XX 学
课 程 设 计 说 明 书
设计题目：冷轧13×1150mm st12课程设计
学院：材 料 冶 金 学 院
专业：材料成型控制工程班
学号：
姓名：
指导教师：
成绩：
目录
1前言 1
11冷轧概念 1
12冷轧工艺特点 1
13冷轧薄板生产程 2
14冷轧板带发展现状 3
15国板带钢消费状况 3
16国板带钢发展趋势 3
2 st12轧制工艺制度制定 5
21原料选择 5
22 轧制规程 5
23 工艺制度确定 6
231 压制度 6
232 张力制度 7
233 速度制度 7
234 轧制力计算 10
3设备强度力校核 17
31咬入力校核 17
32轧辊强度校核 17
321工作辊校核 18
322支承辊校核 20
33 接触应力校核 21
34电动机功率校核（第三架例） 22
341轧制力矩 22
342 摩擦力矩 22
343空转力矩 22
4结 24
参考文献 24
1前言
钢材加工程中少部分采锻造铸造等方法直接成材外余约80轧制成材冷轧板带钢生产工艺避免热轧中存温降温度分部均弊病生产出厚度更薄尺寸更精确表面更光洁板形更直板卷
冷轧带钢轧制规程课程设计参考鞍钢冷轧厂1#线进行预设计生产规格06×1550mmst12冷轧薄板设计冷轧生产特点工序作简单介绍制定轧制制度计算轧制力轧辊强度电机功率进行校核
11冷轧概念
冷轧金属结晶温度轧制程冷轧时金属会发生结晶会发生加工硬化现象
加工硬化金属轧制程中强度硬度增加韧性塑性降现象
冷轧板带钢优势：
1）生产厚度更薄板
2）带材宽度长度方获均匀厚度板形更
3）冷轧时采轧辊表面光洁硬度表面质量表面光洁产品
4）带材冷轧进行热处理机械性产品
12冷轧工艺特点
（1）加工温度低钢轧制程中产生加工硬化
加工硬化影响：
1）变形抗力增轧制力加
2）塑性降低易发生脆裂
（2）冷轧中采工艺冷润滑（工艺冷润）
1）工艺冷：冷轧程中变形热摩擦热轧件轧辊温度升高须采效工冷
2）工艺润滑
工艺润滑作：
①减少金属变形抗力（实现压轧制更薄板材）
②冷轧辊
③防止粘辊
天然油脂（动植物油脂）润滑效果优矿物油
常冷润液乳化液通乳化剂作少量油剂量水混合起制成乳状冷润液乳化液冷力介水油间般水40~80着乳化液浓度增加冷力降
（3）冷轧中采张力轧制：
张力轧制—轧件轧辊中辗轧变形定前张力张力作实现
张力—作轧件轧制方力
前张力—作方轧制方相张力
张力—作方轧制方相反张力
张力作：
①防止带钢轧制程中跑偏（保证正确中轧制）
②轧带钢保持直（包括轧制程中保持板形直轧板形良）
③降低轧件变形抗力便轧制更薄产品
④起适调整冷轧机电机负荷作
13冷轧薄板生产程
冷轧生产工序简介：
热轧板卷料→酸洗→冷轧→退火→整→精整→包装→入库
（1）酸洗
盐酸硫酸溶剂热轧料氧化铁皮表面光洁便冷轧
（2）轧制
四辊式轧机5~6机架连轧
(3）脱脂退火
1)脱脂：冷轧清洗工序钢板表面油脂污物防止退火带钢表面生成黑斑灰层
2)脱脂方法：电解清洗机洗净燃烧脱脂
3)退火：轧制时受加工硬化金属重新软化消应力细均匀晶粒
(4）整：退火带钢压率进行轧制程做整（1~5）
目：
1)消材料屈服台防止加工时拉伸应变
2)提高材料强度极限扩塑性加工范围整量钢种机械性产生定幅度变化
3）矫正板材形状
4）根户求生产表面粗糙度带钢镀层板加工成光滑表面涂层板加工层表面毛均匀表面
（5)成品剪切
整钢带成品剪切成钢带终交货状态
14冷轧板带发展现状
板带钢厚度分厚板薄板极薄带钢三类国厚度60 mm钢板称特厚板20～60 mm钢板厚板 40～20 mm钢板中板 02～4 mm钢板称薄板中02～12 mm称超薄板带02 mm钢板称极薄板带材称箔材国1999年板带322发达国家已达60热轧板带材转化冷轧产品例国外80左右国22板带材国市场占率较低80中冷轧板材镀层板率更低仅51两年国年进口钢材1 500万t左右中80板材薄板特冷轧镀层产品国板带钢产品结构适应国民济发展需产品质量够达国际先进水总产量13加快发展板带材特加快发展高附加值高技术难度板带材国钢铁工业项十分艰巨战略务
15国板带钢消费状况
年国板带材消费量占钢材消费总量例35～40 1999年国消费板带材5058 Mt 2000年5519 Mt[1]
(1)普通热轧商品薄板消费量1201 Mt国生产量1023 Mt进口量28 Mt出口量102 Mt
(2)普通冷轧薄板消费量1353 Mt中国生产688Mt (镀锌板149 Mt镀锡板85Mt)进口量691 Mt (镀锌板151 Mt镀锡板027 Mt)出口025 Mt
(3)中厚板消费量1395 Mt (国生产1429 Mt进口033 Mt出口067 Mt)
(4)锈钢薄板消费量105 Mt (国生产006 Mt进口量1 Mt出口0011 Mt)
(5)硅钢片消费量150 Mt (国生产088 Mt进口064 Mt出口0013 Mt)
