压力加工车间设计课程 补充_热轧板带钢轧制规程设计.pptx

2020年6月11日星期四,压力加工车间设计课程,补充：热轧板带钢轧制规程设计,授课教师：彭良贵,2020年6月11日星期四,压力加工车间设计课程,轧制规程计算流程,2020年6月11日星期四,初始压下规程设计,咬入能力校核,速度制度设计,轧制温度计算,道次轧制力和轧制力矩计算,道次变形程度计算,压力加工车间设计课程,2020年6月11日星期四,压力加工车间产线概况,生产工艺流程,2020年6月11日星期四,压力加工车间产线概况,轧线工作辊尺寸一览表,2020年6月11日星期四,典型产品：材质：STE255规格：1.8mm1200mm（厚度宽度）,轧制方法：,该产品采用综合轧制法，由2架粗轧机组和7架四辊不可逆式轧机组成的连轧机组共同完成轧制过程。,1初始压下规程设计,2020年6月11日星期四,1初始压下规程设计-粗轧轧制规程,粗轧机组由一架二辊可逆式轧机R1和一架四辊可逆式轧机R2组成，为进行宽度控制，在R1前设有立辊E1，在R2前设有立辊E2。在粗轧区域除了轧机以外，还有粗轧机工作辊道、侧导板、高压水除鳞装置、中间辊道、废品推出机、检测仪表等组成。,粗轧轧制模式：“3+3”,计算条件：,，奇数道次立辊进行侧压，偶数道次不进行侧压,2020年6月11日星期四,粗轧道次压下量分配：,粗轧机组的总压下量一般要占总变形量的7080%；为保证精轧机组的终轧温度，应尽可能减少粗轧道次、提高轧制速度、减少温降，提高中间坯温度；为简化精轧机组的调整，中间坯厚度一般在2040mm；粗轧机各道次压下量分配规律为：第一道次考虑咬入及板坯厚度偏差不能给以最大压下量；中间各道次应以设备能力所允许的最大压下量轧制；最后道次为了控制出口厚度和带坯的板形，应适当减小压下量；粗轧机组的立辊侧压量一般约等于宽展量。,1初始压下规程设计-粗轧轧制规程,2020年6月11日星期四,粗轧机组各道次相对压下率分配表,粗轧各道次压下分配,1初始压下规程设计-粗轧轧制规程,2020年6月11日星期四,中间坯宽度确定,不考虑精轧机组宽展，即精轧机组宽展量为0。但需将冷态成品宽度折算为热态宽度，,（C1为收缩率，1.21.5%）,1初始压下规程设计-粗轧轧制规程,2020年6月11日星期四,粗轧宽展量计算：,：第架轧机第j道次宽展量；：第架轧机第j道次压下量；：第i架轧机宽展系数。,粗轧轧制6道次，粗轧总宽展量：,道次宽展量：,各架轧机宽展系数,1初始压下规程设计-粗轧轧制规程,2020年6月11日星期四,计算粗轧各道次宽展量及粗轧总宽展量：,1初始压下规程设计-粗轧轧制规程,2020年6月11日星期四,计算板坯热态宽度,计算立辊总的宽度压缩量：,式中，B0为板坯冷态厚度，C2为热膨胀系数,立辊压下量分配系数表,1初始压下规程设计-粗轧轧制规程,2020年6月11日星期四,计算立辊各道次侧压量,1初始压下规程设计-粗轧轧制规程,2020年6月11日星期四,粗轧机组各道次轧件宽度变化,1初始压下规程设计-粗轧轧制规程,2020年6月11日星期四,精轧机组压下量分配：,1）由7架四辊不可逆式轧机组成连轧机组。各机架采用PC轧机，前三架主要完成压下，后四架主要控制板形。各机架负荷分配亦不同，因此前三台采用工作辊辊径较大，后四架采用较小的工作辊。精轧机组前设置边部加热器。