1880六机架热连轧压下规程.doc

六机架精轧机组压下规程的制定结果一、设计任务书1、设计技术参数1.1、原料：3040mm1700mm; 产品：3.55.5mm1700mm 材料：Q195、Q245、40Cr、08AL1.2、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；成品机架出口速度v=20 m/s；精轧机组 开轧温度1050，终轧温度850；连轧机组长度（F1F7中心距）66=36m2、设计要求 2.1、制定压下规程：计算道次压下量，压下率，轧制力，轧制力矩； 2.2、确定四辊轧机辊系尺寸 2.3、绘制辊系装配图和轧辊零件图3、工作量 3.1、完成CAD设计图2张 3.2、完成设计计算说明书 3.3、查阅文献5篇以上4、工作计划 4.1、11.1411.15 准备参考资料 4.2、11.1511.25 计算、画草图 4.3、11.28 中期检查 4.4、11.2812.7 画电子图、写说明书 4.5、12.812.9 考核答辩二、压下规程的制定：1、压下量分配：取来料尺寸：40mm；成品尺寸：5.5mm；轧制道次（6机架连轧）确定延伸率：平均延伸率m：由金属塑性加工学，热连轧机组各机架压下率分配范围见下表：机架号数123456压下率（mm）405035453040253515251015并保证前四架轧机轧制力较平均，后两架轧制力较小，以保证板型。因此，由成品厚度为5.5mm，即h6=5.5mm，由后向前依次取得压下率及延伸率见下表：机架号数123456入口厚度（mm）4026.417.611.88.26.47出口厚度（mm）26.417.611.88.26.475.5压下量（mm）13.68.85.83.61.730.97压下率（%）34333330.52115延伸率1.521.51.491.441.271.182、各机架轧制速度的计算：由秒流量相等，得由v6=25m/s,h6=5.5mm，得出口厚度（mm）26.417.611.88.26.475.5轧制速度（m/s）5.217.8111.6516.7721.25253、轧制力的计算：由塑性变形力学基础与轧制原理，得轧制力计算公式： 变形区轧件平均宽度 平均单位压力 接触面积，为金属同轧辊的实际接触面积在水平面上的投影。因此，确定轧制时金属作用在轧辊上的总压力，归结于解决如下两个问题：（1）计算接触面积F（2）确定平均单位压力；。3.1、接触面积F的确定:3.1.1、为轧制过程中轧件平均宽度，因轧制过程中不考虑宽展，因此为轧件宽度，为1700mm。3.1.2、l为接触弧长度由塑性变形力学基础与轧制原理，得R轧辊半径，取R=375mmh各道次压下量。由此得各道次接触弧长度见下表轧制道次123456压下量（mm）13.68.85.83.61.730.97接触弧长度（mm）71.41 57.4546.6436.7425.4719.073.2、平均单位压力的确定：为考虑中间主应力影响的应力状态系数，忽略宽展，认为轧件产生平面变形，有为考虑外摩擦、外端及张力影响的应力状态系数，根据轧制条件的不同，可表示为：其中，为考虑外摩擦及变形区几何参数影响的应力状态系数；为考虑外端影响的应力状态系数，因为l/h1，外端影响可以忽略不计，即取；考虑张力影响的应力状态系数，本轧制规程计算为理想状态，及无张力轧制，因此。nb为考虑轧件宽度影响的系数，取nb=1。为对应一定变形温度、变形速度及变形程度的线性拉伸（或压缩）变形抗力。因此，确定轧制时平均单位压力，归结于解决如下两个问题：（1）考虑外摩擦及变形区几何参数影响的应力状态系数；（2）确定对应一定变形温度、变形速度及变形程度的线性拉伸（或压缩）变形抗力。3.2.1、应力状态系数的计算：本次轧制规程为热轧带钢，考虑外摩擦及变形区几何参数影响的应力状态系数由西姆斯公式（见书塑性变形力学基础与轧制原理）计算求得，西姆斯公式是根据奥洛万微分方程导出的，西姆斯假设整个接触弧均为黏着区，摩擦力，根据奥洛万的理论，水平法应力沿断面高度的分布是不均的，由此推导出，式中由下式确定，式中：各道次压下率； R轧辊半径，为375mm； h1各道次轧制出口厚度； hn各道次轧制时中性角处厚度。由上面两个公式求的数据见下表，轧制道次123456出口厚度（mm）26.417.611.88.26.475.5压下率（%）34333330.521151.2861.4121.5631.6981.6481.5763.2.2、变形抗力的计算：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的能力的力学指标，我们定义为塑性变形抗力（或简称变形抗力）。