(6)窄带钢消费733 Mt进口057 Mt出口005 Mt
16国板带钢发展趋势
十五期间国板带钢利国家贴息技改政策重点解决冷轧薄板热轧薄板轿车板镀锌板镀锡板锈钢板集装箱板家电板冷轧硅钢片等短缺品种具体应发展品种轿车工业类深板镀锌镀锌铝板轻工锡镀板搪瓷板电力工业冷轧硅钢片核电机械工业磁锈板航空工业高精度锈板建筑镜面锈板化工复合板超低碳锈板05 mm薄板碳工合工合结等优质板带
(1)目前国年进口薄板类钢材约11 Mt国现窄带钢叠轧薄板约10 Mt轧机淘汰合计21 Mt薄板类产品缺口需弥补国已基确定批薄板类项目国家已批准钢太钢攀钢梅山热连轧技改项目正审批程中武钢热连轧马钢薄板坯连铸连轧涟钢薄板坯连铸连轧酒钢昆钢重钢炉卷轧机海宝钢集团厂锈
钢项目等项目建成投产增加薄板产量10 Mt国年10 Mt左右板带钢缺口
(2)国目前建板带钢项目包钢薄板坯连铸连轧二期工程邯钢薄板坯连铸连轧二期工程珠钢薄板坯连铸连轧二期工程武钢2 250热连轧鞍钢1700半连轧易改造建设薄板坯连轧唐钢超薄带工程国家财政债券贴息技术改造安排项目钢攀钢梅山太钢热轧改造昆钢炉卷轧机酒钢炉卷轧机钢厂锈钢热连轧机组(中80万t锈钢)建设改造
(3)目前国现冷连轧机组国家财政债券贴息技术改造武钢鞍钢益昌薄板冷连轧机进行改造时建设昆钢双机架冷轧机组合计力302 Mt
（4) 2001年热轧薄板市场基处供需衡状态国条工艺较先进生产线投产进口量会较增加根预测2005年国热轧薄板(宽带钢)需求量38Mt考虑2005年代全部叠轧薄板部分热轧窄带力全国热轧薄板总需求量约425 Mt预计2010年国热轧薄板需求量约53Mt
(5) 2001年冷轧板国需求较增长市场空间较国产量增长然严重足短期国冷轧板会较提高量进口难免冷轧板需求量增长2001年达126 Mt年60万t需求量增长2005年需求量达15 Mt预计2010年国冷轧薄板需求量32 Mt考虑冷轧板改造建设投资达产时间长冷轧板力会造成热轧板供暂时剩加快发展冷轧薄板生产提高国市场占率
(6)重点解决目前进口量较冷轧薄板品种1999年进口897 Mt全部冷轧薄板带材中品种分普通冷轧板(未镀层) 46 Mt涂镀层薄板23 Mt冷轧锈钢板合金钢板112Mt冷轧窄带钢067 Mt (含锈钢窄带)规格分普通冷轧板(未涂层)中厚度<10 mm冷轧薄板345 Mt占普通冷轧薄板进口量75≥10 mm冷轧薄板09 Mt占195涂镀层薄板中镀锡薄板026 Mt占涂镀层薄板进口量116镀锌薄板151 Mt占657
(7)重点解决冷轧薄板延伸产品生产需高质量原料1999年国消费镀锌薄板296Mt镀锡薄板106 Mt彩色涂层板消费量约084 Mt需冷轧薄板原板54 Mt预计2005年镀锌薄板需求量4 Mt镀锡薄板14 Mt彩色涂层薄板1 4 Mt 需冷轧薄板原板8Mt
(8)板带钢提出更高求第尺寸精度高厚度精度厚度尺寸精度高更满足求第二板型指板带钢外观形状钢板直浪形瓢曲第三高质量产品表面质量表面光洁裂纹结疤夹层麻坑等缺陷第四性包括机械性工艺性求特殊性等
2 st12轧制工艺制度制定
21原料选择
设计产品规格求：06×1550mm钢种st12普通冷轧钢根冷轧程中总压率6080左右轧制程中忽略宽展原料规格：25×1550mm总压率76设计中采五机架冷连轧机设备表：
表211 工作机架参数表
部位
总高（mm）
断面尺寸（mm）
窗口尺寸（mm）
形式
重量（t）
材质
操作侧
7145
630×760
4800×1360
闭口
783
ZG35
传动侧
7145
630×760
4800×1360
闭口
783
ZG35
表212 轧辊参数表
项目
辊身长（mm）
直径（mm）
硬度（HS）
润滑方式
工作辊
1700
540600
8592
油气润滑
支承辊
1700
14501525
6067
动压润滑
22 轧制规程
制定轧制规程表：
表221 轧制规程表
轧机
H
（mm）
h
(mm)
(mm)
(mm)
ε
()
1
325
247
078
286
2400
2
247
208
039
228
1580
3
208
169
039
189
1875
4
169
140
029
155
1716
5
140
130
010
135
714
轧机
轧速V（ms）
张力QH（MPa）
前张力Qh（MPa）
（MPa）
P（t）
1
607
30
90
507
6960
2
721
90
100
460
5664
3
888
100
104
490
7556
4
1857
104
108
495
6813
5
200
108
50
464
3383
23 工艺制度确定
231 压制度
根等轧制力原采分配压系数表231令轧制中总压量ΣΔh道次压量Δhi：
ΔhibiΣΔh
式中：bi—压分配系数
冷轧压分配规
1）第道次考虑张力较带钢容易跑偏坯料厚度均匀等应设备允力留适余量
