熱軋板帶鋼軋制規(guī)程設(shè)計

熱軋板帶鋼軋制規(guī)程設(shè)計.軋制規(guī)程設(shè)計就是根據(jù)鋼板的技術(shù)要求、原料條件、溫度條件和生產(chǎn)設(shè)備的實際情況，運(yùn)用數(shù)學(xué)公式或圖表進(jìn)行人工計算或計算機(jī)計算，來確定各道次的實際壓下量，空載輥縫，軋制速度等參數(shù)，并在軋制過程中加以修正和應(yīng)變處理，達(dá)到充分發(fā)揮設(shè)備潛力，提高產(chǎn)量，保證質(zhì)量，操作方便，設(shè)備安全的目的。附熱軋板帶產(chǎn)品的工藝制度制定實例某熱軋生產(chǎn)線，產(chǎn)品規(guī)格1.8*1200mm帶卷，材質(zhì)STE255，軋制規(guī)程設(shè)計如下.設(shè)計目錄安排軋制規(guī)程1校核咬入能力2確定速度制度和軋制延續(xù)時間3確定軋制溫度溫度4計算各道次軋制力和軋制力矩6計算各道次的變形程度5.1安排軋制軋制規(guī)程

1.1軋制方法本次采用綜合軋制法，由2架粗軋機(jī)組和7架四輥不可逆式軋機(jī)組成的連軋機(jī)組共同完成軋制過程。.1.2粗軋機(jī)組的軋制規(guī)程

粗軋機(jī)組的形式：由2架粗軋機(jī)組。第

一架為二輥可逆式軋機(jī)，板坯在此機(jī)架上軋制3道次，為控制寬展R1前設(shè)有立輥E1；第二架為四輥可逆式軋機(jī)，板坯在此機(jī)架上軋制3道次，為控制寬展R2前設(shè)有立輥E2。粗軋機(jī)組設(shè)備主要有粗軋機(jī)輥道，側(cè)導(dǎo)板，高壓水除鱗裝置，立輥軋機(jī)，中間輥道、廢品推出機(jī)等組成。。生產(chǎn)線布置如圖1.1。

.圖1.1粗軋機(jī)生產(chǎn)線布置圖

.1.1.1原料的確定

根據(jù)現(xiàn)場實際選擇坯料：21012504800mm連鑄板坯。材料的特性見表1.1。表1.1STE255成品的化學(xué)成分及力學(xué)性能牌號化學(xué)成分/%力學(xué)性能CSiMnPS屈服/Mpa(不小于)抗拉強(qiáng)度Mpa伸長率(不小于)STE255≤0.18≤0.400.5-1.3≤0.035≤0.03255360-48025.表1.2根據(jù)經(jīng)驗確定各粗軋機(jī)軋制道次及粗軋目標(biāo)厚度機(jī)架E1R1E2R2目標(biāo)厚度道次232330.1.1.2分配各道次壓下軋機(jī)組壓下量分配原則（1）粗軋時軋件溫度高，變形抗力小，塑性好，軋件又短；考慮到粗軋機(jī)組與精軋機(jī)組軋制節(jié)奏和負(fù)荷的平衡。粗軋機(jī)組的總壓下量應(yīng)盡可能大，以便減輕精軋機(jī)組負(fù)荷，一般粗軋機(jī)組總延伸率為7~10，最大可達(dá)12。粗軋機(jī)組變形量要占總變形量的70~80%；（2）為保證精軋機(jī)組的終軋溫度，應(yīng)盡可能提高粗軋機(jī)組出的精軋坯的溫度；盡可能減少粗軋道次和提高粗軋機(jī)的軋制速度。，減少溫降。

