1、2.81620mm20Cr热轧带钢课程设计摘要板带钢是钢铁产品的主要产品之一，广泛地应用于工业、农业、建筑业以及交通运输业。热轧板带在国民经济开展中起到了巨大的推动作用。热轧板带生产一直是轧制行业中高新技术应用最为集中、人们最为关注的领域。本设计是参考鞍钢1780生产线而完成的课程设计。本设计介绍了热轧板带钢的生产工艺流程，选择主要设备参数包括初轧机、精轧机的轧辐尺寸及最大轧制力）；以2.81620mmCr热轧带钢为典型产品来设计选择坯料、制定压下规程，制定温度制度、速度制度；最后对轧机的咬入角和轧辐的强度进行校核。关键词：热轧带钢；轧制工艺制度；轧辐强度；速度制度；温度制度目录1.2 热轧板
2、带钢生产的工艺流程01.3 热轧板带钢生产的生产设备I14热轧板带钢生产的新技术方面的开展I2、主要设备参数13、典型产品轧制工艺制定43.1 、生产工艺流程图：43.2 坯料规格尺寸的选定43.3 轧制工艺制定43.3.1 加热制度43.3.2 粗轧和精轧各自压下制度43.3.3 精轧轧制速度63.4 精轧温度制度74力能参数计算74.1 精轧各机架轧制力计算74.2 精轧各机架轧制力矩的计算95、设备能力校核95.1 咬人能力校核95.2 轧辐强度校核105.2.1 辐身弯曲强度校核125.2.2 提颈弯曲+扭转强度校核125.2.3 辐头扭转强度校核135.2.4接触应力的计算136结束
3、语错误!未定义书签。7参考文献148致谢141、热轧板带钢概述1.1 热轧板带钢生产的产品概况国民经济建设与开展中的大量使用的金属材料中钢铁材料占有很大比例，例如2005年世界钢产量约为11亿吨。98%的钢铁材料都是采用轧制方法生产的，轧材中30%60%以上都是板带材。板带钢产品薄而宽的断面决定了板带钢产品在生产商和使用上有其特有的优越条件。从生产上讲，板带钢生产方法简单，便于调正、便于改换规格；从产品应用上讲，钢板的外表积大，是一些包覆件（如油罐、船体、车厢等）不可缺少的原材料，钢材可冲、可弯、可切割、可焊接,使用灵活。因此板带钢在建筑、桥梁、机车车辆、汽车、压力容器、锅炉、电器方面得到广泛
4、的应用。热连轧钢板、带产品，是以板坯主要为连铸坯）为原料,经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。从精轧最后一架轧机出来的热钢带通过层流冷却至设定温度，由卷取机卷成钢带卷，冷却后的钢带卷，根据用户的不同需求，经过不同的精整作业线（平整、矫直、横切或纵切、检验、称重、包装及标志等）加工而成为钢板、平整卷及纵切钢带产品。由于热连轧钢板产品具有强度高，韧性好，易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能，因而北广泛应用于船舶、汽车、桥梁、建筑、机械、压力容器等制造行业。随着热轧尺寸精度、板形、外表质量等控制新技术的日益成熟以及新产品的不断问世，热连轧钢板、带产品得到了越来越广泛的应用并在市场上具有越来越强的
5、竞争力。一般说明热连轧钢板产品，钢种规格品种繁多，用途广泛，从一般的工程结构至汽车、桥梁、船舶、锅炉压力容器等制造，都得到大量使用。各种不同用途，对钢板的材质性能、外表质量及尺寸、外形精度等要求也各不相同，因此，必须对热轧钢板产品的品种、材质、特性及其用途有所了解，才能做到经济、合理利用。1.2 热轧板带钢生产的工艺流程连铸板坯一进步式加热炉一高压水除鳞（初）一定宽压力机定宽一粗轧机f飞剪f高压水除磷（精）fFE连轧前立辑T精轧机层流冷却一卷取机一检查一卷取分卷横切一成品1.3 3热轧板带钢生产的生产设备1.4 热炉：3座步进梁式加热炉2、粗轧区：由高压水除鳞箱、定宽压力机、带立辑的初轧机、保
6、温罩、废品推出机、根道、侧导板及其他辅助设备组成3、精轧区：精轧区主要由切头飞剪、粗轧除鳞箱、精轧机前立辑轧机、7机架四辑精轧机及其他辅助设备组成4、卷取机区：卷取机区主要由精轧机后热输出辑道、带钢层流冷却系统、地下卷取机及其前后设备、钢卷打捆机、卸卷小车、钢卷运输系统及其他辅助设备组成1.4热轧板带钢生产的新技术方面的开展中间带坯边部加热器HEH（Hot-BarEdgeHeater）和精轧和精轧前小立辑在精轧机前采用电感应加热器来提高带坯边部温度是近10年开展起来酶新工艺。其根本原理当两侧感应加热器的感应线圈进入板带块两侧边部，并通以流电流，那么在带钢边部产生涡流并进行加热，并根据被加热物体
