板帶材生產工藝及設備項目報告

1、燕山大學板帶材生產工藝及設備項目報告內容：板帶軋制過程的設計及分析 學院（系）： 機械工程學院 年級專業(yè)： 2013級軋鋼1班 學生姓名：溫晶晶 王鶴男 劉希超 崔昭康 指導教師： 許秀梅 日 期： 2016年10月25日 目錄前言- 3 -實驗目的- 6 -實驗設備- 6 -實驗原理- 6 -實驗內容和步驟- 10 -·實驗任務書- 11 -實驗數(shù)據(jù)處理和分析- 12 -前言隨著市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，汽車，儀器儀表、無線電，國防及航空航天工業(yè)等尖端技術對帶鋼的品種、規(guī)格，性能和質量不斷提出更高的要求，熱軋帶鋼生產遠遠不能滿足各行各業(yè)發(fā)展的需要。因此，在軋制機械設備和工藝過程的不斷完善

2、中，冷軋帶鋼的生產已經(jīng)得到了足夠的重視和發(fā)展，使其在軋鋼生產中占有特殊的地位。當需要生產厚度減小到一定尺寸的薄帶鋼時，大多數(shù)都采用冷軋方式。因為冷軋的采用為提高帶鋼表面質量、改善力學性能和獲得精確的尺寸偏差提供了保證，所以現(xiàn)代國外的帶鋼，大多是熱軋后又進行冷軋。美國直接使用的帶鋼，幾乎都是冷軋交貨的。冷軋按其特征來說，與熱軋有著嚴格的區(qū)別。冷軋可以獲得遠較熱軋所能生產厚度小得多的產品。盡管在熱軋時，帶鋼的塑性變形較好、變形抗力低及具有生產率高等優(yōu)點，但從一定的厚度(通常為1.82.5mm范圍內)，繼續(xù)減縮帶鋼的厚度，以達到所要求的成品厚度，熱軋方式是難以完成的。因為熱軋過程中，隨著帶鋼厚度變薄

3、，帶鋼溫度迅速降低，特別是對于截面小的窄帶鋼，頭尾溫度差別很大。帶鋼在熱軋過程中的這種溫降，以及由于冷卻的差異而引起的溫度不均勻分布，使熱軋的溫度不易控制，帶鋼的塑性變形不易均勻，尤其是在軋制厚度小而長度大的帶鋼時，這個問題更顯得格外突出。 冷軋生產方式，解決了上述缺陷。就是說它不存在熱軋帶鋼生產中所特有的溫降與溫度不均的問題，因而可以保證產品獲得厚度甚小(可達0.001mm)，長度很大的帶鋼。 冷軋配以正確的熱處理，就能夠制造出依帶鋼的用途而決定的具有最好性能的產品。諸如生產深沖壓用的帶鋼以及其它軟狀態(tài)帶鋼。這種狀態(tài)的帶鋼，往往具有高的延伸性，低的強度或硬度，以保證深沖的

4、需要。 冷軋時，由于產生“加工硬化”效應，顯著地改變了帶鋼的學力性能。因此借助冷軋時帶鋼“加工硬化”的作用，用選擇冷軋時的壓下量和選擇熱處理制度的方法，可以比較容易地在很大范圍內調整帶鋼的力學性能及工藝性能。諸如冷硬狀態(tài)、特硬狀態(tài)、軟狀態(tài)、半軟狀態(tài)、半硬狀態(tài)等各種狀態(tài)的產品，這是熱軋所不能達到的。雖說熱軋后帶鋼的力學性能，在某種條件下能近似冷軋退火后的力學性能，但這種力學性能既不同于完全冷軋后的，也不同于完全退火后的力學性能。其抗拉強度往往低于完全冷軋而高于完全退火的，其延伸性也低于完全退火而高于完全冷軋的。問題最大的是，熱軋后帶鋼的力學性能波動很大，一般是難以控制的。熱軋的產品，實

5、際上不能滿足各部門所要求的各種力學性能，特別是特硬和特軟產品的力學性能。此外，冷軋完全可以保證帶鋼的精確尺寸和相當均勻的性能，獲得比熱軋所能保證的厚度和寬度偏差精確得多的產品，這對于生產某些產品是完全必要的。 - 14 -實驗目的通過理論學習和實驗實踐，使軋鋼專業(yè)學生熟悉冷軋板帶結構設備結構，了解壓下規(guī)程的設計方法和軋制基本過程，獨立設計壓下規(guī)程并得到合格的產品。理解和認識板厚偏差、板凸度、板形的概念和控制影響因素，掌握基本的測繪手段和數(shù)據(jù)處理方法，提高動手和團隊協(xié)作能力。實驗設備實驗二輥軋機成套設備 1套游標卡尺 1支千分尺 1支2*1000*2000mm的鋁板坯料 1張實驗原理1

