1、辽 宁 科 技 大 学课 程 设 计 说 明 书设计题目： 冷轧压下规程设计 学院、系： 材料与冶金学院 专业班级： 材料成型及控制工程 2009.3 学生姓名： 周 林 指导教师： 王 振 敏 成 绩： 1 前言 .21.1 冷轧概念 .31.2 冷轧工艺特点 .31.3 冷轧薄板生产过程 .41.4 我国冷轧发展史冷轧薄钢板生产的发展历史 .62 . 1Cr18Ni9 冷轧不锈钢薄板轧制工艺制度的制定 .62.1 原料的选择 .62.2 压下规程 .62.3 工艺制度的确定 .72.3.1 压下制度 .72.3.2 张力制度 .82.3.3 速度制度 .92.3.4 轧制力计算 .113.
2、设备强度及能力校核 .183.1 咬入能力校核 .183.2 轧辊强度校核 .193.2.1 工作辊校核 .203.2.2 支承辊校核 .223.3 接触应力校核 .233.4 电动机功率校核（第二架为例 .243.4.1 轧制力矩 .243.4.2 摩擦力矩 .243.4.3 空转力矩 .244.后记 .255. 参考文献 .251 前言钢铁作为基础的生产资料，在国民经济中有着举足轻重的地位。在钢材加工过程中，除了少部分采用锻造或铸造等方法直接成材外，其余约 80%以上都是经过轧制成材。而冷轧板带钢的生产工艺，避免了热轧中存在的温降和温度分部不均的弊病，可以生产出厚度更薄、尺寸更精确、表面更
3、光洁、板形更平直的板卷。在国民经济中，冷轧板带钢的生产占据着极其重要的地位。本冷轧带钢轧制规程课程设计参考鞍钢冷轧厂 2#线而进行。预设计生产规格为 1.4x1350mm 的 1Cr18Ni9 冷轧不锈钢薄板。本设计对冷轧的生产特点以及主要工序作了简单的介绍，并制定了轧制制度，计算了轧制力，对轧辊强度、电机功率进行了校核。力求通过本次课程设计能对冷轧带钢有更深层次的了解。1.1 冷轧概念冷 轧 是 金 属 在 再 结 晶 温 度 以 下 的 轧 制 过 程 。 冷 轧 时 金 属 不 会 发 生 再 结 晶 ，但 会 发 生 加 工 硬 化 现 象 。加 工 硬 化 是 金 属 在 轧 制 过
4、 程 中 强 度 、 硬 度 增 加 ， 而 韧 性 、 塑 性 下 降 的 现象 。冷 轧 板 带 钢 的 优 势 ：1） 可 生 产 厚 度 更 小 的 薄 板2） 带 材 沿 宽 度 和 长 度 方 向 能 获 得 均 匀 的 厚 度 ， 板 形 更 好 。3） 冷 轧 时 采 用 的 轧 辊 表 面 光 洁 硬 度 大 ， 可 得 到 表 面 质 量 好 ， 表 面 光 洁的 产 品 。4） 带 材 经 冷 轧 后 ， 进 行 不 同 的 热 处 理 ， 可 以 得 到 不 同 机 械 性 能 的 产 品 。1.2 冷轧工艺特点（ 1） 加 工 温 度 低 ， 钢 在 轧 制 过 程
5、中 产 生 加 工 硬 化 ；加 工 硬 化 的 影 响 ：1） 变 形 抗 力 增 大 ， 使 轧 制 力 加 大 。2） 塑 性 降 低 ， 易 发 生 脆 裂 。（ 2） 冷 轧 中 采 用 工 艺 冷 却 与 润 滑 （ 工 艺 冷 润 ） ；1） 工 艺 冷 却 ： 冷 轧 过 程 中 的 变 形 热 和 摩 擦 热 使 轧 件 和 轧 辊 温 度 升 高 ，须 采 用 有 效 的 人 工 冷 却 。2） 工 艺 润 滑工 艺 润 滑 的 作 用 ： 减 少 金 属 的 变 形 抗 力 （ 实 现 大 压 下 和 轧 制 更 薄 板 材 ） ； 冷 却 轧 辊 ； 防 止 粘 辊 。
