材料成形工藝學(xué)軋制制度確定

1、板帶材軋制制度的確定軋制工藝的內(nèi)容: 壓下制度、速度制度、溫度制度、張力制度及輥型制度等 軋制工藝的制訂原則: 1）在設(shè)備能力允許的條件下盡量提高產(chǎn)量； 2）在保證操作穩(wěn)定方便的條件下提高質(zhì)量； 3）應(yīng)保證板帶材組織性能和表面質(zhì)量。12345672）在保證操作穩(wěn)定方便的條件下提高質(zhì)量；89軋制工藝的制訂步驟 制定壓下規(guī)程的方法很多，一般為經(jīng)驗(yàn)法和理論法兩大類。經(jīng)驗(yàn)方法是參照現(xiàn)有類似軋機(jī)行之有效的實(shí)際壓下規(guī)程（經(jīng)驗(yàn)資料）進(jìn)行壓下分配及校核計(jì)算。理論方法就是從充分滿足前述制定的軋制規(guī)程的原則要求出發(fā)，按預(yù)設(shè)的條件通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算或圖表方法，以求最佳的軋制規(guī)程。這是理想和科學(xué)的方法。 10通常板帶生

2、產(chǎn)制訂壓下規(guī)程的方法和步驟為1）根據(jù)原料、產(chǎn)品和設(shè)備條件，在咬入能力允許的條件下，按經(jīng)驗(yàn)分配各道次壓下量，這包括直接分配各道次絕對壓下量或壓下率、確定各道次壓下量分配率及確定各道次能耗負(fù)荷分配比等各種方法；2）制定速度制度，計(jì)算軋制時(shí)間并確定逐道次軋制溫度；3）計(jì)算軋制壓力、軋制力矩及總傳動(dòng)力矩；4）校核軋輥等部件的強(qiáng)度和電機(jī)過載過熱能力；5）按前述制訂軋制規(guī)程的原則和要求進(jìn)行必要的修正和改進(jìn)。 11設(shè)計(jì)題目：用鋼種為Q235、斷面尺寸為1151600毫米的板坯軋制8290017500毫米鋼板的壓下規(guī)程設(shè)計(jì)。 已知條件：開軋溫度1200，橫軋時(shí)開軋溫度1120；軋機(jī)為單機(jī)架四輥可逆式，設(shè)有大立

3、輥及高壓水除鱗裝置，機(jī)前還設(shè)有回轉(zhuǎn)板坯的錐形輥道；工作輥輥身直徑930980毫米，支持輥輥身直徑16601800毫米、輥頸直徑1300毫米，輥身長度4200毫米；工作輥軸承為滾動(dòng)軸承，支承輥軸承為油膜軸承；軋機(jī)最大允許軋制壓力42000KN；主電機(jī)功率24600KW，轉(zhuǎn)速03060rpm，a=40rpm/s, b=60rpm/s，最大允許扭轉(zhuǎn)力矩22240KJ。 12132、制定壓下規(guī)程 1）確定板坯長度： 板坯長度依據(jù)毛板尺寸和板坯斷面尺寸按體積不變定律求出。 確定毛板尺寸時(shí)一般取軋件軋后兩邊剪切余量為b=100 mm2，頭尾剪切余量為l=500 mm2。 2）確定軋制方法： 主要是確定粗軋

4、操作方法。粗軋操作方法主要有： 全縱軋法當(dāng)板坯寬度達(dá)到毛板寬度要求時(shí)采用。它的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量高，但鋼板組織和性能存在嚴(yán)重的各向異性，橫向性能特別是沖擊韌性太低。 橫軋-縱軋法當(dāng)板坯寬度小于毛板寬度而長度又大于毛板寬度時(shí)采用。其優(yōu)點(diǎn)是板坯寬度與鋼板寬度可靈活配合，鋼板的橫向性能有所提高（因橫向延伸不大），各向異性有所改善；缺點(diǎn)是軋機(jī)產(chǎn)量低。 縱軋-橫軋法當(dāng)板坯長度小于毛板寬度時(shí)采用。由于兩個(gè)方向都得到變形且橫向延伸大，鋼板的性能較高。 角軋-縱軋法當(dāng)軋機(jī)強(qiáng)度及咬入能力較弱（如三輥勞特軋機(jī)）時(shí)或板坯較窄時(shí)采用。 全橫軋法當(dāng)板坯長度達(dá)到毛板寬度要求時(shí)采用。 143）分配各道壓下量，排出壓下規(guī)程表： 采用

