铝板热轧工艺计算与校核.docx
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铝板热轧工艺计算与校核
第三部分热轧工艺计算
3.1热轧工艺计算包含的内容:
工艺计算是在确定各种计算产品的工艺流程和初选设备的基础上,根据产品
产量的要求、制品的工艺性能以及设备特点,对各主要设备或工序进行具体的科学分析和必要的理论计算,从而确定出各种产品在各工序的准确而具体的生产工艺流程、工艺参数及其各种消耗定额,并确定各部分及各环节之间的协作配套关系。
工艺计算的内容包括:
主要加工工序的工艺规程的制定;编制生产工艺流程定额卡。
制定工艺规程的目的:
充分利用被加工金属及合金的塑性,并达到技术条件的要求;正确的选择使用设备、充分发挥设备潜力,并保证设备的安全;进行高效的生产。
制定工艺规程的内容:
确定出每种计算产品生产工艺流程所经过的各工序的工艺规程(尺寸、形状及各加工到次被加工工件的形状、尺寸变化等)和工艺参数(力、温度、速度及表面介质等条件)。
3.2产品轧制力的计算
产品:
2024铝板
原料
选择热轧机
坯料尺寸
2024铝锭
700/1250,2000四重可逆
200.1200.2000mm
1、分配压下量
根据咬入条件、电机和轧机的能力并参考同类工厂的生产实际数据以及加工合金的组织性能确定轧制规程为:
200—192—176—114—63—35—19—12—8—6
据此可知压下量,△h1=8mm,Ah2=16mm,Ah3=62mm,Ah4=51mm,
△h5=28mm,Ah6=16mm,Ah7=7mm,Ah8=4mm,Ah9=2mm,
2、咬入角a的计算
(1)计算公式:
据△h=Dg(1—Cosa),得久=Cos1(1—―h)
Dg
(2)咬入角a
Cosa1=0.936,Cosa2=0.992,Cosa3=0.969,Cosa4=0.974,Cosa5=
0.986Cosa6=0.992,Cosa7=0.996,Cosa8=0.998,Cosa9=0.999
3、压下率&的计算
(1)计算公式:
&=(△h/H)X100%
(2)压下率&
£1=4%,£2=8.3%,£3=35%,£4=44.7%,£5=44.4%,&6=45.7%,
e7=36.8%,£8=33.3%,£9=25%,
4、接触弧长度L(mm)的计算
(1)计算公式:
L=、RhR=350mm
(2)接触弧长度L(mm)
|c1=52.91,Ic2=74.83,Ic3=147.30,lc4=133.60,Ic5=98.99,lc6=74.83,
Ic7=49.50,lc8=37.42,lc9=26.46,
5、宽展△B(mm)的计算
(1)计算公式:
△B=0.45(△h/H)?
