中厚板设计

材料成型课程设计——热轧中厚板工艺设计

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.总结与收获附录1.本设计过程中主要参数计算的Matlab程序2.Matlab程序计算结果3.参考资料31.题目及要求本设计选择的是热轧中厚板工艺设计部分，成品规格为16*2000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，为毕业设计工作打下良好的基础。

教学组织：课时：2周设计题目：根据学生人数进行分组，每组一个大题目，题目给出必要的设备参数和工艺条件，要求每个学生完成不同的任务。题目举例：热轧板带工艺设计热轧中厚板工艺设计热轧棒材工艺设计设计内容：板带工艺：产品技术要求工艺流程规程设计（包括力能参数计算）工艺布置图（AutoCAD）型钢工艺：产品技术要求工艺流程孔型设计（包括力能参数计算）孔型图（AutoCAD）基本要求：每生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求，高质量地完成课程设计工作。

考核：每生交一份完整工艺设计报告（打印）（40%），平时成绩（30%），课程结束时就各学生所完成的内容进行答辩。（30%）

进度安排：产品技术要求1天工艺流程0.5天规程设计（孔型设计）5天工艺图（孔型图）绘制1.5天课程设计报告2天题目内容：主要设备参数本设计主电机的功率分别选用：粗轧机组PH1=2×5000Kw精轧机组PH2=2×5500Kw计算钢种Q235

坯料及产品规格：坯料：2000*1500*200mm厚的连铸坯：规格：6*20008*200010*200012*200014*200016*200018*200020*200025*20006*25008*200010*250012*250014*250016*250018*250020*250025*25006*30008*300010*300012*300014*300016*300018*300020*300025*30006*32008*320010*320012*320014*320016*320018*320020*320025*32005

任务

1设计轧制规程2计算各道轧制力3画平面布置简图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（h/∑h）及确定各道次能耗负荷分配比等各种方法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2.工艺流程图

一般中厚板生产流程3.轧制规程设计3.1轧制方法

先经立辊侧压一道及纵轧两道，使板坯长度等于钢板宽度，然后转90°度，横轧到底。

3.2安排轧制规程采用按经验分配压下量再进行校核及修订的设计方法，先按经验分配各道压下量，排出压下规程如表3.16

3.3校核咬入能力热轧钢板时咬入角一般为15°～22°，各道次咬入角alfa1大小如下（计算过程看附Matlab程序，单位为“°”），最大咬入角为15.2113°，故咬入不成问题。alfa1=14.842612.107615.211313.513112.003910.66479.47668.41967.48446.65065.91085.2557

3.4确定速度制度中、厚板生产中由于轧件较长，为操作方便，可采用梯形速度图（如图，3.1）。根据经验资料取平均加速度a=40rpm/s，平均减速度b=60rpm/s。由于咬入能力比较富余，故可采用稳定高速咬入，对第1道，咬入速度取n1=20rpm对2、3道，咬入速度取n1=40rpm，对于4、5道取n1=60rpm，对于6～12道取n1=80rpm，最后两道取n1=100rpm。为减少反转时间，一般采用较低的抛出速度n2，例如取n2=20rpm，但对间隙时间长的个别道次可取n2=n1。

图3.1梯形速度图3.5确定轧制延续时间如图3.1所示，每道轧制延续时间tj=tz+t0，其中t0为间隙时间，tzh=t1+t2。设v1为t1时间内的轧制速度，v2为t2时间内的平均速度，l1及l2为在t1及t2时间内轧过的轧件长度，l为该道次轧后轧件长度，则v1=πDn1/60,v2=πD(n1+n2)/120,t2=(n1-n2)/b故减速段长l2=t2v2，而t1=(l-l2)/v1=(l-t2v2)/v1。D取平均值。对于1道取n1=n2=20;对于2、3道取n1=40，n2=20;对于4、5道取n1=60，n2=20;对于6～12道取n1=100，n2=20；对于最后两道取n1=100，n2=20。再确定间隙时间t0：根据经验资料在四辊轧机上往返轧制中，不用推床定心时（l<3.5），取t0=2.5s，若需定心，则当l<8m时取t0=6s，当l>8m时，取t0=4s。已知tzh及t0，则轧制延续时间便可求出（数据见表3.3）

3.6轧制温度的确定为了确定各道轧制温度，必须求出逐道的温度降。高温是轧件温度降可以按辐射散热计算，而认为对流和传导所散失的热量大致可与变形功所转化的热量相抵消。由于辐射散热所引起的温度降在热轧板、带时，可用以下公式近似计算：

△t——道次间的温降。Z——辐射时间，即该道次轧制时间。h——轧件厚度T1——前一道轧件的绝对温度。计算过程看附Matlab程序，结果见表3.3。

3.7计算各道的变形程度

3.8计算各道的平均变形速度ε&计算各道的平均变形速度,可用下式计算变形速度

式中R、v——轧辊半径及线速度。3.9求各道的变形抗力周纪华等采用碳钢和合金在高温、高速下测定得到的变形温度、变形速度和变形程度对变形阻力影响的大量实测数据而建立了非线性回归模型。它是以各种钢种为单位，得到各回归系数值，结构如下式。

表3.3。计算过程看附Matlab程序，结果见表3.4。

3.10计算各道的平均单位压力eve_P（P）及轧制力PSims公式是目前应用最为广泛的板带材热轧轧制力理论计算公式，它以Orowan理论为基础，采用塑性条件：最终推出平均单位压力公式为：

3.11计算各道轧制力矩3.11.1轧制力矩Sims认为：热轧扁钢及中厚板时，轧制力矩为Mz=2Pa=2Pχl其中力臂系数：

3.11.2摩擦力矩传动工作辊所需要的静力矩，除轧制力矩以外，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=900mm,Dz=1700mm.代入后，可求得Mm1=0.00318PMm2可由下式计算

式中η----传动效率系数，取0.94，故得Mm2=0.06(Mz+Mm1).Mm=Mm1+Mm2=0.06Mz+0.003371P

3.11.3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%～6%，现取5%，于是Mk=0.05Mh粗轧时，Mh=2*2.6MN*m;精轧时，Mh=2*1.975MN*m

3.11.4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：M=Mz+Mm+Mk=1.06Mz+0.003M=Mz+Mm+Mk=1.06Mz+0.003757575P+MkP+Mk计算结果见表3.4