鋁板冷軋工藝計算及校核

1、第四章：冷軋工藝理論和計算4.1 軋制規(guī)程的設計1.1 基本概念軋制規(guī)程也叫做軋制制度，它包括壓下制度、速度制度、溫度制度、張力制 度和輥型制度，是指軋制過程中各道次的壓下量分配以及相應的力能參數(shù)設定。 它主要式根據(jù)產品的技術要求、 原料條件及生產設備的情況， 運用數(shù)學公式 （模 型）或圖表進行計算， 從而確定軋制方法， 確定壓下制度、 速度制度、 溫度制度、 張力制度和輥型制度， 以便在安全操作條件下得達到優(yōu)質、 高產、低消耗的目的。4.2 制定軋制規(guī)程的原則和要求1 在設備能力容許的條件下盡量 （提高道次壓下量、 縮減軋制道次、 縮短軋制 周期、確定合理速度規(guī)程等等）提高產量。2 在保證操

2、作穩(wěn)定的條件下提高質量。 總之，充分而又合理地發(fā)揮軋機的設備能力， 通過適當減少軋制道次和提高軋 制速度來增加產量，保證產品的質量。3 壓下規(guī)程的分配依據(jù)和要求制定壓下的依據(jù)是產品厚度精度、板形和表面質量規(guī)定、最大軋制力Pmax、最 大軋制力矩MU、最大電機功率成品尺寸等；壓下規(guī)程的中心內容就是要確 定由一定的板坯軋成所要求的成品的變形制度， 即采用的軋制方法、 軋制道次及 每道壓下量的大小。冷軋板帶鋁壓下規(guī)程的制定一般包括原料規(guī)格的選擇、 軋制方案的確定以及 各道次的壓下量的分配與計算。 冷軋各道次的分配： 由于第一道次的后張力太 小，而且熱軋來料的板形與厚度偏差不均勻，甚至呈現(xiàn)浪形、飄曲、

3、鐮刀彎或鍥 形斷面，致使軋件對對中難以保證， 給軋制帶來一定的困難， 第一道次不宜過大 也不要太小； 中間道次的壓下分配， 基本上可以從充分利用軋機能力出發(fā)， 或按 經驗資料確定各壓下量； 后幾道次雖然絕對壓下較小， 但帶鋼的加工硬化程度很 大，變形抗力大，因此后幾道次壓下量則受帶鋼對軋制壓力的限制，最后12道次為了保證板型及厚度精度，一般按經驗采用較小的壓下率。常用制定制定壓下規(guī)程的方法：由于道次的分配受各種因素因素的影響，要用精確的理論公式來計算出來是不太實際的， 一般先按經驗并考慮規(guī)程制定的 一般原則和要求，分配各道的壓下量，最后較核設備的負荷及各項限制條件， 予 以修正。4.3軋制壓力

4、的計算合金牌號軋機選擇原料尺寸2024鋁卷500/1250x 1700mm 四重可逆冷軋機。6x 1332.5x 200125mm冷軋帶式生產的軋制規(guī)范，帶式生產的鋁合金熱軋卷需要預先退火后再進行冷軋，退火規(guī)范如下：合金牌號溫度保溫時間冷卻方式2024鋁合金390-4401h以小于30度/h 的冷卻速度緩冷。當溫度為250度以 下出爐1總加工率的確定：硬鋁合金加工率可達80%以上。2，壓下量分配及基本參數(shù):c 1.20nm,亠 1.20nmcc 1.08n0.72mm6mm4.8nm3.6nm2.52nm1.8nm20%25%30%28.6%3軋制變形區(qū)主要參數(shù):咬人角：a =（冷軋變形率小可

5、用此公式計算）ai =0.069a2 =0.069a3 =0.066 a4 =0.053 心=0；:11 =20% Q =20%：】2 =40% * =40% ；：13 =58% H -h0a廠丁4冷軋軋制力計算:H :開坯時坯料厚度mm04 =58%14 =70%由上杳鋁3-2-16圖得:(o.2)oi =130Mpab(o.2)ii =230Mpa 二(0.2)02 =230二(0.2)12 =280 匚(0.2)03 =280 :(0.2)13 =290 二(0.2)04 =290Mpa 二(0.2)14 =295Mpa k + k因為 k。=1.15%2)。k1.15?(0.2)1由上

