年產(chǎn)量136萬噸的寬厚板廠設(shè)計說明書

74/74內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計講明書（畢業(yè)論文）題目：設(shè)計年產(chǎn)136萬噸的4100mm寬厚板車間學(xué)生姓名：董振華學(xué)號：1076806536專業(yè)：材料成型及操縱工程班級：10級成型5班指導(dǎo)教師：曹建剛（教授）設(shè)計年產(chǎn)量136萬噸的寬厚板廠摘要關(guān)鍵詞：寬厚板；生產(chǎn)工藝；車間設(shè)計；軋制Designofheavyplateplantwith136milliontonannualoutputAbstractKeywords:總論寬厚板要緊用于造船、橋梁、建筑、汽車制造、容器制造、機械制造等行業(yè)，同時隨著國民經(jīng)濟的增長，需求量也大為增加，品種范圍也十分廣泛。1.1國內(nèi)外寬厚板生產(chǎn)進(jìn)展概況1.1.1國內(nèi)寬厚板生產(chǎn)進(jìn)展概況新中國成立之后，蘇聯(lián)的援助建設(shè)下，我國的寬厚板軋機有了專門大的進(jìn)展，在質(zhì)量和性能上都有了明顯提高。我國先后又在武鋼建成3800mm寬厚板軋機、濟鋼3500mm寬厚板軋機等13套三輥勞特式軋機，為我國以后的板材進(jìn)展提供了堅實的基礎(chǔ)。70年代以后，由于國外市場的限制對我國出口先進(jìn)設(shè)備技術(shù)，我國開始了自行研制板材的生產(chǎn)，并逐步向?qū)挵宸较蜻M(jìn)展研制。在1978年舞陽鋼廠自行研制設(shè)計制造了第一套4200mm寬厚板軋機；首鋼從國外引進(jìn)國外已淘汰不用的二手設(shè)備3300mm寬厚板軋機，但這倆套軋機設(shè)備也滿足那個時候我國國防建設(shè)的需要[1]。改革開放后，我國的寬厚板軋機大多在原有的基礎(chǔ)之上再稍加改進(jìn)和引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行改裝，能解決差不多上的軋機的尺寸偏小、長度偏短、寬度偏窄、板型質(zhì)量差、偏差大以及在經(jīng)濟效益上有了專門大的提高。最后，我國通過十幾年的改進(jìn)、進(jìn)展和引進(jìn)國外較先進(jìn)技術(shù)，不斷的提高了軋機的產(chǎn)能、生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，同時我國的軋機也具備較先進(jìn)電控設(shè)備、熱處理工藝和操縱軋制操縱冷卻的裝備技術(shù)水平。進(jìn)入21世紀(jì)以后，我國的經(jīng)濟水平達(dá)到前所未有的提高，國內(nèi)GDP也迅速提高。我國的鋼鐵企業(yè)開始了雨后春筍大量從國外引進(jìn)新的寬厚板軋機生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)，使得生產(chǎn)的品種范圍擴寬，生產(chǎn)的領(lǐng)域范圍也更大。十一五期間，酒鋼引進(jìn)了一套具有高強度的3800mm寬厚板軋機，同時實現(xiàn)了厚度自動操縱和過程自動化生產(chǎn)。寶鋼5000mm軋機投產(chǎn)，鞍鋼、濟鋼、武鋼進(jìn)行寬厚板軋機的改造和自主技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用。最近些年，我國首鋼、寶鋼、鞍鋼通過自主研發(fā)和引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備相結(jié)合，建成了一批4000mm以上的大型寬厚板軋機，繼承了世界上國外先進(jìn)企業(yè)寬厚板軋制技術(shù)和設(shè)備，同時結(jié)合我國自主研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)和操縱相結(jié)合，使得我國寬厚板工藝、技術(shù)和產(chǎn)品達(dá)到國際技術(shù)水平的行列。1.1.2國外寬厚板生產(chǎn)進(jìn)展概況在西方經(jīng)歷了倆次工業(yè)革命后，在十九世紀(jì)末期，歐洲的英國、德國和法國等工業(yè)化初期的國家，先后出現(xiàn)了生產(chǎn)寬厚板的小型作坊工廠。美國在1850年生產(chǎn)初用二輥可逆式軋機軋制出中板，到了1864年美國設(shè)計世界上第一套三輥勞特式軋機，軋材不需要旺夫反轉(zhuǎn)，通過升降臺上下移動進(jìn)行軋制；再到1891年，為適應(yīng)軍隊艦船、商船的進(jìn)展，提高板材的設(shè)置精度，美國設(shè)計出第一套四輥可逆式中板軋機；1907年，為進(jìn)一度提高鋼材的精度和質(zhì)量，美國又設(shè)計出世界第一套萬能厚板軋機，在當(dāng)時是最先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備[2]。二戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭催生出的兵器，需要更好質(zhì)量的板材為坦克、艦船、汽車等作原料，在日內(nèi)瓦建成了一套3350mm半連續(xù)式中板軋機，年產(chǎn)能達(dá)到188萬噸,成為當(dāng)時世界上生產(chǎn)中板最多的軋機；到1910年，捷克設(shè)計投產(chǎn)一4500mm二輥厚板軋機；再到1940年，原蘇聯(lián)設(shè)計投產(chǎn)了5300mm四輥厚板軋機。在此期間，歐洲大陸陸續(xù)投產(chǎn)4000-4500mm一大批寬厚板軋機，并促進(jìn)了當(dāng)時寬厚板生產(chǎn)技術(shù)的革新。二戰(zhàn)結(jié)束后，全球經(jīng)濟開始復(fù)蘇，人民生活的提高。機械制造、造船、橋梁、建筑、壓力容器罐和大口徑輸油管、輸送管等部門的進(jìn)展，能源開發(fā)和焊接技術(shù)的進(jìn)步，以及遠(yuǎn)洋運輸?shù)哪芰Γ瑢捄癜宓男枨罅?、質(zhì)量性能上以及種類上，都有專門大的要求。1.2新建車間的可行性及必要性分析設(shè)計講明：設(shè)計年產(chǎn)136萬噸的寬厚板廠（典型產(chǎn)品為Q235鋼，規(guī)格為18mm、32mm，18mm占年產(chǎn)量6.5%），以包頭地區(qū)選址為依據(jù)，進(jìn)行建廠并參考設(shè)計與分析。1.2.1工業(yè)用地情況包頭位于渤海經(jīng)濟區(qū)與黃河上游資源富集的地域區(qū)交匯處，位于內(nèi)蒙古中西部，南臨黃河，蒙古高原南部，河套平原接壤，南與土默川平原相接?？偯娣e27691平方公里，其中山地占14.49%，丘陵草原占75.51%，平原占10%。已開發(fā)和利用的土地中，市區(qū)面積140余平方公里[3]。大面積草原、平原地域利于大面積、大規(guī)模、整體性建設(shè)廠房區(qū)。包頭是連接華北地區(qū)和西北地區(qū)重要的交通樞紐帶，使得那個地點有著重要的戰(zhàn)略要地。包頭在歷史上是西北重要的貿(mào)易地區(qū)。新中國成立后，包頭得到更快的進(jìn)展。