(qiáng)度，承受軋制壓力大而油膜不至