6、得：k1 =207Mpak2 =293.25MpaE=327.75Mpak4 =336.38Mpa*圖3-2-16屈服膜度與變形程度的關系| 他'(f 二 2 013jj|?g| 2口 3* 3 LA 4 LA 12、5LY11, LF3)6一JF2M一U；2b *匕b. k6=(4.3-O.5h0 )9.8 , - 1 = (5.67-0.60 h )9.8由上得：k 1=186.96Mpa k2 =266.74Mpa k 3=295.12Mpa k 4 =298.99MpaC.不考慮彈性壓扁時的接觸弧長度:l R h (mm)h=17.32mml2=17.32mm l3=16.43

7、mm l4 =13.42mmd.r)2f：摩擦系數(shù)，在此用煤油潤滑取0.16由上得：mb =0.26m 2 =0.44 m3=0.24m4 =0.16e.求出口二空詈匕 其中對于鋼軋輥c=1.0610hn-i =0.03n2=0.05n3 =0.09n4 =0.15f.根據(jù)鋁板帶軋制圖4-20 得:flm =h由上得：mb =0.54m2 =0.70m3=0.55m4 =0.50所以 l1 =18.23mm l2=18.38mm l3=10.52mm l4 =6.75mmg.平均單位軋制力p的計算p =（R -；）PMF鋁板軋制圖 3-2-20 PMF:壓力倍增系數(shù)由上得：p-i =243.0

8、5Mpap2 =400.11Mpap3 =413.17Mpap4 =388.69Mpah.冷軋軋制力PP 二 P F 二 P b I8 = 0. 4-5h I h由上得厶Bi=1.64mm（寬展除在熱軋及冷軋開坯道次考慮，冷軋其余道次不考慮）所以：Pi =5906694N=590tp2 =980tp3 =579tP4 =349t4.4軋制力矩的計算4.4.1制定軋制規(guī)程必須遵守下面兩個條件：第一、在負荷最大的道次中電機輸出的轉矩不應超過電機本身允許的最大轉矩。第二、根據(jù)負荷圖確定的平方根轉矩 （或等效轉矩）不應超過電機長時間工作的額定轉矩。4.5冷軋軋制力矩計算冷軋時不考慮軋機變速，只考慮靜力

9、矩部分。M、二 MZMu M KM z扎件變形給軋輥軸承的軋制力矩Mu軋輥軸承的摩擦力矩a. M z = 2PTMk軋輥空轉時的空轉力矩-為力臂系數(shù)，冷軋板帶一般取：0333-0.42M Z1 =80.71KN.m M Z2 =134.06 M Z3 =44.00 M Z4 =17.90b. Mu = PdUd.軋輥直徑。U軋輥軸承摩擦系數(shù)冷軋機一般取0.05-0.08MU1 =177.00KN.m MU2 =294.00 MU3=173.70 Mu 4 =104.70KN.mC. MK = (0.06 L 0.1)MZM K1 =6.46 KN.m MK2=8.85 MK3=2.90 MK4

10、=1.07KN.m因為Mv-Mz，Mu M k由上得：M m=103.46KN.m M 鄉(xiāng)=436.85 M 弓=219.90 M T4 =123.90KN.m4.6張力制度的確定當卷取機的線速度大于工作輥的線速度產生前張力，而工作輥的線速度大于開卷機的則產生后張力。具有張力才能讓軋件順利咬入軋機進行軋制。主要是選擇平均單位張力c Z,即作用于在帶材斷面上的平均張應力，一般應小1于帶鋼屈服度的-I，實踐證明較大的后張力可降低單位壓力的35%，而前張力僅能達到20%的水平。故通常用后張力大于前張力的軋制方法，這可減少斷帶 的可能性。一般不超過0.6 cs,最后道次即成品卷張力不能太高。3.3.1

11、輥型的調節(jié)制度在軋制過程中，由于種種原因，入軋輥的受力彎曲、沿輥身長度方向的溫度分布 不均勻等，將是輥型發(fā)生變化，導致板材橫向厚差的變化，或由于板材在軋輥輥 身邊部和中部變形的不均而出現(xiàn)波浪。 為了獲得較為理想的合格板材，就需要采 取措施來調節(jié)軋輥的輥型。除了使軋輥的凸形補償?shù)仁┩?，采用調節(jié)液壓彎輥力 的方法使很常用的方法。在設計和使用液壓彎輥力的時候， 必須計算彎輥力，但由于其計算方法較多，而 且計算時要涉及到眾多參數(shù)，比較繁瑣，故在設計時的彎輥力的長參考某些經驗 數(shù)據(jù)來選取，一般彎曲軋輥的最大彎曲力約為最大軋制力的15%- 20%，在具體的軋制過程中，由操作者根據(jù)所觀察到的實際情況，給定合

