熱軋帶鋼設(shè)計14×2000改

1、材料成型課程設(shè)計熱軋中厚板工藝設(shè)計指導老師：*姓 名： 學 號： 班 級： 專 業(yè)： 2012 年 * 月 * 日安徽*大學目錄1. 題目及要求2. 工藝流程圖3. 軋制規(guī)程設(shè)計3.1 軋制方法3.2 安排軋制規(guī)程3.3 校核咬入能力3.4 確定速度制度3.5 確定軋制延續(xù)時間3.6 軋制溫度的確定3.7 計算各道的變形程度3.8 計算各道的平均變形速度3.9 求各道的變形抗力3.10 計算各道次的平均單位壓力3.11 計算各道軋制力矩 4. 檢驗軋輥等部件的強度4.1 支撐軸強度計算4.2 工作輥強度計算 5. 電機功率校核 6. 車間平面布置圖 7. 總結(jié) 8. 參考文獻一、題目及要求1、

2、題目：熱軋中厚板工藝設(shè)計，使成品尺寸規(guī)格為14*2000mm課程名稱：材料成型課程設(shè)計課程類型：必修課教學對象：材料成型專業(yè)本科生2、設(shè)計目的材料成型課程設(shè)計是材料成型專業(yè)必修課之一，是課程教學的一個重要環(huán)節(jié)。其軋鋼方向的課程設(shè)計要求達到以下目的：1）把塑性工程學、塑性加工原理、塑性加工車間設(shè)計、孔型設(shè)計等專業(yè)課程中所學的知識在實際設(shè)計工作中綜合加以運用，鞏固所學的專業(yè)知識，提高對專業(yè)知識和相關(guān)技能的綜合運用能力。2）本次設(shè)計是畢業(yè)設(shè)計前的最后一個教學環(huán)節(jié)，為進一步培養(yǎng)學生工程設(shè)計的獨立工作能力，團隊協(xié)作意識，樹立正確的設(shè)計思想，掌握工藝設(shè)計的基本方法和步驟，為畢業(yè)設(shè)計工作打下良好的基礎(chǔ)。3、

3、已知條件主要設(shè)備參數(shù)項目粗軋機精軋機軋機型式四輥可逆軋機PC軋機工作輥輥身尺寸 /mmØ850Ø950×3800Ø850950×3800支撐輥輥身尺寸 /mmØ17001800×3700Ø17001800×3700工作輥輥頸尺寸 /Ø500×480Ø450×420支撐輥輥頸尺寸 /Ø1200×1150Ø1200×1150工作輥材質(zhì)合金鑄鐵合金鑄鐵支撐輥材質(zhì)鑄鋼鑄鋼最大軋制壓力 /MN7070最大軋制力矩 /MN*m2×

4、;2.62×1.975最大軋制速度 /ms-14.2396.123最大工作開口度 /mm500400主電機功率 /Kw2×50002×5500主電機轉(zhuǎn)速 /rpm04590065130壓下速度 /mm s-12515本設(shè)計主電機的功率分別選用：粗軋機組 =2×5000精軋機組 =2×5500計算鋼種：Q235坯料及產(chǎn)品規(guī)格坯料：2000*1500*200 mm厚的連鑄坯規(guī)格：14*2000（mm）4、基本要求獨立完成工藝流程、規(guī)程設(shè)計（孔型設(shè)計），掌握工藝設(shè)計的基本內(nèi)容，基本步驟和方法，熟練使用Auto CAD進行工程圖的繪制。具體要求： 1）

