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1、典型产品的孔型、压下规程设计 在设备能力允许条件下尽量提高产量充分发挥设备潜力以提高产量的途径不外乎是提高压下两、缩减轧制道次、确定合理速度规程、缩短轧制周期、减少换辊时间，提高作业率及合理选择原料增加坯重等。对于连轧机而言主要是合理分配压下并提高轧制速度。无论是提高压下量还是提高轧制速度，都涉及到轧制压力轧制力矩和电机功率。一方面要求充分发挥设备的潜力，另一方面又要求保证设备安全和操作方便，就是说在设备能力允许的条件下努力提高产量。而限制压下量和速度的主要因素包括咬入条件、轧辊及接轴叉头等的强度条件、电机能力的限制以及轧机的具体情况考虑其他因素等。 在保证操作稳便的条件下提高产量 操作稳便的
2、钢板轧制定心条件，努力提高轧机的刚度。尽力消除机架刚度对钢板纵向和横向精度的影响 提高板形及尺寸精度质量。板带材轧制的精轧阶段对于保证钢板的性能、表面质量、板形及尺寸精度有着极为重要的作用。为了保证板形质量及厚度精度，必须遵守均匀延伸或所谓的“板凸度一定”的原则去确定各道次的压下量。 注意保证板组织性能和表面质量。例如有些钢种对终轧温度和压下量有一定的要求，都需要根据钢种特性和产品技术要求在设计轧制规程时加以考虑。制定压下规程以典型产品为例确定板坯长度 （典型产品：x70，规格：17.5*3500*15000mm） 取轧件轧后两边剪切余量为b=1002mm， 头尾剪切余量为l=5002mm。则
3、：轧件轧后的毛板宽度b=3500+1002=3700mm；轧件轧后的毛板长度l=15000+5002=16000mm。 若忽略烧损和热胀冷缩，则根据体积不变定律可得： L =h b l /H B =17.5* 3700 * 16000 / 175 * 2000 =2960 mm 根据板坯定尺取：L=3000mm 咬入条件的计算参考现场数据及有关资料，热轧中厚板轧机的咬入角为18 22，当低速咬时，咬入角可取20，并且轧辊工作直径取最小值1030mm，1120mm。 粗轧中h粗max=D（l-cos）=1030（1-cos20）=62mm 精轧中h精 max=D(1-cos) =1120（1-c
4、os20）=67mm 故咬入不成问题。式中 D:轧辊的工作直径； max:允许最大咬入角；确定轧制方法 粗轧阶段的主要任务是将板坯或扁锭展宽到所需要的宽度并进行大压缩延伸。根据原料条件和产品要求，可以有多种轧制方法供选择。这些方法是全纵轧法、综合轧制法、全横轧制法、角轧纵轧法。该设计选用全横轧发轧制工艺 根据要求，分配各道次压下量，制定压下规程列表：轧制方式机架h/mmb/mml/mmh/mme/%除鳞除鳞高压水17520003000粗轧横轧二辊16022144862158.57粗轧横轧二辊140245258302011.43粗轧横轧二辊120261164512011.43粗轧横轧二辊1052
5、7207010158.57粗轧横轧二辊9029438227158.57精轧横轧四辊7731209635137.43精轧横轧四辊64321211042137.43精轧横轧四辊52331211875126.86精轧横轧四辊42345612302105.71精轧横轧四辊32354113865105.71精轧横轧四辊2735631456252.86精轧横轧四辊2535741500421.14精轧横轧四辊2335891522121.14精轧横轧四辊2136141548521.14精轧横轧四辊1936631576221.14精轧横轧四辊17.53700160001.50.86选择各道次咬入、稳定轧制、抛出
6、转速 轧辊咬入和抛出转速确定的原则是：获得较短的道次轧制节奏时间、保证轧件顺利咬人、便于操作和适合于主电机的合理调速范围。咬人和抛出转速的选择不仅会影响到本道次的纯轧时间，而且，还会影响到两道次间的间隙时问。在保持转速曲线下面积相等（轧件长度一定）的原则下，采用较高的咬人，抛出转速会使本道纯轧时间缩短，丽使其间隙时间增加，因此，咬人和抛出转速的选择应当兼顾上述两个因素。 由于压下动作时间随各道压下量而定，轧辊逆转、回送轧件时间可以根据所确定的咬入、抛出转速改变，所以考虑这3个时间的原则应当是：压下时间大于或等于轧辊逆转时间，要大于或等于回送轧件时间。这样轧辊咬人和抛出转速的选择就应当本着在调整
