金屬壓力加工車間設計：補充-熱軋板帶鋼軋制規(guī)程設計

15四月2025壓力加工車間設計課程補充：熱軋板帶鋼軋制規(guī)程設計15四月2025壓力加工車間設計課程軋制規(guī)程計算流程15四月2025

初始壓下規(guī)程設計咬入能力校核速度制度設計軋制溫度計算道次軋制力和軋制力矩計算道次變形程度計算壓力加工車間設計課程15四月2025壓力加工車間產線概況連鑄坯測長核對熱坯存放冷坯存放加熱高壓水粗除鱗板坯減寬粗軋保溫罩精軋飛剪高壓水精除鱗層流冷卻卷取打捆檢查稱重噴印商品卷平整和分卷供冷軋卷入庫直接熱裝生產工藝流程15四月2025壓力加工車間產線概況區(qū)域粗軋機組精軋機組機架

R1R2

F1~F3F4~F7工作輥直徑

(max/min,mm)Φ1350/1200Φ1200/1080Φ800/720Φ750/680軋制時工作輥直徑(mm)13501200800750軋線工作輥尺寸一覽表15四月2025典型產品：材質：STE255規(guī)格：1.8mm×1200mm（厚度×寬度）牌號化學成分/%力學性能CSiMnPS屈服強度/Mpa抗拉強度/Mpa伸長率/%STE255≤0.18≤0.400.5-1.3≤0.035≤0.03≥255360-480≥25軋制方法：該產品采用綜合軋制法，由2架粗軋機組和7架四輥不可逆式軋機組成的連軋機組共同完成軋制過程。1初始壓下規(guī)程設計15四月20251初始壓下規(guī)程設計-粗軋軋制規(guī)程粗軋機組由一架二輥可逆式軋機R1和一架四輥可逆式軋機R2組成，為進行寬度控制，在R1前設有立輥E1，在R2前設有立輥E2。在粗軋區(qū)域除了軋機以外，還有粗軋機工作輥道、側導板、高壓水除鱗裝置、中間輥道、廢品推出機、檢測儀表等組成。粗軋軋制模式：“3+3”機架E1R1E2R2道次2323計算條件：板坯厚度（冷態(tài)）板坯寬度（冷態(tài)）板坯長度（冷態(tài)）中間坯厚度（熱態(tài)）210mm1250mm4800mm30mm，奇數道次立輥進行側壓，偶數道次不進行側壓15四月2025粗軋道次壓下量分配：粗軋機組的總壓下量一般要占總變形量的70~80%；為保證精軋機組的終軋溫度，應盡可能減少粗軋道次、提高軋制速度、減少溫降，提高中間坯溫度；為簡化精軋機組的調整，中間坯厚度一般在20~40mm；粗軋機各道次壓下量分配規(guī)律為：第一道次考慮咬入及板坯厚度偏差不能給以最大壓下量；中間各道次應以設備能力所允許的最大壓下量軋制；最后道次為了控制出口厚度和帶坯的板形，應適當減小壓下量；粗軋機組的立輥側壓量一般約等于寬展量。1初始壓下規(guī)程設計-粗軋軋制規(guī)程15四月2025機架號R1R2軋制道次123456相對壓下率15~2322~3026~3527~4030~5033~35粗軋機組各道次相對壓下率分配表道次123456入口厚度210160122.989.16845出口厚度160122.989.1684530壓下量5037.133.821.12315相對壓下率23.823.227.523.733.833.3粗軋各道次壓下分配1初始壓下規(guī)程設計-粗軋軋制規(guī)程15四月2025中間坯寬度確定不考慮精軋機組寬展，即精軋機組寬展量為0。但需將冷態(tài)成品寬度折算為熱態(tài)寬度，（C1為收縮率，1.2~1.5%）1初始壓下規(guī)程設計-粗軋軋制規(guī)程15四月2025粗軋寬展量計算：：第架軋機第j道次寬展量；：第架軋機第j道次壓下量；：第i架軋機寬展系數。粗軋軋制6道次，粗軋總寬展量：道次寬展量：機架R1R2道次數33寬展系數Ki0.250.30各架軋機寬展系數1初始壓下規(guī)程設計-粗軋軋制規(guī)程15四月2025計算粗軋各道次寬展量及粗軋總寬展量：1初始壓下規(guī)程設計-粗軋軋制規(guī)程15四月2025計算板坯熱態(tài)寬度計算立輥總的寬度壓縮量：式中，B0為板坯冷態(tài)厚度，C2為熱膨脹系數立輥道次E11E12E13E21