.（3）為簡化精軋機(jī)組的調(diào)整，粗軋機(jī)組軋出的精軋坯的厚度范圍盡可能的少。一般粗軋機(jī)組軋出的精軋坯厚20~40。（4）粗軋機(jī)各道次壓下量分配規(guī)律為：第一道次考慮咬入及配料厚度偏差不能給以最大壓下量；中間各道次應(yīng)以設(shè)備能力所允許的最大壓下量軋制；最后道次為了控制出口厚度和帶坯的板形，應(yīng)適當(dāng)減小壓下量。（5）粗軋機(jī)組的立輥，除了立輥破磷機(jī)考慮道破磷和調(diào)節(jié)板坯寬度給予較大的壓下量（50~100）處，其它萬能機(jī)座上的立輥壓下量都不大，約等于寬展量。寬展量約為4~32。.表1.3粗軋機(jī)組各道相對壓下率分配表機(jī)座號或道次123456相對壓下率，%15~2322~3026~3527~4030~5033~35.表1.4粗軋各道次壓下分配道次/123456入口厚度/mm210160122.989.16845出口厚度/mm160122.989.1684530h5037.133.821.12315ε%23.823.227.523.733.833.3.1.1.3根據(jù)成品板寬確定精軋坯寬度不考慮精軋機(jī)組寬展，即精軋機(jī)組寬展量為0。粗軋后的精軋坯寬度

mm

式中

-----成品板寬度；

------收縮率，

=1.2~1.5%。

.1.1.4計算粗軋機(jī)組軋制時的寬展量粗軋軋制6道次，粗軋總寬展量：

每道次寬展量：

：第

架軋機(jī)第j道次寬展量；：第

架軋機(jī)第j道次壓下量；

：第i架軋機(jī)寬展系數(shù)。.表1.5各架軋機(jī)寬展系數(shù)機(jī)架R1R2道次數(shù)33寬展系數(shù)Ki0.250.30.計算各道次寬展量及粗軋總寬展量：.1.1.5計算坯料軋前的膨脹寬度

mm

計算立輥總的寬度壓縮量：立輥的奇數(shù)道次進(jìn)行側(cè)壓，偶數(shù)道次不進(jìn)行側(cè)壓

=

=1269-1215+54=108mm：熱膨脹系數(shù)，

=1.105；：常溫下坯寬，

=1250mm，：立輥壓下量分配系數(shù)。.表1.6立輥壓下量分配系數(shù)表立輥道次

側(cè)壓量分配系數(shù)0.2100.24

0.24

0

0.25.

1.1.6計算立輥各道次側(cè)壓量

=108×0.21=22.7≈23mm=108×0=0mm

=108×0.24=25.9≈26mm=108×0.24=25.9≈26mm=108×0=0mm=108×0.25=27mm；.表1.7立輥各道次側(cè)壓量綜上，得粗軋機(jī)組各道次軋件寬度變化表立輥道次側(cè)壓量，mm23025.925.9027.表1.8粗軋機(jī)組各道次軋件寬度變化粗軋道次123456立輥軋前寬度126912591268125012301237立輥軋前側(cè)壓量2302626027平輥入口寬度124612591242122412301210寬展量1398675平輥出口寬度125912681250123012371215.1.2精軋機(jī)組的壓下規(guī)程由7架四輥不可逆式軋機(jī)組成連軋機(jī)組。各機(jī)架采用PC軋機(jī)。前三架主要完成壓下，后四架主要控制板形。各機(jī)架負(fù)荷分配亦不同，因此前三臺采用工作輥輥徑較大，后四架采用較小的工作輥。精軋機(jī)組前設(shè)置邊部加熱器。精軋機(jī)F1～F7全部為液壓壓下并設(shè)彎輥裝置。精軋機(jī)組的總壓縮率和最大延伸率與精軋機(jī)的數(shù)量有關(guān)。.表1.9精軋機(jī)組機(jī)座與延伸間關(guān)系機(jī)架座數(shù)最大延伸最大壓下量（%）41291.751693.862796.373296.6.表1.10壓下率分配表機(jī)座號數(shù)1234567ε%6機(jī)架40~5035~4530~4025~3515~2510~15――7機(jī)架40~5035~4530~4025~4025~3520~2810~15.