2）第二三道次采压率轧制
3）精轧道次采压率保证板形厚度精度
表231 冷连轧机压分配系数
机架数
压分配系数bi道次号
1
2
3
4
5
5
04
02
02
015
005
第道次： b104 ΣΔh32513195mm
Δh1b1ΣΔh04*195078mm
h1H1Δh1325078247mm
1 (h1+H1)2(247+325)2286mm
ε1Δh1 H1*100078325*10024
第二道次： b202 ΣΔh32513195mm
Δh2b2ΣΔh02*19039mm
h2H2Δh2247039208mm
2 (h2+H2)2(208+247)2228mm
ε2Δh2 H2*100039247*100158
第三道次： b302 ΣΔh32513195
Δh3b3ΣΔh02*19039mm
h3H3Δh3208039169mm
3 (h3+H3)2(169+208)2189mm
ε3Δh3 H3*100039208*1001875
第四道次： b4015 ΣΔh32513195mm
Δh4b4ΣΔh015*195029mm
h4H4Δh4169029140mm
4 (h4+H4)2(140+169)2155mm
ε4Δh4 H4*100029169*1001716
第五道次： b5005 ΣΔh32513195mm
Δh5b5ΣΔh005*19501mm
h5H5Δh514001130mm
5 (h5+H5)2(130+140)2135mm
ε5Δh5 H5*10001140*100714
232 张力制度
机组张力根验第道次张力第五道次前张力3050间第二道次第五道次前张力张力510机架张应力分配：
表232 机架张力分配
机架号
1
2
3
4
5
前张力（MPa）
90
100
104
108
50
张力（MPa）
30
90
100
104
108
233 速度制度
连轧时保证正常轧制条件轧件轧制线架秒流量相等：
B1h1V1B2h2V2B3h3V3B4h4V4B5h5V5
式中： B—轧件宽度 h—轧件厚度 V—轧件水速度
轧制程中忽略宽展：
h1V1h2V2h3V3h4V4h5V5
根验值选取架轧机出口速度2000ms：
h1V1h2V2h3V3h4V4h5V5
V4V5h5h42000×1301401857ms
V3V5h5h32000×075169888ms
V2V5h5h22000×075208721ms
V1V5h5h12000×075247607ms
表233 轧件水速度表
机架号
1
2
3
4
5
速度V(ms)
607
721
888
1857
2000
利前滑值计算轧辊转速：
第道次：
咬入角： °
中性角：
前滑值：
：
第二道次：
咬入角：
中性角：
前滑值：
：
第三道次：
咬入角：
中性角：
前滑值：
：
第四道次：
咬入角：
中性角：
前滑值：
：
第五道次：
咬入角：
中性角：
前滑值：
：
表234 机架速度表
机架号
ɑ（°）
γ
Sh
V(ms)
v(ms)
n(rmin)
1
811
0037
0170
607
518
16497
2
811
0021
0064
721
678
21581
3
811
0021
0078
888
824
26234
4
811
0021
0095
1875
1712
54533
5
811
0021
0010
2000
1818
57898
234 轧制力计算
机架摩擦系数选取：第道次考虑咬喷油取015喷乳化液取010
设计采MDStone公式计算均单位压力：
式中：
—考虑轧辊弹性压扁变性区长度
—面变形抗力
—前张应力均值（Q1—前张力Q2—张力）
第道次：
热轧原料开始轧制压量Δh078mm冷轧入口总压率0出口总压率24求均总压率：
st12普通冷轧钢加工硬化曲线：
求均单位张力
式中：—泊松取025 E—弹性模量取200GPa
查斯通图：
应力状态系数：
第二道次：
入口压率24出口总压率158求均总压率：
st12普通冷轧钢加工硬化曲线：
求均单位张力
查斯通图：
应力状态系数：
第三道次：
入口压率158出口总压率1875求均总压率：
st12普通冷轧钢加工硬化曲线：
MPa
求均单位张力
查斯通图：
应力状态系数：
第四道次：
入口压率1875出口总压率1716求均总压率：
st12普通冷轧钢加工硬化曲线：
求均单位张力
查斯通图：
应力状态系数：
第五道次：
入口压率1716出口总压率714求均总压率：
st12普通冷轧钢加工硬化曲线：
求均单位张力
查斯通图：
应力状态系数：
表235 道次计算结果
道次
ε1
（）
ε2
（）
（）
（MPa）
（MPa）
K
（MPa）
l
（mm）
（mm）
1
00
240
144
3760
60
4324
153
286
2
240
158
1908
