中厚板压下规程设计

1、铜陵学院课程设计第一章选择坯料1.1 制定生产工艺产品牌号：45钢产品规格：hbl=10190010000mm本次所设计的产品为中厚板，连铸坯节能，组织和性能好，成材率高，主要用于生产厚度小于80mm厚板，所以坯料选用连铸坯。根据车间设备条件及原料和成品的尺寸，确定生产工艺过程如下：原料的加热一除鳞一轧制（粗轧、精轧）一矫直一冷却一划线一剪切一检查一清理一打印一包装。板坯加热时宜采用步进式连续加热炉，加热温度应控制在1200c左右，以保证开轧温度达到1150c的要求。另外，为了消除氧化铁皮和麻点以提高加热质量，可采用“快速、高温、小风量、小炉压”的加热方法。该法除能减少氧化铁皮的生成外，还提高

2、了氧化铁皮的易除性。板坯的轧制有粗轧和精轧之分，对双机架轧机通常将第一架称为粗轧机，第二架称为精轧机。粗轧阶段主要是控制宽度和延伸轧件。精轧阶段主要使轧件继续延伸同时进行板形、厚度、性能、表面质量等控制。精轧时温度低、轧制压力大，因此压下量不宜过大。1.2 确定坯料尺寸所设计的产品的尺寸为hb1=10190010000mm加上切边余量，将宽度设计为1950mm长度暂时不定，设计坯料的尺寸。产品的厚度h为10mm首先选取压缩比，压缩比由经验值选取，选取的最低标准为6-8,因此压缩比选取9,则坯料厚度H为90mm由b=1950mm坯料1="600,取坯料长度L=1350mm由于体积不变，

3、坯料在轧制过程中会产生废料，选择烧损为98%切损设计为98%所以成材率K=99%<98%=97%则hb1=HBHK计算得到B=1610mmft终确定坯料尺寸为：HBL=9016101350mm。第二章变形量分配2.1 确定轧制方法先经过二辗轧机纵轧一道，在不考虑切边的情况下，使板坯长度等于成品宽度，然后转90。横轧到所需规格。2.2 确定道次压下量坯料尺寸：HBL=9016801350mm则总的压下量为90-10=80mm选取轧制道次n=10,根据经验方法制定压下规程。粗扎为前5道次（选取二辗可逆轧机），精轧为后5道次（选取四辗可逆轧机），制定压下规程如表1:表2-2道次压下量的分配粗扎

4、道次轧制方式机架h/mmb/mml/mmh/mm¥%0除鳞高压水90161013501纵轧二辐7014351950200.222横轧二辐5519501826150.213横轧二辐4019502510150.274横轧二辐3019503347100.255横轧二辐251950401650.17精轧6横轧四辐201950502050.27横轧四辐161950627540.28横轧四辐141950717120.139横轧四辐121950836620.1410横轧四辐1019501003920.17铜陵学院课程设计第三章变形工具的设定3.1 二辗可逆轧机的确定初轧机轧辗受力较大且有冲击负荷，

5、为提供的强度，粗轧选用二辗锻钢轧辗，辗面硬度HS=35-40o3.1.1 辗身长度L和轧辗名义直径D的确定：L=bmaxa当bmax=10002500mma=150200mm因为bmax=1950mm选取a=200mm得：L=bmaxa=1950+200=2150mm中厚板轧机L/D=2.22.8,选取2.5,得到D=860mm3.1.2 辗颈直径d和长度l的确定辗颈选用滚动轴承d/D=0.50.55,取0.55，得到辗颈直径d=470mml/d=0.831.0,取辗颈长度l=400mm3.1.3辗头的尺寸计算中厚板轧制辗头选用万象辗头：Di=D-(515)s=(0.250.28)Dib=(0

6、.150.20)Dia二(0.500.60)Dic(0.501.00)b计算的D1=850mms=212mma=425mmb=170mmc=170mm3.1.4 过渡圆角r=(0.10.12)D=0.12860=103mm3.1.5 校核咬入条件咬入角一般a=1525,取a=20s.hmax=(1-cosa)MD=(1-cos20)父860=51mm粗轧各道次压下量h最大为20mm满足咬入。3.2 四辗可逆轧机的确定精轧选用四辗可逆轧机，热轧机工作辗选择轧辗材料时以辗面强度为主多采用铸铁轧辗，而支承辗在工作中主要承受轧制力，且直接较大，要考虑强度和轧辗淬透性，多选用含合金锻钢，因此四辗可逆轧机

