设计年产138万吨宽厚板车间

I 设计年产 138 万吨宽厚板车间 摘要 冶金产品，宽厚板的重要产品之一，其生产水平和产品质量代表一个国家的钢铁行业的发展水平。 依据包头地区的情况，设计年产 138 万吨宽厚板厂作为条件，对在包头建厂的必要性和可行性进行分析。在钢坯轧制，规格为 70 毫米 1900 毫米8500 毫米 EH32 是典型的产品，生产 10 多个品种的产品。通过分析典型的产品， EH32 外形，生产工艺，轧制规程，轧机及辅助设备的选择，产品设计完成的滚动图表，温度制度，调速系统，轧制压力，轧制 - 瞬间计算强度和轧机辊检查电机的能力和进行，以确定设 备的性能参数。计算轧机生产能力和年度计算，以满足设计要求。最后，根据设计计算的结果完成了 CAD 车间平面图。 关键词 ：宽厚板 生产工艺 EH32 车间设计 Abstract Heavy plate is one of the important products in metallurgy field, the level of its manufacture and the quality of product represent the development level of steel industry of the country. The design take Baotou area as the condition, design with an annual capacity of 150 tons of plate plant, analyzes on the necessity and feasibility of baotou II factory. With continuous casting slab rolling, specifications for 70 mm 1900 mm 8500 mmEH32 for typical products, production 10 varieties of products. Through the analysis of the typical product, the design of the product EH32outline, production process, the rolling schedule the formulation, the rolling mill and auxiliary equipment choice, completed the rolling chart, temperature system, speed system, rolling pressure, rolling torque and roll the calculation of strength and rolling mill of checking motor ability, and various equipment performance parameters determination. Calculation of rolling mill production capacity and the calculation of annual output will meet the design requirements. Finally, according to the results of design calculations completed the CAD workshop layout drawing. Keywords: heavy plate； plate rocess of manufacture ；EH32； workshop designing 1、我国宽厚板生产现状与发展 1.1 宽厚板简介 1 中厚板的分类： (1)中厚板按尺寸规格可分为中板、厚板、特厚板等 1）中板： 4 20mm 者为中板 2）厚板： 20 60mm 者为厚板 3）特厚板： 60mm 以上者为特厚板 (2)中厚板按用途可分为结构、包容及特殊等三大类。 1）结构类。包括船舰、建筑、工程机械、桥梁及采油平台等 ； 2）包容类。包括锅炉、容器、管线及罐等 ； III 3）特殊用途类。包括坦克、防弹板、复合板、不锈板及工具模具板 等。 宽厚板为重要的钢材品种 ,多用于高压锅炉、容器、船舰、输油汽长途管线、坦克、舰艇、航母、海上平台、大桥桥梁、储油汽罐及高层建筑等对钢材性能要求高的重要地方。 1. 2 国内宽厚板生产技术的发展与市场分析 1.2.1 我国宽厚板生产的回顾 2 我国宽厚板行业随着国民经济总体的发展而不断进步。纵观我国宽厚板轧机的发展历史 ,大致可以分为 3 个阶段： 1） 以解决企业从无到有为目的的初期发展阶段。我国的第 1 套中厚板轧机是 2 300 mm 的三辊劳式轧机 ,于 1936 年在鞍山建成，产量只有几万吨 ,品种和规格都十分有限。 直至中华人民共和国成立初期，我国也只有鞍钢这一台三辊劳特式中板轧机， 产品也只有最初级的碳素钢。随着我国经济建设需求的增长 ,各企业建设了一批 2 000 2 500 mm 的中板轧机，而且形成了相应的建设规范。但是，其技术内涵和产品质量水平与国际先进水平有很大的差距。1958 年大跃进后近 20 年的时间是我国中厚板轧机建设的第 1 个高峰期。根据仿照鞍钢一中板厂所作的通用设计，在全国部分省市先后建成了 13 套 2 300 mm 级三辊劳特式中板轧机，这批轧机在不断革新改造中提高了机械化水平，曾担负起全国中厚板 1/3 的产量。 1958 年 7 月鞍钢建成 2 800/1 700 mm 半连续轧机， 1966 年 8 月舞钢建成 2 800 mm 中厚板轧机， 1966 年 10 月太钢五轧厂建成 2300/1700 mm 炉卷轧机。这 3 套轧机均从前苏联引进，都是二辊 +四辊双机架形式，投产后在产量、产品品种、规格、尺寸精度、 表面质量和成材率等方面都大幅度超过了三辊劳特式轧机，成为当时我国中厚板生产的主力轧机。为了提高装备水平， 1970 年以后新建的中板厂，基本都采用四辊轧机。 IV 2） 全面引进世界新技术，自主研发提高水平阶段。改革开放至本世纪初期， 我国钢铁工业迅速发展，通过技术引进和自主创新，我国中厚板生产技术、设备和产品也日新月异，发展迅猛。 1978 年 9 月投产的舞钢 4 200 mm 宽厚板轧机，是我国自行设计和制造的第 1 套四辊宽幅厚板轧机，其特点是板宽大，达 3 900 mm；规格范围大，最厚可生产 250 mm；品种范围广，可生产结构板、舰船板、锅炉容器板、装甲板、不锈板等。这架轧机开口度大，既可轧钢锭，也可采用板坯作原料。该厂的热处理设施配置较为齐全，既有加热 式缓冷坑、连续式热处理炉，也有车底炉和外部机械化炉，能生产正火、调质、回火、退火等热处理产品。 20 世纪 80 年代后期到本世纪初，欧洲、日本和美国几乎停止了新建中厚板工厂，而在亚洲尤其在我国，则进入了中厚板工厂建设的第 2 个高峰期，先后建成投产了近 10 条 2 800 4 300 mm 级的中厚板生产线。鞍钢首先引进了二手 4 300 mm 中厚板轧机，同时酒钢、舞钢也分别引进了 3 000 mm 和 3 800 mm 中厚板轧机，我国的中厚板生产开始向国际水平靠近。到世纪之交，首钢率先利用国产化技术，建设了具有自主知识产权的 3 500 mm 中厚板轧机，开发的高刚度轧机、自动控制系统、控制冷却系统、矫直机等辅助设备具有鲜明的特色和优良的性能，开创了我国自主研发大型中厚板轧机的先河。 