Rh
宽展△B(mm)
△B1=0.97,AB2=2.93,AB3=28.34,AB4=34.65,AB5=25.46,AB6=
19.96,AB7=10.06,AB8=6.73,AB9=3.40,
6、接触面积
F=BLB-扎件轧制前后的平均宽度
(1)轧制后宽度:
B1=1200.9B2=1203.9B3=1232.24B4=1266.89
b5=1292.35B6=1312.31B7=1322.37B8=1329.10B9=1332.50
(2)轧制前后平均宽度:
B=1200.49B2=1202.90B3=1218.07B4=1249.57B5=1279.62B6=1302.33
B7=1317.34B8=1325.74B9=1330.80
(3)接触面积(mm)
Fl=63517.93F2=89978.59F3=179421.71F4=166942.55F5=12669.58
Fe=97453.35F7=65208.32F8=49609.18F9=35212.35
7.摩擦系数热轧选乳化液润滑f=0.35-0.45
8.平均变形速度
_工rh
U=\R转速37.5-75r/min
V指轧辊圆周线速度取0.5-3m/s
U1=0.87U2=1.28U3=3.10U4=2.81U5=7.75=9.668=10.71U8=10.21
Ug=10.88
二.热轧每道次轧制力计算
a.道次平均加工率
if%
7=24.5%
1=2.67%一2=5.56%一3=23.0%=29.7%一5=29.6%_6=30.4%
一8=22.2%一9=16.6%
R
b.计算匚(mm)
①=1.82②=1.99③=3.07④=5.56⑤=10.0⑥=18.42⑦=29.17⑧=43.75⑨
=58.33
n7=1.48n8=1.60n9=1.60
d.计算变形速度:
如上所示
e.查图《铝板生产》4-39得:
(2024铝板再结晶温度为300-310摄氏度)
si=16Mpas2=18s3=20s4=21s5=38s6=40s7=56
s8=58s9=55Mpa
k7=64.4
p6=64.4
ki=18.4Mpak2=20.7k3=23.0k4=24.1k5=43.7k6=46
k8=66.7k9=63.25Mpa
g.计算平均单位压应力:
Pnk
p1=12.88Mpap2=16.56p3=20.7p4=26.57p5=54.60
P5=691t
=609.99
h.计算轧制压力:
p=pF
R=818110.93N=81.8tP2=1490032N=149tP3=371tP4=443t
P6=627tP7=621tP8=529tF9=356t
3.3,轧制力矩和主电机功率计算:
总力矩M=Mz+Mm+Mk+Md——MZ—轧制力矩KN.m
Mm—摩擦力矩
Mk—空转力矩
Md—电机轴上的动力矩
a.轧制力矩Mz计算:
KN.m
MZ=2PLL—接触弧长
—力臂系数:
0.42-0.50
MZ1=39.02KN.mMZ2=100.58MZ3=476.97MZ4=518.90MZ5
MZ6=417.92MZ7=279.63MZ8=176.29MZ9=83KN.m
b.摩擦力矩Mm的计算:
U:
轴承摩擦系数,滚动轴承u=0.003
djm/D=0.67-0.75
Ma1=1.20KN.mMa2=2.19Ma3=5.46Ma4=6.51Ma5=10.16Ma6=9.22
Ma7=9.13Ma8=7.78Ma9=5.24KN.m
对于四辊热轧机:
i传动机构传动比
1传动机构效率,一级齿轮:
0.96-0.98
M耐=1.47KN.m
D1D2分别为工作辊和支承辊直径
Mm2=2.25Mm3=12.63Mm4=14.07Mm5=17.97
Mm6=13.59Mm7=10.78Mm8=7.95Mm9=4.65KN.m
C.空转力矩MK的计算:
MK=(0.03-0.06)Mh
ph
Mh=0.975gMh:
电机额定转矩KN.m
hnhh
Ph:
电机额定功率
nh:
电机基本转速r/min
Mh1=860kN.mMh2=764Mh3=688Mh4=661Mh5=573Mh6=661
Mh7=740Mh8=850Mh9=810KN.m
由上公式得:
MK1=25.8KN.mMK2=22.9MK3=20.0MK4=19.8MK5=17.2
MK6=19.8MK7=22.2MK8=25.5MK9=26.7KN.m
d.动力矩Md计算:
dw一
:
角加速度=40rpm/sdt
由上得Md=6.27KN.m
