冷軋板帶鋼課程設(shè)計(jì)

遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：0.75X1500mm冷軋薄板學(xué) 院：材料與冶金學(xué)院專 業(yè)：材料成型及控制工程09-5姓名：指導(dǎo)教師:成績:TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1綜述 1\o"CurrentDocument"1.1冷軋概念 1\o"CurrentDocument"1.2冷軋板帶鋼的優(yōu)勢 1\o"CurrentDocument"1.3冷軋工藝特點(diǎn) 1\o"CurrentDocument"2規(guī)格及工藝 32.1規(guī)格 3\o"CurrentDocument"2.2冷軋薄板生產(chǎn)及工藝流程 3\o"CurrentDocument"3軋制規(guī)程制定 5\o"CurrentDocument"3.1壓下制度 5\o"CurrentDocument"3.2張力制度 6\o"CurrentDocument"3.3速度制度 6\o"CurrentDocument"4軋制力計(jì)算 7\o"CurrentDocument"5設(shè)備強(qiáng)度及能力校核 10\o"CurrentDocument"5.1咬入能力校核 10\o"CurrentDocument"5.2軋輥強(qiáng)度校核 115.2.1工作輥校核 錯誤!未定義書簽。\o"CurrentDocument"5.2.2支承輥校核 14\o"CurrentDocument"5.3接觸應(yīng)力校核 15\o"CurrentDocument"5.4電動機(jī)功率校核 16\o"CurrentDocument"5.4.1軋制力矩 16\o"CurrentDocument"5.4.2摩擦力矩 16\o"CurrentDocument"5.4.3空轉(zhuǎn)力矩 17\o"CurrentDocument"6小結(jié) 171綜述在鋼材加工過程中，除了少部分采用鍛造或鑄造等方法直接成材外，其余約80%以上都是經(jīng)過軋制成材。而冷軋板帶鋼的生產(chǎn)工藝，避免了熱軋中存在的溫降和溫度分部不均的弊病，可以生產(chǎn)出厚度更薄、尺寸更精確、表面更光潔、板形更平直的板卷。本冷軋帶鋼軋制規(guī)程課程設(shè)計(jì)參考鞍鋼冷軋廠 1#線而進(jìn)行。預(yù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)格為0.75X1500mm的冷軋薄板。本設(shè)計(jì)對冷軋的生產(chǎn)特點(diǎn)以及主要工序作了簡單的介紹，并制定了軋制制度，計(jì)算了軋制力，對軋輥強(qiáng)度、電機(jī)功率進(jìn)行了校核。1.1冷軋概念冷軋是金屬在再結(jié)晶溫度以下的軋制過程。冷軋時金屬不會發(fā)生再結(jié)晶，但會發(fā)生加工硬化現(xiàn)象。1.2冷軋板帶鋼的優(yōu)勢:1） 可生產(chǎn)厚度更小的薄板；2） 帶材沿寬度和長度方向能獲得均勻的厚度，板形更好；3） 冷軋時采用的軋輥表面光潔硬度大，可得到表面質(zhì)量好，表面光潔的產(chǎn)品；4） 帶材經(jīng)冷軋后，進(jìn)行不同的熱處理，可以得到不同機(jī)械性能的產(chǎn)品。1.3冷軋主要工藝特點(diǎn)與熱軋相比較，冷軋板帶生產(chǎn)主要有三大特點(diǎn)：1）加工硬化由于加工硬化，使軋制過程中金屬變形抗力增大，軋制壓力提高，同時還使金屬塑性將低，容易產(chǎn)生脆裂。當(dāng)鋼種一定時，加工硬化的劇烈程度與冷軋變形程度有關(guān)。當(dāng)變形量加大使加工硬化超過一定程度后，就不能再繼續(xù)軋制。因此，板帶材在經(jīng)受一定的冷軋總變形量后，往往需要軟化熱處理（再結(jié)晶退火或固溶處理），使之恢復(fù)塑性，降低抗力，以利于繼續(xù)軋制。