萬噸熱連軋軋制規(guī)程設(shè)計

1、課程設(shè)計題目：100萬噸熱連軋工藝設(shè)計 院 系：材料科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè)：機械設(shè)計及其自動化目 錄一. 題目及要求2. 工藝流程圖3. 主要設(shè)備的選擇4 壓下規(guī)程設(shè)計與輥型設(shè)計5 軋輥強度校核六參考文獻一題目及要求 已知原料規(guī)格為×12501850mm，鋼種為Q345A，產(chǎn)品規(guī)格為×1250mm。（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋板帶產(chǎn)品標準（GB912-89)，尺寸、外形、重量及允許偏差應(yīng)符合 GB-709-88標準 鋼板長度允許偏差公稱厚度鋼板長度長度允許偏差4-162000+102000-6000+256000+30 切邊鋼板寬度允許誤差公稱厚度寬度寬度允許偏差4-161500+1

2、01500+152)表面質(zhì)量：表面要缺陷少，需要平整，光潔度要好。二 工藝流程圖坯料加熱除鱗定寬粗軋(熱卷取開卷)精軋冷卻剪切卷取三 主要設(shè)備的選擇軋鋼機是完成金屬軋制變形的主要設(shè)備，因此，軋鋼機能力選取的是否合理對車間生產(chǎn)產(chǎn)量、品種和規(guī)格具有非常重要的影響。選擇軋鋼設(shè)備原則：（1） 有良好的綜合技術(shù)經(jīng)濟指標；（2） 軋機結(jié)構(gòu)型式先進合理，制造容易，操作簡單，維修方便；（3） 有利于實現(xiàn)機械化，自動化，有利于工人勞動條件的改善；（4） 備品備件要換容易，并有利于實現(xiàn)備品備件的標準化；（5） 在滿足產(chǎn)品方案的前提下，使軋機組成合理，布置緊湊；（6） 保證獲得質(zhì)量良好的產(chǎn)品，并考慮到生產(chǎn)新品種的可

3、能；熱帶軋機選擇的主要依據(jù)是：車間生產(chǎn)的鋼材品種和規(guī)格。軋鋼機選擇的主要內(nèi)容是：選取軋機的架數(shù)、能力、結(jié)構(gòu)以及布置方式。最終確定軋鋼機的結(jié)構(gòu)形式及其主要技術(shù)參數(shù)。立壓可以齊邊（生產(chǎn)無切邊帶材）、調(diào)節(jié)板坯寬度并提高除磷效果。立壓軋機包括：大立輥、小立輥及擺式壓力機三種，各自特點如下： 大立輥：占地較多，設(shè)備安裝在地下，造價高，維護不方便。而其能力較強，用來調(diào)節(jié)坯料寬度。 小立輥：能力較小，多用于邊部齊邊。 擺式側(cè)壓：操作過程接近于鍛造，用于控制頭尾形狀，局部變形，提高成材率效果較好。缺點是設(shè)備地面設(shè)備占用場地較多，造價較高。本設(shè)計采用連鑄坯調(diào)寬，生產(chǎn)不同寬度帶卷，選擇小立輥齊邊。3.2 軋機布置

4、現(xiàn)代熱帶車間分粗軋和精軋兩部分，精軋機組大都是67架連軋，但其粗軋機數(shù)量和布置卻不相同。熱帶連軋機主要區(qū)分為全連續(xù)式，3/4連續(xù)式和1/2連續(xù)式，以及雙可逆粗軋等。（1）全連續(xù)式：全連續(xù)式軋機的粗軋機由56個機架組成，每架軋制一道，全部為不可逆式。這種軋制機產(chǎn)量可達500600萬噸/年，產(chǎn)品種類多，表面質(zhì)量好。粗軋全連軋布置見圖1a。但設(shè)備多，投資大，軋制流程線或廠房長度增大。而且由于粗軋時坯料短，軋機效率低，連軋操作難度大，效果并不很好，所以一般不采用粗軋連軋設(shè)計。（2）3/4連續(xù)式圖1 各種熱連軋及布置圖3/4連續(xù)式布置形式是先用二輥軋機軋一道，然后設(shè)置1架可逆式軋機軋制3或5道，再由后面

