中厚板生產(chǎn)壓下規(guī)程設(shè)計

1、塑性成型工藝（軋制）課程設(shè)計說明書課題名稱1420009000mm軋制規(guī)程設(shè)計指導(dǎo)教師 XXXXX .專業(yè)小組 XXXXXXXXXXXXX .小組成員 XXXXXXXXXXXXXXX . 2013年06月6日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書10材料成型與控制工程專業(yè)設(shè)計課題：中厚板生產(chǎn)壓下規(guī)程設(shè)計一、設(shè)計產(chǎn)品序號學生學號產(chǎn)品牌號產(chǎn)品規(guī)格/mm108三位同學，改專業(yè)兩位同學Q235102000900021，2，3，4，6，7451019001000039，10，11，12，13，1412CrNi3A121800010000415，16，17，18，19，204Cr131317009000521，23，

2、26，27，29，30Q23512210012000632，33，34，35，36，37458180013000738，39，40，41，42，4312CrNi3A1420009000844，45，46，47，484Cr131220008000949，50，51，52，53Q23592050120001054，55，56，57，130451023001200011131，132，133，134，13512CrNi3A1319001200012136，137，138，139，1404Cr131521009000二、設(shè)計條件機組：雙機架串列式可逆機組(二輥可逆軋機粗軋，四輥可逆軋機精軋)。主電機：

3、二輥軋機主電機型號ZD250/120，額定功率25002kw，轉(zhuǎn)速04080rpm，過載系數(shù)2.25，最大允許傳遞扭矩1.22MN.m；四輥軋機主電機型號ZD250/83，額定功率20502kw，轉(zhuǎn)速060120rpm，過載系數(shù)2.5，最大允許傳遞扭矩0.832MN.m。三、設(shè)計內(nèi)容制定生產(chǎn)工藝及工藝制度；確定軋制方法；確定軋制道次，分配道次壓下量；設(shè)計變形工具；計算力能參數(shù)；校核軋輥強度及主電機負荷；繪制軋輥零件圖、速度圖；繪制軋制圖表，軋制表。四、設(shè)計時間設(shè)計時間從2012年05月21日至2012年06月01日，為期兩周。材料成型教研室2012.05.2020目 錄7.6校核各機架主電機容

4、量19第一章 制定生產(chǎn)工藝及工藝制度1.1生產(chǎn)工藝 選擇坯料原料清理加熱除鱗縱軋一道（使寬度接近成品寬度）轉(zhuǎn)90橫軋到底矯直冷卻表面檢查切邊定尺表面尺寸形狀檢查力學性能試驗標記入庫發(fā)貨。1.2工藝制度在保證壓縮比的條件下，坯料尺寸盡量小。加熱時出爐溫度應(yīng)在11201200，溫度不要過高，以免發(fā)生過熱或過燒現(xiàn)象；用高壓水去除表面的氧化鐵皮，矯直時選用輥式矯直機矯直，開始冷卻溫度一般要盡量接近終軋溫度，軋后快冷到相變溫度以下，冷卻速度大多選用510C或稍高一些。切邊用圓盤式剪切機進行縱剪，然后用飛剪定尺。第二章 選擇坯料設(shè)計中厚板產(chǎn)品牌號：12CrNi3A,產(chǎn)品規(guī)格：hbl=1420009000。

5、按厚度分：我國分類方法如下:0.0010.2mm箔材，0.24mm薄板，420mm中板，2060mm厚板,60500mm特厚板,則所設(shè)計的產(chǎn)品為中厚板。因為連鑄坯更加節(jié)能，組織和性能好，成材率高；主要用于生產(chǎn)厚度小于80mm中厚板，則產(chǎn)品所選的坯料用連鑄坯。根據(jù)所設(shè)計的產(chǎn)品的尺寸hbl=1420009000，設(shè)計坯料的尺寸。2.1坯料厚度的確定產(chǎn)品的厚度h為14mm，首先選取壓縮比，壓縮比由經(jīng)驗值選取，我國生產(chǎn)實踐表明：一般用途的鋼板宜取6-8倍以上，而重要用途的者宜在8-10倍以上。而12CrNi3A是一種軍工特鋼，因此壓縮比選取10，則坯料厚度H為140mm；2.2坯料長度的確定 由成品（