6、天 然 油 脂 （ 动 、 植 物 油 脂 ） 润 滑 效 果 优 于 矿 物 油 。常 用 冷 润 液 -乳 化 液 :通 过 乳 化 剂 的 作 用 把 少 量 的 油 剂 和 大 量 的 水 混 合 起来 ， 制 成 乳 状 的 冷 润 液 。 乳 化 液 的 冷 却 能 力 介 于 水 和 油 之 间 ， 一 般 为 水 的4080%， 随 着 乳 化 液 浓 度 的 增 加 ， 其 冷 却 能 力 下 降 。（ 3） 冷 轧 中 采 用 张 力 轧 制 ：张 力 轧 制 轧 件 在 轧 辊 中 的 辗 轧 变 形 是 在 有 一 定 的 前 张 力 和 后 张 力 作 用下 实 现
7、的 。张 力 作 用 在 轧 件 轧 制 方 向 上 的 力 。前 张 力 作 用 方 向 与 轧 制 方 向 相 同 的 张 力 。后 张 力 作 用 方 向 与 轧 制 方 向 相 反 的 张 力 。张 力 的 作 用 ： 防 止 带 钢 在 轧 制 过 程 中 跑 偏 （ 保 证 正 确 对 中 轧 制 ） ； 使 所 轧 带 钢 保 持 平 直 （ 包 括 在 轧 制 过 程 中 保 持 板 形 平 直 以 及 轧 后 板 形良 好 ） ； 降 低 轧 件 的 变 形 抗 力 ， 便 于 轧 制 更 薄 的 产 品 ；1.3 冷轧薄板生产过程冷 轧 生 产 各 工 序 简 介 ：热 轧
8、 板 卷 料 酸 洗 冷 轧 退 火 平 整 精 整 包 装 入 库下图是鞍钢冷轧成产典型产品工艺流程图：鞍钢冷轧厂冷轧产品简介（ 1） 酸 洗盐 酸 或 硫 酸 为 溶 剂 去 除 热 轧 来 料 的 氧 化 铁 皮 ， 使 之 表 面 光 洁 ， 便 于 冷 轧 。（ 2） 轧 制四 辊 式 轧 机 ， 45 机 架 连 轧(3） 脱 脂 与 退 火1)脱 脂 ： 冷 轧 后 的 清 洗 工 序 ， 去 除 钢 板 表 面 的 油 脂 和 污 物 ， 防 止 退 火 后带 钢 表 面 上 生 成 黑 斑 和 灰 层 。2)脱 脂 方 法 ：电 解 清 洗 、 机 上 洗 净 与 燃 烧 脱
9、 脂 。3)退 火 ： 使 轧 制 时 受 到 加 工 硬 化 的 金 属 重 新 软 化 ， 消 除 内 应 力 和 得 到 细小 均 匀 的 晶 粒 。(4） 平 整 ： 退 火 后 带 钢 以 小 压 下 率 进 行 轧 制 的 过 程 叫 做 平 整 。（ 15%）目 的 ：1)消 除 材 料 的 屈 服 平 台 ， 防 止 加 工 时 的 拉 伸 应 变 ；2)提 高 材 料 的 强 度 极 限 ， 扩 大 塑 性 加 工 范 围 。 平 整 量 不 同 钢 种 的 机 械性 能 产 生 一 定 幅 度 的 变 化 ；3） 矫 正 板 材 的 形 状 ；4） 根 据 用 户 的 要
10、求 生 产 表 面 粗 糙 度 不 同 的 带 钢 ， 对 镀 层 板 加 工 成 光 滑表 面 ， 而 对 涂 层 板 加 工 层 表 面 打 毛 均 匀 的 表 面 。 （ 5)成 品 剪 切平 整 后 的 钢 带 经 过 成 品 剪 切 后 成 为 钢 带 的 最 终 交 货 状 态 。1.4 我国冷轧发展史冷轧薄钢板生产的发展历史1 月 17 日， “鞍钢 1780mm 大型宽带钢冷轧生产线工艺装备技术国内自主集成与创新”项目荣获国家科技进步一等奖。这是鞍钢继自主研发“贫赤（磁）铁矿选矿新工艺、新药剂与新设备研究及工业应用”和“1700 中薄板坯连铸连轧（ASP）生产工艺技术 ”项目先