410
95
4715
883
228
3
158
1875
1757
405
102
46575
108
189
4
1875
1716
1780
406
106
467
932
155
5
1716
714
1115
395
79
45425
548
135
道次
z
z2
y
X
n
(mm)
(MPa)
P
(t)
1
08
064
016
09
1362
1144
507
696
2
038
015
012
045
1222
1026
460
5664
3
057
033
014
068
1347
1285
490
7556
4
060
036
0175
074
1370
1147
495
6813
5
041
016
0099
045
1236
608
464
33826
Q215钢种加工硬化曲线
3设备强度力校核
31咬入力校核
轧机够利进行轧制必须保证咬入符合轧制规律咬入条件进行校核：
式中：—工作辊直径 —轧件压量 —咬入角 —摩擦角
原料第架轧机咬入较困难第架进行咬入力校核校核：
：
第架轧机实现带钢利咬入余道次压量均第道利咬入
32轧辊强度校核
表 321 轧辊许应力值
许应力
[σ](MPa)
许接触应力
[σ1](MPa)
许剪切应力
[τ](MPa)
许接触剪应力
[τ1](MPa)
240
2400
73
730
表322 轧辊部分尺寸
辊身长度
L（mm）
辊身直径
D（mm）
压螺丝中心距a（mm）
辊径长度
l（mm）
辊颈直径
d（mm）
工作辊
1700
600
1997
297
330
支承辊
1700
1500
2443
743
825
表323 校核相关参数
机架号
轧制压力（KN）
轧辊转速（rmin）
电机功率（KW）
前张力（MPa）
张力（MPa）
前张力差（MPa）
1
6966
16497
5500
90
30
60
2
5664
21581
5500
100
90
10
3
7556
26234
5500
104
100
4
4
6813
54533
5500
108
104
4
5
3383
57898
5500
50
108
58
根五机架冷连轧机轧制力考虑现第三架轧机轧辊进行校核：
321工作辊校核
B
图321 四辊轧机轧辊受力图
四辊轧机支撑辊工作辊承受弯矩等直径四次方弯曲应
7556KN
1） 辊身：
假定工作辊放两支点画出弯矩图：
19374KN
图322 工作辊弯矩图
弯矩图工作辊中间部位产生弯矩面计算：
水张力差导致弯矩：
辊身中部合成力矩：
工作辊重车直径D570mm辊身中部弯曲应力： ＜
工作辊辊身符合求
(2)辊头：
工作辊传动校核辊头扭转强度
图323 工作辊辊头图
＜
辊头符合轧制求
图324支撑辊弯矩图
300918
322支承辊校核
(1)辊身：
图知辊身中部产生弯曲力矩面求：
支撑辊重车直径D1450mm辊身中部弯曲应力：＜
支撑辊符合求
(2）辊颈
＜
辊颈轧制符合求
33 接触应力校核
工作辊支撑辊表面接触产生接触应力影响轧辊轧制寿命应加校核计算接触应力赫兹公式：
式中： ——接触表面单位长度负荷
——相互接触两轧辊半径
——轧辊材料关系数
轧辊材料相030E200GPar1300mmr2750mm
<
<
轧机符合轧制带钢时轧制求
34电动机功率校核（第三架例）
341轧制力矩
中： x—力臂系数取03 —轧制压力l—接触弧长度
342 摩擦力矩
中： —工作辊辊径直径 —轧辊轴承中摩擦系数处取005
—粘性系数取097—传动取17856
343空转力矩
式中：——电机额定转矩传动轧辊电机轴需力矩：
电机功率符合求架轧机轧制力均架电机功率动符合求
根轧机工作辊辊身弯曲强度辊头扭转强度支承辊辊身弯曲强度辊颈弯曲强度电机功率计算结果均许应力额定功率需负荷条件正常工作设计程参数满足求设计成功
4结
三周时间老师指导完成次工艺课课程设计通次课程设计课堂学理知识实际设计工作相结合加深知识印象充分锻炼
设计程中断翻阅查找相关资料次工艺设计仅仅门学科简单应综合门学科专业理知识包括轧制工程学轧钢机械设备金属塑性加工学塑性成型轧制理冷轧薄板生产书必少相关文设计重参考时培养独立运书网络解决问题力
然次简单冷轧轧制规程设计锻炼解决实际工程问题力压率分配轧制力计算否合理电机校核设计出压规程实际操作中否行实施难度等等总遇实际工程问题时通翻阅资料收集信息断锻炼学断锻炼分析问题解决问题力专业力进步巩固加强
参考文献
[1] 康永林 轧钢工程学[M]北京：冶金工业出版社20062
[2] 王廷溥 金属塑性加工学[M]北京：冶金工业出版社1997210
[3] 刘宝珩 轧钢机械设备[M]北京：冶金工业出版社200819
[4] 傅作宝 冷轧薄钢板生产[M]北京：冶金工业出版社20052
辽宁科技学课程设计
