热轧板带钢车间设计

1、L N K J 大 学课程设计说明书设计题目： 热轧板带钢车间设计 Q215, 3.5×1650 mm 学院、系： 材料与冶金学院 专业班级： 材控2119-8班 学生姓名： LSL 指导教师： ZHM 成 绩： 2513年2月1日摘要热轧板带钢是钢铁产品的主要品种之一，广泛应用于工业，农业，交通运输业与建筑业，热轧带钢工艺的成熟为冷轧提供了优质的原料，大大满足了国民生产与生活的需要。本车间参考鞍钢2150生产线，2150生产线主要设备包括三座步进梁式加热炉、一台板坯高压水除鳞箱、一台定宽压力机、三架立辊轧机、一架二辊可逆粗轧机、一架四辊可逆粗轧机、十二组保温罩、一台转鼓式切头飞剪、

2、一台精轧高压水除鳞箱、七架四辊连轧机组、一套层流冷却装置、三台地下卧式卷取机及相应辅助配套设施等。本设计介绍了热轧板带钢的生产工艺流程，选择主要设备参数，以Q215,3.5mm×1650mm热轧带钢为典型产品来设计选择坯料、制定压下规程，制定温度制度、速度制度；最后对轧机轧辊的强度进行校核。 关键词：轧机；温度制度；速度制度；校核；热轧带钢目录摘要I目录II1 文献综述11.1热轧板带钢产品概述11.1.1热轧板带钢的种类和用途1 1.1.2 板带材的工艺特点及质量要求21.2 热轧板带钢工艺及设备发展31.2.1 国外热轧带钢的发展3国内热轧带钢的发展31.3 热轧带钢生产新设备与

3、新技术41.3.1 无头轧制技术4 立辊短行程控制5 板坯定宽压力机51.3.4 热卷箱技术61.3.5 板形和板厚控制的高精度轧机61.4 热轧带钢发展趋势72 主要设备73 轧制工艺及轧制制度的确定83.1生产工艺流程8生产工艺简介83.1.2 生产工艺流程概述83.2 压下规程设计93.2.1 根据产品选择原料93.2.2 粗轧机组压下制度的制定93.2.3 精轧机组压下制度的确定103.3 速度制度113.3.1 粗轧机组轧制速度113.3.2 精轧机组轧制速度113.3 温度制度133.3.1 精轧温度制度133.3.2 卷取温度制度144 生产设备校核15 4.1 轧制力与轧制力矩

4、154.1.1轧制力的计算15轧制力矩的计算16 4.2轧机设备校核17参考文献 . 27 1 文献综述国民经济建设与发展中的大量使用的金属材料中钢铁材料占有很大比例，例如2005 年世界钢产量约为11亿吨。98%的钢铁材料都是采用轧制方法生产的，轧材中 30%60%以上都是板带材。板带钢产品薄而宽的断面决定了板带钢产品在生产商和使用上有其特有的优越条件。从生产上讲，板带钢生产方法简单，便于调正、便于改换规格；从产品应用上讲，钢板的表面积大，是一些包覆件（如油 罐、船体、车厢等）不可缺少的原材料，钢材可冲、可弯、可切割、可焊接，使用灵活。因此板带钢在建筑、桥梁、机车车辆、汽车、压力容器、锅炉、

5、电器方面得到广泛的应用。热连轧钢板、带产品，是以板坯（主要为连铸坯）为原料，经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。从精轧最后一架轧机出来的热钢带通过层流冷却至设定温度，由卷取机卷成钢带卷，冷却后的钢带卷，根据用户的不同需求，经过不同的精整作业线（平整、矫直、横切或纵切、检验、称重、包装 及标志等）加工而成为钢板、平整卷及纵切钢带产品。由于热连轧钢板产品具有强度高，韧性好，易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能，因而北广泛应用于船舶、汽车、桥梁、建筑、机械、压力容器等制造行业。随着热轧尺寸精度、板形、表面质量等控制新技术的日益成熟以及新产品的不断问世，热连轧钢板、带产品得到了越来越广泛的应用并在

6、市场上具有越来越强的竞争力。一般说明热连轧钢板产品，钢种规格品种繁多，用途广泛，从一般的工程结构至汽车、桥梁、船舶、锅炉压力容器等制造，都得到大量使用。各种不同用途，对钢板的材质性能、表面质量及尺寸、外形精度等要求也各不相同，因此，必须对热轧钢板产品的品种、材质、特性及其用途有所了解，才能做到经济、合理利用。1.1热轧板带钢产品概述1.1.1热轧板带钢的种类和用途热轧带钢品种有：低碳钢、中碳钢、高碳钢;船用结构钢、管线钢、锅炉用钢、焊瓶钢、IF深冲钢、无取向硅钢、包晶钢、高强双相钢等。普通碳素结构钢板带：用于制造建筑结构，起重运输机械，工程、农用和建筑机械，铁路车辆及其他各种结构件。优质碳素结

