設計100萬噸1700冷帶連軋車間畢業設計說明書-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 下分配、軋制規程計算、軋制圖表、年產量計算、軋制力計算、軋輥強度校核、電機發熱校核、凸度規程計算，原始軋輥輥型設定、輔助設備的選擇及金屬平衡、燃料消耗計算。鋼的冷軋于19世紀中葉始于德國，當時只能生產寬20~25mm的冷軋帶鋼。因而在薄板帶生產中廣泛使用冷軋工藝。它將全連軋機與前面的酸洗機組聯合。美國早在1920年第一次成功的軋制出寬帶鋼，并很快由單機不可逆軋制跨入單機可逆式軋制。在這40多年中，我國冷軋薄板生產能力增加了40多倍，到2000年，我國薄鋼板的產量已達到1900多萬噸；生產裝備技術水平已由只能生產低碳薄板到能生產高碳鋼、合金鋼、高合金鋼、不銹耐熱冷軋薄板、鍍鋅板、涂層鋼板、塑料復合薄板和硅鋼片等。鞍鋼—繼1780mm冷軋機組投產后，鞍鋼為配合新建的2150mm的熱連軋機組，新建1500 mm冷連軋和2130 mm冷連軋。它的工藝水平、自動化程度、產品規格與質量代表了一個國家鋼鐵工業的水平。1 建廠依據和產品大綱 建廠依據冷軋板帶有極廣闊的用途。產品大綱是設計任務書中的主要內容之一，是進行車間設計時制訂產品生產工藝過程確定軋機組成和選擇各項設備的主要依據。產品大綱如下：產量及鋼種：100萬噸/年（本設計以一期為例進行詳細敘述。2) 有較高的生產效率和設備利用系數。因此五機架連軋機是一種應用最為廣泛的連軋機，在各中全連續冷軋生產獲得了廣泛的應用。（調節帶鋼凸度的原理圖如下）圖2 CVC軋機凸度的調整CVC軋機有很多優點：板凸度控制能力強，軋機結構簡單，易改造，能實現自由軋制，操作方便，投資較少。支撐輥由外套筒2和芯軸1組成。圖4 VC軋輥結構簡圖1－芯軸；2－外套筒；3－液壓腔；4－旋轉接頭；5－液壓站，6－油孔以上介紹了一些典型的寬厚板軋機的機型和技術。本次設計經過綜合對比和實際考慮并結合設計目的和產品大綱要求，主要從控制板型（板凸度，平直度等）方面考慮，選用以下設備。上刮水板有氣缸控制，以保證與工作輥的連續接觸；下刮水板與導輥軸承座連接，靠液壓力與下工作輥接觸。80噸每側最大中間彎輥力177。）出發，按預設的條件通過理論數學模型計算或圖表方法，以求最佳的軋制規程。各軋機壓下量分配薄板冷連軋機組總變形量及各道壓下量，應根據原料卷厚度、產品質量、軋機架數、軋制速度及產品厚度等合理確定。依據以上原則逐架壓下量的分配規律是，第一架可以留有余量，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，中間幾架為了充分利用設備能力，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較小。再根據………………………………………………(3) 摩擦系數表機架數1＃2＃3＃4＃5＃摩擦系數0．080．0550．0550．0550．055表9 各道次中性角12345525485根據Sh=……………………………………(4)表10 各道次前滑值 道次前滑12345Sh 確定軋機速度制度制定軋機速度制度包括：確定末架的穿帶速度和最大軋制速度；計算各架速度及調速范圍；選擇加減速度以及帶鋼過焊縫時的速度等。第一級加速度數值較高，稱為功率加速度（又稱產量加速度），其目的是迅速提高軋制速度，是設備盡快接近滿負荷運轉，以求的最高產量。表16 各道次值變形程度 /%變形程度 /%平均變形程度/%12345冷軋時金屬實際變形抗力的確定：由于加工硬化使得軋件的變形抗力逐道次升高，對加工硬化曲線進行線性擬合得：…………………………………..(11)表17 各道次變形抗力平均變形程度/%變形抗力/MPa12345平均單位壓力： ………………………………(12)式中為平均單位張力，現僅以第一架軋機為例：張應力的設定：100MPa,120 MPa,130 MPa,140 MPa,開卷機張應力為1 MPa，卷曲機張應力為30 MPa。