板带轧机课程设计.docx

河北理工大学冶金与能源学院

课程设计

题目：1250热轧板带轧制规程设计与辊型设计

专 业：材料成型与控制工程
班 级：05成型（2）
学生姓名：李小同
指导老师：马劲红
日 期：2023年3月3日

目 录
1 概述 1
2 1250中宽带生产工艺 1
2.1 原料及产品介绍 1
2.2 重要设备的选择 2
2.2.1 立辊选择 2
2.2.2 轧机布置 3
2.2.3 粗轧机的选择： 4
2.2.4 精轧机的选择： 4
2.2.5 绝热保温罩与炉巻箱的选择 6
3 压下规程设计与辊型设计 7
3.1 压下规程设计 7
3.2 道次选择拟定 7
3.3 粗轧机组压下量分派 7
3.4 精轧机组的压下量分派 8
3.5 校核咬入能力 9
3.6 拟定速度制度 9
3.7 轧制温度的拟定 12
3.8 轧制压力的计算 13
3.9 辊缝计算： 16
3.10 精轧轧辊转速计算 16
3.11 传动力矩 17
4 轧辊强度校核与电机能力验算 18
4.1 轧辊的强度校核 19
4.1.1 支撑辊弯曲强度校核 19
4.1.2 工作辊的扭转强度校核： 21
4.2 电机的校核 22
4.2.1 静负荷图 22
4.2.2 主电动机的功率计算 23
4.2.3 等效力矩计算及电动机的校核 23
4.2.4 电动机功率的计算 24
5. 板凸度和弯辊 25
5.1 板型控制理论 25
5.2 板型控制策略 26
5.3 板凸度计算模型 27
5.4 影响辊缝形状的因素 28
5.4.1 轧辊热膨胀对辊缝的影响 30
5.4.2 轧辊的磨损对辊缝的影响 31
5.4.3 原始辊型对辊缝的影响 31
5.4.4 入口板凸度对辊缝的影响 31
5.4.5 轧辊挠度计算 31
5.5 弯辊装置 33
5.5.1 弯曲工作辊 33
5.5.2 弯曲支撑辊 33
5.6 CVC轧机的抽动量计算 33
结 论 35
参考文献 35