5、獨立完成自己所負責的內(nèi)容； 2）熟練搜集查閱文獻資料； 3）綜合運用所學的專業(yè)知識進行設(shè)計計算； 4）熟悉計算機繪圖、文字及圖表處理； 5）完成設(shè)計報告，要求文字通暢，結(jié)構(gòu)明晰； 6）嚴格按照課程設(shè)計進度和教師要求，高質(zhì)量地完成課程設(shè)計工作。5、設(shè)計說明書產(chǎn)品技術(shù)要求1）、牌號及化學成分（GB/T 700-1988） Q235 等級A 含碳量0.14%0.22%，含硅量0.12%0.30%,含錳量0.30%0.65%，含磷量小于0.045%，含硫量小于0.050% 脫氧方法：F沸騰鋼、b半鎮(zhèn)靜鋼、Z鎮(zhèn)靜鋼 2）、力學性能：屈服強度235Mpa、抗拉強度375460Mpa 3)、交貨狀態(tài)：正火

6、4）、工藝性能：塑性高，焊接性能好，可用于拉深、彎曲 5）、表面質(zhì)量：表面缺陷少，表面平坦及光極度高步驟：1）、在咬入能力允許的條件下，按經(jīng)驗分配各道次壓下量，這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）、計算軋制壓力、軋制力矩及總傳動力矩；4）、檢驗軋輥等部件的強度和電機功率；5）、按前述制定軋制規(guī)程的原則和要求進行必要的修正和改進二、工藝流程圖：1、中厚板生產(chǎn)工藝流程設(shè)計如下圖：2、工藝制度： 在保證壓縮比的條件下，坯料尺寸盡量小。加熱時出爐溫度應在1120°-1

7、130°，溫度不要過高，以免發(fā)生過熱或過燒現(xiàn)象；用高壓水去除表面的氧化鐵皮，矯直時選用輥式矯直機矯直，開始冷卻溫度一般盡量接近終軋溫度，軋后快冷到相變溫度以下，冷卻速度大多選用510或稍高些。切邊用圓盤式剪切機進行縱剪，然后飛剪定尺。三、軋制規(guī)程設(shè)計3.1 軋制方法先經(jīng)立輥側(cè)壓及縱軋兩道至板坯長度等于鋼板寬度，然后轉(zhuǎn) 90°度，橫軋到底。3.2 安排軋制規(guī)程采用按經(jīng)驗分配壓下量再進行校核及修訂的設(shè)計方法，先按經(jīng)驗分配各道壓下量，排出壓下規(guī)程如表 3.1道次出口厚度/mm軋后寬度/mm軋后長度/mm壓下量/mm壓下率/%0200.0015002000.00轉(zhuǎn)鋼/粗軋1175.

8、0420001713.5924.9612.52143.5320002090.1631.5118 3113.3920002645.7430.1421489.5820003348.9623.8121570.7720004239.0817.8221655.9120005365.7714.8621744.1720006791.9411.7421 834.9020008595.999.2721927.92200010744.996.9820 精軋 1022.06200013599.275.86191118.31200016384.493.75171215.56200019280.212.78151314

9、200021428.571.5610表3.1 壓下規(guī)程編排13.3 校核咬入能力根據(jù)咬入角、壓下量h=Hh和軋輥直徑D三者之間關(guān)系： h=D(1COS)，軋輥直徑D取 900mm， 熱軋鋼板時咬入角一般為15°22°。 =D(1COS)=65.53 故咬入不成問題。3.4 確定速度制度中、厚板生產(chǎn)中由于軋件較長，為操作方便，可采用梯形速度圖（如圖3.1）。根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)取平均加速度 a=40rpm/s，平均減速度 b=60rpm/s。由于咬入能力比較富余，故可采用穩(wěn)定高速咬入，對第 1 道，咬入速度取 n1=20rpm 對于 2、3 道，咬入速度取 n1=40rpm，對于 4

10、、5 道取 n1=60rpm，對于 611 道取 n1=80rpm，最后兩道取n1=100rpm。為減少反轉(zhuǎn)時間，一般采用較低的拋出速度n2，例如取 n2=20rpm但，對間隙時間長的個別道次可取 n2=n1。（p277）圖3.13.5 確定軋制延續(xù)時間如圖 3.1 所示，每道軋制延續(xù)時間 tj=tz+t0，其中t0 為間隙時間，tzh=t1+t2。設(shè)v1 為t1時間內(nèi)的軋制速度，v2為t2時間內(nèi)的平均速度，l1及l(fā)2為在t1及t2 時間內(nèi)軋過的軋件長度，l為該道次軋后軋件長度，則v1 = Dn1/ 60, t2 = (n1-n2)/b，故減速段長 l2=t2v2，而 t1=(l-l2)/v1