5、兩架軋機連續(xù)軋制一道（見圖1（b）。后面這兩道看上去作業(yè)率不高，但它是保證中間坯尺寸和凸度的關(guān)鍵，使精軋產(chǎn)品質(zhì)量和軋制過程穩(wěn)定。另外，這種布置采用250 mm厚坯，軋制壓縮比大，產(chǎn)品種類全面，曾經(jīng)是國外流行的布置。（3）半連續(xù)式:半連續(xù)式軋機有兩種形式：圖1(C)中粗軋機組由一架不可逆式二輥破鱗機架和一架可逆式四輥軋機架組成，一般使用坯料在150mm以下，軋制5道次，對凸度厚度控制難度大。主要生產(chǎn)普通鋼種帶卷。高檔品種開發(fā)難度大，較厚產(chǎn)品也較少生產(chǎn)。而且為保單卷重，常常設(shè)計坯料很長（最高14米），使加熱爐過寬，大大限制了加熱溫度。這類軋機如果使用230mm厚坯，則軋制道次過多，溫降過大。但這種

6、布置如果粗軋機能力特別大，如太鋼1549熱連軋線，輔助必要的檢測設(shè)備，也可達到道次少溫降小，中間坯溫度穩(wěn)定的要求。圖1(d)中粗軋機是由兩架強力四輥可逆式軋機組成，這種布置即提高軋機利用率，又能使軋機數(shù)量較少，穩(wěn)定中間坯凸度，減少溫降，故為當前流行方案。根據(jù)任務(wù)書要求，本設(shè)計采用2架強力四輥可逆軋機組成粗軋機組，第一粗軋機前安裝小立輥軋機，對側(cè)邊進行有效修正。3.3 粗軋機的選擇：過去粗軋，為了增大工作輥輥徑，提高咬入能力，多選擇二輥軋機，但是二輥軋機產(chǎn)生的撓度較大，不能滿足凸度控制要求。現(xiàn)代四輥軋機，其工作輥直徑已大大提高，并且安裝液壓平衡彎輥，使軋輥撓度可控。本設(shè)計兩架粗軋機詳細資料如下：

7、參考太鋼1549及港陸1250生產(chǎn)實際，初步確定軋機各部件相關(guān)尺寸如下：軋機類型： 四輥可逆式軋機 工 作 輥: 軋輥直徑： 1020mm 輥身長度： 1650mm 軋輥材料： 鑄 鋼支 承 輥: 軋輥直徑： 1450mm 輥身長度： 1650mm 輥身材料： 合金鍛鋼其中，第一架采用電動壓下，行程大。第二架采用長行程液壓缸，且裝配彎輥裝置，用于控制板凸度，且要求粗軋都達到單位寬度，兩架軋機能力為3200t。第二架粗軋還CVC竄輥，提高中間坯板形控制能力。3.4 精軋機的選擇：熱軋帶鋼精軋機普遍采用長行程液壓壓下、板型控制。板型控制手段除彎輥外還有：CVC軋機、HC軋機、PC軋機。現(xiàn)將各型軋機

8、簡要介紹如下：CVC軋機: 軋輥凸度連續(xù)可變的軋機CVC（continuously variable crown）軋機屬于一種新型的四輥軋機。這種方式大壓下，大張力時，輥系穩(wěn)定好，國內(nèi)外熱連軋市場占70%。圖2為CVC軋機的軋輥原理圖，軋輥整個外廓磨成S型（瓶型）曲線。上下軋輥互相錯位180度布置，形成一個對稱的曲線輥縫輪廓。這兩根S型軋輥可以軸向移動，其移動方向一般是相反的。由于軋輥具有對稱S型曲線。在軋輥未產(chǎn)生軸向移動時，軋輥構(gòu)成具有相同高度的輥縫，其有效凸度等于零(a)圖。在上輥向左移動、下輥向右移動時，板材中心處兩個軋輥輪廓線之間的輥縫變大，此時的有效凸度小于零(b)圖。如果上輥向右移

9、動下輥向左移動的板材中心處兩個軋輥輪廓線之間的輥縫變小，這時的有效凸度大于零(c)圖。CVC軋輥的作用與一般帶凸度的軋輥相同，但其主要優(yōu)點是凸度可以在最小和最大凸度之間進行無級調(diào)整，這是通過具有S型曲線的軋輥做軸向移動來實現(xiàn)的。CVC軋輥輥縫調(diào)整范圍也較大，與裹輥裝置配合使用時如1700板軋機的輥縫調(diào)整量可達600um左右。由于工作輥具有S型曲線，工作輥與支撐輥之間是非均勻接觸的。實踐表明，這種非均勻接觸對軋輥磨損和接觸盈余不會產(chǎn)生太大的影響。精軋基本遵守比例凸度，各道凸度相對 圖2 CVC軋機的軋輥原理圖于延伸率是確定值。各道最佳凸度是由軋輥原始凸度，膨脹凸度，彎輥凸度，CVC撓曲凸度，目標