11、后荣获国家科技进步二等奖之后，第三次荣获国家科技进步奖，并获得一等奖的殊荣。“鞍钢 1780mm 大型宽带钢冷轧生产线工艺装备技术国内自主集成与创新”项目是鞍钢“十五”重点技改工程，由鞍钢集团公司、中国第一重型机械集团公司、中冶南方工程技术有限公司共同完成，是我国第一次依靠自己的技术力量，通过自主研制、开发和集成建设的大型冷轧宽带钢生产线。该项目由鞍钢自主集成，所需设备全部采用点菜的方式，立足国内资源，总投资与国内同类冷轧厂相比节约近三分之一，技术起点高、设备精良。通过自主研发和创新，鞍钢 1780mm 冷轧生产线在投产后，板型、厚度、表面质量、成材率、能耗、劳动生产率等指标均达到或超过国际先
12、进水平。此生产线建成投产表明我国已经掌握了冷轧成套设备制造技术和工艺生产控制两大核心技术，对我国冶金重大装备国产化做出了突出贡献。2005 年， “鞍钢 1780mm 大型宽带钢冷轧生产线工艺装备技术国内自主集成与创新”项目曾被中国钢铁工业协会、中国金属学会授予全国冶金科学技术特等奖。2006 年度国家科学技术进步奖通过项目初评有 624 项参评，其中 326 项入围，最终荣获国家科学技术进步一等奖项目有 19 项（含军工、民用） ，鞍钢是2006 年度唯一获此奖项的钢铁企业。2 . 1Cr18Ni9 冷轧不锈钢薄板轧制工艺制度的制定2.1 原料的选择本设计产品规格要求：成品规格：1.4135
13、0mm，钢种为 1Cr18Ni9 冷轧不锈钢薄板。根据冷轧过程中总压下率在 60%-80%左右，轧制过程中忽略宽展。原料规格为：3.51350mm，则总压下率为 60%。本设计中采用五机架冷连轧机，其主要设备如下表：表 2-1-1 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 630760 48001360 闭口 78.3 ZG35传动侧 7145 630760 48001360 闭口 78.3 ZG35表 2-1-2 轧辊参数表项目 辊身长（mm）直径（mm） 硬度（HS） 润滑方式工作辊 1780 540/600 85-92 油气润滑
14、支承辊 1780 1450/1525 60-67 动压润滑2.2 压下规程设计采用五机架连轧，参考经验数据，制定压下规程如表 2-1 所示：表 2-1 压下规程道次H/mmh/mmh/mm/%h/mm轧速/m/s前张力/Mpa后张力/Mpap/Mpa总压力P/t1 3.50 2.45 1.05 30 2.975 11.43 90 50 499.67 1318.762 2.45 1.82 0.63 25.71 2.135 15.38 100 90 753.60 1334.263 1.82 1.568 0.252 13.85 1.694 17.86 105 100 808.52 1294.314
15、1.568 1.442 0.126 8.04 1.505 19.42 115 105 804.01 1115.795 1.442 1.40 0.042 3.01 1.421 20.00 45 115 906.91 1082.192.3 工艺制度的确定2.3.1 压下制度根据等轧制力原则采用分配压下系数如表 2-3-1，令轧制中的总压下量为h，则各道次的压下量 hi 为：hi=bi h式中：bi压下分配系数冷轧压下分配规则1）第一道次考虑后张力较小，带钢容易跑偏;坯料厚度不均匀等，应小于设备所允若的最大能力，留有适当余量；2）第二、三道次采用大压下率轧制；3）精轧道次不采用大的压下率，保证板形及
