热轧中厚板工艺设计

1、材料成型课程设计热轧中厚板工艺设计指导老师：钱健清姓 名： 学 号： 班 级： 专 业： 材料成型及控制工程 2012 年 12 月 21 日安徽工业大学工商学院目录1. 题目及要求2. 工艺流程图3. 轧制规程设计3.1 轧制方法3.2 安排轧制规程3.3 校核咬入能力3.4 确定速度制度3.5 确定轧制延续时间3.6 轧制温度的确定3.7 计算各道的变形程度3.8 计算各道的平均变形速度3.9 求各道的变形抗力3.10 计算各道的平均单位压力 P 及轧制力 P3.11 计算各道轧制力矩4. 检验轧辊等部件的强度4.1 支撑轴强度计算4.2 工作辊强度计算5. 车间平面布置图6. 总结7.

2、参考文献一、题目及要求1、题目：热轧中厚板工艺设计，使成品尺寸规格为25*2500mm课程名称：材料成型课程设计课程类型：必修课教学对象：材料成型专业本科生二、设计目的材料成型课程设计是材料成型专业必修课之一，是课程教学的一个重要环节。其轧钢方向的课程设计要求达到以下目的：1） 把塑性工程学、塑性加工原理、塑性加工车间设计、孔型设计等专业课程中所学的知识在实际设计工作中综合加以运用，巩固所学的专业知识，提高对专业知识和相关技能的综合运用能力。2） 本次设计是毕业设计前的最后一个教学环节，为进一步培养学生工程设计的独立工作能力，团队协作意识，树立正确的设计思想，掌握工艺设计的基本方法和步骤，为毕

3、业设计工作打下良好的基础。三、已知条件主要设备参数项目粗轧机精轧机轧机型式四辊可逆轧机PC轧机工作辊辊身尺寸 /mm850950×3800850950×3800支撑辊辊身尺寸 /mm17001800×370017001800×3700工作辊辊颈尺寸 /500×480450×420合金铸铁最大轧制压力 /MN7070最大轧制力矩 /MN*m2×2.62×1.975最大轧制速度 /ms-14.2396.123最大工作开口度 /mm500400主电机功率 /Kw2×50002×5500主电机转速 /r

4、pm压下速度 /mm s-12515本设计主电机的功率分别选用：粗轧机组 =2×5000精轧机组 =2×5500计算钢种：Q235坯料及产品规格坯料：2000*1500*200 mm厚的连铸坯规格：25*2500（mm）四、基本要求独立完成工艺流程、规程设计（孔型设计），掌握工艺设计的基本内容，基本步骤和方法，熟练使用AutoCAD进行工程图的绘制。具体要求：1） 独立完成自己所负责的内容；2） 熟练搜集查阅文献资料；3） 综合运用所学的专业知识进行设计计算；4） 熟悉计算机绘图、文字及图表处理；5） 完成设计报告，要求文字通畅，结构明晰；6） 严格按照课程设计进度和教师要

5、求，高质量地完成课程设计工作。五、设计说明书（一）、产品技术要求及步骤1）、牌号及化学成分（GB/T 700-1988）Q235 等级A 含碳量0.14%0.22%，含硅量0.12%0.30%,含锰量0.30%0.65%，含磷量小于0.045%，含硫量小于0.050%脱氧方法：F沸腾钢、b半镇静钢、Z镇静钢 2）、力学性能：屈服强度235Mpa、4）、工艺性能：塑性高，焊接性能好，可用于拉深、弯曲 5）、表面质量：表面缺陷少，表面平坦及光极度高步骤：1） 在咬入能力允许的条件下，按经验分配各道次压下量，这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

6、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） 计算轧制压力、轧制力矩及总传动力矩；4） 检验轧辊等部件的强度和电机功率；5） 按前述制定轧制规程的原则和要求进行必要的修正和改进道次出口厚度/mm轧后宽度/mm轧后长度/mm压下量/mm压下率/%020015002000转钢/粗轧1161186020163919.52129186025003219.9转钢3103250023302620.2482250029272120.4565250036921720.7652250046151320.074325005581917.3精轧83525006857818.69292500

7、8276617.11026.5250090572.58.61125250096001.55.73.3 校核咬入能力根据咬入角、压下量h=Hh和轧辊直径D三者之间关系：h=D(1COS)，轧辊直径D取950mm， （1-11）3.4 确定速度制度（p277） 式中: t相邻两道次间的温度降，； h前一道轧出厚度，mm； 前一道轧制温度，K； Z前后两道间的时间间隔，s； 则每道次的轧制温度为：T1t (表3.3 道次轧后长度/mm轧制速度n1/rpm抛出速度n2/rpm轧辊线速度/ms-1轧制延续时 间/s轧制温度/02000.001150转钢/粗轧120162020994.004.531148

8、.51225002020994.005.021146.46转钢 3233040201988.004.011144.424292740201988.004.311141.685369260202983.004.401137.926461560202983.004.711133.297558160202983.005.041127.38精轧 8685780203977.005.221119.999827680203977.007.081108.1310905780203977.007.281095.2411960080203977.007.411081.84粗轧总时间32.01精轧总时间26.99