7、的材质、电流频率。功率大小等进行控制以到达所要求的加热温度。这一技术的主要优点如下：（1）提高和改善带钢横断面温度分布和金相组织，提高带钢质量并减少和防止薄带钢和硅钢边部的裂纹（2）减少轧辐不均匀磨损，提高轧辑寿命，同时也可提高带钢产品的质量。（3）可以降低加热炉的出炉温度，有利于节能。2、主要设备参数表2.1加热炉主要参数炉子有效尺寸mmxmm4105011700板坯出炉温度/C1250加热炉额定小时产量t250（标准板坯）炉底强度kg（m2.h）636燃料种类及低发热值kJm混合煤气，7524单位热耗KJkg-1505（冷装额定产量时）加热炉控制段数/段6步进机械驱动方式全液压驱动表2.2
8、定宽压力机主娶参数工程名称参数值型式移动对称式压下及同步驱动方式机械曲柄式最大宽度侧压量/mm350最大轧制负荷/kN22000侧压周期/行程mi50每行程板坯行走量/mm400板坯行走速度mmi20主电机功率kWI-AC3400转速/rmin0/500表2.3粗轧机的主要参数工程1780粗轧机支持辐尺寸/mml550140OX1760粗轧机工作辑尺寸/mml2001100x1780最大轧制压力/t4000主电机功率/kW2-7500转速/r/min45/85轧机速度/mmin1170/3202.4切头飞剪的主要参数工程名称参数值型式异周速型转鼓式剪切材料最大尺寸（厚X宽）mmxmm6OI63
9、O工程名称参数值剪切材料最大强度/MPa120最大剪切力/kN11750剪切速度/mmin”50150主电机功率ZkW1-AC2000转速/rmin,680刀片最大圆周速度mmin1上剪刃：163；下剪刃：154刀片更换装置刀片滚筒组件整件侧移式表2.5精轧机的主要参数工程名称参数值转机型式四辐非可逆式最大轧制力/MNF1-F4:42;F5-F7:35工作较尺寸mmxmmF1F4:8007101780F5F7:7006251780支承辑尺寸mmxmm15501400l760主传动电机功率ZkW7800转速r/min190/510表2.6卷取机的主要参数工程名称参数值卷取机型式全液压固定式三助卷
10、辑最大卷取速度mminT1300卷筒型式带带楔形的扇形块，无级涨缩卷筒冷却方式外部水冷式卷筒电机功率kW2-AC500转速/rmin,320/960卷筒直径（pmm7623、典型产品轧制工艺制定3.1、生产工艺流程图：3.2坯料规格尺寸的选定表3.1鞍钢1780生产线板坯规格工程板坯厚度板坯长度成品宽度mmm成品厚度mm最大单重ton年设计产量wantonmm17802305.3-11800-16301.2-1930350表3.2坯料及成品尺寸表工程厚度mm宽度mm钢种坯料尺寸170162020Cr成品尺寸2.8162020Cr3.3轧制工艺制定3.3.1加热制度加热：加热制度取决于热轧所要求
11、的开轧温度。一般加热温度为12501280C,开轧温度为11801220C带坯在轧制过程中，边部由于散热较快，其温降大于中部温降，温差大约为100。边部温差大，在带钢横截面上晶粒组织不均匀，性能差异大，同时，还将造成轧制中边部裂纹和对轧根严重的不均匀磨损。因此，在精轧机组前对带坯边部进行加热，将温度补偿到与中部温度一致。一般采用电磁感应加热器，可使带坯边部温度提高50到100,使带钢横向温度更加均匀，从而减少带钢边部裂纹，以适应轧制薄规格产品和硅钢、不锈钢、高碳钢等特殊品种的钢。3.3.2粗轧和精轧各自压下制度粗轧阶段压下量分配原那么为：(1)粗轧机组变形量一般要占总变形量的7085%；(2)
12、为保证精轧机组的终轧温度，应尽可能提高精轧机组轧出的带坯温度；(3)一般粗轧机轧出的带坯厚度为2040mm;(4)第一道考虑咬入及坯料厚度偏差不能给以最大压下量，中间各道次应以设备能力所允许的最大压下量轧制，最后道次为了控制出口厚度和带坯的板形，应适当减小压下量。精轧机组充分利用高温的有利条件，把压下量尽量集中在前几道，在后几架轧机上为了保证板形、厚度精度及外表质量，压下量逐渐减小。第一架可以留有适当余量，即考虑到带坯厚度的可能波动和可能产生咬入困难等，而使压下量略小于设备允许的最大压下量；第24架，为了充分利用设备能力，尽可能给以大的压下量轧制；以后各架，随着轧件温度降低，变形抗力增大，应逐