在經(jīng)歷50多年的建設(shè)，建成了以冶金、機械制造、化工等為主包括生產(chǎn)出鋼鐵、大型機械、鋼管、有色金屬、磁性材料、電子、稀土、釀造、紡織品、服裝、皮革、造紙、制糖、化肥、陶瓷、印刷以及民族用品、藝術(shù)工藝、生活用品等比較齊全的新興大都市工業(yè)基地。1.2.2物料供應(yīng)情況包頭境內(nèi)的大青山、烏拉山以及白云鄂博高地，在數(shù)百萬年間，經(jīng)歷了多次的強烈地質(zhì)作用，地下形成了大量礦產(chǎn)豐富的資源。礦產(chǎn)資源品種多、儲量大、品位高、分布集中，利于開發(fā)。在探明的礦產(chǎn)種類有72種，礦產(chǎn)類型14個，產(chǎn)地達(dá)400多處。要緊礦產(chǎn)資源有煤、油頁巖、鐵礦、稀土、鈦、鈮、錳、黃金、銅、云母、石灰石、大理石、高嶺石、脈石、螢石、石墨、石膏、石棉、方解石、珍寶巖、鉀長石等礦種。鐵礦資源已探明儲量為13.08億噸，產(chǎn)出有多處，目前利用的鐵礦處有白云鄂博礦區(qū)、黑腦包礦區(qū)、公益民礦區(qū)三處。為包鋼提供了原材料基地，白云鄂博礦區(qū)是個大型礦區(qū)，其中稀土不僅是礦產(chǎn)資源，依舊我國的戰(zhàn)略資源優(yōu)勢。煤炭要緊來自于固陽和大青山盆地分布的資源，已探明儲量為10億多噸，為煉鐵、化工、生活能源提供了保障[3]。1.2.3水資源供應(yīng)情況包頭的進(jìn)展有著充足的水資源做后盾。可提供包頭市區(qū)用水的資源有地下水資源、水庫水還有黃河水。黃河流經(jīng)包頭境內(nèi)214公里，水深1.6到9.3米，水面寬從130米到458米。平均流速為1.4米每秒，到了汛期最大流量達(dá)每秒6400立方米，年平均徑流量為260億立方米，為包頭的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人民的生活提供了足夠的水資源。此外，還有哈德門溝、困都淪河、五當(dāng)溝、水澗溝、美岱溝、艾不蓋河等河流，水流量可觀，也是重要能夠利用的水資源[3]。1.2.4交通運輸情況包頭是內(nèi)蒙古交通運輸最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，呼包銀經(jīng)濟帶、呼包鄂都市群的中心都市之一，全市公路總里程達(dá)到6739公里，人均公路長度居全國之首[4]。交通四通發(fā)達(dá)，給運輸帶來方便。其中，包頭作為連接西北、華北的重要樞紐。那個地點是鐵路及郵電并存的信息樞紐，包頭火車站開通了京包、包蘭、包新、包神、包西、包環(huán)線。北可到重要的鐵礦去白云鄂博，西去新疆、青海等地，南到蘭州、西安、太原，東去北京、天津。同時還開通去往四川成都，上海的鐵路航線。新中國成立之初新建的機場，通過幾十年的改造擴建，像大型客機波音737如此的飛機也能滿足起降的需要。同時，物流貿(mào)易也在這都市迅速進(jìn)展，給都市也帶來了活力，注入了新的服務(wù)。1.2.5寬厚板的銷售現(xiàn)狀21世紀(jì)以后，國內(nèi)的經(jīng)濟得到快速進(jìn)展，人民的物質(zhì)生活提高。人們對能源的需求，不僅刺激著汽車、建筑、造船、大型機械、輸送管等行業(yè)的進(jìn)展。這些行業(yè)也大量需要原材料的供應(yīng)、質(zhì)量、性能的要求。盡管，近年來寬厚板功大于需求，寬厚板的銷售狀況低迷，但總體銷售前景大為樂觀。如依照上海生產(chǎn)資源交易市場一些鋼貿(mào)公司的開盤價如下：二線資源（14-20mm)普板價格為每噸3480元,營口產(chǎn)普板價格每噸為3510元；一線資源，如馬鋼產(chǎn)的14-20mm普板價格為每噸3560元，低合金寬厚板主流價格為每噸3680元，40mm普板價格為每噸3560元，低合金寬厚板為每噸3740元[5]。目前價格略漲，但總體寬厚板市場供大于求，需求不足，建筑、造船行業(yè)的需求量下降，不足以帶動寬厚板大的供應(yīng)量，增速放緩。供需依舊是大的差距，不能滿足市場的要求。而特不是一些高附加值的寬厚板產(chǎn)品依舊有專門大的進(jìn)展空間，價格也是可觀，在國際市場依舊是最大的需求量。產(chǎn)品大綱的確定與金屬平衡表的編制2.1產(chǎn)品方案的編制2.1.1產(chǎn)品方案產(chǎn)品方案的含義為是指所設(shè)計的車間擬生產(chǎn)產(chǎn)品的名稱、鋼種、規(guī)格、交貨狀態(tài)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、年打算產(chǎn)量及各鋼種在總產(chǎn)量的比例。表2-1產(chǎn)品方案表序號產(chǎn)品名稱代表鋼號原料規(guī)格（厚×寬×長）mm產(chǎn)品規(guī)格（厚×寬）mm產(chǎn)量（萬噸）占總比例%1碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235A250×2000×220015~25×380042152Q235B250×2000×220030~45×340038143建筑結(jié)構(gòu)鋼SN490B160×1500×260010~20×380030114管線鋼X80210×1800×280030~45×320030115造船板A36250×2200×210030~45×300030116鍋爐板15CrMo250×2200×210025~35×34002597容器板15MnVR180×1400×260010~25×36002598結(jié)構(gòu)鋼板Q295100×1500×260010~25×38002079低合金高強度鋼Q345A100×1500×260010~25×320020710耐蝕鋼板12MnSiCu250×2000×220025~35×320010311橋梁鋼板50W210×1200×260020~30×3600103合計2801002.1.2產(chǎn)品方案的制定原則及編制依據(jù)產(chǎn)品方案的制定原則是在適應(yīng)市場需要的前提下，應(yīng)依照原料、輔助設(shè)施、總圖、環(huán)保、能源、投資等來確定軋鋼車間的設(shè)計規(guī)模。產(chǎn)品方案的編制一般應(yīng)遵循下列原則：產(chǎn)品方案的編制依照國內(nèi)外市場短期和長期對產(chǎn)品數(shù)量、品種、質(zhì)量和性能等方面的需要進(jìn)行調(diào)查，同時，兼顧國民經(jīng)濟各部門情況，即考慮當(dāng)前的需要，又考慮今后進(jìn)展建設(shè)的需要。產(chǎn)品方案的編制應(yīng)考慮國內(nèi)外鋼廠生產(chǎn)的布局和配套設(shè)施以及出口的問題。建廠的地區(qū)條件、自然條件、生產(chǎn)資源、運輸條件、投資等的可能性進(jìn)行分析確定。2.2產(chǎn)品大綱的確定產(chǎn)品大綱要緊包括:車間生產(chǎn)的鋼種和生產(chǎn)規(guī)模；各類產(chǎn)品的品種和規(guī)格；各類產(chǎn)品的數(shù)量和在總產(chǎn)量中所占的比例，以及產(chǎn)品的材料成分比例。本次設(shè)計的品種為：碳素結(jié)構(gòu)鋼、建筑結(jié)構(gòu)鋼、管線鋼、造船板、鍋爐板、容器板、結(jié)構(gòu)鋼板、低合金高強度鋼、耐蝕鋼板、橋梁鋼板進(jìn)行設(shè)計的需求。