16、厚度精度。表 2-3-1 冷连轧机压下分配系数压下分配系数 bi 道次号机架数1 2 3 4 55 0.5 0.3 0.12 0.06 0.02第一道次： b 1=0.5 h=3.5-1.4=2.1h 1=b1h=0.5*2.1=1.05mmh1=H1-h 1=3.5-1.05=2.45mm1= (h1+H1)/2=(3.5+2.45)/2=2.975mm 1=h 1/ H1*100%=1.05/3.5*100%=30%第二道次： b2=0.3 h=3.5-1.4=2.1h 2=b2h=0.3*2.1=0.63mmh2=H2-h 2=2.45-0.63=1.82mm2= (h2+H2)/2=(
17、1.82+2.45)/2=2.135mm 2=h 2/ H2*100%=0.63/2.45*100%=25.71%第三道次： b3=0.12 h=3.5-1.4=2.1h 3=b3h=0.12*2.1=0.252mmh3=H3-h 3=1.82-0.252=1.568mm3= (h3+H3)/2=(1.568+1.82)/2=1.694mm 3=h 3/ H3*100%=0.252/1.82*100%=13.85%第四道次： b4=0.06 h=3.5-1.4=2.1h 4=b4h=0.06*2.1=0.126mmh4=H4-h 4=1.568-0.126=1.442mm4= (h4+H4)/
18、2=(1.442+1.568)/2=1.505mm 4=h 4/ H4*100%=0.126/1.568*100%=8.04%第五道次： b5=0.02 h=3.5-1.4=2.1h 5=b5h=0.02*2.1=0.042mmh5=H5-h 5=1.442-0.042=1.40mm5= (h5+H5)/2=(1.40+1.442)/2=1.421mmh 5=h 5/ H5*100%=0.042/1.442*100%=3.01%2.3.2 张力制度机组的张力根据经验，第一道次后张力、第五道次前张力在 30-50 之间，第二道次至第五道次的前张力大于后张力 5-10 即可。所以各机架张应力分配如
19、下表 2-3-2 各机架张力分配机架号 1 2 3 4 5前张力（MPa ）90 100 105 115 45后张力（MPa ）50 90 100 105 1152.3.3 速度制度连轧时，保证正常轧制的条件是轧件在轧制线上每一架的秒流量相等，即：B1h1V1=B2h2V2=B3h3V3=B4h4V4=B5h5V5式中： B轧件的宽度 h轧件的厚度 V轧件的水平速度轧制过程中忽略宽展，则：h1V1=h2V2=h3V3=h4V4=h5V5根据经验值选取最后一架轧机出口速度为 20.00m/s，则：h1V1=h2V2=h3V3=h4V4=h5V5V4=V5h5/h4=20.00*1.40/1.44
20、2=19.42m/sV3=V5h5/h3=20.00*1.40/1.568=17.86m/sV2=V5h5/h2=20.00*1.40/1.82=15.38m/sV1=V5h5/h1=20.00*1.40/2.45=11.43m/s表 2-3-3 轧件水平速度表机架号 1 2 3 4 5速度V(m/s)11.43 15.38 17.86 19.42 20.00利用前滑值计算轧辊的转速：第一道次：咬入角： 57.3)40.1arcos()1arcos(Dh中性角： 1.8.2802.3572f前滑值： .45.1Rhs则： smsVvh /06.3.1in/7.9154.601 rDn第二道次：咬入角： 7.2)54063.arcos()1arcos(h中性角： 14.8.1802.372f前滑值： .14Rhs则： smsVvh /92.03.852in/1.754.162 rDn第三道次：咬入角： 75.1)402.arcos()arcos(h中性角： .86.31802.37512f前滑值： .56.Rhs
