板带钢轧制工艺课程设计（新）(2)

道次压下量通常有两种分配规律。

1）中间道次有最大的压下量。开始道次受到咬入条件的限制，同时考虑到热轧的破鳞作用及坯料的尺寸公差等，为了留有余地，给予小的压下量。以后为了充分利用钢的高温给予大的压下量。随着轧件温度下降，轧制压力增大，压下量逐渐减小。最后为了保证板形采用较小的压下量，但这个压下量又必须大于再结晶的临界变形量，以防止晶粒过粗大，如图2-1（a）所示。

2）压下量随道次逐渐减小。 压下量在开始道次不受咬入条件限制，开轧前除鳞比较好，坯料尺寸比较精确，因此轧制一开始就可以充分利用轧件的高温采用大的压下量，以后随轧件温度的下降压下量逐渐减少，最后1～2道次为保证板形采用小的压下量，须大于再结晶的临界变形量，如图2-1（b）所示。这种压下分配规律在二辊可逆和四辊可逆式轧机上经常使用。

图2-1 两种道次压下量的分配规律

从上述压下量分配来看，总的趋势是压下量由大到小，但是相对压下量在相当多的道次范围内却是逐渐上升的。咬入角的限制一般只在开始道次起作用，板形限制一般只在终了1～2道次起作用，中间道次可按轧辊强度和电机能力所允许的最大压下量（这部分约占1／3以上的道次）。这部分的压下量分配有两种方法可供选择：一种是等强度的方法，即使金属对轧辊的压力按道次（在连轧机上按机架）是相等的；另一种是等能耗分配方法，即使电机的能耗按道次或机架分配相等，或者当连轧机机座电机功率不相等时，使各电机的相对负荷相等或按某一系数分配（负荷分配系数）。第一种方法充分利用了轧辊强度，由于轧制力相等在连轧时对各架轧辊的摩损相同，有利于统一换辊。第二种方法充分利用了电机的能力，获得较高的轧制速度和小时产量，显然此时在各机架上或各道次上对轧辊的压力将是不同的。这两种方法选择哪一种，视具体条件的薄弱环节而定。如四辊轧机则往往电机功率为限制压下量的因素。

2.3.3 速度制度的选择

中厚板轧制一般采用可调速的可逆式轧制，正确选择这类轧机的速度制度是快速轧钢的重要环节。 （1）速度制度的类型

可逆式轧制的速度图有两种类型： 1）梯形速度图 如图2-2所示。其各部分组成如下：0～时间内，转速从0增至，为空载加速阶段；时间内，转速由增至（为轧件咬入速度），为负载加速阶段；时间内，转速保持恒速，为高速轧制阶段；时间内，转速从降至（为轧件的抛出速度），为负载减速阶段；时间内，转速从降至零，为空载减速阶段。之后开始反向转动。

n2 n1 n3 ,,,,t1 t2 t3 t4 0 t5’ 时间t t1 t2 t3 t 4 t5

转速n 249

图2-2 可逆式轧机梯形速度图

由图可见，是纯轧时间，是第一道与第二道之间的间隙时间。

2）三角形速度图如图2-3所示。三角形速度图与梯形速度图相比，没有等速轧制阶段，其它各段相同。 由上述两种速度图可知：一个轧制道次的纯轧时间为：

tz?t4?t1（梯形速度图）

tz?t3?t1（三角形速度图）

两道次间的非轧制时间即间隙时间，t3~t1。即上道次空转减速时间与下道次空转加速时间。

n2 n1 n3 t1’ t2’ t3’ t4’ 0 t1 t2 t 3 t4 图2-3 可逆式轧机三角形速度图

?转速n 时间t 轧制节奏时间T

（2-13）

式中 ——各道次纯轧时间的总和；

——各道次之间间隙时间的总和；

——前一根轧件轧完至下一根轧件开始轧制的间隔时间。

三角形速度图的生产率高于梯形速度图的生产率，但采用三角形速度图时，若转速高于电机额定转速，则允许的力矩要降低，当轧件较长时，还可能超过电机的最高转速。因此，应根据轧件长度，电机的调速范围和对轧制周期的要求确定选用哪种速度图。