2.3金屬平衡表依照產(chǎn)品方案和設(shè)計任務(wù)書的要求，其內(nèi)容包括產(chǎn)品方案中每種產(chǎn)品的所需要的原料用量，燒損，幾何損失（切損為主、殘屑），軋廢比例，成材率，金屬消耗系數(shù)，成品量。合理制定以上所需要的內(nèi)容是正確設(shè)計工藝流程的重要依據(jù)基礎(chǔ)。2.3.1確定計算產(chǎn)品的成品率成品率指合格成品質(zhì)量與投料量之間的比例百分?jǐn)?shù)。也確實是講一噸坯料能夠所生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品重量的百分?jǐn)?shù)。其計算公式[6]為：（2-1）式中b--成材率，%；Q--原料重量，t；W--金屬的損失重量，t。2.3.2金屬平衡表的分析金屬消耗系數(shù)是軋鋼生產(chǎn)中最要緊的消耗，通常占產(chǎn)品成本的一半以上，因此，降低金屬消耗對節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本有重要的意義。金屬的消耗通常以金屬消耗系數(shù)表示，其計算公式為：（2-2）K—金屬消耗系數(shù)；W—投入的坯料重量；Q—合格產(chǎn)品的重量。金屬消耗系數(shù)一般由以下金屬消耗組成：(1)燒損：指金屬在高溫下的氧化損失，約0.2--6.0%。它要緊包括坯料在加熱過程中生成的氧化鐵皮和軋制過程中形成的二次氧化鐵皮，據(jù)可能軋鋼生產(chǎn)過程中金屬一次加熱和軋制所形成的氧化損失一般在2.0%左右。(2)切損：指金屬坯料在進(jìn)行切割成比較規(guī)格的成品時失去的金屬損失量。包括切頭、切尾、切邊和由于局部質(zhì)量不合格而必須切除所造成的質(zhì)量損失，約0.1--6.0%。依照現(xiàn)場經(jīng)驗數(shù)據(jù)，熱軋厚板的切損一般是3~4%左右.(3)清理表面消耗：它包括金屬表面和原料表面缺陷處理、酸洗以及軋后成品表面所造成的金屬損失，約占金屬消耗的0.1%。(4)軋廢：軋廢是由于操作不當(dāng)、治理不善或者出現(xiàn)事故所造成的廢品損失，合金鋼軋制要求較高，生產(chǎn)困難，軋廢量較多，一般為1～3%，而碳鋼則可小于1%。生產(chǎn)中除以上損失外，還有取樣、檢驗、混號等造成的金屬損失，但數(shù)量特很多[6]。在制定金屬平衡表中，用以上的金屬損失量為依據(jù)和分析，結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗要求，制訂出符合設(shè)計需要的以下的金屬平衡表。表2-2金屬平衡表序號產(chǎn)品規(guī)格(厚×寬）mm燒損%切損%軋廢%成材率%金屬消耗系數(shù)原料重量（一根）t成品重量萬噸115~25×38001.53.00.495.11.068.6942230~45×34001.43.20.395.11.068.6938310~20×38001.33.10.495.21.064.9330430~45×32001.23.00.395.51.068.3630530~45×30001.33.20.495.11.069.1230625~35×34001.23.00.295.61.069.1225710~25×36001.13.10.395.51.065.1825810~25×38001.23.20.295.41.063.0820910~25×32001.33.00.395.41.063.08201025~35×32001.23.10.395.41.068.69101120~30×36001.43.10.295.31.065.1810第三章車間生產(chǎn)工藝3.1軋機類型[7]3.1.1二輥可逆式軋機二輥可逆式軋機要緊是通過兩個旋轉(zhuǎn)的軋輥將軋件咬入軋機，來實現(xiàn)來料的尺寸變化用來軋鋼。在軋制板材時，軋輥工作面是平面，通過軋機上的壓下裝置調(diào)整輥縫的大小來實現(xiàn)軋件板材的厚度變化。一般的二輥軋機不單獨作為成品軋機的使用，通常與一架四輥精軋機組成一套雙機架寬厚板軋機。這種軋機的工作直徑相對較大，同意的咬入角大，軋制壓力及傳動力矩也先對較大。然而，軋機的剛度小、產(chǎn)品厚度精度較差，一般不適應(yīng)精軋機使用。隨著國內(nèi)的軋機技術(shù)不斷更新，這種軋機正逐步被退出歷史的舞臺。3.1.2三輥勞特式軋機三輥勞特式軋機是由二輥可逆式軋機演變而來，是由兩個直徑相同的上下支撐輥和一個直徑較小的中間工作輥組成，上下輥為不可逆?zhèn)鲃樱虚g工作輥可升降，靠上下輥摩擦帶動，來實現(xiàn)軋制。生產(chǎn)時，軋件在工作輥上下往復(fù)軋制，靠擺動升降臺上下傳遞運送軋制，在上通道軋制時，上輥為工作輥，下輥兼做支撐輥，相反也是如此。與二輥可逆式軋機相比，在可逆軋制傳動時需要依靠直流電機來調(diào)速的那個年代中，三輥勞特式軋機可采納造價較低的交流電機傳動動力，實現(xiàn)往復(fù)軋制，并通過采納飛輪使電機容量減小，因此設(shè)備簡單，投資小。三輥勞特式軋機的中輥受上、下輥的支撐，撓度較小，同時中輥易于更換與輥型配合較好，有利于提高鋼板厚度的精確值。由于采納小的直徑中輥，已顯著降低軋制壓力和操縱能耗，并使鋼板更容易延伸。3.1.3四輥可逆式軋機四輥可逆式軋機是有兩個直徑較小的工作輥和兩個直徑較大的支承輥構(gòu)成，上、下工作輥是由兩臺直流或交流變頻電機可逆軋制。主電機能夠驅(qū)動工作輥，也可驅(qū)動支承輥。該軋機廣泛應(yīng)用于個中板帶材的軋制，是生產(chǎn)板帶材的要緊機型。與二輥可逆式軋機和三輥勞特式軋機相比：四輥軋機的剛度大、軋制規(guī)格范圍廣、產(chǎn)品厚度精度高，在產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量有專門大的優(yōu)勢。盡管這種軋機的設(shè)備、投資較大，然而在適應(yīng)國內(nèi)外的市場需求，已成為要緊的軋機機型，既可用于粗軋機，也可用于精軋機，典型軋機是5500mm和5300mm型軋機。3.1.4萬能式軋機萬能式軋機要緊是在主機架的一側(cè)（或兩側(cè)）安裝了一對（或兩對）立輥的四輥（或二輥），形成由一對水平輥和一對立輥組成的要緊機架可對軋機進(jìn)行的四面軋制，并有二輥水平軋機做輔助設(shè)備的可逆式軋機。這種軋機的設(shè)計是為了生產(chǎn)齊邊的鋼板，不用剪邊，用來降低金屬的損耗，提高成材率。與二輥可逆式軋機、三輥勞特式軋機和四輥可逆式軋機相比：各斷面上各組成部分受到相同的壓縮、變形均勻、軋制出腿較高，要更寬的產(chǎn)品、軋制精度高、軋輥磨損小、能耗小等特點。本次設(shè)計應(yīng)用的是4300m四輥可逆式粗軋機和4300m四輥可逆式精軋機，該軋機壓下量大，軋制壓力大，主電機功率大，利于大變形。3.2軋機布置形式目前，寬厚板軋機的布置形式有三種：分為單機架布置、雙機架布置和連續(xù)式多機架布置。（1）單機架布置：在寬厚板軋機生產(chǎn)線上，采納一架軋機來完成全部的軋制道次。軋機一般可選用二輥可逆式軋機、三輥勞特式軋機、四輥可逆式軋機和萬能軋機。如上綜述，目前二輥及三輥勞特式軋機型以逐步淘汰，單機架布置現(xiàn)在多采納四輥可逆式軋機及萬能軋機[8]。