7、构钢板带：包括按国外标准供货的焊接结构钢板带。大量的用途同上，并用于制造汽车、拖拉机、收割机以及要求冲压性能和焊接性能优良的机械构件、石油储罐、压力容器、船舶、桥梁和各种工程的结构件。低合金高强度结构钢板带：用于制造要求强度更高、成形性更好和性能稳定的机械制造、车辆、化工设备等各种设备的结构，大型厂房钢结构，重要工程及桥梁结构等。耐大气腐蚀和高耐候钢板带：用于制造铁路客车、冷藏车、铁路货车、矿石车以及各种交通车辆的结构件，也用于船舶及铁路集装箱制造，石油井架、各种工程机械和交通运输机械的制造。耐海水腐蚀结构钢板带：用于石油井架、海港建筑、采油平台、船舶制造，也用于化工、石油行业含硫化氢腐蚀性液

8、体容器和铁路运输车辆的制造。集装箱用钢：专用于制造集装箱侧板、门板、顶板、底板、边框、立柱等构件。管线用钢：石油天然气输送用管线，用于制造埋弧焊钢管以及直缝电焊钢管。焊接气瓶及压力容器用钢：用于制造液化气钢瓶及乙炔气钢瓶、较高工作温度的压力容器及锅炉等。造船用钢板：用于制造内河船体及上层建筑结构，远洋轮船的上层建筑及隔舱板。矿用钢板：用于制造采矿用液压支架、矿用工程机械、矿用车斗、采矿刮板运输机，以及其他矿用机械耐磨结构件。1.1.2 板带材的工艺特点及质量要求工艺特点：2150生产线是日本三菱公司引进的，配备了步进式加热炉、SP定宽压力机、GTO变频调速装置、精轧液压AGC、PC轧机、在线磨

9、辊（ORG）和弯辊装置、带自动跳步功能的全液压卷取机、全线三级计算机控制等先进技术装备。质量要求：1尺寸精度：厚度精度、宽度精度；2版型：凸度、楔形、平坦度；3表面质量：划伤、氧化铁轧入、印痕、裂纹、麻点：4性能：（1）机械性能：强度、韧性、冲击性、延展性；（2）电磁性能：低损耗、高磁感应强度、磁的各向异性；（3）化学性能：耐腐蚀。1.2 热轧板带钢工艺及设备发展热轧带钢是重要的钢种品种，对整个钢铁行业的技术进步和经济效益有着重要影响。热轧带钢轧机的发展有70多年历史，汽车工业、建筑工业、交通运输业的发展，使得热轧及冷轧薄钢板的需求量不断增加，从而使得热轧板带钢轧机的建设获得了迅速和稳定的发展

10、。从提高生产效率和成材率、产品尺寸精度和板形质量、改进节能技术、节约建设投资、减少轧制长度实现紧凑化轧机布置到热连轧机的直接连接控制布置，热轧板带钢生产技术经历了不同的发展时期。1.2.1 国外热轧带钢的发展1960年以前建设的热轧带钢轧机称热带钢轧机。这一时期带钢轧机技术发展比较缓慢，其中最重要的技术发展是将厚度自动控制（AGC）技术应用于精轧机，从根本上改善了供给冷轧机的原料带钢的厚度差。20世纪六、七十年代是热轧带钢轧机发展的重要时期。同时，连轧技术发展成熟，促使热连轧机从最初使用的钢锭带使用连铸坯，从而大幅度提高产量并能够为冷轧机提供更大的钢卷。热轧板带钢轧机的生产工艺过程是钢铁行业生

11、产中自动化控制技术最先进的工序。60年代后新建的热带刚轧机很快采用了轧制过程计算机控制，将热轧板带钢轧机的发展推向一个新的发展阶段，这一时期新建的轧机称为第二代热轧带轧机。1969年至1974年在日本和欧洲新建的轧机称为第三代热带钢轧机。20世纪80年代，板带钢生产更加注重产品质量，同时对于低凸度带材需求量不断增长，这使得钢板板形控制技术成为热轧板带钢轧制技术重要课题之一。90年代，热轧板带钢在工艺方面有重大突破，1996年日本川崎钢铁公司成功开发无头连续轧制板带钢技术，解决了常规热连轧机上生产厚度0.81.2超薄带钢等一系列技术难题。热连轧生产线的产品规格最薄达0.8mm，但实际生产中并不追

