1、University of Science and Technology Liaoning課程設計設計任務：SPHC 8.7×1580 學 院：材料與冶金學院 班 級：材控11-2班 學生姓名：王 躍 學 號：120113207015 指導教師：王 寧 目 錄1 概論11.1 熱軋板帶鋼生產的產品概況11.2 2150熱軋板帶鋼生產工藝流程31.3 熱軋板帶鋼生產的產品設備31.4 熱軋帶鋼新技術發展狀況32 主要設備選擇43 SPHC 8.7×1580軋制工藝制定73.1 加熱制度73.2 選擇產品原料73.3 粗軋壓下制度73.4 精軋壓下制度83.5精軋軋制速度93.

2、6 精軋溫度制度114 力能參數計算124.1 精軋各機架軋制力計算124.2 軋制力矩計算145 設備能力校核155.1 咬入能力校核155.2 軋輥強度校核165.2.1 輥身彎曲強度校核195.2.2 輥頸彎曲+扭轉強度校核205.2.3 輥頭扭轉強度校核225.2.4 輥身擠壓強度校核225.2.5 電機能力校核236 結束語257 參考文獻25 遼寧科技大學課程設計 第25頁1 概論1.1 熱軋板帶鋼生產的產品概況建國以來我國鋼鐵工業和技術已取得舉世矚目的成就, 但是在市場化、工業化的發展進程中, 鋼鐵工業作為基礎產業的重中之重, 在產品質量、產品結構、工藝技術裝備、技術經濟指標和管

3、理方面與國際先進水平相比仍有較大差距。板帶鋼的生產是鋼鐵工業發展中的重要課題之一。板帶在熱軋方面有深沖熱軋鋼板、耐腐蝕高強度熱軋鋼板、成型性優異的高強及超高強鋼板、超寬幅汽車鋼板、熱鍍鋅鋼板、超細晶高強度鋼板, 而在冷軋方面有冷軋薄板、涂鍍層板、冷軋硅鋼片、冷軋不銹鋼等高附加值、高技術含量板材產品。目前我國的板帶鋼不能適應國民經濟發展的需要, 產品質量能夠達到國際先進水平的不到總產量的1/3。因此, 加快發展板帶材, 特別是加快發展高附加值、高技術含量的板帶材是我國軋鋼工業一項十分艱巨的任務。按照厚度可將板帶分為厚板、薄板和極薄帶鋼三大類, 我國將厚度60mm以上的鋼板稱為特厚板, 20mm6

4、0mm的鋼板稱為厚板,4.0mm20mm的鋼板稱為中板,0.2mm4mm的鋼板稱為薄板, 其中0.2mm1.2mm又稱為超薄板帶, 小于0.2mm 的極薄板帶稱為箔材。按照板帶的寬度分, 寬度小于600mm的板帶鋼稱為窄帶鋼, 寬度600mm1000mm的板帶(含熱、冷軋板卷, 涂鍍層商用板卷)稱為寬帶鋼, 寬度1000mm以上的板帶成為寬板帶。按照板帶的軋制工藝方式又可以將其分為熱軋板帶和冷軋板帶。熱軋寬帶鋼是重要的鋼材品種, 對整個鋼鐵工業的技術進步和經濟效益有著重要影響。發達國家熱軋寬帶鋼產量約占熱軋鋼材的50% 以上, 并在國際市場競爭中居于領先地位。我國鋼鐵工業近年來產量增長較快,

5、但高附加值產品的數量和質量較低。我國一般熱軋帶鋼產品厚度下限是1.8mm , 但實際上只生產很少厚度小于20mm 的熱軋帶鋼, 即使窄帶鋼, 產品厚度一般也大于25mm。因此, 相當一部分希望使用厚度小于2mm 帶鋼作原料的用戶, 只得使用冷軋帶鋼。如果能開發薄規格的熱軋帶鋼, 則可代替相當一部分的冷軋帶鋼使用, 使生產成本大為降低。目前，部分國內熱軋帶鋼生產概況如下: 傳統的熱帶軋機。以寶鋼2050mm 熱軋帶鋼軋機為例, 把薄規格產品作為主要生產目標, 采用最佳卷取溫度, 對加熱溫度、軋制負荷分配、軋制速度進行優化, 對各精軋機架目標凸度進行合理分配, 軋出符合標準的厚度為1.6mm的集裝