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课 程 设 计 说 明 书
设计题目：冷轧13×1150mm st12课程设计
学院：材 料 冶 金 学 院
专业：材料成型控制工程班
学号：
姓名：
指导教师：
成绩：
目录
1前言 1
11冷轧概念 1
12冷轧工艺特点 1
13冷轧薄板生产程 2
14冷轧板带发展现状 3
15国板带钢消费状况 3
16国板带钢发展趋势 3
2 st12轧制工艺制度制定 5
21原料选择 5
22 轧制规程 5
23 工艺制度确定 6
231 压制度 6
232 张力制度 7
233 速度制度 7
234 轧制力计算 10
3设备强度力校核 17
31咬入力校核 17
32轧辊强度校核 17
321工作辊校核 18
322支承辊校核 20
33 接触应力校核 21
34电动机功率校核（第三架例） 22
341轧制力矩 22
342 摩擦力矩 22
343空转力矩 22
4结 24
参考文献 24
1前言
钢材加工程中少部分采锻造铸造等方法直接成材外余约80轧制成材冷轧板带钢生产工艺避免热轧中存温降温度分部均弊病生产出厚度更薄尺寸更精确表面更光洁板形更直板卷
冷轧带钢轧制规程课程设计参考鞍钢冷轧厂1#线进行预设计生产规格06×1550mmst12冷轧薄板设计冷轧生产特点工序作简单介绍制定轧制制度计算轧制力轧辊强度电机功率进行校核
11冷轧概念
冷轧金属结晶温度轧制程冷轧时金属会发生结晶会发生加工硬化现象
加工硬化金属轧制程中强度硬度增加韧性塑性降现象
冷轧板带钢优势：
1）生产厚度更薄板
2）带材宽度长度方获均匀厚度板形更
3）冷轧时采轧辊表面光洁硬度表面质量表面光洁产品
4）带材冷轧进行热处理机械性产品
12冷轧工艺特点
（1）加工温度低钢轧制程中产生加工硬化
加工硬化影响：
1）变形抗力增轧制力加
2）塑性降低易发生脆裂
（2）冷轧中采工艺冷润滑（工艺冷润）
1）工艺冷：冷轧程中变形热摩擦热轧件轧辊温度升高须采效工冷
2）工艺润滑
工艺润滑作：
①减少金属变形抗力（实现压轧制更薄板材）
②冷轧辊
③防止粘辊
天然油脂（动植物油脂）润滑效果优矿物油
常冷润液乳化液通乳化剂作少量油剂量水混合起制成乳状冷润液乳化液冷力介水油间般水40~80着乳化液浓度增加冷力降
（3）冷轧中采张力轧制：
张力轧制—轧件轧辊中辗轧变形定前张力张力作实现
张力—作轧件轧制方力
前张力—作方轧制方相张力
张力—作方轧制方相反张力
张力作：
①防止带钢轧制程中跑偏（保证正确中轧制）
②轧带钢保持直（包括轧制程中保持板形直轧板形良）
③降低轧件变形抗力便轧制更薄产品
④起适调整冷轧机电机负荷作
13冷轧薄板生产程
冷轧生产工序简介：
热轧板卷料→酸洗→冷轧→退火→整→精整→包装→入库
（1）酸洗
盐酸硫酸溶剂热轧料氧化铁皮表面光洁便冷轧
（2）轧制
四辊式轧机5~6机架连轧
(3）脱脂退火
1)脱脂：冷轧清洗工序钢板表面油脂污物防止退火带钢表面生成黑斑灰层
2)脱脂方法：电解清洗机洗净燃烧脱脂
3)退火：轧制时受加工硬化金属重新软化消应力细均匀晶粒
(4）整：退火带钢压率进行轧制程做整（1~5）
目：
1)消材料屈服台防止加工时拉伸应变
2)提高材料强度极限扩塑性加工范围整量钢种机械性产生定幅度变化
3）矫正板材形状
4）根户求生产表面粗糙度带钢镀层板加工成光滑表面涂层板加工层表面毛均匀表面
（5)成品剪切
整钢带成品剪切成钢带终交货状态
14冷轧板带发展现状
板带钢厚度分厚板薄板极薄带钢三类国厚度60 mm钢板称特厚板20～60 mm钢板厚板 40～20 mm钢板中板 02～4 mm钢板称薄板中02～12 mm称超薄板带02 mm钢板称极薄板带材称箔材国1999年板带322发达国家已达60热轧板带材转化冷轧产品例国外80左右国22板带材国市场占率较低80中冷轧板材镀层板率更低仅51两年国年进口钢材1 500万t左右中80板材薄板特冷轧镀层产品国板带钢产品结构适应国民济发展需产品质量够达国际先进水总产量13加快发展板带材特加快发展高附加值高技术难度板带材国钢铁工业项十分艰巨战略务
15国板带钢消费状况
年国板带材消费量占钢材消费总量例35～40 1999年国消费板带材5058 Mt 2000年5519 Mt[1]
(1)普通热轧商品薄板消费量1201 Mt国生产量1023 Mt进口量28 Mt出口量102 Mt
(2)普通冷轧薄板消费量1353 Mt中国生产688Mt (镀锌板149 Mt镀锡板85Mt)进口量691 Mt (镀锌板151 Mt镀锡板027 Mt)出口025 Mt
(3)中厚板消费量1395 Mt (国生产1429 Mt进口033 Mt出口067 Mt)
(4)锈钢薄板消费量105 Mt (国生产006 Mt进口量1 Mt出口0011 Mt)
(5)硅钢片消费量150 Mt (国生产088 Mt进口064 Mt出口0013 Mt)
