《压下规程》设计指导书一、设计目的本毕业设计是在大学期间所有理论课学习结束后进行的一次综合训练，是毕业前的一个重要的教学环节。通过这个教学环节要求达到下列几个目的：1、通过本次设计，把在专业理论课程中所学得的知识在实际的设计工作中综合地加以运用，使这些知识得到巩固、加深和发展。2、通过本次设计，进一步培养学生对工程设计的独立工作能力，树立正确的设计思想，掌握轧钢工艺设计的基本方法和步骤，为以后进行设计工作打下良好的基础。3、理论联系实际，将学过的理论知识加以分析，比较和研究，结合设计课题运用到实践中去解决各种问题。二、设计题目设计题目由指导教师根据具体情况在设计任务书中给出，一生一题。三、设计任务1、确定生产工艺流程。2、制定压下规程。3、确定速度制度。4、校核轧机和电机。5、绘制轧机速度制度图一份。6、绘制电机负荷图一份。四、设计要求1、设计中应灵活运用基础理论知识、刻苦钻研、认真思考、独立完成设计。禁止盲目抄袭。2、要求设计方法正确，方案选择合理，各种参数选择恰当，计算结果无误，图纸整洁无误，整个设计能保证产品产量质最。3、设计过程中应细致认真，有条不紊，按事先拟定的设计进度计划完成要求内容，从设计开始即应注意底整洁、保存好原始数据，以方便指导教师检查，并避免造成不必要的返工和整理说明书时发生困难
《压下规程》设计指导书 一、设计目的 本毕业设计是在大学期间所有理论课学习结束后进行的一次综合训练，是毕业前的一个 重要的教学环节。通过这个教学环节要求达到下列几个目的： 1、通过本次设计，把在专业理论课程中所学得的知识在实际的设计工作中综合地加以 运用，使这些知识得到巩固、加深和发展。 2、通过本次设计，进一步培养学生对工程设计的独立工作能力，树立正确的设计思想， 掌握轧钢工艺设计的基本方法和步骤，为以后进行设计工作打下良好的基础。 3、理论联系实际，将学过的理论知识加以分析，比较和研究，结合设计课题运用到实 践中去解决各种问题。 二、设计题目 设计题目由指导教师根据具体情况在设计任务书中给出，一生一题。 三、设计任务 1、确定生产工艺流程。 2、制定压下规程。 3、确定速度制度。 4、校核轧机和电机。 5、绘制轧机速度制度图一份。 6、绘制电机负荷图一份。 四、设计要求 1、设计中应灵活运用基础理论知识、刻苦钻研、认真思考、独立完成设计。禁止盲目 抄袭。 2、要求设计方法正确，方案选择合理，各种参数选择恰当，计算结果无误，图纸整洁 无误，整个设计能保证产品产量质最。 3、设计过程中应细致认真，有条不紊，按事先拟定的设计进度计划完成要求内容，从 设计开始即应注意底稿整洁、保存好原始数据，以方便指导教师检查，并避免造成不必要的 返工和整理说明书时发生困难
4、设计说明书用文字处理软件进行编辑和排版，用B5纸或相当大小的设计说明书专用纸张打印，并装订成册。要求句子简明扼要、标点正确、层次分明、图文并茂，除设计内容外，还要求前面有日录、后面附有参考资料，图表要有编号说明。也可以手工书写，但要求字体端正清楚、纸面清洁、不得有错写、漏写及涂改等现象。5、速度图和电机负荷图采用CAD或Windows系统附件中的“画图”软件或其它绘图软件绘制，并打印、装订；若用铅笔手工绘制，图面必须符合制图标准，并清洁美观。五、设计方法及步骤1、制定生产工艺根据车间设备条件及原料和成品的尺寸。生产工艺过程一般如下：原料的加热→除鳞→轧制（粗轧、精轧）→矫直→冷却→划线→剪切→检查清理→打印→包装。