6、箱用耐大氣腐蝕板, 解決了集裝箱鋼板長期依賴進口的局面,2002年又試軋成功厚1.2mm 的熱軋薄帶鋼。薄板坯連鑄連軋。自1992年蘭州鋼廠與鋼鐵研究總院合作建立了我國第一套CSP 薄板坯連鑄機以來, 國內各大鋼鐵公司紛紛花費巨資新建或改造熱連軋廠, 不斷擴大品種范圍, 提高產品質量。寶鋼的2050和1580 熱軋線是國內工藝裝備及自動化控制水平較高的兩條生產線, 能穩定生產厚度1.5mm 的熱軋板卷, 也能生產少量厚度1.0mm1.2mm的超薄熱軋帶鋼。1999年珠鋼引進第一條CSP 薄板坯連鑄連軋線(1450mm),之后邯鋼、包鋼、攀鋼、唐鋼相繼建成投產CSP 薄板坯連鑄連軋生產線,已具備

7、生產0.8mm超薄帶鋼的能力。鐵素體區軋制生產工藝。珠鋼CSP薄板坯連鑄連軋生產線投產后, 計劃采用該工藝生產2.0mm以下超薄熱軋帶鋼, 目前國內唐鋼、本鋼等多條CSP薄板坯生產線均已具備鐵素體區軋制能力。1.2 2150熱軋板帶鋼生產工藝流程 連鑄板坯步進式加熱爐高壓水除鱗（初）定寬壓力機定寬ERE粗軋機可逆軋制(帶立輥)保溫罩飛剪切頭尾高壓水除鱗（精）FE連軋前立輥精軋機組軋制帶鋼層流冷卻卷取機卷取，分卷，橫切鋼卷運輸系統運輸在線稱重、噴漆下卷入庫存放、包裝外運1.3 熱軋板帶鋼生產的產品設備 加熱爐：三座步進梁式加熱爐 粗軋區：由高壓水除鱗箱、帶立輥的初軋機、保溫罩、廢品推出機、輥道、

8、側導板及其他輔助設備組成 精軋區：精軋區主要由切頭飛剪、粗軋除鱗箱、精軋機前立輥軋機、六機架四輥精軋機及其他輔助設備組成 卷取機區：卷取機區主要由精軋機后熱輸出輥道、帶鋼層流冷卻系統、地下卷取機及其前后設備、鋼卷打捆機、卸卷小車、鋼卷運輸系統及其他輔助設備組成1.4 熱軋帶鋼新技術發展狀況熱軋帶鋼生產技術在過去20年里取得了很大的進展,新技術的應用在提高產品質量、降低生產成本、增強競爭能力等方面發揮了重要作用。進入新世紀后,這些新技術將會逐步得到推廣應用,由于目前在世界范圍內鋼鐵產量已供大于求,我國鋼材生產也已經從追求產量規模向品種質量效益方面轉變,總體上的趨勢是以改造原有生產線為主,用高新技

9、術武裝傳統產業。我國的熱軋帶鋼軋機要適應這種趨勢,把采用新技術、改造現有工藝設備作為增強企業競爭實力的重要手段,為我國完成從鋼鐵生產大國向鋼鐵生產技術強國的轉變作出貢獻。2 主要設備選擇設備選擇參照鞍鋼2150生產線。鞍鋼2150mm ASP生產線工藝布置如圖2.1所示。11#加熱爐；22#加熱爐；33#加熱爐；4E1立輥軋機；5Rl粗軋機；6E2立輥軋機；7保溫罩；8飛剪；9精軋前立輥軋機；10精軋機 l1層流冷卻裝置；12卷取機圖2.1 鞍鋼2150mmASP生產線工藝布置圖主要工藝裝備:   (1)加熱爐。設有3座步進梁式爐(其中3#加熱爐二期實施)，熱裝板坯入爐溫度

