冷轧课程设计说明书.doc

辽宁科技大学课程设计说明书课 题：生产Q235 11450mm 板带钢 指导老师： 班 级: 姓 名： 394050499目录1综述31.1 引言31.2冷轧的定义;31.3 冷轧主要工艺特点31.3.1 加工硬化31.3.2 工艺冷却和工艺润滑31.3.3 张力轧制42 轧制42.1原料和参数选择42.1.1原料选择42.2.2润滑52.3参数52.31轧制参数52.3.2系数选择52.4曲线63轧制制度的制定73.1 辊速的计算83.2压下规程8第一道次8第二道次10第三道次12第四道次14第五道次164校核174.1工作辊校核184.1.1辊身194.1.2辊头204.2支撑辊校核204.2.1辊身214.2.2辊颈214.3 接触应力校核214.4 电机功率校核（以第二架为例）224.4.1轧制力矩224.4.2摩擦力矩224.4.3空转力矩234.5 咬入角校核235结语246 参考资料241综述1.1 引言冷轧生产过程中由于不进行加热，所以不存在热轧常出现的麻点和氧化铁皮等缺陷，表面质量好、光洁度高。而且冷轧产品的尺寸精度高，产品的性能和组织能满足一些特殊的使用要求，如电磁性能、深冲性能等。1.2冷轧的定义：是再结晶下的轧制,但一般理解为使用常温轧制材料的轧制.铝冷轧分为板轧和箔轧.厚度在0.15以上的称为板,0.15以下的称为箔.欧美多采用36台连续式轧机作为冷轧设备1.3冷轧优点：采用冷轧方法生产带钢优点是很多的，归结起来有以下几点： 能得到热轧方法很难得到的极薄带钢(薄达0.001mm)； 能使产品具有很高且范围很广的力学性能及工艺性能； 能保证获得高精度尺寸、厚度偏差小、沿带钢的宽度及长度方面的厚度均匀，板形良好、表面光洁的各种带钢； 成本低、收效率高； 轧制速度快，具有很高的生产率1.4 冷轧主要工艺特点 与热轧相比较，冷轧板带生产主要有三大特点：1.4.1 加工硬化由于加工硬化，使轧制过程中金属变形抗力增大，轧制压力提高，同时还使金属塑性将低，容易产生脆裂。当钢种一定时，加工硬化的剧烈程度与冷轧变形程度有关。当变形量加大使加工硬化超过一定程度后，就不能再继续轧制。因此，板带材在经受一定的冷轧总变形量后，往往需要软化热处理（再结晶退火或固溶处理），使之恢复塑性，降低抗力，以利于继续轧制。生产过程中每两次软化热处理之间所完成的冷轧工作，通常称之为一个“轧程”。在一定轧制条件下，钢质越硬，成品越薄，所需的轧程就越多。1.4.2 工艺冷却和工艺润滑 冷轧过程中产生的剧烈变形热和摩擦热使轧件和轧辊温度升高，故必须采用有效的人工冷却。轧制速度越高，压下量越大，冷却问题显得越重要。如何合理的强化冷却成为发展现代高速冷轧机的重要课题。冷轧采用工艺润滑的主要作用是减小金属的变形抗力，这不但有助于保证在已有的设备能力条件下实现更大的压下，而且还可使轧机能够经济可行地生产厚度更小的产品。此外，采用有效的工艺润滑也直接对冷轧过程的发热率以及轧辊的升温起到良好的影响。在轧制某些品种时，工艺润滑还可以起到防止金属粘辊的作用。冷轧润滑效果的优劣是衡量工艺润滑剂的重要指标，乳化液的要求是：当以一定的流量喷到板面和辊面上时，既能有效的吸收热量，又能保证油剂以较快的速度均匀的从乳化液中离析并黏附在板面和辊面上，能形成均匀，厚度适中的油膜。1.4.3 张力轧制所谓“张力轧制” 就是轧件的轧制变形是在一定的前张力和后张力作用下实现的。张力的主要作用有：1）防止带材在轧制过程中跑偏；2）使所轧带材保持平直和良好的板形；3）降低变形抗力，便于轧制更薄产品；4）可以起适当调整冷轧机主电机负荷的作用。2 轧制现代冷轧生产有可逆式和连轧两种生产工艺，连轧生产又有常规单卷轧制和全连续轧制（即无头轧制）两种方式，全连续轧制是当代冷轧板带钢生产的最高技术形式我国冷轧板带钢的生产在经过多年的技术改造，设备更新后，水平较之以往已经有了很大提高，但只是一个钢铁大国，而不是钢铁强国，与钢铁强国仍有一定的距离，一些关键部位的钢材品种还主要依赖进口。冷轧板的生产在我国还有很大的发展前景。这次采用的就是全连轧，五机架连轧，1、5是留辊轧机，2、3、4是四辊轧机。2.1原料和参数选择2.1.1原料选择 要求生产产品为Q235普碳钢 11550mm冷轧薄板可以不考虑宽展所以选择尺寸 所以原料选择：31550mm Q235普碳钢2.2.2润滑工作辊采用乳化液润滑：浓度为1%3%的油和水的混合物首架轧机不润滑.末架轧机乳化油浓度为0.5%.其他轧机乳化油浓度有3%.2.3参数2.31轧制参数四辊轧机2.3.2系数选择第一道次摩擦系数由0.08，其余四道次摩擦系数为0.05.张力制度：第一道次的后张力在3050MPa. 第五道次后张力大于前张力，前张力在3050MPa2.4曲线加工硬化曲线x、y、z 参数曲线3轧制制度的制定3.1 辊速的计算根据秒流量相等得：BHV=bhv冷轧薄板可以不考虑宽展所以B=b 所以HV=hb第五机架的速度在18-25 m/s 取20m/s1.1V4=1V5 V4=18.18m/s1.25V3=1.10V4 V3=16 m/s1.65V2=1.25V3V2=12.12 m/s2.2V1=1.65V2V1=9.09 m/s甩尾2穿带21 2 3 4 5道次2050 10150速度/(m/s)2018.1816.012.129.093.2压下规程计算平均压力和总压力：第一道次 由热轧原料开始轧制，压下量mm，冷轧入口总压下率为0，出口总压下率为26.66.