精轧机F1F7全部为液压压下并设弯辊装置；2）精轧机组的总压缩率和最大延伸率与精轧机的数量有关；终轧变形程度对钢材的金相组织有重要的影响，不同钢种的再结晶曲线是不同的，为得到细晶粒组织，要根据不同钢种的终轧温度确定变形程度；3）精轧机组最末两架基于板形考量，采用减小压下量的方法，减少带钢厚度不均，消除浪形、瓢曲等缺陷。,1初始压下规程设计-精轧轧制规程,2020年6月11日星期四,参考：精轧机组机架数与材料延伸之间关系,参考：精轧机组压下率分配表,1初始压下规程设计-精轧轧制规程,2020年6月11日星期四,精轧机压下量初始分配,1初始压下规程设计-精轧轧制规程,2020年6月11日星期四,2咬入能力校核,在校核粗轧机咬入能力时，取机架最大压下量的那道次进行，精轧F1F3可取F1较核，F4F7可取F4校核.,压下量与咬入角的关系,热轧带钢时，最大咬入角一般为1520，低速轧制时为20，所以上述咬入角符合条件，咬入能力满足。,2020年6月11日星期四,3速度制度设计-粗轧速度制度,根据经验资料：平均加速度a=40rpm/s,平均减速度b=60rpm/s。由于咬入能力很富余，且咬入时速度高有利于轴承油膜的形成，故可采用稳定速度咬入。根据实际生产情况，各道次速度可取为：R1架：第一、二道次取咬入速度和恒定转速为35rpm，抛出速度为20rpm，第三道次咬入速度和恒定转速为40rpm，抛出速度为25rpmR2架：由于为四辊可逆轧机，取第四道次咬入速度、恒定速度为40rpm，抛出速度为25rpm。第五、六道次的咬入速度和恒定速度为60rpm，抛出速度为30rpm。,粗轧为可逆式轧制，一般采用梯形速度图,不可逆轧机,可逆轧机,2020年6月11日星期四,根据所选梯形速度图,计算粗轧各道次的纯轧时间和间隙时间。粗轧机组的纯轧时间=咬入到最大速度的加速时间+最大速度到抛出速度的减速时间+恒速轧制时间,式中：ny咬入速度，(rpm)；nh恒定转速，(rpm)；np抛出速度，(rpm)；a加速度，(rpm/s)；b减速度，(rpm/s)；L该道次轧后长度，(m)；D工作辊直径，(m)。,3速度制度设计-粗轧速度制度,2020年6月11日星期四,h轧件出口厚度；R工作辊半径h绝对压下量轧辊与轧件间的摩擦系数，可取0.25,3速度制度设计-精轧速度制度,精轧机组各架轧机前滑值,2020年6月11日星期四,由秒流量相等原则可知，精轧各机架单位时间内通过的金属体积应相等，即：,先确定末机架的速度再结合各机架的出口厚度，即可确定各机架的轧制速度。如果精轧机末机架出口带钢速度为20m/s，则末机架速度为：,hi,vi第i架带钢的出口厚度和出口速度第架轧机的速度Si第架轧件的前滑值,或者,3速度制度设计-精轧速度制度,2020年6月11日星期四,精轧机组各架线速度表,3速度制度设计-精轧速度制度,2020年6月11日星期四,3速度制度设计-粗轧轧制时间,根据轧前/轧后体积不变原则计算粗轧各道次轧制时间：,计算每道轧后钢板长度：,2020年6月11日星期四,由纯轧时间公式：,将第一道次速度参数ny=35rpm,nh=35rpm,np=20rpm,a=40rpm/s,b=60rpm/s）代入上式可得：,3速度制度设计-粗轧轧制时间,2020年6月11日星期四,粗轧机轧制时间表,轧制周期53.86s,3速度制度设计-粗轧轧制时间,2020年6月11日星期四,精轧轧制时间计算,根据经验取穿带后末机架带钢速度为10m/s，由秒流量相等可算出前六机架前后的带钢穿带速度为：,秒流量为：,各机架穿带后轧辊线速度为：,各机架带钢穿带速度,3速度制度设计-精轧轧制时间,2020年6月11日星期四,1点：穿带开始时间，选用速度10m/