5、按經(jīng)驗(yàn)分配壓下量再校核、修正的設(shè)計(jì)方法。 4）校核咬入條件： 按 計(jì)算最大壓下量，并使 。熱軋鋼板時(shí)最大咬入角為1522，并按最小工作直徑計(jì)算。 15一、限制壓下量的因素 限制壓下量的因素：金屬塑性、咬入條件、軋輥強(qiáng)度及接軸叉頭等的強(qiáng)度條件、軋制質(zhì)量。最大咬入角與軋制速度的關(guān)系見表。軋制速度 /m.s-1 00.51.01.52.02.53.5最大咬入角/0252322.52221171116二、道次壓下量的分配規(guī)律 1）開始道次受到咬入條件的限制，同時(shí)考慮到熱軋的破鱗作用及坯料的尺寸公差等，為了留有余地，給予小的壓下量。2）以后為了充分利用鋼的高溫給予大的壓下量。3）隨著軋件溫度下降，軋制壓

6、力增大，壓下量逐漸減小。最后為了保證板形采用較小的壓下量，但這個(gè)壓下量又必須大于再結(jié)晶的臨界變形量，以防止晶粒過粗大，如圖所示。173、確定速度制度 1）選擇各道咬入、拋出轉(zhuǎn)速、限定轉(zhuǎn)速： 結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)確定。當(dāng)軋制速度較高時(shí)，為了減少空轉(zhuǎn)時(shí)間，拋出轉(zhuǎn)速可適當(dāng)取低些。最后一道由于與下一板坯第一道軋輥轉(zhuǎn)向相同，軋輥不需反轉(zhuǎn)而只需調(diào)整輥縫即可，故可取npnd。 2）確定各道間隙時(shí)間： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料，在四輥軋機(jī)上往返軋制過程中，不用推床定心（l8米時(shí)，取tj4秒。當(dāng)軋件需回轉(zhuǎn)時(shí)，間隙時(shí)間要取大些。 3）確定速度圖形式： 中厚板生產(chǎn)中，由于軋件較長，為方便操作，采用梯形速度184）計(jì)算各道純軋時(shí)間，確定

7、軋制延續(xù)時(shí)間： 純軋時(shí)間tzh=加速軋制時(shí)間穩(wěn)定軋制時(shí)間減速軋制時(shí)間。 若軋件是在穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下咬入、軋制、拋出的，即整個(gè)軋制過程中轉(zhuǎn)速不變。 194、校核軋機(jī) 1）計(jì)算各道軋制溫度： 要計(jì)算各道次軋制溫度，首先必須計(jì)算各道次的溫度降： 另外，由于軋件頭部和尾部溫度降不同，為設(shè)備安全著想，確定各道溫度降時(shí)應(yīng)以尾部（因尾部軋制溫度比頭部低）為準(zhǔn)。 2）計(jì)算各道變形程度： 壓下率3）計(jì)算各道平均變形速度： 204）確定各道變形抗力： 變形抗力的確定可先根據(jù)相應(yīng)道次的變形速度、軋制溫度由該鋼種的變形抗力曲線查出變形程度為30時(shí)的變形抗力，再經(jīng)過修正計(jì)算即可得出該道次實(shí)際變形程度時(shí)的變形抗力。5）計(jì)算各道