在研究金属的塑性变形时可用相应一定温度、速度条件和一定变形程度的线性拉伸（或压缩）的屈服强度极限s,有时直接用表示。大量试验资料表明，真实应力数值与变形温度t、变形速度u和变形程度有关，可表示为：3.2.2.1、变形速度的确定：由带钢热连轧的模型与控制得变形速度计算公式为，式中，l接触弧的水平投影长度，mm； h1出口端面的高度，mm； h0入口端面的高度，mm； h压下量，mm。代入数据，得同理计算数据见下表轧制道次123456轧制速度（m/s）5.217.8111.6516.7721.2525接触弧长度（mm）71.41 57.4546.6436.7425.4719.07压下率（%）34333330.52115变形速度（s-1）30.355.199.9166.1197.7212.93.2.2.2、变形温度的确定：由带钢热连轧的模型与控制得变形温度的计算公式：考虑带钢在轧机中产生的塑性变形热与带钢和轧辊相接触所产生的热传导热损基本可以相互抵消，所以把机架间的辐射冷却和喷水冷却合并作为一个当量的冷却系统。精轧机组各架轧机处带钢的温度tj（j为敌1机架至第6机架的机架号）为：式中，t0冷却水温度，为20； tFe精轧机组入口处带钢温度，为960； KF冷却能力系数（或称为等价热传导系数）； Li第i-1区段到第i区段的距离，m； hi第i区段的带钢厚度，mm vi第i区段的带钢速度，m/s。式中，tFo精轧机组出口温度，为880； L从精轧机组入口处测温仪到出口处测温仪的距离，为30m。将数据代入上式得计算数据见下表：轧制道次123456Li（m）555555hi（m）26.417.611.88.26.475.5v（m/s）5.217.8111.6516.7721.2525变形温度（）609469339199068923.2.2.3、热连轧变形抗力的确定：由金属塑性变形阻力得，=K0.4K变形程度对变形阻力的影响系数，当时，；当时，；当时，。其中，（由于热轧变形程度对变形抗力影响较小，仅考虑前一道次对本道次变形抗力的影响），代入数据求得数据见下表：轧制道次123456入口厚度（mm）4026.417.611.88.26.47出口厚度（mm）26.417.611.88.26.475.50.250.410.40.380.290.20由前面计算的各道次轧制温度、变形速度和平均变形程度查表得并计算的各道次变形抗力见下表：轧制道次1234560.4（MPa）195215238255265275K0.941.0110.9840.9540.86变形抗力（MPa）1832172382512492373.3、各道次轧制力计算：同理计算其他道次轧制力见下表：轧制道次1234561.151.151.151.151.151.15b（mm）170017001700170017001700l（mm）71.4157.4546.6436.7425.4719.071.2861.4121.5631.6981.6481.576（MPa）183217238251249237P（KN）32864.534403.633914.330609.820427.413929.94、轧制力矩的计算由带钢热连轧的模型与控制中轧制力矩公式为：当轧件不受其他外力作用时，轧件对两个轧辊作用的法向和摩擦力的合理必定大小相等方向相反，且作用在一条直线上。所以，转动单个轧辊所需的轧制力矩为式中，P轧制力，KN； 力臂系数，在热轧时，力臂系数=0.390.48，其中精轧机组：=0.390.44，取=0.39； M轧制力矩，KNm； l接触弧长度，mm。代入数据，得同理，计算其它道次轧制力矩数据见下表：轧制道次123456l（mm）71.4157.4546.6436.7425.4719.07P（KN）328653440433914306102042713930M（KNm）1830.71541.51233.7877.25405.83207.235、轧制功率的计算由带钢热连轧的模型与控制中轧制功率公式为：式中，M轧制力矩，Nm； n转速，rad/s； N轧制功率，kW。