7、的工作辗选用铸铁轧辗HS=5060,支承辗选用合金锻钢,HS=45-5003.2.1 辗身的尺寸确定根据公式：L=bmaxa当bmax=10002500mma=150200mm彳LL=bmax+a=1950+200=2150mm工作辗直径D1:D1=L/(3.24.5)=L/4=538mm支承辗直径D2:D2=L/(2.02.5)=L/2=1075mmD2/D1=1075/538=2.0(1.62.0)3.2.2 辗颈的尺寸确定工作辗：d1=(0.50.55)Di=0.5538=269mm11 =(0.831.0)d1=1.0269=269mm支承*昆：d2=(0.50.55)D2=0.510

8、75=537mm12 =(0.831.0)d2=1.0537=537mm3.2.3 辗头尺寸的确定工作辗选用万象辗头，由于支承辗不传递扭矩，故不需要辗头。对工作辗：D1=D-(515)D=530mms=(0.250.28)D1=132mmb=(0.150.20)=106mma=(0.500.60皿=265mmc=(0.501.00)b=106mm3.2.4 过渡圆角工作辗：(0.10.1221=0.12538-64mm支承辗：r2=(0.10.12)D2=0.121075=129mm3.2.5 校核咬入咬入角一般a=15-25°,取a=20>hmax=(1cosa)父D=(1c

9、os20)父538=32mm大于5mm满足咬入条件。轧机尺寸设计如下表：表3-1轧辐尺寸过渡圆参数辐身/mm角/。r辐径/mmld辐头/mmLDDsabc二辐2150860103400470850212425170170支承辐215053864269269530132265106106工作辐21501075129537537铜陵学院课程设计第四章轧制力计算4.1速度和时间制度的确定中厚板轧件较长，为操作方便选用梯形图。根据经验资料取平均加速度a=40rpm/s,平均减速度b=60rpm/s。由于咬入能力很富余，故采用高速稳定咬入，1至5道次咬入稳扎速度n1=20rpm,抛出速度n2=20rpm

10、,6至10道次咬入稳扎速度n1=60rpm,抛出速度n2=30rpm,t、v1、11为稳扎时的时间、平均速度、所扎扎件长度，t2、V2、12为减速轧制时间，t。为间隙时间，tj为轧制时间，计算公式如下：ti=1i/Vi;t2=(n-n2)/b;v1=n1皿60；V2=(n#n2)/D/120；l1=1-l2；l2-V2t2；tj=10t1t2间隙时间t0:根据经验，四辗轧机往返轧制，一般：L03.5m,不用推床定心，t0=2.5s；L08m用推床定心，t0=6s；L>8m,用推床定心，t0=4s。计算结果如下表：表4-1轧制速度时间表v1/mmv2/m道次n1/rpmn2/rpmtj/s

11、t0/st1/st2/s/sm/s11/mm12/mm1202019.717.52.29001950220204.62.52.19001826320205.32.52.89002510420206.32.53.890033475202010.664.69004016660309.162.60.5168912674386634760309.963.40.51689126756416348603010.463.90.5168912676537634960309.144.60.516891267773263410603010.145.60.5168912679405634由表可以得出粗扎时间为46.

12、5s,精轧时间为48.6s,相差不大，满足一般生产要求。4.2各道次轧制温度的确定第一道次轧制之前，坯料被加热，为保证产品质量，粗轧时，应将坯料温度控制在950c1200c之间，各道次轧制结束后轧件温度也应控制在这个范围内。因此我们选取开轧温度取1150C,则工=1150+273=1423K为了确定各道轧制温度，必须求出逐道的温度降。高温时的轧件温度降可以按辐射散热计算，而认为对流和传导散失的热量大致可与变形功转化的热量相抵消。由于辐射散热所引起的温度降，在热轧板带时，可用以下公式进行计算：根据公式：.：t=12.9三（-）4h1000式中Z为辐射时间，即该道纯扎时间t1+t2,Z=t1+t2

13、；T1前一道的绝对温度，单位由于轧件头部和尾部温度降不同，为设备安全着想，确定各道温度降时，应以尾部为准，同时间隙时间也有温度降，即公式：3=12.9b（工）4h1000现按上式计算逐道温降。根据经验，一般的，取开轧温度为1150Co例如：第一道（纵轧）5=t0-At=1423-12.9Xt尾1=1尾1At1=1421.712.9M丝(皎X1421.3K70100017.5,1421.7、V()=1420.3K701000同样道理可计算其它道次的轧制温度，结果如表4-2所示。4.3 各道变形程度由公式变形程度，即压下率®=Ah/H,其中Ah为各道次压下量，H为各道次前轧件的厚度，如第