與雙機架、連續(xù)式軋機布置相比，單機架布置設(shè)備投資較少，車間面積小，相對同規(guī)格的雙機架兒言，軋機產(chǎn)能較低。除此外，由于單機架軋機需兼顧開坯及成品軋制作用，輥耗高，設(shè)備維護(hù)較大。（2）雙機架布置：雙機架布置生產(chǎn)在軋制線上設(shè)置有粗軋機和精軋機，軋件分到在粗軋和精軋兩軋機上分不完成軋制工序。雙機架軋機組合一般可用二輥可逆和三輥勞特、三輥勞特和四輥可逆、二輥可逆和四輥可逆、粗軋和精軋均為四輥可逆式軋機等多種形式[8]。與單機架、連續(xù)式軋機布置相比，雙機架軋機中的每架軋機的功能較為單一，故障率也相對較低，同時有利于達(dá)到成品的規(guī)格精度,也是適合于大的生產(chǎn)量。（3）連續(xù)式多機架布置：連續(xù)式多機架不知一般指在全連續(xù)式、半連續(xù)式和四分之三連續(xù)式組成的粗、精軋軋機組上完成寬厚板軋制的生產(chǎn)形式。這種軋機一般生產(chǎn)的產(chǎn)品厚度在25mm或以上，大部分帶卷鋼可用連續(xù)式軋機生產(chǎn)，但其寬度一般不大[8]。用生產(chǎn)較薄的產(chǎn)品軋機去生產(chǎn)厚度較大的產(chǎn)品，這在技術(shù)和經(jīng)濟上都不太合理。與單機架布置、雙機架布置相比，關(guān)于較厚的中板產(chǎn)品，軋制中用不著搶溫保溫，但在一般的單、雙機架可逆式軋機軋制就能夠生產(chǎn)滿足質(zhì)量的要求,因此一般不采納連續(xù)式多機架生產(chǎn)。3.3產(chǎn)品的工藝流程產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程確實是將不同的原料（如不同成分、形狀、尺寸的鋼坯或連續(xù)坯）軋制成具有一定形狀、尺寸大小和達(dá)到性能要求的鋼材所必須進(jìn)行的一系列生產(chǎn)工序按次序排練起來的流程[8]。3.3.1產(chǎn)品工藝流程圖圖3-1寬厚板的產(chǎn)品工藝流程圖3.3.2工藝流程概述依照寬厚板的產(chǎn)品工藝流程圖的工序：我們在坯料的選取上用的是連鑄坯（它關(guān)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本有著專門大的意義），采納吊車裝置上料，用步進(jìn)式加熱爐加熱連鑄坯，加熱完后用高壓水除鱗，通過傳送輥送至粗軋機，再送至精軋機進(jìn)行軋制出幾乎接近成品的產(chǎn)品規(guī)格，然后再進(jìn)行通過計算機操縱冷卻，熱矯直。軋件在機床上進(jìn)行冷卻，進(jìn)行多次分段切頭、切邊、切定尺。軋件還要進(jìn)行取樣，檢測軋件滿足質(zhì)量要求否。滿足的產(chǎn)品軋件進(jìn)行打印，收集，上、下板面在進(jìn)行檢測平坦度，缺陷。再然后產(chǎn)品軋件打包入庫。“粗”、“精”軋制并不簡單的意味著在粗軋機、精軋機上進(jìn)行的軋制，而粗軋是指進(jìn)入精軋道次前的軋制。在粗軋中，坯料有著專門的壓下量變形。而精軋指的是在特定的軋制溫度下完成所需要的總壓下量，然后在指定的溫度下完成的軋制成品。坯料在進(jìn)行切割時，由于坯料達(dá)到成品時的厚度依舊專門大。切割時，要用火焰切割才能完成切頭、切邊、切定尺等操作。制定軋鋼廠生產(chǎn)工藝流程是軋鋼廠設(shè)計的核心問題，也是工藝設(shè)計中的一項重要工作，它直接關(guān)系到整個設(shè)計能否滿足設(shè)計任務(wù)書的要求。合理的生產(chǎn)工藝流程應(yīng)該滿足保證完成設(shè)計任務(wù)書中所有規(guī)定的條件前提下，還要對低能耗、最少設(shè)備、最小廠房面積、最低生產(chǎn)成本，同時有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高和今后的廠區(qū)進(jìn)展，具備良好的生產(chǎn)勞動條件和最好的經(jīng)濟效益。制定生產(chǎn)工藝的流程必須依據(jù)以下幾個條件[8]：一、依照生產(chǎn)方案的要求。由于產(chǎn)品的產(chǎn)量、品種、規(guī)格及質(zhì)量的要求不同，所采納生產(chǎn)的方案也就不同，那需要的要緊工序也就有專門大的差不。二、依照產(chǎn)品的質(zhì)量要求。為滿足產(chǎn)品技術(shù)條件的要求，就要有相應(yīng)的工序進(jìn)行保證支持。因此，滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求是設(shè)計生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)。三、依照廠房生產(chǎn)率的要求。由于廠的生產(chǎn)規(guī)模不同，所要求的工藝生產(chǎn)復(fù)雜程度也不同。在生產(chǎn)同一產(chǎn)品的情況下，生產(chǎn)規(guī)模越大的廠，其工藝過程也就越復(fù)雜。設(shè)計時，生產(chǎn)率的要求是作為設(shè)計工藝過程的動身點。產(chǎn)品的工藝設(shè)計4.1產(chǎn)品的工藝制度4.1.1原料的選擇制度寬厚板軋機的坯料一般差不多上以連鑄坯為主，在連鑄坯的壓縮比或單重不能滿足要求時，也可用鍛坯或鑄坯為原料生產(chǎn)產(chǎn)品。在軋制寬厚板所使用的板坯，一般差不多上寬高比比較大的矩形坯。寬厚板生產(chǎn)所用的原料坯經(jīng)歷了從最初的鋼錠，到初軋坯，再到連鑄坯的歷史演變。這歸功于，隨著冶金生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)展，連鑄技術(shù)得到了廣泛的推廣，連鑄坯差不多成為現(xiàn)代寬厚板生產(chǎn)的要緊原料。目前以初軋機為代表的模鑄生產(chǎn)方式已差不多退出歷史的舞臺，除極少數(shù)企業(yè)仍采納少量的初軋機外，絕大多數(shù)企業(yè)都已連鑄坯為原料生產(chǎn)產(chǎn)品。連鑄坯是指通過連鑄機將連續(xù)澆入的鋼水，按照其結(jié)晶器的斷面形狀，連續(xù)結(jié)晶凝固生產(chǎn)的。坯料的尺寸要緊取決于軋機輥身長度及成品的要求，連鑄坯的厚度取決于產(chǎn)品對壓縮比的要求，如需展寬軋制，連鑄坯的長度比輥身長度約短150-200mm。連鑄坯厚度和寬度規(guī)格應(yīng)盡量少，來滿足生產(chǎn)的需要。連鑄坯的厚度規(guī)格范圍在110--350mm，寬度可達(dá)2320mm。常用的連鑄坯厚度規(guī)格一般為160、180、210、250mm[8]。4.1.2加熱制度加熱確實是將坯料從室溫加熱到能夠滿足熱壓力加工所需要的軋制溫度的過程。它的作用是為了使坯料內(nèi)外受熱溫度均勻，來提高鋼的塑性，降低剛的變形抗力，并改善金屬內(nèi)部組織與性能，來保證軋制工藝能順利進(jìn)行。因此坯料的加熱質(zhì)量直接阻礙著在軋鋼軋后的鋼板的質(zhì)量問題，以及軋機的產(chǎn)量和能源消耗情況。加熱制度是指在板坯經(jīng)加熱爐中加熱升溫的過程中溫度的變化歷程。加熱制度同坯料的鋼種類型、尺寸大小及形狀、冷裝或熱裝的方式、爐膛的結(jié)構(gòu)及大小還有坯料在爐內(nèi)的布置等因素相關(guān)。它還包括加熱溫度、加熱速度。