加热的目的是为了提高塑性，降低变形抗力；板坏加热时宜采用步进底式连续加热炉；加热温度应控制在1250℃左右，以保证开轧温度达到1200℃的要求。另外，为了消除氧化铁皮和麻点以提高加热质量，可采用“快速、高温、小风量、小炉压”的加热方法。该法除能减少氧化铁皮的生成外，还提高了氧化铁皮的易除性。除鳞是将坏料表面的炉生和次生氧化铁皮清除干净以免轧制时压入钢板表面产生缺陷，它是保证钢板表面质量的关键工序。炉生氧化铁皮采用大立辊侧压并配合高压水的方法清除，没有大立辊时采用高压水除鳞箱除鳞也能满足除鳞要求。次生氧化铁皮则采用轧机前后的高压水喷头喷高压水的方法来清除。板坏的轧制有粗轧和精轧之分，但粗轧与精轧之间无明显的划分界限。在单机架轧机上一般前期道次为粗轧，后期道次为精轧：对双机架轧机通常将第一架称为粗轧机，第二架称为精轧机。粗轧阶段主要是控制宽度和延伸轧件。精轧阶段主要使轧件继续延伸同时进行板形、厚度、性能、表面质量等控制。精轧时温度低、轧制压力大，因此压下量不宜过大。中厚板轧后精整主要包括矫直、冷却、划线、剪切、检查及清理缺陷，必要时还要进行热处理及酸洗等，这些工序多布置在精整作业线上，由辊道及移送机纵横运送钢板进行作业，且机械化自动化水平较高。2、制定压下规程1）确定板坏长度：板坏长度依据毛板尺寸和板坏断面尺寸按体积不变定律求出。确定毛板尺寸时一般取轧件轧后两边剪切余量为△b=100mm×2，头尾剪切余量为△1=500mm×22）确定轧制方法：主要是确定粗轧操作方法。粗轧操作方法主要有：全纵轧法一当板坏宽度达到毛板宽度要求时采用。它的优点是产量高，但钢板组织和性能存在严重的各向异性，横向性能特别是冲击韧性太低。横轧-纵轧法一当板坏宽度小于毛板宽度而长度又大于毛板宽度时采用。其优点是板坏宽度与钢板宽度可灵活配合，钢板的横向性能有所提高（因横向延伸不大），各向异性有所改善；缺点是轧机产量低。纵轧-横轧法一当板坏长度小于毛板宽度时采用。由于两个方向都得到变形且横向延伸大，钢板的性能较高。角轧-纵轧法一当轧机强度及咬入能力较弱（如三辊劳特轧机）时或板坏较窄时采用。全横轧法一当板坏长度达到毛板宽度要求时采用
4、设计说明书用文字处理软件进行编辑和排版，用 B5 纸或相当大小的设计说明书专用 纸张打印，并装订成册。要求句子简明扼要、标点正确、层次分明、图文并茂，除设计内容 外，还要求前面有日录、后面附有参考资料，图表要有编号说明。也可以手工书写，但要求 字体端正清楚、纸面清洁、不得有错写、漏写及涂改等现象。 5、速度图和电机负荷图采用 CAD 或 Windows 系统附件中的“画图”软件或其它绘图软 件绘制，并打印、装订；若用铅笔手工绘制，图面必须符合制图标准，并清洁美观。 五、设计方法及步骤 1、制定生产工艺根据车间设备条件及原料和成品的尺寸。 生产工艺过程一般如下：原料的加热→除鳞→轧制（粗轧、精轧）→矫直→冷却→划线 →剪切→检查→清理→打印→包装。加热的目的是为了提高塑性，降低变形抗力；板坯加热 时宜采用步进底式连续加热炉；加热温度应控制在 1250℃左右，以保证开轧温度达到 1200℃ 的要求。另外，为了消除氧化铁皮和麻点以提高加热质量，可采用“快速、高温、小风量、 小炉压”的加热方法。该法除能减少氧化铁皮的生成外，还提高了氧化铁皮的易除性。除鳞 是将坯料表面的炉生和次生氧化铁皮清除干净以免轧制时压入钢板表面产生缺陷，它是保证 钢板表面质量的关键工序。炉生氧化铁皮采用大立辊侧压并配合高压水的方法清除，没有大 立辊时采用高压水除鳞箱除鳞也能满足除鳞要求。