10、凸度根據(jù)來料凸度確定。HC軋機： HC軋機為高性能板型控制軋機的簡稱。當前用于日本生產(chǎn)的HC軋機是在支持輥和工作輥之間加入中間輥并使之橫向移動的六輥軋機，其特點有：（a）HC軋機具有很好的板形控制性，多用于小輥徑冷軋；（b）HC軋機可顯著提高熱帶鋼的平直度；（c）壓下量由于不受板型限制而可適當提高。PC軋機：對輥交叉軋制技術(shù)（Pair Cross Roll）。PC軋機的工作原理是通過交叉上下成對的工作輥和支撐輥的軸線形成上下工作輥間輥縫的拋物線，并與工作輥的輥凸度等效。雖然可以安裝在線ORG，但使用效果欠佳，鞍鋼1780、唐鋼1810采用后證明穩(wěn)定性稍差。所以，本設(shè)計F1F5采用當今主流軋制設(shè)

11、備CVC軋機。全部七架四輥精軋機縱向排列，間距為6米；F1F7均有正彎輥系統(tǒng)，F(xiàn)1F7實行了長行程液壓厚度自動控制(AGC)技術(shù)，使帶鋼誤差控制得到全面保證。軋線上裝設(shè)水霧冷卻和除塵系統(tǒng)，小車換輥技術(shù)，強力可調(diào)層流冷卻設(shè)備，卷取厚度達到25mm。所有支撐輥采用油膜軸承靜動壓系統(tǒng)，增大支撐輥輥頸。3.5 工作輥竄輥系統(tǒng)簡介3.5.1控制目標 (1)改善軋輥磨損形狀,控制邊部減薄;(2) 改善軋輥磨損,允許自由軋制;提高熱裝比例,提高單位軋制量;(3) 使用錐形工作輥,實現(xiàn)超平材軋制;(4) 均勻工作輥熱膨脹,實現(xiàn)軋制取向硅鋼不減產(chǎn)。 這一功能與彎輥功能相聯(lián)系,可以改善熱帶鋼軋機對板形的控制能力。

12、3.5.2工作原理 F4F7機架工作輥從軋制中心線橫向竄動±150 mm。 液壓裝置允許工作輥在兩塊帶鋼軋制的間隙時間進行竄動,竄動最大速度為20 mm/ s ,最小速度為5 mm/ s。 使用行程:300 mm 總行程:370 mm(70 mm超行程)3.5.3技術(shù)數(shù)據(jù)竄動裝置數(shù)量:每架1套竄動液壓缸: 4個(每工作輥2個),直徑220/ 125 mm,行程370 mm夾緊缸: 2個(出入口各1個),直徑125/ 90 mm ,行程500 mm工作壓力:竄動缸的額定壓力為9 MPa ,最大壓力為50 MPa ;夾緊缸的工作壓力為17 MPa竄動速度:高速20 mm/ s ,低速5

13、mm/ s竄動周期:在行程±50 mm、最小壓下速度1. 25 mm/ s、最大機架延伸0. 5 mm、PLC和網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間約為0. 25 s時,兩塊鋼之間竄動周期為10 s。位置傳感器的類型是BTL5 - E17 - M500 - B- KA05 ,行程為500 mm。3.5.4定義當工作輥中心線與軋制中心線重合時,稱為工作輥處于零位。上工作輥向工作側(cè)竄動,同時下工作輥向傳動側(cè)對稱竄動為正向竄動,反之為負向竄動。工作輥竄輥條件(1) 上下工作輥的間隙大于或等于0. 5 mm;(2)工作輥轉(zhuǎn)動速度大于或等于正常轉(zhuǎn)動速度的10 %。3.5.6軸向推進負荷和竄輥力的平衡如果工作輥的軸向力