s的穿带速度，即=10m/s；2点：带钢头部出末架轧机后开始第一次加速，加速度为1=0.21.3m/s；3点：带钢咬入卷取机后开始第二次加速，2=0.31.6m/s；4点：带钢以工艺制度设定的最高速度进行轧制；5点：带钢尾部离开连轧机组中的第1架时，机组开始减速，速度将到穿带速度；6点：带钢尾部离开精轧机组后，机组以穿带速度等待下一条钢带7点：第二块钢开始穿带；,带钢热连轧机组末架轧机的速度曲线图,3速度制度设计-精轧轧制时间,2020年6月11日星期四,式中：S0精轧机组各机架间距，5.8m；vii机架出口带钢速度,（1）穿带时间：,于是，精轧速度图上1点与2点间的时间为：,3速度制度设计-精轧轧制时间,2020年6月11日星期四,（2）第一次加速轧制时间：带钢出精轧到卷取机建立张力，实行缓慢加速，加速度1=0.336m/s，末机架到卷取机距离以及卷取3圈以后总长度S23=142.85m，V2=V1=10m/s。,即：,于是：,3速度制度设计-精轧轧制时间,（3）第二次加速轧制时间:,加速度a2=1.0m/s2,V3=14m/S,V4=20m/S,于是：,3速度制度设计-精轧轧制时间,2020年6月11日星期四,（4）减速轧制时间,减速度b=1.25m/s2,V5=20m/S,V6=10m/S,于是：,3速度制度设计-精轧轧制时间,2020年6月11日星期四,精轧后带钢总长:,加速、减速后的恒速轧制时间：,（5）恒速轧制时间,3速度制度设计-精轧轧制时间,2020年6月11日星期四,精轧机组的纯轧时间,精轧机组的间隙时间,中间坯从粗轧末道次出口至精轧机入口的运行时间按经验可取16s,精轧机组的轧制周期,3速度制度设计-精轧轧制时间,2020年6月11日星期四,粗轧时各道次的温降：高温时轧件的温降可按辐射散热计算，因为对流和传导所散失热量大致可以与变形功所转换的热量抵消。辐射散热所引起的温降可由下列近似公式计算:,4轧制温度计算-粗轧温度,其中：t0前一道轧件的温度，；h前一道轧件的厚度，mm；Z该道次间隙时间和纯轧时间，s。,2020年6月11日星期四,板坯加热温度定为1250，出炉降温约50，轧前高压水除鳞温降20，故：E1立辊开轧温度为1180，考虑立辊轧后再喷高压水除鳞降温，第一道开轧温度可定为1150，故：第一道尾部轧制温度为：1150-12.9(2.62/210)(1150+273)/1000=1149.34可逆轧制时，第一道次的头部为第二道次的尾部，故：第二道尾部温度为：1150-12.9(2.62+4+3.36)/160(1150+273)/1000=1146.70第二道次的头部在第三道时变为尾部，故先计算：第二道头部温度为：1149.34-12.9(4/160)(1149.34+273)/1000=1148.02,4轧制温度计算-粗轧温度,2020年6月11日星期四,第三道次的尾部温度：1148.02-12.9(3.36+4+4.11)/122.9(1148.02+273)/1000=1143.11R1与R2之间间隔6秒，故：1143.11-12.9(6/89.1)(1143.11+273)/1000=1139.62第四道次尾部温度为：1139.62-12.9(6.13/89.1)(1139.62+273)/1000=1136.08第四道次的头部为第五道次的尾部，故：第五道次尾部温度为：1139.62-12.9(6.13+4+6.21)/68(1139.62+273)/1000=1127.28第五道次的头部在第六道时变为尾部，故先计算第五道头部温度为：1127.28-12.9(4/68)(1127.28+273)/1000=1124.36，故：第六道次尾部温度为：1124.36-12.9(6.21+4+9.43)/45(1124.36+273)/1000=1102.89,4轧制温度计算-粗轧温度,2020年6月11日星期四,因此，带坯出粗轧的温度为1102.89。