燕山大学四辊热带钢精轧机组设计项目报告

2160 四辊热带钢精轧机组设计项目报告学 院：机械工程学院班 级：组 员：指导教师：谢红飙 张立刚燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）： 机械工程学院 基层教学单位：冶金系 小组成员设计题目 2160 四辊热带钢精轧机组压下规程设计及 F6 机座辊系设计设计技术参数1、原料： 40mm60mm1900mm；产品：3.54.8mm1900；材质：Q235, 16Mn，不锈钢2、工作辊采用四列圆锥滚子轴承，支承辊采用四列圆柱滚子轴承；3、精轧机组为 7 机架连轧；成品架出口速度 v=20m/s;精轧机组开轧温度9801080,终轧温度 850。连轧机组长度（F1F7 中心距离）6636m。设计要求1、制定轧制规程：计算道次压下量，压下率，轧制力，轧制力矩；2、确定四辊轧机辊系尺寸；3、绘制辊系装配图和轧辊零件图。工作量1、完成 CAD 设计图 2 张；2、完成设计计算说明书；3、查阅文献 5 篇以上。工作计划1、11.4 准备参考资料；2、11.511.18 计算；画草图；3、11.19 中期检查；4、11.2011.27 画电子图，写说明书；5、11.2811.29 考核答辩；参考资料1、孙一康编著 带钢热连轧的模型与控制 冶金工业出版社 2007.22、王海文主编 轧钢机械设计 机械工业出版社 1986.63、王廷溥主编 金属塑性加工学 冶金工业出版社 1988.54、 机械设计手册 机械工业出版社 2002. 5、曹鸿德主编塑性变形力学基础与轧制原理 机械工业出版社6、周纪华 管克智 著金属塑性变形阻力 机械工业出版社指导教师 谢洪飙、张立刚 基层教学单位主任 （签字）目录一、 原料及设计技术参数 .1二、 轧辊尺寸的预设定 .1三、 压下规程制定 .23.1、压下规程制定的原则及要求 .23.2、压下规程预设定 .2四、 轧制力能参数计算 .44.1、 平均变形速度的计算 .44.2、 各轧制道次温度计算 .54.3、 变形抗力计算 .64.4、 轧制力计算 .74.5、轧制力矩计算 .84.6、轧制功率计算 .9五、 压下规程修订 .11六、 辊系确定 .156.1、 轧辊的类型与结构 .156.2、轧辊的材料的选择 .156.3、轧辊的尺寸的确定 .156.4、轧辊强度校核 .17七、轴承选用 .22八、参考文献 .231一、 原料及设计技术参数1.1、原料：不锈钢（1Cr18Ni9Ti） 来料尺寸 50mm1900mm成品尺寸 4mm1900mmQ235 来料尺寸 60mm1900mm成品尺寸 4.5mm1900mm16Mn 来料尺寸 40mm1900mm成品尺寸 3.5mm1900mm1.2、工作辊采用四列圆锥滚子轴承，支承辊采用四列圆柱滚子轴承。1.3、精轧机组为 7 机架连轧，成品出口速度 v=20m/s,精轧机组开轧温度 9801080，终轧温度 850，连轧机组长（F1 F7 中心距离）66=36m。二、 轧辊尺寸的预设定设计课题为“2160 四辊热带钢精轧机组设计” ，则工作辊的辊身长度 L=2160mm，辊身长度确定后即可根据经验比例值法确定轧辊直径，精轧机座设计时 1L/2.40,D812/.,其中 L 为辊身长度， 为工作辊直径， 为支承辊直径。D2D取 15 机架 =1000mm , =2000mm1267 机架 =800mm =1600mm2三、 压下规程制定3.1、压下规程制定的原则及要求压下规程设计的主要任务是确定由一定来料厚度的板坯经过几个道次后轧制成为用户所需求的，满足用户要求的板带产品。在此过程中确定所需采用的轧制方法，轧制道次及每个道次压下量的大小，在操作上就是要确定各道次辊缝的位置和转速。因此，还要涉及到各道次的轧制速度，轧制温度，前后张力及道次压下量的合理分配。在此过程中，主要考虑设备能力和产品质量，设备能力主要包括咬入条件，轧辊强度和电机功率三个要素，而产品质量主要包括几何精度和力学性能。压下规程制定的原则：在保证产品质量的前提下，充分发挥轧机的设备生产能力，达到优质高产。压下规程制定的方法及步骤如下：1）为提高热轧带钢的几何尺寸精度和表面质量，最后一架机座的相对压下量要取得比较小，一般取 10%15%。