年产60万吨桥梁结构板课程设计(编辑修改稿)

年产60万吨桥梁结构板课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

求的范围以内。 同时冷矫直机具有动态辊缝调整、矫直辊预弯、上 /下辊系横向弯曲补偿、矫直辊单独调整和单独传动、整体倾动等功能，最大限度地消除钢板在冷却和剪切过程中可能出现的各种板形缺陷。 在冷矫直机入口和出口处7 设有吸尘装置，可在矫直前和矫直过程 中清除钢板上表面的氧化铁皮。 （ 10）入库 通过剪切线入库的钢板，成品可利用垛板装置进行预堆垛。 不能预堆垛的钢板以及修磨后的钢板，标记后将直接进入成品库。 钢板通过成品输送辊道进入成品库后，由挂梁桥式起重机用磁盘从台架上吸起，吊运至成品存放区。 8 四、轧机类型的选择和布置 单机架中厚板轧机国外只有一种类型 ,即四辊式。 国外二辊式和三辊劳特式多数已被淘汰掉，我国也正在淘汰中。 双机架轧机有三辊式加四辊式、二辊式加四辊式及四辊式加四辊式等 3 种型式。 前一种已趋淘汰，第二种也不新建，第三种是目前采用 的主要型式。 三辊9 式加四辊式轧机的主要缺点是三辊劳特式轧机的薄弱环节依然没有克服。 因此，与三辊劳特式单机架轧机一样，同属全球上被淘汰轧机之列。 四辊式加四辊式与二辊式加四辊式轧机相比，前者生产钢板质量好、产量高、灵活性大、备品备件少，但设备吨位重，投资大。 后者的优缺点恰好相反，且适合于轧制钢锭。 然而 ,连铸生产的迅速发展 ,大部分中厚板轧机已不再采用钢锭作为原料 ,故不存在轧制钢锭时四辊式轧机受咬入角限制的问题。 由于本次设计采用的是连铸坯，所以选用四辊加四 辊的双机架进行产品的轧制。 由坯料尺寸和成品尺寸粗轧机选择四辊可逆式： 3500 四辊可逆式轧机。 具体参数见表 41 轧机参数。 图 41 轧制车间布置示意图（ 5 为轧机的布置） 1原料库； 2步进式加热炉； 3辊道； 4粗轧机； 5精轧机； 6热矫直机； 7冷床； 8冷矫直机； 9剪切； 10探伤； 11收集台； 12成品库 （ 1）辊身长度 L 辊身长度计算公式： L=Bmax+a。 由产品大纲， Bmax=3200mm，因此，取 a=300mm 则 L=（ 3200+300） mm=3500mm （ 2）工作辊直径 D1 和支撑辊直径 D2 取 L/D1=， L/D2=，则 D2/D1= 符合要求。 所以 D1=L/=1000mm， D2=D1*=2020mm。 10 取 d/D=， l/d=，其中， d 为辊颈直径 ， mm； D 为辊身直径 ， mm； l 为辊颈长度 ，mm。 则工作辊： d1=*1000mm=700mm， l1=*700mm=630mm； 支撑辊： d2=*2020mm=1400mm， l2=*1400mm=1260mm。 （ 3） 3500 四辊可逆式轧机参数 轧机最大允许轧制力 7000t（ 70000KN），粗轧机轧制力矩 2300KN/m，精轧机轧制力矩 2100KN/m，粗轧机主电机功率 6000kw，精轧机主电机功率 8000kw，粗轧机转速范围40~80r/min，精轧机转速范围 55~120r/min，额定转速下的过载系数 （过载时间在 60s左右），最大过载系数 （过载时间在 15s 左右）。 现代四辊中厚板轧机要求轧辊具有以下性能： (1)高的耐滚动疲劳性能。 (2)良好的抗热裂性、抗热冲击性、抗冷 热疲 劳性。 加热至 1000。 C 左右的轧件，需经多道次轧制，因此高温轧件必然要与工作辊长时间直接接触，对工作辊的热冲击较大。 (3)复合层接合能力强。 (4)较高的耐磨性。 1. 工作辊 粗轧机主要任务是对轧件的宽展和延伸，对表面质量不作出太高的要求。 工作辊主要受大的热冲击载荷和大的轧制力，需要有一定的耐磨 性，好的咬入能力。 传统上采用高镍铬无限冷硬铸铁轧辊。 随着冷却系统的不断完善高铬铸铁辊正在得到应用；因此选择：高铬离心复合Ⅰ型铸铁轧辊（材质代号： HCrⅠ）作为粗轧机工作辊的材质。 精轧辊工作条件相对较好，热影响及机械冲 击较小，因而材质选择时，应主要考虑轧辊的耐作辊的材质大部分为高镍铬无限冷硬复合铸铁轧辊。 随着中厚板新产品的开发，高镍铬无限冷硬复合铸铁轧辊的耐磨性能明显不足，轧辊换辊周期较短，换辊频繁，辊耗增加，因此国内外中厚板轧钢厂均有开始使用改进型高铬铸铁辊的趋势；即选择：高铬离心复合II 型铸铁轧辊 (材质代号： HCrⅡ )作为精轧机的工作辊材质。 2. 支撑辊 支撑辊在材料性能上要满足 3 个条件： (1)有高的强度、低的弹性压扁和不易产生挠变形； (2)辊身表面具有高的耐疲劳性能，耐剥落、耐 掉皮性能要好； (3)耐磨性能好。 支撑辊材质曾长期使用含 2％一 3％铬的锻钢或铸钢辊，合金铸钢轧辊中添加有镍、铬、钼等合金元素。 近几年来， 5％铬复合铸钢和锻钢支撑辊受到好评，这种材质的支撑辊不但耐磨性优 良，而且在一个服役后期，仍然不影响板形的控 制；另一方面，其突出的优点是辊面抗11 疲劳性能 较好。 我国目前多采用锻钢轧辊，西欧国家多采用铸钢轧辊，日本过去采用铸钢轧辊较多，但近 些年已转向锻钢轧辊。 因此选用 Cr5 复合锻钢支撑辊。 表 41 轧机参数 项目 粗轧机 精轧机 工作辊辊身尺寸/mm 248。 950~248。 1050*3500 248。 950~248。 1050*3500 支撑辊辊身尺寸/mm 248。 1900~248。 2100*3400 248。 1900~248。 2100*3400 工作辊辊颈尺寸/mm 248。 700*630 248。 700*630 支撑辊辊颈尺寸/mm 1400*1260 1400*1260 工作辊材质 HCrⅠ HCrⅡ 支撑辊材质 Cr5 复合锻钢 Cr5 复合锻钢 最大轧制压力 /MN 70 70 最大轧制力矩/ 最大轧制速度 /（ m/s） 最大工作开口度/mm 550 550 主电机功率 /Kw 6000 8000 主电机转速 /rpm 0~50~120 0~50~120 五、典型产品工艺设计 根据实验资料，平辊热轧时最大咬入角α与轧制速度 v 之间有如下表格所示关系： 表 51 最大咬入角α与轧制速度 v 对应关系 轧制速度v(m/s) 0 最大咬入角α (176。 ) 25 23 22 21 17 11 由于本车间采用的是四辊可逆式轧机，其轧制速度可调，由表 51 可知可以采用低速咬入，所以实际的最大咬入角可以增大到 22~25176。 所以要入条件不是限制压下量的主要因素。 因此要入不成问题。 中厚板轧制过程中，工作辊轧辊辊身强度经常是限制压下量的主要因素。 12 Pmax= :l。 51 式中 : D、 L、 l— 分别为轧辊的直径、辊身长、辊颈长度， mm； B— 钢板宽度， mm； Rb— 轧辊许用弯曲应力， MPa。 表 52 常用轧辊材质的许用弯曲应力（单位： MPa） 铸铁 合金铸铁 球墨铸铁 碳素铸钢 碳素锻钢 合金锻钢 70~80 80~90 100~120 100~120 120~140 140~200 △ h≤ 2D（ PmaxpB ） 2 52 式中 : Pmax— 是按式 51 计算所得到的结果， N； p— 平均单位轧制力， MPa。 