10、800，也可常溫冷裝，板坯出爐溫度為12001250，加熱能力為400t/(h·座)(熱裝)。 (2)高壓水除鱗箱。其上、下各有2排噴水集管，高度可調，高壓水出口壓力為23MPa，噴嘴有4×26個。 (3)E1、E2立輥軋機。其型式為附著上部驅動式(帶液壓AWC)，最大單道次側壓量50mm，軋輥尺寸1200/1l00mm×430mm，最大軋制力3800kN，軋制速度0589m/s，主電機功率AC1200kW×2，轉速200/400r/min。 (4)Rl粗軋機。為四輥可逆式，工作輥尺寸為1250/1150mm×2150mm，支撐輥尺寸為1650

11、/1500mm×2150mm，最大軋制力50000kN，道次最大壓下量50mm，主電機功率10000kW ×2 AC，轉速40/90r/min，軋制速度0589m/s。 (5)保溫罩。中間坯厚度為3060mm，中間坯寬度為1000200Omm，保溫罩長度約為80m。 (6)廢品推出機。為齒輪齒條式，最大推力為3×138kN，推出行程6000mm。 (7)切頭飛剪。為轉鼓式，剪切速度為0525m/s，最大剪切斷面為60mm×2000mm，剪切應力140MPa(帶坯厚度為60mm，900)，剪切溫度900，最大剪切力13500kN，主電機功率：1600kW&

12、#215;2。 (8)精軋前高壓水除鱗箱。型式：雙夾送輥高壓水噴射式，高壓水出口壓力：23MPa，噴嘴數量：4×26個。 (9)精軋機組。表2.1 精軋機性能參數精軋機組性能參數項目立輥F1F3F4F5F7工作輥直徑/mm600/750850/375850/765700/635支撐輥直徑/mm-1600/14501600/14501600/1450工作輥輥身長度/mm350245025502550支撐輥輥身長度-215021502150主電機轉速/r·min-1550150/450150/450200/600主電機功率/kWAC370×2AC8000AC8000A

13、C8000最大軋制力/kW1000450004500040000液壓壓下-長行程長行程長行程彎輥力/kN-150015001500工作輥橫移量/mm-150200200    *F7為預留機架    (10)層流冷卻系統。可處理帶鋼規格18254mm×10002000mm，帶鋼最大通過速度為228m/s，最大耗水量為17500m/h，供水壓力為00500085MPa。    (11)卷取機。設有3臺三助卷輥液壓式卷取機，最大卷取速度228m/s，卷取帶鋼厚度18254mm，卷取帶鋼寬度10002

14、000mm，卷取溫度500750 ，鋼卷內徑762mm，鋼卷外徑11002100mm，最大鋼卷重量373t，最大單位寬度卷重1865kg/mm，主電機功率1000kW，轉速230/600 r/min。3 SPHC 8.7×1580軋制工藝制定3.1 加熱制度 加熱制度取決于熱軋所要求的開軋溫度。一般加熱溫度為12501280，開軋溫度為11801220，帶坯在軋制過程中，邊部由于散熱比較快，其溫降大于中部溫降，溫度大約為100。邊部溫差大，在帶鋼橫截面上晶粒組織不均勻，性能差異大，同時，還將造成軋制中部裂紋核對軋輥嚴重的不均勻磨損。因此，在精軋機組前對帶坯邊部進行加熱，將溫度補償與中

15、部溫度一致。一般采用電磁感應加熱器，可使帶坯邊部溫度提高50100，使帶鋼橫向溫度更加均勻，從而減少帶鋼邊部裂紋，以適應軋制薄規格產品和硅鋼、不銹鋼、高碳鋼等特殊品種的鋼。3.2 選擇產品原料坯料規格尺寸的選定：210×1300×11800mm連鑄熱裝板坯軋制鋼種：SPHC表3.1 原料化學成分元素C(%)Si(%)Mn(%)P(%)S(%)含量0.050.050.250.0150.0103.3 粗軋壓下制度粗軋階段壓下量分配原則為：（1）粗軋機組變形量一般要占總變形量的7080；（2）為保證精軋機組的終軋溫度，應盡可能提高精軋機組軋出的帶坯溫度（3）一般粗軋機軋出的帶坯厚