生產(chǎn)過程中每兩次軟化熱處理之間所完成的冷軋工作，通常稱之為一個“軋程”。在一定軋制條件下，鋼質(zhì)越硬，成品越薄，所需的軋程就越多。2） 工藝?yán)鋮s和工藝潤滑冷軋過程中產(chǎn)生的劇烈變形熱和摩擦熱使軋件和軋輥溫度升高，故必須采用有效的人工冷卻。軋制速度越高，壓下量越大，冷卻問題顯得越重要。如何合理的強(qiáng)化冷卻成為發(fā)展現(xiàn)代高速冷軋機(jī)的重要課題。冷軋采用工藝潤滑的主要作用是減小金屬的變形抗力，這不但有助于保證在已有的設(shè)備能力條件下實(shí)現(xiàn)更大的壓下，而且還可使軋機(jī)能夠經(jīng)濟(jì)可行地生產(chǎn)厚度更小的產(chǎn)品。此外，采用有效的工藝潤滑也直接對冷軋過程的發(fā)熱率以及軋輥的升溫起到良好的影響。在軋制某些品種時，工藝潤滑還可以起到防止金屬粘輥的作用。冷軋潤滑效果的優(yōu)劣是衡量工藝潤滑劑的重要指標(biāo)，乳化液的要求是：當(dāng)以一定的流量噴到板面和輥面上時，既能有效的吸收熱量，又能保證油劑以較快的速度均勻的從乳化液中離析并黏附在板面和輥面上，能形成 均勻，厚度適中的油膜。3） 張力軋制所謂“張力軋制”就是軋件的軋制變形是在一定的前張力和后張力作用下實(shí)現(xiàn)的。張力的主要作用有：防止帶材在軋制過程中跑偏；使所軋帶材保持平直和良好的板形；降低變形抗力，便于軋制更薄產(chǎn)品；可以起適當(dāng)調(diào)整冷軋機(jī)主電機(jī)負(fù)荷的作用。2.規(guī)格及工藝2.1規(guī)格根據(jù)鞍鋼冷軋一號線1700連軋機(jī)組進(jìn)行設(shè)計(jì)1、 采用四輥軋機(jī)五機(jī)架連軋工作輥直徑：O(520?600)mm，選O600mm；支撐輥直徑：O(1400?1526)mm，選O1500mm。2、 成品尺寸：0.75X1500mm3、 原料規(guī)格選取鋼種：Q215；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料，選取原料尺寸為2.75X1550mm的熱軋板卷。2.2冷軋薄板生產(chǎn)及工藝流程冷軋生產(chǎn)各工序簡介：熱軋板卷料一酸洗一冷軋一退火…平整一精整一包裝…入庫其工藝流程如圖2-1所示：原料（熱軋板淬火、堿、酸洗酸洗檢查重卷橫剪橫剪縱剪涂層機(jī)連續(xù)鍍錫退火退火脫碳退火連續(xù)鍍鋅平整檢查、清洗淬火、淬火、堿、酸洗酸洗檢查重卷橫剪橫剪縱剪涂層機(jī)連續(xù)鍍錫退火退火脫碳退火連續(xù)鍍鋅平整檢查、清洗淬火、堿、酸洗平整剪切矯直拋光1F1F1r涂1f鍍錫板普通深沖板電工硅鋼板層板不銹鋼板圖2-1冷軋板帶鋼工藝流程3軋制規(guī)程制定3.1壓下制度根據(jù)等軋制力原則采用分配壓下系數(shù)如表3-1,令軋制中的總壓下量為LAh,則各道次的壓下量Ahi為：Ahi=bi￡Ah式中：bi一壓下分配系數(shù)表3-1冷連軋機(jī)壓下分配系數(shù)機(jī)架數(shù)壓下分配系數(shù)bi道次號1234520.70.3一一一30.50.30.2一一40.10.30.20.1一50.30.250.250.150.05第一道次:b1=0.3ZAh=2.75-0.75=2mmAh1=b1ZAh=0.3X2=0.6mmh1=H1-Ah1=2.75-0.6=2.15mmh1=(h1+H1)/2=(2.75+2.15)/2=2.45mm￡1=Ah1/H1X100%=0.6/2.75X100%=21.8%其他道次計(jì)算過程同上根據(jù)計(jì)算結(jié)果，制定壓下規(guī)程如表3-2所示：表3-2壓下規(guī)程表軋Hhhh￡機(jī)(mm)(mm)(mm)(mm)(%)12.752.150.62.4521.822.151.650.51.9023.331.651.150.51.4030.341.150.850.31.0026.150.850.750.10.8011.8

