設計100萬噸1700冷帶連軋車間畢業設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 …………………………(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。連軋機組末架的軋制速度決定著軋機的產量和技術水平。確定末架軋制速度時，應考慮保證各主要設備和輔助設備生產能力的平衡；軋制帶鋼的厚度及鋼種等，一般冷軋帶鋼為提高軋機產量而用高的軋制速度；軋制寬大及鋼質硬的帶鋼時，應采用低的軋制速度。本次設計依據設備、產品及參考同類車間設定第五機架的軋制速度為20m/s。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）。其它各架軋制速度的確定:當連軋機組末架軋機軋制速度確定后，根據連軋條件——秒流量相等的原則，根據各架軋出厚度和前滑求出各架軋制速度（帶鋼的寬展和前、后滑忽略不計）。即：h1v1=h2v2=……hnvn=C…………………………………..(5)速度的計算：已預設末架出口軋制速度為V=20m/s由經驗向前依次減小以保持微張力軋制。依據秒流量相等有：表11軋件的出口速度12345Vh(m/s)420由…………………………………………..(6)表12 軋輥速度12345V(m/s)由公式:……………………………………………..(7)求得各道次軋輥轉速分別為:表13 軋輥轉速12345(r/min)139 由軋輥轉速及電機轉速可求傳動比:……………………………………………..(8)表14傳動比道次12345n(r/min)750750750750750i.近代帶鋼冷連軋機精軋一般采用一級加速和一級減速軋制方式，即帶鋼在連軋機以恒速運轉下進行穿帶，并在卷取機實現穩定卷取后開始進行加速，直至軋機轉速達到穩定軋制階段最大轉速時加速結束。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。確定加速度的數值，應考慮到主電機的功率、帶鋼長度、板形、帶鋼厚度變化、冷卻水的控制及卷取溫度等因素的影響。僅就軋機本身而言，一級加速度可達12 m/s。本設計采用加減速的加速度絕對值相等的設計方法，并參照武鋼經驗取一級加、。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。因為斯通公式把軋制看成平行板間的鐓粗，因此得出單位壓力微分方程式：圖5 作用在斯通理論微分體上的作用力冷軋薄板時其表面摩擦規律按全滑動來考慮，即，并采用近似塑性條件，則上式變成如下形式： 將上式積分，則得斯通單位壓力公式: 在后滑區 在前滑區 式中： ， ……………………………………………..(9) .表15 各道次的相關參數道次參數12345l/mm/mmm 冷軋時溫度和變形速度對金屬變形抗力的影響不大，因此和可近似的取1，只有變形程度才是影響變形抗力的主要因素。由變形區內各斷面處變形程度不等，因此，若取為常量，通常根據加工硬化曲線去本道次平均變形量所對應的變形抗力值。平均變形量可按下式計算： ……………………………………………..(10) 式中::本道次軋前的預變形量 :本道次軋后的總變形量:冷軋前軋件厚度H:本道次軋前軋件的厚度h:本道次軋后軋件的厚度。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。表18 張力前平均單位張力/MPa后平均單位張力/MPa平均單位張力/MPa11100210012011031201301254130140135514030100 = = =計算圖中第二個參數 = 圖6 軋輥壓扁時平均單位壓力圖解 =作指示線可得 ，又有表查出 則 = 由 則 則總壓力=10460KN余下的各道次可依此類推計算出來，則有：表19 軋制力道次參數12345/MPa430540580600630cx/mm/mm16B/mm1250/MPaP/KN1046012391901492404430 …………………………………..(13)式中: — 合力作用點位置系數（或力臂系數），～，各道次的軋制力矩值見表20：=表20 軋制力矩12345/KNm傳動工作輥所需要的靜力矩，除軋制力矩外，還有附加摩擦力矩，它由以下兩部分組成：、其中在四輥軋機（本設計中六輥軋機亦用此公式）可近似地由下式計算：………………………………..(14)式中 — 軋輥軸承的摩擦系數，取＝ ； — 軋輥輥頸直徑＝273mm；（、 — 工作輥及支撐輥直徑,對于四輥軋機：＝525mm， =1450mm 對于六輥軋機：＝485mm， = 1450mm。）