次生氧化铁皮则采用轧机前后的高压水喷 头喷高压水的方法来清除。板坯的轧制有粗轧和精轧之分，但粗轧与精轧之间无明显的划分 界限。在单机架轧机上一般前期道次为粗轧，后期道次为精轧；对双机架轧机通常将第一架 称为粗轧机，第二架称为精轧机。粗轧阶段主要是控制宽度和延伸轧件。精轧阶段主要使轧 件继续延伸同时进行板形、厚度、性能、表面质量等控制。精轧时温度低、轧制压力大，因 此压下量不宜过大。中厚板轧后精整主要包括矫直、冷却、划线、剪切、检查及清理缺陷， 必要时还要进行热处理及酸洗等，这些工序多布置在精整作业线上，由辊道及移送机纵横运 送钢板进行作业，且机械化自动化水平较高。 2、制定压下规程 1）确定板坯长度：板坯长度依据毛板尺寸和板坯断面尺寸按体积不变定律求出。确定 毛板尺寸时一般取轧件轧后两边剪切余量为△b=100mm×2，头尾剪切余量为△l=500mm×2。 2）确定轧制方法：主要是确定粗轧操作方法。粗轧操作方法主要有：全纵轧法―当板 坯宽度达到毛板宽度要求时采用。它的优点是产量高，但钢板组织和性能存在严重的各向异 性，横向性能特别是冲击韧性太低。横轧-纵轧法―当板坯宽度小于毛板宽度而长度又大于 毛板宽度时采用。其优点是板坯宽度与钢板宽度可灵活配合，钢板的横向性能有所提高（因 横向延伸不大），各向异性有所改善；缺点是轧机产量低。纵轧-横轧法―当板坯长度小于 毛板宽度时采用。由于两个方向都得到变形且横向延伸大，钢板的性能较高。角轧-纵轧法― 当轧机强度及咬入能力较弱（如三辊劳特轧机）时或板坯较窄时采用。全横轧法―当板坯长 度达到毛板宽度要求时采用
3）分配各道压下量，排出压下规程表：采用按经验分配压下量再校核、修正的设计方法。4）校核咬入条件：按△hmar=Dmm（1一CosCm）计算最大压下量，并使Ah，≤△/m？。热轧钢板时最大咬入角为15°～22°，并按最小工作直径计算。3、确定速度制度1）选择各道咬入、抛出转速、限定转速：结合现场经验确定。当轧制速度较高时，为了减少空转时间，抛出转速可适当取低些。最后一道由于与下一板坏第一道轧辊转向相同，轧辊不需反转而只需调整缝即可，故可取np=nd。2）确定各道间隙时间：根据经验资料，在四辊轧机上往返轧制过程中，不用推床定心（1<3.5米）时，取t=2.5秒：若用推床定心，则当1≤8米时，取t/=6秒，当1>8米时，取tj4秒。当轧件需回转时，间隙时间要取大些。3）确定速度图形式：中厚板生产中，由于轧件较长，为方便操作，采用梯形速度图。4）计算各道纯轧时间，确定轧制延续时间：纯轧时间tzh=加速轧制时间十稳定轧制时间十减速轧制时间。加速轧制时间="二"：减速轧制时间="二"：稳定轧制时间=ba1[60]+2+(a+b)na。若轧件是在稳定转速下咬入、轧制、抛出的，即整个轧na2a262ab制过程中转速不变，则=1/Dma605）绘制速度图。4、校核轧机1）计算各道轧制温度：要计算各道次轮制温度，首先必须计算各道次的温度降：=x[T=12.9x（1000h式中：At一相邻两道次间的温度降，℃h一前一道轧出厚度，mm;T1一前一道轧制温度，K：Z一前后两道间的时间间隔，S。则每道次的轧制温度为：T1一4t℃。另外，由于轧件头部和尾部温度降不同，为设备安全着想，确定各道温度降时应以尾部（因尾部轧制温度比头部低）为准。h×100%。2）计算各道变形程度：变形程度：H