%。求平均总压下率： =0.4+0.6=0.626.66%=16%查Q215加工硬化曲线得 =405 MPa，求平均单位张力：=（35+90）/2 =67.5MPa故 MPa计算 mm计算 C = CR=C300=3.48查轧辊压扁时平均单位压力图解（斯通图解法）mm MPa t第二道次 入口总压下率26.66%，出口总压下率25%。求平均总压下率： =0.4+0.6=36.32%查表 =548MPa， 求平均单位张力：=（100+90）/2 =95MPa故 MPa计算 mm计算 查轧辊压扁时平均单位压力图解（斯通图解法）mm tkN第三道次 入口总压下率45%，出口总压下率58.33%。求平均总压下率： =0.4+0.6=0.445%+0.658.33%=53% =665 MPa， 求平均单位张力：=（104+100）/2 =102 MPa故 MPa计算 mm计算 查轧辊压扁时平均单位压力图解mm MPat第四道次 入口总压下率58.33%，出口总压下率63.33%。求平均总压下率： =0.4+0.6=61.3% =715 MPa， 求平均单位张力：=（108+104）/2 =106 MPa故 MPa计算 mm计算 查轧辊压扁时平均单位压力图解mm MPat第五道次 入口总压下率58.33%，出口总压下率66.67%。求平均总压下率： =0.4+0.6=65.6% =730 MPa， 求平均单位张力：=（45+408）/2 =76.5 MPa故 MPa计算 mm计算 查轧辊压扁时平均单位压力图解mm MPat每道次压下率和压下系数分配4校核轧辊直接承受轧制力和转动轧辊的传动力矩，属于消耗性零件，就轧机整体而言，轧辊安全系数最小，轧辊强度往往决定整个轧机负荷能力，因此，要对轧辊进行校核。轧辊材质为合金锻钢，许用应力=240MPa，许用接触应力=2400MPa；许用剪切应力=73 MPa；许用接触剪应力=730 MPa。轧辊各部分尺寸分别为：工作辊：辊身直径=600mm，辊身长度=1700mm，压下螺丝中心距=1980mm；辊颈直径=280mm，辊径长度=180mm。支撑辊：辊身直径=1500mm，辊颈d=750mm，辊身长度=1700mm，压下螺丝中心距=2430mm；辊头均采用扁头万向接轴辊头。表3.1 校核相关参数机架号轧制压力/t轧辊转速/r/min电机功率/kw前后张力差/MPa11491322550062.52154742955009531937566550010241523643550010651440708550076.5根据五机架冷连轧机轧制力考虑，现在对第二架轧机的轧辊进行校核：4.1工作辊校核B图3.1 四辊轧机轧辊受力图 四辊轧机支撑辊与工作辊承受弯矩之比等于直径比的四次方，其弯曲应 53，而=19370 KN，得到 ； 4.1.1辊身假定工作辊放在两支点上，画出其弯矩图如下：110KN图3.2 工作辊弯矩图8.11100如上弯矩图，工作辊在其中间部位产生最大弯矩，如上面计算：；由于水平张力差导致的弯矩为：，；辊身中部的合成力矩为：工作辊在最大重车后的直径D=540mm，因此辊身中部的最大弯曲应力为：所以，工作辊辊身符合要求。4.1.2辊头由于工作辊传动，校核辊头扭转强度。图3.3 工作辊辊头图 ，所以，辊头符合轧制要求。4.2支撑辊校核 图3.4 支撑辊弯矩图 4.2.1辊身由上图可知，在辊身中部产生最大弯曲力矩，其大小如上面所求：支撑辊在最大重车后的直径为D=1450mm，则辊身中部的最大弯曲应力为：所以，支撑辊符合要求。4.2.2辊颈所以，辊颈轧制符合要求。4.3 接触应力校核工作辊与支撑辊表面接触产生接触应力，它将影响轧辊的轧制寿命，应加以校核。计算接触应力使用赫兹公式：式中： 接触表面单位长度上的负荷；相互接触两个轧辊的半径；与轧辊材料有关的系数， 轧辊材料相同，=0.28，得到：；已知m，mm ，E=200GPa，则：所以，轧机符合轧制带钢时的轧制要求。4.4 电机功率校核（以第二架为例）4.4.1轧制力矩其中： x力臂系数，取0.4； 轧制压力；l接触弧长度。4.4.2摩擦力矩，；其中： 工作辊辊径直径；轧辊轴承中摩擦系数，此处取0.05； 粘性系数，取0.97； 传动比，取1.7856。；4.4.3空转力矩；式中：电机额定转矩，所以传动轧辊电机轴上所需力矩为： ；所以电机功率符合要求，其他各架轧机轧制力均小于此架，电机功率动能符合要求。4.5 咬入角校核 轧机要能够顺利进行轧制，必须保证咬入符合轧制规律，所以要对咬入条件进行校核。 (5.1) (5.2)式中： 工作辊直径轧件的压下量； 咬入角 摩擦角原料在第一架轧机咬入比较困难，所以对第一架进行咬入能力的校核。校核如下：由公式(