精軋機(jī)組最末兩架考慮質(zhì)量因素采用減小壓下量的方法，減少帶鋼厚度不均，消除波浪形瓢曲等缺陷。終軋變形程度對鋼材的金相組織有重要的影響，不同鋼種的再結(jié)晶曲線是不同的，為得到細(xì)晶粒組織，要根據(jù)不同鋼種的終軋溫度確定變形程度。.表1.11各架精軋機(jī)壓下分配機(jī)架F1F2F3F4F5F6F7軋前厚度3016.769.696.003.912.732.06軋后厚度16.769.696.003.912.732.061.8△h13.247.073.692.091.180.670.26ε%44.142.238.134.830.224.612.5.2校核咬入能力在校核各架軋機(jī)咬入能力時，取該機(jī)架最大壓下量的那道次進(jìn)行，F(xiàn)1—F3取F1較核，F(xiàn)4—F7取F4校核。表2.1粗軋部分機(jī)架

R1R2—R4工作輥直徑/mm

Φ1350/1200Φ1200/1080軋制時工作輥直徑/mm

1350

1200.表2.2精軋部分機(jī)架F1—F3F4—F7工作輥直徑/mmΦ800/Φ720Φ750/Φ680軋制時工作輥直徑/mm760700.

壓下量與咬入角的關(guān)系

，

式中：α—咬入角，Δh—壓下量，D—工作輥徑。粗軋計算第一、第二、第三架軋機(jī)：R1：

=1-50/1350=0.963則：

=15.63°R2：

=1-37.1/1200=0.969則：

=14.3°R3：

=1-23/1200=0.981則：

=11.76°精軋計算第一、第四架軋機(jī)F1：

=1-13.24/760=0.983則：

=10.58°F4：

=1-2.09/700=0.997則：

=4.44°

熱軋帶鋼時，最大咬入角一般為15°~20°，低速軋制時為20°，所以上述咬入角符合條件，咬入能力滿足。.3速度制度和軋制延續(xù)時間

由于軋件較長，為操作方便，可采用梯形速度圖。根據(jù)經(jīng)驗資料區(qū)平均加速a=40rpm/s,平均減速度b=60rpm/s。由于咬入能力很富余，且咬入時速度高有利于軸承油膜的形成，故可采用穩(wěn)定速度咬入。根據(jù)實際生產(chǎn)情況，各速度取值為：第一架：第一、二道次取咬入速度和恒定轉(zhuǎn)速

=35rpm，拋出速度

=20rpm，第三道次取

=40rpm，

=25rpm第二架：由于為四輥可逆軋機(jī)，取第四道次咬入速度、恒定速度和拋出速度為

=40rpm，

=25rpm。第五、六道次的咬入速度、恒定速度和拋出速度相同，取

=60rpm，

=60rpm，=30rpm。.粗軋速度按照梯形速度圖:（a）不可逆；（b）可逆。.根據(jù)所選梯形速度圖,計算各道的純軋時間和間隙時間粗軋機(jī)組的純軋時間計算公式如下:

式中：——拋出速度，(rpm)；—速度圖的恒定轉(zhuǎn)速，(rpm)；——咬入速度，(rpm)；

a——加速度，(rpm/s)；

b——減速度，(rpm/s)；

L——該道次軋后長度，(m)；

D—工作輥直徑，(m)。

.3.2精軋機(jī)速度制度任意架的前滑值按下式計算：

—軋件出口厚度；—工作輥半徑 —絕對壓下量—軋輥與軋件間的摩擦系數(shù)，取

=0.25則得各架的前滑值為.

.秒流量相等原則：即各架上單位時間內(nèi)通過的金屬體積應(yīng)相等。

或

—第架帶鋼的出口厚度和出口速度

—第架軋機(jī)的速度

—第架軋件的前滑值

先確定最后一架的速度和各架的厚度，再確定各架的速度，精軋機(jī)最后一架為第7架速度為=20m/s。則由公式.得

=20/（1+0.03）=19.42m/s則把公式

轉(zhuǎn)化為公式：

其中i=（1、2、3、4、5、6）則將已知數(shù)據(jù)代入公式得：.

=1.819.42(1+0.03)/16.76(1+0.13)=1.90m/s同理算出其它機(jī)架速度表3.1精軋機(jī)組各架線速度表機(jī)架1234567出口厚度，mm16.679.696.003.912.732.061.8前滑值0.130.130.120.110.100.070.03速度，m/s1.903.295.368.3011.9916.3319.42.3.3軋制時間3.3.1粗軋軋制時間計算由體積不變定理計算每道軋后鋼板長度

=210×1269×4800/160×1259=6350mm.