12、求轧制最薄的规格，因为薄规格生产的故障率高、辊耗大、吨钢酸洗成本高。待技术发展带故障率等降低后，才能进行经济的批量生产。国内热轧带钢的发展我国第一套热轧宽带钢轧机始建于1957年，即鞍钢的半连续轧机，全套设备从当时苏联引进，为一套2800mm/1700半连续式伴带轧机，即生产中厚钢板，又生产卷钢，该轧机的轧制中厚板部分与1958年7月先投产，1959年精轧机组投产，开辟了我国宽带钢卷生产历史。该轧机基本上是采用手动操作，人工设定的操作方式，轧机的主要生产工艺技术指标相当于第一代热带轧钢的装备水平，该轧机已于2000年8月停产。 就我国热带钢轧机半个世纪的发展历程来看，我国热轧宽带钢轧机主要经历

13、了由设备简单、控制落后的半连续式轧机型；代表当时先进水平，自动化水平较高的3/4连续式布置；再到具有紧凑型可逆式粗轧机，大能力定宽设备，全制动控制系统的半连续式布置轧机火代表世界先进水平的薄板坯连铸连轧带钢生产线等三个阶段。 今年我国宽带钢热连轧技术和长辈能力取得巨大发展，其特点：一是投资规模前所未有，实现的投资延伸到从铁水预处理、钢水精炼到连铸，从钢铁冶金、压力加工到精整和配送的投入；二是技术和规模水平，不仅引进了多套当代国际最先进的机组，而且建设了多条自主集成技术、自行设计和制造的轧制线；三是热轧宽带钢产品大纲普通涵盖了建材、汽车、家电、机械、化工和管道输送等用途，包括低合金、高强度、薄规

14、格、深冲板、板形和厚度尺寸公差及表面质量俱佳的高端产品。 我国目前宽带钢热连轧机水平和生产能力整体上达到了国际平均水平，有的则代表着当前国际的最新水平。国外轧钢界专业人士说世界上最先进的热连轧机在中国。尤其是宽带钢热连轧技术和生产线的蓬勃发展明显受到国民经济建设和相关行业发展的拉动，发展的速度和规模从数量上适应了需求。未来发展的重点，或者说热连轧企业间竞争的焦点，将集中在提高产品的质量和档次，扩大品种和规格，降低成本和消耗，提升产品的附加值和生产线的综合竞争能力。在提高钢铁冶金工艺和装备、工程设计、信息化和计算机应用、管理水平方面不间断地发展切实的技术进步，跟上经济全球化的步伐，我国在热轧宽带

15、钢领域能够达到和保持国际先进水平。1.3 热轧带钢生产新设备与新技术1.3.1 无头轧制技术无头轧制技术是指将粗轧后的带坯在中间辊道上焊合起来，并连续不断地通过精轧机的一种技术。传统的板带热连轧精轧机组生产均以单块中间坯进行轧制，因此，不可避免地要经过进精轧机组时的穿带、加速轧制、减速轧制、抛钢、甩尾等一系列过程。由此发生的尺寸公差和力学性能的不均匀性很难在原有工艺框架内得到解决。热轧带无头轧制新技术正是解决这些问题的一项重要的技术突破。在传统热连轧中，板坯是在精轧机中一块一块地轧制的，带钢的头部在出了精轧机到卷取机之前的这段长度上以及尾部出精轧机后的这段长度上处于无张力的状态，造成每一卷带钢

16、的头尾部分尺寸公差和板形难以保证。同时，单块坯轧制时因尾部无张力，故在精轧机架间常发生甩尾形成23层折迭咬入，从而产生轧辊表面裂纹和压痕伤。而无头轧制是将大约10块带坯在出粗轧机后的中间辊道上头尾焊合在一起，接着进入精轧机中连续轧制，带坯在恒张力下轧制，因此几何精度和板形不良的比例大幅度下降。无头轧制因穿带和抛尾的减少，可以做到稳定的润滑轧制。与此同时，稳定的润滑轧制可使轧制力降低，因而可在较低温度下进行轧制，生产出具有良好深冲性能的带钢，并可降低能源消耗。 立辊短行程控制短行程控制：有效侧压率 =（侧压量-宽展量）/侧压量短行程控制：针对在大侧压下头尾明显变窄的形状，利用一个线性函数分段计算

17、各立辊辊缝，它是在动态进行设定调整的，立辊除有电动侧压作为静态立辊辊缝设定外，还装有液压压下，它是作为短行程的动态辊缝调节用。液压压下根据头尾形状，按预先计算值设定进行动态调整，以克服由于大侧压造成的头尾变窄现象。 板坯定宽压力机定宽压力机(SP：sizing press)是现代热轧带钢厂采用的新技术之一。通过对加热后的板坯进行全长方向的大幅度宽度侧压,来减小板坯宽度,使轧制出的板坯宽度均匀,提高生产率和产量。板坯定宽侧压机(SP)的轧制原理是靠模块步进式动作，在板坯侧面施加压力，以达到板坯的减宽目的。定宽压力机的特点：宽度调整能力大、减少了连铸板坯的宽度规格、节省加热炉能源、控制板坯表面温度