（2）合理速度制度的确定

制定可逆式轧机的速度制度包括：确定选用何种速度图（三角形、梯形），选择各道次的咬入和抛出转速，计算最大转速及纯轧时间，确定间隙时间。

1）咬入和抛出转速的选择

咬入和抛出转速确定的原则是：获得较短的道次轧制节奏时间、保证轧件顺利咬入、便于操作和适合于主电机的合理调速范围。咬入和抛出转速的选择不仅会影响本道次的纯轧时间，而且还会影响到两道次间的间隙时间。

由于压下的动作时间随各道压下量而定，轧辊逆转、回送轧件时间可以根据所确定的咬入、抛出转速改变，道次间的间隙时间要大于或等于压下时间、轧辊逆转、回送轧件时间。

250

A2 t 图2-4 三角形速度图 图2-5 梯形速度图

t

这样轧辊咬入和抛出转速的选择就应当本着在调整压下时间之内完成轧辊逆转动和在保证可靠咬入的前提下

获得最短轧制时间这个原则。

因此，对于第一道或者是受咬入条件限制的道次就要从咬入条件出发考虑咬入速度。对于最后一道为了缩短纯轧时间，缩短轧件在辊道间的运送时间，抛出速度就可以较高。

中间道次则应使前一道的抛出速度与后一道的咬入速度相等，此时有最短的轧制节奏。

tj??n3n1? ba??n3?n1式中 a、b——主电机加、减速度。

2）最大转速与纯轧时间的计算 对于三角形速度图（见图2-4）

tjab(a?b) （2-14）

1n?n1n?n3Ag?(n2?n1)21?(n2?n3)2

2a2b60lAg?

?D则最大转速计算得

2?ab?120ln12n3??n2??? （2-15） ??(a?b)??Dab?式中 D——轧辊直径；

l——轧件轧制长度。

三角形速度制度的纯轧时间：

（2-16）

对于梯形速度图（见图2-5），梯形速度图的等速段轧辊转度可在不超过电机允许的最大转速范围内选取。

Ag?故等速轧制时间：

1n?n1n?n3(n2?n1)21?(n2?n3)2?n2(t3?t2) 2a2b

22?1?60ln12n3(a?b)n2 （2-17） (t3?t2)??????n2??D2a2b2ab?加速轧制时间：

251

（2-18）

减速轧制时间：

（2-19）

故梯形速度制度的纯轧时间为：

2.3.4 温度制度的确定

精确计算各道次轧制温度是为了准确计算轧制压力，并进行轧辊强度、电机能力校核的依据。热轧时轧件的温度下降与辐射、对流、接触传导的热量损失有关，也与轧制变形功、摩擦所转化的热量有关。热轧时的辐射散热是最主要的，以对流、接触传导的热量损失与轧制变形功、摩擦所转化的热量引起的温升相抵消，对辐射传热公式进行修正并得出温降经验公式：

?t?12.9ZT14() （2-20） h11000式中 △t——道次间温降；

T1——上一道次的轧件温度；

Z——辐射时间，即上一道次轧制至下一道次轧制的延续时间，为上一道次的纯轧时间与轧后的间隙时间之和；

h1——上一道次轧制后的厚度。

在应用上述公式进行道次温度计算时，可逆轧制道次间头尾交替进行，为保证设备运行的安全性，始终以轧件尾部脱离轧辊一端作为道次温度计算依据。

在上述温降公式应用上，要对计算结果进行修正。温降小于5℃时按5℃选取，5～10℃时按10℃选取。 中厚板钢冷却制度包括确定开始冷却温度、终了冷却温度和冷却速度。通常轧后冷却装置总是尽可能地接近于轧机，使轧完的钢板能及时得到冷却，所以冷却开始温度接近于轧制终了温度。冷却开始温度越高（在Ar3以上），强度提高就越大，冷却开始温度越低，强度提高较少，但材料的韧性比较高。