13、渐减小压下量：为控制带钢的板形、厚度精度及性能质量，最后一架的压下量一般在1015%左右。表3.3不同成品厚度所对应的中间坯选定的厚度成品厚度3.89Hrc(mm)3234363838-40(注：HRC为中间坯(粗轧轧完)厚度)据上表可选定中间坯厚度为：32mm,那么表3.4粗轧压下制度制定道次123456入口厚度170.00144.50112.7178.9047.3038.74H(mm)出口厚度1440.5112.7178.9047.3038.7432h(mm)压下量25.5031.7933.8131.609.466.74hImm)压下率15%22%30%40%20%16%表3.5精轧压下制
14、度制定1234567入口厚度32.0019.2012.488.746.124.283.21H(mm)出口厚度h(mm)19.2012.488.746.124.283.212.80压下量12.806.723.742.621.841.070.41h(mm)压下率40%35%30%30%30%25%13%1确定最末架F7的穿带速度及出口速度表3.6速度设定工程指标，序号12345厚度，mm1.451.701.902.102.40穿带速度，m/s10.6510.6510.8010.8510.65最大速度，m/s15.7515.7516.5016.5017.20抛钢速度，m/s13.6513.6513.
15、6514.3514.35序号678910厚度，mm2.702.903.103.403.80穿带速度，m/s10.5010.159.859.358.75最大速度，m/s17.2017.2017.2016.2015.05抛钢速度，m/s14.3514.3513.4013.0011.60序号1112131415厚度，mm4.2012,7穿带速度，m/s5.154.854.353.853.35最大速度，m/s7.556.806.456.456.45抛钢速度，m/s6.005.454.904.804.65由于本车间的典型产品厚度房2.8mm,所以末架轧机穿带速度为10.15ms,出口速度17.20mso
16、2精轧机组其它各架轧机速度制度确实定末架轧机轧制速度确定以后，可由秒流量相等原那么，即由以下公式：VlblhI=V2b2h2.=vnbnhn计算出各机架的轧制速度和穿带速度。由于b=bz.=bn,那么VIhI=V42.=Vnhn表3.7精轧机组各架轧制速度道次入口厚度穿带速度(m/s)最大速度(m/s)抛钢速度(m/s)119.201.482.512.09212.482.283.863.2238.743.255.514.6046.114.657.886.5754.286.6411.259.3963.218.8515.0012.5172.8010.1517.2014.353.4精轧温度制度由于带
17、坯出粗轧后在中间假道上和进精轧前的除鳞都会有温降，根据现场经验，带坯在精轧除鳞后的头部温度为1050C；因为在轧机上完成金相组织转变对厚度控制和机械性能都有不良影响，所以轧制结束温度应该控制在奥氏体区，奥氏体向铁素体转变的起始温度-C钢约为875C,设精轧末架的出口温度为880,以使晶相转变发生在层流冷却阶段，得到奥氏体向铁素体转变的细化晶粒，提高带钢显微组织性能。精轧采用温降公式：ti=t0-C(h0hi-l)C=(t0-tn)hn(h0-hn)其中：耳一开轧温度；3一轧后温度；ho-轧前厚度；N一轧后厚度；)表3.8精轧各架温度变化机架FlF2F3F4F5F6F7轧制温度1039.1310
18、24.511006.59980.97(eC)944.45903.848804力能参数计算4.1精轧各机架轧制力计算S.Ekelund公式是用于热轧时计算平均压力的半经验公式，其公式为其中m外摩擦对单位压力影响的系数；一粘性系数；了一平均应变速率；第一项(l+m)是考虑外摩擦的影响，m可以用一下公式确定；第二项中的乘积而是考虑变形速度对变形抗力的影响。其中平均变形速度E值用下式计算把m和Z值带入中，并乘以接触面积的水平投影，那么轧制力为：其中:K=9.8(14-0.01t)(1.4+C+Mn)Mpa=6f(1.05-0.0005r)对钢轧辐，a=l;对铸铁轧辐，a=0.8;式中t：轧制温度，；C