7、压下时间之内完成轧辊逆转动作和在保证可靠收入的前提下获得最短轧制时间这个原则。目前，可逆式中厚板轧机粗轧机的轧辊咬人和抛出转速一般在10一20r/min和15。25r/ min范围内选择。精轧机的轧辊咬入和抛出转速一般在20-60r/加n和20-30r/Min范围内选择。 根据以上原则和经验本设计选取轧机的平均加速度a=40r/min，平均减速度b=60r/min，采用稳定速度咬入，对粗轧的六道取20r/min的咬入速度，精轧的前三道用40转/分的咬入速度，后四道采用60r/min的咬入速度，均采用20r/min的抛出速度。计算各道次纯轧时间 纯轧时间=加速轧制时间+稳定轧制时间+减速轧制时间
8、 若轧件是在稳定转速下咬入轧制、抛出的，即整个轧制过程中转速不变，则： （5-2） （5-3） （5-4） 当转速改变时： （5-5） （5-6） （5-7）式中粗轧6道是在稳定转速下咬入轧制、抛出的，即可得：第1道：第2道：第3道：第4道：第5道：第6道：精轧阶段，其纯轧时间包括稳定轧制时间和减速轧制时间：则： （5-8)第7道：第8道：第9道：第10道：确定各道次间隙时间间隙时间的确定，根据经验资料在四辊轧机上往复轧制不用推床对中时，间隙时间理论上应等于轧机调整压下所需时间，实际上可取=22.5s。若需定心时，当板坯长度L8m时取=6s，当L8m时取=4s。图5-2轧制速度图温度规程的制定
9、温度规程的确定 加热温度的选择应依钢种的不同而不同。对于低碳钢加热温度可以达到1320，理论过烧温度为1470。典型钢种X70钢在加热炉中加热到1250，出炉温度为1250，经高压水除鳞设施和传送过程的空气冷却可降低50。 轧件开轧温度为1200，为了确定各道的轧制温度，必须求出逐道的温度降。高温时的轧制温度降可按辐射热计算，而且认为对流和传导所散失的热量大致可以与变形功所转换的热量相抵消。辐射散热引起的温度降可由近似公式计算： （4-9）式中 道次间的温度降。由于轧件头部和尾部道次间的 辐射时间不同，为设备安全计，确定各道的温降以尾部为准； Z辐射时间，即该道的轧制时间与上道间隙时间之和，s
10、； h轧件厚度，mm； T1前一道轧件的绝对温度，K。第1道次，头部温度为1200，尾部（B端）轧制温度为1200，即为：第2道次，尾部（B端）轧制温度为：第3道次 尾部（B端）温度为：第4道次 尾部（B端）温度为：第5道次 尾部（B端）温度为 ：第6道次 尾部（B端）温度为 ：第7道次 尾部（B端）温度为 ：考虑精轧前除鳞箱温降30，为使精轧开轧温度为880，则 第8道次 尾部（B端）温度为 ：第9道次 尾部（B端）温度为 ：第10道次 尾部（B端）温度为 ：轧钢设备力能参数的计算和校核确定各道变形抗力 变形抗力的确定可现根据相应道次的变形速度，轧制温度由该钢种的变形抗力曲线查出变形程度40
11、%时的变形抗力，在经过修正计算即可得出该道次实际变形程度时的变形抗力。图6-1 X70管线钢阻力曲线各道变形程度的计算变形程度 (6-1)计算列如下表：轧制变形程度粗轧道次123456变形程度（%）20181820.823.124.8精轧道次78910变形程度（%）23.720.719.621.6 计算各道平均变形速度轧制中厚板时平均变形速度 (6-2) 式中 R、v轧辊半径及轧辊表面线速度 H、h轧件入口厚度及出口厚度。对于变速轧制的可逆轧机可取最大轧制速度，其中，则有 (6-3)有上述公式计算出各道次的平均变形速度：计算过程同上式，其他道次的平均变形速度分别为： 变形抗力的计算 第一道 :
12、、t=1149.58，根据变形抗力曲线13查得，再由=20%，查得修正系数K=0.65,所以该道次实际变形抗力为：, 参照第一道计算过程分别计算出其他各道变形抗力列入下表轧制变形抗力道次变形速度/变形程度/%变形温度/修正系数K变形抗力/Mpa11.3421149.58730.6547.4521.40181148.68760.9672.9631.55181148.02780.9674.8841.8820.81147.08800.9878.452.2423.11145.53810.9980.1962.6824.81142.78820.9981.1876.0223.7879.05920.9991.