11、=(l-t2v2)/v1。D 取平均值。對于1 道取n1=n2=20;對于2、3道取n1=40，n2=20;對于4、5道取n1=60，n2=20;對于612道取n1=100，n2=20；對于最后兩道取n1=100，n2=20。再確定間隙時間 t0 ：根據(jù)經(jīng)驗資料在四輥軋機上往返軋制中，不用推床定心時（l<3.5），取 t0=2.5s，若需定心，則當 l< 8m 時取t0=6s，當 l > 8m 時，取 t0=4s。已知 tzh 及 t0，則軋制延續(xù)時間便可求出道次軋后長度/mm軋制速度n1/rpm拋出速度n2/rpm軋輥線速度/ms-1軋制延續(xù)時 間/s軋制溫度/020001

12、150轉(zhuǎn)鋼/粗軋11713.592020942.004.321149.4422090.1640201884.003.941148.82粗軋 32645.7440201884.004.241147.9843348.9660202826.004.351146.8954239.0860202826.008.171144.3165365.7780203768.008.421140.9876791.9480203768.008.801136.6288595.9980203768.007.281132.13910744.9980203768.007.851126.17精軋 1013599.27802037

13、68.008.611118.071116384.4980203768.009.351107.781219280.21100204710.009.431096.011321428.57100204710.009.881082.87粗軋總時間57.37精軋總時間37.27表3.2 壓下規(guī)程編排23.6 軋制溫度的確定為了確定各道軋制溫度，必須求出逐道的溫度降。高溫是軋件溫度降可以按輻射散熱計算，而認為對流和傳導所散失的熱量大致可與變形功所轉(zhuǎn)化的熱量相抵消。由于輻射散熱所引起的溫度降在熱軋板、帶時，可用以下公式近似計算：式中: t相鄰兩道次間的溫度降，； h前一道軋出厚度，mm； 前一道軋制溫度，K

14、； Z前后兩道間的時間間隔，s； 則每道次的軋制溫度為：T1t (數(shù)據(jù)見表 3.2） 3.7 計算各道的變形程度3.8 計算各道的平均變形速度 計算各道的平均變形速度 ，可用下式計算變形速度道次12345678910111213變形速度（s-1）1.183.133.806.417.0110.8112.1613.5914.9417.2117.0421.8618.76式中R、v軋輥半徑及線速度。3.9 求各道的變形抗力查變形抗力曲線（Q235） 如下圖：各道次變形抗力數(shù)據(jù)如表道次溫度（）壓下率（%）修正系數(shù)變形速度（s-1）變形抗力（Mpa）11149.4412.50.871.1855.72114

15、8.82180.953.1370.331147.98210.9823.8074.641146.89210.9826.4180.551144.31210.9827.0182.561140.98210.98210.8190.371136.62210.98212.1694.381132.13210.98213.6894.391126.17200.9814.9498101118.07190.9617.2199.8111107.78170.9417.0499.6121096.01150.9121.86107.4131082.87100.8418.7699.13.10 各道次的平均單位壓力（）根據(jù)中、厚板

16、軋制的情況，可取應力狀態(tài)影響系數(shù)=0.785+0.25L/,其中h為變形區(qū)軋件平均厚度，l為變形區(qū)長度，單位壓力大（>20×107Pa）時應考慮軋輥彈性壓扁的影響，由于軋制中厚板時一般應在此值以下，故可不計壓扁影響，此時變形區(qū)長度 。道次12345678910111213變形區(qū)長度（mm）106.0119.1116.5103.589.581.872.764.656.051.441.135.426.5變形抗力（Mpa）55.770.374.680.582.590.394.394.39899.899.6107.499.1平均厚度（mm）187.52159.29128.46101.4