3.2張力制度機(jī)組的張力根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，第一道次后張力、第五道次前張力在30-50之間，第二道次至第五道次的前張力大于后張力5-10即可。所以各機(jī)架張應(yīng)力分配如下:表3-3各機(jī)架張力分配機(jī)架號 12 3 4 5前張力 90(MPa)后張力 30(MPa)100 104 108 5090 100 104 1083.3速度制度連軋時，保證正常軋制的條件是軋件在軋制線上每一架的秒流量相等，即:BhV=BhV=BhV=BhV=BhV111222333444555111iii式中：B一軋件的寬度 h一軋件的厚度 V一軋件的水平速度軋制過程中忽略寬展，則:hV=hV=hV=hV=hV112233445511ii根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選取最后一架軋機(jī)出口速度為20.00m/s，則:hV=hV=hV=hV=hV

11 22 3 3 44 5 51 1 i iV4=V5h5/h4=20.00X0.75/0.85=17.65m/sV3=V5h5/h3=20.00X0.75/1.15=13.04m/sV2=V5h5/h2=20.00X0.75/1.65=9.09m/sV1=V5h5/h1=20.00X0.75/2.15=6.98m/s表3-4軋件水平速度表機(jī)架號1 2 3 4 5速度V(m/s)6.98 9.09 13.04 17.65 20.00利用前滑值計(jì)算軋輥的轉(zhuǎn)速:第一道次:咬入角：a=arccos(1-四)=arccos(1-些)=2.56。D 600中性角:aa 2.56x3.14八 2.56x3.14、中性角:Y=_(1_—)= x(1- )=0.01622f 2x180 2x0.08x180前滑值： sh=Y2R=Wx300=0.036貝V： v—V]-_——=6.74m/s1 1+sh1+0.036—214.6r/min—6叫_60x—214.6r/minn—nD—3.14x0.6其他道次計(jì)算過程同上，記錄計(jì)算結(jié)果如下表所示:表3-5各機(jī)架速度表機(jī)架號a(°YShV(m/s)v(m/s)n(r/min)12.560.0160.0366.986.74214.622.340.0120.0269.098.86282.232.340.0120.03813.0412.56400.041.810.0110.04317.6516.92538.951.050.0070.01920.0019.62624.84軋制力計(jì)算各機(jī)架摩擦系數(shù)的選?。旱谝坏来慰紤]咬人，不噴油，故取0.08，以后噴乳化液取0.05。本設(shè)計(jì)采用M.D.Stone公式計(jì)算平均單位壓力：p-eX-1（^-q）X_fl' H+h式中：X—一；h— 式中：h 2l'一考慮軋輥彈性壓扁的變性區(qū)長度;K一平面變形抗力，K-1.15言；Q—前后張應(yīng)力平均值，Q-。12。2（Q1—前張力，Q2—后張力）第一道次:￡0=(H°-H而0=(2.75-2.75)/2.75=0匕=(H°-h)/H0=(2.75-2.15>2.75=21.8%