(6)窄带钢消费733 Mt进口057 Mt出口005 Mt
16国板带钢发展趋势
十五期间国板带钢利国家贴息技改政策重点解决冷轧薄板热轧薄板轿车板镀锌板镀锡板锈钢板集装箱板家电板冷轧硅钢片等短缺品种具体应发展品种轿车工业类深板镀锌镀锌铝板轻工锡镀板搪瓷板电力工业冷轧硅钢片核电机械工业磁锈板航空工业高精度锈板建筑镜面锈板化工复合板超低碳锈板05 mm薄板碳工合工合结等优质板带
(1)目前国年进口薄板类钢材约11 Mt国现窄带钢叠轧薄板约10 Mt轧机淘汰合计21 Mt薄板类产品缺口需弥补国已基确定批薄板类项目国家已批准钢太钢攀钢梅山热连轧技改项目正审批程中武钢热连轧马钢薄板坯连铸连轧涟钢薄板坯连铸连轧酒钢昆钢重钢炉卷轧机海宝钢集团厂锈
钢项目等项目建成投产增加薄板产量10 Mt国年10 Mt左右板带钢缺口
(2)国目前建板带钢项目包钢薄板坯连铸连轧二期工程邯钢薄板坯连铸连轧二期工程珠钢薄板坯连铸连轧二期工程武钢2 250热连轧鞍钢1700半连轧易改造建设薄板坯连轧唐钢超薄带工程国家财政债券贴息技术改造安排项目钢攀钢梅山太钢热轧改造昆钢炉卷轧机酒钢炉卷轧机钢厂锈钢热连轧机组(中80万t锈钢)建设改造
(3)目前国现冷连轧机组国家财政债券贴息技术改造武钢鞍钢益昌薄板冷连轧机进行改造时建设昆钢双机架冷轧机组合计力302 Mt
（4) 2001年热轧薄板市场基处供需衡状态国条工艺较先进生产线投产进口量会较增加根预测2005年国热轧薄板(宽带钢)需求量38Mt考虑2005年代全部叠轧薄板部分热轧窄带力全国热轧薄板总需求量约425 Mt预计2010年国热轧薄板需求量约53Mt
(5) 2001年冷轧板国需求较增长市场空间较国产量增长然严重足短期国冷轧板会较提高量进口难免冷轧板需求量增长2001年达126 Mt年60万t需求量增长2005年需求量达15 Mt预计2010年国冷轧薄板需求量32 Mt考虑冷轧板改造建设投资达产时间长冷轧板力会造成热轧板供暂时剩加快发展冷轧薄板生产提高国市场占率
(6)重点解决目前进口量较冷轧薄板品种1999年进口897 Mt全部冷轧薄板带材中品种分普通冷轧板(未镀层) 46 Mt涂镀层薄板23 Mt冷轧锈钢板合金钢板112Mt冷轧窄带钢067 Mt (含锈钢窄带)规格分普通冷轧板(未涂层)中厚度<10 mm冷轧薄板345 Mt占普通冷轧薄板进口量75≥10 mm冷轧薄板09 Mt占195涂镀层薄板中镀锡薄板026 Mt占涂镀层薄板进口量116镀锌薄板151 Mt占657
(7)重点解决冷轧薄板延伸产品生产需高质量原料1999年国消费镀锌薄板296Mt镀锡薄板106 Mt彩色涂层板消费量约084 Mt需冷轧薄板原板54 Mt预计2005年镀锌薄板需求量4 Mt镀锡薄板14 Mt彩色涂层薄板1 4 Mt 需冷轧薄板原板8Mt
(8)板带钢提出更高求第尺寸精度高厚度精度厚度尺寸精度高更满足求第二板型指板带钢外观形状钢板直浪形瓢曲第三高质量产品表面质量表面光洁裂纹结疤夹层麻坑等缺陷第四性包括机械性工艺性求特殊性等
2 st12轧制工艺制度制定
21原料选择
设计产品规格求：06×1550mm钢种st12普通冷轧钢根冷轧程中总压率6080左右轧制程中忽略宽展原料规格：25×1550mm总压率76设计中采五机架冷连轧机设备表：
表211 工作机架参数表
部位
总高（mm）
断面尺寸（mm）
窗口尺寸（mm）
形式
重量（t）
材质
操作侧
7145
630×760
4800×1360
闭口
783
ZG35
传动侧
7145
630×760
4800×1360
闭口
783
ZG35
表212 轧辊参数表
项目
辊身长（mm）
直径（mm）
硬度（HS）
润滑方式
工作辊
1700
540600
8592
油气润滑
支承辊
1700
14501525
6067
动压润滑
22 轧制规程
制定轧制规程表：
表221 轧制规程表
轧机
H
（mm）
h
(mm)
(mm)
(mm)
ε
()
1
325
247
078
286
2400
2
247
208
039
228
1580
3
208
169
039
189
1875
4
169
140
029
155
1716
5
140
130
010
135
714
轧机
轧速V（ms）
张力QH（MPa）
前张力Qh（MPa）
（MPa）
P（t）
1
607
30
90
507
6960
2
721
90
100
460
5664
3
888
100
104
490
7556
4
1857
104
108
495
6813
5
200
108
50
464
3383
23 工艺制度确定
231 压制度
根等轧制力原采分配压系数表231令轧制中总压量ΣΔh道次压量Δhi：
ΔhibiΣΔh
式中：bi—压分配系数
冷轧压分配规