考慮到軋制的加減速時所產生的動力矩，則有（加、）：Mjia=Md5= kNmMjian= Md5= kNm從而有軋機加速時，總力矩為：MTjia=Mj5+ Md5= kNm。6軋輥強度校核 綜述總的說來，軋輥的破壞決定于各種應力（其中包括彎曲應力、扭轉應力、接觸應力，由于溫度分布不均或交替變化引起的溫度應力以及軋輥制造過程中形成的殘余應力等）的綜合影響。為防止四輥板帶軋機軋輥輥面剝落，對工作輥和支撐輥之間的接觸應力應該做疲勞校驗。若認為軸承反力距離L等于兩個壓下螺絲的中心距L0，而且把工作輥對支撐輥的壓力簡化成均布載荷（這時計算誤差不超過9～13%），可得33斷面的彎矩表達式：Mw=P(L0/4L/8)輥身中部33斷面的彎曲應力為：= P(L0L/2)/()≤Rb……………………………..(24)式中的D2應以重車后的最小直徑代入。ding sk上式各參數的計算公式為：支撐輥對工作輥的反力：Ps=Pcosφ/cos(θ+γ) ………………………………..(26)張力軋制時軋制壓力偏離垂直方向的角度：φ=arcsin[(TT)/2P] ………………………………..(27)其中T1 —前張力、T0 —后張力、P—軋制力工作輥與支撐輥連心線與垂直線夾角為：θ=arcsin[e/(R+R)]………………………………..(28)式中：e—工作輥相對于支撐輥的偏心距一般e=5～10mm取e=5mm，R1—工作輥半徑，R2—支撐輥半徑。K2=(1v22)/πE2。在輥間接觸區中，除了須校核最大正應力外，對于軋輥體內的最大切應力也應進行校核。其中小時產量為常用的生產率指標。計算軋機平均小時產量有兩種方法：按軋制品種百分數計算；2按勞動量換算系數計算。8 輥型設計 輥型設計概述隨著厚度質量的提高板形越來越成為冷帶鋼提高品質的主攻方向。現介紹板形控制裝置如下：CVC的基本原理是將工作輥輥身沿軸線方向一半削成凸輥型，另一半削成凹輥型，整個輥身成S型或花瓶式軋輥，并將上下工作輥對稱布置，通過軸向對稱分別移動上下工作輥，以改變所組成的孔型，從而控制帶鋼的橫斷面形狀而達到所要求的板形。在設計新軋輥的輥型曲線（凸度）時，主要是考慮軋輥的不均勻熱膨脹和軋輥彈性彎曲（撓度）的影響。因而就認為輥型設計時可以用支撐輥的輥身撓度差來代替工作輥的輥身撓度差。B=1250mm 全部鋼輥其中n1=E1/E2(D1/D2)4=(D1/D2)4 ……………………………..(54)n2 =G1/G2(D1/D2)4=(D1/D2)4……………………………..(55)ζ=kE1/(4G1)(D1/L)2=(D1/L)2………………………..(56)β=πE/2(D1/L)4=34600(D1/L)4…………………………..(57)將各參數代入公式計算結果見表28：表28 工作輥撓度參數F1F2F3F4F5將軋輥熱凸度曲線和撓度曲線疊加起來，即得出軋輥輥型的磨削凹凸曲線。CR0為軋機入口處的帶鋼凸度。本設計取燒損為2％。電能消耗 軋鋼車間的電能消耗主要用于驅動軋機的主電機和車間內各類即助設備的電機．照明用電占耗電總景中的很少部分。本設計的工作輥的材料為9Cr2Mo,硬度為95～102HS,支撐輥的材料為80CrMo3W,硬度為70~85HS,參考同類車間的軋輥消耗，～。 軋鋼車間的壓縮空氣主要用作動力如加熱爐爐門升降、穿孔機及軋管機的送料氣缸、風鏟清理、冷卻(電機及潤滑系統)、吹刷設備等。對開卷輔助時間沒有特殊要求的機組，一般只裝設一套開卷設備，對于后續工序有時間要求的冷連軋機組、恒速運轉機組，常裝設預開卷設備。卷筒的直徑有Φ610和Φ450兩種規格。它的主要缺點是不能并卷，因此對于小卷重板卷的冷軋廠不使用這種機組。入口活套的工作存儲能力： 632m入口活套的最大存儲能力： 646m入口活套的層數： 4中間活套的工作存儲能力： 308m中間活套的最大存儲能力： 330m中間活套的層數： 4出口活套的工作存儲能力： 聯機后由250～450 m出口活套的工作存儲能力： 聯機后由270～420 m出口活套的層數： 4入口段的最長的停車時間： 120s出口段的最長的停車時間： 100s酸洗介質：鹽酸濃度3～15％， 溫度70～900C卷取機有輥式和卷筒式兩種。