16、度為 2040mm；（4）第一道考慮咬入及坯料厚度偏差不能給以最大壓下量，中間各道次應以設備能力所允許的最大壓下量軋制，最后道次為了控制出口厚度和帶坯的板形，應適當減小壓下量。 表3.2 不同成品厚度所對應的中間坯選定的厚度成品厚度3.89 3.9-5.295.3-6.997.0-9.49 9.5-12.7HRC3234363838-40（注：HRC為中間坯（粗軋軋完）厚度）據上表選定中間坯厚度為：38 mm表3.3 粗軋壓下制度制定道次12345入口厚度H(mm)2101701309060出口厚度h（mm）170130906038壓下量h（mm）404

17、0403022壓下率% 19.0523.5330.77 33.3336.673.4 精軋壓下制度精軋連軋機組分配各架壓下量的原則：一般也是充分利用高溫的有利條件，把壓下量盡量集中在前幾架，在后幾架軋機上為了保證板形、厚度精度及表面質量，壓下量逐漸減小。為保證帶鋼機械性能，防止晶粒過度長大，終軋即最后一架壓下率應不低于10。此外，壓下量分配應盡可能簡化精軋機組的調整和使軋制力及軋制功率不超過允許值。依據以上原則，精軋逐架壓下量的分配規律是：第1架可以留有適當余量，即考慮到帶坯厚度的 可能波動和可能產生咬入困難等，而使壓下量略小于設備允許的最大壓下量；第24架， 為了

18、充分利用設備能力，盡可能給以大的壓下量軋制；以后各架，隨著軋件溫度降低，變形 抗力增大，應逐漸減小壓下量；為控制帶鋼的板形、厚度精度及性能質量，最后一架的壓下量一般在10-15左右，表3.4 精軋壓下量排列表機架號入口厚度（mm）出口厚度（mm）壓下量（mm）壓下率（）F138.028.010.038.00F228.019.58.530.36F319.514.55.025.64F414.511.62.920.00F511.69.81.815.52F69.88.71.111.223.5精軋軋制速度1.確定最末架F6的穿帶速度及出口速度 表3.5 速度設定項目指標序號12345厚度，mm

19、1.451.701.902.102.40穿帶速度，m/s10.6510.6510.8010.8510.65最大速度，m/s15.7515.7516.5016.5017.20拋鋼速度，m/s13.6513.6513.6514.3514.35序號678910厚度，mm2.702.903.103.403.80穿帶速度，m/s10.5010.159.859.358.75最大速度，m/s17.2017.2017.2016.2015.05拋鋼速度，m/s14.3514.3513.4013.0011.60序號1112131415厚度，mm4.204.605.506.507.50穿帶速度，m/s8.307.8

20、07.106.155.60最大速度，m/s13.9012.9012.2010.759.05拋鋼速度，m/s10.2510.008.207.206.55序號1617181920厚度，mm8.509.5011.012.7>12.7穿帶速度，m/s5.154.854.353.853.35最大速度，m/s7.556.806.456.456.45拋鋼速度，m/s6.005.454.904.804.65 由于本車間的典型產品厚度h=8.7mm，所以末架軋機穿帶速度為4.85m/s，出口速度6.80m/s。2.精軋機組其它各架軋機速度制度的確定末架軋機軋制速度確定以后，可由秒流量相等原則，即由下列公式

21、 ： v1b1h1=v2b2h2.=vnbnhn計算出各機架的軋制速度和穿帶速度。由于b1=b2.=bn，則 v1h1=v2h2.=vnhn道次入口厚度穿帶速度（m/s）最大速度（m/s）拋鋼速度（m/s）138.001.251.751.41228.001.702.381.91319.502.443.422.74414.503.284.603.68511.604.105.744.6069.84.856.805.45表3.6 精軋各架軋制速度3.6 精軋溫度制度 由于帶坯出粗軋后在中間輥道上和進精軋前的除鱗都會有溫降，根據現場經驗，帶坯在精軋除鱗后的頭部溫度t為1020；因為在軋機上完成金相組織