14、一道次的压下率名=Ah/H=20/90=0.22,其他各道次压下率见下表4-24.4 各道次变形速率由公式；=言?其中v表示各道次轧辗最大速率，见表4-1,H为各道次前轧件的厚度，h为各道次后轧件的厚度，Ah表示各道次压下量，R表示工作辗的辗身的半径。因为咬入速度，稳轧速度，抛出速度取值不同，则v在各道次不全相同。如第一道次的变形速率29002090701430=2.43,其他各道次变形速率见表4-2。4.5 屈服应力仃s的确定铜陵学院课程设计0.143.45钢的屈服应力as=1.33s0.252&e©0025TM9.81,例如，第一道次的屈服应力：.；=s1=133；;25

15、2；i°.143e,0025T1/9.81=1.330.220.2522.430.1432.718-0.00251420.39.81=29MPa其他各道次金属变形抗力见表4-2表4-2头部温尾部温度纯扎时间隔时压卜量变形速变形程屈服应力道次度/K/K间/s间/s/mm率度/MPa01423142311421.31420.32.217.5202.430.22292140814062.12.5152.690.2130.131402.51399.42.82.5153.540.273441393.11389.13.82.5103.920.2534.751380.313694.6653.530

16、.1732.6613621348.73.16510.240.241.771338.31322.83.96411.440.245.281310.41294.14.4629.710.1342.191278.71267.25.14211.20.1447.51012471234.56.14213.240.1755.24.6 轧制力的计算由于所生产的产品是热轧板带材，所以计算轧制力所用公式选用sims公式：_一p=阴p=nK其中K=1.15%,l=VZhR。由轧钢工艺中的图5-24e及R/h的关系图得出n。，由轧钢工艺中的图5-22得口仃=1,因轧制时无张力，所以取n：=1,第一道次轧制力：'一

17、p二比人=26.7MPap1=pw=3.99MPa其它各道次见下表4-3:表4-3'n，L接触长度n、n。n。RP/Mpam192.70.8114303.99280.30.8114303.2380.30.8114304.99465.50.9114304.6546.40.9114303.05636.70.9112693.08732.81.0112692.99823.21.0112691.75923.20.9112691.981023.20.8112692.3-7-第五章轧较强度校核5.1二辗强度校核5.1.1辗身强度Msh0.1D3一一LlMshmax=Msh3=P(4b一6)=4.99

18、106(821504304一管L106NmshmaxMshmax0.1D31.9630.10.863=30.8MPaLlb轧制力对辗身产生的弯矩M'h=P(h-X，弯曲应力ash由表4-3可知，前5道次中第3道次轧制力最大，而轧件宽度相同并使用同一轧辗，所以只需校核第3道次轧辗的强度5.1.2辗颈强度辗颈所受到的弯矩Mj=到j4弯曲应力；*Mj0.1d3前5道次中因为第强度：3道次轧制力最大，并使用同一轧辗，所以只需校核第3道次辗的Mjmax=Mj349904-=499106Nmm4辗颈所受到的扭矩：MCJ.八jmaxMjmsx30.1d499106_3=48MPa0.1470p呼Mh

19、R扭转应力=Mn3j0.2d3前5道次轧辗辗颈相同都为860mm故R=430mm其中第1与3道次的压下量与轧制力最大，所以只需计算这两道次。第1道次：Mn1=3.99父0.5父J20M430=185父106Nmmj1Mn10.2d361851030.24703=8.9MPa第3道次：Mn3=4.99父0.5&15M430=200.38父106Nmm=9.65MPaMn3200.38106330.2d30.24703铜陵学院课程设计所以只需对第三道次进行校核。对于钢辗，根据第四强度理论：:入=.巳23一：hmax二1一jmax32max=48239.652=50.83MPa5.1.3辗头

20、强度因辗头是万象辗头，其断面不规则形状，近似为矩形。D1=850mm,S=212mm,D1/S&4查表5-1可知：a=0.282表5-1矩形截面杆扭转时的系数a、3和丫h/l1.01.21.52.02.53.04.06.08.010.0oOa0.2080.2190.2310.2460.2580.2670.2820.2990.3070.3130.33330.1410.1660.1960.2290.2490.2630.2810.2990.3070.3130.333丫1.0000.9300.8580.7960.7670.7530.7450.7430.7430.7430.743辗头所受扭转切应

