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1、课程设计论文1250热轧板带轧制规程设计资料学 号 200606040217 HEBEI POLYTECHNIC UNIVERSITY 课程设计 论文题目: 1250热轧板带轧制规程设计 学生姓名 专业班级 06成型2班 学 院 冶金与能源学院 指导教师 2010年03月12日 河北理工大学06级成型课程设计 目录 I 目 录 1 产品特点和轧制特点 1 2原料及产品介绍 2 3 轧机的选择 3 3.1 轧机布置 3 3.2 立辊选择 4 3.3 粗轧机的选择 5 3.4 精轧机的选择 5 4 压下规程设计 7 4.1 压下规程设计 7 4.2 道次选择确定 7 4.3 粗轧机组压下量分配 7

2、 4.4 精轧机组的压下量分配 8 4.5 校核咬入能力 9 4.6 确定速度制度 9 4.7 轧制温度的确定 12 4.8 轧制压力的计算 13 4.9 辊缝计算 16 4.10 精轧轧辊转速计算 16 4.11 传动力矩 17 5 轧辊强度校核与电机能力验算 19 5.1 轧辊的强度校核 19 5.1.1 支撑辊弯曲强度校核 19 5.1.2 工作辊的扭转强度校核 21 5.2 电机的校核 22 5.2.1 静负荷图 22 5.2.2 主电动机的功率计算 23 5.2.3 等效力矩计算及电动机的校核 23 5.2.4 电动机功率的计算 24 6 板凸度和弯辊 25 6.1 板型比例凸度计算

3、 25 6.2 板型控制策略 26 6.3 凸度控制模型 27 6.4 影响辊缝形状的因素 28 6.4.1 轧辊挠度计算 28 6.4.2 轧辊热膨胀对辊缝的影响 29 6.4.3 轧辊的磨损对辊缝的影响 31 6.4.4 原始辊型对辊缝的影响 31 6.4.5 入口板凸度对辊缝的影响 32 6.5 弯辊装置 ?mmm河北理工大学06级成型课程设计 目录 II 6.6 CVC轧机的抽动量计算 33 参考文献 36 河北理工大学06级成型课程设计 1产品特点和轧制特点 1 1 产品特点和轧制特点 不同宽度的热带有不同的用途 也需采用不同工艺技术。热带300mm以下是窄带 多用来生产焊管。300

4、600mm为中窄带 常用来生产五金或焊接结构梁。6001000mm为中宽带 薄带卷可以冷轧用于家电。这些产品的轧机一般不安装昂贵的液压压下、弯辊、板型控制设备 只能依靠坯料加热温度控制轧制力 调节板型。 11001500mm为宽带 最宽为2000mm 它们的轧机都安装液压压下、在线弯辊、板型控制。2000mm超宽热卷多是用于冷轧镀锌汽车板 由于宽带质量优良 国外主张取消中窄带 用超宽带进行纵剪分切 得到不同宽度卷材 提高成材率。 轧辊越窄 板型凸度控制越容易 且市场对于1m以下冷轧板材 如家电板、家具板或汽车辅助板有较大需求 故按照设计任务书要求 设计典型产品为1m板材 生产厚度精度高、板型优

5、良、表面光洁度高的高档次多品种、宽范围多规格热轧带卷。 1250热带轧机适合轧制带宽为6001000mm左右的板材。本设计要求既可以生产冷轧需要的2.2mm薄卷 也可生产25mm结构用厚带。 连轧生产具有时间短、温降少、占地少、产量高的特点。1926年 自从美国第一台带钢热连轧机投产以来 连轧带钢得到很大的发展。从手动调节到PID设定 从简单计算机控制到计算机系统多层分布式控制 加上液压压下 液压弯辊 CVC辊型控制等新技术的使用 热连轧机的产量、精度、板型质量得到很大提高。热轧带钢生产线主要包括粗轧和精轧。粗轧轧件短 一般为可逆轧制 精轧为67架连轧 成为1/2连轧或3/4连轧。目前 粗轧轧

6、机控制能力越来越强 中间坯凸度命中率大大提高 从粗轧就检测凸度和厚度 为精轧提供优质中间坯料 保证精轧稳定轧出符合技术要求的带卷。粗轧采用大压下 可以减少道次 提高中间坯温度。近来坯料厚度也恢复到原来220mm以上 为多品种、高档次产品生产奠定基础。 课程设计是指定原料厚度的压下规程设计 故热连轧压下规程设计任务包括辊缝、轧辊转速、板凸度、轧辊加工凸度、弯辊力和辊型控制量 CVC抽辊量 的现场轧机工作参数确定。河北理工大学06级成型课程设计 2 原料及产品介绍 2 2原料及产品介绍 依据任务要求典型产品所用原料 原料规格 板坯厚度 250mm 钢 种 Q195 最大宽度 1050mm 长 度