E22

E23

側壓量分配系數0.22500.2550.25500.265立輥壓下量分配系數表1初始壓下規(guī)程設計-粗軋軋制規(guī)程15四月2025計算立輥各道次側壓量1初始壓下規(guī)程設計-粗軋軋制規(guī)程15四月2025機架E1R1E2R2粗軋道次123456立輥軋前寬度12691258.51267.81250.21230.51237.4立輥軋前側壓量2302626027平輥入口寬度12461258.51241.81224.21230.51210.4寬展量12.59.38.46.36.94.5平輥出口寬度1258.51267.81250.21230.51237.41215粗軋機組各道次軋件寬度變化1初始壓下規(guī)程設計-粗軋軋制規(guī)程15四月2025精軋機組壓下量分配：1）由7架四輥不可逆式軋機組成連軋機組。各機架采用PC軋機，前三架主要完成壓下，后四架主要控制板形。各機架負荷分配亦不同，因此前三臺采用工作輥輥徑較大，后四架采用較小的工作輥。精軋機組前設置邊部加熱器。精軋機F1～F7全部為液壓壓下并設彎輥裝置；2）精軋機組的總壓縮率和最大延伸率與精軋機的數量有關；終軋變形程度對鋼材的金相組織有重要的影響，不同鋼種的再結晶曲線是不同的，為得到細晶粒組織，要根據不同鋼種的終軋溫度確定變形程度；3）精軋機組最末兩架基于板形考量，采用減小壓下量的方法，減少帶鋼厚度不均，消除浪形、瓢曲等缺陷。1初始壓下規(guī)程設計-精軋軋制規(guī)程15四月2025精軋機架數最大延伸最大壓下量（%）41291.751693.862796.373296.6參考：精軋機組機架數與材料延伸之間關系精軋機架數1234567壓下率%六機架40~5035~4530~4025~3515~2510~15-七機架40~5035~4530~4025~4025~3520~2810~15參考：精軋機組壓下率分配表1初始壓下規(guī)程設計-精軋軋制規(guī)程15四月2025精軋機架F1F2F3F4F5F6F7壓下率%44.142.238.134.830.224.612.5軋前厚度mm3016.769.696.003.912.732.06壓下量△h13.247.073.692.091.180.670.26軋后厚度mm16.769.696.003.912.732.061.8精軋機壓下量初始分配1初始壓下規(guī)程設計-精軋軋制規(guī)程15四月20252咬入能力校核在校核粗軋機咬入能力時，取機架最大壓下量的那道次進行，精軋F1～F3可取F1較核，F4～F7可取F4校核.壓下量與咬入角的關系熱軋帶鋼時，最大咬入角一般為15°~20°，低速軋制時為20°，所以上述咬入角符合條件，咬入能力滿足。15四月20253速度制度設計-粗軋速度制度根據經驗資料：

平均加速度a=40rpm/s,平均減速度b=60rpm/s。由于咬入能力很富余，且咬入時速度高有利于軸承油膜的形成，故可采用穩(wěn)定速度咬入。根據實際生產情況，各道次速度可取為：R1架：第一、二道次取咬入速度和恒定轉速為35rpm，拋出速度為20rpm，第三道次咬入速度和恒定轉速為40rpm，拋出速度為25rpmR2架：由于為四輥可逆軋機，取第四道次咬入速度、恒定速度為40rpm，拋出速度為25rpm。第五、六道次的咬入速度和恒定速度為60rpm，拋出速度為30rpm。粗軋為可逆式軋制，一般采用梯形速度圖不可逆軋機可逆軋機15四月2025根據所選梯形速度圖,計算粗軋各道次的純軋時間和間隙時間。粗軋機組的純軋時間=咬入到最大速度的加速時間+最大速度到拋出速