21、力.二二三:D1s因前5道次中第3道次所受扭转力矩最大，所以只需校核第3道次辗头强度3max3Mn32:D1s200.381060.282850212=39.3MPa轧辗材料为锻钢，辗面硬度为HS=3540,查找机械设计手册得材料的抗拉强度为二b=700MPa抗剪强度=400MPa%/jhmax之3,%/Ohmax之3,T/7max之3,所以二辗满足生产要求5.2四辗强度校核5.2.1支承辗强度因后5道次中第6道次轧制力最大，所以仅校核第6道次即可1.1.1.1 辗身强度轧制力主要由支承辗承受，它对辗身产生的弯矩Msh=p(L3L),弯曲应力48二sh0.1D支shLlL62150537195

22、062Mshmax=Msh6=P6()=3.08106()=1318.63106Nmm4848-shmax-shmax0.1D31318.6310630.110753=10.62MPa1.1.1.2 辗颈强度辗颈所受到的弯矩Mj=包弯曲应力丐=j-3j4j0.1dPl3.081065376n“cMjmax=Mj6=413.8810MPa44jmax=26.25MPaMjmax413.88106330.1d30.153731.1.1.3 辗头强度无计算内容因支承辗采用合金锻钢知HS=4550,抗拉强度=700MPaab/ashmax>3,smaxOb/hmax23,所以支承辗满足生产要求。

23、5.2.2 工作辗强度5.2.2.1 辗身强度因工作辗不承受轧制力，所以辗身无计算内容5.2.2.2 辗颈强度辗颈所受到的扭矩Mn=Pa历R,扭转应力Tj=0.2d工3因后5道次中第6道次轧制力p和压下量Ah最大，所以仅计算该道次即可Mnmax=Mn6=3.081060.55269=56.48106NmmjmaxMnmax0.2d356.481060.22693=14.5MPa5.2.2.3 辗头强度因辗头是万象辗头，其断面不规则形状，近似为矩形，D1=530mms=132,D1/s=4,查表5-1得汽=0.282辗头所受扭转切应力.=Rs2因后5道次中第6道次所受扭转力矩最大，所以只需校核第

24、6道次辗头强度Mn62DiS2:28.52MPa56.481060.282530132.5四辗可逆轧机的工作辗选用铸铁轧辗HS=5060,查机械设计手册知材料的抗拉强度%=450MPa,抗剪强度为T=350MPa,b/CTshmax至3,T/%ax之3,所以支承辗满足生产-10-铜陵学院课程设计要求。5.2.3 接触应力铸铁的弹性模量E1=115GPa,泊松比v1=0.3,所以k1=上上=0.252父106MPaEi合金锻钢E2=206GPa,v2=0.3,所以卜2=1-v2=0.141父106MPa二E2所以u=k1k2=0.39310上MPaqmax=1.5q0=1.5P/L=1.53.0

25、8106/1950=2.37KKNmmmax0(JmaxfRiR2：”0269537=584.2MPan2RR2，二21269537max=0.3041max=177.6MPa工作辗和支承辗HS>45,所以。=2100Mpa,1=640Mp由表5-2可知表5-2许用接触应力值支承辐表面硬度HS许用应力/MPa许用应力/MPa301600490402000610602200670852400730因=max<。、ax<T,所以工作辗和支承辗都满足生产要求-11-第六章主电机容量校核6.1 计算轧制力矩根据计算公式Mz=29lp,l表示接触弧长度根据大量实验数据统计，热轧板带材中

26、=0.420.5,取中=0.5第一道次：Mz1=2M0.5父92.7m3.99=0.37Mnm其它道次计算方法如上，计算结果见表6-1o6.2 附加摩擦力矩的确定6.2.1 轧辗轴承中的附加摩擦力矩根据计算公式轧辗轴承中的附加摩擦力矩Mm1=pfdd-轧辗辗颈直径f-轧辗轴承摩擦系数，对于滚动轴承取f=0.005第一道次：Mm1=Rfd=3.99m0.003父470=9.38KNm其它道次计算方法如上，计算结果见表6-16.2.2 传动机构中的摩擦力矩根据计算公式Mm2=(1-DMzMm1ii一轧辗与主电机的传动比，这里为1;Mz一轧制力矩；Mm1一轧辗轴承中的附加摩擦力矩；刈一传动机构的效率

27、，即从主电机到轧机的效率，取=0.95o1八0.370.00938第一道次：Mm2=(-1)=0.02KNm0.951其它道次计算方法如上，计算结果见表6-16.2.3 附加摩擦力矩的计算MmMm迎Mm2iM引一轧辗轴承中的附加摩擦力矩Mm2传动机构中的摩擦力矩第一道次：Mm=0.009380.00=0.02938-12-铜陵学院课程设计其它道次计算方法如上，计算结果见表6-1表6-1道次Mm1/KnmMm2/MnmMz/MnmMm/Mnm19.380.020.3700.0293827.520.0140.2570.02152311.730.0220.4000.03373410.810.0170