9、3.7 计算各道的变形程度(数据 见表3.1)3.8 计算各道的平均变形速度 计算各道的平均变形速度 ，可用下式计算变形速度道次1234567891011变形速度（s-1）1.581.784.014.527.688.448.6413.2313.9710.408.68式中R、v轧辊半径及线速度。3.9 求各道的变形抗力查变形抗力曲线（Q235） 如下图：各道次变形抗力数据如表道次1234567891011温度（）1148.511146.461144.421141.681137.921133.291127.381119.991108.131095.241081.84压下率（%）19.519.920

10、.220.420.720.017.318.617.18.65.7修正系数0.980.980.980.980.980.980.950.970.950.810.76变形速度（s-1）1.581.784.014.527.688.448.6413.2313.9710.408.68变形抗力（Mpa）63.765.269.879.286.592.494.398.196.981.579.13.10 各道次的平均单位压力（） 根据中、厚板轧制的情况，可取应力状态影响系数=0.785+0.25L/,其中h为变形区轧件平均厚度，l为变形区长度，单位压力大（>20×107Pa）时应考虑轧辊弹性压扁的

11、影响，由于轧制中厚板时一般应在此值以下，故可不计压扁影响，此时变形区长度 。道次1234567891011变形区长度（mm）13612311110090796562533427变形抗力（Mpa）63.765.269.879.286.592.494.398.196.981.579.1平均厚度（mm）180.514511692.573.558.547.5393227.7525.75平均单位压力（Mpa）71.474.882.296.1108.5119.3122.2133.4133.7102.395.33.11 计算各道总压力由公式 P = Bl可计算得到，数据见表：道次1234567891011总

12、压力(*105N)180.6171.1228.1240.3244.1235.6198.6206.8177.287.064.33.12 计算传动力矩 3.12.1 轧制力矩按下式可计算得到： 式中 -合力作用点位置系数（力臂系数），中厚板一般取0.4到0.5，粗轧道次取大值，随轧件变薄则取小值。则计算结果见表：道次1234567891011位置系数0.50.50.490.480.470.460.450.440.430.420.4轧制力矩（*105N·m）24.621.124.823.120.717.111.611.38.72.51.43.12.2 摩擦力矩传动工作辊所需要的静力矩，除轧

13、制力矩以外，还有附加摩擦力矩Mm，它由以下两部分组成，即Mm=Mm1+Mm2,其中Mm1 在本四辊轧机可近似由下式计算：式中 f-支撑辊轴承的摩擦系数，取f=0.005；dz-支撑辊辊颈直径，dz=1200mm；Dg、Dz-工作辊及支撑辊直径，Dg=950mm,Dz=1800mm.代入后，可求得Mm1=0.00317PMm2 可由下式计算式中 -传动效率系数，本轧机无减速机及齿轮座，接轴倾角3°，故取= 0.94，故得Mm2=0.06(Mz+Mm1)。Mm=Mm1+Mm2=0.06Mz+0.003371P3.12.3 空转力矩轧机的空转力矩（Mk）根据实际资料可取为电机额定力矩的3%

14、6%，又，粗轧机组 =2×5000精轧机组 =2×5500粗轧时，Mk = （0.030.06）0.975×2×5000/40=（7.314.6）×103取Mk = 104 N·m精轧时，Mk = （0.030.06）0.975×2×5500/40=（8.0416.08）×103取Mk = 1.4×104 N·m3.12.4 总轧制力矩这里采用稳定速度咬入，即咬钢后并不加速，故计算传动力矩时忽略电机轴上的动力矩。因此，电机轴上的总传动力矩为：各数据计算结果如表：道次1234567891

15、011总压力(*105N)180.6171.1228.1240.3244.1235.6198.6206.8177.287.064.3轧制力矩（*105N·m）24.621.124.823.120.717.111.611.38.72.51.4摩擦力矩（*105N·m）2.081.842.262.202.061.701.371.381.120.440.30总力矩（*105N·m）26.7823.0427.225.4422.9018.9413.0112.729.963.081.84（四）、强度校核（方法参考郑光文老师主编的<塑性加工设备>2001年7 月版第

16、20 页例题）图4.1 轧辊受力分析图图4.2 轧辊受力分析图图4.3 支撑辊弯矩图图4.4 工作辊弯矩图41 支撑辊强度计算支撑辊辊身中央承受最大弯曲力矩计算公式推导如下（受力分析如图4.2）：Mmax = p×（a / 4 l / 8）式中 p - 最大轧制力 a - 压下螺丝中心距 l - 支撑辊辊身长度其中p = 7000KN，a = 4850mm，l = 3700mm 故最大弯矩Mmax = 52.5×103KN·m辊身中央的弯曲应力辊颈处危险断面应力4.2 工作辊强度计算辊颈扭转应力又因为，支撑辊材质为铸钢，许用应力 = 160 Mpa；工作辊材质为合金铸铁 = 140 Mpa , = 84 Mpa 。可知，强度校核通过。（五）、 电机功率校核经校核，电机功率满足生产要求。六、参考文献参考资料1. 王廷溥，齐克敏主编金属塑性加工学北京：冶金工业出版社，1988，5 2. 赵松筠，唐文林主编型钢孔型设计M北京：冶金工