度的減速時間+恒速軋制時間

式中：ny—咬入速度，(rpm)；nh—恒定轉速，(rpm)；np—拋出速度，(rpm)；

a—加速度，(rpm/s)；

b—減速度，(rpm/s)；

L—該道次軋后長度，(m)；

D—工作輥直徑，(m)。3速度制度設計-粗軋速度制度15四月2025h—軋件出口厚度；R—工作輥半徑Δh—絕對壓下量

μ—軋輥與軋件間的摩擦系數，可取0.25

3速度制度設計-精軋速度制度精軋機組各架軋機前滑值15四月2025由秒流量相等原則可知，精軋各機架單位時間內通過的金屬體積應相等，即：先確定末機架的速度再結合各機架的出口厚度，即可確定各機架的軋制速度。如果精軋機末機架出口帶鋼速度為20m/s，則末機架速度為：

hi,vi—第i架帶鋼的出口厚度和出口速度

—第架軋機的速度

Si—第架軋件的前滑值或者3速度制度設計-精軋速度制度15四月2025機架號F1F2F3F4F5F6F7出口厚度mm16.769.696.003.912.732.061.8前滑值%0.130.130.120.110.100.070.03軋機速度m/s1.903.295.368.3011.9916.3319.42精軋機組各架線速度表3速度制度設計-精軋速度制度15四月20253速度制度設計-粗軋軋制時間根據軋前/軋后體積不變原則計算粗軋各道次軋制時間：計算每道軋后鋼板長度：粗軋道次123456板坯長度/mm635082011149715292229773508915四月2025由純軋時間公式：將第一道次速度參數ny=35rpm,nh=35rpm,np=20rpm,a=40rpm/s,b=60rpm/s）代入上式可得：3速度制度設計-粗軋軋制時間15四月2025道次數123456咬入速度ny(rpm)353540406060最大速度nh(rpm)353540406060拋出速度np(rpm)202025253030工作輥直徑D(mm)135013501350120012001200咬入加速度a(rpm/s)404040404040拋出減速度b(rpm/s)606060606060板坯長度L(mm)6350820111497152932297735089純軋時間(s)2.62s3.36s4.11s6.13s6.21s9.43s間隙時間(s)4s4s6s4s4s0s粗軋機軋制時間表軋制周期53.86s3速度制度設計-粗軋軋制時間15四月2025精軋軋制時間計算根據經驗取穿帶后末機架帶鋼速度為10m/s，由秒流量相等可算出前六機架前后的帶鋼穿帶速度為：

秒流量為：各機架穿帶后軋輥線速度為：機架號F1F2F3F4F5F6F7穿帶過程軋輥速度m/s1.041.802.914.476.408.489.71穿帶過程帶鋼速度m/s1.172.033.264.967.049.0710.0各機架帶鋼穿帶速度3速度制度設計-精軋軋制時間15四月20251點：穿帶開始時間，選用速度10m/s的穿帶速度，即=10m/s；2點：帶鋼頭部出末架軋機后開始第一次加速，加速度為α1=0.2~1.3m/s；3點：帶鋼咬入卷取機后開始第二次加速，α2=0.3~1.6m/s；4點：帶鋼以工藝制度設定的最高速度進行軋制；5點：帶鋼尾部離開連軋機組中的第1架時，機組開始減速，速度將到穿帶速度；6點：帶鋼尾部離開精軋機組后，機組以穿帶速度等待下一條鋼帶7點：第二塊鋼開始穿帶；帶鋼熱連軋機組末架軋機的速度曲線圖3速度制度設計-精軋軋制時間15四月2025式中：S0—精軋機組各機架間距，5.8m；