6、b+b）坯長L，展寬為500700,取展寬為600mm，則L=（2000+200）-600=1600mm。2.3坯料寬度的確定 根據(jù)體積不變原理，坯料在軋制過程中會產(chǎn)生廢料，金屬燒損系數(shù)一般在1%-2%之間，我們選擇1%。切頭尾L=100mm,切邊b=30mm,根據(jù)體積不變定可得：99%HBL=(l+2100)(b+230)14;代入數(shù)據(jù)解得：B=1196mm，取B=1200mm，再次校核K=93.75%。所以最終得到坯料尺寸為：HBLm。第三章 變形量分配3.1軋制方法的確定 先經(jīng)過二輥軋機縱軋一道,然后轉(zhuǎn)90度，橫軋到底。3.2道次壓下量的確定圖1 道次壓下量分配

7、原則道次n道次h 坯料尺寸：HBLm，則總的壓下量為14014=126mm。根據(jù)經(jīng)驗值選取軋制道次n=8，制定壓下規(guī)程。由于開始軋制時受咬入能力限制，所以在軋制前設(shè)計一個除鱗箱，保證咬入能力較好，并選取咬入條件較好的經(jīng)驗方法。道次壓下量與道次關(guān)系如圖1所示。由圖1所示，各道次的壓下量逐漸減小，同時幅度也在逐漸減小，所以粗軋的壓下量較大，而精軋的壓下量較小。設(shè)定總軋制道次為八道次，粗軋為五道次（選取二輥可逆軋機），精軋為后三道次（選取四輥可逆軋機）。制定壓下規(guī)程如表1。 表1 道次壓下量的分配 道次 軋制方式機架 軋件厚度h/mm 軋件度寬b/mm 軋件長度l/mm 壓

8、下量h/mm 變形程度e/%0除鱗高壓1縱軋二輥109130020603122.412橫軋二輥83206015722623.85 3橫軋二輥6120602139 2226.514橫軋二輥43206030351829.515橫軋二輥2720604833 1637.216橫軋四輥1920606868 829.637橫軋四輥1520608699421.05 8橫軋四輥142060930016.67第四章 變形工具的設(shè)計4.1二輥可逆軋機軋輥的確定 初軋機軋輥受力較大且有沖擊負荷，應(yīng)有足夠的強度，而輥面硬度可放在第二位，含Cr、Ni、Mo等合金的的鑄鋼軋輥使用于軋制合金鋼，所

9、以粗軋選用鑄鋼軋輥軋制合金鋼。4.1.1 輥身長度L由L=bmaxa 當b=1000-2500mm a=150-200mm 取a=200mm，所以L=2060200=2260mm。4.1.2 輥徑尺寸 中厚板軋機L/D=2.2-2.8 得D=736-1027mm 取1000mm。4.1.3 輥頸尺寸 查表3-5 取d/D=0.75(軋鋼機械 鄒家祥主編) 得d=750mm，輥頸長度l 取d/l=1 得l=750mm。4.1.4 輥頭設(shè)計 因為對于中厚板軋機來說軋輥調(diào)整行程比較大，傾角在8-12間所以應(yīng)選擇萬向輥頭。各部分的尺寸關(guān)系如下 Dmin=DmaxDmax重車率 中厚板軋機最大重車率5%

10、-8% 取5% Dmin=100010005%=950m；D1=Dmin(5-15mm) 取D= Dmin10=940 mm；S=（0.25-0.28）D; 取S=0.25D=235 mm；a=(0.5-0.6) D；取a=0.5 D；a=470 mm；b=(0.15-0.2) D；取 b=0.2 D;b=188mm；c=b=188mm。4.1.5 輥頸與輥身的過度圓角r由r/D=0.10.12 取0.1 得r=0.11000=100mm，圖2 軋輥示意圖4.1.6校核咬入條件 咬入角一般=1525度，取=，hmax =（1-cos）D=（1-cos）1000=60mm，粗軋各道次壓下量h最大

11、為31mm，滿足咬入。4.2四輥可逆軋機軋輥的確定 精軋選用四輥可逆軋機，熱軋機工作輥選擇軋輥材料時以輥面強度為主多采用鑄鐵軋輥，而支承輥在工作中主要承受軋制力，且直徑較大，要著重考慮強度和軋輥淬透性，多選用含Cr合金鍛鋼，因此四輥可逆軋機的工作輥選用鑄鐵軋輥，支承輥選用Cr合金鍛鋼。四輥的尺寸設(shè)計與二輥相同，其中支承輥不傳遞扭矩，輥頭不需設(shè)計。4.2.1支承輥設(shè)計4.2. 1.1輥身長度設(shè)計 輥身長度和二輥一樣 L=2260 mm。4.2.1.2 輥徑D 查表3-3 (軋鋼機械 鄒家祥主編)取L/D=1.9 得D=1200mm。4.2.1.3 輥頸尺寸取d=0.75D d=12000.75=