澆=0.4￡0+0.6]=0.6x21.8%=13.1%010203040用6070舶90圖4-1Q215鋼種加工硬化曲線根據(jù)Q215典型產(chǎn)品的含碳量，由加工硬化曲線查出對應(yīng)于￡：的廠值:°=376Mpa求平均單位張力：Q=30+90=60MPaK=1.15勺=1.15x376=432.4MPaK'=K-Q=432.4-60=372.4MPal=tRRh=".6x300=13.42mnz=fl=崩8XE2=0.44h2.45z2=0.19Q—Q)=2X0.0035X008X(432.4—60)=0.0852.45

a=8x(1-四2)R/nR=8x(1-0.252)x300/(3.14x200x105)=0.0035式中：四一泊松比，取0.25 E一彈性模量，取200GPa圖4-2圖4-2確定fl頃之圖表查斯通圖得:X查斯通圖得:X=4=0.48

h=14.7mm1tXh0.48x2.45I— —=14.7mmf0.08應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)：n=竺二1=竺竺二1=1.29X0.48p=(K-Q^n=(432.4-60)x1.29=480.4MPaP=pl'B=480.4x14.7x1550=10945.91KN其他道次計(jì)算過程同上，記錄計(jì)算結(jié)果如下表所示:

4-1各道次計(jì)算結(jié)果道次￡1(%)￡2(%)界(%)0s(MPa)Q(MPa)K(MPa)l(mm)h(mm)10.0021.8013.10376.5060432.4013.422.45221.8040.0032.70510.1295586.5012.251.90340.0058.2050.90631.98102724.5012.251.40458.2069.1064.74710.60106816.509.491.00569.1072.7771.26745.2379856.755.480.80道次zZ2yxnl'(mm)p(MPa)P(KN)10.440.190.090.481.2914.70480.4010945.9120.320.100.090.371.2114.00594.7012904.9930.430.180.160.551.3315.40827.9219762.4540.470.220.250.671.4213.401008.9020954.8550.340.120.340.641.4010.241088.8517282.235設(shè)備強(qiáng)度及能力校核5.1咬入能力校核軋機(jī)要能夠順利進(jìn)行軋制必須保證咬入符合軋制規(guī)律，所以對咬入條件進(jìn)行校核:Ah=D(1-cosa)式中：D—工作輥直徑；Ah—軋件的壓下量；a—咬入角；p—摩擦角原料在第一架軋機(jī)咬入比較困難，所以對第一架進(jìn)行咬入能力的校核。校核如下:a=arccos(1—~2^_)=2.56。600而f=tan。，得到:p=arctanf=arctan0.08=4.57。由于a=2.56。＜。=4.57。，因此，第一架軋機(jī)可以實(shí)現(xiàn)帶鋼順利咬入；其余各道次壓下量均小于第一道，所以都能順利咬入。5.2軋輥強(qiáng)度校核表5-1軋輥許用應(yīng)力值許用應(yīng)力許用接觸應(yīng)力 許用剪切應(yīng)力 許用接觸剪應(yīng)力[。](MPa)[。1](MPa) [t](MPa) [t1](MPa)2402400 73 730表5-3軋輥各部分尺寸輥身長度Ls(mm)輥身直徑D(mm)壓下螺絲中心距L(mm)輥徑長度l(mm)輥頸直徑d(mm)工作輥17006001997297330支承輥170015002443743825軋輥各部分尺寸計(jì)算如下：工作輥：輥身直徑D=600mm，輥身長度L=1700mm；工作輥輥徑直徑：d=(0.5~0.55)D=0.55x600=330mm；工作輥輥徑長度：l=(0.83~1.0)d=0.9x330=297mm；工作輥壓下螺絲的中心距：L=L+L+L=1700+297+塑=1997mn；22 2 2支撐輥：輥身直徑D=1500mm，輥身長度L=1700mm；支撐輥輥徑直徑：d=(0.5?0.55)D=0.55x1500=825mm；支撐輥輥徑長度：l=(0.83?1.0)d=0.9x825=743mm；ll 743743支承輥壓下螺絲的中心距：L=L+芝+2=1700+一廠+一廠=2443mm。