12、適的彎輥力。4.7軋輥的校核4.1彎曲強度的校核根據(jù)以上計算可知，各道次的軋制力小于軋機的最大軋制力10500KN故軋輥的彎曲強度校核通過。所選500 1250 1700mm軋機參數(shù)如下：J軋機的技術參數(shù)=軋制力：105000（靜壓 27500KN）軋速心5 “ m/s卷取速度：4 m/s卷取張力：270KN卷重6000蚯厚差：0,Q5mni板形：0 - 5 mm4.2強度的校核為了計算簡便，對軋輥的校核，我們只選取軋制力最大的那個道次來進行校 核。所以有計算產品可知，軋制力最大的那個出現(xiàn)在軋制2024鋁板的第二道次上，其最大軋制力為1655t。在軋制過程中，四輥軋機的工作輥與支承輥接觸處，以

13、及工作輥與軋件的接 觸處，都會產生接觸應力。工作輥與支承輥的接觸面積比工作輥與軋件的接觸面 積小得多，因此，在同樣大小的作用力下，工作輥與支承輥間的接觸應力要大大 超過工作輥與軋件的接觸應力。所以，在設計時，只需計算工作輥與支承輥間的 接觸應力。1 、軋輥表面的最大接觸應力可按以下公式求得：二X - -0.78p° =；：T二 y = -0.18 P0 二二 2；鳥=一0.288卩0=：3式中：匚軋輥表面的徑向、切向、軸向應力（即主應力 m，單位 kg / cm2）op0 -輥間最大壓力，kg / cm2 oPo =608 F（Rg +Rz）（kg/cm2）V RgRz式中：q作用于

14、軋輥單位長度上的壓力，q二¥ （ kg /cm ）。Rg Rz工作輥、支承輥輥身半徑，cm。Pk=98QQQ=5764.7kg/cmL 170.0F0 =608q（Rg Rz）=608, 5764.6（25.Q 62.5 = 10925.8 kg/cm2Rg RZ25.0 62.52、3、；d =10000kg / cm22max =5000kg/cm根據(jù)主應力值可求得當量應力值6及最大剪應力值max :2d 二 j 1 一 j 3 二0.6Pq 6555.5 kg /cmCTd2max = -0.3po _ -3277.5 kg /cm已知：工作輥輥身硬度：肖氏 HS90- 96對

15、于硬度為HS90-100 （相當于HB700的冷軋工作輥，可得4、可得： J =6555.5 :：: 10000 ；max = 3277.5 : 5000所以軋輥校核通過。4.7軋制速度的確定主電機的加速度a、b取決于主電機的特性及其控制線路，通常可逆式軋機 的主電機加速度a一般在1530rpm/s之間，減速度b一般在3060rpm/s之間， 取本軋機主電機加速度a = 20rpm/s=1200r/mi n ， 減速度取 b =40rpm/s=2400r/min。傳動比：1: 1。取咬入速度 厲=20r/min，拋出速度n3 = 30r/min ，穩(wěn)定軋制速度n2 = 380 r/min ;t

16、p為空轉加速時間；t1 為帶錠軋制時的加速軋制時間;t2 為等速軋制時間;為帶錠軋制時的減速軋制時間;t0為空轉減速時間。純軋制時間為：tm =t1 t2 -13tpt1200.02s 1200巳'山380 200.3s 1200t0n3 - 030t3n2 - n3-0.01s2400380-300.1s2400等速純軋時間t2的決定由純軋時間的軋件長度L來確定。帶卷長度:因為LI2 I3式中1(2和13分別表示加速純軋時間，等速純軋時間和減速純軋時間所軋過的： D Ri n2 n2 -m軋件長度。而h = 1t160 2D n3n?匕-門360 2I3 = ' 3t3將11，12，13帶入L式中得2 2 2 2120丄一些丄一氏空t22n2-138.4s故：tt1 t2 - t3 =138.4 0.3 - 0.1 =138.8s4.9軋機主電機功率計算與校核1等效力矩計算及電動機的校核按等效轉矩校核設計計發(fā)熱是否安全，或者選擇電機時的普通方程M jum式中M jum_ -等效力矩，KN|_m ；Z tn軋制時間內各段純軋時間的總和