國內(nèi)的寬厚板的加熱溫度，一般低碳鋼（Q195-255、15g-25g、10-20號）的加熱溫度開軋溫度大于等于1150℃，加熱速度每分鐘8-10cm；中碳鋼，低合金鋼（15-40號,15MnV,15MnVN,16Mn,15MnTi,15Mng,2oCr,2oCrMnSiA,2oNiMnMo)開軋的加熱溫度大于等于1160℃,加熱速度每分鐘9-11cm；高碳鋼，高合金鋼（45-65號，25-35CrMnSi,50Mn-65Mn,軍工鋼及其他專門鋼種）開軋的加熱溫度大于等于1170℃，加熱溫度每分鐘10-12cm。4.1.3軋制制度軋制是軋鋼生產(chǎn)過程中最重要的核心部分。軋制工序關(guān)于獲得高質(zhì)量的和良好的技術(shù)經(jīng)濟指數(shù)有著專門高的要求保障，是決定產(chǎn)品的合格的關(guān)鍵技術(shù)。寬厚板的軋制過程一般分為三個時期：成形軋制、展寬軋制、精軋軋制。板坯不僅在縱向進(jìn)行軋制，還要在橫向上進(jìn)行軋制。成形軋制時期：也稱整形軋制，是指在板坯沿長度方向上（即沿縱向）軋制1道次。這種軋制的目的是為了消除板坯表面上結(jié)晶器的振痕，來得到在展寬軋制時獲得準(zhǔn)確的坯料厚度。展寬軋制時期：在通過成形軋制后的坯料后，寬度和長度都還滿足不了成品是需要的尺寸要求時，在成形軋制后，板坯需要在軋機前或后的轉(zhuǎn)鋼的輥道上旋轉(zhuǎn)90°，然后進(jìn)行寬度方向上的軋制，已是板坯大道寬度方向上的規(guī)定。精軋軋制時期：也是延伸軋制，它是在展寬軋制后，再將板坯轉(zhuǎn)90°，然后沿板坯再進(jìn)行縱向上的軋制，直至軋到產(chǎn)品規(guī)定的厚度和長度。該時期的目標(biāo)是對產(chǎn)品的質(zhì)量操縱和軋制延伸的操縱，來得到具有良好綜合性能的鋼板。4.1.4冷卻制度寬厚板的生產(chǎn)過程中，軋后鋼板的冷卻操縱是保證其最終產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，產(chǎn)品質(zhì)量的綜合性能的保證。鋼板軋后的冷卻可分為操縱冷卻、自然冷卻、強制冷卻及緩慢冷卻等幾種形式。操縱冷卻：它是指對軋后的鋼板，依照其鋼種、規(guī)格、鋼的化學(xué)成分及其用戶對交貨性能的要求，采納操縱不同的冷卻方式、冷卻速度及開冷終冷的溫度，來改變鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和綜合力學(xué)性能，并滿足最后產(chǎn)品的至良鄉(xiāng)能要求。自然冷卻：它一般是在軋后的鋼板經(jīng)熱矯直后在輥道上與空氣自然接觸進(jìn)行冷卻到室溫，大部分寬厚板對組織和性能無專門要求的時候，一般用該工藝進(jìn)行冷卻。強制冷卻：是指在寬厚板在專門多條件的限制時，不能用自然冷卻的方式執(zhí)行冷卻時，為達(dá)到客戶對產(chǎn)品性能的要求時，而依照情況酌情考慮采取的強制冷卻方式。緩慢冷卻：是指在對某些高碳鋼和高合金鋼鋼板，以及某些有脫氧要求的管線鋼板和特厚鋼板，軋后通過緩慢冷卻，以利于氫的擴散以及鋼中的內(nèi)應(yīng)力的釋放，并滿足客戶對產(chǎn)品的要求。4.1.5精整制度精整工序在寬厚板的生產(chǎn)過程中占有專門重要的地位，決定產(chǎn)品能否符合客戶的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。它的作業(yè)線一般都專門長，有各種輔助設(shè)備的功能最多，同時最復(fù)雜。精整工序一般包括鋼板軋后的操縱冷卻、矯直、冷床冷卻、剪切或火焰切割、表面質(zhì)量及外形尺寸的檢測、缺陷的修復(fù)、探傷、取樣及試驗、鋼板的成品標(biāo)記及鋼板的收集入庫打包等環(huán)節(jié)程序。每一個環(huán)節(jié)對鋼板的產(chǎn)量，表面外形的質(zhì)量以及鋼板的力學(xué)和工藝性能、成材率等都會產(chǎn)生專門重要的阻礙作用。為日后生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的成品產(chǎn)量，提高生產(chǎn)效率差不多上最重要的一環(huán)。在精整中，剪切和切割時。假如板厚小于40mm時，可進(jìn)行橫切，切邊，并定尺剪；而板厚達(dá)到大于40mm時，由于板厚過厚，不能用一般的剪切機進(jìn)行切割，這時就需要用火焰切割的方法進(jìn)行切割。4.2典型產(chǎn)品的壓下設(shè)計壓下規(guī)程是寬厚板廠家打算、組織、實施生產(chǎn)的依據(jù)，因此如何制定和優(yōu)化壓下規(guī)程是廠家們一直關(guān)懷的問題。編制壓下規(guī)程的要緊原則是：滿足軋制工藝的要求，如相對壓下率；確保設(shè)備安全；各道次負(fù)荷盡量均勻，幸免虎頭蛇尾；確保板形良好。因此寬厚板壓下規(guī)程的特點是展寬時期和延伸時期的前幾個道次，充分利用軋件溫度高、厚度厚的特點，盡量發(fā)揮軋機能力，采納大壓下量，這時軋制力矩是要緊限制條件，中間道次軋制力成為要緊限制因素，后幾個道次為了照顧板形、軋制力和壓下量需要逐步減少。HYPERLINK4.2.1典型產(chǎn)品原料尺寸及成品尺寸本設(shè)計的典型產(chǎn)品為Grade60，為低合金高強度鋼，開軋溫度：1180℃，取室溫t為25℃，坯料規(guī)格為：250mm×1200mm×2250mm，產(chǎn)品規(guī)格為75mm×1830mm，查閱有關(guān)資料，當(dāng)碳鋼加熱溫度在0℃～1200℃時取膨脹系數(shù)α=15×10-6，即采納橫扎縱軋法軋制。由于鋼坯在加熱時坯料尺寸要膨脹，由線性膨脹公式[16]：Lh=Lh?(1+α(t1-t2))(4-1)Lh=250×（1+15×10-6（1150-25））=254.4mmLB=1200×（1+15×10-6（1150-25））=1221mmLL=2250×（1+15×10-6（1150-25））=2289.3mmLh:軋件膨脹后的尺寸，Lh?:軋件原始尺寸，α:膨脹系數(shù)，t1:軋制時的溫度，t2:進(jìn)加熱爐測量時的溫度。4.2.2軋制道次確定及壓下量分配設(shè)計采納粗軋和精軋兩個時期軋制，即采納橫軋法與縱軋法相結(jié)合，軋件出爐后轉(zhuǎn)90°，在粗軋機上進(jìn)行寬展軋制3道次，使坯料的寬度等于成品的寬度，然后再轉(zhuǎn)90°在精軋機上縱軋5道次成型。同時立輥在橫軋過程中操縱板坯的長度，使其在長度方向上保持不變。在精軋時期，立輥軋邊操縱板坯的寬度，直至縱軋成形。粗軋時期前幾道次由于軋件溫度高、速度低，軋制壓下量大，現(xiàn)在咬入條件可能成為限制壓下量的因素。各道次壓下量的分配依據(jù)：1）依照咬入角確定最大壓下量參考現(xiàn)場數(shù)據(jù)及有關(guān)資料，熱軋寬厚板軋機的咬入角為18°~22°，當(dāng)?shù)退僖r，咬入角可取22°，同時軋輥工作直徑取最小值940mm，=940×（1-cos22°）=68mm（4-2）故咬入不成問題。