代入数据，得同理，计算其它道次轧制力矩数据见下表：轧制道次123456v（m/s）5.217.8111.6516.7721.2525M（KNm）1830.71541.51233.7877.25405.83207.23N（kW）4167.55264.06283.56429.63769.82264.4(注：以上数据均为多次调整压下规程后的数据，调整过程中计算数据均由编制的MATLAB程序计算出结果，其它计算结果数据及MATLAB程序见说明书后附件。)三、轧辊尺寸的确定：1、工作辊尺寸1.1、轧辊直径：（热轧板带精轧机组） ，取D1=750mm工作辊重车率取6%，取800mm，D1=750800mm1.2、工作辊轴颈尺寸工作辊轴颈直径：d=（0.50.55）D1 (D1是新辊直径，且采用滚动轴承)d=400440mm，取d=440mm工作辊轴颈长度：l=（0.831.0）dl=356440mm，取l=440mm（辊颈具体长度由轧辊结构确定，最终长度见图纸）圆角半径r=（0.050.12）D1=37.590mm，取r=80mm1.3、工作辊传动端采用万向扁头，其尺寸如下图所示由轴肩及轴颈尺寸取d=414mm，a=0.75d=310.5mm1.4、工作辊尺寸如图2、支承辊尺寸2.1、轧辊直径：（热带钢精轧机组），且， 比值标志着辊系的抗弯刚度，其值愈小，则刚度愈高；主要取决于工艺条件，当轧件较厚（咬入角较大）时，由于要求较大的工作辊直径，故选取较小的值；当轧件较薄时，则选用较大的值。综合，取D2=1440mm支承辊重车率取6%，取1530mm，D2=14401530mm2.2、支承辊轴颈尺寸支承辊轴颈直径：d=（0.550.6）D2 (D2是新辊直径，且为滚动轴承)d=841.5918mm，取d=900mm。圆角半径r=（5090）mm，取r=90mm。支承辊轴颈长度：l=（0.81.0）dl=720900mm，取l=900mm（辊颈具体长度由轧辊结构确定，最终长度见图纸）2.3、支承辊尺寸如图3、轧辊材料选择带钢热轧机的工作辊在选择轧辊材料时，应以硬度要求为主，同时兼顾强度要求，多采用铸铁轧辊，在精轧机组前几架采用半钢轧辊以减缓辊面的糙化过程。支承辊在工作中主要受弯曲，且直径大，着重考虑强度和轧辊的淬透性。因此多选含Cr的合金锻钢。（材料选择见轧钢机械表3-7）辊面硬度选材用途HS=4550合金锻钢（如9Cr2Mo、9CrV）热带钢轧机支承辊HS=5868冷硬铸铁热带刚工作辊初步选择工作辊为铬钼冷硬铸铁，但其经校核抗扭转强度不满足条件，因此采用合金铸钢（ZG15Cr1Mo），支承辊为合金锻钢（9Cr2Mo）。材料辊面硬度强度极限（MPa）安全系数许用强度（MPa）许用强度（MPa）铬钼冷硬铸铁60400580ZG15Cr1Mo4088551779Cr2Mo5075051504、轴承选择轧辊轴承特点：（1）、工作负荷大；（2）运转速度差别大；（3）工作环境恶劣。4.1、工作辊轴承选择：根据最大轧制速度：25m/s；选择四列圆锥滚子轴承。最大转速。工作辊轴承型号为IFTB0080，具体参数为：d（mm）D（mm）T（mm）B（mm）动载荷（kN）静载荷（kN）4405804204206050176004.2、支撑辊轴承的选择：四、轧辊强度校核四辊轧机，由于有支撑辊，存在工作辊与支撑辊之间弯曲载荷分配问题，其次它们之间存在相当大接触应力。 四辊轧机支撑辊直径D2与工作辊直径D1之比一般在1.52.9范围内，显然支撑辊的抗弯断面系数比工作辊大得多，即支撑辊具有很大刚性，因此，轧制时弯曲力矩绝大部分由支撑辊承受，工作辊不承受弯矩作用。支撑辊承受全部弯矩，因此，在计算时，支撑辊按照承受全部轧制力计算其弯曲应力。由于本四辊轧机是工作辊传动，因此，对支承辊只需计算辊身中部和辊径断面的弯曲应力。支撑辊的弯曲力矩和弯曲应力分布见下图：在辊径的1-1断面和2-2断面上的弯曲应力均应满足条件，即 式中P总轧制力：P=35000 kN（轧制规程中最大为34400 kN）；，1-1和2-2断面的直径： =963mm， =1177mm；，1-1和2-2断面至支反力P/2处的距离。支撑辊辊身3-3断面弯曲应力应满足条件：设沿工作辊辊身长度压力均匀分布，即得 3-3断面应力：工作辊扭转强度校核：177 MPa式中，Mk作用在工作辊上的最大传动力矩，取为轧制力矩1900 kNm（轧制规程中最大为1830 kNm）Wk工作辊传动端扭转断面系数五、工作辊与支承辊间的接触应力承载时，四辊轧机工作辊与支承辊之间有很大的接触应力，在轧辊设计时，应进行校核计算。支承辊表面接触强度参数表材料弹性模量E（Pa）泊松比表面硬度（HS）许用应力（MPa）许用应力（MPa）ZG15Cr1Mo0.295020006109Cr2