板带轧制规程设计

1、板带轧制规程设计 (design of pass-schedule for plate and strip rolling)*1宅牺平札刪规牧应苇总的主压创圧下畳卜产量娱鬲曲迟*舀盘啖人条粹札純乱4*杠*班鼻艸孫度丧博 zrFRfi 札机ay)al理时枫晝产吕威畳的谢响 张辺皈册从燮*尺寸魅度集益屉粗抿忆tt创厳範辛乳创规程轴一般才ii扳节札【規.林谨计的蛉曲h決柿步雲庄下童地压丁準莎配法根据产品技术要求、原料条件和生产设备能力，运用数学公式对板带轧制时的压下、规程、速度规程、温度规程、张 力制度和辊型制度的制定。制定板带轧制规程应考虑的主要因素板带轧制规程设计的原则要求是，充分发挥设备能力，

2、提高产量和质量，并使操作方便，设备安全。限制压下量和提高产量的设备因素要提高产量就需要采取相应的措施，如增大压下量、缩减道次、确定合理速度规程、缩短轧制周期、合理选择原料坯重及提高轧机作业率等。对于可逆式轧机，主要是提高压下量以缩减道次；对于连轧 机则主要是合理分配压下量并提高轧制速度。增大压下量和提高速度都涉及轧制力、轧制力矩和电机功率。从设备能力着眼，限制压下量和提高速度的因素主要有咬入条件、轧辊及接轴等强度和电机功率等。咬入条件车L制时轧件咬入能力随轧制速度、轧制温度、轧件及轧辊材质、辊面及其冷却润滑状况的不同而不同。通常,增加轧制速度则使轧机的咬入能力降低。因可逆式轧机速度可调，故可用

3、低速咬入，使允许咬入角增大。由允许最大咬入角a max即可求出最大压下量 hmax：a max 与轧制速度的关系为:Mhm* P(1 COscr,)“胡1冷轧时也可用简化公式 hmax=Rf2 (2)式中D、R分别为轧辊的直径和半径；f为摩擦系数。根据实验资料，通常平辊热轧时轧制速度/皿訂】0 0.5 bO L5 2.0 2*5 3.5 绘大皎入 AV25 23 22.5 22 21 17 t 轧辊及接轴等设备的强度最大许用轧制力及力矩一般取决于轧辊等设备的强度。通常在二辊及三辊轧机上许用轧制力Pyx取决于轧辊辊身强度，一般可由下式确定：式中D、L、l分别为轧辊直径、辊身及辊颈长度，mm B为

4、板带宽度，mm Rb为许用弯曲应力，MPa取为轧規材质错铁合宠铸铁锻钢合金舉钢70-8080 90100120120110 140160在现代四辊轧机上，Pyx还取决于支承辊辊颈弯曲强度，此时Pyx可取为式中d、l为轧辊辊颈直径与长度。最大允许轧制力矩 Mx除了取决于电机额定力矩之外，通常还取决于传动辊的辊颈强度及万向接轴的板头和叉头强度。 按传动辊辊颈许用扭转应力计算的最大允许轧制力Pyx为：仇a/RJi（4）式中d为传动辊（一般即工作辊）辊颈直径；n 为许用扭转应力，取n =0 50. 6R,。 现代四辊轧机附加摩擦力矩很小，可略而不计，故由辊颈强度近似计算允许轧制力矩Mk为:Af抄心 P

5、尹 a/AAA = Cl 4 rj（5）可见 h愈大，则轧制力矩愈大，故在压下量大的粗轧道次一般应考虑Mix的限制问题。电机功率 即电机过载和发热能力的限制。一般常以过载电流来限制最大压下量和加速度等动态电流，令过载时的最大功率Max小于过载系数与额定功率Nod的乘积。通常用均方根电流校验电机的发热情况，要使均方根功率N小于电机额定功率N即Nz KN&汕=7+ Nhj”(如 + ：j) Ng (7)式中Nth Nc为轧制功率及空转功率；tzh t j岛为轧制时间和间隙时间；K为过载系数，取K=2. 5。轧制（压下）规程对板带产品质量的影响制订板带轧制（压下）规程时除了设备因素外还要考虑获得良好