3）分配各道压下量，排出压下规程表：采用按经验分配压下量再校核、修正的设计方 法。 4）校核咬入条件：按 计算最大压下量，并使 ?。 热轧钢板时最大咬入角为 15°～22°，并按最小工作直径计算。 3、确定速度制度 1）选择各道咬入、抛出转速、限定转速：结合现场经验确定。当轧制速度较高时，为 了减少空转时间，抛出转速可适当取低些。最后一道由于与下一板坯第一道轧辊转向相同， 轧辊不需反转而只需调整辊缝即可，故可取 np＝nd。 2）确定各道间隙时间：根据经验资料，在四辊轧机上往返轧制过程中，不用推床定心 （l<3.5 米）时，取 tj＝2．5 秒；若用推床定心，则当 l≤8 米时，取 tj＝6 秒，当 l>8 米 时，取 tj＝4 秒。当轧件需回转时，间隙时间要取大些。 3）确定速度图形式：中厚板生产中，由于轧件较长，为方便操作，采用梯形速度图。 4）计算各道纯轧时间，确定轧制延续时间：纯轧时间 tzh=加速轧制时间＋稳定轧制时 间＋减速轧制时间。加速轧制时间＝ ；减速轧制时间＝ ；稳定轧制时间＝ 。若轧件是在稳定转速下咬入、轧制、抛出的，即整个轧 制过程中转速不变，则 。 5）绘制速度图。 4、校核轧机 1）计算各道轧制温度：要计算各道次轧制温度，首先必须计算各道次的温度降： 式中： Δt―相邻两道次间的温度降，℃； h―前一道轧出厚度，mm； T1―前一道轧制温度，K； Z―前后两道间的时间间隔，s。 则每道次的轧制温度为：T1－Δt℃。另外，由于轧件头部和尾部温度降不同，为设备 安全着想，确定各道温度降时应以尾部（因尾部轧制温度比头部低）为准。 2）计算各道变形程度：变形程度
20Amk3）计算各道平均变形速度：轧制板带钢时平均变形速度R，式中为轧制速H+h度，对于变速轮制的可逆轧机可取最大轧制速度4）确定各道变形抗力：变形抗力的确定可先根据相应道次的变形速度、轧制温度由该钢种的变形抗力曲线查出变形程度为30%时的变形抗力，再经过修正计算即可得出该道次实际变形程度时的变形抗力。，=K·,30%5）计算各道平均单位压力：热轧中厚板生产时，平均单位压力用西姆斯公式计算：万=1.15g，7%。式中一应力状态影响系数，可由美坂佳助公式计算：%=+0.25号V46)计算各道总压力，校核轧机能力：各道次轧制总压力为P=P.F=P.bl。若Pmax<[P]，则轧机强度足够。5、校核电机：1）计算各道轧制力矩：轧制力矩Mz=2Pw/R△h=2Pl。式中：Φ一力臂系数，=0.4～0.5。2）计算各道附加摩擦力矩：附加摩擦力矩由轧辊轴承中的摩擦力矩Mm1和轧机传动机构中的摩擦力矩Mm2两部分组成。在四辊轧机上，轧辊轴承中的摩擦力矩由下式计算：DaMm = Pfa,(D:式中f-支承辊轴承的摩擦系数。dz一支承辊辑颈直径。Dg、Dz一工作辊和支承辊辊身直径。轧机传动机构中的摩擦力矩Mm2由联接轴、齿轮机座、减速机和主电机联轴器等四个方面的附加摩擦力矩组成，可按下式计算[1-1M,+Mm)Mma1式中n一由电机到轧辊的总传动效率，为各传动部分传动效率的乘积。i一由电机到轧辊的总传动比。3）计算空转力矩：轧机空转力矩MK根据实际资料可为电机额定力矩的（3~6）%。4计算动力矩：当轧辊转速发生变化时要产生动力矩。此处由于采用稳定速度咬入，即咬钢后并不加速，而减速阶段的动力矩使电机输出力矩减小。故在计算最大电机力矩时都可以忽略不计。5）确定各道总传动力矩：总传动力矩M=Mz/i+Mm+MK+Md