1 概述
连轧时间短，温降少，占地少，产量高。1924年，自从美国第一台带钢热连轧机投产以来，连轧带钢得到很大的发展。从手动调节到PID设定，从简朴计算机控制到计算机系统多层分布式控制，加上液压压下，液压弯辊，CVC辊型控制等新技术的使用，热连轧机的产量、精度、板型质量得到很大提高。热轧带钢生产线重要涉及粗轧和精轧。粗轧轧件短，一般为可逆轧制，精轧为6~7架连轧，成为1/2连轧或3/4连轧。目前，粗轧轧机能力越来越大，控制凸度能力显著增强，从粗轧就检测凸度和厚度，为精轧提供优质中间坯料，保证精轧稳定轧出符合技术规定的带卷。粗轧采用大压下，可以减少道次，提高中间坯温度。近来坯料厚度也恢复本来220mm以上，为多品种、高档次产品生产奠定基础。
2 1250中宽带生产工艺
任何公司没有优质的产品质量就无法长期生存，没有众多的品种和高档次拳头产品，就不能在剧烈竞争中占领市场。板带轧制生产线先进合理的工艺技术是保证板材厚度尺寸精度和良好的板形的物质基础。简陋省略的工艺已经无法在市场低迷的环境下获得利润。
不同宽度的热带有不同的用途，也需采用不同工艺技术。热带300mm以下是窄带，多用来生产焊管。300~600mm为中窄带，常用来生产五金或焊接结构梁。600~1000mm为中宽带，薄带卷可以冷轧用于家电。这些产品的轧机一般不安装昂贵的液压压下、弯辊、板型控制设备，只能依靠坯料加热温度控制轧制力，调节板型。
1100~1500mm为宽带，最宽为2023mm，它们的轧机都安装液压压下、在线弯辊、板型控制。2023mm超宽热卷多是用于冷轧镀锌汽车板，由于宽带质量优良，国外主张取消中窄带，用超宽带进行纵剪分切，得到不同宽度卷材，提高成材率。
轧辊越窄，板型凸度控制越容易，且市场对于1m以下冷轧板材，如家电板、家具板或汽车辅助板有较大需求，故按照设计任务书规定，设计典型产品为1m板材，生产厚度精度高、板型优良、表面光洁度高的高档次多品种、宽范围多规格热轧带卷。
1250热带轧机适合轧制带宽为600~1000mm左右的板材。本设计规定既可以生产冷轧需要的2.2mm薄卷，也可生产25mm结构用厚带。
2.1 原料及产品介绍
依据任务规定典型产品所用原料：
规格： 板坯厚度：250mm
钢 种：Q195
最大宽度：1050mm
长 度：8.5m
产品规格：
厚 度：2.6mm
板凸度：6μm
坯料单重：18吨
由于所给坯料宽度较小，并且在粗轧机前部安装有大立辊，所以侧压有效，可以少量控制成品宽度。
坯料选用250mm厚需要较多道次，但对保证压缩比，生产优质板材具有重要意义，生产普板时可以减少原料厚度，以减少道次增长产量。
坯料宽度限定8.5m，加热炉内宽度9.2m，有助于设计高温（1350℃）步进炉，以便为此后生产高牌号硅钢、低合金管线钢储留设备能力。
2.2 重要设备的选择
轧钢机是完毕金属轧制变形的重要设备，因此，轧钢机能力选取的是否合理对车间生产产量、品种和规格具有非常重要的影响。
选择轧钢设备原则：
（1） 有良好的综合技术经济指标；
（2） 轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简朴，维修方便；
（3） 有助于实现机械化，自动化，有助于工人劳动条件的改善；
（4） 备品备件要换容易，并有助于实现备品备件的标准化；
（5） 在满足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑；
（6） 保证获得质量良好的产品，并考虑到生产新品种的也许；
热带轧机选择的重要依据是：车间生产的钢材品种和规格。轧钢机选择的重要内容是：选取轧机的架数、能力、结构以及布置方式。最终拟定轧钢机的结构形式及其重要技术参数。
目前强力粗轧机已经达成单位宽度轧制力2.6t，本设计1250轧机，取轧制力最大3200吨。
2.2.1 立辊选择
立压可以齐边（生产无切边带材）、调节板坯宽度并提高除磷效果。立压轧机涉及：大立辊、小立辊及摆式压力机三种，各自特点如下：
大立辊：占地较多，设备安装在地下，造价高，维护不方便。而其能力较强，用来调节坯料宽度。
小立辊：能力较小，多用于边部齐边。
摆式侧压：操作过程接近于锻造，用于控制头尾形状，局部变形，提高成材率效果较好。缺陷是设备地面设备占用场地较多，造价较高。
本设计采用连铸坯调宽，生产不同宽度带卷，选择小立辊齐边。
2.2.2 轧机布置
现代热带车间分粗轧和精轧两部分，精轧机组大都是6~7架连轧，但其粗轧机数量和布置却不相同。热带连轧机重要区分为全连续式，3/4连续式和1/2连续式，以及双可逆粗轧等。（1）全连续式：
全连续式轧机的粗轧机由5~6个机架组成，每架轧制一道，所有为不可逆式。这种轧制机产量可达500~600万吨/年，产品种类多，表面质量好。粗轧全连轧布置见图1a。但设备多，投资大，轧制流程线或厂房长度增大。并且由于粗轧时坯料短，轧机效率低，连轧操作难度大，效果并不很好，所以一般不采用粗轧连轧设计。
（2）3/4连续式