3） 以提高产品档次，满足经济建设需求的发展阶段。进入 21 世纪以来，以宝钢 5000 mm 轧机的建设为标志，我国迎来了中厚板轧机建设的黄金时期，在不到 10 年的时间里先后建成了二十几套 3 000 5 000 mm 级的中厚板轧机，其中不乏从生产工艺，整体装备到平面布置均处于世界领先水平的中厚板工厂，整体上大大缩小了我国中厚板生产和装备技术与国外先进水平的差距。 最近几年，我国宝钢、鞍钢、山钢等单位采用自主集成和引进国外技术相 V 结合的方式，建设了一批 4 000 mm 以上的大型中厚板轧机，继承了世界上一大批先进的中厚板生产技术和装备，同时采用了我国自主创新的关键技术和共性技术， 使得我国中厚板的工艺、装备和产品已经逐步达到国际先进水平。主轧机实现了强力化和高刚度， 采用了厚度自据不完全统计，我国目前已经投产和在建的中厚板轧机共约 76%。全部建成后，我国中厚板生产将远超过 1亿 t 的能力。 1.2.2 当代我国宽厚板生产所采用的先进技术 1） 广泛采用 TMCP（ Thermo Mechanical Control Process ） 技术。 TMCP工艺技术是适应高强度低合金钢的发展而产生和发展的，是当代厚板轧机生产高性能、高强度钢板必须具备的技术。 2） 采用板凸度和板形调整控制功能。中厚板轧机的板形控制系统主要通过下列方法来实现板形与板凸度的控制，即合理确定工作辊的横移位置、对工作辊施加适当的液压弯辊力、采用分段冷却的方法来改变轧辊的径向膨胀分布。 3） 计算机厚度自动控制系统。从目前国内外生产情况看，中厚板厂普遍采用四辊可逆式轧机，压下手段有的采用电机驱动、液压驱 动或者两种方式联合驱动控制。 4） 直接淬火、回火工艺。指钢板热轧终了在轧制作业线上实现直接淬火、回火的新工艺。这种工艺有效地利用了轧后余热，有机地将变形与热处理工艺相结合，从而改善钢材的综合性能，即在提高强度的同时，保持较好的韧性。 5） 采用热处理工艺。热处理的目的是通过加热、保温和冷却使钢板获得所要求的金相显微组织，从而提高其力学性能和加工性能。 因此，热处理工序在现代化宽厚板生产中仍是必不可少的。装备先进的精 VI 整线。第 1，由于高强 钢品种比例高，采用 TMCP 工艺后钢板温度较低 促使中厚板矫直采用组合式矫直机和四重强力矫直机，扩大矫直范围，保证良好的平直度，现代矫直机的矫直力达 30000 KN，矫直钢板厚度范围 4.5 70 mm；第 2，为提高中厚板的产品质量等级，许多中厚板生产线安装离线式超声波探伤系统，一般可对厚度 4.5 40 mm、宽度在 800 4 500 mm 之间的钢板以 3060 m/min 的速度进行 100%探伤检查；第 3，大多采用滚切式剪或圆盘剪。采用多轴多偏心滚切式剪切机，剪切变形区小，钢板不易弯曲变形，毛刺少，剪切质量高， 剪切速度快，生产效率高；第 4，为了矫直热矫直机矫直后或热处理后出现的不平度超标的钢板，目前不少中厚板厂在精整线上设置了冷矫直机或压力矫直机，挽救了部分板形较差的钢板，提高了成材率。 1.2.3 现代宽厚板轧机的发展趋势和特点 从轧机规格上看， 3 000 mm 以下轧机由于产品单重小规格覆盖面窄，且与宽带钢轧机产品规格范围重叠较多，难以实现品种及规格的多样化，市场的适应性差，发展空间有限，除少量特钢轧机外，目前重建的中板轧机已较少建设该规格领域的轧机 但目前国内尚存很多早期建设的 2 300 mm 至 2 800mm 规格的中板轧机，根据国内轧机的发展趋势，本应逐步淘汰，但由于这些轧机的设备投资已基本折旧完毕，产品成本低对于如级别较低的内陆产品建筑结构板等要求不高的产品，其订货批量大，市场价格较低，大型中厚板轧机竞争力相对较弱，往往是这些老式中板轧机所活跃的市场领域从设备结构上看，随着设计水平制造水平地提高，新建轧机逐步向具有更大的轧制力轧制力矩和高强性的强力四辊可逆式轧机的方向发展，并可根据工艺要求配置大轧制力立辊轧机。各种设备参数都基本达到目前设备制造能力的极限。 VII 1.3 在包头建设中厚板车间的必要性与可行性分析 （ 1）包头的地理优势位于北部，西部的内蒙古西藏自治区，根据阴山北部，南临黄河，东西与沃野千里的土默川平原和河套平原相。 （ 2）多种矿产资源，矿产资源丰富。已发现 74 种的各种矿石，金属，非金属，非金属矿物能源和其他 14 种。 （ 3）交通条件包头交通四通八达，全国交通运输总体规划的交通枢纽，有内地第一条高速公路 - 呼包高速公路， 101 国道旁路实施南北， 210 国道立交改造和建设的扩张机场。 （ 4）水包头市供水水源有：地下水资源，水库和黄河水。城乡之间量 3亿立方米 /包可用水资源综合地下水和地表水可用。 由于毗邻黄河，所以相对有丰富的供水！ 基于以上几点在包头地区建立年产量 138 万吨宽厚板厂是非常有必要同时也是可行的。 2、 产品大纲的确定和金属平衡表的编制 2.1 产品方案的编制 3 产品方案是进行车间设计、制定产品生产工艺过程、确定轧机组成或选择各项设备的主要依据，包括车间拟生产的产品名称、品种、规格几年产量计划。 本车间依据设计任务书要求，经过对同类厂的调查和统计分析，选取具有代表性的品种和规格作为典型产品。 2.1.1 产品方案的编制原则及依据 （ 1） 产品方案的编制原则 1） 国民经济发展对产品 的要求，既考虑当前的急需又要考虑将来发展的 VIII 需要。 2） 产品的平衡，考虑全国各地的布局和配套加以平衡。 3） 建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等可能性。 4） 考虑轧机生产能力的充分发挥，提高轧机的生产技术水平。 （ 2） 编制依据： 1） 金属与合金的品种、规格、状态及质量要求 品种和规格不同，所采用的生产方案就不同，那么设计的车间就有很大差别，例如板带材生产车间和管棒型材生产车间就有根本的差别。若产品质量要求不同就是同一种合金品种与规格也可以采用不同的生产方案。 2） 年产量的大小 产量不仅决定工艺过程 的特点，同时也对设备选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的影响。例如，对于板材生产来说，产量不大时，可采用单机架生产；而产量大时，采用连轧生产。 3） 投资与建设速度、机械化与自动化程度、劳动条件、工人与管理人员的数量以及将来的发展前景。 2.1.2 在编制产品方案时应注意的问题 （ 1） 满足国民经济发展的需要，特别要根据市场信息，解决某些短缺产品的供应和优先保证国民经济重要部门对于钢材的需要。 （ 2） 考虑各类产品的平衡，尤其是地区之间产品的平衡，要正确处理长远与当前，局部与整体的关系，做到供应适应，品种平衡，产 销对路，布局合理，要防止不顾轧机特点，不顾车间具体工艺设备条件随便上马的倾向。 （ 3） 考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区产品的合理分工，有条件的要争取轧机向专业化和产品系列化方向发展，以提高轧机的生产技术水平。 （ 4） 考虑建厂地区资源及钢的供应条件，物资和材料等运输的情况逐步完善和配套起我国自己的独立的轧钢生产体系。 IX （ 5） 要逐步解决产品品种和规格的老化问题，要适应当前对外开放，对内搞活的新的经济形势的需要。要根据车间工业设备的情况，力争做到产品结构和产品标准的现代化，有条件的要考虑生产一些出口产品，走向 国际市场。 