13、0886.3320.7877.54930.9891.14910.319.6874.641030.9799.911012.2021.6870.301120.98109.76轧制压力的计算计算各道变形区长度变形区长度计算公式为： (6-4)，计算各道平均单位压力 热轧中厚板生产时，平均单位压力可用西姆斯公式（图6-2）计算：根据中厚板轧制的情况，可取应力状态影响系数（此公式已经考虑外端和外摩擦影响），其中为变形区轧件平均厚度，l为变形区长度，单位压力大（200Mpa）时应考虑轧辊弹性压扁的影响。图6-2 (6-5) 第1道次的平均单位压力：第2道次的平均单位压力：第3道次的平均单位压力：第4道次的
14、平均单位压力：第5道次的平均单位压力：第6道次的平均单位压力：第7道次的平均单位压力：第8道次的平均单位压力：第9道次的平均单位压力：第10道次的平均单位压力：计算各道总压力 各道次轧制总压力： (6-6) 式中 b轧件宽度，mm； l变形区长度，mm；第1道次：第2道次：第3道次：第4道次：第5道次：第6道次：第7道次：第8道次：第9道次：第10道次：确定各道次传动力矩传动力矩的组成 欲确定主电动机的功率，必须首先确定传动轧辊的力矩。轧制过程中，在主电动机轴上传动轧辊所需力矩最多由下面四部分组成： (6-7)式中 轧制力矩，用于时轧件塑性变形所需之力矩； 克服轧制是发生在轧辊轴承，传动机构等
15、的附加摩擦力矩； i轧辊与主电动机间的传动比。（中厚板轧机采用直流电机，故取i=1）组成传动轧辊的力矩的前三项为静力矩，即 (6-8) 这三项对任何轧机都是必不可缺少的。在一般情况下，以轧制力矩为最大，只有在旧式轧机上，由于轴承问题，有时附加摩擦力矩才有可能大于轧制力矩。在静力矩中，轧制力矩是有效部分，至于附加摩接力矩和空转力矩是由于轧机的零件和机构的不完善引起的有害力矩。 出于采用的是稳定咬入，即咬钢后并不加速，计算传动力矩是忽略电机轴上的动力矩，因此电机轴上的总传动力矩为： (6-9)图6-2按轧制力计算轧制力矩1单位压力曲线；2单位压力图形重心线按轧制力计算轧制力矩轧制力矩： (6-10
16、) 式中：合力作用点位置系数，也叫力臂系数。中厚板一般=0.40.5，粗轧道次取最大值，随轧件变薄取最小值，则： 附加摩擦力矩的确定 轧制过程中了，轧件通过辊间时，在轴承内以及轧机传动机构中有摩擦力产生，所谓附加摩擦力矩，是指克服这些摩擦力所需力矩，而且在此附加摩擦力矩的数值中，并不包括空转时轧机转动所需的力矩。 组成附加摩擦力矩的基本数值有两大项，一为轧辊轴承中的摩擦力矩，另一项为传动机构中的摩擦力矩。即 (6-11)(1)传动机构的摩擦力矩的计算：轧辊轴承的摩擦力矩可近似由下式计算 (6-12)式中 f 支承辊轴承的摩擦系数，取f=0.005（油膜轴承）； 支承辊辊颈直径 工作辊辊身直径
17、支承辊辊身直径粗轧机中：=1500mm =1030mm =2000mm精轧机中：=1650mm =1120mm =2200mm前6道次轧辊轴承的摩擦力矩（粗轧）：后4道次轧辊轴承的摩擦力矩（精轧）：（2） 传动机构的摩擦力矩的计算： 轧机传动机构中的摩擦力矩连接轴，齿轮机座，减速机和主电机联轴器等四个方面的附加摩擦力矩组成，可由下式来计算： (6-13)式中由电机道到轧辊的总传动效率为各传动效率的乘积，因接轴的倾角3，故可取=0.94得其他各道次分别为：(3) 计算附加摩擦力矩： (6-11)空转力矩的确定 空转力矩是指空载转动轧机主机列所需的力矩。通常可根据实际资料可取电机额定力矩的3%-6
18、%，即 (6-14) 所以取，计算传动力矩 当轧辊转速发生变化时，要产生力矩，此处由于采用稳定速度咬入即咬钢后不加速，而减速阶段的动力矩使电机输出力矩减小，故在计算电机力矩时都可以忽略不计14。 确定各道传动力矩：有以上分析与计算可知，各道次传动力矩： (5-15)M1=2972.8KNm M2=4348.9KNm M3=4078.4KNm M4=6733.1KNm M5=6651.4KNm M6=6203.0KNm M7=5927.0KNm M8=4285.9KNm M9=3872.6KNm M10=3441.5KNm7000600050004000300020001000t,KNm 图6-
