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1、燕山大学轧机设计课程设计说明书 1700冷轧压下规程设计、机架校核及有限元分析 学院（系）：机械工程学院 班级：10轧钢3班 组员：王风强 黄伟彬 李飞(前) 李志远 郑雷琨 张坤 指导教师：李学通 刘丰 孙静娜 日 期：2013年12月25日燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）： 机械工程学院 基层教学单位：冶金机械系小组成员李志远 黄伟彬 王风强 李飞（前） 张坤 郑雷琨设计题目1700冷轧压下规程设计、机架校核及有限元分析设计技术参数 原料厚度：1-8mm；产品：0.2-2.0mm； 材质： Q235 08F 不锈钢 45#设计要求1、制定轧制规程：确定道次压下量、速度，计算轧制力和轧
2、制力矩；2、设计机架尺寸并进行三维设计和工程图；3、有限元分析一个道次的轧制过程和机架强度校核；工作量1、完成工程图至少1张；2、完成设计计算说明书1份，其中包含有限元分析报告；3、查阅文献5篇以上。工作计划1、2013.12.2 准备参考资料；2、2013.12.212.12 计算；画草图；3、2013.12.12 中期检查；4、2013.12.132013.12.25 工程图，分析，写说明书；5、2013.12.262013.12.27 考核答辩；参考资料1、 徐乐江编著 板带冷轧机板形控制与机型选择冶金工业出版社 20102、王海文主编 轧钢机械设计 机械工业出版社 1986.63、曹鸿
3、德主编塑性变形力学基础与轧制原理 机械工业出版社4、周纪华 管克智 著金属塑性变形阻力 机械工业出版社指导教师李学通 刘丰 孙静娜基层教学单位主任（签字）目 录 前 言.3第1章 HC轧机工作原理.4第2章 冷轧薄板生产工艺流程及轧机特性.52.1工艺流程图.52.2坯料的选择.52.3轧机的主要特性.5第3章 轧制规程及相关参数确定.63.1轧辊主要参数的确定.63.2轧制规程的制定.63.3确定各道次变形抗力.73.4计算各道次带钢张力.83.5各道次轧制力计算.83.6计算轧制力矩.12第4章 有限元分析某道次轧制过程.134.1模拟几何建模.134.2施加载荷及求解过程.134.3读取
4、结果.14第5章 机架的设计及校核.165.1机架主要结构参数的确定.165.2机架强度校核.175.3刚度校核.20第6章 机架的有限元分析.216.1建模过程.216.2施加载荷和求解.216.3读取结果.216.4结论.24设计心得体会.25参考文献.26附表前 言HC轧机全名为HITACHI HIGH CROWNCONT ROLMILL，即日立中心高性能轧辊凸度控制轧机。该机型是日立公司于1972 年研究开发的轧机，两年后正式投入工业化应用。它具有普通四辊冷轧机不能达到的性能和优点，首先在日本得到推广使用，继而受到全世界的瞩目，广泛用于热轧和冷轧生产中的单机可逆轧机、连轧机和平整机。其
5、主要结构特点是:在支撑辊和工作辊之间加入一对能够沿着轧辊轴向相对移动的中间辊，通过中间辊的相对移动来改变轧制压力在带钢方向上的分布，加上工作辊的正负弯辊作用， 对改善带钢板形起到了明显的效果。在国外，除日本各大钢铁公司普遍采用HC轧机机型外，美国、德国、加拿大、瑞典、巴西、墨西哥、韩国等国家均从日本引进了该轧机。在国内，武汉钢铁公司为生产镀锡板基板，1987年首先引进1250HC六辊轧机，之后上海宝钢、辽宁鞍钢等国内各大钢铁公司先后引进了这种轧机机型 。在引进设备的同时，国内相关单位也开始跟踪并开发国产的HC六辊轧机。国产大型六辊轧机已成功地用于工业生产，而且主要的技术水平和功能已达到国外同类