2.2 产品大纲 1） 产品品种 本车间生产的产品品种有碳素结构钢板、低合金结构钢板、锅炉钢板、容器钢板、船用钢板、管线钢板、汽车大梁钢板、机械工程用钢及耐磨钢板等。 2） 产品规格 厚度： 5150mm 宽度： 12002300mm 长度： 15009000mm 单重： 2.8239.82t 2.3 编制金属平衡表 3 金属平衡表编制依据 K=W/Q (2-1) K.金属消耗系数 W.投入的坯料重量 Q.合格产品的重量 10 表 2.1 产品大纲 序号 产品名称 代表钢号 执行标准 原料规格 (厚 宽 长/mm) 产品规格 (厚 宽/mm) 产量 吨 /a % 1 造船板 EH32 GB712 30015202479 51009004000 30025000 82800 8.0 2 低合金高强度钢 Q345B GB1591 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 414000 28 3 管线钢 X80 API SPEC 5L 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 34500 2.5 4 碳素结构钢 Q195 GB700 20030012002300 1,5003,700 51009004000 300025000 193200 14.0 5 建筑结构板 Q235GJ，SN490B YB4104-2000 JIS G3136 20030012002300 1,5003,700 5609004000 30025000 187680 13.6 11 续 表 2.1 产品大纲 6 锅炉板 16Mnq， 20q GB713 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 23460 1.7 7 压力容器板 20RSPV235 GB6554 JIS G3115 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 23460 1.7 8 汽车大梁钢板 06TiL16MnL GB3273 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 162840 11.8 9 工程机械用钢 StE460 DIN17102 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 26220 1.9 10 耐 磨钢 Q235NH GB/T4171 20030012002300 1,5003,700 51009004000 30025000 231840 16.8 合计 1380000 100 12 表 2.2 金属平衡表 编号 产品 原料重量 /吨 成品重量 /吨 烧损 /% 切损 /% 轧废 /% 金属消耗系数 成材率 /% 1 造船板 91， 290 82800 1.4 6.2 1.7 1.103 90.7 2 低合金高强度钢 454,945 414,000 1.6 6.0 1.4 1.099 91.0 3 管线钢 37954 34500 1.7 5.8 1.6 1.100 90.9 4 碳素结构钢 212,541 193,200 1.3 6.0 1.8 1.100 90.9 5 建筑结构板 206,015 187,680 1.8 6.1 1.0 1.098 91.1 6 锅炉板 25780 23460 1.6 6.0 1.4 1.099 91.0 7 压力容器板 25724 23460 1.7 6.1 1.0 1.096 91.2 8 汽车大梁板 178,945 162， 840 1.3 6.0 1.7 1.099 91.0 9 工程机械用钢 28877 26220 1.9 5.8 1.51 1.101 90.8 10 耐磨钢 254,769 231,840 1.8 6.0 1.2 1.099 91.0 13 3、 生产工艺的制定 3.1 工艺流程制定的依据 4 将各种化学成分、形状不同的钢锭、钢坯和连铸坯轧成形状和性能都符合要求的钢板，需要一系列的工序，这些工序的组合和顺序叫做轧钢生产工艺流程。显然，不同的轧制产品有不同的流程。 尽管由若干工序组成的产品生产工艺流程是 比较复杂的，但工序的取舍不是任意的，工艺设计的任务就是掌握制定工艺流程的原则，正确地选择工序内容和确定各个基本工序的主要参数，以达到获得产量高、质量好、消耗低的目的。制定工艺流程的主要依据是： （ 1） 产品的技术条件：通常在产品标准中规定了钢材品种规格、技术条件、产品性能检验等内容。但技术要求则是其主要方面，它对产品的质量要求，即它对产品的几何形状与尺寸精度、钢锭内部组织与性能及表面质量都做出了明确的规定。显然，产品的技术要求是制定工艺过程的首要依据。因为达到产品的技术要求是我们组织生产的出发点。 （ 2) 钢种的加工性能： 钢锭加工工艺性能包括了钢锭变形抗力、塑性、导热性以及形成缺陷的倾向性等内容。它反映了金属在加工过程中的难易程度，决定并影响了我们对金属采用何种加工方式和方法，决定并影响了我们选择工序内容和确定工艺参数。因此，钢锭加工工艺性能是制定工艺过程的首要依据。 （ 3）生产规模大小：一般生产规模大小有两个含义，即企业规模大小和品种批量的多少。企业规模的大小决定了工艺过程是一次成材还是两个阶段生产的问题。至于批量的多少主要反映在选取设备的技术条件、产品成本的高低 14 上，而对产品的工艺过程无显著影响。 （ 4） 产品成本：成本是生产效果 的综合反映，是各种因素影响的结果。一般钢锭加工工艺性能愈差，产品的技术要求愈高，其生产过程就愈复杂，生产过程中金属、燃料、电力、劳动力等各种消耗也愈高，产品成本必然会相应提高。反之，产品成本则下降。成本的高低在一定程度上也是工艺过程是否合理的反应。当然，成本还与产量大小、生产技术水平等其他因素有关。 （ 5）工人的劳动条件：工艺过程中所采用的工序必须保证生产安全，不危机劳动者的身体健康，不造成环境污染。否则，因采取妥善的防护措施。 应当说明，上述制定工艺过程的各项依据是相互联系、相互影响的。在确定工艺过程时应 该进行综合的考虑，任何片面的强调某一方面的做法都会给生产带来不良的影响。 3.2 生产工艺流程 被称为轧制生产过程中的各种化学成分，不同形状的钢锭，钢坯和开花的形状和性能，以满足要求的钢材，通过一系列的所需步骤，对这些过程的组合和顺序。显然，不同的产品具有不同的轧制工艺。 正确的制定过程中轧制车间工艺设计的重要组成部分。连轧生产工艺开发的主要目的是为了获得优质的产品符合要求，其次要确保质量，在追求高收益率的基础上，磨，可以做各种原材料，降低材料消耗，降低产品成本。因此，正确的产品制定过程合理化进程，磨意义 的作用。高品质，低消费过程中制定的总体要求，产品。 15 3.2.1 车间生产工艺流程图 3.2.2 板坯加热 配置 3 座加热炉，加热炉选用步进式加热炉，板坯采用冷料装炉和热料装炉两种方式，其中热装温度为 400 700 。 3.2.3 清除氧化铁皮 加热合格的板坯由出炉辊道送至高压水除鳞箱。在通过除鳞箱时，由压力约 21MPa 的高压水喷除板坯上、下表面的氧化铁皮，然后经粗轧机前输入辊道输送至四辊粗轧机处进行粗轧轧制。 3.2.4 轧制 （ 1） 轧制过程经过粗轧机和精轧机两架轧机完成，采用可逆式轧制。