14、指向工作側(cè)方向,該力完全由竄輥裝置傳遞給機架平衡;如果工作輥的軸向力指向傳動側(cè)方向,滑動軌道支撐在彎輥塊外側(cè)的T型鉤上,彎輥塊承受軸向力;在無負荷的情況下,彎輥塊的鍵平衡這些力。3.5.7操作方式通過計算機鍵盤,有下列兩種方式可以選擇。.1手動方式分3種(1) 手動竄輥方式:操作工通過鍵盤輸入竄輥值,上下工作輥以軋制中心線為基準進行對稱竄動。(2) 錐度調(diào)節(jié)方式(邊部減薄竄輥方式):工作輥的錐度與帶鋼的接觸寬度保持一個常數(shù)。 下列參數(shù)通過計算機輸入:L工作輥輥身長度; b工作輥錐體長度; W帶鋼寬度 操作工通過計算機鍵盤鍵入帶鋼邊緣接觸錐體的恒定長度Vu,工作輥竄輥PLC根據(jù)下列公式計算出竄輥

15、值:S = L/2- b - W/2+ Vu 一般Vu值在60100 mm ,當該值超出這一范圍,在計算機畫面上將有一個提示信息。 (3)周期循環(huán)竄輥方式:工作輥在兩塊鋼之間以一個恒定值竄動,該恒定竄輥值通過計算機鍵盤輸入,工作輥竄動達到最大允許位置后,改變竄輥信號,工作輥繼續(xù)向反向竄動,如此往復(fù)進行。.2自動竄輥方式竄輥位置由計算機進行設(shè)定,操作人員根據(jù)工藝需要選擇自動竄輥策略。4. 循環(huán)竄輥策略:同手動循環(huán)竄輥方式。5. 單向循環(huán)竄輥策略:工作輥經(jīng)過多次竄動竄至正向最大,然后由正向最大一次竄至負向最大,再由負向最大經(jīng)過多次竄動至正向最大,如此往復(fù)進行。6. 優(yōu)化竄輥策略:竄輥按步長竄動,竄

16、動幅度逐漸從小到大,再從大到小,不斷重復(fù)。7. 全自動竄輥策略:竄輥位置由計算機計算給出,其計算方法是按工作輥長度2 000 mm分成40片,每片50 mm ,計算每一片的磨損,根據(jù)工作輥各區(qū)域最大和最小磨損情況確定最佳竄輥位置。工作輥的磨損計算由彎輥模型計算給出。8. 邊部減薄控制竄輥策略:同手動錐度調(diào)節(jié)方式四 壓下規(guī)程設(shè)計與輥型設(shè)計4.1 壓下規(guī)程設(shè)計壓下規(guī)程設(shè)計的主要任務(wù)就是要確定由一定的板坯軋成所要求的板、帶產(chǎn)品的變形制度，亦即要確定所需采用的軋制方法、軋制道次及每道次壓下量的大小，在操作上就是要確定各道次輥縫的位置（即輥縫的開度）和轉(zhuǎn)速。因而，還要涉及到各道次的軋制速度、軋制溫度及前

17、后張力制度及道次壓下量的合理選擇，因而廣義地來說，壓下規(guī)程的制定也應(yīng)當包括這些內(nèi)容。通常在板、帶生產(chǎn)中制定壓下規(guī)程的方法和步驟為：(a)在咬入條件允許的條件下，按經(jīng)驗配合道次壓下量，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（h/h）及確定各道次能耗負荷分配比等各種方法；（b）制定速度制度，計算軋制時間并確定逐道次軋制溫度；（c）計算軋制壓力、軋制力矩；(d)校驗軋輥等部件的強度和電機功率；（e）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。4.2 道次選擇確定軋鋼機機架數(shù)目的確定與很多因素有關(guān)，主要有：坯料的斷面尺寸、生產(chǎn)的品種范圍、生產(chǎn)數(shù)量的大小，軋機布置的形式、

18、投資的多少以及建廠條件等因素。但在其他條件即定的情況下，主要考慮與軋機布置的形式有關(guān)。本設(shè)計采用連續(xù)式布置，因此機架數(shù)目應(yīng)不少于軋制道次即可確定機架數(shù)目了。本設(shè)計根據(jù)板坯厚度為160mm；成品厚度為5mm，選擇平均延伸系數(shù) =1.35，則軋制總道次N為：故: 選總12道次，其中粗軋7道次，精軋5道次。2.3 粗軋機組壓下量分配根據(jù)板坯尺寸、軋機架數(shù)、軋制速度以及產(chǎn)品厚度等合理確定粗軋機組總變形量及各道次壓下量。其基本原則是：(1)由于在粗軋機組上軋制時，軋件溫度高、塑性好，厚度大，故應(yīng)盡量應(yīng)用此有利條件采用大壓下量軋制?？紤]到粗軋機組與精扎機組之間的軋制節(jié)奏和負荷上的平衡，粗軋機組變形量一般要