18、下降、成材率提高。1.3.4 热卷箱技术热卷箱安装于粗轧机的延伸辊道和切头飞剪之间,将粗轧机轧制成的中间带坯卷成热钢卷,然后通过其中的开卷机构将热钢卷的头部(粗轧机最后道次的尾部),引人夹送辊进行压平矫直,并使带坯的头部能顺利地通过切头飞剪和精轧前除鳞箱后送入到精轧机组。1.3.5 板形和板厚控制的高精度轧机1.板形控制板形控制的实质就是对承载辊缝的控制，为了得到高质量的轧制带材，必须随时调整轧辊的辊缝去适合来料的板凸度，并补偿各种因素对辊缝的影响。对于不同宽度、厚度、合金的带材只有一种最佳的凸度，轧辊才能产生理想的目标板形。辊缝控制方法分为两大类：（1）柔性辊缝控制：增大有载辊缝凸度的可调范

19、围，如CVC、PC轧机；（2）刚性辊缝控制：增大有载辊缝横向刚度，减小轧制力变化时对辊缝的影响。常规的板形控制手段：主要有弯辊控制技术，倾辊控制技术和分段冷却控制技术等。特殊的控制技术：如抽辊技术(HC轧机和UC系列轧机)、涨辊技术(VC轧机和IC轧机)、轧制力分布控制技术(DSR动态板形辊)和轧辊边部热喷淋技术等先进的板形控制技术。UPC轧机辊型呈雪茄型，沿整个辊身长度磨成偏离辊身中央凸度渐变的形状，辊身的最大直径位于辊身中央处，上下工作辊反向配置，并可做相对的轴向移动。CVC轧辊通过轴向移动，使轧辊凸度能在一最大和最小值之间调节，达到轧辊凸度可连续变化的效果。对轧制各种板宽各种板厚和各种不

20、同来料凸度的带钢，在各种辊温分布的情况下，都能顺利地进行平直度控制。PC轧机可获得很宽的板型和凸度控制范围，调整辊缝时不会产生工作辊的强制挠度也不会在工作辊和支持辊间由于边部挠度产生产生过量的接触应力。HC轧机板形控制能力强，不需要太大的弯辊力即可较好的调整板形；可消除支撑辊与工作辊边部的有害接触部分，减轻边部减簿和裂变倾向；采用标准无凸度辊，就能满足各种宽度带材的轧制，减少了轧辊的备件。2.板厚控制AGC（automatic gauge control）是指为使板带材厚度达到设定的目标偏差范围而对轧机进行在线调节的一种控制系统。 液压AGC是通过改变KE来实现厚度自动控制，AGC的基本功能是

21、采用测厚仪等直接或间接的测厚手段，对轧制过程中板带的厚度进行检测，判断出实测值与设定值的偏差，根据偏差的大小，计算出调节量，向执行机构输出调节信号。1.4 热轧带钢发展趋势1.热轧板带材短流程、高效率化。这方面的技术发展主要分为两个层次：常规生产工艺的革新。为了大幅度简化工艺过程，缩短生产流程，充分利用冶金热能，节约能源与金属等各项能耗，提高经济效益，不仅充分利用连铸坯为原料，而且不断开发和推广应用连铸坯直接热装与直接轧制技术。薄板坯和薄带坯的连铸连轧和连续铸轧技术室近十年来兴起的冶金技术的大革命，伴随着这一技术的逐步完善，必将成为今后建设热轧带材生产线的主要方式。2.生产过程连续化。近代热轧

22、生产过程实现了连续铸照板坯、连续轧制和连铸与轧制直接衔接连续化生产，使生产的连续化水平大大提高。3.采用自动控制不断提高产品精度和板形质量。在板带材生产中，产品的厚度精度和平直度是反映产品质量的两项重要指标。由于液压压下厚度自动控制和计算机控制技术的采用，板带纵向厚度精度已得到了显著提高。但板带横向厚度和平直度的控制技术往往尚感不足，还急待开发研究。为此出现了各种高效控制板形的轧机、装备和方法。这是近代板带轧制技术开发最活跃的一个领域。4.发展合金钢种及控制轧制、控制冷却与热处理技术，以提高优质钢及特殊钢带的组织性能和质量。利用锰、硅、钒、银等微合金元素生产低合金钢种，配合连铸连轧、控轧控冷或

