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太原科技大学课程设计题目：100万吨热连轧工艺设计院系：材料科学与工程学院专业：机械设计及其自动化班级：机自0911班学生姓名：张骁康学号：200812030534指导老师：杨霞日期：2013年1月4日2目录一.题目及要求二.工艺流程图三.主要设备的选择3.1立辊选择3.2轧机布置3.3粗轧机的选择3.4精轧机的选择3.5工作辊窜辊系统四．压下规程设计与辊型设计4.1压下归程设计4.2道次选择确定4.3粗轧机组压下量分配4.4精轧机组压下量分配4.5校核咬入能力4.6确定速度制度4.7轧制温度的确定4.8轧制压力的计算4.9传动力矩五．轧辊强度校核5.1支撑辊弯曲强度校核5.2工作辊的扭转强度校核3六．参考文献1一题目及要求1.1计题目已知原料规格为1.5~19.6×1250~1850mm，钢种为Q345A，产品规格为19.6×1250mm。1.2的产品技术要求（1）碳素结构钢热轧板带产品标准（GB912-89)，尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB-709-88标准钢板长度允许偏差公称厚度钢板长度长度允许偏差＞4-16≤2000+10＞2000-6000+25＞6000+30切边钢板宽度允许误差公称厚度宽度宽度允许偏差＞4-16≤1500+10＞1500+152)表面质量：表面要缺陷少，需要平整，光洁度要好。2二工艺流程图坯料→加热→除鳞→定宽→粗轧→(热卷取→开卷)→精轧→冷却→剪切→卷取三主要设备的选择轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，因此，轧钢机能力选取的是否合理对车间生产产量、品种和规格具有非常重要的影响。选择轧钢设备原则：（1）有良好的综合技术经济指标；（2）轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简单，维修方便；（3）有利于实现机械化，自动化，有利于工人劳动条件的改善；（4）备品备件要换容易，并有利于实现备品备件的标准化；（5）在满足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑；（6）保证获得质量良好的产品，并考虑到生产新品种的可能；热带轧机选择的主要依据是：车间生产的钢材品种和规格。轧钢机选择的主要内容是：选取轧机的架数、能力、结构以及布置方式。最终确定轧钢机的结构形式及其主要技术参数。3.1立辊选择立压可以齐边（生产无切边带材）、调节板坯宽度并提高除磷效果。立压轧机包括：大立辊、小立辊及摆式压力机三种，各自特点如下：大立辊：占地较多，设备安装在地下，造价高，维护不方便。而其能力较强，用来调节坯料宽度。小立辊：能力较小，多用于边部齐边。摆式侧压：操作过程接近于锻造，用于控制头尾形状，局部变形，提高成材率效果较好。缺点是设备地面设备占用场地较多，造价较高。本设计采用连铸坯调宽，生产不同宽度带卷，选择小立辊齐边。3.2轧机布置现代热带车间分粗轧和精轧两部分，精轧机组大都是6~7架连轧，但其粗轧机数量和布置却不相同。热带连轧机主要区分为全连续式，3/4连续式和1/2连续式，以及双可逆粗轧等。（1）全连续式：全连续式轧机的粗轧机由5~6个机架组成，每架轧制一道，全部为不可逆式。这种轧制机产量可达500~600万吨/年，产品种类多，表面质量好。粗轧全连轧布置见图1a。但设备多，投资大，轧制流程线或厂房长度增大。而且由于粗轧时坯料短，轧机效率低，连轧操作难度大，效果并不很好，所以一般不采用粗轧连轧设计。3（2）3/4连续式图1各种热连轧及布置图3/4连续式布置形式是先用二辊轧机轧一道，然后设置1架可逆式轧机轧制3或5道，再由后面两架轧机连续轧制一道（见图1（b））。后面这两道看上去作业率不高，但它是保证中间坯尺寸和凸度的关键，使精轧产品质量和轧制过程稳定。另外，这种布置采用250mm厚坯，轧制压缩比大，产品种类全面，曾经是国外流行的布置。