6、.制定壓下規(guī)程 壓下規(guī)程制定，就是要確定由板坯到成品的軋制道次和每道次的壓下量大小。影響壓下規(guī)程的因素可分為設備能力和產品質量兩大方面。在保證產品質量的前提下，充分發(fā)揮設備能力，是一個好的壓下規(guī)程的標志，即可達到優(yōu)質高產。設備能力對壓下量的限制條件包括三個方面：咬入條件、軋輥強度和電機功率。一般首先根據(jù)咬入條件和軋輥強度確定壓下量，然后再校驗電機的過載和發(fā)熱。a、 咬入條件對二輥和四輥軋機，咬入條件所決定的最大允許壓下量hmax計算如下：hmax=D（1-cos）式中，D軋輥直徑，mm最大允許咬入角，（。）軋件與軋輥間的摩擦系數(shù)。軋制時軋件咬入能力隨軋制速度、軋制溫度、軋件及軋輥材質、輥面及其

7、冷卻潤滑狀況的不同而不同。通常，增加軋制速度則使軋機的咬入能力降低。對于可逆軋機或薄板軋制，咬入條件幾乎都可以滿足，不是壓下量的主要限制條件。b、 軋輥強度金屬對軋輥的壓力必須小于軋輥強度所決定的最大允許壓力，即， P=pb Py所以軋輥強度所決定的最大許用壓下量為：式中p平均單位壓力，N/mm2; b鋼板寬度，mm； R軋輥半徑，mm； 最大許用壓下量，mm； Py由軋輥強度決定的最大許用壓力，N。c、 電機功率 在設計軋鋼機時，電動機功率是按產品的大綱、給出合理的壓下規(guī)程進行選擇的，因此，新軋機的電機能保證發(fā)揮軋機能力，不是限制壓下量的主要因素。在分配各道次的具體壓下量時，要考慮軋件的塑性

8、條件和產品質量要求。如：第一道次軋制材料的塑性好，后面軋制道次會出現(xiàn)加工硬化，因此第一道次，用比較大的壓下量，以后逐道次減少，使各軋制道次的負荷大致相同。2、彈跳方程軋制過程中，受軋制力的作用，軋機的機架、軋輥及軸承等部分會產生彈性變形，變形引起的輥縫變化的總和稱為軋機彈跳。鋼板厚度h、空載輥縫S及軋機彈跳f之間的關系可用彈跳方程描述； h=S+f=S+P/C式中 h鋼板厚度，mm； S軋機空載輥縫，mm； f機座彈性變形，彈跳值，mm； P軋制力，KN； C軋機剛度系數(shù)，KN/mm。彈跳方程對軋機的調整有重要意義。在實際在操作時，要應用彈跳方程確定原始輥縫。3、 板厚偏差、板凸度、板形板厚偏

9、差只板帶材縱向厚度偏差，影響軋件厚度的主要因素是軋輥原始輥縫S，以及軋制力。在同一軋機上軋制時，機座剛度系數(shù)是不變的。板材的凸度是指板帶材的橫向（寬度方向）厚度差。當板帶材中部的厚度大于邊部時為正凸度，反之為負凸度。如下圖所示： 凸度的大小表示為： 比例凸度將凸度除以板帶的平均厚度，即； 要獲得良好的平直度，軋前和軋后的比例凸度基本相等。實驗內容和步驟1、設計冷軋鋁板壓下規(guī)程；2、在二輥軋機上實現(xiàn)該軋制過程，得到合格產品；3、觀察軋后的板厚偏差和板厚度。4、具體步驟： （1）坯料準備，用剪板機將整張的鋁板剪切成實驗所需坯料（1.7*55*150鋁板）1-2塊備用； （2）設計一套冷軋壓下規(guī)程，