8、平均單位壓力： 熱軋中厚板生產(chǎn)時(shí)，平均單位壓力用西姆斯公式計(jì)算：。 式中 應(yīng)力狀態(tài)影響系數(shù)，可由美坂佳助公式計(jì)算： 6）計(jì)算各道總壓力，校核軋機(jī)能力： 各道次軋制總壓力為。若PmaxP，則軋機(jī)強(qiáng)度足夠。 215、校核電機(jī)： 1）計(jì)算各道軋制力矩： 2）計(jì)算各道附加摩擦力矩： 附加摩擦力矩由軋輥軸承中的摩擦力矩Mm1和軋機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的摩擦力矩Mm2兩部分組成。 在3）計(jì)算空轉(zhuǎn)力矩： 軋機(jī)空轉(zhuǎn)力矩MK根據(jù)實(shí)際資料可為電機(jī)額定力矩的（36）。 4）計(jì)算動(dòng)力矩： 當(dāng)軋輥轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)要產(chǎn)生動(dòng)力矩。此處由于采用穩(wěn)定速度咬入，即咬鋼后并不加速，而減速階段的動(dòng)力矩使電機(jī)輸出力矩減小。故在計(jì)算最大電機(jī)力矩時(shí)都

9、可以忽略不計(jì)。 5）確定各道總傳動(dòng)力矩： 總傳動(dòng)力矩MMz/iMmMKMd。 6）繪制電機(jī)負(fù)荷圖： 表示電機(jī)傳動(dòng)力矩（負(fù)荷）隨時(shí)間而變化的圖示即為電機(jī)負(fù)荷圖。當(dāng)軋機(jī)轉(zhuǎn)速n大于電機(jī)額定轉(zhuǎn)速nH時(shí)，電機(jī)將在弱磁狀態(tài)下工作，此時(shí)在相應(yīng)階段的傳動(dòng)力矩值應(yīng)當(dāng)修正。22粗軋23242526ABCEFDGHtZHtjnynpndt,sn,r/m粗軋出口速度：2-4.5m/s粗軋機(jī)組能力參數(shù)計(jì)算：采用單件軋件寬度的軋制壓力估算值（如1.0-1.1）104N/mm乘以軋件的寬度和鋼種修正系數(shù)簡單大致求出。27連軋機(jī)組軋制規(guī)程設(shè)定的主要內(nèi)容：確定空載輥縫和速度。也就是壓下、速度、溫度制度。方法：1、人工操作，試制

10、規(guī)格 2、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 第一次計(jì)算：精軋之前，利用數(shù)學(xué)模型預(yù)測計(jì)算負(fù)荷分配、壓下規(guī)程、軋制力、各架空載輥縫及出后厚度、活套張力。 第二次計(jì)算：帶坯到達(dá)精軋入口時(shí)， 再次計(jì)算溫降，進(jìn)行軋制規(guī)程的調(diào)整。 第三次計(jì)算：帶鋼進(jìn)入精軋第一、二機(jī)架后，利用實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行“自適應(yīng)”計(jì)算，進(jìn)一步修正以后各機(jī)架的設(shè)定值。 2829能耗負(fù)荷分配法 連軋機(jī)組軋制規(guī)程設(shè)計(jì)常采用能耗負(fù)荷分配法。 (1)等功耗分配法。讓每架軋機(jī)軋制時(shí)所消耗的功率相等。 利用能耗曲線資料進(jìn)行負(fù)荷分配的方法通常有： (2)等相對功率分配法。連軋機(jī)組各軋機(jī)的主電機(jī)容量并不相等 。(3)按負(fù)荷分配系數(shù)或負(fù)荷分配比進(jìn)行分配的方法。 3

11、0以七架熱連機(jī)為例的設(shè)計(jì)步驟如下：(1)輸入給定數(shù)據(jù)。粗軋帶坯的厚度和寬度由粗軋末架后面的射線測厚儀及光電測寬儀測得。同時(shí)測得出口溫度。 (2)確定軋制總功率。當(dāng)精軋溫度和鋼種已知時(shí)，便可利用能耗曲線確定由帶坯軋成成品所需的總軋制功率。 (3)分配負(fù)荷。將求得精軋機(jī)組的總功率消耗分配到各機(jī)架上去?？筛鶕?jù)具體設(shè)備條件及制訂規(guī)程的原則要求，采用負(fù)荷分配方法確定出各種產(chǎn)品在各機(jī)架上的負(fù)荷分配比。 (4)確定各機(jī)架出口厚度?？筛鶕?jù)各機(jī)架的負(fù)荷分配比，用數(shù)學(xué)模型計(jì)算出各機(jī)架的出口厚度。也可由負(fù)荷分配比表計(jì)算出各機(jī)架的累積能耗，據(jù)此由能耗曲線即可查出對應(yīng)的各機(jī)架的軋出厚度。 31(5)確定最末機(jī)架F7的出