7、8.5m 产品规格 厚 度 2.6mm 板凸度 06 坯料单重 18吨 因为所给坯料宽度较小 并且在粗轧机前部安装有大立辊 所以侧压较为有效 可以少量控制成品宽度。 坯料选用250mm厚需要较多道次 但对保证压缩比 生产优质板材具有重要意义 生产普板时可以降低原料厚度 以减少道次 增加产量。 坯料长度限定8.5m 加热炉内宽度9.2m 有利于设计高温 1350 步进炉 以便为今后生产高牌号硅钢、低合金管线钢储留设备能力。河北理工大学06级成型课程设计 3 轧机的选择 3 3 轧机的选择 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

8、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。 目前强力粗轧机已经达到单位宽度轧制力2.6t 本设计1250轧机 取轧制力最大3200吨。 3.1 轧机布置 热

9、带车间分粗轧和精轧两部分 精轧机组大都是67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连续式和单架粗轧1/2连续式 以及双粗轧1/2连续式等。 1 全连续式 全连续式轧机的粗轧机由56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500600万吨/年 产品种类多 表面质量好。粗轧全连轧布置见图1(a)。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。 2 3/4连续式 河北理工大学06级成型课程设计 3 轧机的选择 4 图1 各种热连轧及布置图 3/4连续式布置

10、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 。后面这两架作业率不高 但在老式粗轧轧机布局中 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250 mm厚坯 轧制压缩比大 晶粒多次破碎和再结晶长大 产品性能优良 产品品种全面 曾经是高档热带流行的布置。 3 半连续式 半连续式轧机有两种形式 图1(C)中粗轧机组由一架立辊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 轧机能力不很大 检测内容很少 对中间坯凸度、厚度控制难度大 表面质量较差。主要生产普通热带卷。高

11、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13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 辅以必要的检测设备 也可达到道次少 温降小 中间坯温度稳定的要求。 图2-1(d)中粗轧机是由两架强力四辊可逆式轧机组成 这种布置轧机数量较少 轧机利用率高 第二粗轧配置弯辊 能够轧出厚度和凸度稳定的中间坯 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 第一粗轧机前安装大立辊轧机 第二架粗轧安装小立辊。 3.2 立辊选择

12、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 河北理工大学06级成型课程设计 3 轧机的选择 5 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和大立辊侧压 生产不同宽度带卷 第二粗轧选择小立辊齐边。 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 第一粗轧多选择二辊轧机 但是二辊轧机挠

13、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 咬入已不再成为问题。粗轧第二架安装液压平衡弯辊 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: 第一粗轧轧辊直径 1000mm 第二粗轧轧辊直径 800mm 辊身长度 1250mm 轧辊材料 铸 钢 支 承 辊: 轧辊直径 1450mm 辊身长度 1250mm 辊身材料 合金锻钢 其中 第一架采用电动压下 大行程调节速度快。第二架采用150mm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.

14、5t 两架轧机能力为3200t。第二架粗轧还有弯辊和CVC窜辊装置 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和板型控制。长行程150mm液压缸可以省去电动压下。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 continuously variable crown 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缝轮

15、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。 河北理工大学06级成型课程设计 3 轧机的选择 6 图2 CVC轧机的轧辊原理图 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。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(b)图。如果在上辊向左移动、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(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

16、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600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。 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 Pair Cross Roll 。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

17、线形成上下工作辊间的抛物线辊缝。PC轧机工作辊为平辊身 可以安装在线ORG 但使用效果欠佳。鞍钢1780、唐钢1810精轧采用PC证明稳定性稍差。 所以 本设计F1F4采用当今主流轧制设备CVC轧机。 精轧机相关尺寸如下 轧机类型 四辊轧机 工作辊 F1F5 直径 500mm 支承辊 轧辊直径 800mm F6F7 直径 400mm 辊身长度 1250mm 辊身长度 1250mm 精轧基本遵守比例凸度 各道凸度相对于延伸率是确定值。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。 全部七架四辊精轧机纵向排列 间距为6米 F1F7均有正弯辊系统 F1F

18、7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。所有支撑辊采用常规静动压油膜轴承系统 增大支撑辊辊颈。河北理工大学06级成型课程设计 4 压下规程设计 7 4 压下规程设计 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。连轧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

19、压下规程的制定也应当包括这些内容。 通常在板、带生产中制定压下规程的方法和步骤为 (a)在咬入条件允许的条件下 按经验配合道次压下量 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等 (b)制定速度制度 计算轧制时间并确定逐道次轧制温度 (c)计算轧制压力、轧制力矩 (d)校验轧辊等部件的强度和电机功率 (e)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。(f)计算辊缝、轧辊弹跳、转速、轧辊凸度、原始辊型、弯辊力和辊形控制量。 4.2 道次选择确定 轧钢机机架数目的确定与很多因素有关 主要有 坯料的断面尺寸、生产的品种范围、生产数量的大小、轧机布置的形式、投资的多少以及建厂条件等因素。但在其他条件即定的情况下 主要考虑与轧机布置的形式有关。本设计采用连续式布置 因此机架数目应不少于轧制道次即可确定