图1 各种热连轧及布置图

3/4连续式布置形式是先用二辊轧机轧一道，然后设立1架可逆式轧机轧制3或5道，再由后面两架轧机连续轧制一道（见图1（b））。后面这两道看上去作业率不高，但它是保证中间坯尺寸和凸度的关键，使精轧产品质量和轧制过程稳定。
此外，这种布置采用250 mm厚坯，轧制压缩比大，产品种类全面，曾经是国外流行的布置。
（3）半连续式:
半连续式轧机有两种形式：图1(C)中粗轧机组由一架不可逆式二辊破鳞机架和一架可逆式四辊轧机架组成，一般使用坯料在150mm以下，轧制5道次，对凸度厚度控制难度大。重要生产普通钢种带卷。高档品种开发难度大，较厚产品也较少生产。并且为保单卷重，经常设计坯料很长（最高14米），使加热炉过宽，大大限制了加热温度。这类轧机假如使用230mm厚坯，则轧制道次过多，温降过大。但这种布置假如粗轧机能力特别大，如太钢1549热连轧线，辅助必要的检测设备，也可达成道次少温降小，中间坯温度稳定的规定。
图2-1(d)中粗轧机是由两架强力四辊可逆式轧机组成，这种布置即提高轧机运用率，又能使轧机数量较少，稳定中间坯凸度，减少温降，故为当前流行方案。
根据任务书规定，本设计采用2架强力四辊可逆轧机组成粗轧机组，第一粗轧机前安装小立辊轧机，对侧边进行有效修正。
2.2.3 粗轧机的选择：
过去粗轧，为了增大工作辊辊径，提高咬入能力，多选择二辊轧机，但是二辊轧机产生的挠度较大，不能满足凸度控制规定。现代四辊轧机，其工作辊直径已大大提高，并且安装液压平衡弯辊，使轧辊挠度可控。
本设计两架粗轧机具体资料如下：
参考太钢1549及港陆1250生产实际，初步拟定轧机各部件相关尺寸如下：
轧机类型： 四辊可逆式轧机
工 作 辊:
轧辊直径： 1000mm
辊身长度： 1250mm
轧辊材料： 铸 钢
支 承 辊:
轧辊直径： 1450mm
辊身长度： 1250mm
辊身材料： 合金锻钢
其中，第一架采用电动压下，行程大。第二架采用长行程液压缸，且装配弯辊装置，用于控制板凸度，且规定粗轧都达成单位宽度2.5t，两架轧机能力为3200t。第二架粗轧还CVC窜辊，提高中间坯板形控制能力。
2.2.4 精轧机的选择：
热轧带钢精轧机普遍采用长行程液压压下、板型控制。板型控制手段除弯辊外尚有：CVC轧机、HC轧机、PC轧机。现将各型轧机简要介绍如下：
CVC轧机: 轧辊凸度连续可变的轧机——CVC（continuously variable crown）轧机属于一种新型的四辊轧机。这种方式大压下，大张力时，辊系稳定好，国内外热连轧市场占70%。
图2为CVC轧机的轧辊原理图，轧辊整个外廓磨成S型（瓶型）曲线。上下轧辊互相错位180度布置，形成一个对称的曲线辊缝轮廓。这两根S型轧辊可以轴向移动，其移动方向一般是相反的。由于轧辊具有对称S型曲线。