12、口速度v7。 (6)確定其他各機(jī)架軋制速度。末架軋制速度確定之后，便可按秒體積流量相等原則， 按各架軋出厚度(h17，)和前滑率(S 17)(見前滑)求出各架軋輥速度(v 17)。前滑率S主要為壓下率的函數(shù)，可通過理論公式或經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。連軋機(jī)各架軋制速度應(yīng)有較大的調(diào)整范圍。根據(jù)流量方程，連軋機(jī)組的速度范圍v 1/v7)應(yīng)為速度錐圖32(7)校核功率。各機(jī)架軋制速度確定以后，用能耗曲線進(jìn)行功率校核。各機(jī)架所需功率(Ni)為式中(Q-Qi-1)為單位能耗，即每軋一噸鋼所消耗的千瓦時(shí)數(shù)；V為金屬秒體積流量，V=Bh7v7(為鋼的密度)。 33(8)計(jì)算軋制力考慮壓扁后軋輥半徑R為式中E、為軋輥

13、材料的彈性模量及泊松數(shù)。則壓扁后的變形區(qū)長度為34(9)設(shè)定各機(jī)架壓下位置即空載輥縫值。 生產(chǎn)中為了提高預(yù)報(bào)精度，實(shí)際控制時(shí)還需加進(jìn)軋機(jī)剛度補(bǔ)償和軸承油膜厚度補(bǔ)償，即其實(shí)際壓下位置設(shè)定值應(yīng)為式中L為輥身長度；B、分別為板帶寬度及寬度修正系數(shù)(可預(yù)先實(shí)測求出)；、G分別為油膜厚度修正項(xiàng)及測厚儀常數(shù)項(xiàng)。 353615.2.4. 冷軋板帶鋼軋制工藝制度的制定1.變形制度(壓下規(guī)程)的制定制定的工藝特點(diǎn)和方法現(xiàn)代冷連軋機(jī)的設(shè)定計(jì)算2.速度制度的制定3.張力制度的制定37工藝特點(diǎn)A.冷軋變形程度的確定主要取決于：所軋鋼種的特性，原料及成品的厚度，所采用的冷軋工藝及軋機(jī)能力等.應(yīng)充分考慮到各種提高冷軋效率

14、的手段與可能性.各道次壓下量的分配，如前述原則.B.制定壓下規(guī)程必須確定與之相應(yīng)的張力制度.方法：先按經(jīng)驗(yàn)并按規(guī)程設(shè)計(jì)的一般原則和要求，對各道次壓下進(jìn)行分配；進(jìn)而按工藝要求并參考經(jīng)驗(yàn)資料，選定各道次間的單位張力；最后校核設(shè)備的負(fù)荷及各限制條件，并作適當(dāng)修正.3839 例題：由退火原料開始軋制，帶鋼原始厚度為1.85mm，軋制0.38mm的產(chǎn)品，鋼種為Q215，軋輥直徑為400/1300,最大允許軋制力為18MN,卷取機(jī)最大張力為0.1MN,拆卷張力為34KN,摩擦系數(shù)第一道不噴油取0.08，以后噴乳化液去0.05-0.06。計(jì)算其壓下規(guī)程。 Q215F鋼種的加工硬化曲線如圖3-11所示。 40