6、的板形质量和尺寸精度以及金属的塑性和组织性能。保证板形质量和尺寸精度 必须遵守均匀延伸或板凸度一定的原则去分配各道压下量，尤其在精轧阶段由于板带变薄，对不均匀变形的敏感性显著增加，为了保持良好板形，必须使板带沿宽度方向上各点的延伸率或压缩率基本相等，亦即必须使板带轧制前中部和边部的厚度差（）与轧制后的厚度差 （5 ）之比等于延伸率（入），或者=入5。因此在均匀变形的原则下， 后一道次的板厚差 5要比前一道次的板厚差小（入-1） 5值。此差值主要取决于轧辊因承受轧制力而产生的挠度差值。这 也就是后一道次轧辊的挠度必须小于前道次的挠度，因而即是后道的轧制力P2必须小于前道的轧制力 Pi，其所需减小

7、的差值可由挠度计算式反推求岀，即A $ = 丄一1 n PJ （Fi -故得（A-l） S（9）式中Ki为轧辊刚度系数（见轧机刚度系数），t /mm由此可见，为保证良好板形，满足均匀变形条件，在设备强度一定的情况下，使轧制压力逐道减少是合理的。这就是 通常按逐道减小轧制力原则设计压下规程的理论基础。保证金属塑性和组织性能 对普碳钢、低合金钢而言，轧制时金属的塑性是足够的，只是对一些低塑性钢种的钢锭，开始轧制时应选择一定的温度和压下量。考虑到轧制规程对板带产品组织性能的影响，应根据合金或钢种之不同，按规定的温度和压下规程进行控制轧制和控制冷却，以保证所需的组织性能。制定板带轧制规程的一般方法制定

8、压下规程的方法很多，一般可概括为理论方法和经验方法两大类。理论方法就是从充分满足前述制定轧制规程的原则要求岀发，按预设的条件通过理论计算或图表方法以求确定岀最佳轧制规程。这是理想的和科学的方法。 但是在生产中由于变化的因素太多， 特别是温度条件的变化很难预测和控制，故虽事先按理论计算确定了压下规程，而实际上往往并不可能实现。因而在人工操作时就只能按照实际变化的具体情况，由操作人员凭经验随机应变地处理。只有在全面计算机控制的现代化轧机上，才有可能根据具体变化的情况，对轧制规程进行在线计算控制。由于在人工操作的条件下，理论计算方法比较复杂而用处又不很大：故生产中往往参照现有类似轧机行之有效的实际

9、压下规程，亦即根据经验资料进行压下分配及校核计算，这就是经验的方法。此法虽不很科学，但较为稳妥可靠，且可通过 不断校核和修正而达到合理化。因此经验方法不仅在人工操作的轧机上用得广泛，而且在现代计算机控制的轧机上也经常采用。例如常用的压下量或压下率分配法、能耗负荷分配法等基本上都是经验方法。即使是按经验方法制定岀来的压下规程， 也和理论法的规程一样，由于生产条件的变化，在实际操作中很难按原规程实现。生产中通常采用原则性与灵活性相结合的方法来处理压下规程问题，这就是：（1）根据原料、产品和设备条件，按制定轧制规程的原则和要求，采用理论的或经验的方法制定岀一个原则指导性的初步压下规程，或者只是从保证

10、设备安全岀发，通过计算规定岀最大压下率的限制范围。有了这个初步规程和限制范围，就基本上保持了原则性和合理性 （2）在实际操作中以此规程或范围为基础，根据当时的实际情况具体灵活掌握，这样就有了适应具体情况的灵活性。没有一个原则性规程或范围，就难以合理地充分发挥设备能力；而没有实际操作中的随机应变，便无法适应生产条件的变化，保证生产的顺利进行。 这两方面相辅相成，体现为原则性与灵活性的结合。在计算机控制的现代化轧机上，自然更便于从理论原则和要求岀发，灵活地根据具体情况进行合理轧制规程的在线计 算和控制。这就更好地体现了原则性和灵活性的结合。事实上，在计算机控制的情况下也不可能在生产中完全按照初设定

11、的压下规程进行轧制，而必须根据随时变化的实测参数，对原压下规程进行再整定计算和白适应计算，及时加以修订，这样才能轧制岀高精度质量的产品。通常在板带生产中制定压下规程的原则方法和步骤为：（1）在咬入能力允许的条件下，按经验分配各道次压下量，包括直接分配各道次绝对压下量或压下率、确定各道次压下量分配率及确定各道次能耗负荷分配比等各种方法；（2）制定速度制度，计算轧制时间并确定逐道次轧制温度；（3）计算轧制力、力矩及总传动力矩；（4）校验轧辊等部件的强度和电机功率；（5）按制订轧制规程的原则和要求进行必要的修正和改进。按经验确定各道压下量时，原则上一般考虑：（1）开始12道次可留适当余量，即考虑平整