式中D:軋輥的直徑；αmax:同意最大咬入角；2）依照電機能力限制最大壓下量電機能力即電機過載和發(fā)熱能力的限制，一般常以過載電流來限制最大壓下量，主電機能力的限制、即電機過載和發(fā)熱能力的限制；由道次壓下量計算出軋制壓力和力矩，計算換算到主電機軸上的等效力矩為(4-3)式中：Mjum——等效力矩，N·m；∑tn——軋制時刻內(nèi)各段純軋時刻的總和，s；∑tn——軋制時刻內(nèi)各段間隙時刻的總和，s；Mn——各段軋制時刻所對應(yīng)的力矩，N·m；Mn——各段間隙時刻所對應(yīng)的空轉(zhuǎn)力矩，N·m；來校驗主電機過載和發(fā)熱能力，即校核電機溫升條件為：校核電機過載條件為式中：MH——電動機的額定力矩；KG——電動機的同意過載系數(shù)，直流電機KG=2.0～2.5；交流同步電動機KG=2.5～3.0。Mmax——軋制周期內(nèi)的最大力矩。綜上所述，為了幸免最大壓下量超過電機、軋輥強度等因素的限制，取最小值68mm，然后在乘以系數(shù)0.8得出：Δh=0.8×68=54.4mm。軋機組壓下規(guī)程的制定a)粗軋機組壓下規(guī)程的制定粗軋時期前幾道次由于軋件溫度高、速度低，軋制壓下量大，現(xiàn)在咬入條件可能成為限制壓下量的因素。表4-1粗軋變形分配表軋制時期軋機軋制△h(mm)h(mm)B(mm)l(mm)ε%方法—0254.41221.02289.3—出爐后旋轉(zhuǎn)90°，進(jìn)行寬展軋制粗軋R1橫軋32222.41396.72289.312.58R2橫軋33189.41640.12289.314.84R3橫軋19.7169.718302289.310.40b)制定精軋壓下規(guī)程的原則：除了在設(shè)備的能力同意的條件下，盡可能提高軋機生產(chǎn)效率外，還應(yīng)綜合考慮產(chǎn)品質(zhì)量，即終軋溫度，終軋變形程度和產(chǎn)品尺寸精度。表4-2粗軋變形分配表軋機軋制△h(mm)h(mm)B(mm)l(mm)ε%方法寬展軋制完成后，轉(zhuǎn)90°縱軋到底，完成成形軋制F1縱軋30139.718302781.817.7F2縱軋34.7105.018303701.424.8F3縱軋1194.018304134.710.5F4縱軋1084.018304627.110.6F5縱軋975.018305182.610.74.2.3確定各道軋制速度寬厚板板生產(chǎn)中由于軋件較長，為操作方便，同時考慮電機過載能力的限制，參考現(xiàn)場實際資料，本設(shè)計采納梯形速度圖。預(yù)先設(shè)定軋機的額定轉(zhuǎn)速nH=45rpm/s，最大轉(zhuǎn)速為nd=120rpm/s，為保證電機只是載，可限定軋機在額定轉(zhuǎn)速以下軋制，而后幾道次軋件斷面較小，則可在額定轉(zhuǎn)速以上軋制軋制，但要依照實際負(fù)荷的大小限定同意采納的最大轉(zhuǎn)速。依照經(jīng)驗資料取平均加速度a=42rpm/s，平均減速度b=62rpm/s。參考現(xiàn)場及經(jīng)驗資料，故可采納穩(wěn)定高速咬入，軋輥直徑D取1030mm，對R1、R2、R3道次，取n1=18rpm，關(guān)于精軋F1、F2、F3、F4、F5道取n1=62rpm，為減少反轉(zhuǎn)時刻，一般采納低速拋出，例如取n1=18rpm，但對間隙時刻長的個不道次可取n1=n2。圖4-1梯形速度圖4.2.4確定軋件在各道次的軋制連續(xù)時刻每道軋制連續(xù)時刻tj=tz+t0，其中t0為間隙時刻，tz為純軋時刻，tz=t1+t2設(shè)v1為t1時刻內(nèi)的軋制速度，v2為t2時刻內(nèi)的平均速度，L1及L2為在t1、t2時刻內(nèi)軋過的軋件的長度，L為該道軋后的軋件長度，B為軋后的寬度，D取1030mm，則：v1=π*D*n1/60，v2=π*D*(n1+n2)/120，故：t2=（4-4）而t1==（4-5）（1）純軋時刻的確定R1、R2、R3道次為橫向?qū)捳梗捎谲埣^短，取n1=n2=18rpm，故v1=v2===0.97m/s，tZR1===1.44s，tZR2===1.69s，tZR3===1.89s對F1、F2、F3、F4、F5道次取n1=62rpm，n2=20rpm，關(guān)于F1道次：v1===3.34m/sv2===2.21m/st2===0.68st1====0.3844tZF1=t1+t2=0.43+0.68=1.06s，同理得出其它道次純軋時刻計算結(jié)果：tZF1=1.06s，tZF2=1.34s，tZF3=1.47s，tZF4=1.61s,tZF5=1.78s，（2）間隙時刻的確定依照軋鋼車間布置，在本設(shè)計中，從E1機架到精軋機機架間的距離選取為：2200mm，輥道的轉(zhuǎn)速由軋機的速度來確定，同時立輥的速度跟平輥的軋制速度相匹配，由以上計算及選取結(jié)果可知，軋機的拋出速度為：R1、R2、R3、R4道次的拋出速度為:v1=v2=v3=v4=vp=0.97m/s，其他道次的拋出速度：V1=vp===2.21m/s，在無翻鋼道次的軋制過程中，軋件的回送時刻與轉(zhuǎn)速緊密相關(guān)，假如要求回送時刻與壓下動作間隙時刻相等，軋件回送時刻與拋出時刻t1、返回時刻t1及定心時刻t3組及成及，設(shè)軋件的拋出距離為S，軋件長度為L，軋件與滾道間的摩擦系數(shù)為μ，軋件的質(zhì)量為m，重力加速度為拋出線速度為vp，由運動學(xué)及功能原理得出以下公式[12]：S=（4—6）S-=（4—7）=μmgs（4—8）聯(lián)合以上三式得：t1=（4—9）t2=（4—10）式中：D為軋機工作輥直徑；np軋件拋出速度；μ為0.1~0.15。關(guān)于F1道次，t1===1.1st2===0.962s因此F1道次的間隙時刻為：t0=t1+t2+t3=1.1+0.962+（3~6）=5.062~8.062s依照現(xiàn)場經(jīng)驗資料統(tǒng)計結(jié)果顯示，在四輥軋機上往返軋制中，不用推床定心時（l<3.5m），取t0=2.5s左右；若需要定心，則當(dāng)L≤8m時取t0=6s左右，當(dāng)>8m時，取t0=4s左右?，F(xiàn)在應(yīng)用推床夾住軋件，進(jìn)行對中操作，當(dāng)軋輥反轉(zhuǎn)達(dá)到咬入速度時，適時松開喂入下道。精軋各時期的間隙時刻可依照經(jīng)驗值來選取。軋制過程中的連續(xù)時刻：粗軋時期：tjR1=4.44s，tjR2=4.69s，tJR3=4.89s，精軋時期：tjF1=7.06s，tjF2=7.34s，tjF3=7.47s，tjF4=7.61s，tjF5=7.78s表4-3軋軋制時刻連續(xù)表名稱道次轉(zhuǎn)速r/min純軋時刻tz/s間隙時刻t0/s連續(xù)時刻tj/sn1n2粗軋階段側(cè)近側(cè)出的出爐坯料經(jīng)高壓除鱗后轉(zhuǎn)90°進(jìn)入軋機進(jìn)行橫軋寬展R118181.4434.44R218181.6934.69R362201.8934.89粗軋完成后的板坯轉(zhuǎn)90°后縱軋延伸成形，軋件降溫等待26s精軋時期F162201.0667.06F262201.3467.34F362201.4767.47F462201.6167.61F562201.7867.784.2.5軋制溫度的確定為了確定各道軋制溫度，必須求出逐道的溫度降。鋼材在軋制過程中溫度的變化，是由輻射、傳導(dǎo)和對流所引起的溫降和變形熱所產(chǎn)生的溫升合成的，可用下式表示：ΔT=ΔTf+ΔTz+ΔTd-ΔTb（4—11）式中ΔTf—由輻射引起的溫降；ΔTz—由傳導(dǎo)引起的溫降；ΔTd—由對流引起的溫降；ΔTb—由變形熱產(chǎn)生的溫降。