28、.3010.0278157.170.00790.1420.0150764.140.00620.1130.0103474.020.00540.0980.0094282.350.00220.0400.0045592.660.00250.0450.00516103.10.0030.0530.006106.3 电动机额定力矩的计算二辗轧机主电机型号ZD250/120，额定功率2500X2KW,速04080rpm，过载系数2.25,最大允许传递扭矩1.2X2MNm;四辗轧机主电机型号ZD250/83,额定功率2050X2KW转速060120rpm,过载系数2.5,最大允许传递扭矩0.83X2MNm二辗轧

29、机主电机额定力矩的计算：Mhi9550NH1nH195502500280=0.597KNm四辗轧机主电机额定力矩的计算:9550NH2955020502nH2100=0.392KNmNhNh2分别为二辗轧机主电机和四辗轧机主电机的额定功率；.1、2分别为二辗轧机主电机和四辗轧机主电机的所选用的转速(n1Hl=80rpm、nH2=100rpm)6.4 空转力矩的计算空转力矩的计算公式为：Mk=0.05Mh二辗轧机主电机空转力矩为：Mk1=0.05MHi-0.050.6=0.03MNm四辗轧机主电机空转力矩为：Mk2=0.05MH2=0.050.4=0.02MNm-13-6.5 动力矩的计算2.动

30、力矩的计算公式为：Md=GDdnd一角加速度;dt375出G一转动部分的重量；D转动转动部分的惯性直径加速时的动力矩为:GD2dn15105Mda=40=0.16MNm375dt375减速时的动力矩为:MdaGD2dn375dt5151037560=0.24MNm6.6 道次各阶段的传动力矩的计算6.6.1 稳定轧制时的传动力矩的计算稳定轧制时的传动力矩计算公式为：MzMnzMmMkI第一道次稳定轧制时的传动力矩为：037一Mn1-0.029380.03=0.43MNm1其它道次计算方法如上，计算结果见表6-26.6.2 减速轧制时的传动力矩的计算减速轧制时的传动力矩的计算公式为：Mn=-Mm

31、Mk-MdbI因前五道次无减速阶段，所以无需计算第六道次减速轧制时的传动力矩为：0.113Mn60.010340.02-0.24=-0.1MNm其它道次计算方法如上，计算结果见表6-26.6.3 空载减速时的传动力矩的计算空载减速时的传动力矩的计算公式为：Mn=Mk-Mda因前5道次采用相同的主电机，所以空载减速时的传动力矩相同，其值为:-14-铜陵学院课程设计Mn=Mk-Mda=0.03-0.24-0.21MNm后5道次计算方法如上，计算结果见表6-26.6.4空载加速时的传动力矩的计算空载加速时的传动力矩的计算公式为：Mn=MkMda因前5道次采用相同的主电机，所以空载加速时的传动力矩相同

32、，其值为:Mn=MkMda=0.030.16=0.19MNm后5道次计算方法如上，计算结果见表6-26.6.5空转时的传动力矩的计算空转时的传动力矩的计算公式为：Mn=Mk因前5道次、后5道次分别采用相同的主电机，所以空转时的传动力矩相同，其值见表6-26.7各机架电机输出力矩等效力矩的计算等效力矩的计算公式为:Mjum2'2'2'Mntn'Mntn:、tn3式中Mum等效力矩;"ttn轧制时间内各段纯轧时间的总和;vtn轧制时间内各段间隙时间的总和;M各段轧制时间对应的力矩；M各段间隙时间对应的空转力矩;第一道次的等效力矩为:Mjum10.430.4

33、30.220.030.0317.52.217.5=0.146MNm其它各道次的计算方法如上，计算结果见表6-2表6-2主电机容量校核参数-15-输出稳定空载空载空载空载力矩轧制稳定减速减速减速加速加速的等力矩轧制减速轧轧制轧制轧制轧制轧制空转空转效力道/MNm时间制力矩使时力矩时间力矩时间力矩时间矩次/s/MNm间/s/MNm/s/MNm/sMNm/s/MNm10.432.2-0.210.330.190.50.0317.50.14620.312.1-0.210.330.190.50.032.50.21130.462.8-0.210.330.190.50.032.50.33540.363.8-0.2