1）第道次考虑张力较带钢容易跑偏坯料厚度均匀等应设备允力留适余量
2）第二三道次采压率轧制
3）精轧道次采压率保证板形厚度精度
表231 冷连轧机压分配系数
机架数
压分配系数bi道次号
1
2
3
4
5
5
04
02
02
015
005
第道次： b104 ΣΔh32513195mm
Δh1b1ΣΔh04*195078mm
h1H1Δh1325078247mm
1 (h1+H1)2(247+325)2286mm
ε1Δh1 H1*100078325*10024
第二道次： b202 ΣΔh32513195mm
Δh2b2ΣΔh02*19039mm
h2H2Δh2247039208mm
2 (h2+H2)2(208+247)2228mm
ε2Δh2 H2*100039247*100158
第三道次： b302 ΣΔh32513195
Δh3b3ΣΔh02*19039mm
h3H3Δh3208039169mm
3 (h3+H3)2(169+208)2189mm
ε3Δh3 H3*100039208*1001875
第四道次： b4015 ΣΔh32513195mm
Δh4b4ΣΔh015*195029mm
h4H4Δh4169029140mm
4 (h4+H4)2(140+169)2155mm
ε4Δh4 H4*100029169*1001716
第五道次： b5005 ΣΔh32513195mm
Δh5b5ΣΔh005*19501mm
h5H5Δh514001130mm
5 (h5+H5)2(130+140)2135mm
ε5Δh5 H5*10001140*100714
232 张力制度
机组张力根验第道次张力第五道次前张力3050间第二道次第五道次前张力张力510机架张应力分配：
表232 机架张力分配
机架号
1
2
3
4
5
前张力（MPa）
90
100
104
108
50
张力（MPa）
30
90
100
104
108
233 速度制度
连轧时保证正常轧制条件轧件轧制线架秒流量相等：
B1h1V1B2h2V2B3h3V3B4h4V4B5h5V5
式中： B—轧件宽度 h—轧件厚度 V—轧件水速度
轧制程中忽略宽展：
h1V1h2V2h3V3h4V4h5V5
根验值选取架轧机出口速度2000ms：
h1V1h2V2h3V3h4V4h5V5
V4V5h5h42000×1301401857ms
V3V5h5h32000×075169888ms
V2V5h5h22000×075208721ms
V1V5h5h12000×075247607ms
表233 轧件水速度表
机架号
1
2
3
4
5
速度V(ms)
607
721
888
1857
2000
利前滑值计算轧辊转速：
第道次：
咬入角： °
中性角：
前滑值：
：
第二道次：
咬入角：
中性角：
前滑值：
：
第三道次：
咬入角：
中性角：
前滑值：
：
第四道次：
咬入角：
中性角：
前滑值：
：
第五道次：
咬入角：
中性角：
前滑值：
：
表234 机架速度表
机架号
ɑ（°）
γ
Sh
V(ms)
v(ms)
n(rmin)
1
811
0037
0170
607
518
16497
2
811
0021
0064
721
678
21581
3
811
0021
0078
888
824
26234
4
811
0021
0095
1875
1712
54533
5
811
0021
0010
2000
1818
57898
234 轧制力计算
机架摩擦系数选取：第道次考虑咬喷油取015喷乳化液取010
设计采MDStone公式计算均单位压力：
式中：
—考虑轧辊弹性压扁变性区长度
—面变形抗力
—前张应力均值（Q1—前张力Q2—张力）
第道次：
热轧原料开始轧制压量Δh078mm冷轧入口总压率0出口总压率24求均总压率：
st12普通冷轧钢加工硬化曲线：
求均单位张力
式中：—泊松取025 E—弹性模量取200GPa
查斯通图：
应力状态系数：
第二道次：
入口压率24出口总压率158求均总压率：
st12普通冷轧钢加工硬化曲线：
求均单位张力
查斯通图：
应力状态系数：
第三道次：
入口压率158出口总压率1875求均总压率：
st12普通冷轧钢加工硬化曲线：
MPa
求均单位张力
查斯通图：
应力状态系数：
第四道次：
入口压率1875出口总压率1716求均总压率：
st12普通冷轧钢加工硬化曲线：
求均单位张力
查斯通图：
应力状态系数：
第五道次：
入口压率1716出口总压率714求均总压率：
st12普通冷轧钢加工硬化曲线：
求均单位张力
查斯通图：
应力状态系数：
表235 道次计算结果
道次
ε1
（）
ε2
（）
（）
（MPa）
（MPa）
K
（MPa）
l
（mm）
（mm）
1
00
240
144
3760
60
4324
153