以上四項起要緊作用的是輻射損失，而傳導(dǎo)和對流來講是專門小的，高溫時軋件溫度降能夠按輻射散熱計算，而認(rèn)為對流和傳導(dǎo)所散失的熱量大致可與變形功所轉(zhuǎn)化的熱量相抵消，因此在實際計算中可忽略不計。由于輻射散熱所引起的溫度降在熱軋板、帶時，能夠用一下公式[16]近似計算：（4—12）還可依照經(jīng)驗公式[16]計算溫降：Δt=（4—13）式中、hi-1—分不為前一道軋制溫度（℃）與軋出厚度，mm；T1前一道的絕對溫度，K；Z—輻射時刻，即該道的軋制連續(xù)時刻t，在寬厚板計算溫降的過程中，由于軋件的頭部和尾部溫降不同，要緊是輻射時刻不同，同時尾部溫降大。為保持鋼板的性能，同時從設(shè)備安全考慮，工程上計算溫降以尾部為主，可能情況下，尾部加熱比頭高10~15℃，以減少成品頭尾溫差。從加熱爐出來的坯料頭部A溫度為1190℃，尾部B溫度為1195℃，本設(shè)計從加熱爐到機架的距離為50m。故軋機這段時刻的溫降為：Z====45.88s（4—14）=（4—15）故t-=1183℃或1188℃聯(lián)立以上5-11-12-13三式并考慮高壓水除鱗的溫降可得：進(jìn)入粗軋R1的頭部溫度取1180℃，尾部溫度1185℃。本設(shè)計的典型產(chǎn)品為Grade60，初軋溫度為1180℃，終軋溫度870℃。本設(shè)計計算溫降時采納公式（5—13）。設(shè)定軋件進(jìn)立輥時的頭部溫度A為1140℃，現(xiàn)在尾部溫度B為1150℃，其過程如下圖所示：圖4-2軋件溫降示意簡圖出爐后軋件要轉(zhuǎn)90°進(jìn)行橫軋，A端與B端的溫度均用以上溫度來計算。粗軋R1道次的軋制溫度為：R1道次的軋制溫降及軋后溫度：A端：=-ΔtR1=-=1180-=1179.0℃B端：=-ΔtR1=-=1185-=1184.0℃依照以上公式同理得出以下數(shù)據(jù)：A端/℃B端/℃R1道次：11801185R2道次：1179.01184.0R3道次：1177.91182.9R4道次軋制完成后采納交叉軋制：軋件在冷卻輥道上冷卻至878℃，為了加快冷卻速度，在中間冷卻輥道上加設(shè)水冷噴霧設(shè)備，精軋時期的軋制溫度的計算：F1道次的軋制溫降及軋后溫度：A端：=-ΔtF1=-=878-=876.5℃B端：=-ΔtF1=-=878-=876.5℃A端/℃B端/℃F1道次：878℃878℃F2道次：876.5℃876.5℃F3道次：875℃875℃F4道次：872.9℃872.9℃F5道次：870℃870℃表4—4軋制過程軋制溫度表道次軋制方法A端/℃B端/℃0—R1橫軋1180.01185.0R2橫軋1179.01184.0R3橫軋1177.91182.9中間采納水冷使其降到878℃溫度，參照現(xiàn)場經(jīng)驗大約26s左右F1縱軋878.0878.0F2縱軋876.5876.5F3縱軋875.0875.0F4縱軋872.9872.9F5縱軋870870第五章軋制力能參數(shù)的確定5.1軋制壓力的計算5.1.1計算各道變形程度各道的變形程度：（5-1）R1道次：ε1＝＝=15.73%計算結(jié)果如粗精軋變形分配表5-1-2所示。5.1.2計算各道平均變形速度軋制厚板時平均變形速度：＝2v（5-2）式中中R、v——軋輥半徑及軋輥表面線速度H、h——軋件入口厚度及出口厚度，R——軋輥重車前的最大直徑。關(guān)于R1、R2、R3、R4道次：n＝18r/min時，v＝18πD/60＝970.26mm/s；關(guān)于F1、F2、F3、F4、F5道次:n＝62r/min時，v＝62πD/60＝3342mm/s。R1道次變形速度＝2×970.26×＝1.01s-1。其余各道變形速度得：粗軋道次R1R2R3/s-11.011.191.06精軋道次F1F2F3F4F5/s-17.067.347.477.617.785.1.3計算各道的變形抗力Grade60變形抗力曲線如下所示：圖5-1Grade60變形阻力曲線圖依照以上變形抗力圖形t=1180℃，壓下率為40%，變形速度為1.01s-1時的變形抗力為3.3×107pa，再依照左上角曲線查得該道壓下率為12.58%時的變形程度修正系數(shù)為K=0.68，故該道的變形抗力為=0.68×3.3×107=2.244×107pa其他各道次變形抗力同理可得：粗軋道次：=2.244×107pa；=2.365×107pa；=2.552×107pa；精軋道次：=9.216×107pa；=9.457×107pa；=9.75×107pa；=7.831×107pa；=8.342×107pa；5.1.4計算各道變形區(qū)長度單位壓力大于（>20×107pa）時應(yīng)考慮彈性壓扁的阻礙，由于軋制寬厚板時一般在此值之下，故可不考慮壓扁的阻礙，現(xiàn)在變形區(qū)長度計算公式[16]為：(5—3)關(guān)于R1道次:：==128.37mm；其余各道變形區(qū)長度得：粗軋道次：R1R2R3128.4130.4100.7精軋道次：F1F2F3F4F5124.3133.775.371.868.15.1.5計算各道平均的平均變形壓力本設(shè)計的典型產(chǎn)品為DH40，在計算平均單位壓力時選用西姆斯公式。=η式中：η應(yīng)力狀態(tài)響系數(shù)。：變形抗力依照奧羅萬-帕斯可公式計算求得：η=0.785+0.25(5-4)式中：為變形區(qū)長度；為變形區(qū)軋件平均厚度；故R1道次的平均單位壓力：=η=1.15(0.785+0.25)=21.13MPa式中1.15為寬展對平均單位壓力的阻礙系數(shù)其它各道次的平均單位壓力如下所示：粗軋時期:=20.96MPa；=22.43MPa；=24.07MPa精軋時期:=88.52MPa；=102.7MPa；=92.53MPa；=74.97MPa；=80.14MPa；當(dāng)單位軋制壓力大于20×107Pa時應(yīng)考慮彈性壓扁的阻礙，考慮壓扁以后的軋輥半徑R’采納以下公式[16]計算：(5—5)C0=(5—6)(5—7)式中E、——軋輥材料的彈性模數(shù)及泊桑系數(shù)，=0.287。將總軋制壓力帶入上述三式，反復(fù)迭代運算3～4次，使得到的變形區(qū)弧長差不不大時，得到一個較大的P，然后再依照得到的P反相計算出平均單位壓力作為本道次的最后修正值。因本設(shè)計的各個道次平均單位壓力小于20×107Pa，故不用考慮彈性壓扁。5.1.6計算各道總壓力平輥軋制時軋制總壓力的計算各道次軋制總壓力：（5—8）式中b——軋件寬度，mm；l——變形區(qū)長度，mm；關(guān)于R1道次：總軋制壓力：=21.13×1396.7×128.37=37.6×105N同理其它各道次的軋制總壓力得：粗軋時期PR1=37.9×105N；PR2=47.9×105N；PR3=44.4×105N；精軋時期PF1=201.4×105N；PF2=251.2×105N；PF3=127.5×105N；PF4=98.5×105N；PF5=99.8×105N；5.2計算各道次傳動力矩欲確定主電機功率，必須首先確定傳動軋輥的力矩。