在粗轧机前后设置有回转辊道和推床；在精轧机前设置有回转辊道，前后设有推床。 （ 2）轧制中再生氧化铁皮的喷除轧件在轧制过程中，可用机架上的高压水连铸板坯 加热 粗扎 精轧 控制冷却 高压水除鳞 热矫直 冷床冷 却 表面检查、 修磨 切头尾、 分段 切边、刨分 切定尺、取样 自动打印、喷印 中厚板产品 表面喷丸处理 淬火 自动超 声波探 伤 热处理 人工超声 波探伤 火焰切定 尺取样 冷矫直 16 除鳞装置去其上的再生氧化铁皮。 3.2.5 轧后加速冷却 在精轧机与热矫直机间设有一套钢板加速冷却系统。钢板通过 ACC 装置时，上、下两面同时喷水进行加速冷却，使钢板的温度快速下降。钢板通过ACC 装置的速度约 0.52.5m/sec，在喷冷的同时，还由侧面以约 1.0MPa 的中压水喷吹清除钢板表面的汽化层，保证 冷却效果。 3.2.6 钢的轧后精整工序 （ 1）热矫直 钢板一般在 600850 进行热矫，较薄的钢板温度可能降低至 500550 ，较厚的钢板可接近 800900。矫直速度是根据钢板的矫直温度、厚度及强度性能等因素确定的，速度范围为 02.5m/sec。钢板在矫直机上一般矫直 1 道，特殊情况下可采用 3 道。 （ 2）钢板冷却： 热矫后的钢板一般在 600900 左右进入冷床。 3.3 宽厚板的热处理 宽厚钢板热处理 有 正火，淬火和回火（淬火和回火）的主要途径，正火和控制冷却 +正火，回火，回火 +退火，直 接淬火（ DQ），直接淬火和回火。其中，最大的是处理板正火，正火 +回火，热处理产品占 70左右，周围的一切，淬火板，占 15左右，其他，如回火 15。 艺流程如下： 17 4、 车间的平面布置和轧机的选择 4.1 车间的平面布置 4.1.1 车间布置原则 （ 1） 符合要求的生产工艺，生产流程线是合理的。 （ 2）有利于生产和占地面积小，运输线路短，以减少周期时间和提高生产率。 （ 3），以确保操作方便，安全生产。 （ 4）避免相互交叉的金属流线和其他物资运输线。 （ 5）考 虑未来发展的余地 4.1.2 选择金属流程线 综合考虑车间的长度及空间布局，特别是精整跨与加热跨的合理布置，所以车间的金属流动形式采用直线移动式。 4.1.3 生产设备的布置 5 将车间布置为 9 跨，原料跨、加热跨、主轧跨、冷床跨、剪切跨、精整跨、热处理跨、成品跨、轧辊跨。 DQ(在线直接淬火 ) 轧后钢板（包括厚度大于 25mmTMCP 钢板） 正火 淬火（辊底压力淬火机） 控制冷却（弱水冷、风冷或空冷） 回火（辊底式或步进梁式热处理炉或罩式炉） 矫直（冷矫或压力矫） 冷床冷却 18 表 4.1 生产设备布置表 项目 序号 名称 主要设备 1 原料跨 火焰切割机、横移小车 2 加热跨 步进式加热炉、辊道 3 主轧跨 3800mm,4100mm 四辊精轧机、高压水除鳞、推床、辊道 4 冷床跨 冷床、辊道 5 剪切跨 切头剪、双边剪、超声波探伤仪 6 精整跨 修磨台架、翻钢机、辊道横移装置、矫直机 7 热处理跨 热处理炉、热处理冷床、淬火机、矫直机 8 成品跨 辊道、横移装置 9 轧辊跨 磨床、冷却装置 19 1 原料库 2 步进式加热炉 3 辊道 4 轧机 5 冷床 6 剪切机 7 修磨台架 8 矫直机 9 成品跨 10 轧辊跨 11 热处理跨 图 4.1 车间设备 4.2 轧机的类型及布 置形式 14 4.2.1 宽厚板轧机的选择原则 轧机是完成金属轧制变形的主要设备，是代表车间生产技术水平、区别于其他车间类型的关键。因此，轧钢车间选择的是否合理对车间生茶具有非常重要的作用。 轧机选择的主要依据是：车间生产的钢材的钢种，成品品种和规格，生产规模的大小以及由此而确定的产品生产工艺过程。对轧钢车间工艺设计而言，轧机选择的内容是：确定轧机的结构形式，确定其主要参数，选用轧机机架数即布置形式。在选择轧机时，一般要注意，考虑一下原则： （ 1）在满足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑； （ 2）有较高的生产率和设备利用系数； （ 3）保证获得良好的产品，并考虑到生产新产品的可能； （ 4）有利于轧机的机械化，自动化的实现，有助于工人的劳动条件改善； （ 5）轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简单，维修方便； 20 （ 6）备品备件更换容易，并利于实现备品备件的标准化； （ 7）有良好的综合经济技术指标。 目前，由于机械制造业的发展，轧钢生产的日益进步，现在的主要轧机除去一些特殊用途外，基本上都已经趋于系列化、标准化了。为我们选用轧机进行生产提供了方便的条件。 4.2.2 宽厚板轧机的型式 用于宽厚板生产的轧机 有以下四种：二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机、四辊可逆式轧机和万能式轧机。 (1)二辊可逆式轧机 二辊可逆式轧机于 1850 年前后用于生产中厚板，现在多用直流电机驱动，采用可逆、调速轧制，由上辊进行压下量调整，具有咬入角大、压下量大、产量高的优点。此外上辊抬起高度大，轧机重量不受限制，所以对原料的适应性强，既可以轧制大钢锭也可以轧制板坯。但是二辊轧机的辊系刚度较差，钢板厚度公差大。因此一般只适于生产厚规格的钢板，而更多的是用作双机布置中的粗轧机座。 (2)三辊劳特式轧机 1864 年美国创建了世界上第一台劳特式 轧机，专门用于中厚板生产。这类轧机是由上下两个大直径辊和中间一个小直径辊所组成，上下辊由交流电机经减速机、齿轮座带动，为主动辊；而中辊可升降，为从动辊，靠上下辊摩擦带动。轧制过程由轧机的两个动作完成的，利用中辊升降和升降台实现轧件的往返轧制，无需轧辊正反转；利用上辊进行压下量调整，得到每道次的压下量。 三辊劳特式轧机设备投资少、建厂快、轧机辊系刚度比二辊可逆式轧机大， 21 因而生产的钢板精度也高些。但这类轧机由于中辊直径小、从动，因此咬入能力较强，采用角轧法轧制，成材率低，轧机辊系的刚度还不够大，因此产品的产量和 质量都不能满足工业发展的需要，现已大部分被淘汰。 (3)四辊可逆式轧机 1870 年美国投产了世界上第一台四辊可逆式轧机。它是由一对小直径工作辊和一对大直径支撑辊组成，由直流电机驱动工作辊或支撑辊。轧制过程与二辊可逆式轧机相同。它具有二辊可逆式轧机生产灵活的优点，又由于有支撑辊使轧机辊系的刚度增大，产品精度提高。而且因为工作辊直径小，使得在相同轧制压力下能有更大的压下量，轧机设备复杂，和二辊可逆式轧机相比如果轧机开口度相同，四辊可逆式轧机将要求有更高的厂房，这些都增加了投资。四辊轧机是轧机中最大的，由于轧机生 产出的钢板好，已成为生产中厚板的主流轧机。 (4)万能式轧机 万能式轧机是一种在四辊（或二辊）可逆式轧机的一侧或两侧带有立辊的轧机。万能式轧机始于 1907 年，是用来生产齐边钢板，以提高成材率的。但实践证明立辊轧边只在宽厚比（ B/H）小于 60 70 时才能起作用，而当 B/H大于 70 时用立辊轧边很容易产生纵向弯曲，不仅起不到齐边作用反而使操作复杂，容易造成事故。并且立辊与水平辊要实现同步运行还要增加电气设备和操作的复杂性，中厚板尤其是宽厚板由于 B/H 大，所以自 20 世纪 70 年代后新建轧机一般已不再使用立辊轧机。 故 本设计中轧机使用了现在主流轧机型式：四辊可逆式轧机。 4.2.3 轧机的布置形式 宽厚板车间轧机布置有 3种形式，即单机架布置、双机架布置和连续式多 22 机架布置。 