而由下式計算： …………………………..(15)式中: — 傳動效率系數，即從主電機到軋機的傳動效率，故可取＝， ………………………………..(16)表21摩擦力矩12345/KNm/KNm.i/KNm/KNm空轉力矩可以根據下式求得： ……………………………………..(17)式中：表示軋機的額定轉矩，其大小為：p——電動機的額定功率，本設計取每架軋機的額定功率為4250KW；n——電動機的轉速，轉速為750r/min。軋機的空轉力矩（）根據實際資料可取為電機額定力矩的3％～6％: 5 電機能力驗算為了校核和選擇主電動機，除知其負荷之外，尚須知軋機負荷隨時間變化的關系圖，力矩隨時間變化的關系圖稱為靜負荷圖。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。靜力矩按下式計算：Mj= Mz /i+Mm+Mk…………………………………..(19)將前面的數據代入上式得靜力矩見表23：表23 靜力矩道次12345Mz(kNm)iMm(kNm)Mk(kNm)Mj(kNm)靜負荷圖中的靜力矩可以用上式加以確定。每一道次的軋制時間可由下式確定：tn=Ln/vp…………………………………………..(20)式中：Ln——軋件軋后長度；vp ——軋件出輥平均速度，忽略前滑時，它等于軋輥圓周速度。表24軋制時間道次12345Ln(m)5695vp (m/s)t(s)因為各機架主電機的力能參數相同，而第五機架的軋制負荷最大，所以只需校核第五架軋機的電機即可。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。軋機減速時，總力矩為：MTjian= Mj5 Md5= kNm. 已知上述各值后，根據軋制圖表繪制出一個軋制周期內第五架軋機的電機負荷圖，見圖7。（不考慮不同的軋制速度對軋制力矩的影響） MJ 升速 穩定軋制 過焊縫 拋尾 降速MK t（s）圖7 第五架軋機電機負荷圖當主電動機的傳動負荷圖確定后，就可以對電動機的功率進行計算。這項工作包括兩部分。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。等效力矩計算及電動機的校核軋機工作時電動機的負荷是間斷式的不均勻負荷，而電動機的額定力矩是指電動機在此負荷下長期工作，其溫升在允許的范圍內的力矩。為此必須計算出負荷圖中的等效力矩，其值按下式計算：Mjum=………………..(21)式中:Mjum ——等效力矩；Σtn——軋制時間內各段純軋時間的總和；Σtn’——軋制周期內各段間隙時間的總和；Mn——各段軋制時間所對應的力矩；Mn’——各段間隙時間對應的空轉力矩。將前面的數據代入上式計算結果見表25：表25 等效力矩道次12345Mn(kNm)Mn’(kNm)tn(s)tn’(s)－Σtn(s)Σtn’(s)－Mjum(kNm)校核電動機溫升條件為：Mjum≤MH 可見均能滿足電機的生產要求。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。具體來說，軋輥的破壞可能由以下三方面的原因造成：1）軋輥的形狀設計不合理或設計強度不夠。例如，在額定負荷下軋輥因強度不夠而斷裂后因接觸疲勞超過許用值，是輥面疲勞剝落等；2）軋輥的材質、熱處理或加工工藝不合要求。例如，軋輥的耐熱裂性、耐粘附性及耐磨性差，材料中有夾雜物或殘余應力過大等；3）軋輥在生產過程中使用不合理。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。由此可見，為防止軋輥破壞，應從設計制造和使用等諸方面去考慮。設計軋輥時，通常是按工藝給定的軋制負荷和軋輥參數進行強度校核。由于對影響軋輥強度的各種因素（如溫度應力、殘余應力、沖擊載荷值等）很難準確計算，為此，設計時對軋輥的彎曲和扭轉一般不進行疲勞校核，而是將這些因素的影響納入軋輥的安全系數中（為了保護軋機其他重要部件，軋輥的安全系數是軋件各部件中最小的）。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。～。顯然，支撐輥的抗彎端面系數較工作輥大的多，即支撐輥有很大的剛性。因此，軋制時的彎曲力矩絕大部分有支撐輥承擔。在計算支撐輥時，通常按承受全部軋制力的情況考慮。由于四輥軋機一般是工作輥傳動，因此，對支撐輥只需計算輥身中部和輥徑端面的彎曲應力。在軋輥的11斷面和22斷面上的彎曲應力均應滿足強度條件，即：σ=Pc1/()≤Rb ……………………………………………..(22)=Pc2/()≤Rb ……………