在轧辊未产生轴向移动时，轧辊构成具有相同高度的辊缝，其有效凸度等于零(a)图。在上辊向左移动、下辊向右移动时，板材中心处两个轧辊轮廓线之间的辊缝变大，此时的有效凸度小于零(b)图。假如上辊向右移动下辊向左移动的板材中心处两个轧辊轮廓线之间的辊缝变小，这时的有效凸度大于零(c)图。CVC轧辊的作用与一般带凸度的轧辊相同，但其重要优点是凸度可以在最小和最大凸度之间进行无级调整，这是通过具有S型曲线的轧辊做轴向移动来实现的。CVC轧辊辊缝调整范围也较大，与裹辊装置配合使用时如1700板轧机的辊缝调整量可达600um左右。由于工作辊具有S型曲线，工作辊与支撑辊之间是非均匀接触的。实践表白，这种非均匀接触对轧辊磨损和接触盈余不会产生太大的影响。
精轧基本遵守比例凸度，各道凸度相对 图2 CVC轧机的轧辊原理图
于延伸率是拟定值。各道最佳凸度是由轧辊原始凸度，膨胀凸度，弯辊凸度，CVC挠曲凸度，目的凸度根据来料凸度拟定。
HC轧机： HC轧机为高性能板型控制轧机的简称。当前用于日本生产的HC轧机是在支持辊和工作辊之间加入中间辊并使之横向移动的六辊轧机，其特点有：（a）HC轧机具有很好的板形控制性，多用于小辊径冷轧；（b）HC轧机可显著提高热带钢的平直度；（c）压下量由于不受板型限制而可适当提高。
PC轧机：对辊交叉轧制技术（Pair Cross Roll）。PC轧机的工作原理是通过交叉上下成对的工作辊和支撑辊的轴线形成上下工作辊间辊缝的抛物线，并与工作辊的辊凸度等效。虽然可以安装在线ORG，但使用效果欠佳，鞍钢1780、唐钢1810采用后证明稳定性稍差。
所以，本设计F1~F5采用当今主流轧制设备CVC轧机。
所有七架四辊精轧机纵向排列，间距为6米；F1~F7均有正弯辊系统，F1~F7实行了长行程液压厚度自动控制(AGC)技术，使带钢误差控制得到全面保证。轧线上装设水雾冷却和除尘系统，小车换辊技术，强力可调层流冷却设备，卷取厚度达成25mm。所有支撑辊采用油膜轴承静动压系统，增大支撑辊辊颈。
2.2.5 绝热保温罩与炉巻箱的选择
为了减少输送辊道上的温度降以节约能耗，近年来很多热带车间还在采用在输送辊道上安顿绝热保温罩或补偿加热炉，或在轧件出粗轧机组之后采用热卷取箱进行热卷取等新技术。辊道保温罩绝热块的结构如图3所示；它运用逆辐射原理，以耐火陶瓷纤维做成绝热边，受热的一面覆以金属屏膜。受热的金属膜(0.05~0.5mm厚)迅速升温至高温，然后作为发热体将热量逆辐射返回钢坯。这种保温罩结构简朴，成本低，效率高，采用它以后可减少加热炉出坯温度达75℃，从而提高成材率0.15%，节约燃耗14%，还可以提高板带末端温度约100℃使板带温度更加均匀，可以轧出更宽更薄重量更大及精度性能质量更高的板卷，并且，可使带坯在中间辊道停留达8分钟，而仍保持可轧温度，便于解决事故，减少废品，提高成材率。