同理計算各機(jī)架出口的長度列表如下表3.2機(jī)架出口長度道次L1L2L3L4L5L6長度/mm6350820811485152932297935093.由公式：

將上面的數(shù)據(jù)帶入公式，計算各道純軋時間，粗軋一，二，三道之間時間間隔4s，三~四道之間間隔5s，五~六形成連軋，5~6道次形成連軋，因只有兩架連軋，簡化計算將兩架軋機(jī)視為同步運(yùn)動，沒有間隙時間。所以：

.同理算出其余道次的純軋時間。如下表表3.4粗軋機(jī)軋制時間表

粗軋軋制周期=2.37+3.12+3.86+5.88+5.72+8.94+4+4+6+4+4=51.89s，道數(shù)(rpm)(rpm)(rpm)D（mm）L(mm)純軋時間間隙時間1353520135063502.37s4s2353520135082083.12s4s34040251350114853.86s6s44040251200152935.88s4s5

60

60301200229795.72s4s6

60

60301200350938.94s0.3.3.2精軋軋制時間計算確定精軋機(jī)組各架速度時，應(yīng)滿足金屬秒流量相等，即

式中：h1，h2…h(huán)7——各架的出口厚度；v1，v2…v7——各架的出口速度；C——連軋常數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗取最后一道次即第七道次的穿帶速度

=10m/s,則根據(jù)秒流量體積相等算出前六道次的穿帶速度

.得，各機(jī)架帶鋼穿帶速度如下表機(jī)架1234567穿帶速度，m/s1.452.433.695.117.069.1810表3.5各機(jī)架帶鋼穿帶速度.精軋機(jī)速度圖

圖1帶鋼熱連軋機(jī)組末架軋機(jī)的速度曲線圖.1點(diǎn)：穿帶開始時間，選用速度10m/s的穿帶速度，即=10m/s；2點(diǎn)：帶鋼頭部出末架軋機(jī)后開始第一級加速，

=

=10m/s，α=0.2~1.3m/s；3點(diǎn)：帶鋼咬入卷取機(jī)后開始第二級加速，取=14m/s，α=0.3~1.6m/s；4點(diǎn)：帶鋼以工藝制度設(shè)定的最高速度

=

=20m/s軋制；5點(diǎn)：帶鋼尾部離開連軋機(jī)組中的第三架時，機(jī)組開始減速，速度將到穿帶速度；6點(diǎn)：帶鋼尾部離開精軋機(jī)組開始以穿帶速度等待下一條鋼帶

=

=10m/s7點(diǎn)：第二條開始穿帶；.（1）穿帶時間：由于精軋機(jī)組用7個機(jī)架，精軋機(jī)組的穿帶時間：式中：

——精軋機(jī)組各架間距，5.8m；，,…,

---

～

的穿帶速度

=5.8m,故精軋機(jī)組的穿帶時間：

則

=10.55s.（2）加速軋制時間：1)慢加速段軋制時間：帶鋼出精軋到卷取機(jī)建立張力，實行緩慢加速，加速度α=0.2~1.3m/s，取

=0.336m/s2，=14m/s,

=10m/s

則得：

=142.85m，

=11.90s。.因為帶鋼長度

=

=142.85m應(yīng)該大于或者等于精軋機(jī)組末架至卷取機(jī)間距與卷取機(jī)卷取5圈帶鋼的度之和，即式中：——精軋機(jī)組末架至卷取機(jī)間距，取=130m；D——卷取機(jī)卷筒直徑，D=0.8m；N——參數(shù)，N=3~5，取5；則

=142.85m>

=130+3.140.85=142.56成立。

.