19、占總變形量的7080%。(2)提高粗軋機組軋出的帶坯溫度。一方面可以提高開軋溫度，另一方面增大壓下可能減少粗軋道次，同時提高粗軋速度，以縮短延續(xù)時間，減少軋件的溫降。(3)考慮板型盡量按照比例分配凸度，在粗軋階段，軋制力逐漸較小使凸度絕對值漸少。但是，第一道考慮厚度波動，壓下量略小，第二道絕對值壓下最大，但壓下率不會太高。本設(shè)計粗軋機組由兩架四輥可逆式軋機組成，各道次的壓下量分配如下：表1 粗軋壓下量分配道 次R1R2R3R4R5R6R7延伸系數(shù)分配入口厚度（mm）1601248662473729出口厚度（mm）124866247372923壓 下 量（mm）363824151086壓下率（%

20、）212.4 精軋機組的壓下量分配精軋機組的主要任務(wù)是在57架連軋機上將粗軋帶坯軋制成板形、尺寸符合要求的成品帶鋼，并需保證帶鋼的表面質(zhì)量和終軋速度。1）精軋各架壓下量分配精軋連軋機組分配各架壓下量的原則；一般也是利用高溫的有利條件，把壓下量盡量集中在前幾架，在后幾架軋機上為了保證板型、厚度精度及表面質(zhì)量，壓下量逐漸減小。為保證帶鋼機械性能防止晶粒過度長大，終軋即最后一架壓下率不低于10%，此外，壓下量分配應(yīng)盡可能簡化精軋機組的調(diào)整和使軋制力及軋制功率不超過允許值。依據(jù)以上原則精軋逐架壓下量的分配規(guī)律是：第一架可以留有余量，即考慮到帶坯厚度的可能波動和可能產(chǎn)生咬入困難等，使壓下量略小于設(shè)備允許

21、的最大壓下量，中間幾架為了充分利用設(shè)備能力，盡可能給以大的壓下量軋制；以后各架，隨著軋件溫度降低、變形抗力增大，應(yīng)逐漸減小壓下量；為控制帶鋼的板形，厚度精度及性能質(zhì)量，最后一架的壓下量一般在1015%左右。精軋機組的總壓下量一般占板坯全部壓下量的1025%。本次設(shè)計采用7架連軋，結(jié)合設(shè)備、操作條件直接分配各架壓下量如下：精軋機組壓下量分配及各項參數(shù)如表(2)所示:表2 精軋機組壓下量分配及參數(shù)道 次F1F2F3F4F5延伸率分配入口厚度（mm）231813107出口厚度（mm）18131075壓 下 量（mm）55332壓 下 率（%）302.5 校核咬入能力熱軋鋼板時咬入角一般為1522&#

22、176;，低速咬入可取20°，由公式 （1）將各道次壓下量及軋輥直徑代入可得各軋制道次咬入角為：表3 粗軋各道次咬入角的校核道 次:R1R2R3R4R5R6R7軋輥直徑（mm）1020102010201020102010201020壓下量（mm）363824151086咬入角(°)-精軋機各架所軋軋件的厚度較小，精軋咬入角校核省略。2.6 確定速度制度(1)粗軋速度制度粗軋為保證咬入，采用升速軋制。根據(jù)經(jīng)驗資料，取平均加速度a=40rpm/s，平均減速度b=60rpm/s。由于咬入能力很富裕故可采用穩(wěn)定高速咬入，考慮到粗軋生產(chǎn)能力與精軋生產(chǎn)能力得匹配問題，確定粗軋速度如下：

23、咬入速度為n1=40rpm/s，拋出速度為n2=20rpm/s(2)粗軋軋制延續(xù)時間：每道次延續(xù)時間 ， 其中為間隙時間，為純軋制時間， 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，則， (D取平均值)減速時間 減速段長 ， 穩(wěn)定軋制段長 ， 。軋制第一二道次時，以第一架為計算標準，n1=30rpm/s，n2=30rpm/s，軋件長度，減速時間s，減速時平均速度 , 0,V1=/s,。則軋制延續(xù)時間為6.98s。按照以上公式可求得粗軋各道次軋制時間：表4 各道次軋制時間道 次R1R2R3R4R5R6R7軋制時間(S)12.817.419.9速度梯形圖如下： 圖5 可逆軋制速度圖由