（3）半连续式:半连续式轧机有两种形式：图1(C)中粗轧机组由一架不可逆式二辊破鳞机架和一架可逆式四辊轧机架组成，一般使用坯料在150mm以下，轧制5道次，对凸度厚度控制难度大。主要生产普通钢种带卷。高档品种开发难度大，较厚产品也较少生产。而且为保单卷重，常常设计坯料很长（最高14米），使加热炉过宽，大大限制了加热温度。这类轧机如果使用230mm厚坯，则轧制道次过多，温降过大。但这种布置如果粗轧机能力特别大，如太钢1549热连轧线，辅助必要的检测设备，也可达到道次少温降小，中间坯温度稳定的要求。4图1(d)中粗轧机是由两架强力四辊可逆式轧机组成，这种布置即提高轧机利用率，又能使轧机数量较少，稳定中间坯凸度，减少温降，故为当前流行方案。根据任务书要求，本设计采用2架强力四辊可逆轧机组成粗轧机组，第一粗轧机前安装小立辊轧机，对侧边进行有效修正。3.3粗轧机的选择：过去粗轧，为了增大工作辊辊径，提高咬入能力，多选择二辊轧机，但是二辊轧机产生的挠度较大，不能满足凸度控制要求。现代四辊轧机，其工作辊直径已大大提高，并且安装液压平衡弯辊，使轧辊挠度可控。本设计两架粗轧机详细资料如下：参考太钢1549及港陆1250生产实际，初步确定轧机各部件相关尺寸如下：轧机类型：四辊可逆式轧机工作辊:轧辊直径：1020mm辊身长度：1650mm轧辊材料：铸钢支承辊:轧辊直径：1450mm辊身长度：1650mm辊身材料：合金锻钢其中，第一架采用电动压下，行程大。第二架采用长行程液压缸，且装配弯辊装置，用于控制板凸度，且要求粗轧都达到单位宽度2.5t，两架轧机能力为3200t。第二架粗轧还CVC窜辊，提高中间坯板形控制能力。3.4精轧机的选择：热轧带钢精轧机普遍采用长行程液压压下、板型控制。板型控制手段除弯辊外还有：CVC轧机、HC轧机、PC轧机。现将各型轧机简要介绍如下：CVC轧机:轧辊凸度连续可变的轧机——CVC（continuouslyvariablecrown）轧机属于一种新型的四辊轧机。这种方式大压下，大张力时，辊系稳定好，国内外热连轧市场占70%。图2为CVC轧机的轧辊原理图，轧辊整个外廓磨成S型（瓶型）曲线。上下轧辊互相错位180度布置，形成一个对称的曲线辊5缝轮廓。这两根S型轧辊可以轴向移动，其移动方向一般是相反的。由于轧辊具有对称S型曲线。在轧辊未产生轴向移动时，轧辊构成具有相同高度的辊缝，其有效凸度等于零(a)图。在上辊向左移动、下辊向右移动时，板材中心处两个轧辊轮廓线之间的辊缝变大，此时的有效凸度小于零(b)图。如果上辊向右移动下辊向左移动的板材中心处两个轧辊轮廓线之间的辊缝变小，这时的有效凸度大于零(c)图。CVC轧辊的作用与一般带凸度的轧辊相同，但其主要优点是凸度可以在最小和最大凸度之间进行无级调整，这是通过具有S型曲线的轧辊做轴向移动来实现的。CVC轧辊辊缝调整范围也较大，与裹辊装置配合使用时如1700板轧机的辊缝调整量可达600um左右。由于工作辊具有S型曲线，工作辊与支撑辊之间是非均匀接触的。实践表明，这种非均匀接触对轧辊磨损和接触盈余不会产生太大的影响。精轧基本遵守比例凸度，各道凸度相对图2CVC轧机的轧辊原理图于延伸率是确定值。各道最佳凸度是由轧辊原始凸度，膨胀凸度，弯辊凸度，CVC挠曲凸度，目标凸度根据来料凸度确定。HC轧机：HC轧机为高性能板型控制轧机的简称。当前用于日本生产的HC轧机是在支持辊和工作辊之间加入中间辊并使之横向移动的六辊轧机，其特点有：（a）HC轧机具有很好的板形控制性，多用于小辊径冷轧；（b）HC轧机可显著提高热带钢的平直度；（c）压下量由于不受板型限制而可适当提高。PC轧机：对辊交叉轧制技术（PairCrossRoll）。PC轧机的工作原理是通过交叉上下成对的工作辊和支撑辊的轴线形成上下工作辊间辊缝的抛物线，并与工作辊的辊凸度等效。虽然可以安装在线ORG，但使用效果欠佳，鞍钢1780、唐钢1810采用后证明稳定性稍差。所以，本设计F1~F5采用当今主流轧制设备CVC轧机。全部七架四辊精轧机纵向排列，间距为6米；F1~F7均有正弯辊系统，F1~F7实行了长行程液压厚度自动控制(AGC)技术，使带钢误差控制得到全面保证。