3）计算各道平均变形速度：轧制板带钢时平均变形速度 ，式中 为轧制速 度，对于变速轧制的可逆轧机可取最大轧制速度。 4）确定各道变形抗力：变形抗力的确定可先根据相应道次的变形速度、轧制温度由该 钢种的变形抗力曲线查出变形程度为 30％时的变形抗力，再经过修正计算即可得出该道次 实际变形程度时的变形抗力。 5）计算各道平均单位压力：热轧中厚板生产时，平均单位压力用西姆斯公式计算： 。式中 ―应力状态影响系数，可由美坂佳助公式计算： 6）计算各道总压力，校核轧机能力：各道次轧制总压力为 。若Pmax<[P]， 则轧机强度足够。 5、校核电机： 1）计算各道轧制力矩： 轧制力矩 。 式中：ψ―力臂系数，ψ＝0.4～0.5。 2）计算各道附加摩擦力矩： 附加摩擦力矩由轧辊轴承中的摩擦力矩 Mm1 和轧机传动机构中的摩擦力矩 Mm2 两部分组 成。在四辊轧机上，轧辊轴承中的摩擦力矩由下式计算： 式中 f―支承辊轴承的摩擦系数。 dz―支承辊辊颈直径。 Dg、Dz―工作辊和支承辊辊身直径。 轧机传动机构中的摩擦力矩 Mm2 由联接轴、齿轮机座、减速机和主电机联轴器等四个方 面的附加摩擦力矩组成，可按下式计算： 式中 η―由电机到轧辊的总传动效率，为各传动部分传动效率的乘积。 i―由电机到轧辊的总传动比。 3）计算空转力矩：轧机空转力矩 MK 根据实际资料可为电机额定力矩的（3～6）％。4） 计算动力矩：当轧辊转速发生变化时要产生动力矩。此处由于采用稳定速度咬入， 即咬钢后并不加速，而减速阶段的动力矩使电机输出力矩减小。故在计算最大电机力矩 时都可以忽略不计。 5）确定各道总传动力矩：总传动力矩 M＝Mz/i＋Mm＋MK＋Md
6）绘制电机负荷图：表示电机传动力矩（负荷）随时间而变化的图示即为电机负荷图。当轧机转速n大于电机额定转速nH时，电机将在弱磁状态下工作，此时在相应阶段的传动力矩值应当修正。修正后的传动力矩为：M"=M"nn六、设计实例设计题目：用钢种为Q215-F、断面尺寸为120×1600毫米的板坏轧制8×2900×17500毫米钢板的压下规程设计。已知条件：开轧温度1200℃，横轧时开轧温度1120℃：轧机为单机架四辊可逆式，设有大立辊及高压水除鳞装置，机前还设有回转板坏的锥形辊道：工作辊辑身直径930～980毫米，支持辊辊身直径1660～1800毫米、辊颈直径1300毫米，辊身长度4200毫米；工作辊轴承为滚动轴承，支承辊轴承为油膜轴承；轧机最大允许轧制压力42000KN；主电机功率2×4600KW，转速0～30～60rpm，a=40rpm/s，b=60rpm/s，最大允许扭转力矩2×2240KJ。S1.制定生产工艺（略）S2.制定压下规程1、确定板坏长度取轧件轧后两边剪切余量为△b=100×2mm，头尾剪切余量为△/=500×2mm。则：轧件轧后的毛板宽度b=2900+100×2=3100mm；轧件轧后的毛板长度1=17500+500×2=18500mm。若忽略烧损和热胀冷缩，则根据体积不变定律可得板坏长度应为：盘_8×3100×18500=2389mm根据板坏定尺，取L=20m。即坏料尺寸为Z4HB=120×1600120×1600×2400mm2、确定轧制方法根据设备条件及板坏与毛板尺寸关系，确定轧制方法为：先经立辊侧压一道及纵轧一道，使板坏长度等于毛板宽度后，回转90°，纵轧到底。3、分配各道压下量，排出压下规程表根据经验，取最大压下量△h=25mm，轧制道次n=11道。各道具体压下量见压下规程表（附表）。4、校核咬入条件热轧钢板时最大咬入角为15°～22°，低速咬入有利于改善咬入条件，故可取a=20°，则最大压下量为：Ahmac=930(1-.cos20)=55m2m均大于压下规程表中各道压下量，故咬入不成问题。