22、轉變對厚度控制和機械性能都有不良影響，所以軋制結束溫度應該控制在奧氏體區，奧氏體向鐵素體轉變的起始溫度- C鋼約為875 ，設精軋末架的出口溫度為880，以使晶相轉變發生在層流冷卻階段，得到奧氏體向鐵素體轉變的細化晶粒，提高帶鋼顯微組織性能。 精軋采用溫降公式：ti=t0-C(h0/hi-1） C=(t0-tn)hn/(h0-hn) （其中：t0 開軋溫度；tn 軋后溫度；h0 軋前厚度；hn 軋后厚度；） 表3.7 軋各架溫度變化機架F1F2F3F4F5F6軋制溫度）1005.15978.43952.63925.39900.388804 力能參數計算4.1 精軋各機架軋制力計算S.Ekelu

23、nd公式是用于熱軋時計算平均壓力的半經驗公式，其公式為 其中m 外摩擦對單位壓力影響的系數； 粘性系數； 平均應變速率；第一項（1+m）是考慮外摩擦的影響，m可以用一下公式確定； 第二項中的乘積是考慮變形速度對變形抗力的影響。其中平均變形速度值用下式計算 把m和值帶入中，并乘以接觸面積的水平投影，則軋制力為： 其中： K=9.8×(14-0.01t)(1.4+C+Mn)Mpa 對鋼軋輥，a=1;對鑄鐵軋輥，a=0.8 ;式中 t：軋制溫度， ； C：以%表示碳含量； Mn：以%表示錳的含量； ：決定于軋制速度的系數：軋制速度（m/s）616100.8C的含量取0.05，Mn的含量取0

24、.25 對于第一架軋機： K=9.8×(14-0.01t)(1.4+C+Mn)=9.8×(14-0.01×1005.15)（1.4+0.20+0.7）=65.7820MPa =0.01×（14-0.01×1005.15）×1×10=0.3949MPa.sV=150×3.14×850/60=6672.5mm/s =116.1694MPa =1196.584t 同理可依次得出各機架軋制力及其他各道次計算參數，見下表：表4.1 各機架軋制力及其各道次計算參數表機架摩擦系數溫度（）平均變形速度（ mm/ s）平均

25、單位壓力（MPa）軋制力（t）10.43791005.1531.0156116.1691196.58420.4486978.4339.7320147.3061398.88730.4589952.6342.5726170.2291239.85640.4698925.3942.2360186.1191032.38650.4798900.3859.6274203.400806.63760.4880880.0053.9198191.5991593.9924.2 軋制力矩計算軋制力矩可用以下公式計算： 式中：P 軋制力； 道次壓下量； 為力臂系數；熱軋板帶時：，取0.46對于第一架軋機軋制力矩：同理可依

26、次得出各機架軋制力矩，見下表：表4.2 各機架軋制力矩表機架123456力矩（t·m）71.76777.35352.58233.34418.62610.7235 設備能力校核5.1 咬入能力校核軋機要能夠順利進行軋制，必須保證咬入符合軋制規律，所以要對咬入條件進行校核。 式中：工作輥直徑軋件的壓下量； 咬入角 摩擦角原料在第一架軋機咬入時，壓下量比較大，比較困難，所以對第一架進行咬入能力的校核。校核如下：由上面公式得到： 已知D=850mm，h=10.0mm，f =0.4379 所以：而f =tan，得到： 由于，因此，第一架軋機可以實現帶鋼順利咬入。表5.1 精軋各道次咬入角軋機F

27、1F2F3F4F5F6咬入角/°8.79748.10966.21774.73424.10983.2125熱軋過程中最大咬入角一般在15°到20°之間，故精軋各道次咬入符合條件。5.2 軋輥強度校核軋輥直接承受軋制壓力和轉動軋輥的傳動力矩，它屬于消耗性零件，就軋機整體而言，軋輥安全系數最小，因此，軋輥強度往往決定整個軋機負荷能力，這也正是我們要校核軋輥強度的原因。軋輥材料各不相同，粗軋機為合金鍛鋼，精軋機組為合金鑄鐵。所以他們的許用應力也不同，具體見下表所示表5.2 許用應力表（單位：MPa）項目許用彎曲應力 許用接觸應力 許用剪切應力合金鍛鋼2402400730鑄