单机架布置生产是指在一架轧机上完成中厚板的轧制。轧机可选用四辊式和万能式中厚板轧机。适于对产量要求不高、对产品质量要求较宽的钢板生产。 双机架布置生产是指在 2架轧机上完成中厚板的轧制，将粗轧与精轧分到 2个机架上分别完成。目前双机架布置均采用双四辊布置。 连续式多机架布置生产是指在全连续式、半连续式、 3/4连续式布置的多架轧机上完成中厚板的轧制。 综上 所述， 宽 厚板轧机的发展趋势是：二辊可逆式轧机不再兴建，三辊劳特式轧机落后已被淘汰，四辊可逆式轧机广泛应用。在机架布置上，则四辊双机架布置是主要形式。 4.3 轧辊主要参数的确定 4.3.1 轧辊尺寸的确定 四辊式轧机分为工作辊和支撑辊，工作辊是用来直接完成轧制过程的，其直径较小；大直径的为支承辊，其作用是改善工作辊的强度及刚度条件。每个轧辊都是由辊身、辊颈和辊头组成的。轧辊的尺寸参数包括辊身直径、辊身长度、辊颈尺寸和辊头尺寸等。其中辊身直径和辊身长度是表征轧辊尺寸的基本参数 。 按照轧辊的咬入条件，工作辊的辊径应 满足下列要求： Dg h/1-cos (4-1） 式中 Dg轧辊的工作直径； h压下量； 最大允许咬入角，热轧钢板时 值为 18 22。 工作辊辊身长度可用下式确定： L=b max+ (4-2） 式中 b max所轧板带的最大宽度， mm； 随板带宽度而异的余量。 23 当 b max200mm 时取为 100 200mm。具体取值时尚应考虑轧机的装机水平、有无张力和工人的操作水平等因素。 4.3.2 轧辊材质的选择 鉴于轧辊辊面硬度与轧辊的强度、刚度这两项重要的质量指标往往难于兼得，因而在确定轧辊材质时，应根据不同的轧机轧制工艺特点，正确、合理地调整轧辊辊身表面强度和硬度指标，从而选择相应的轧辊材质及制造方法。 钢轧机生产的特点是高的尺寸精度的要求，该产品需要一个非常高的表面光洁度和表面质量，通常在高速轧制，轧件也承受巨大的压力和扭矩的效果。为此，对轧辊的表面硬 度的基本要求是高，耐磨损性，在轧辊表面的硬化层应具有足够的厚度，高强度和抗压扁能力。在一般情况下，工作轧辊的硬度要求是首位。为了获得良好的表面光洁度，耐局部变形能力和高电压，高速辊的厚度和板容量没有严重的磨损和冲击，热轧带钢轧机的工作辊铸铁轧辊，无限冷硬铸铁轧辊的使用最好的结果。这种表面的轧辊的硬度大约 HS= 58 85。 板带轧机的支承辊对强韧性的要求较高，而对硬度的要求则不如工作辊（热轧支撑辊的硬度为 HS=45 50）。热轧支承辊的材质为 60CrMo、60CrMnMo、 60SiMnMo、 9CrV、 9Cr2Mo、 60CrNi、 37SiMn2MoV、 40Mn2MoB等。热轧工作辊的辊套可用 8CrMoV或 8Mn2MoV制作，心轴可用 37SiMn2MoV制作。 4.3.3 3800 轧机参数选择 四辊可逆粗轧机用于将加热后的板坯轧制到要求的尺寸和性能，该轧机具有以下主要特点： (1)具有工作辊快速更换装置； (2)电动机械压下； (3)液压 AGC 调节； (4)入口和出口配有高压水枪除磷； 24 (5)工作辊，支撑辊配有辊身冷却水系统。如表 4.2。 4.3.4 4100 轧机参数选择 四辊可逆精轧机用于将加热后的板坯轧制到成 品钢板要求的尺寸和性能。该轧机主要有以下主要特点： (1)用于板形控制和平直的 CVCPlus； (2)工作辊弯辊和串辊； (3)快速工作辊换辊装置； (4)快速机械压下系统； (5)液压 AGC 调节； (6)入口和出口配有高压水枪除磷； (7)工作辊，支撑辊辊身冷却水系统； (8)轧机前后有水雾式烟尘抑制装置。如表 4.。 25 表 4.2 3800 轧钢机 轧机项目 选择参数 轧机项目 选择参数 轧机形式： 四辊可逆式 机械压下速度： 0 40mm/s 辊缝轧制力： 81450kN 机械压下电机： AC2325kw 轧制速度： Max 5.39m/s 压下螺丝： S85060mm 工作辊尺寸： 10303800mm 牌坊重量： 300t 支撑辊尺寸： 20003800mm 牌坊中心距： 5400mm 液压压下精度： 10m 牌坊立柱断面尺寸： 900950mm 轧机开口度： 400mm 牌坊高度： 9120mm 液压 AGC 缸尺寸： 14501350mm 牌坊缩颈量： 218900KN/mm 液压 AGC 行程： 80mm 主电机： 23500kw 液压 AGC 工作压： 260bar 主电机速度： 0 40/100rpm 液压 AGC 响应时间： 30ms 额定力矩： 21194kNm 液压压下速度： 20mm/s 最大轧制力矩： 22385kNm 液压压下精度： 10m 最大过载力矩： 22385kNm 26 表 4.3 4100 轧钢机 轧机项目 选择参数 轧机项目 选择参数 轧机形式： 四辊可逆式 液压压下速度： 20mm/s 辊缝轧制力： 80800kN 机械压下提升行程： 680mm 最大轧制力： 89500KN（ AGC 缸） 机械压下速度： 0 40mm/s 弯辊力： Max 3000kN/侧 机械压下电机： AC2 325kw CVCPlus 串辊行程： 150 mm 压下螺丝： S850 60mm 轧制速度： Max 7.55m/s 牌坊重量： 300t 液压压下精度： 10 m 牌坊中心距： 5400mm 工作辊尺寸： 1120 4100mm 牌坊立柱断面尺寸： 900 950mm 支撑辊尺寸： 2200 4100mm 牌坊高度： 9120mm 液压压下精度： 10 m 牌坊缩颈量： 2 18900KN/mm 轧机开口度： 400mm 主电机： 2 4000kw 液压 AGC 缸尺寸： 1450 1350mm 最大过载力矩： 2 2385kNm 液压 AGC 行程： 80mm 切断力矩： 2 3283kNm 液压 AGC 响应时间： 30ms 额定力矩： 2 1194kNm 液压 AGC 工作压： 260bar 最大轧制力矩： 2 2385kNm 27 5、 宽厚板压下规程制定 5.1 轧制制度确定的原则及要求 6 轧制是整个工艺过程的核心，轧制设计在于确定合理的工艺参数，轧制制度主要包括压下制度、速度制度、温度制 度、张力制度及辊型制度等。板带材轧制制度的确定要求充分发挥设备潜力、提高产量、保证质量，并且操作方便、设备安全，故合理的轧制规程设计必须满足下列原则和要求。 （ 1）在设备能力 许可 条件下尽 可能 提高产量： 有效 发挥设备潜力 来 提高产量 ， 途径 有以下几个方面：增大 压下量、减 少 轧制道次、确定合理速度规程、缩 小 轧制周期、 压缩 换辊时间、提高作业 效 率 和 合理选择原料增加坯重等。 （ 2）在保证操作稳便的条件下提高质量：板带材轧制的精轧阶段对于保证钢板的性能、表面质量、板形及尺寸精度质量有着极为重要的作用。为了保证板形质 量及厚度精度，必须遵守均匀延伸或所谓 “板凸度一定 ”的原则去确定各道次的压下量。 5.2 制定压下规程 7 压下规程是宽厚板厂家计划、组织、实施生产的依据，因此如何制定和优化压下规程是厂家们一直关心的问题。编制压下规程的主要原则是： （ 1） 满足轧制工艺的要求，如相对压下率； （ 2） 确保设备安全； （ 3） 各道次负荷尽量均匀，避免虎头蛇尾； （ 4） 确保板形良好。 所以宽厚板压下规程的特点是展宽阶段和延伸阶段的前几个道次，充分利用轧件温度高、厚度厚的特点，尽量发挥轧机能力，采用大压下量，这时轧制 28 力矩是主要限制条件，中间道次轧制力成为主要限 制因素，后几个道次为了照顾板形、轧制力和压下量需要逐步减少。 