轧线上装设水雾冷却和除尘系统，小车换辊技术，强力可调层流冷却设备，卷取厚度达到25mm。所有支撑辊采用油膜轴承静动压系统，增大支撑辊辊颈。3.5工作辊窜辊系统简介3.5.1控制目标(1)改善轧辊磨损形状,控制边部减薄;6(2)改善轧辊磨损,允许自由轧制;提高热装比例,提高单位轧制量;(3)使用锥形工作辊,实现超平材轧制;(4)均匀工作辊热膨胀,实现轧制取向硅钢不减产。这一功能与弯辊功能相联系,可以改善热带钢轧机对板形的控制能力。3.5.2工作原理F4F7机架工作辊从轧制中心线横向窜动±150mm。液压装置允许工作辊在两块带钢轧制的间隙时间进行窜动,窜动最大速度为20mm/s,最小速度为5mm/s。使用行程:300mm总行程:370mm(70mm超行程)3.5.3技术数据窜动装置数量:每架1套窜动液压缸:4个(每工作辊2个),直径220/125mm,行程370mm夹紧缸:2个(出入口各1个),直径125/90mm,行程500mm工作压力:窜动缸的额定压力为9MPa,最大压力为50MPa;夹紧缸的工作压力为17MPa窜动速度:高速20mm/s,低速5mm/s窜动周期:在行程±50mm、最小压下速度1.25mm/s、最大机架延伸0.5mm、PLC和网络响应时间约为0.25s时,两块钢之间窜动周期为10s。位置传感器的类型是BTL5-E17-M500-B-KA05,行程为500mm。3.5.4定义当工作辊中心线与轧制中心线重合时,称为工作辊处于零位。上工作辊向工作侧窜动,同时下工作辊向传动侧对称窜动为正向窜动,反之为负向窜动。3.5.5工作辊窜辊条件(1)上下工作辊的间隙大于或等于0.5mm;(2)工作辊转动速度大于或等于正常转动速度的10%。3.5.6轴向推进负荷和窜辊力的平衡如果工作辊的轴向力指向工作侧方向,该力完全由窜辊装置传递给机架平衡;如果工作辊的轴向力指向传动侧方向,滑动轨道支撑在弯辊块外侧的T型钩上,弯辊块承受轴向力;在无负荷的情况下,弯辊块的键平衡这些力。3.5.7操作方式通过计算机键盘,有下列两种方式可以选择。3.5.7.1手动方式分3种(1)手动窜辊方式:操作工通过键盘输入窜辊值,上下工作辊以轧制中心线为基准进行对称窜动。(2)锥度调节方式(边部减薄窜辊方式):工作辊的锥度与带钢的接触宽度保持一个常数。7下列参数通过计算机输入:L———工作辊辊身长度;b———工作辊锥体长度;W———带钢宽度操作工通过计算机键盘键入带钢边缘接触锥体的恒定长度Vu,工作辊窜辊PLC根据下列公式计算出窜辊值:S=L/2-b-W/2+Vu一般Vu值在60100mm,当该值超出这一范围,在计算机画面上将有一个提示信息。(3)周期循环窜辊方式:工作辊在两块钢之间以一个恒定值窜动,该恒定窜辊值通过计算机键盘输入,工作辊窜动达到最大允许位置后,改变窜辊信号,工作辊继续向反向窜动,如此往复进行。3.5.7.2自动窜辊方式窜辊位置由计算机进行设定,操作人员根据工艺需要选择自动窜辊策略。(1)循环窜辊策略:同手动循环窜辊方式。(2)单向循环窜辊策略:工作辊经过多次窜动窜至正向最大,然后由正向最大一次窜至负向最大,再由负向最大经过多次窜动至正向最大,如此往复进行。(3)优化窜辊策略:窜辊按步长窜动,窜动幅度逐渐从小到大,再从大到小,不断重复。(4)全自动窜辊策略:窜辊位置由计算机计算给出,其计算方法是按工作辊长度2000mm分成40片,每片50mm,计算每一片的磨损,根据工作辊各区域最大和最小磨损情况确定最佳窜辊位置。工作辊的磨损计算由弯辊模型计算给出。(5)边部减薄控制窜辊策略:同手动锥度调节方式四压下规程设计与辊型设计4.1压下规程设计压下规程设计的主要任务就是要确定由一定的板坯轧成所要求的板、带产品的变形制度，亦即要确定所需采用的轧制方法、轧制道次及每道次压下量的大小，在操作上就是要确定各道次辊缝的位置（即辊缝的开度）和转速。因而，还要涉及到各道次的轧制速度、轧制温度及前后张力制度及道次压下量的合理选择，因而广义地来说，压下规程的制定也应当包括这些内容。通常