2)快加速段軋制時間:

=14m/s，

=20m/s，采用加速度

=0.3~1.6m/s取=1.0m/s2

=6s； 加速段的帶鋼長度:

則

.精軋后帶鋼總長：

mm=583.33m

加速后的恒速軋制時間：

=

.（3）減速軋制時間

由

=

=20m/s，

=10m/s，取

=-1.25m/。則得：

=120m；

=8s.（4）間隙時間粗軋軋完的帶坯長度為35093mm，至精軋機(jī)間隙時間按經(jīng)驗取16s則

=16s。綜上，精軋機(jī)組的純軋時間：

=10.55+11.90+6+16.92+8=53.37s精軋機(jī)組的軋制周期T=

+

=53.37+16=69.37s.4軋制溫度的確定4.1粗軋時各道次的溫降高溫時軋件的溫降可按輻射散熱計算，因為對流和傳導(dǎo)所散失熱量大致可以與變形功所轉(zhuǎn)換的熱量低消。輻射散熱所引起的溫降可由下列近似公式計算:

其中：—前一道軋件的溫度，℃；

h—前一道軋件的厚度，mm；Z—該道次間隙時間和純軋時間，s。.

板坯加熱溫度定為1250℃，出爐溫度降溫50℃，粗軋前高壓水除鱗溫度降溫20℃，故立輥開軋溫度為1180℃，考慮立輥軋后再噴高壓水除鱗，再進(jìn)行強(qiáng)冷后，第一道開軋溫度定為1150℃，故第一道尾部軋制溫度為：1150-12.9×(2.37/210)×[(1150+273)/1000]=1149.40℃可逆軋制時，第一道次的頭部為第二道次的尾部，故第二道尾部溫度為：1150-12.9×[(2.37+4+3.12)/160]×[(1150+273)/1000]=1146.86℃第二道次的頭部在第三道時變?yōu)槲膊?，故先計算第二道頭部溫度為：1149.40-12.9×(4/160)×[(1149.40+273)/1000]=1148.08℃.故第三道次的尾部溫度：1148.08-12.9×[(3.12+4+3.86)/122.9]×[(1148.08+273)/1000]=1143.38℃間隔6秒：

1143.38-12.9×(6/89.1)×[(1143.38+273)/1000]=1139.88℃故第四道次尾部溫度為：1139.88-12.9×(5.88/89.1)×[(1139.88+273)/1000]=1136.49℃第四道次的頭部為第五道次的尾部，故第五道次尾部溫度為：1139.88-12.9×[(5.88+4+5.72)/68]×[(1139.88+273)/1000]=1128.09℃第五道次的頭部在第六道時變?yōu)槲膊?，故先計算第五道頭部溫度為：

1128.09-12.9×(4/68)×[(1128.09+273)/1000]=1125.17℃故第六道次尾部溫度為：

1125.17-12.9×[(5.72+4+8.94)/45]×[(1125.17+273)/1000]=1104.73℃.因此，帶坯出粗軋的溫度為1104.73℃。粗軋各道次尾部溫度變化如表4.4：表4.4粗軋各道次尾部溫度變化

正常情況下，粗軋出口溫度為1110℃左右，中間輥道上有保溫罩，能夠滿足精軋1000℃~1050℃的開軋要求，計算各道次溫度為計算軋制力的需要。道次123456軋后溫度0C1149.401146.861143.381136.491125.171104.73.4.2精軋時各道次的溫降帶坯在中間輥道上的冷卻時間等于間隙時間加上精軋第1架的純軋時間。精軋第1架的純軋時間等于精軋軋制時間減去尾部通過精軋各架的時間。軋件尾部通過精軋各架的時間為

則：.故精軋第1架的純軋時間：帶坯在中間輥道上的冷卻時間：

Z=42.24+16=58.24s。

軋件精粗軋完后經(jīng)過中間輥道有溫降和二次高壓水除鱗后有溫降，則為確保終軋溫度，進(jìn)入精軋機(jī)的精軋坯溫度要求在1050℃左右，所以帶坯進(jìn)入精軋機(jī)組第1架的溫度合適。.

帶坯尾部進(jìn)入精軋機(jī)組第1架的溫度為

其公式為：

式中：—第一道軋件的絕對溫度，K；—前一道的絕對溫度，K；—前一道軋件的厚度，mm；Z—該道次間隙時間和純軋時間，s。.代入數(shù)據(jù)：

=

+273=1050+273=1323K，h=30mm，Z=58.24s，則得：

對精軋機(jī)組，軋件任意部分通過各架的延續(xù)時間與軋件的厚度之比為一常數(shù)，故軋件從精軋機(jī)組第一架的溫度降至最后一架的終軋溫度為：.