2）为保证金相组织和力学性能，要保证终轧温度。3）负荷的合理分配是制定精轧机组压下规程的关键，它直接影响到生产的稳定性和产品的产量和质量。分配方法有：对数伸长率法，能耗曲线法，按最大生产率或最佳质量的目标函数优化法，动态规划法，专家系统分配法。制定精轧机组压下规程除合理的分配各工作机座的压下量外，还需要给出各机座的速度分配和计算各机座的温度变化。3.2、压下规程预设定= =01h0：压下率：轧前厚度 mm0h：轧后厚度 mm1: 绝对压下量 mm3热带钢精轧机组的道次压下率分配范围机架号 1 2 3 4 5 6 7压下率（%）3550 3545 3040 2540 2535 2030 1015根据上表初步制定压下规程：表一不锈钢（1Cr18Ni9Ti）轧制道次轧前厚度(mm)0h轧后厚度 (mm)1h压下量 (mm)h压下率 1 50 32 18 0.3602 32 21 11 0.3443 21 14 7 0.3334 14 9.6 4.4 0.3145 9.6 6.5 3.1 0.3236 6.5 4.9 1.6 0.2467 4.9 4 0.9 0.184表二 Q235轧制道次轧前厚度(mm)0h轧后厚度 (mm)1h压下量 (mm)h压下率 1 60 36 24 0.4002 36 23 13 0.3613 23 16 7 0.3044 16 11 5 0.3135 11 7.4 3.6 0.3276 7.4 5.4 2.0 0.2707 5.4 4.5 0.9 0.1674表三 16Mn轧制道次 轧前厚度(mm)0h轧后厚度 (mm)1h压下量 (mm)h压下率 1 40 24 16 0.4002 24 15.5 8.5 0.3543 15.5 10.8 4.7 0.3034 10.8 7.7 3.1 0.2875 7.7 5.5 2.2 0.2866 5.5 4.1 1.4 0.2557 4.1 3.5 0.6 0.146四、 轧制力能参数计算4.1、 平均变形速度的计算变形速度即为单位时间内完成的相对压缩量。为了计算变形阻力，一般采用变形速度的平均值，称之为轧制时的平均变形速度 。 0hlR：轧件出口速度h:变形区长度（ ）llh计算得各轧件各道次的平均变形速度如下表所示（单位 ）1s道次 1 2 3 4 5 6 7不锈钢 9.19 17.66 32.17 55.82 100.97 158.85 193.61Q235 9.13 17.51 28.96 51.13 93.80 159.29 175.6816Mn 13.06 24.56 40.53 66.27 109.66 183.61 188.9354.2、 各轧制道次温度计算轧件的温度变化不仅与热辐射，热对流和热传导的热量有关，还与轧制时的变形功与摩擦功转换的热量有关。在高温轧制时，热辐射引起的温度变化起主导作用。高温轧件热辐射散热温降 (单位为 K)可计算如下TA11 330.257()0TtKhA式中 前一道次的绝对温度，K1t计算温降的热辐射时间，sh轧件厚度，mm考虑散热条件系数，粗轧与中间辊道次选用1=1.5，精轧时选用 =2.0。K1K各道次温降为辐射温降 ， 为温降系数，热连轧时取aTA。a=1.8对于精轧机组 为一常值。 th各轧件的初始温度如下不锈钢（1Cr18Ni9Ti） 1000Q235 105016Mn 1000计算得各轧件各道次轧前温度如下表所示（单位）道次 1 2 3 4 5 6 7不锈钢 1000 990.9 982.1 973.5 965.2 957.1 949.2Q235 1050 1043.7 1037.5 1031.5 1025.6 1019.8 1014.116Mn 1000 993.1 986.3 979.7 973.2 966.9 960.764.3、 变形抗力计算物体有保持其原有形状而抵抗变形的能力，度量物体的这种抵抗变形能力的力学指标，我们定义为塑形变形抗力。物体的实际变形抗力取决于该物体的本性屈服极限，轧制温度，轧制速度与变形程度的影响。变形抗力计算公式如下： 34501266exp()()(1)0.0.4aTa 式中 73tTt 变形温度，变形速度， 1s对数应变， lnhHH 原料厚度，mm该道次轧后厚度,mmhn 回归系数，与材料有关1a6该种材料在 T=1273K， =10 ， =0.4 时