图3 辊道保温罩逆辐射绝热块结构示意图
1——绝热毡；2——金属屛；3——金属屛的折叠部分；4——安装件
热卷取箱结构如图4所示。其重要优点为：1).粗轧后在入精轧机之前进行热卷取。以保存热量，减少温度下降，保温可达90%以上；2)首尾倒置开卷，以尾为头喂入轧机，均化板带的头尾温度，可以不用升速轧制而大大提高厚度精度；3)起储料作用，这样可增大卷重提高产量；4)可延长事故解决时间约为8~9分钟，从而减少废品及铁皮损失，提高成材率；5)可使中间辊道缩短约为30%—40%，节省厂房和基础设施投资。因此在热轧带钢生产中采用热卷取箱式发展的方向；6)减少氧化铁皮，热卷取箱卷取的大量二次氧化铁皮剥落，进而提高表面质量。
炉卷箱参数：1060mm
允许带坯厚度：15~30mm
带坯宽度：600~1100mm
带卷重量：17T
单位宽度卷重：15.5kg
入口带坯温度：900~1160℃
带卷内径：160mm
卷曲速度：1.5~6.0m/s 图4 热卷取箱结构示意图
反开卷速度：0~5.5m/s 1—支撑辊；2—托辊；3—弯曲辊；4—推杆
3 压下规程设计与辊型设计
3.1 压下规程设计
压下规程设计的重要任务就是要拟定由一定的板坯轧成所规定的板、带产品的变形制度，亦即要拟定所需采用的轧制方法、轧制道次及每道次压下量的大小，在操作上就是要拟定各道次辊缝的位置（即辊缝的开度）和转速。因而，还要涉及到各道次的轧制速度、轧制温度及前后张力制度及道次压下量的合理选择，因而广义地来说，压下规程的制定也应当涉及这些内容。
通常在板、带生产中制定压下规程的方法和环节为：(a)在咬入条件允许的条件下，按经验配合道次压下量，这涉及直接分派各道次绝对压下量或压下率、拟定各道次压下量分派率（△h/∑△h）及拟定各道次能耗负荷分派比等各种方法；（b）制定速度制度，计算轧制时间并拟定逐道次轧制温度；（c）计算轧制压力、轧制力矩；(d)校验轧辊等部件的强度和电机功率；（e）按前述制定轧制规程的原则和规定进行必要的修正和改善。
3.2 道次选择拟定
轧钢机机架数目的拟定与很多因素有关，重要有：坯料的断面尺寸、生产的品种范围、生产数量的大小，轧机布置的形式、投资的多少以及建厂条件等因素。但在其他条件即定的情况下，重要考虑与轧机布置的形式有关。本设计采用连续式布置，因此机架数目应不少于轧制道次即可拟定机架数目了。
本设计根据板坯厚度为250mm；成品厚度为2.6mm，选择平均压下系数 ū=1.36，则轧制总道次N为：
N=logμσ/logμp=log2502.6/log1.36=14.8 （1）
式中 N――机架数目；
μσ――由坯料到成品的总延伸系数；
μp――各道次的平均延伸系数。
故: 选总15道次，其中粗轧8道次（5+3），精轧7道次。
3.3 粗轧机组压下量分派
根据板坯尺寸、轧机架数、轧制速度以及产品厚度等合理拟定粗轧机组总变形量及各道次压下量。其基本原则是：
(1)由于在粗轧机组上轧制时，轧件温度高、塑性好，厚度大，故应尽量应用此有利条件采用大压下量轧制。考虑到粗轧机组与精扎机组之间的轧制节奏和负荷上的平衡，粗轧机组变形量一般要占总变形量的70~80%。
(2)提高粗轧机组轧出的带坯温度。一方面可以提高开轧温度，另一方面增大压下也许减少粗轧道次，同时提高粗轧速度，以缩短延续时间，减少轧件的温降。
(3)考虑板型尽量按照比例分派凸度，在粗轧阶段，轧制力逐渐较小使凸度绝对值渐少。但是，第一道考虑厚度波动，压下量略小，第二道绝对值压下最大，但压下率不会太高。
本设计粗轧机组由两架四辊可逆式轧机组成，各轧制5道和3道次，各道次的压下量分派如下：
表1 粗轧压下量分派
道 次
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
延伸系数分派
1.34
1.35
1.36
1.38
1.40
1.39
1.36
1.33
出口厚度（mm）
250
194
153
98
71
52
38
28
压 下 量（mm）
56
58
38
27
19
14
10
7
压下率（%）
22.4
29.9
28.0
27.6
26.8
26.9
26.3
25.0
轧件长度（m）
11.0
13.9
21.7
29.9
40.9
55.9
75.9
101.2
3.4 精轧机组的压下量分派
精轧机组的重要任务是在5~7架连轧机上将粗轧带坯轧制成板形、尺寸符合规定的成品带钢，并需保证带钢的表面质量和终轧速度。
1）精轧各架压下量分派
精轧连轧机组分派各架压下量的原则；一般也是运用高温的有利条件，把压下量尽量集中在前几架，在后几架轧机上为了保证板型、厚度精度及表面质量，压下量逐渐减小。为保证带钢机械性能防止晶粒过度长大，终轧即最后一架压下率不低于10%，此外，压下量分派应尽也许简化精轧机组的调整和使轧制力及轧制功率不超过允许值。
依据以上原则精轧逐架压下量的分派规律是：第一架可以留有余量，即考虑到带坯厚度的也许波动和也许产生咬入困难等，使压下量略小于设备允许的最大压下量，中间几架为了充足运用设备能力，尽也许给以大的压下量轧制；以后各架，随着轧件温度减少、变形抗力增大，应逐渐减小压下量；为控制带钢的板形，厚度精度及性能质量，最后一架的压下量一般在10~15%左右。精轧机组的总压下量一般占板坯所有压下量的10~25%。
本次设计采用7架连轧，结合设备、操作条件直接分派各架压下量如下：μ=1.34
精轧机组压下量分派及各项参数如表(2)所示:

表2 精轧机组压下量分派及参数
道 次
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
延伸率分派
1.3
1.42
1.4
1.35
1.3
1.3
1.3
入口厚度（mm）
21
15
9.7
6.7
5.1
4.0
2.2
压 下 量（mm）
6.0
5.3
3.0
1.6
1.1
0.8
0.6
压 下 率（%）
2.6
35.3
30.9
23.9
21.6
20.0
18.8
轧件长度(m)
141.7
219.1
317.2
416.7
531.3
664.1
871.3
3.5 校核咬入能力
热轧钢板时咬入角一般为15～22°，低速咬入可取20°，由公式
（2）
将各道次压下量及轧辊直径代入可得各轧制道次咬入角为：
表3 粗轧各道次咬入角的校核
道 次:
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
轧辊直径（mm）
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
压下量（mm）
56
58
38
27
19
14
10
7
咬入角(°)
19.30
19.61
16.4
--
--
--
--
--

精轧机各架所轧轧件的厚度较小，精轧咬入角校核省略。
3.6 拟定速度制度
(1)粗轧速度制度
粗轧为保证咬入，采用升速轧制。根据经验资料，取平均加速度a=40rpm/s，平均减速度b=60rpm/s。由于咬入能力很富裕故可采用稳定高速咬入，考虑到粗轧生产能力与精轧生产能力得匹配问题，拟定粗轧速度如下：咬入速度为n1=40rpm/s，抛出速度为n2=20rpm/s
(2)粗轧轧制延续时间：每道次延续时间
，
其中为间隙时间，为纯轧制时间，

设v1为t1时间内的轧制速度，v2为t2时间内的平均速度，则
，
(D取平均值)
减速时间
减速段长 ，
稳定轧制段长 ，
。
轧制第一二道次时，以第一架为计算标准，n1=30rpm/s，n2=30rpm/s，轧件长度，减速时间s，减速时平均速度
,
＝0,V1=1.57m/s,
。
则轧制延续时间为6.98s。按照以上公式可求得粗轧各道次轧制时间：
表4 各道次轧制时间
道 次
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
轧制时间(S)
7.0
10.0
13.8
12.8
17.4
19.9
26.9
35.9

速度梯形图如下：
图5 可逆轧制速度图
由于两架粗轧机间距7m，所以轧件尾部从前一架轧机出口到后一架入口所需时间t12=7/1.7=4.1s由于轧件较长，取间隙时间t0＝3s所以粗轧总延续时间
t=6.98+9.95+13.81+12.75+17.39+19.85+26.90+35.85+3*8=167.48s
(3)精轧速度制度拟定
拟定精轧速度制度涉及：拟定末架的穿带速度和最大轧制速度；计算各架速度及调速范围；选择加减速度等。
精轧末架的轧制速度决定着轧机的产量和技术水平。拟定末架轧制速度时，应考虑轧件头尾温差及钢种等，一般薄带钢为保证终轧温度而用高的轧制速度；轧制宽度大及钢质硬的带钢时，应采用低的轧制速度。本设计典型产品2.6mm，故终轧速度设定为12m/s左右。
末架穿带速度在10m/s左右，带钢厚度小，其穿带速度可高些。穿带速度的设定可有以下三种方式：
(1)当选用表格时，按标准表格进行设定；
(2)采用数字开关方式时，操作者用设定穿带速度的数字开关进行设定，此时按键值即为穿带速度；
（3）其它各架轧制速度的拟定：当精轧机末架轧制速度拟定后，根据秒流量相等的原则，各架由出口速度拟定轧件入口速度。根据各架轧机出口速度和前滑值求出各架轧辊线速度和转速。
各道轧件速度的计算：
已预设末架出口速度为12m/s由经验向前依次减小以保持微张力轧制（依据经验设前一架出口速度是后一架入口速度的95％）依据秒流量相等得：