6、设备水平。然而，六辊轧机种工作辊弯辊、中间辊横移、中间辊弯辊三种方式与带材板型的检测、控制相结合，实施有效的闭环控制，目前国内虽然在这方面也取得了不少成绩，但在精确度和稳定性方面仍然需要花大力气研究。由于六辊HC轧机具有良好的板形稳定性和较大的板形调节性，且六辊HC轧机在中间辊轴向移动量和工作辊、中间辊弯辊力匹配合理的条件下，可使所轧制的带钢边部厚度差极小，减小下道工序的剪边量，提高成品率，也可防止由于边部厚度不均而导致的边裂甚至断带。因此，HC系列轧机在金属塑性加工领域所发挥的作用将会越来越大，在其基础上的技术改进和研发也将越来越广泛，这也就要求要有更多的技术人员加入到这一领域中来，进而推动
7、我国相关产业的快速发展。我们这次做的是1700mmHC六辊轧机的设计，我们选用的是五机架连续轧制，设计了9个压下规程和机架设计。第1章 HC轧机工作原理 目前广泛使用的四辊扳带轧机通常是采用具有原始凸度的工作辊和工作辊液压弯辊技术来控制板形的。但由于原始磨削凸度不能适应轧制规程的变化，弯辊装置受辊颈强度和轴承寿命等限制，板形控制的效果不十分理想，需研究新的板形控制方法四辊轧机工作辊的挠度如图2-1所示。由于在工作辊与支承想的接触压扁上存在着有害接触部分，即大于轧制带材宽度的工作辊与支承辊的接触区，因此在接触区的接触应力形成一个使轧辊挠度加大的有害弯矩。这样工作辊的挠度不仅取决于轧制力，而且也取
8、决于轧制带钢的宽度，即接触区宽度。当轧制带材宽度在较大范围内变化时，工作辊上由于弹性压扁不均引起的挠度变化就很大，且反弯作用要被有害弯矩抵消一部分。图2-1 普通四辊冷轧机与HC 冷轧机轧辊变形情况比较为此发明了中间辊可轴向移动的六辊轧机即HC轧机，靠中间辊抽动而消除了辊间的有害接触部分，从而使工作辊挠曲得以大大减轻，同时也使液压弯辊装置能更有效的发挥控制板形的作用。这就是HC 轧机技术的中心所在，辊系示意图如图2-1所示。由于采用了中间辊轴向移动机构，可根据原料尺寸、规格不同而选择不同的中间辊移动量。第2章 冷轧薄板生产工艺流程及轧机特性2.1 工艺流程图图2-1 1-开卷机 2-夹送辊 3
9、-矫直辊 4-液压剪 5-左卷取机 6-左转向辊 7-左真空除油装置 8-六辊轧机（五机架） 9-右真空除油装置 10-右转向辊 11-右卷取机2.2 坯料的选择我们所用的坯料是任务书中所给原料厚度：1-8mm；产品：0.2-2.0mm；我们分别选择的是初始厚度8mm、4mm、1mm，产品厚度最终分别为2mm、1mm、0.2mm，材料我们选的是Q235、不锈钢20MnSi和45#，所以我们制定了9个压下规程，我们只对其中一个Q235,从4mm轧到1mm进行分析。2.3 轧机主要技术特性最大轧制力： 21000kN最大轧制速度： 900m/min喂料速度： 30 m/min开卷张力： 660kN
10、卷曲张力： 6120 kN工作辊规格： 425/3851720mm中间辊规格： 490/4401710mm支承辊规格： 1300/11501720mm第3章 轧制规程及相关参数确定五机架冷连轧，5道次轧制，来料厚度4mm，宽1000mm，材质Q235，成品厚度1mm。3.1 轧辊主要参数确定根据1780六辊HC冷轧机参数确定1700六辊HC冷轧机轧辊直径、材料及淬硬层厚度：工作辊 4251720mm HS=9397 20mm中间辊 4901710mm HS=7580 20mm支承辊 13001720mm HS=6570 30mm辊身材料均采用9Cr2Mo。3.2 轧制规程制定根据五机架轧制道次的压下率分配原则如下表：表3-1 各道次压下率的分配机架12345压下率（%）1825204020352030510可以排出表3-2所示轧制压下规程表：表3-2 轧制压下规程表轧制道次入口厚度h0/mm出口厚度h1/mm压下量h/mm压下率 /%平均厚度hm/mm1431253.5232133.32.5321.