式中：—精軋機(jī)座間距，

=5.8(m)；—第架軋機(jī)速度，(m/s)；—第架軋制的出口厚度，mm，

n—精軋機(jī)組機(jī)座數(shù)，。則代入數(shù)據(jù)得.同理算出各道次軋件的溫度，則列表如下表4.5精軋各機(jī)架軋件尾部溫度變化機(jī)架1234567出口厚度，mm16.769.696.003.912.732.061.8速度，m/s1.903.295.368.3011.9916.3319.42溫度，0C975.76967.08958.52950.08941.75934.70927.73.5計算各道的平均變形速度5.1粗軋各道次的平均變形速度由公式：同理算出各架速度為.代入數(shù)據(jù)得：粗軋道次123456軋輥轉(zhuǎn)速rpm353540406060速度m/s2.472.472.832.513.773.77變形速度（-1s）3.634.095.975.9913.0615.90同理算出其它變形程度，

得到粗軋各道次變形速度表如下.5.2精軋各道次的平均變形速度由公式：

代入數(shù)據(jù)得：同理得：.得精軋軋各道次變形速度如下表機(jī)架1234567速度，m/s1.903.295.368.3011.9916.3319.42變形速度，（-1s）14.7933.1965.62125.05202.58288.21264.95.6軋制力及軋制力矩的計算采用S.Ekelund公式對軋制過程中的平均單位壓力進(jìn)行計算，其公式為：

式中：K—溫度和成分對軋制力的影響系數(shù)；

m—表示外摩擦對單位壓力影響的系數(shù)；

η—粘性系數(shù)；—平均變形速度，

。.其中外摩擦系數(shù)：

平均變形速度：

把m值和值帶入式(17)，并乘以接觸面積的水平投影，則軋制壓力為

.S.Ekelund還給出計算K和的經(jīng)驗公式

，

。

，

。式中t—軋制溫度，℃；C—以%表示碳含量；Mn—以%表示的錳含量C′—決定于軋制速度的系數(shù)。見表6.1用下列式子計算。

對于鋼軋輥

；對于鑄鐵軋輥

。.表8.1的選擇表軋制速度（m/s)<6

6~10

10~15

15~20

1

0.8

0.65

0.6對于速度v和溫度t不再進(jìn)行計算，由經(jīng)驗和查表得來。.表6.2STE255成品的化學(xué)成分及力學(xué)性能則取材質(zhì)STE255的化學(xué)成分C=0.18%；Mn=0.6%，牌號化學(xué)成分/%力學(xué)性能CSiMnPS屈服/Mpa(不小于)抗拉強(qiáng)度Mpa伸長率(不小于)STE255≤0.18≤0.400.5-1.3≤0.035≤0.03255360-48025.軋制力矩可用以下公式計算：

其中：p-軋制壓力，t；

x—作用點(diǎn)系數(shù)，x=0.3~0.6，

薄件小于0.5，取x=0.4。.6.1粗軋機(jī)軋制力和軋制力矩的計算根據(jù)S.Ekelund公式對各道次軋制力進(jìn)行計算，其中第一、二、三、四、五、六道工作輥的材質(zhì)為無限冷硬鑄鐵軋輥(a=0.8)即公式為.粗軋第一道次：

=1246mm，

=1259mm，H=210mm，h=160mm，h=50mm，R=675mm，

=2.47m/s，t=1149.40℃。f=(1.05-0.0005t)

=0.8(1.05-0.0005×1149.40)

=0.38=0.01(14-0.01t)×10

=0.01(14-0.01×1149.40)×10×1

=0.25K=(14-0.01t)(1.4+0.18+0.6)×10

=(14-0.01×1149.40)(1.4+0.18+0.6)×10

=54.63.則軋制力為軋制力矩可用以下公式計算：

其中：P-軋制壓力，t；

x—作用點(diǎn)系數(shù)，0.3~0.6，薄件小于0.5，取x=0.4。

則得：.同理算出各道次軋制力，列表如下，表6.3粗軋機(jī)工藝參數(shù)粗軋道次123456平輥入口寬度/mm124612591242122412301210平輥出口寬度/mm125912681250123012371215入口厚度H/mm210160122.989