23、形变热处理工艺，可以显著提高钢材性能。2 主要设备三座步进梁式加热炉、一台板坯高压水除鳞箱、一台定宽压力机、三架立辊轧机、一架二辊可逆粗轧机、一架四辊可逆粗轧机、十二组保温罩、一台转鼓式切头飞剪、一台精轧高压水除鳞箱、七架四辊连轧机组、一套层流冷却装置、三台地下卧式卷取机及相应辅助配套设施等。3 轧制工艺及轧制制度的确定3.1生产工艺流程生产工艺简介本次设计参考鞍钢2150热轧带钢生产线，工艺流程如图3.1：图3.1 鞍钢2150热轧带钢生产工艺流程图3.1.2 生产工艺流程概述鞍钢2150热轧线原料全部为连铸坯。宽度在2000mm以内的，由三炼钢连铸车间经辊道运入板坯库；宽度2000mm的由

24、汽车运进板坯库。板坯装炉考虑了冷装、保温坑热装、直接热装三种方式，热装率为60%，其中保温坑热装占50%，直接热装占10%。加热好的板坯经高压水除鳞、定宽压力机侧压（侧压量为100200mm，最大350mm），依次进入E1R1和E1R2俩架粗轧机进行多道次可逆轧制，轧制成3260mm厚的中间坯，经辊道输送，保温罩保温，送到飞剪进行最佳化切头尾，再经高压水除鳞，进入7架精轧机，轧制成厚度为1.219.0mm的带钢。带钢经层流冷却，冷却带规定的卷取温度，由地下卷取机卷成卷，经打捆、称重、喷字、检查后，由钢卷运输系统运到钢卷库堆冷、包装、外运。供冷轧厂和横切机组的钢卷，由汽车运送；供分卷机组的钢卷在

25、分卷跨堆冷后，经分卷、打捆、称重、喷印、包装后，由火车运出；热轧商品卷由火车和汽车运出1。3.2 压下规程设计压下规程是板带轧制制度最基本的内容，直接关系着轧机产量和产品的质量，它 的中心内容就是要确定板坯轧成所要求的板带所须采用的轧制方法、轧制道次及每道次 压下量的大小。本次设计压下规程包括确定粗轧与计算精轧俩部分。本次要设计的钢种为Q2153.5mm1650mm。3.2.1 根据产品选择原料板坯厚度为150250mm，多数为200250mm，最后达300350mm。如果粗轧机架数多，速度高，可选较厚板坯，反之，可选较薄板坯。连铸板坯厚度和宽度规格尽量少，连铸坯厚度为180350mm，连铸坯

26、宽度可达2320mm。通常在厚度上采用50mm进位，度上采用100mm进位。常用连铸坯厚度规格为160、180、210、250mm。板坯的长度L根据轧后成品总长度及断面尺寸等可算出。坯料的长度和重量在一定条件下受轧机最后一道允许的轧制时间长短和定尺倍数的限制，而且还要受到设备具体的条件限制。板坯长度还受加热炉炉膛宽度及轧件温降的限制，一般为912m，最长达15m，板坯重量为2045t。选择连铸坯的规格为：220mm×1700mm×12000mm。表3.1 坯料钢种的化学成分（WT）CMnSiSPCr0.090.150.250.550.300.0450.0450.303.2.

27、2 粗轧机组压下制度的制定1.粗轧机组的作用是将不同尺寸的板坯轧成3070mm的连轧坯，同时供精轧机组的连轧坯的温度必须保持在规定的范围内。粗轧变形规律：第一道压下率不要过大，中间道次采用大压下率，最后道次为控制厚度和板型要适当减小压下率。2.根据成品板宽确定目标宽度：BR=1700mm3 本设计粗轧轧5道次。出R5轧机后就进入精轧连轧机组的目标厚度一般可以根据成品厚度有规定表格查出。表3.2 带坯规格成品厚度（mm）03.593.605.996.009.9910.0012.7带坯厚度（mm）32.0034.0036.0038.00由上表可以得出带坯厚度选择32.00mm，即中间坯厚度为32.

28、00mm。制定粗轧机组压下量分配，见表3.3表3.3 粗轧各道次压下量道次12345H（mm）2201761237749h（mm）4453462817h(mm)176123774932压下率（）20 3037.436.4 34.73.2.3 精轧机组压下制度的确定精轧机组的压下量分配原则一般是充分利用高温这一有利条件，把压下量集中在前几架。对于薄规格产品，在后几架轧机上为保证板形、厚度及表面质量，压下量逐渐减小；但对于厚规格产品，后几架压下量也不宜过小，否则对板形不利。具体分配时，应注意以下几个方面： 1. 第一架可以留有适当的余量，即是考虑到带坯厚度的波动和可能产生的咬入困难等，而使压下量略