e.M=Mz+Mm+MK+Md计算:
M,=72.65KN.mM2=132.00M3=514.90M4=559.04M5=559.44
Me=457.58M7=318.63Ms=215.29Mg=120.35KN.m
3.4相关参数的确定:
.热轧机轧制速度的确定
图4—1梯形速度图
由于所选板坯规格较大,轧制过程中轧件较长,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=30rpm/s,平均减速度b=55rpm/s。
由于咬入能力有限,故采用稳定低速咬入,咬入速度取ny=30rpm,恒定转速nh=55rpm为减少反转时间,一般采用较低的抛出速度,抛出速度取np=30rpm轧制速度计
算公式:
VyDny/1000
vhDnh/1000
得出第一到第八道次Vyn=1.46m/sVhn=2.01m/s
(4)第九道次
Vh4Dnh4/10003.14:
700>55/1000/60=2.01m/s
8•确定轧制延续时间
(1)确定平辊轧制纯轧时间
如上图所示,每道次轧制延续时间tj=tzh+t0,其中t0为间隙时间,tzh为纯轧时间t0。
丨为该道轧后轧件长度,各道次粗轧后轧件的长度,根据轧制前后轧件体积相等可得:
l1=20816mm,b=60150mm
粗轧可逆轧制纯轧时间计算公式:
t叫ny叫np1(60lnh"nynfn:
、
zhabnp(D12a2b)
由上式可求:
tzh1=1.65s,tzh2=1.75stzh3=2.08stzh4=2.63stzh5=3.74stzh6=8.13s,tzh7=24stzh8=35.66stzh9=48.32s
(2)确定间隙时间
可逆式中厚板轧机道次间的间隙时间是指轧件从上一轧辊抛出到下一道咬
入的间隔时间。
这一时间通常取轧辊从上一道抛出转速到下一道咬入转速之间的
间隙时间,轧辊压下时间和回送轧件(包括转正90度和对正)时间中的最长时
间。
根据经验数据,可逆式中厚板轧机的粗轧机一般间隙数据取3~6秒,第一道次轧件较短,故间隙时间取3s,第二道后,由于大立辊要侧压,间隙时间取为t°2=8s
(3)确定轧制延续时间
第一道次:
tj1=4.65s第二道次:
也=7.75s
第三道次:
tj3=8.08s
第四道次:
tj4=8.63s
第五道次:
tj5=9.74s
第六道次:
tj6=14.13s
第七道次:
tj7=30s
第八道次:
tj8=41.66s
第九道次:
tj9=52.88s
9•确定逐道温度降轧制温度的确定
为了确定各道轧制温度,必须求出逐道的温度降。
高温时轧件温度降可以按辐射散热计算,而认为对流和传导所散失的热量大致可与变形功所转化的热量相抵消[12]。
由辐射散热所引起的温度降在热轧板、带时,可以用以下公式计算:
4
t12.9-匸
h1000
有时为了简化计算,也可采用经验公式计算
*t;400Z
t
16h1
式中t;、h1――分别为前一道轧制温度「C)和轧出厚度,mm;
Z――辐射时间,即该道的轧制延续时间jZ=tj;
T1――前一道的绝对温度,K;
板坯加热温度定为550C,出炉后温度下降取为50C。
开轧温度500C,由计算可知第一道次到第五道次轧制过程降温很低,不足1C,故可认为前
5道次降温10,又4t6=1.5C,At7=9C,At8=18C,At9=22C则热轧后温度T末=398.5C
3.5,热轧机组校核
Mh=0.975>P-^XgkNm
nh
而Ph=3600kW;nh=40.9r/min
由此得:
Mh=841.03kNm-
最大允许转矩[My]=2.25Mh=1893.31kNm因Mmax=559.44kNmv[My]=1893.31kNm-故轧机运转是安全的。
等效力矩的校核
轧机在工作时电动机的负荷是间断式的不均匀的负荷,而电动机的额定力矩
是指电动机在此负荷下长期工作,其温升在允许的范围内的力矩[18]。
为此必须
计算出等效力矩,其值按下式计算:
Mjum
式中Mjum—-—等效力矩,kN・m;
tn――轧制时间内各段纯轧时间的总和,S;
tn――轧制周期内各段间隙时间的总和,S;
Mn——各段轧制时间所对应的力矩,kN-m;
Mn——各段间隙时间对应的空转力矩,kN•m;
按上式可计算出轧机等效力矩Mjum=253.22kNm
因Mjum=253.22kNmv559.44kNmv1893.3kNm
故轧机运转是安全的。
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