19、3轧机的静负荷图绘制轧制图表表6.4轧制规程轧制道次轧制方式出口厚度/mm压下率/%变形速度/出口宽度/mm轧后长度/mm稳定轧制速度/t/min最大轧制力矩/kN.m最大轧制力/kN轧件温度/间隙时间/s纯轧时间/s1DT2502.51.3419502154202591161461149.582.002D205181.4019502627203609237141148.682.52.443DT168181.5519503206203100224701148.022.52.974D13120.81.8832062501205262391811147.08102.32510123.12.2432
20、063244204809386951145.532.53.0167624.82.6832064311204262375531142.786475823.76.023206564960356437018879.05204.82.4284620.76.333206712360207526409877.5463.0593719.610.33206885660157132946874.6464.74103021.612.2032061092260140721920870.3045.63注：符号说明D：除磷道次；T：转钢道次；：向下游轧制；：向上游轧制。轧辊强度校核粗轧机校核 图6-3四辊轧机轧辊受力分
21、析a工作辊驱动； b支承辊驱动粗轧机校核支承辊强度校核辊身中央承受最大弯矩： （6-16）其中a为2个压下螺丝的中心距，取值a=L+l辊身中央弯曲应力： （6-17）辊颈危险断面应力： （6-18） （6-19）因为辊身和辊颈处的应力均小于合金锻钢的许用应力所以支承辊符合条件。工作辊强度校核(1)辊身中央处承受弯矩值：(2)辊身中央的垂直弯曲应力：(3)工作辊承受支撑辊沿辊身全长加于其上的水平摩擦力：(4)辊身中央的水平弯矩：（5）辊身中央的水平弯曲应力：(6)辊身中央的合成弯曲应力：(7)辊头强度计算：选择带双键槽的辊头，则：均符合要求。（8）两轧辊辊面接触应力计算：接触应力的计算公式可按
22、下式计算： (6-20)式中 q夹在接触表面单位长度上的负荷； ，相互接触的工作辊与支撑辊的半径；与轧辊材质有关的系数，其中为两轧辊材料的泊松比和弹性模量。两个辊的弹性模量为，泊松比都取=0.26，许用应力为（=2200Mpa，=670Mpa），所以接触应力小于许用值。精轧机校核支承辊强度校核 辊身中央承受最大弯矩：其中a为2个压下螺丝的中心距，取值a=L+l=5400辊身中央弯曲应力：辊颈危险断面应力：因为辊和辊颈处的应力均小于合金锻钢的许用应力=137235Mpa所以支承辊符合条件。工作辊强度校核辊身中央处承受弯矩值：辊身中央的垂直弯曲应力：工作辊承受支承辊沿辊身全场加于其上的水平摩擦力：
23、辊身中央的水平弯矩：辊身中央的水平弯曲应力：辊身中央的合成弯曲应力：辊头强度计算：选择带双键槽的辊头，则：均符合要求两轧辊辊面接触应力计算：许用应力为（=2200Mpa，=670Mpa），所以接触应力小于许用值。电机能力校核本设计中的电机选择如下：粗轧机电机选择为：23500KW精轧机电机选择为：24000KW粗轧机电机校核 （1）电机过载校核 电机额定力矩为：4024.522283=6684满足公式故电机过载验算通过。（2）电机温升校核： 轧机工作时电动机的负荷是间断式的不均匀负荷，而电动机的额定力矩是指电动机在此负荷下长期工作，其温升在允许的范围内的力矩。为此必须计算出负荷图中的等效力矩，其值按下式计算15： 等效力矩： (6-16) 式中：等效力矩； 轧制时间内各段纯轧时间； 轧制时间内各段间隙时间； 各段轧制时间所对应的力矩； 各段间隙时间所对应的力矩。由上式计算得： =1458.2KNm因为：所以：校核通过。精轧机电机校核电机额定力矩为： 361412733=3819满足公式故电机过载验算通过。电机温升校核：等效力矩： =925.6KNm因为：所以：校核通过。轧钢机工作图表 根据之前计算的纯轧时间、间隙时间以及料扎时间、精轧时间之间的关系确定轧制节奏绘制以下轧制模式轧制图表如下： 道次 TZ 时间