29、小于设备允许的最大压下量； 2. 第二、三架要充分利用设备能力，给予尽可能大的压下量； 3. 以后各机架逐渐减少压下量，到最后一架一般在712%左右，以保证板形、厚度、精度和性能。综上，可制定本次设计的精轧各道次的压下分配为下表表3.4 精轧压下率分配表 道次123456405035453040253515251015 表3.5 精粗轧各道次压下量分配道次123456%37.5 42.534.826.724.814.6128.5421.40.6轧前H322011.57.55.54.1轧后h2011.57.55.54.13.53.3 速度制度3.3.1 粗轧机组轧制速度1. 本次设计根据经验所得

30、粗轧机组的轧制速度范围为01.95m/s2.9m/s。对于可逆式粗轧机，其速度制定常用梯形速度图和三角形速度图，粗轧机的出口速度一般为24.5m/s，最大可达5.5m/s。取其出口速度为4m/s。2. 确定的目标宽度为BR=1700m表3.6 粗轧机组各架轧制速度机架12345稳定轧速（m/s）2.52.83.23.643.3.2 精轧机组轧制速度1.确定最末架F7的穿带速度V7及出口速度穿带速度是指轧件头部从第一架入口到最后一架入口的速度，末架穿带速度以成品厚度为依据，可以查下表得出。表3.7 速度设定项目指标序序号 12345厚度，mm1.451.701.902.102.40穿带速度，m/

31、s10.6510.6510.8010.8510.65最大速度，m/s15.7515.7516.5016.5017.20抛钢速度，m/s13.6513.6513.6514.3514.35序号 678910厚度，mm2.702.903.103.403.80穿带速度，m/s10.5010.159.859.358.75最大速度，m/s17.2017.2017.2016.2015.05抛钢速度，m/s14.3514.3513.4013.0011.60序号1112131415厚度，mm4.204.605.506.507.50穿带速度，m/s8.307.807.106.155.60最大速度，m/s13.90

32、12.9012.2010.759.05抛钢速度，m/s10.2510.008.207.206.55序号1617181920厚度，mm8.509.5011.012.7>12.7穿带速度，m/s5.154.854.353.853.35最大速度，m/s7.556.806.456.456.45抛钢速度，m/s6.005.454.904.804.65由于本次设计的产品厚度h=3.5mm，所以末架轧机的穿带速度为8.75m/s。末架最大轧制速度15.05m/s。2.各机架的轧制速度和穿带速度末架轧机轧制速度确定以后，可由秒流量相等原则，即由下列公式 v1b1h1=v2b2h2.=vnbnhn计算出各

33、机架的轧制速度和穿带速度。由于b1=b2.=bn，则v1h1=v2h2.=vnh综上，可计算出各机架的轧制速度和穿带速度得到下表 表3.8 精轧机组各架轧制速度机架123456最大速度 （m/s）2.634.587.02 9.58 12.8515.05 穿带速度（m/s）1.53 2.664.085.57 7.478.753.3 温度制度温度是影响钢板组织和性能的最主要的因素，要控制钢板的组织和性能就必须在生产过程中控制温度制度，带钢热连轧的温度控制主要由以下几部分组成：开轧温度的控制；精轧机组终轧温度的控制；卷取温度的控制。 1.开轧温度应在不影响质量的前提下尽量提高，钢材生产往往要求一定的

34、组织性能，故要求一定的终轧温度，因而开轧温度的确定必须以保证终轧温度为依据，一般来说，对于碳素钢加热温度最高温度常低于固相线100200，而开轧温度由于从加热炉到轧机的温降，一般比加热温度要低，取1150左右。 2. 精轧机组终轧温度因钢种不同而不同，它主要取决于产品技术要求中规定的组织性能。如果该产品可能在热轧以后不经热处理就具有这种组织性能，那么终轧温度的选择应以获得所需要的组织性能为目的。在轧制亚共析钢时，一般终轧温度应高于Ar3线的50100，以便在终轧以后迅速冷却到相变温度，获得细致的晶粒组织。若 终轧温度过高则会得到粗晶组织和低的机械性能，反之，若终轧温度低于Ar3线，则有加工硬化

35、产生，使强度提高而伸长率下降。而且要求带钢全长终轧温度均匀一致，这样才能保证整条带的机械性能及厚度的均匀。头部的终轧温度一般靠正确设定精轧出口速度来保证，而整带温度均匀则靠正确控制机组加速度及机架间的喷水量来实现。精轧机组的开轧温度由现场经验可得到。 3. 卷取温度和精轧温度一样决定着产品的机械性能，因此卷取温度的控制至关重要，为了在短时间内将带钢温度迅速冷至500780，必须在输出辊道上设置喷水装置对带钢进行强制冷却，在实际过程中卷取温度的控制就是依靠在精轧以后的层流冷却水幕控制，它的控制直接由计算机控制5。 3.3.1 粗轧温度制度根据铁-碳相图，将板坯的加热温度定为1250,考虑到出加热