5.2.1 以典型产品为例确定板坯长度 若忽略烧损和热胀冷缩，则根据体积不变定律可得板坯长度： HBhblL (5-1) mmHBhblL 24791520300 8500190070 mm 根据板坯定尺取： L=2479mm 5.2.2 咬入条件的计算 热轧钢板最大咬入角 18 22，低速咬入利于改善咬入条件，故取 =21，则最大压下量为：粗轧中 h 粗 max=b（ 1-cos） 精轧中 h 精 max=b（ 1-cos）。 粗轧中 h max=b（ 1-cos） =1030（ 1-cos21） =68mm (5-2） 精轧中 h max=b（ 1-cos） =1120（ 1-cos21） =74mm (5-3） 5.2.3 确定轧制方法 粗轧阶段的主要任务是将板坯或扁锭展宽到所需要的宽度并进行大压缩延伸。根据原料条件和产品要求，可以有多种轧制方法供选择。这些方法是全纵轧法、综合轧制法、全横轧制法、角轧 纵轧法。 本设计中，坯料先经平辊纵轧一道次再经纵横使板坯长度等于钢板宽度，然后转 90，纵轧到底。 29 表 5.1 中厚板轧制压下规程 轧制阶段 轧制道次 轧制方法 机架型式 出口厚度 h（ mm） 压下量（ mm） 变形程度 / % 出口宽度 b（ mm） 轧后长度 l（ mm） 粗轧 0 除磷 除鳞箱 300 0 0 1520 2479 1 纵轧 四辊 270 30.00 10.00 2479 1688 2 横轧 四辊 240 30.00 11.11 2479 1900 3 纵轧 四辊 215 25.00 10.42 1900 2767 4 纵轧 四辊 184 31.00 14.42 1900 3233 5 纵轧 四辊 154 30.00 16.30 1900 3863 6 纵轧 四辊 129 25.00 16.23 1900 4612 7 纵轧 四辊 109 20.00 15.50 1900 5458 精轧 8 纵轧 四辊 92 17.00 15.60 1900 6467 9 纵轧 四辊 78 14.00 15.22 1900 7628 10 纵轧 四辊 70 8.00 10.26 1900 8500 30 5.3 轧制速度制度 5.3.1 轧制速度的计算 根据长度阶段的特点，宽厚板轧机和扩大轧制阶段的长度，由于板坯粗而短，那么你可以推出采用恒定速度版 时轧到一定长度，然后才能梯形速度图根据设置滚动速度。 一般 咬钢 速度可以被设置为允许的最大速度的电动机 25，和抛 出 钢速度可以被设置为允许的最大电机速度的 30，也可以使 抛钢 速度等于 咬钢 的高速钢。板生产由于长期滚动，便于操作，可以梯形速度图。根据经验数据平均加速度 a=40rpm 的 /秒，平均减速度： 60 转 /秒。由于 咬钢 的能力是非常丰富的，所以可以稳定速度 咬钢 。 5.3.2 确定速度图形式 双辊或四辊可逆式轧机板可以改变辊的转向和速度，从而缩短 ， 从轧制周期，提高生产的角度来看，有必要使用可调节的速度，该系统 的轧制速度可以被逆转。滚动速度图描绘了一个可逆式轧机轧制辊转速变化传递 它分为两种类型，图 35 分别示出了梯形轧制速度图和三角形轧制速度图。三角形速度因没有等速轧制阶段。从图中可以看出：三角形速度图的轧制节奏时间比梯形速度图短，因此，在条件允许的情况下，应尽可能采用三角形速度图。只有当电机能力不足，或轧件过长，轧辊转速采用最高转速仍轧不完轧件时，才采用梯形速度图。一般情况是在成形轧制和展宽轧制道次，由于轧件尚短，所以采用三角形速度图。在伸长轧制阶段多半采用梯形速度图。 31 （ a)梯形速度图， (b)三角形速度图 图 5-1 两种轧制速度图 本设计中典型产品轧件较长且较宽，故采用梯形速度图进行轧制。 5.3.3 选择各道咬入、稳定轧制、抛出转速 轧辊咬人和抛出转速确定的原则是：获得较短的道次轧制节奏时间、保证轧件顺利咬人、便于操作和适合于主电机的合理调速范围。咬人和抛出转速的选择不仅会影响到本道次的纯轧时间，而且，还会影响到两道次间的间隙时间。因此咬人和抛出转速的选择应当兼顾上述两个因素。 由于压下动作时间随各道压下量而定，轧辊逆转、回送轧件时间可以根据所确定的咬人、抛出转速改变，所以考虑这 3 个时 间的原则应当是：压下时间大于或等于轧辊逆转时间，要大于或等于回送轧件时间。这样轧辊咬人和抛出转速的选择就应当本着在调整压下时间之内完成轧辊逆转动作和在保证可靠收入的前提下获得最短轧制时间这个原则。目前，可逆式 宽 厚板轧机粗轧机的轧辊咬人和抛出转速一般在 1020r min 和 1525r min 范围内选择。精轧机的轧辊咬入和抛出转速一般在 2060r加 n 和 2030r Min 范围选择。 根据以上原则和经验本设计选取轧机的平均加速度 a=40r/min，平均减速度 b=60r/min，采用稳定速度咬入，对粗扎的七道 取 20 转 /分的咬入速度，精 32 轧的前三道用 40 转 /分的咬入速度，后一道采用 60 转 /分的咬入速度，均采用20 转 /分的抛出速度。 5.3.4 变形速度的确定 在一定的轧制条件下，从变形过程中的成品完成的空白被称为变形制度。其主要内容是，以确定总的变形量，并通过变形。变形过程的设计任务是一个重要参数，轧制设备的选型和设计，主辊型的基础上。变形系统的轧机生产，产品质量中起着重要作用。 总需要一定的变形对金属组织和性能的影响很大，这是基于金属轧件的特点和技术条件。通过变形来确定主要考虑金属的可塑性，设备能力，咬条件以及 工具的形状。其分销机构，主要考虑金属刺骨的条件。开始传递可取的变形较小，中间道次，以充分利用金属的可塑性，可以增加道次变形道次变形，最终获得细粒度和准确的尺寸可以取较小。 计算轧制平均速度： 轧制咬入线速度：由 60nDv （ 5-4） 对于第 17 道次： n=20r/min D=1030 mm smmnDv /07.1 0 7 860 （ 5-5） 对于第 89 道次： n=40r/min D= 1120mm smmnDv /53.234460 （ 5-6）对于第 10 道次： n=60r/min D=1120mm smmnDv /80.351660 （ 5-7） 由公式 RhhHv 2 （单位： mm/s） （ 5-8） 得 33 表 5.2 轧制平均速度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.91 1.02 1.04 1.33 1.54 1.68 1.79 4.06 4.36 5.68 5.4 轧制时间的确定 5.4.1 纯扎时间 每道轧制延续时间 tj=tzh+t0,t0 为间隙时间， tzh=t1+t2, 设 v1 为 t1 时间内的轧制速度， v2 为 t2 时间内的平均速度， l1 及 l2 为在 t1及 t2 时间内轧过的轧件长度， l 为该道轧后轧件长度，则 v1 等于 60/Dn ， v2等于 120/)( 21 nnD ， t2=bnn 21，故减速段长 l2=t2v2,而 122121 /)(/)( vvtlvllt mmDnv 107860 11 mmnnDv 1078120 )( 212 0212 b nnt 对于第 17 道次：由公式 t=l/v 单位：秒 得 表 5.3 粗轧纯扎时间 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 1.86 