24、于兩架粗軋機間距7m，所以軋件尾部從前一架軋機出口到后一架入口所需時間t12由于軋件較長，取間隙時間t03s所以粗軋總延續(xù)時間 t=6.98+9.95+13.81+12.75+17.39+19.85+3*6=s(3)精軋速度制度確定確定精軋速度制度包括：確定末架的穿帶速度和最大軋制速度；計算各架速度及調(diào)速范圍；選擇加減速度等。精軋末架的軋制速度決定著軋機的產(chǎn)量和技術(shù)水平。確定末架軋制速度時，應(yīng)考慮軋件頭尾溫差及鋼種等，一般薄帶鋼為保證終軋溫度而用高的軋制速度；軋制寬度大及鋼質(zhì)硬的帶鋼時，應(yīng)采用低的軋制速度。本設(shè)計典型產(chǎn)品6mm，故終軋速度設(shè)定為12m/s左右。末架穿帶速度在10m/s左右，帶鋼

25、厚度小，其穿帶速度可高些。穿帶速度的設(shè)定可有以下三種方式：(1)當選用表格時，按標準表格進行設(shè)定； (2)采用數(shù)字開關(guān)方式時，操作者用設(shè)定穿帶速度的數(shù)字開關(guān)進行設(shè)定，此時按鍵值即為穿帶速度；（3）其它各架軋制速度的確定：當精軋機末架軋制速度確定后，根據(jù)秒流量相等的原則，各架由出口速度確定軋件入口速度。根據(jù)各架軋機出口速度和前滑值求出各架軋輥線速度和轉(zhuǎn)速。各道軋件速度的計算：已預(yù)設(shè)末架出口速度為12m/s由經(jīng)驗向前依次減小以保持微張力軋制（依據(jù)經(jīng)驗設(shè)前一架出口速度是后一架入口速度的95）依據(jù)秒流量相等得：根據(jù)以上公式可依次計算得：表5 各道次精軋速度的確定道次F1F2F3F4F5入口速度（m/s

26、）1.401.8675.42出口速度(m/s)1.772.543.675.15(4)精軋機組軋制延續(xù)時間精軋機組間機架間距為6米，各道次純軋時間為=250×8.5/6/12間隙時間分別為tj1=6/1.77=3.39s；tj2=6/2.54=2.36s；tj3=6/3.67=1.63s；tj4=6/5.15=1.17s；tj5=6/9s； tj6=6/9.007s 則精軋總延續(xù)時間為。軋制節(jié)奏圖表見圖6。2.7 軋制溫度的確定（1）粗軋溫度確定為了確定各道次軋制溫度，必須求出逐道次的溫度降。高溫軋制時軋件溫度降可以按輻射散熱計算，而認為對流和傳導(dǎo)所散失的熱量可大致與變形功所轉(zhuǎn)化的熱量

27、相抵消。由于輻射散熱所引起的溫度降在熱軋板帶時可按下式計算： （2）有時為簡化計算,也可采用以下經(jīng)驗公式 （3）其中 、分別為前一道軋制溫度（）與軋出厚度，mm； Z輻射時間即該道次軋制延續(xù)時間tj Z=tj；T1前一道的絕對溫度 ，K； h前一道的軋出厚度。表6 粗軋各道次的溫降道次R1R2R3R4R5R6R7溫降()由于軋件頭部和尾部溫度降不同，為設(shè)備安全著想，確定各道次溫度降時以尾部為準。根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定開軋溫度為1200，帶入公式依次得各道次軋制溫度：表7 粗軋各道次的溫度道次R1R2R3R4R5R6R7T()119711931184117311541126（2）精軋機組溫度

28、確定粗軋完得中間板坯經(jīng)過一段中間輥道進入熱卷取箱，再經(jīng)過飛剪、除鱗機后，再進入精軋第一架時溫度降為960。由于精軋機組溫度降可按下式計算： (5)式中 、精軋前軋件的溫度與厚度、精軋后軋件的溫度與厚度3代入數(shù)據(jù)可得精軋機組軋制溫度：根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)驗可以預(yù)定終軋溫度為860，即=860，計算得：C=18.75,t1=960-18.75*38/38941.3；t2=936.3s； t3=927.6s ；t4表8 精軋各道次軋制溫度()道次F1F2F3F4F5溫度941936928916901上述計算應(yīng)當在現(xiàn)場同類車間進行實測驗證，本設(shè)計為課程設(shè)計，沒有現(xiàn)場數(shù)據(jù)驗證，待畢業(yè)實習到現(xiàn)場實測溫度。2.8