36、炉的温降和高压水除鳞的温降，粗扎的开轧温度为1150。由于轧件头部和尾部温度降不同，为设备安全着想，确定各道次温降时应以尾部温度为准。表3.9 粗轧各架温度变化机架F1F2F3F4F5温度（）11501140113011201110 3.3.2 精轧温度制度由于带坯出粗轧后在中间辊道上和进精轧前的除鳞都会有温降，根据现场经验，带坯在精轧除鳞后的头部温度为1050； 因为在轧机上完成金相组织转变对厚度控制和机械性能都有不良影响，所以轧制结束温度应该控制在奥氏体区，奥低体向铁素体转变的起始温度约为875 ，设精轧末架的出口温度tn为880，以使晶相转变发生在层流冷却阶段，得到奥氏体向铁素体转变的细

37、化晶粒，提高带钢显微组织性能。精轧采用温降公式：ti=t0-C(h0/hi-1） C=(t0-tn)hn/(h0-hn) （其中：t0 开轧温度；tn 轧后温度；h0 轧前厚度；hn 轧后厚度；） =（1050-880）*3.5/(32-3.5)=20.88 表3.8 精轧各架温度变化机架F1F2F3F4F5F6温度（）1037.471012.78981.79942.79907.91879.983.3.2 卷取温度制度卷取温度也一样对产品的性能起着决定性的作用。卷取机距精轧机末架距离约为150190m，卷取温度控制在550650。卷取温度的影响：卷取温度过高会因卷取后的再结晶和缓慢冷却而产生粗

38、晶粒和碳化物的集聚。卷取温度越低，带钢的机械性能和延伸率降低，带钢的加工性能变坏。4 生产设备校核4.1 轧制力与轧制力矩4.1.1轧制力的计算S.Ekelund公式是用于热轧时计算平均单位压力的半经验公式，它适合于热轧时的计算，公式为： (4.1) 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，m/s。 其中： ； (4.2) (4.3)轧制压力为： (4.4) 其中：K=(1.4-0.01t)(1.4+C+ Mn+0.3Cr),×10MPa； (4.5) ，×10MPas； (4.6) t轧制温度，； C以%表示碳

39、含量； Mn以%表示的锰含量； Cr以%表示的铬含量 C决定于轧制速度的系数；用下列式子计算 (4.7)对于钢轧辊；对于铸铁轧辊表4.1 与轧制速度的关系轧制速度（m/s）661010151520C10.80.650.6轧制力矩的计算 轧制力矩可用以下公式计算： (4.8) 其中：P轧制压力(t)； 作用点系数， ，薄件小于0.5，取0.48 轧制力和轧制力矩根据S.Ekelund公式及对各道次轧制力进行计算，其中粗轧轧辊为全部为高级合金锻钢（a=1.0），精轧全部高镍铬无限冷硬铸铁轧辊（）。第一道次粗轧轧制力：H=220mm， h=176mm； h=44mm； t=1150；v=2.5m/s

40、；C=1；a=1.0；=20；C=0.12；Mn=0.4；Cr=0.28=（1.05-0.0005t）=1.0×（1.05-0.0005×1150）=0.475 =1.6*0.475*()(1/2)-1.2*44/(220+176)=0.912 =2*2.5*103*(44/650/(220+176) =3.285×10=0.01*(14-0.01*1150)*10=0.25MPas；K=(1.4-0.01t)(1.4+C+ Mn+0.3Cr)×10Mpa= 1.4-0.01*1150)*(1.4+0.12+0.4+0.3*0.28)*10=50.1 M

41、Pas=(1+0.9112)(50.1+0.25*3.285)=60.657 MPa=1700+1700/2*(650*44)1/2)*60.657 = 1743.865t2*1743.865*0.48*(650*44)(1/2)=283.118 tm由于其余道次的算法与第一道次相同，因而得到各道次的轧制力和轧制力矩如下表所示表4.2出轧各机架轧制力及其各道次计算参数表 道次12345轧制力P（t）1743.8652133.912 2312.887 2143.665 1991.458轧制力矩M（tm）283.118380.226383.938277.628 200.966表4.3 精轧各机架轧

42、制力及其各道次计算参数表道次123456轧制力P（t）1809.3612232.2392031.4291845.2091725.0811057.4375轧制力矩M（tm）124.046128.80080.40851.64536.65916.2104.2 轧机设备校核 精轧机工作辊为PC辊型，在进行校核时可以将其看做平辊来进行辊身强度计算，在F1-F6中，前四架的轧辊相同，后二架轧辊相同，在进行校核时，可分别计算F1-F4, F5-F6中的轧制力最大的一架。根据设计要求，本设计精轧机工作辊，支承辊材质均为合金锻钢。精轧机前四架中第二架轧制力最大，后两架中第一架轧制力最大，所以校核F2和F5的强度