1.86 2.66 2.43 2.51 2.74 23.04 对于第 89 道次： m in/20m in ,/40 21 rnrn 120 )( 212 nnDv 1758.4mm/s 5.234460 11 Dnv mm/s 121 vllt 33.0212 b nnts 34 对于第 10 道次： n1=60r/min,n2=20r/min 5.2344120 )( 212 nnDv mm/s 8.351660 11 Dnv mm/s 121 vllt 67.0212 b nnts 8.1570222 tvl mm 得 表 5.4 精轧纯扎时间 t8 t9 t10 2.84 3.34 2.64 5.4.2 间隙时间 对于间隙时间 t0,根据经验资料在四辊轧机上往返轧制中，不用推床定心时（ l6m 时，取 t=4s. 5.4.3 轧制延续时间 由公式 tj=tzh+t0, 单位为：秒 得 表 5.6 轧制延续时间 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 4.36 4.36 5.16 4.93 8.51 8.75 9.05 8.84 9.34 6.64 5.5 温度规程的制定 5.5.1 温度规程的确定 提供温度调节轧温度区域主要决定开轧温度，终轧温度。一般在设计和生产 过程中，根据钢材的温度，以确保终轧温度必须根据开放式轧温度，终轧温度的同时，主要考虑的组织和确保产品的性能，确保产品的质量，主要涉及钢。总体来看在确定温度制度时要注意考虑下面几点： 35 1）根据钢的化学成分和特性，选择在某一温度下金属具有最好的塑性条件而便于变形； 2）在某一温度下加工，金属具有最小的变形抗力，以减少轧制时的能量消耗； 3）考虑轧件能顺利的咬入轧辊，考虑轧辊有较少的磨损； 4）获得轧后成品有细小的晶粒，使成品具有理想的组织和良好的机械性能； 5）考虑在此温度范围内加工，钢的内部组织情况，不允许钢 中碳化物成粗大的网状分布，也不允许铁素体与珠光体成粗大的带状分布； 6）考虑到加工的温度范围对轧件头部和尾部温度差的影响，要保证轧件的头部和尾部尺寸都在允许的公差范围之内。 本设计加热温度定为 1 200 1 250 ，出炉温度降取为 50 ，粗轧前高压水除鳞温度降为 30 ，故立辊开轧温度为 1180 ，考虑立辊轧后再喷高压水除鳞，第一道开轧温度定为 1150 。 5.5.2 温度降的计算 对于热轧板带，计算道次温降采用下列温降公式： 1 0 0 019.124ThZt （ 5-9） 式中 T1前一道轧件的绝对温度， K； Z两道间的间隙时间和本道次的轧制时间， s； h该道轧件轧后厚度， mm。 由于轧机设有高压水枪用于除去氧化铁皮，根据经验，一般每道次造成的平均温度降为 10 15 由于轧件较长轧制速度较慢，所以取 t =15 36 由于轧件各个部位（如头部和尾部）温度降不同，考虑到计算轧制压力时偏于安全方面，确定各道次温度降时应以尾部为准。 头部轧制温度为 1150 ，尾部温度为 第一道 113415)1000 2731150(270 36.49.121150 41 T 依次类推粗轧其他道次： T2=1118 T3=1102 T4=1085 T5=1067 T6=1049 T7=1030 精轧前除鳞温降 30 ，为使精轧开轧温度为 940 ，则 t=1030-30-940=60 由 60)1000 2731030(1099.12 4 Z, 所以 Z=234.18s 第八道 48 )1000 273940(86 03.99.12940T937 依次类推精轧其他道次： T9=919 T10=881 表 5.7 各道次轧制温度 （ ） T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 1134 1118 1102 1085 1067 1049 1030 937 919 881 37 6、 力能参数的计算 6.1 确定各道变形抗力 变形抗力的确定根据相应道次的变形速度，轧制温度由该钢种的变形抗力曲线查出变形程度 40%时的变形抗力，在经过修正计算得出该道次实际变形 程度时的变形抗力 。 38 6.1.1 各道变形程度的计算 变形程度 %100Hh （ 6-1） 计算列入下表 表 6.1 轧制变形程度 轧制道次 1 2 3 4 5 变形程度 / 10.00 11.11 10.42 14.42 16.30 轧制道次 6 7 8 9 10 变形程度 / 16.23 15.20 15.60 15.22 10.26 6.1.2 计算各道平均变形速度 由上一章的计算得知各道次轧制变形速度如下表： 表 6.2 轧制变形速度 轧制道次 1 2 3 4 5 平均变形速度 /s-1 0.91 1.02 1.04 1.33 1.54 轧制道次 6 7 8 9 10 平均变形速度 /s-1 1.68 1.79 4.06 4.36 5.68 6.1.3 变形抗力的计算 第一道： 1 =0.91s-1 、 t=1134 ，根据变形抗力曲线查得 s=87Mpa，再由 =10%，查的修正系数 K=0.68。所以该道次实际变形抗力为： s1=Ks=0.6887=59.16Mpa 第二道： 2 =1.02s-1 、 t=1118 ，根据变形抗力曲线查得 s=89Mpa，再由 =11%，查的修正系数 K=0.69。所以该道次实际变形抗力为： s2=Ks=0.6989=61.41Mpa 39 第三道：3=1.04s-1 、 t=1102 ，根据变形抗力曲线查得 s=95Mpa，再由 =10%，查的修正系数 K=0.68。所以该道次实际变形抗力为： s3=Ks=0.6895=64.60Mpa 第四道： 4 =1.33s-1 、 t=1085 ，根据变形抗力曲线查得 s=98Mpa，再由 =14%，查的修正系数 K=0.75。所以该道次实际变形抗力为： s4=Ks=0.7598=73.50Mpa 第五道：5=1.54s-1 、 t=1067 ，根据变形抗力曲线查得 s=104Mpa，再由 =16%，查的修正系数 K=0.80。所以该道次实际变形抗力为： s5=Ks=0.80104=83.20Mpa 第六道：6=1.68s-1 、 t=1049 ，根据变形抗力曲线查得 s=112Mpa，再由 =16%，查的修正系数 K=0.80。所以该道次实际变形抗力为： s6=Ks=0.80112=89.60Mpa 第七道：7=1.79s-1 、 t=1030 ，根据变形抗力曲线查得 s=118Mpa，再由 =15%，查的修正系数 K=0.79。所以该道次实际变形抗力为： s7=Ks=0.79118=93.22Mpa 第八道：8=4.06s-1 、 t=937 ，根据变形抗力曲线查得 s=171Mpa，再由 =15%，查的修正系数 K=0.79。所以该道次实际变形抗力为： s8=Ks=0.79171=135.09Mpa 第九道：9=4.36s-1 、 t=919 ，根据变形抗力曲线查得 s=173Mpa，再由 =15%，查的修正系数 K=0.79。所以该道次实际变形抗力为： s9=Ks=0.79173=136.67Mpa 第十道：10=5.68s-1 、 t=881 ，根据变形抗力曲线查得 s=187Mpa，再由 =10%，差的修正系数 K=0. 68。所以该道次实际变形抗力为： 40 s10=Ks=0. 