29、 軋制壓力的計算(1)粗軋段軋制力計算粗軋段軋制力公式： (4)求各道次的變形抗力：變形抗力由各道次的變形速度、變形程度，變形溫度共同決定。變形速度按下式計算： (5)式中 R、v軋輥半徑及線速度。根據(jù)變形程度、溫度、變形速率數(shù)據(jù)，查Q195高溫抗力曲線圖，得到Q195變形抗力列入表9。表9 粗軋各道次軋件的變形抗力道 次R1R2R3R4R5R6R7線速度V(mS)溫度()119711931184117311541126壓下率()21入口厚度(mm)1601248662473729出口厚度(mm)124866247372923屈服強度s(MPa)283237424854表10 精軋各道次軋件的

30、變形抗力道 次F1F2F3F4F5軋件出口速度V(mS)3.675.15溫度()941936928916901壓下率()2入口厚度(mm)231813107出口厚度(mm)18131075屈服強度s(MPa)8091102114118計算各道的平均單位壓力：根據(jù)克林特里公式計算應(yīng)力狀態(tài)影響系數(shù)0.785+l/h其中h為變形區(qū)軋件平均厚度，l為變形區(qū)長度，單位壓力大時（300MPa）應(yīng)考慮軋輥彈性壓扁的影響，因為粗軋時變形抗力不會超過這一值，故可不計算壓扁影響，此時變形區(qū)長度。則平均單位壓力為：， (6)各道計算列入表11。再將軋件寬度、變形區(qū)長和平均單位壓力數(shù)據(jù)代入公式(4)，可得各道次軋制力

31、(見表11)。表11 粗軋各道的軋制力道 次R1R2R3R4R5R6R7變形區(qū)長度(mm)1671701371169783出口厚度(mm)1248696247372923屈服強度(MPa)s283237424854平均壓力(p)39.1帶 寬(mm)1500150015001500150015001500軋制力(P/kN)564769796944702070357203（2）精軋段軋制力計算目前普遍公認的最適合于熱軋帶鋼軋制力模型的SIMIS理論公式： (7）式中：軋制力N；B軋件寬度mm；Qp考慮接觸弧上摩擦力造成應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù)；Lc考慮壓扁后的軋輥與軋件接觸弧的水平投影長度mm；K ；

32、KT前后張力對軋制力的影響系數(shù)；由以上公式可知平均單位壓力： 計算時用西姆斯公式的簡化公式克林特里公式其中 K可以按照粗軋時的計算方法計算，數(shù)據(jù)如前表KT按下式計算因為前張力對軋制力的影響較后張力小，所以a>0.5，本設(shè)計中取a=0.7，前后張力均取3MPa。接觸弧投影長度計算：一般以為接觸弧長度水平投影長度為表12 精軋各道的軋制力道 次:F1F2F3F4F5F6F7軋制力(KN)740895061001197137836859490111）傳動力矩軋制力矩按下式計算式中 合力作用點位置系數(shù)（或力臂系數(shù)），中厚板一般取為0.40.5，粗軋道次取大值，隨軋件的變薄則取小值。各道次的軋制力

33、矩值如下表：表15 各道的軋制力矩的計算 (MZ/MNM)道 次R1R2R3R4R5R6粗 軋道 次F1F2F3F4F5F6F7精 軋0.490.390.240.240.23傳動工作輥所需要的靜力矩，除軋制力矩外，還有附加摩擦力矩，它由以下兩部分組成，即，其中在四輥軋機可近似地由下式計算： （8）式中 支撐輥軸承的摩擦系數(shù)，取 0.005；支撐輥輥頸直徑，對于粗軋機：986mm； 對于精軋機：680mm。、 工作輥及支撐輥直徑，對于粗軋機：1000mm， =1450mm；對于精軋機：500mm，= 800mm代入后（8）可求的：粗軋機：3.4P,精軋機：P ,可由下式計算：式中 傳動效率系數(shù)，

34、本軋機無減速機及齒輪座，但接軸傾角，故可取0.94，故得表16 各道摩擦力矩計算(Mm/MNM)道 次R1R2R3R4R5R6R7粗 軋0.080.090.080.070.060.06道 次F1F2F3F4F5精 軋455432）軋機的空轉(zhuǎn)力矩軋機的空轉(zhuǎn)力矩（）根據(jù)實際資料可取為電機額定力矩的36，即粗軋機: ?。痪垯C:取0.1 因此電機軸上的總傳動力矩為：表17 各道的總的傳動力矩計算(MZ/MNM)道 次R1R2R3R4R5R6粗 軋道 次F1F2F3F4F5F6F7精 軋60.640.530.370.370.363 軋輥強度校核軋輥的破壞決定于各種應(yīng)力（其中包括彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、接觸