在主電機軸上傳動軋輥所需力矩由下面四部分組成：（5—9）式中——軋制力矩，用于使軋件塑性變形所需之力矩；——克服軋制時發(fā)生在軋輥軸承、傳動機構(gòu)等的附加摩擦力矩；——空轉(zhuǎn)力矩，此力矩克服空轉(zhuǎn)時的摩擦力矩；——動力矩，此力矩克服軋輥不均速運動時產(chǎn)生的慣性力；——軋輥與主電機間的傳動比，由于采納直流電機本設(shè)計取，=1。5.2.1計算各道軋制力矩轉(zhuǎn)動軋輥所需的軋制力矩為：（5—10）式中—合力作用點系數(shù)（或力臂系數(shù)），寬厚板一般取0.4～0.5。其中粗軋道次取大值，隨軋件變薄則取小值[16]?！佑|弧長為R1道次：=37.9×105×0.5×0.1284=243KN·m；同理可得其他道次：粗軋道次:=243KN·m；=313KN·m；=223KN·m；精軋道次:=1251KN·m；=1679KN·m；=480KN·m；=353KN·m；=340KN·m；5.2.2附加摩擦力矩軋制過程中，軋件通過軋輥間時，在軸承內(nèi)以及軋機傳動機構(gòu)中有摩擦力產(chǎn)生，所謂摩擦力矩，是指克服這些摩擦力所需力矩，而且在此附加摩擦力矩的數(shù)值中，并不包括空轉(zhuǎn)時軋機傳動所需的力矩。附加摩擦力矩差不多有兩項，一為軋輥軸承中的摩擦力矩，另一項是傳動機構(gòu)中的摩擦力矩。其中在有支承輥的四輥軋機可近似由下式[16]計算：=（5—11）式中f—支撐輥軸承的摩擦系數(shù)，滾動軸承取f＝0.003；—支撐輥輥徑直徑，＝1300mm；、—工作輥及支撐輥直徑，＝1030mm，＝2000mm。代入后，可求得＝0.0020085P可由下式計算：（5—12）式中η—傳動效率系數(shù)，本軋機無減速器及齒輪座（由兩臺電機分不直接驅(qū)動上下軋輥），其等于萬向接軸的傳動效率。萬向接軸在傾角α＜3°時，傳動效率0.97～0.98，α＞3°時，傳動效率η在0.95～0.97。板帶軋機傾角在2°以內(nèi)為宜，故η取0.97。故當(dāng)η=0.97時帶入上式可得：=0.031因此+=0.031+1.031=0.031+0.0020085P5.2.3空轉(zhuǎn)力矩及各道次靜力矩的計算的確定空轉(zhuǎn)力矩是指空載轉(zhuǎn)動軋機主機列所需的力矩。通常是依照傳動部分軸承中摩擦力來算。軋機的空轉(zhuǎn)力矩依據(jù)現(xiàn)場資料取為電機額定力矩的3%～6%。表5-5為主電機的技術(shù)參數(shù)。表5-2主電機的技術(shù)參數(shù)技術(shù)指標(biāo)參數(shù)額定功率2×9000KW主電機速度0～±45/120rpm額定力矩2×2122KN·m最大過載力矩2×5300KN·m＝（0.03～0.06）（5—13）式中—電機的額定轉(zhuǎn)矩。關(guān)于新式軋機可取下限，對舊式軋機可取上限。故＝（0.03～0.06）=（0.03～0.06）×2122=（63.66～127.32）KN·m?。?0KN·m。各道次的靜力矩：=++=+0.031+0.0020085P+80=1.031+0.0020085P+90=1.031×243.1+0.0020085×37.6×103+90=348KN·m同理可得其余道次靜力矩：粗軋道次：=348KN·m，=422KN·m，=329KN·m，精軋道次：=1421KN·m，=1872KN·m，=610KN·m，=474KN·m，=460KN·m，5.2.4動力矩的計算動力矩只發(fā)生在用不均勻轉(zhuǎn)動進(jìn)行工作的幾種軋機，如可調(diào)速的可逆軋機，當(dāng)軋機軋制速度變化時，便產(chǎn)生克服慣性力的動力矩，其值可由下式[15]確定：N·m（5—14）式中G——轉(zhuǎn)動部分的重量，N；D——轉(zhuǎn)動部分的慣性直徑，m；——角加速度。工作輥采納球墨鑄鐵，密度為7.3g/cm3，支撐輥采納合金鍛鋼，密度為7.9g/cm3，角加速度a＝42rpm/s、b＝62rpm/s。加速期的動力矩：＝24KN·m依據(jù)經(jīng)驗在考慮摩擦、連接軸等一系列因素，軋機加速總的動力矩應(yīng)以計算值乘以一個系數(shù)：＝1.4×24＝33.6KN·m，減速期動力矩＝1.4762＝49.6KN·m。軋機在單位軋件各期間的總力矩為：加速軋制期空轉(zhuǎn)加速期=123.6KN·m等速軋制期空轉(zhuǎn)等速期＝90KN·m減速軋制期空轉(zhuǎn)減速期=32.4kN·m本設(shè)計所采納高速咬入穩(wěn)定軋制，然后低速拋出。故可依照實際情況計算實際力矩圖5-3軋機軋制速度與主電機負(fù)荷圖圖5-4軋機工作圖表注：以上圖表的時刻均以s為單位。5.2.5等效力矩計算及電動機的校核軋機工作時電動機的負(fù)荷是間斷式的不均勻負(fù)荷，而電動機的額定力矩是指電動機在此負(fù)荷下長期工作，其溫升在同意范圍內(nèi)的力矩。為此必須計算出負(fù)荷圖中的等效力矩，其值按按下式[16]計算：（5—15）式中—等效力矩；—軋制時刻各段內(nèi)各段純軋時刻的總和；—軋制周期內(nèi)各段間隙時刻的總和；—各段軋制時刻內(nèi)所對應(yīng)的力矩；—各段間隙時刻對應(yīng)的轉(zhuǎn)動力矩。（1）粗軋各時期關(guān)于R1、R2、R3道次，由于軋件較短，咬入和拋出速度都為：0.97m/s，加速與減速段時刻都為0s，既穩(wěn)定軋制時期時刻純軋時刻。（2）精軋時期超過電機差不多轉(zhuǎn)速時的力矩校核修正圖5—5超過額定轉(zhuǎn)速時力矩修正圖在本設(shè)計的精軋時期，軋輥的實際轉(zhuǎn)速62rpm超過電機的額定轉(zhuǎn)速45rpm，再算力矩時應(yīng)乘以超過部分的修正系數(shù)。即M=M1（5—16）Mjum=（5—17）式中M——轉(zhuǎn)速超過差不多轉(zhuǎn)速后乘以修正系數(shù)以后的力矩；M1——轉(zhuǎn)速未超過差不多轉(zhuǎn)速時的力矩；n——超過差不多轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速；nH——電機的差不多轉(zhuǎn)速。關(guān)于粗軋時期F1道次：=M1=1421=1957.8KN·m則等效力矩Mjum==1696KN·m由于本設(shè)計采納高速咬入，無加速軋制，故無需修正動力矩。減速軋制時動力矩的修正：=49.6=68.3KN·mMjum==59.2KN·m減速軋制需修正力矩的時刻：t1====0.28s故減速軋制時的力矩=1696-59.2=1636.8KN·m空轉(zhuǎn)力矩的修正：加速期：M=123.6=170KN·m==147KN·m空轉(zhuǎn)加速期=147KN·m空轉(zhuǎn)加速期需修正力矩的時刻t==0.40s等速期、減速期軋輥轉(zhuǎn)速均未超過額定轉(zhuǎn)速，故空轉(zhuǎn)力矩?zé)o需修正。軋制時期其他各道次力矩修正值如下表5—6所示。表5—6等效力矩計算各參數(shù)道次軋制時刻段間隙時刻段穩(wěn)定軋制力矩減速軋制力矩減速期力矩空轉(zhuǎn)期力矩加速期力矩R1R2R3F1F2F3F4F51.24s1.54s1.89s0.781.061.191.331.50348422330169622347285665500s0s0s0.28s0.28s0.28s0.28s0.28s0s0s0s163721756695074910.73s0.73s0.73s0.73s0.73s0.73s0.73s0.73s59.259.259.259.259.259.259.