68187=127.16Mpa 表 6.3 轧制变形抗力 道次 变形速度 /s-1 变形程度 / % 变形温度 / s0.4/MPa 修正系数K 变形抗力 /MPa 1 0.91 10 1134 87 0.68 59.16 2 1.02 11 1118 89 0.69 61.41 3 1.04 10 1102 95 0.68 64.60 4 1.33 14 1085 98 0.75 73.50 5 1.54 16 1067 104 0.80 83.20 6 1.68 16 1049 112 0.80 89.60 7 1.79 15 1030 118 0.79 93.22 8 4.06 15 937 171 0.79 135.09 9 4.36 15 919 173 0.79 136.67 10 5.68 10 881 187 0.68 127.16 6.2 轧制压力的计算 8 6.2.1 计算各道变形区长度 变形区长度： hRl （ 6-2） 由以上公式可得表 6.4： 41 表 6.4 轧制变形区长度 轧制道次 1 2 3 4 5 变形区长度 124.30 124.30 113.47 126.35 124.30 轧制道次 6 7 8 9 10 变形区长度 113.47 101.49 97.57 88.54 66.93 6.2.2 计算各道平均单位压力 热轧中厚板生产时，平均单位压力可用西姆斯公式计算： sp 15.1 （ 6-3） 式中 应力状态影响系数 根据中厚板扎前情况，可取应力状态影响系数： hl25.0785.0 （ 6-4） 式中： h 变形区轧件平均厚度 l变形区长度 单位压力小于 20107pa 时，轧辊可不计压扁影响，此时变形区长度为l= hR ，2 hHh 。 表 6.5 变形区轧件平均厚度 轧制道次 1 2 3 4 5 轧件平均厚度 /mm 285 255 227 199.5 169 轧制道次 6 7 8 9 10 轧件平均厚度 /mm 141.5 119 100.5 85 74 42 所以 p =1.15s（hl25.0785.0 ） （ 6-5） 第一道： MP ap 82.60)285 30.12425.0785.0(16.5915.11 同理 : 表 6.6 平均单位压力 轧制道次 1 2 3 4 5 平均单位压 /mpa 60.82 6404 67.58 79.74 92.70 轧制道次 6 7 8 9 10 平均单位压 /mpa 101.54 107.01 159.66 164.31 147.86 单位压力大于 20107pa 时，应考虑弹性压扁的影响，用以下公式 )21( 0hb PCRR （ 6-6） EC 201 （ 6-7） hRl （ 6-8） 式中 E、 轧辊材料的弹性模数及泊桑系数， =0.287， E=150GPa 对于第八道次，通过计算得 R=560， l=97.57，带入上面公式，求的 MPap 66.1598 , 同理可求的p 31.1649 ，MPap 86.14 710 反复迭代运算 3 4 次，最终得到MPa66.1598 ，MPap 31.16 49 ， 43 MPap 86.14 710 6.2.3 计算各道总压力 各道次轧制总压力为 : blPFpp (6-9) 第一道： Np 51069.12730.12489.168882.601 同理： 表 6.7 总压力 轧制道次 1 2 3 4 5 总压力 /510N 127.69 151.25 145.70 191.42 218.93 轧制道次 6 7 8 9 10 总压力 /510N 218.92 206.35 259.98 279.98 276.42 6.3 确定各道次传动力矩 6.3.1 传动力矩的组成 欲确定主电动机的功率，必须首先确定传动轧辊的力矩。轧制过程中，在主电动机轴上传动轧辊所需力矩最多由下面四部分组成： z kdmMM M M Mi (6-10) 式中 Mz轧制力矩， 用来做塑性变形所需的轧制转矩 ； Mm为了克服辊的滚动轴承，传递机构等的额外的摩擦扭矩 ； Mk空转力矩， 即，以克服空转的摩擦转矩 ； 44 Md动力矩， 必要时扭矩克服不平衡辊转速运动产生的惯性力 ； i轧辊与主电动机间的传动比。（中厚板轧机采用直流电机，故取 i=1.） 组成传动轧辊的力矩的前三项为静力矩，即 zjkmMM M Mi (6-11) 这三项对任何轧机都是必不可缺少的。在一般情况下，以轧制力矩为最大，只有在旧式轧机上，由于轴承问题，有时附加摩擦力矩才有可能大于轧制力矩。 在静力矩中，轧制力矩是有效部分，至于附加摩接力矩和空转力矩是由于轧机的零件和机构的不完善引起的有害力矩。 由于采用的是稳定咬入，即咬钢后并不加速，计算传动力矩是忽略电机轴上的动力矩，因此电机轴上的总传动力矩为 ： kmzkmz MMMMMiMM （ 6-12） 按金属对轧辊的作用力计算轧制力矩 6.3.2 按轧制力计算轧制力矩 轧制力矩 ： plhp RMz 22 1 （ 6-13） 式中： 合力作用点位置系数，也叫力臂系数。 中厚板中一般 =0.42 0.50,粗扎道次 取最大值，随轧件变薄 取最小值，则： 第一道： MZ1 mKN 12.158750.0124.01 2 7 6 92 同理： 45 表 6.8 轧制力矩 轧制道次 1 2 3 4 5 轧制力矩 / mKN 1587.12 1880.01 1587.07 2321.91 2503.56 轧制道次 6 7 8 9 10 轧制力矩 / mKN 2285.28 1842.91 2541.36 2055.95 1057.22 6.3.3 附加摩擦力矩的确定 轧制过程中，轧件通过辊间时， 在滚动轴承的摩擦力的力传递机构产生 ，所谓附加摩擦力矩，是指 需要克服这些摩擦力矩 ，而且 这个额外的摩擦转矩值，不包括磨需要的空转的旋转扭矩。 额外的摩擦转矩值的基本组合物，具有两个，一个用于滚子轴承的摩擦力矩，另一个用于变速机构的摩擦力矩 。 即 MMMmmm 21 （ 6-14） （ 1）传动机构的摩擦力矩 Mm1 的计算： 1mM= zgz DDPfd （ 6-15） 式中 f支承辊轴承的摩擦系数 ，取 f=0.005（油膜轴承）； zd 支承辊辊颈直径 gD 工作辊辊身直径 zD 支承辊辊身直径 （ 2）传动机构的摩擦力矩 Mm2 的计算： 轧机传动机构中的摩擦力矩 Mm2 由连接轴，齿轮机座，减速机和主电机 46 联轴器等四个方面的附加摩擦力矩组成，可由下式来计算： zmm MMM 12 11 (6-16) 式中 传动机构的效率，即从主电机到轧机的传动效率；一级齿轮传动的效率一般取 0.960.98，皮带传动效率取 0.850.90。取 =0.97。 故当 =0.97 时带入上式可得：2mM=0.031 zm MM 1 粗轧机中： dz=1500mm Dg=1030mm Dz=2000mm 精轧机中： dz=1640mm Dg=1120mm Dz=2200mm 所以粗轧： Mm=0.00398p+0.031Mz 精轧： Mm=0.00430p+0.031Mz 则：各道次附加摩擦力矩如下： 表 6.9 附加摩擦力矩 轧制道次 1 2 3 4 5 轧制力矩 / mKN 208.65 171.09 207.59 187.65 154.09 轧制道次 6 7 8 9 10 轧制力矩 / mKN 141.93 126.35 252.65 239.14 220.03 6.3.4 空转力矩的确定 空转力矩是指空载转动轧机主机列所需的力矩。通常可根据实际资料可取电机额定转矩的