15、冷軋時(shí)的帶鋼變形阻力 冷軋時(shí)，由于存在加工硬化現(xiàn)象，在計(jì)算冷軋薄板平均單位壓力時(shí)，軋件材料變形阻力(對冷軋亦可稱為屈服極限)需按考慮加工硬化后的來選用。由于存在加工硬化的影響，各道次的變形阻力不僅與各道次變形程度有關(guān)，而且還與前面各道次的總變形程度有關(guān)。對各道次來說，沿接觸弧上金屬變形阻力也是變化的，出口處比入口處要大。 計(jì)算時(shí)一般把變形區(qū)作為圓弧(或拋物線)變化來計(jì)算平均總變形程度總，按此平均總變形程度來查出變形阻力(即0.2)。 平均總變形程度總用下式計(jì)算： 41平均總變形程度總用下式計(jì)算：42 第1道：ho=1.85mm，h1=1.0mm，h=0.85mm，由于為退火狀態(tài)進(jìn)行軋制，故入口

16、壓下率0為零，出口壓下率為：平均總壓下率總為： 總=O.40+0.61=0.40+0.646=28 斯通平均單位壓力公式寫成下式：43斯通平均單位壓力公式計(jì)算圖表利用彈性壓扁接觸弧長公式經(jīng)數(shù)學(xué)變換，可得下式：按上式可作出圖表，根據(jù)具體軋制條件計(jì)算出y ,z，值,兩點(diǎn)連成一條直線，直線與S形曲線的交點(diǎn)即為所求x.44再根據(jù)x值可解出壓扁弧長度，代入斯通平均單位壓力公式解出平均單位壓力值。為計(jì)算方便，下表給出外摩擦影響系數(shù)值。45什么叫最小可軋厚度？怎樣使軋機(jī)軋出更薄的產(chǎn)品?極薄帶生產(chǎn) 在一定軋機(jī)上軋制某種產(chǎn)品時(shí)，隨著帶鋼的逐漸變薄，壓下愈來愈困難，當(dāng)帶鋼厚度薄到某一限度后，不管如何旋緊壓下螺絲或

17、加大液壓壓下的壓力，不管反復(fù)軋制多少道，也不可能再使產(chǎn)品軋薄。這時(shí)帶鋼的極限厚度稱為最小可軋厚度。 在軋制中，軋件與軋輥相互作用,軋件在軋輥?zhàn)饔孟庐a(chǎn)生塑性變形。當(dāng)然，軋件也伴有微小的彈性變形，通過軋輥后有一極小的彈性變形量恢復(fù)，增加了軋件厚度。軋機(jī)、軋輥等受軋件的反力產(chǎn)生彈性變形。如圖所示，厚度為H的軋件經(jīng)過軋輥壓下h總，但軋輥彈性變形使軋件減少壓下h1，同時(shí)軋件出軋輥后，彈性變形恢復(fù)又使軋件壓下減少h2，結(jié)果，軋件實(shí)際壓下量為：46由上式可知，當(dāng)時(shí)，軋件通過軋輥將不產(chǎn)生壓下。這時(shí)的軋件的厚度就叫最小可軋厚度。47 帶鋼最小可軋厚度不僅僅由軋機(jī)工作輥直徑這一因素所決定，還取決于金屬材料的性質(zhì)、

18、張力、潤滑情況、軋輥材料等。帶鋼最小可軋厚度為：M.D.stone公式一般工作輥輥徑與成品帶材厚度的比例關(guān)系按下式來選取或確定： 48要想軋制厚度更薄的帶鋼，采取的措施： (1)有效地減小金屬在軋制過程中的實(shí)際變形抗力，適當(dāng)安排軟化熱處理。 （2）減小工作輥直徑，多輥軋制。 （3）采用高效率的工藝潤滑劑， （4）適當(dāng)采用張力軋制， (5)增加軋機(jī)的剛性，主要是要有效地減小軋輥的彈性壓扁。 例如，二十輥冷軋機(jī)采用直徑小達(dá)10mm的碳化鎢工作輥，其彈性模量E幾乎是一般合金鍛鋼輥的30倍，可軋制厚度小達(dá) 0001mm的極薄帶鋼。49日本森吉米爾公司1969年 軋制1250mm寬的軟鋼帶時(shí)，普通四輥冷軋機(jī)的最小可軋厚度為0.25mm，而用森吉米爾軋機(jī)可軋到O.06mm。