17、980.1863.3450.0439.5431.412499201916.9414.78平均單位壓力（Mpa）59.378.686.896.3101115124.5129.4140.1149.1148.2161.5140.53.11 計算各道總壓力由公式 P = B l可計算得到，數(shù)據(jù)見表：道次12345678910111213總壓力(*105N)125.7187.2202.2199.3180.8188.1181167.2156.9153.3121.8114.374.53.12 計算傳動力矩3.12.1 軋制力矩按下式可計算得到： 式中 -合力作用點位置系數(shù)（力臂系數(shù)），中厚板一般取0.4到0

18、.5，粗軋道次取大值，隨軋件變薄則取小值。則計算結(jié)果見表：道次12345678910111213位置系數(shù)0.50.490.490.480.470.460.450.440.430.420.410.404軋制力矩（*105N·m）13321.823.119.815.214.211.89.57.66.64.13.21.63.12.2 摩擦力矩 傳動工作輥所需要的靜力矩，除軋制力矩以外，還有附加摩擦力矩Mm，它由以下兩部分組成，即Mm=Mm1+Mm2,其中Mm1 在本四輥軋機可近似由下式計算：式中 f-支撐輥軸承的摩擦系數(shù)，取f=0.005；dz-支撐輥輥頸直徑，dz=1200mm；Dg、D

19、z-工作輥及支撐輥直徑，Dg=900mm,Dz=1800mm.代入后，可求得Mm1=0.003PMm2 可由下式計算式中 -傳動效率系數(shù)，本軋機無減速機及齒輪座，接軸傾角3°，故取= 0.94，故得Mm2=0.06(Mz+Mm1)。Mm=Mm1+Mm2=0.06Mz+0.00318P3.12.3 空轉(zhuǎn)力矩 軋機的空轉(zhuǎn)力矩（Mk）根據(jù)實際資料可取為電機額定力矩的3%6%，又，粗軋機組 =2×5000精軋機組 =2×5500粗軋時，Mk = （0.030.06）0.975×2×5000/40=（7.314.6）×103取Mk = 104

20、N·m精軋時，Mk = （0.030.06）0.975×2×5500/40=（8.0416.08）×103取Mk = 1.4×104 N·m3.12.4 總軋制力矩這里采用穩(wěn)定速度咬入，即咬鋼后并不加速，故計算傳動力矩時忽略電機軸上的動力矩。因此，電機軸上的總傳動力矩為：M=1.06Mz+0.00318P+Mk各數(shù)據(jù)計算結(jié)果如表：道次12345678910111213總壓力(*105N)125.7187.2202.2199.3180.8188.1181167.2156.9153.3121.8114.374.5軋制力矩（*105N

21、83;m）13.321.823.119.815.214.211.89.57.66.64.13.21.6摩擦力矩（*105N·m）1.201.902.031.821.491.451.281.101.00.950.630.560.33總力矩（*105N·m）14.6023.8025.2321.7216.7915.7513.1810.708.657.624873.902.07四、軋輥強度校核（方法參考鄭光文老師主編的<塑性加工設(shè)備>2001年7 月版第20 頁例題）圖 4.1 軋輥示意圖圖4.2 軋輥受力分析圖圖 4.3 支撐輥彎矩圖圖4.4 工作輥扭矩圖4.1 支撐輥強度計算支撐輥輥身中央承受最大彎曲力矩計算公式推導如下（受力分析如圖4.2）：Mmax = p×（a / 4 l / 8）式中 p - 最大軋制力 a - 壓下螺絲中心距 l - 支撐輥輥身長度其中p = 70000KN，a = 4850mm，l = 3700mm 故最大彎矩Mmax = 52.5×103KN·m輥身中央的彎曲應力輥頸處危險斷面應力4.2 工作輥強度計算輥頸扭轉(zhuǎn)應力又因為，支撐輥材質(zhì)為鑄鋼，許用應力 = 160 Mpa；工作輥材質(zhì)為合金鑄鐵 = 140 Mpa , = 84 M