28、鐵1402000610校核軋輥時，需校核軋制力最大、輥徑最小的道次，所以本設計需校核精軋第一道次和第六道次。第一架軋輥參數：1）支撐輥輥身直徑：Dz=1600mm；輥身長：Lz=2150mm；輥頸直徑：dz=(0.50.55)Dz=0.5×1600=800mm；輥頸長度：lz=(0.831.0)Dz=1×800=800mm；壓下螺絲之間的距離：az=Lz+lz =2150+800=2950mm；2）工作輥輥身直徑：Dg=850mm；輥身長度：Lg=2450mm；輥頸直徑：dg=(0.50.55)Dg=0.5×850=425mm；輥頸長度：lg=(0.831.0)d

29、g=1×425=425mm；壓下螺絲之間的距離：ag=Lg+ lg =2450+425=2875mm;輥頭直徑：b=Dg-（515）=850-10=840mm;表5.3 F1-F4 軋輥各部分尺寸分別為輥名輥身直徑D/mm輥身長度L/mm壓下螺絲中心距a/mm輥頸直徑d/mm輥頸長度l/mm工作輥85024502875425425支承輥160021502950800800取a/b=1 a=840mm;根據下面表格得到抗扭斷面系數值：表5.4 抗扭斷面系數B/x11.523460.2080.3460.4930.8011.451.789取：=0.208。B圖5-1 四輥軋機軋輥受力圖第六

30、架軋輥參數：1）支撐輥輥身直徑：Dz=1600mm；輥身長：Lz=2150mm；輥頸直徑：；輥頸長度：；壓下螺絲之間的距離：a=Lz+=2150+800=2950mm；2）工作輥輥身直徑：Dg=700mm；輥身長度：Lg=2550mm；輥頸直徑：；輥頸長度：；壓下螺絲之間的距離：ag=Lg+=2550+350=2900mm;輥頭寬度：b=Dg（515）=700-10=690mm;表5.5 F5-F6軋輥各部分尺寸分別為輥名輥身直徑D/mm輥身長度L/mm壓下螺絲中心距a/mm輥頸直徑d/mm輥頸長度l/mm工作輥70025502900350350支承輥160021502950800800取a/

31、b=1 a=690mm;根據下面表格得到抗扭斷面系數值：表5.6 抗扭斷面系數B/x11.523460.2080.3460.4930.8011.451.789取：=0.208。四輥軋機由于采用了支承輥，所以工作輥的彎矩很小，支承輥幾乎承擔了所有彎矩，只需對支承輥彎矩進行校核。5.2.1 輥身彎曲強度校核（1）對于第一架軋輥： a壓下螺絲間距，b板寬。 圖5-2 支撐輥彎矩圖支承輥：所以第一架軋輥支承輥輥身滿足彎曲強度的要求。工作輥： 圖5-3 工作輥彎矩圖所以第一架軋輥工作輥輥身滿足彎曲強度的要求。（2） 對于第六架軋輥（支承輥）： 所以第六架軋輥輥身滿足彎曲強度的要求。5.2.2 輥頸彎曲+

32、扭轉強度校核（1）對于第一架軋輥：支承輥 由于采用鑄鐵軋輥，合成應力應按第二強度理論計算： 工作輥只需要計算扭轉應力： 所以第一架軋輥輥頸滿足彎曲+扭轉強度的要求。（2）對于第六架軋輥：支承輥 由于采用鑄鐵軋輥，合成應力應按第二強度理論計算： 工作輥只需要計算扭轉應力： 所以第六架軋輥輥頸滿足彎曲+扭轉強度的要求。5.2.3 輥頭扭轉強度校核（1）對于第一架軋輥： 所以第一架軋輥輥頭滿足扭轉強度的要求。（2） 對于第六架軋輥： 所以第六架軋輥輥頭滿足扭轉強度的要求。5.2.4 輥身擠壓強度校核因為兩個軋輥的材質相同，接觸應力的計算公式可簡化為：（1）對于第一架軋輥： 式中 ： 加在接觸表面單位長度上的負荷，N/m； 、 兩接觸輥的半徑（工作輥和支承輥），=0.425m，=0.800m； 彈性模量，； 鑄鐵 ，取= 代入接觸應力計算式可得：據表可知：第一架軋輥輥身擠壓強度滿足要求。（2）對于第六架軋輥：、 兩接觸輥的半徑（工作輥和支承輥）， =0.350m，=0.800m； 彈性模量，； 鑄鐵 ，取=代入接觸應力計算式可得： 根據設備參數可知