19、以%表示碳含量；Mn:以%表示镭的含量；C：决定于轧制速度的系数；轧制速度m/s(661010151520C10.80.650.6表120Cr钢化学成分标准化学成分(%)GBT3077-CMn19900.18-0.240.70-1.00SiPSCr0.17-0.370.030.030.50-0.80C的含量取0.20,Mn的含量取0.70对于第一架轧机：/=(1.05-0.0005r)=0.8X1039.13)=0.4243K=9.8(14-0.01t)(1.4+C+Mn)=9.8X(14-0.01X1039.13)1.4+0.20+0.7)=81.3400MPa=0.01(14-0.0k)
20、C0Mpa.s=0.01X(14-0.01X1039.13)1X10=0.3609MPa.SP二号麻，应需K+决卜707385t同理可依次得出各机架轧制力及其他各道次计算参数，见下表:表2各机架轧制力及其各道次计算参数表机架摩擦系数温度(C)平均变形速度平均单位压力轧制力(t)(mms)(MPa)10.42431039.1317.5392147.31707.38520.43011024.5131.5854183.91544.28630.43741006.5950.2160227.51425.70940.4476980.9785.8337293.91541.50150.4622944.45156
21、86433921611.62660.4785903.84221.4610520.71632.46170.4880880195.9034447.2867.8144. 2精轧各机架轧制力矩的计算轧制力矩可用以下公式计算：式中：P轧制力；h一道次压下量；”一为力臂系数；热轧板带时：=0.42050,取0.46对于第一架轧机轧制力矩：同理可依次得出各机架轧制力矩，见下表：表3各机架轧制力矩表机架1234567力矩(tm)110.308272.364449.899545.203437.105228.70669.43745、设备能力校核5.1咬人能力校核轧机要能够顺利进行轧制，必须保证咬入符合轧制规律，
22、所以要对咬入条件进行校核。式中：D工作较直径M轧件的压下量；咬入角一_摩擦角原料在第一架轧机咬入时，压下量比拟大，比拟困难，所以对第一架进行咬入能力的校核。校核如下:由上面公式得到：D=800mm,M=12.80mm,f=O.4243所以：而f=tan,得到：由于a=10.263rv=22.9915,因此，第一架轧机可以实现带钢顺利咬入。表5.1精轧各道次咬入角轧机FlF2F3F4F5F6F7咬入角10.26137.43165.5424/04.63834.15523.16841.9611热轧过程中最大咬入角一般在1520。之间，故精轧各道次咬入符合条件。5. 2轧程强度校核轧辐直接承受轧制压力
23、和转动轧辐的传动力矩，它属于消耗性零件，就轧机整体而言，轧辑平安系数最小，因此，轧辑强度往往决定整个轧机负荷能力，这也正是我们要校核轧辐强度的原因。轧辐材料各不相同，粗轧机为合金锻钢，精轧机组为合金铸铁。所以他们的许用应力也不同，具体见下表所示表5.2许用应力表单位：MPa工程许用弯曲应力许用接触应力可许用剪切应力卬合金锻钢2402400730铸铁1402000610校核轧辐时，需校核轧制力最大、辑径最小的道次，所以本设计需校核精轧校核第一道次和第六道次。第一架轧辑参数：1)支撑辐转身直径:Dz-1400mm；馄身长：Lz=1760mm；瓶颈直径：dz=(O.50.55)Dz=O.5X1400
24、70OnIln；辐颈长度：lz=(0.831.0)dz=lX700=700mm;压下螺丝之间的距离：az=Lz+z=1760700=2460mm;2)工作辐辑身直径：Dg=710mm;辐身长度:Lg=1780mm;辑颈直径：dg=(O.50.55)Dg=O.5710=355mm;根颈长度：第六架P参数：PD支去5 ： II 万辐身直彳颈直名71 UZ,- VUI UU1IUI1;辐颈长度：匚2I压下螺丝之间的距离：a7=Lz z=WbU+00=2460mm； 2)工作辐辐身直径：Dg=62鼐一嘴牌照:轧好斓nm；辐颈直径:dg= (0. 50. 55)Dg=O. 5625=312. 5mm；