286
2
240
158
1908
410
95
4715
883
228
3
158
1875
1757
405
102
46575
108
189
4
1875
1716
1780
406
106
467
932
155
5
1716
714
1115
395
79
45425
548
135
道次
z
z2
y
X
n
(mm)
(MPa)
P
(t)
1
08
064
016
09
1362
1144
507
696
2
038
015
012
045
1222
1026
460
5664
3
057
033
014
068
1347
1285
490
7556
4
060
036
0175
074
1370
1147
495
6813
5
041
016
0099
045
1236
608
464
33826
Q215钢种加工硬化曲线
3设备强度力校核
31咬入力校核
轧机够利进行轧制必须保证咬入符合轧制规律咬入条件进行校核：
式中：—工作辊直径 —轧件压量 —咬入角 —摩擦角
原料第架轧机咬入较困难第架进行咬入力校核校核：
：
第架轧机实现带钢利咬入余道次压量均第道利咬入
32轧辊强度校核
表 321 轧辊许应力值
许应力
[σ](MPa)
许接触应力
[σ1](MPa)
许剪切应力
[τ](MPa)
许接触剪应力
[τ1](MPa)
240
2400
73
730
表322 轧辊部分尺寸
辊身长度
L（mm）
辊身直径
D（mm）
压螺丝中心距a（mm）
辊径长度
l（mm）
辊颈直径
d（mm）
工作辊
1700
600
1997
297
330
支承辊
1700
1500
2443
743
825
表323 校核相关参数
机架号
轧制压力（KN）
轧辊转速（rmin）
电机功率（KW）
前张力（MPa）
张力（MPa）
前张力差（MPa）
1
6966
16497
5500
90
30
60
2
5664
21581
5500
100
90
10
3
7556
26234
5500
104
100
4
4
6813
54533
5500
108
104
4
5
3383
57898
5500
50
108
58
根五机架冷连轧机轧制力考虑现第三架轧机轧辊进行校核：
321工作辊校核
B
图321 四辊轧机轧辊受力图
四辊轧机支撑辊工作辊承受弯矩等直径四次方弯曲应
7556KN
1） 辊身：
假定工作辊放两支点画出弯矩图：
19374KN
图322 工作辊弯矩图
弯矩图工作辊中间部位产生弯矩面计算：
水张力差导致弯矩：
辊身中部合成力矩：
工作辊重车直径D570mm辊身中部弯曲应力： ＜
工作辊辊身符合求
(2)辊头：
工作辊传动校核辊头扭转强度
图323 工作辊辊头图
＜
辊头符合轧制求
图324支撑辊弯矩图
300918
322支承辊校核
(1)辊身：
图知辊身中部产生弯曲力矩面求：
支撑辊重车直径D1450mm辊身中部弯曲应力：＜
支撑辊符合求
(2）辊颈
＜
辊颈轧制符合求
33 接触应力校核
工作辊支撑辊表面接触产生接触应力影响轧辊轧制寿命应加校核计算接触应力赫兹公式：
式中： ——接触表面单位长度负荷
——相互接触两轧辊半径
——轧辊材料关系数
轧辊材料相030E200GPar1300mmr2750mm
<
<
轧机符合轧制带钢时轧制求
34电动机功率校核（第三架例）
341轧制力矩
中： x—力臂系数取03 —轧制压力l—接触弧长度
342 摩擦力矩
中： —工作辊辊径直径 —轧辊轴承中摩擦系数处取005
—粘性系数取097—传动取17856
343空转力矩
式中：——电机额定转矩传动轧辊电机轴需力矩：
电机功率符合求架轧机轧制力均架电机功率动符合求
根轧机工作辊辊身弯曲强度辊头扭转强度支承辊辊身弯曲强度辊颈弯曲强度电机功率计算结果均许应力额定功率需负荷条件正常工作设计程参数满足求设计成功
4结
三周时间老师指导完成次工艺课课程设计通次课程设计课堂学理知识实际设计工作相结合加深知识印象充分锻炼
设计程中断翻阅查找相关资料次工艺设计仅仅门学科简单应综合门学科专业理知识包括轧制工程学轧钢机械设备金属塑性加工学塑性成型轧制理冷轧薄板生产书必少相关文设计重参考时培养独立运书网络解决问题力
然次简单冷轧轧制规程设计锻炼解决实际工程问题力压率分配轧制力计算否合理电机校核设计出压规程实际操作中否行实施难度等等总遇实际工程问题时通翻阅资料收集信息断锻炼学断锻炼分析问题解决问题力专业力进步巩固加强
参考文献
[1] 康永林 轧钢工程学[M]北京：冶金工业出版社20062
[2] 王廷溥 金属塑性加工学[M]北京：冶金工业出版社1997210
[3] 刘宝珩 轧钢机械设备[M]北京：冶金工业出版社200819
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