43、。设备能力校核（1）轧辊强度校核 P/2P/2aMz 图1四辊轧机支撑辊的受力简图bLMzMn 图.2 四辊轧机工作辊的受力简图 校核时需校核轧制力最大、辊径最小的道次，所以本设计需校核粗轧机第三道次，精轧第二道次、第五道次。本次设计粗轧机均为四辊可逆轧机，根据四辊轧机负荷的特点，在本次设计校核中，工作辊辊身校核弯曲应力，辊头校核扭转应力，支承辊辊身校核弯曲应力，辊颈校核弯曲应力。根据设计要求，本设计工作辊和支承辊材质及许用应力如表11,12所示。 表 11 轧辊材质 机架材质工作辊支承辊 RR合金锻钢合金锻钢 FF合金锻钢合金锻钢 FF6合金锻钢合金锻钢 表 12 许用应力许用应力/ kg/

44、mm许用接触应力/ kg/mm许用剪切应力/ kg/mm合金锻钢2424073下面进行校核计算1）粗轧第3道次 （最大轧制力为2312.887，故此处为危险点） （1）基本参数工作辊：辊身辊径：D=1300mm；辊身长：L=2150mm辊颈直径：D=（0.50.55）D=0.5×1300=650mm辊颈长度：L=（0.81.2）D=0.92×650=598mm压下螺丝间的中心距： a=2150+L=2150+598=2748mm带钢宽度:b=1700mm；辊头宽度:b=( D-10)×0.2=(1300-10)×0.2=258mm辊头厚度:s=( D-1

45、0)/4=(1300-10)/4=322.5mm宽厚比：b/s=258/322.5=0.8；系数：=0.028mm支承辊辊身辊径:D =1650mm；辊身长度:L=2150mm辊颈直径:D（0.50.55）D =0.5×1650=825mm辊颈长度:L =（0.81.2）D=0.92×825=759mm压下螺丝间的中心距:a=2150+L=2150+759=2909mm（2）轧辊强度校核从图1可以看出，由于最大弯曲力矩发生在辊身中间，故此处为危险点，应校核此处的弯曲应力。则： 支承辊强度校核<1> 辊身强度校核由于四辊轧机支承辊与工作辊承受弯矩之比等于直径比的四

46、次方，其弯曲力Pz 和Pg 的分配也一样，即：=(1650/1300)4=2.591且P+P=P=2312.887t.因此, P=1668.553；Pg= 643.334M=P()=765.490tm=< <2>辊径强度校核M=tm=< 故支承辊强度满足要求。 工作强度校核<1> 辊身强度校核M=( lg- bg)=tm=< <2> 辊头强度校核 M=2Px=tm 扭转力矩：M=P=304.933=13.112tm 故工作辊强度满足校核（3）工作辊与支承辊接触应力校核工作辊与支承辊表面接触产生接触应力，在半径方向产生法向应力，在接触表面中间

47、最大，可按赫兹公式计算。由于轧辊材料相同，弹性模量E=2.06×104kg/mm2，则 =0.418 =0.418=1032MPa<=0.304=0.304=313.73MPa< 式中：R,R工作辊和支承辊半径，mm； q加在接触表面单位长度上的负荷，t/mm；故工作辊与支承辊接触应力校核满足要求。2）精轧第二道次 (最大轧制力为2232.239，故此处为危险点)（1）基本参数 工作辊：辊身辊径:D=850mm；辊身长:L2150mm；辊颈直径:D=（0.50.55）D =0.52×850=442mm辊颈长度：L=（0.81.2）D=0.95×442=

48、420mm压下螺丝间的中心距:a=2150+L=2150+420=2570mm支承辊辊身长b=2150mm；带钢宽度:b=1700辊头宽度:b=(D-10)×0.2=（850-10）×0.2=168辊头厚度:s=(Dg-10)/4=(850-10)/4=210宽厚比：b/s=168/210=0.8；系数：=0.208支承辊辊身辊径:D =1600mm；辊身长度:L=2150mm辊颈直径:D（0.50.55）D =0.5×1650=832mm辊颈长度:L =（0.81.2）D=0.95×832=790mm压下螺丝间的中心距:a=2150+L=2150+790=2940mm支承辊辊身长度b=2150mm；（2）轧辊强度校核从图1可以看出，由于最大弯曲力矩发生在辊身中间，故此处为危险点，应校核此处的弯曲应力。则： 支承辊强度校核<1> 辊身强度校核由于四辊轧机支承辊与工作辊承受弯矩之比等于直径比的四次方，其弯曲力Pz 和Pg 的分配也一样，即：=12.5546且PP=2232.239,因此，P=2067