vi

—

i機架出口帶鋼速度（1）穿帶時間：于是，精軋速度圖上1點與2點間的時間為：3速度制度設計-精軋軋制時間15四月2025（2）第一次加速軋制時間：帶鋼出精軋到卷取機建立張力，實行緩慢加速，加速度α1=0.336m/s，末機架到卷取機距離以及卷取3圈以后總長度S23=142.85m，V2=V1=10m/s。即：于是：3速度制度設計-精軋軋制時間（3）第二次加速軋制時間:加速度a2=1.0m/s2,V3=14m/S,V4=20m/S于是：3速度制度設計-精軋軋制時間15四月2025（4）減速軋制時間減速度b=1.25m/s2,V5=20m/S,V6=10m/S于是：3速度制度設計-精軋軋制時間15四月2025精軋后帶鋼總長:加速、減速后的恒速軋制時間：（5）恒速軋制時間3速度制度設計-精軋軋制時間15四月2025精軋機組的純軋時間精軋機組的間隙時間中間坯從粗軋末道次出口至精軋機入口的運行時間按經驗可取16s精軋機組的軋制周期3速度制度設計-精軋軋制時間15四月2025粗軋時各道次的溫降：

高溫時軋件的溫降可按輻射散熱計算，因為對流和傳導所散失熱量大致可以與變形功所轉換的熱量抵消。輻射散熱所引起的溫降可由下列近似公式計算:4軋制溫度計算-粗軋溫度其中：t0—前一道軋件的溫度，℃；h—前一道軋件的厚度，mm；Z—該道次間隙時間和純軋時間，s。15四月2025板坯加熱溫度定為1250℃，出爐降溫約50℃，軋前高壓水除鱗溫降20℃，故：E1立輥開軋溫度為1180℃，

考慮立輥軋后再噴高壓水除鱗降溫，第一道開軋溫度可定為1150℃，故：第一道尾部軋制溫度為：1150-12.9×(2.62/210)×[(1150+273)/1000]=1149.34℃可逆軋制時，第一道次的頭部為第二道次的尾部，故：第二道尾部溫度為：1150-12.9×[(2.62+4+3.36)/160]×[(1150+273)/1000]=1146.70℃第二道次的頭部在第三道時變?yōu)槲膊浚氏扔嬎悖旱诙李^部溫度為：1149.34-12.9×(4/160)×[(1149.34+273)/1000]=1148.02℃4軋制溫度計算-粗軋溫度15四月2025第三道次的尾部溫度：

1148.02-12.9×[(3.36+4+4.11)/122.9]×[(1148.02+273)/1000]=1143.11℃R1與R2之間間隔6秒，故：

1143.11-12.9×(6/89.1)×[(1143.11+273)/1000]=1139.62℃第四道次尾部溫度為：

1139.62-12.9×(6.13/89.1)×[(1139.62+273)/1000]=1136.08℃

第四道次的頭部為第五道次的尾部，故：第五道次尾部溫度為：

1139.62-12.9×[(6.13+4+6.21)/68]×[(1139.62+273)/1000]=1127.28℃

第五道次的頭部在第六道時變?yōu)槲膊浚氏扔嬎愕谖宓李^部溫度為：

1127.28-12.9×(4/68)×[(1127.28+273)/1000]=1124.36℃，故：第六道次尾部溫度為：

1124.36-12.9×[(6.21+4+9.43)/45]×[(1124.36+273)/1000]=1102.89℃4軋制溫度計算-粗軋溫度15四月2025因此，帶坯出粗軋的溫度為1102.89℃。粗軋各道次尾部溫度變化如下表所示.粗軋道次123456軋后溫度(℃)1149.341146.701143.111136.081127.281102.89正常情況下，粗軋出口溫度為1110℃左右，中間輥道上有保溫罩，能夠滿足精軋1000℃~1050℃的開軋要求，計算各道次溫度為計算軋制力的需要。4軋制溫度計算-粗軋溫度15四月2025精軋時各道次的溫降帶坯在中間輥道上的冷卻時間等于間隙時間加上精軋第1架的純軋時間。精軋第1架的純軋時間等于精軋軋制時間減去尾部通過精軋各架的時間。而軋件尾部通過精軋各架的時間為：