35、應(yīng)力，由于溫度分布不均或交替變化引起的溫度應(yīng)力以及軋輥制造過程中形成的殘余應(yīng)力等）的綜合影響。具體來說，軋輥的破壞可能由以下三方面的原因造成：（1） 軋輥的形狀設(shè)計不合理或設(shè)計強度不夠.例如,在額定負荷下軋輥因強度不夠而撕裂后因接觸疲勞超過許用值,是輥面疲勞剝落等;（2） 軋輥的材質(zhì)、熱處理或加工工藝不合要求。例如，軋輥的耐熱裂性、耐粘附性及耐磨性差，材料中夾雜物或殘余應(yīng)力過大等：（3） 軋輥在生產(chǎn)過程中使用不合理。熱軋軋輥在冷卻不足或冷卻不均勻時，會因熱疲勞造成輥面熱裂；在冬季新?lián)Q上的冷輥突然進行高負荷熱軋，熱軋的軋輥驟然冷卻，往往會因溫度應(yīng)力過大，導(dǎo)致軋輥表層剝落甚至斷輥；壓下量過大或因工

36、藝過程安排不合理造成過負荷軋制也會造成軋輥破壞等； 設(shè)計軋輥時，通常是按工藝給定的軋制負荷和軋輥參數(shù)進行強度校核。由于對影響軋輥強度的各種因素（如溫度應(yīng)力、參與應(yīng)力、沖擊載荷值等）很難準確計算，為此，設(shè)計時對軋輥的彎曲和扭轉(zhuǎn)一般不進行疲勞校核，而是將這些因素的影響納入軋輥的安全系數(shù)中（為了保護軋機其他重要部件，軋輥的安全系數(shù)是軋件各部件中最小的）。為防止四輥板帶軋機軋輥輥面剝落，對工作輥和支撐輥之間的接觸應(yīng)力應(yīng)該做疲勞校驗。四輥軋機的支撐輥直徑D2與工作輥徑D1之比一般在1.52.9范圍之內(nèi)。顯然，支撐輥的抗彎端面系數(shù)較工作輥大的多，即支撐輥有很大的剛性。因此，軋制時的彎曲力矩絕大部分有支撐輥

37、承擔。在計算支撐輥時，通常按承受全部軋制力的情況考慮。由于四輥軋機一般是工作輥傳動，因此，對支撐輥只需計算輥身中部和輥徑端面的彎曲應(yīng)力。3.1 支撐輥彎曲強度校核支撐輥的彎曲力矩和彎曲應(yīng)力分布見下圖7。圖7四輥軋機支撐輥計算圖在軋輥的1-1斷面和2-2斷面上的彎曲應(yīng)力均應(yīng)滿足強度條件，即 (9) (10)式中P總軋制壓力；d1-1、d2-21-1和2-2斷面的直徑；c1、c21-1和2-2斷面至支反力P/2處的距離；Rb許用彎曲應(yīng)力。支撐輥輥身中部3-3斷面處彎矩是最大的。若認為軸承反力距離L等于兩個壓下螺絲的中心距L0，而且把工作輥對支撐輥的壓力簡化成均布載荷（這時計算誤差不超過913%），

38、可得3-3斷面的彎矩表達式 (11)輥身中部3-3斷面的彎曲應(yīng)力為 (12)式中的D2應(yīng)以重車后的最小直徑代入。因粗軋機是可逆軋制，精軋機組性能相同故只需校核其中受力最大的一道即可，因在粗軋機上軋制時第四道的軋制力最大，精軋機上第三架軋制力最大，故其支撐輥受力最大，所以我們計算軋機支撐輥時只計算粗軋第二架和精軋第一架的彎曲應(yīng)力。又因輥頸直徑d和長度一般近似地選：d =0.55) D、L/d=，計算時以粗軋機為例：本設(shè)計取d=0.68D、L/d = 1.0所以輥頸直徑d =986mm，L 986mm， c1、c2，r的取值查軋鋼機械（修訂版）北京科技大學(xué)鄒家祥主編P94。 取r/D =0.12,d 54mm，c1=180mm，=266mm,上面D2重車后的最小直徑為：D2=800mm,P =1