S3.确定速度制度1、确定速度图形式中厚板生产中，由于轧件较长，为方便操作，采用梯形速度图。2、选择各道咬入、抛出转速、限定转速由于咬入能力很富余，加之速度高有利于轴承油膜的形成，故采用稳定速度咬入。结合现场经验，对1、3、4道（2道空过），取ny=nd=20rpm5、6、7、8道，取ny=nd=30rpm；9、10、11道，取ny=nd=60rpm。为了减少空转时间，取1～10道np=20rpm；第11道由于与下一板坏第一道轧辊转向相同，轧辊不需反转而只需调整辊缝即可，故取np11=nd=60rpm
6）绘制电机负荷图：表示电机传动力矩（负荷）随时间而变化的图示即为电机负荷图。 当轧机转速 n 大于电机额定转速 nH 时，电机将在弱磁状态下工作，此时在相应阶段的传动 力矩值应当修正。修正后的传动力矩为： 六、设计实例 设计题目：用钢种为 Q215-F、断面尺寸为 120×1600 毫米的板坯轧制 8×2900×17500 毫米钢板的压下规程设计。已知条件：开轧温度 1200℃，横轧时开轧温度 1120℃；轧机为 单机架四辊可逆式，设有大立辊及高压水除鳞装置，机前还设有回转板坯的锥形辊道；工作 辊辊身直径 930～980 毫米，支持辊辊身直径 1660～1800 毫米、辊颈直径 1300 毫米，辊身 长度 4200 毫米；工作辊轴承为滚动轴承，支承辊轴承为油膜轴承；轧机最大允许轧制压力 42000KN；主电机功率 2×4600KW，转速 0～30～60rpm，a=40rpm/s,b=60rpm/s，最大允许扭 转力矩 2×2240KJ。 §1．制定生产工艺（略） §2．制定压下规程 1、确定板坯长度取轧件轧后两边剪切余量为△b=100×2mm，头尾剪切余量为△l=500×2mm。 则：轧件轧后的毛板宽度 b=2900+100×2=3100mm；轧件轧后的毛板长度 l=17500+500×2=18500mm。 若 忽 略 烧 损 和 热 胀 冷 缩 ， 则 根 据 体 积 不 变 定 律 可 得 板 坯 长 度 应 为 ： 根据板 坯定 尺， 取 L=2400mm 。 即坯 料尺 寸为 120×1600×2400mm。 2、确定轧制方法根据设备条件及板坯与毛板尺寸关系，确定轧制方法为：先经立辊侧 压一道及纵轧一道，使板坯长度等于毛板宽度后，回转 90°，纵轧到底。 3、分配各道压下量，排出压下规程表根据经验，取最大压下量 25mm，轧制道次 n=11 道。各道具体压下量见压下规程表（附表）。 4、校核咬入条件热轧钢板时最大咬入角为 15°～22°，低速咬入有利于改善咬入条件， 故可取 α=20°，则最大压下量为： 均大于压下规程表中各 道压下量，故咬入不成问题。 §3．确定速度制度 1、确定速度图形式中厚板生产中，由于轧件较长，为方便操作，采用梯形速度图。 2、选择各道咬入、抛出转速、限定转速由于咬入能力很富余，加之速度高有利于轴承 油膜的形成，故采用稳定速度咬入。结合现场经验，对 1、3、4 道（2 道空过），取 ny=nd=20rpm； 5、6、7、8 道，取 ny=nd=30rpm；9、10、11 道，取 ny=nd=60rpm。为了减少空转时间，取 1～10 道 np=20rpm；第 11 道由于与下一板坯第一道轧辊转向相同，轧辊不需反转而只需调 整辊缝即可，故取 np11=nd=60rpm