表5-4校核相關(guān)參數(shù)機(jī)架號軋制壓力（KN）軋輥轉(zhuǎn)速（r/min）電機(jī)功率（KW）前張力（MPa）后張力（MPa）前后張力差（MPa）110945.91214.605500903060212904.99282.2055001009010319762.45400.0055001041004420954.85538.9055001081044517282.23624.8455005010858根據(jù)五機(jī)架冷連軋機(jī)軋制力考慮，現(xiàn)在對第四架軋機(jī)的軋輥進(jìn)行校核:圖5-1四輥軋機(jī)軋輥受力圖四輥軋機(jī)支撐輥與工作輥承受彎矩之比等于直徑比的四次方，其彎曲應(yīng)P和P分配也和彎矩一樣,即:(1500\而p+p=P=20954.85KN，得到:p—=20954.85H37.30KNg53 39P=p-p=20954.85-537.30=20417.55KN

5.2.1工作輥校核1)車?yán)ド恚杭俣üぷ鬏毞旁趦芍c(diǎn)上，畫出其彎矩圖如下:167.50KN?6.59KN?m167.50KN?6.59KN?m167.63KN?圖5-2工作櫥彎矩圖x如上彎矩圖，工作輾在其中間部位產(chǎn)生最大彎矩，如上面計(jì)算：(LB\ (199715\M1=P[苛-—y537.30x[-----言J=167.50KN-m；由于水平張力差導(dǎo)致的彎矩為：T=108x1.15x1550-104x0.85x1550=55.49KN,

―TrlB)55.49r1.71.5]M=——8-——= x—— g22148J2148J=6.59KN?m;輥身中部的合成力矩為:M=\應(yīng)2知+M2g2=J167.52+6.592=167.63KN?m工作輥在最大重車后的直徑D=570mm，因此輥身中部的最大彎曲應(yīng)力為:o=蘭^= 167,63 =9.05MPaVUgW0.1x0.573g所以，工作輥輥身符合要求。2）輥頭:輥頭采用萬向接軸輥頭，由于工作輥傳動，校核輥頭扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。圖5-3工作輥輥頭圖輥頭直徑：D1=D—(5?10),取D1=D-10=600-10=590mm，輥頭長度：a=(0.5?0.6)D取a=0.6D=354mm，M=9549P=9549x5500=97.46KN?mn n538.90_M_MT~W0.208a3n=——97竺——=10.56MPaV口0.208x0.3543所以，輥頭符合軋制要求。5.2.2支承輻校核

圖訃4支撐輻彎短圖1）輥身：由上圖可知，在輥身中部產(chǎn)生最大彎曲力矩，其大小如上面所求:Ll、=P^__z--z尸20417.55X(2.4431.7)

— "4 8J8131.29KN-m為:(2.4431.7)

— "4 8J8131.29KN-m為:8131.29 =28.10MPa<LyJz0.1D3 0.1X1.4253z所以支撐輥符合要求。2）輥頸20417.55 x0.743=3792.56KN-m3792.3792.56=67.54MPa<歸Mo=——d= =dW0.1d3 0.1X0.8253d所以輥頸軋制符合要求。所以輥頸軋制符合要求。5.3接觸應(yīng)力校核工作輥與支撐輥表面接觸產(chǎn)生接觸應(yīng)力，它將影響軋輥的軋制壽命，應(yīng)加以校核。計(jì)算接觸應(yīng)力使用赫茲公式:

omaxomax\in2(K1+K2)r1r2式中： q——接觸表面單位長度上的負(fù)荷;r1,r2——相互接觸兩個軋輥的半徑;K1,K2——與軋輥材料有關(guān)的系數(shù)，1-四2

1—

nE11-四2

1—

nE12軋輥材料相同，四=0.3，E=200GPa，r1=300mm，r2=750mmq=-=20954.85=12326.38KN/ml1.712326.38x103x200x103x(0.3+0.75) 「，]0.3x0.75o=0.418] 七=1417.79MPa0.3x0.75t=0.304o=0.304x1417.79=431.01MPa<1^]所以，軋機(jī)符合軋制帶鋼時的軋制要求。5.4電動機(jī)功率校核5.4.1軋制力矩M=2xPl=2x0.3x537.30x9.49x10-3=3.06KN-m其中：x一力臂系數(shù)，取0.3；Pg一軋制壓力；l一接觸孤長度。5.4.2摩擦力矩M1=Pdf1=537.30x0.33x0.