綜合以上各機組的特點，再結合本次設計的具體情況，本次設計選取連續臥式酸洗機組。為增大卷筒的脹縮范圍，減少脹縮油缸行程，脹縮斜楔的傾斜角較大(α＝160)。常用的開卷機有雙錐頭式、雙柱頭式和懸臂式三種。生產1噸合格鋼材所消耗的潤滑油量叫做軋鋼車間的單位產品潤滑油耗。蒸汽在軋鋼車間主要用于沖刷煤氣管道、冬季潤滑油的保溫、酸洗工段酸洗溶液從水洗槽的加熱、薄板軋機軋輥的冷卻、重油燃燒的的霧化等。顯然軋輥車削—次所能軋出的鋼材數量愈多、一對軋輥車削的次數愈多，輥耗量愈少。常用的燃料有煤、煤粉、煤氣和重油等。金屬消耗指標通常以金屬消耗系數表示，它的含義是生產一噸合格鋼材需要的鋼錠或鋼坯量。如何同時保證成品要求凸度及帶鋼平直度，是板形設定模型要解決的問題。軋件的撓度愈小，工作輥的撓度便愈大。在直徑方向上輥面與輥心的溫度也不—樣，在穩定軋制階段，輥面的溫度較高，但在停軋時由于輥面冷卻較快，也會出現相反的情況。正彎輥系統板形設定時可將彎輥力設定到50%，這樣在軋鋼時即可正向和反向調節。對于寬度大而厚度很薄的情況才要適當考慮四次浪。表27 各產品小時產量規格百分數503686小時產量（t/h）代入上式計算得：AP= t/h 軋機年產量的計算車間年產量是指一年內軋鋼車間各種產品的綜合產量，以綜合小時產量為基礎進行計算。第五機架的速度圖（如下圖所示），低速咬入時的軋制速度為5m/s,穩定軋制時的軋制速度為20m/s,過焊縫時的速度降為10m/s(無滯留)，拋尾時的軋制速度為10m/s，由運動學計算: ==,==,S==,S==,S===2881m,= =一卷帶鋼的純軋制時間為：Tzh===++= s.v(m/s)t/st1t2t3t4510S1S2S3圖8 第五機架軋機的速度圖 確定各道次的間隙時間機架之間的距離均為L=,則各道次的間隙時間為： …………………………………..(40)式中：L:為機架間距表26 間隙時間1234總間隙時間為Σtji=+++=.由以上各值就可以確定軋制圖表了，為了便于計算年產量，繪制軋制圖表時，所標注的時間為一卷原料卷的軋制時間和間隙時間。(max)值應小于許用值τ45。查得其對應的許用接觸應力分別為；[]=2400MPa ，[τ]=730MPa。如假設輥間作用力沿軸向均勻分布，由彈性力學知，輥間接觸問題平面應變問題。working rollerD=525mm, D=273mm, =450mm,=265mm, =250mm, L=3320mm, L=1700mm,=200mm, =200mm, =170mm, =240mm,D/L=, D/D=, l/D=, D/=, backuprollerD=1450mm, D=798mm, =1200mm,=650mm, =620mm, L=4144mm, L=1700mm,=622mm, =200mm, =400mm, =300mm, mmD/L=, D/D =, /D=, / D=, 把前面的數據代入上式計算：=PC/()= MP=PC/()= MP=P(L0L/2)/()=本設計支撐輥為合金鍛鋼Rb=120～130 MPa，可見支撐輥的彎曲應力遠遠小于該許用應力，故滿足。在計算支撐輥時，通常按承受全部軋制力的情況考慮。冷軋軋件的變形溫升很大，工作輥輥面溫度可達80～1200C冷軋軋輥在冷卻不足或冷卻不均勻時，往往會因溫度應力過大，導致軋輥表層剝落甚至斷輥；壓下量過大或因工藝過程安排不合理造成過負荷軋制也會造成軋輥破壞等。一是由負荷圖計算出等效力矩不能超過電動機的額定力矩；二是負荷圖中的最大力矩不能超過電動機的允許過載負荷和持續時間。繪制靜負荷圖之前，首先要決定出軋件在整個軋制過程中在主電機軸上的靜負荷值，其次決定個道次的純軋和間歇時間。4 力能參數的計算對于冷軋薄板，其軋制力的計算采用斯通公式計算。本設計設定第五架軋機的穿帶速度為5m/s（帶鋼厚度小，其穿帶速度可高些）。176。連軋機組壓下量分配及速度制度：精軋機組的主要任務是在5架連軋機上將原料卷軋制成冷板（帶）卷，尺寸符合要求的成品帶鋼，并需保證帶鋼的表面質量和機械性能。原料尺寸：薄帶鋼冷連軋為了提高產量和成品率，現在多采用無頭軋制。