則：4軋制溫度計算-精軋溫度15四月2025故精軋第1架的純軋時間：帶坯尾部在中間輥道上的冷卻時間：Z=36.2+16=52.2（s）軋件精粗軋完后經過中間輥道有溫降和二次高壓水除鱗后有溫降，則為確保終軋溫度，進入精軋機的精軋坯溫度要求在1050℃左右，所以帶坯進入精軋機組第1架的溫度合適。4軋制溫度計算-精軋溫度15四月2025帶坯尾部進入精軋機組第1架的溫度為：T0—第一道軋件的絕對溫度，K；T1—前一道的絕對溫度，K；

h—前一道軋件的厚度，mm；Z—該道次間隙時間和純軋時間，s代入數據：T0=1050+273=1323K，h=30mm，Z=52.2s，則得：(℃)4軋制溫度計算-精軋溫度15四月2025對精軋機組，軋件任意部分通過各架的延續(xù)時間與軋件的厚度之比為一常數，故軋件從精軋機組第一架的溫度降至最后一架的終軋溫度為：S0—精軋機座間距，5.8(m)；vn—第n架軋機速度，(m/s)；hn—第n架軋制的出口厚度，mm，

n—精軋機組機座數代入數據得:4軋制溫度計算-精軋溫度15四月2025機架F1F2F3F4F5F6F7出口厚度mm16.769.696.003.912.732.061.8速度m/s1.903.295.368.3011.9916.3319.42溫度K1246123912241204118011531124溫度0C973966951931907880851精軋各機架軋件尾部溫度變化4軋制溫度計算-精軋溫度15四月20255道次變形程度計算-粗軋道次變形粗軋各道次的平均變形速度其中，粗軋各道次軋制速度為：15四月2025代入數據可得第一道次變形速度：粗軋道次123456軋輥轉速(rpm)353540406060速度(m/s)2.472.472.832.513.773.77變形速度（-1s）3.634.095.975.9913.0615.90粗軋各道次變形速度表5道次變形程度計算-粗軋道次變形15四月2025精軋各道次的平均變形速度機架F1F2F3F4F5F6F7速度(m/s)1.903.295.368.3011.9916.3319.42變形速度(-1s)14.7933.0765.62125.05202.58288.21264.95精軋各道次變形速度5道次變形程度計算-精軋道次變形15四月20256道次軋制力和軋制力矩計算采用S.Ekelund公式對軋制過程中的平均單位壓力進行計算：式中：K—溫度和成分對軋制力的影響系數；m—表示外摩擦對單位壓力影響的系數；η—粘性系數；—平均變形速度。軋制力可表示為：

外摩擦系數：平均變形速度：15四月20256道次軋制力和軋制力矩計算(對于鋼軋輥a=1,對于鑄鐵軋輥a=0.8)

S.Ekelund還給出計算K和的經驗公式：式中t—軋制溫度，℃C—以%表示碳含量Mn—以%表示的錳含量C′—決定于軋制速度的系數軋制速度（m/s)<66~1010~1515~20C′10.80.650.615四月20256道次軋制力和軋制力矩計算軋制力矩可用以下公式計算：其中：p-軋制壓力，t；x—作用點系數，x=0.3~0.6，薄件小于0.5，取x=0.4。15四月20256道次軋制力和軋制力矩計算粗軋軋制力和軋制力矩的計算因R1、R2工作輥的材質為無限冷硬鑄鐵軋輥，于是軋制力可計算如下：15四月2025粗軋第一道次：BH=1246mm，Bh=1259mm，H=210mm，h=160mm，Δh=50mm，R=1300/2=675mm，v1=2.47m/s，t1=1149.40℃。f=a(1.05-0.0005t)=0.8(1.05-0.0005×1149.40)=0.38η=0.01(14-0.01t)×1×10=0.01(14-0.01×1149.40)×10=0.25K=(14-0.01t)(1.4+0.18+0.6)×10=(14-.01×1149.40)(1.4+0.18+0.6)×10=54.63軋制力計算結果：軋制力矩計算結果：6道次軋制力和軋制力矩計算15四月2025粗軋道次123456平輥入口寬度/mm124612591242122412301210平輥出口寬度/mm125912681250123012371215入口厚度H/mm210160122.989.16845出口厚度h/mm160122.989.1684530壓下量Δh/mm5037.133.821.12315工作輥半徑，mm675675675600600600軋制速