粗轧各道次尾部温度变化如下表所示.,正常情况下，粗轧出口温度为1110左右，中间辊道上有保温罩，能够满足精轧10001050的开轧要求，计算各道次温度为计算轧制力的需要。,4轧制温度计算-粗轧温度,2020年6月11日星期四,精轧时各道次的温降,带坯在中间辊道上的冷却时间等于间隙时间加上精轧第1架的纯轧时间。精轧第1架的纯轧时间等于精轧轧制时间减去尾部通过精轧各架的时间。而轧件尾部通过精轧各架的时间为：则：,4轧制温度计算-精轧温度,2020年6月11日星期四,故精轧第1架的纯轧时间：带坯尾部在中间辊道上的冷却时间：Z=36.2+16=52.2（s）轧件精粗轧完后经过中间辊道有温降和二次高压水除鳞后有温降，则为确保终轧温度，进入精轧机的精轧坯温度要求在1050左右，所以带坯进入精轧机组第1架的温度合适。,4轧制温度计算-精轧温度,2020年6月11日星期四,带坯尾部进入精轧机组第1架的温度为：,T0第一道轧件的绝对温度，K；T1前一道的绝对温度，K；h前一道轧件的厚度，mm；Z该道次间隙时间和纯轧时间，s,代入数据：T0=1050+273=1323K，h=30mm，Z=52.2s，则得：,(),4轧制温度计算-精轧温度,2020年6月11日星期四,对精轧机组，轧件任意部分通过各架的延续时间与轧件的厚度之比为一常数，故轧件从精轧机组第一架的温度降至最后一架的终轧温度为：,S0精轧机座间距，5.8(m)；vn第n架轧机速度，(m/s)；hn第n架轧制的出口厚度，mm，n精轧机组机座数,代入数据得:,4轧制温度计算-精轧温度,2020年6月11日星期四,精轧各机架轧件尾部温度变化,4轧制温度计算-精轧温度,2020年6月11日星期四,5道次变形程度计算-粗轧道次变形,粗轧各道次的平均变形速度,其中，,粗轧各道次轧制速度为：,2020年6月11日星期四,代入数据可得第一道次变形速度：,粗轧各道次变形速度表,5道次变形程度计算-粗轧道次变形,2020年6月11日星期四,精轧各道次的平均变形速度,精轧各道次变形速度,5道次变形程度计算-精轧道次变形,2020年6月11日星期四,6道次轧制力和轧制力矩计算,采用S.Ekelund公式对轧制过程中的平均单位压力进行计算：,式中：K温度和成分对轧制力的影响系数；m表示外摩擦对单位压力影响的系数；粘性系数；平均变形速度。,轧制力可表示为：,外摩擦系数：,平均变形速度：,2020年6月11日星期四,6道次轧制力和轧制力矩计算,(对于钢轧辊a=1,对于铸铁轧辊a=0.8),S.Ekelund还给出计算K和的经验公式：,式中t轧制温度，C以%表示碳含量Mn以%表示的锰含量C决定于轧制速度的系数,2020年6月11日星期四,6道次轧制力和轧制力矩计算,轧制力矩可用以下公式计算：,其中：p-轧制压力，t；x作用点系数，x=0.30.6，薄件小于0.5，取x=0.4。,2020年6月11日星期四,6道次轧制力和轧制力矩计算,粗轧轧制力和轧制力矩的计算,因R1、R2工作辊的材质为无限冷硬铸铁轧辊，于是轧制力可计算如下：,2020年6月11日星期四,粗轧第一道次：,B