12、坯料厚度及咬入条件而使压下量稍小一些；（2）然后充分利用设备能力，给予尽量大的压下量进行粗轧；（3）到精轧阶段按板凸度一定原则逐道减小压下量及轧制力，到末道施以适当轻压下量，以保证板形、厚度精度及 性能质量。板带轧制规程设计的经验方法和步骤板带轧制规程设计常用的经验方法主要有压下量或压下率分配法和能耗负荷分配法。压下量或压下率分配法先按经验分配压下量或压下率，然后进行计算校核及修订。这是最常用的设计方法，广泛应用于可逆式或往复式板带轧机如厚板轧机、炉卷轧机、叠轧薄板轧机乃至可逆式冷轧机等的板带实际生产中。按照这种方法制订板带轧制规程的步骤是：（1）选定轧制方法。例如板坯先纵向轧、横向轧或角轧（

13、见展宽轧制），以使其达到所需宽度的展宽轧制。达到足够宽度后，再拨正钢板轧到规定厚度或长度。（2）按经验分配压下率（量），排出压下规程。（3）校核咬入能力。通常热轧钢板时的最大咬入角可达15 22，低速咬入时取高值。冷轧时最大压下量一般可按式确定。（4）为了验算轧制力能参数，必须先计算确定各道轧制温度、轧制速度和各道轧制延续时间。确定速度制度时，在厚板生产中可采用梯形速度图（见方坯初轧速度规程）。根据经验资料取平均加速度a=40r /（min?s），平均减速度 b=60r /（min?s）。由于咬入能力很富余，且咬入时速度高更有利于轴承油膜形成，故可采用稳定速度咬入。第3，4道的咬入速度取m=2

14、0r/min ； 5、6、7道取，m=40r/min ； 8、9、10道取m=60r/min。为了减少反转时间，一般采用较低的抛出速度n?，例如取n2=20r/min，但个别间隙时间长的道次可取厲=压。每道轧制延续时间等于间隙时间加纯轧时间（见轧制图表），前者按经验资料选取，后者按各段轧制速度及轧件长度算岀。为确定轧制温度，须先求岀逐道温度降。高温时钢板温度降可按辐射散热近似计算：加=）2,（10）式中T1为前一道绝对温度，K； z为辐射时间，即该道的轧制延续时间，h ； h为板带厚度，mm为设备安全着想，确定各道温度应以板带尾部为准。按式（10）逐道算岀的轧制温度，列于表中。(5) 计算各道

15、的变形抗力。为了能按变形抗力曲线或其数学模型查找或计算变形抗力，必须先求岀各道的变形程度 & ( h/ H,% )和平均变形速度，后者可按下式求出： = 2v a/AA/C/(27 + A)(11 式中R、v分别为轧辊半径及线速度。然后根据厂及变形温度等按钢种变形抗力曲线或数学模型求岀该道的变形抗力。(6) 计算各道的平均轧制单位压力 P及总轧制力P。根据厚板轧制情况可取应力状态影响系数 nz=0. 785+0. 251/h式中h，为变形区轧件平均厚度，I为变形区长度。在厚板轧制时轧制单位压力一般在200MPa以下，故可忽略轧辊弹性压扁的影响，可取l= VR h。计算出p，以后，再按式P=bl

16、p，算出总轧制力，式中b为板带宽度。(7) 计算传动力矩。轧制力矩按下式计算AfCfl 8(1 -式中E、y为轧辊材料的弹性模量及泊松数。则压扁后的变形区长度为(21)在电子计算机自动控制的现代化热连轧机上，根据各连轧机的具体情况，通过数理统计方法得岀回归系数各自不同的金属变形抗力和应力状态影响因素的各种复杂的数学模型，用以计算岀各道的轧制力。并在实际轧制过程中， 通过第一、架轧机的实测压力进一步修正这些数学模型，亦即通过自适应计算使轧制压力能得岀更加准确的结果。这些都只有在全面计算机控制的条件下才可能实现。(9) 设定各机架压下位置即空载辊缝值。在轧制过程中，由于轧机的弹跳，轧岀的带钢厚度h等于原来的空载辊缝再加弹跳值。考虑实际生产中“零位调整”预压靠的影响，由下式求岀各架轧机的相当空载辊缝S:A 二桑 + - PJ/K(22)式中P、Po分别为轧制力及预压靠力；K为轧机刚度系数(t / mm。生产中为了提高预报精度，实际控制时还需加进轧机刚度补偿和轴承油膜厚度补偿，即其实际压下位置设定值应为乂耳向 + 占+ & -一一 8)3(2