12、900mm 。4.2.1.4輥頸長度 l l /d=1.0 得l=900mm。4.2.2 工作輥設(shè)計4.2.2.1 輥身設(shè)計同前 L=2260mm。4.2.2.2 輥徑尺寸 據(jù)經(jīng)驗當軋件較厚時 由于要求較大工作輥直徑，取D/D較小值 由表3-3得(軋鋼機械 鄒家祥主編) 取D/D=1.5得D=D/1.5=800mm4.2.2.3 輥頸尺寸 取d/D=0.75 ；d= 0.75800=600 mm 輥頸長度：取l/d=1.0 得l=600mm。4.2.2.4 輥頸與輥身的過度圓角r 由r/D=0.10.12 取0.1 得r=0.1800=80mm4.2.2.5 輥頭設(shè)計 選擇萬向輥頭 選擇原因同

13、二輥。各部分的尺寸關(guān)系如下所示：Dmin=DmaxDmax重車率 中厚板軋機最大重車率5%-8% 取5%Dmin=8008005%=760 mm D1=Dmin(5-15mm) 取D= Dmin10=750mm；S=（0.25-0.28）D=187.5210mm 取S=210 mm；a=(0.5-0.6) D=375 450mm 取a=400mm；b=(0.15-0.2) D112.5150mm 取 b=150mm；c=b=150mm。4.2.2.6 輥頸與輥身的過度圓角r 取r=0.1D=0.11200=120mmC4.2.3校核咬入熱軋鋼板咬入角一般=15-22，低速咬入角可取=20，hm

14、ax=D（1-cos）=7500.06=56mm，精軋各道次壓下量h最大為1mm，滿足咬入。第五章 軋制力的計算5.1速度圖的選擇 由于整個軋制過程中，軋件較長，所以選擇梯形圖較理想。5.2軋制速度的設(shè)計（n,n2 ,n3, a ,b）二輥軋機：轉(zhuǎn)速04080rpm，過載系數(shù)2.25四輥軋機：轉(zhuǎn)速060120rpm，過載系數(shù)2.5根據(jù)經(jīng)驗資料，取平均加速度a=40rpm/s, 平均減速度b=60rpm/s。圖3 速度圖在二輥軋機上軋制：取咬入轉(zhuǎn)速n=20rpm，n2nH（nH電機最大轉(zhuǎn)速） 取n2=40rpm ，n3=30rpm在四輥軋機上軋制：取咬入轉(zhuǎn)速n=40rpm，n2nH （nH電機最

15、大轉(zhuǎn)速） 取n2=60rpm ，n3=50rpm5.3速度圖 5.4計算各道次時間假定第一道次：空載加速時間為 tj ，加速軋制時間為 t2 ，等速軋制軋制時間 t3 ，減速軋制時間為t4 ，空載加速時間為t5 。對于二軋輥軋機：空載加速時間：t1=n/a =20/40=0.5 s加速軋制時間:t2 =(n2-n)/a =(40-20)/40=0.5 s等速軋制時間：t3 =0.24 s減速軋制時間：t4 =(n2-n3)/b=(40-30)/60=0.17 s空載減速時間：t5 =n3/a=30/60=0.5 s純軋時間：tZ= t2+ t3 + t4 =0.5+0.24+0.17=0.91

16、 s當軋件長度L3.5m ，間隙時間取tj=2.5 s當軋件長度 3.5m L 8m ,間隙時間取tj=4 s因為L=1.6m 5 所以輥頸安全6.2.2.3輥頭強度校核 圖5 工作輥輥頭受力分析圖當萬向聯(lián)接軸傳遞的扭轉(zhuǎn)力矩為M時，合力P為P=M/(b0-2b/3) 式中b0扁頭的總寬度 b扁頭一個分支的寬度根據(jù)軋制理論與工藝 表7-3： ； ； ；N N.mmHwMn 則校核彎曲力矩 ；故輥頭符合安全要求 則四輥安全6.3接觸應(yīng)力 鑄鐵軋輥的彈性模量=115Gpa，泊松比 =0.3，=0.252合金鍛鋼軋輥的彈性模量=206Mpa，泊松比=0.3，=0.141=0.293=1.5=1.5=1