10、將坯料1軋制成目標厚度的薄鋁板，制定壓下規(guī)程設計表，任務書中； （3）測量坯料1縱向中的厚度值，橫向測量3個數(shù)據(jù)點，計算原始板凸度和比例凸度，并把平均厚度作為原始軋前厚度； （4）開動二輥實驗軋機并按設計的壓下規(guī)程進行軋機，將軋制過程每道次的實驗數(shù)據(jù)記錄到表1中； （5）軋制完畢后，測量軋件出口縱向中部的厚度值，橫向測量3個數(shù)據(jù)點，計算出口板凸度與比例圖讀，結果填入表2； （6）二輥實驗軋機操作部分完成，進行數(shù)據(jù)計算與處理，分析產生現(xiàn)象的原因。·實驗任務書實驗任務書基本信息系部名稱冶金機械系課程名稱板帶軋制工藝及設備實驗名稱冷軋帶鋼生產工藝及設備實驗指導老師孔 玲班級分組1班1組人數(shù)

11、7實驗地點軋制中心107、103任務目的設計壓下規(guī)程，實驗過程中按照該規(guī)程進行軋制。1、二輥軋機的基本參數(shù)： 軋輥直徑 130mm 最大軋制力 15噸 輥頸直徑 70mm 電機功率 4.5kW2、來料規(guī)格：材料： 鋁板 尺寸：1.7*55*150mm3、成品厚度：0.9mm任務要求設計壓力規(guī)程，壓下道次恒定為4道次，分配各道次壓下量，排出壓下規(guī)程表。壓下規(guī)程設計表道次軋前厚度H（mm）軋后厚度h（mm）壓下量（mm）壓下率%軋制力kN11.7001.3150.38522.6536.90721.3151.0520.26320.0030.93731.0520.9470.10510.0018.208

12、40.9470.9000.047511.506 表1軋制過程記錄表道次軋前厚H（mm）軋后厚度（mm）壓下量（mm|)原始輥縫S（mm）彈跳值f（mm）11.7001.3781.3721.3711.3740.3261.2120.16221.3741.1821.1911.1821.1850.1890.9140.27131.1851.1031.1001.1001.0800.1050.7860.29441.0800.9180.9310.9210.9230.1570.7160.207 表2軋制前后軋件比例凸度變化凸度值比例凸度軋前1.7401.7301.730-0.005-0.288%軋后0.9150

13、.9210.9280.00050.0543%實驗數(shù)據(jù)處理和分析1、軋制規(guī)程表的設定 根據(jù)各道次壓下率的要求，如下表機架12345壓下率1825%2040%3035%2030%510%可以選定如任務書中的壓下率，然后進行軋制力的計算。 軋制力的計算式中 2k=1.15，為軋件的變形阻力，取90Mpa； 為軋件軋輥間的摩擦系數(shù)，無潤滑劑時為0.09； 為軋輥彈性壓扁后的接觸弧強度，按，R為軋輥 直徑，為壓下量； 的值取0。軋制力P=，l為接觸板寬，m為板厚。根據(jù)任務書中的數(shù)值，可以將軋制規(guī)程表完成。2、彈跳值的計算根據(jù)公式 h=S+f=S+P/C，可得f=P/C，C的值為軋機剛度系數(shù)，取360KN

14、/mm，第一道次的彈跳值根據(jù)規(guī)程表中計算可得；而剩余道次要進行的一定的修正，把兩次的彈跳度看成線性關系，每道次的彈跳值都要由前一道次的修正系數(shù)對理論彈跳值進行修正。例如第一道次的理論彈跳值為0.0856，而測量得的實際值為0.107，為理論的1.25倍，到第二次輥縫調整時，彈跳值要取第二道次理論彈跳值的1.25倍，以此類推，填入表1。3、凸度與比例凸度的計算 凸度的大小表示為： ， 其中H為中間厚度，h為兩側厚度的平均值； 比例凸度將凸度除以板帶的平均厚度，即； 將計算數(shù)值填入表2。4、造成軋件板厚偏差的原因a、由于軋件本身工藝參數(shù)波動造成。包括來料頭尾溫度不均、水印、來料厚度不均，化學成分偏析造成的變形阻力不均等。b、由軋機參數(shù)變動造成。包括支承輥偏心、軋輥熱膨脹、軋輥磨損、軸承油膜厚度變化等。c、由工藝等其他原因造成的厚差。5、板凸度的產生原因 a軋輥的彈性彎曲。軋制時，軋制力通過工作輥傳給支撐輥，使支承輥產生彈性彎曲，引起有載滾縫形狀的變化。 b軋輥的磨損。軋輥與軋件、工作輥與支承輥間的互相摩擦都會使軋輥產生磨損。一般工作輥和支撐輥的磨損規(guī)律都是中部磨損大、兩端磨損小。 c軋輥的原始輥縫。原始輥縫調整的準確性直接影響著板凸度的大小