冷却终了温度影响到铁素体的晶粒尺寸，第二相的种类、数量、硬度等，其变化规律比较复杂。一般停止冷却的温度都在Ar1以下，终了温度对低碳钢影响较大，对高碳、低锰钢的影响较小。根据对材料性能的要求，通过试验确定冷却终了温度。

冷却速度提高，材料的强度也提高，冷却速度的控制以不产生马氏体为原则，一般冷却速度取10℃／s左右。

总之轧后冷却对提高材料的强度效果较大，而低温轧制（未再结晶区的轧制）对提高材料的韧性效果较大，这两者的配合即可得到综合机械性能良好的钢材。

对于高强度钢板采用轧后直接淬火，这不仅节省了能源，而且直接淬火回火材的性能优于传统的调质材。 因为中厚板的板厚、板宽都大于带钢，又没有卷取过程，冷却时容易造成性能不均匀，板形变坏，冷却后又不能进行矫直，因此中厚板的轧后冷却除了要确定合适的冷却工艺外，还必须有合适的冷却设备和方式，这样才能使冷却工艺用于生产。

2.3.5 辊型制度的制定

辊型制度是通过轧辊辊型设计实现的。轧辊辊型设计的目的就是要予先设计出合理的轧辊磨削凸凹度曲线，以补偿轧制时辊缝形状的变化量，获得横断面厚度较均匀的板材产品。在辊型设计时，对于轧辊的磨损不必考虑，而是在辊型使用和调整时加以考虑。这是因为轧辊磨损是时间的函数，新使用的轧辊无磨损，而在使用过程中轧辊磨损量随时间增长而增加。故设计辊型只考虑轧辊的不均匀热膨胀和轧辊的弹性弯曲变形。

辊型设计的内容为确定轧辊辊身中部的磨削总凸（凹）度值（即所需总辊型值）及其在一套轧辊上的分配；设计合理的辊型曲线。

轧辊的辊型值：

252

?y?Dc?De （2-21）

式中 ?y——轧辊辊型值或轧辊凸度，当为正值时为凸辊形，为负值时是凹辊形；

Dc、De——轧辊辊身中部、边部辊径。

原始辊型的合理选择或设计，是以正常生产条件下，相对稳定的轧制力、辊温及辊身磨损等特点为依据而进行的。在不正常情况下如何调整辊型，要靠操作、控制完成，因此，为得到良好板形的钢板，要进行合理的辊型设计，并配合辊型控制才有可能。在生产中原始辊型的选定，不完全是计算，主要靠经验积累数据与必要的理论计算，通过不断的修改才能确定。检验辊型是否合理，可以从下列条件衡量：

1）产品厚度公差的稳定性。 2）轧辊使用寿命，换辊周期。 3）钢板在轧制中是否稳定。 4）辊型调整方便程度。

（1） 确定总原始（磨削）凸度

一套轧辊的总原始凸度（或原始辊型）系指一套轧辊在首次使用时所有轧辊的总挠度，总的有效温度及辊缝凸度的代数和。

（2-22） 式中

???Y?Yy——一套轧辊总的原始凸度； ——一套轧辊的总挠度；

f?L——承载辊缝凸度；

T——一套轧辊的总热凸度。

1） 轧辊挠度计算

对于二辊轧机，对轧辊弯曲变形的考虑，主要是计算辊身中间与辊身边缘的挠度差，此差值即为轧辊挠度（见图2-6）。

（2-23）

式中 P——轧制压力； D——轧辊直径；

E、G——轧辊弹性模量、弹性剪切模量；

a、b、L——压下缧丝间距、轧件宽度、轧辊辊身长度。

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