25、根颈长度：1 g= (0. 831.0)dg=l312. 5=312. 5mm；压下螺丝之间的距离：ax=Lg+g=1780+312. 5=2092. 5mm;辑头宽度：b=Dg- (515) =625-10=615mm;表5. 5 F5-F7轧辐各局部尺寸分别为g=(0.83.0)dg=l355=355m11;压下螺丝之间的距离：as.-Lg+g=1780+355-2135mm;根头直径：b=Dg-(515)=710-10=700mm;表5.3F1-F4轧辑各局部尺寸分别为辑身直径D/mm辑身长度1./mm压下螺丝中心星巨/mm辑颈直径d/mm辐颈长度Ihnm工作辐8007101780213
26、5355355支承辑1550/140017602460700700取ab=la=700mm;根据下面表格得到抗扭断面H系数值：表5.4抗扭断面系数B/x11.523460.2080.3460.4930.8011.451.789取：n=0.208。辐身直径D/mm辑身长1.Imm度压下螺丝中心距/mm程颈直径d/mm辐颈长度/rnn工作官70062517802092.5312.5312.5支承辑1550/140017602460700700取ab=la=615mm;根据下面表格得到抗扭断面n系数值表5.6抗扭断面系数B/x11.523460.2080.3460.4930.8011.451.789
27、取：=0.208o四幅轧机由于采用了支承辑，所以工作辑的弯矩很小，支承辑几乎承当了所有弯矩，只需对支承辑弯矩进行校核。5. 2.1辐身弯曲强度校核（1）对于第一架轧辐1支承辑）：a压下螺丝间距，b一板宽。P2所以第一架左I根古市梅根.白湍e杳曲己工吒的要P2工作辐所以第一架礼短工.Ia一压下虫图5-3工作辑弯矩囹III性对:第先架车Ib（支承根）：III5. 2.2辑颈弯的啡LYZ I校该所以锚六案轧辐辑例层专曲强度的要虬IIIriI对于第1架轧版图一支撑辑弯矩图支承辐由于采用铸铁轧辐，合成应力应按第二强度理论计算:工作根只需要计算扭转应力：所以第一架轧辐辐颈满足弯曲+扭转强度的要求。(2)对
28、于第六架轧辑:支承馄由于采用铸铁轧辐，合成应力应按第二强度理论计算：工作辐只需要计算扭转应力：所以第六架轧馄短颈满足弯曲+扭转强度的要求。5. 2.3辐头扭转强度校核(1)对于第一架轧辐：所以第一架轧辐辑头满足扭转强度的要求。(2)对于第六架轧辐：所以第六架轧辐辑头满足扭转强度的要求。5. 2.4接触应力的计算因为两个轧辐的材质相同，=0.3,接触应力的计算公式可简化为(1)对于第一架轧辐：式中：q-加在接触外表单位长度上的负荷，N/m;=pL=1707.3859800/1.76=9.5070106(Nm)(、r1一两接触辑的半径(工作辑和支承辑)，=0.355m,r2=0.7m；E一弹性模量
29、GPa；铸铁E=133157GP,取E=150GRZ代入接触应力计算式可得：据表可知：第一架轧辑辑身挤压强度满足要求。2)对于第六架轧辐：式中：q加在接触外表单位长度上的负荷，N/m；q=PL=1632.4619800/1.76=9.0898IO6(N/m)、r2一两接触辐的半径（工作辑和支承辑），G=O.3125m,r2=0.7m；E一弹性模量，GPa；铸铁E=133157GPa,取E=150GR/代入接触应力计算式可得：据表5.2可知：第六架轧辐辐身挤压强度满足要求。6结束语本设计以鞍钢178Omm热轧生产线为参照，以2.8*162Omin20Cr为典型产品的课程设计,通过本次课程的设计
30、我根本掌握了热轧带钢厂的设备参数的选择、工艺制度的制定、轧制制度的制定以及轧制能力的校核等等,在获得新的知识的同时还复习了以前学过的知识，将三年多来学到的专业知识进行了系统的复习，提高了自己对知识的综合运用以及自身的实践能力。7参考文献11熊及滋.压力加工设备M.北京：冶金工业出版社，1995.21熊及滋.压力加工设备M.北京：冶金工业出版社，1995.3桂万荣.轧钢车间机械设备M.北京：冶金工业出版社，1980.4王廷溥.轧钢工艺学M.北京：冶金工业出版社，198L8致谢为期三周的课程设计，在沙明红老师精心细致的指导下和众多同学的帮助下，通过自己不懈的努力，我终于完成了老师给予的课程设计任务。在此，特别感谢指导老师沙明红老师给予的指导和帮助。是在她的严格要求和谆谆教导下，我的学习能力有了很大的提高。沙老师不仅学识渊博，知识面宽广，并且和蔼可亲，把学习生活的细微之处渗透给每一位学生，这使我受益匪浅。在本次设计中，由于知识水平有限，难免出现一些缺乏之处，敬请各位老师批评指正。最后，我向在我大学生活中帮助过我的老师、学长、同学们致以衷心的感谢。