17、.5=6553 KNmm=1.72Mpa 工作輥和支承輥HS45，=2100Mpa， =640Mpa；， ，所以工作輥和支承輥都滿足生產(chǎn)要求。第七章 主電機容量校核7.1計算軋制力矩 根據(jù)計算公式， l表示接觸弧長度，根據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計，熱軋板帶材=0.40.6取=0.5。第一道次：=2；其它道次計算方法如上，計算結(jié)果見表6。7.2 附加摩擦力矩的確定7.2.1 軋輥軸承中的附加摩擦力矩 ；d-軋輥輥頸直徑，f -軋輥軸承摩擦系數(shù)，對于滑動軸承取f=0.070.1，f=0.08第一道次： =4.46；7.2.2 傳動機構(gòu)中的摩擦力矩 （-1）（） 傳動機構(gòu)效率（一級齒輪傳動效率一般為0.96

18、0.98）i軋輥與主電機的傳動比;軋制力矩； 軋輥軸承中的附加摩擦力矩取=0.98 i齒輪傳動比（取i=1）（-1）（0.55）=0.0167 MNm7.2.3附加摩擦力矩的計算 Mm=+=0.2676+0.0167=0.284 MNm軋輥軸承中的附加摩擦力矩傳動機構(gòu)中的摩擦力矩。7.3 空轉(zhuǎn)力矩的計算空轉(zhuǎn)力矩的計算公式為： MK=(0.030.06)MH MH電動機的額定扭矩（取MK=0.03MH） 則二輥軋機主電機空轉(zhuǎn)力矩為：MK=0.03MH=0.03四輥軋機主電機空轉(zhuǎn)力矩為：MK=0.03MH=0.030.82其它道次計算方法如上，計算結(jié)果見下表 表6 各道次空轉(zhuǎn)力矩表道次123456

19、78MZ（MNm）0.5500.0880.8090.4660.8900.5670.2600.035Mm1（MNm）0.2670.4620.4260.2940.6000.5400.3470.096Mm2（MNm）0.0170.0270.0250.0150.0290.0220.0120.003Mm（MNm）0.2840.4890.4510.3090.6300.5620.3590.099Mk（MNm）0.0720.0720.0720.0720.0720.0500.0500.0507.4軋輥力矩圖 靜力矩Mj= MZ/iMmMk i=1，即Mj= MZMmMk加速軋制時，動力矩Md =GD2a/375

20、 查閱相關(guān)資料可知 12CrNi3Al的密度是7.82g/cm3 所以 Md = MNm減速軋制時，動力矩Md =GD2b/375所以 Md =0.236 MNm 因為Md Mj 所以忽略動力矩Md 在各個期間內(nèi)轉(zhuǎn)動的總力矩為：加速軋制期 M2=MjMd，不考慮動力矩，則M2=Mj=MZMmMk=0.55+0.284+0.072=0.906 MNm等速軋制期 M3=Mj=0.906MNm減速軋制期 M4= MjMd=Mj=0.67 MNm空載加速期 M1= MkMd=Mk=0.229 MNm空載減速期 M5=MkMd=Mk=-0.164 MNm道次12345678M10.2290.2290.2

21、290.2290.2290.2070.2070.207M20.9061.4391.3320.8471.5921.1790.6690.184M30.9061.4391.3320.8471.5921.1790.6690.184M40.6701.2031.0960.6111.3560.9430.433-0.054M5-0.164-0.164-0.164-0.164-0.164-0.186-0.186-0.186 表7 各道次力矩表(表中力矩單位均為MNm) 7.5計算各機架電機最大輸出力矩及等效力矩 等效力矩Mjum計算公式如下： Mjum= 式中：tn軋制時間內(nèi)各段純軋時間的總和 tn軋制周期內(nèi)各段間隙時間的總和 Mn各段軋制時間所對應(yīng)的力矩 Mn各段間隙時間所對應(yīng)的空轉(zhuǎn)力矩7.5.1二輥軋機等效力矩計算tn=t1+t2+t3+t4+t5=0.91+1.13+0.88+1.17+1.60=5.69stn= t1 + t2 + t3 + t4 + t5 =17.5+2.5+2.5+2.5+2.5=20.5s =)=50.329stn +tn =26.19s等效力矩：Mjum1 = = =1.013 MNm 7.5.2四輥軋機等效力矩計算tn