新建中厚板轧机的主电机不应成为一个限制最大压下量的因素。 综合考虑（ 1）咬入条件；（ 2）轧辊强度；（ 3）电机能力的限制。 本设计采用粗轧和精轧两个阶段轧制，即采用综合轧制法与立辊轧边法相结合，先在粗轧阶段用立辊轧制 1 道次；然后转 90176。 ，在粗轧机上进行宽展轧制 4 道次，即粗轧 4 道次；使坯料的宽度等于成品的宽度；然后再转 90176。 在精轧机上纵轧 11 道次成型，即精轧 11 道次。 从粗轧进入精轧时应设计辊道用于钢板的降温，因为精轧的开轧温度应在 950℃一下。 并且立辊在横轧过程中控制板坯的长度，使其在长度方向上保持不变。 在纵轧阶段，立辊轧边控制板坯的宽度，直至纵轧成形。 在第一道次进行侧轧的时候压下方向五厚度方向，根据经验高度方向高度不变为 220mm。 因此，开始 3 道的压下率需小些，可在 14%左右， 3 道次要考虑轧件表面质量及尺寸精度，压下率可在 10%左右，其它各道可在 18%左右。 轧制道次 n＝ 16，其中 侧轧 1 道次， 粗轧 4 道次，精轧 11 道次， 各道 次 具体压下量 具体 见 附录一。 轧制后轧件尺寸计算公式： h2*b2*l2=h1*b1*l1；其中， h b l2表示某道次轧制后轧件的厚度、宽度、长度， h b l1 表示某道次轧制前轧件的厚度、宽度、长度。 13 例： 轧件初始参数： h=220mm、 b=1500mm、 l=1800mm，第二道次 l1=1862mm、Δ h=33mm、轧前 h1=220mm 求轧后 h b2；第二道次是横扎宽展为 0mm 即轧件长度不便； 计算结果： h2=22033（ mm） =187mm； 根据体积不变原理， b2=220*1500*1800/187/1862mm= 其余各道次数据见 附录一。 在中厚板生产中由于轧件较长，为操作方便，可采用梯形速度图。 根据经验资料取平均加速度 a=40r/min，平均减速度 b=60r/min。 由于咬入能力很富余，且要入时速度高更有利于轴承油膜的形成，故采用稳定速度咬入。 对第 4 道，咬入速度取 n1=20r/min；对其他各道可取 n1=40r/min。 为了减少反转时间，一般采用较低的抛出速度 n2，取 n2=20r/min，但个别间隙时间长的道次可取 n2=40r/min。 各道次的轧制速度见 附录一。 图 51 梯形速度图 如图 51 所示，每道轧制延续时间 tj=tzh+t0，其中 t0 为间隙时间， tzh 为纯轧时间，tzh=t1+t2。 设 v1 为 t1 时间内的轧制速度， v2 为 t2 时间内的平均速度， l l2 为在 t1 及t2 时间内轧过的轧件长度， l 为该道轧后轧件长度，则 v1 = πDn160 m/s 53 v2 = (n1:n22 )πD60m/s 54 t2 = n1。 n2b 55 故减速段长 l2=t2v2，而 t1 = l。 l2v1= l。 t2v2v1 56 对 4 道取 n1=n2=20（因轧件短），即 t2=0。 对其他各道取 n1=40， n2=20，分别计算出轧制时间， 见附录一。 14 例： 计算横扎第二道次轧制时间， n1=20r/min、 n2=20r/min、 D=1m、 b=60r/min、 l= 计算结果： v1=*1*20/60m/s=； V2=（ 20+20） /2**1/60m/s=； t2=0； t1=（ ） /=； 其余各道次数据见 附录一。 间隙时间 t0 的确定取决于压下装置的提升时间、钢板调头和移送时间，电机逆转时间和轧制工艺所需时间。 对四辊轧机，有经验数据。