根据以上公式可依次计算得：
表5 各道次精轧速度的拟定
道次
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
入口速度（m/s）
1.14
1.71
2.61
3.98
5.51
7.40
9.75
出口速度(m/s)
1.62
2.48
3.78
5.23
7.03
9.26
12.00

(4)精轧机组轧制延续时间
精轧机组间机架间距为6米，各道次纯轧时间为Tzh=250×12/2.6/12=96.5s
间隙时间分别为tj1=6/1.62=3.70s；tj2=6/2.48=2.42s；tj3=6/3.78=1.59s；tj4=6/5.23=1.15s；tj5=6/7.03=0.85s； tj6=6/9.26=0.65s 则精轧总延续时间为。轧制节奏图表见图6。

图6 轧制节奏图表
3.7 轧制温度的拟定
（1）粗轧温度拟定
为了拟定各道次轧制温度，必须求出逐道次的温度降。高温轧制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可大体与变形功所转化的热量相抵消。由于辐射散热所引起的温度降在热轧板带时可按下式计算：
（3）
有时为简化计算,也可采用以下经验公式
∆t=t10-40016×Zh1 （4）
其中 t10、h1——分别为前一道轧制温度（℃）与轧轧出厚度，mm；
Z——辐射时间即该道次轧制延续时间tj Z=tj；
T1——前一道的绝对温度 ，K；
h——前一道的轧出厚度。
表6 粗轧各道次的温降
道次
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
温降(℃)
3
5
9
12.
21.
32.
74.
92.
由于轧件头部和尾部温度降不同，为设备安全着想，拟定各道次温度降时以尾部为准。根据现场生产经验数据，拟定开轧温度为1200℃，带入公式依次得各道次轧制温度：

表7 粗轧各道次的温度
道次
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
T(℃)
1196
1191
1182
1170
1148
1116
1041
949
（2）精轧机组温度拟定
粗轧完得中间板坯通过一段中间辊道进入热卷取箱，再通过飞剪、除鳞机后，再进入精轧第一架时温度降为920℃。由于精轧机组温度降可按下式计算： (5)
式中 、——精轧前轧件的温度与厚度
、——精轧后轧件的温度与厚度［3］代入数据可得精轧机组轧制温度：
根据生产现场经验可以预定终轧温度为820℃，即tn=820℃，计算得：
C=14.13, t1=（920-14.13）*21/15＝900.2；t2=899.4s；
t3=875.7s ；t4=861.8s
表8 精轧各道次轧制温度(℃)
道次
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
温度℃
900
889
875
861
845
827
805

上述计算应当在现场同类车间进行实测验证，本设计为课程设计，没有现场数据验证，待毕业实习到现场实测温度。
3.8 轧制压力的计算
(1)粗轧段轧制力计算
粗轧段轧制力公式：
(6)
①求各道次的变形抗力：变形抗力由各道次的变形速度、变形限度，变形温度共同决定。
变形速度按下式计算：
(7)
式中 R、v——轧辊半径及线速度。
根据变形限度、温度、变形速率数据，查Q195高温抗力曲线图，得到Q195变形抗力列入表9。

表9 粗轧各道次轧件的变形抗力
道 次
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
线速度V(m／S)
1.56
1.56
1.56
2.62
2.62
2.82
2.82
2.82
温　度(℃)
1196
1191
1182
1170
1148
1116
1140
949
压下率ε(％)
22.4
29.9
28.0
27.6
26.8
26.9
26.3
25.0
入口厚度(mm)
250
194
153
98
71
52
38
28
出口厚度(mm)
194
153
98
71
52
38
28
21
屈服强度σs(MPa)
28
42
49
54
66
72
76
79

表10 精轧各道次轧件的变形抗力
道 次
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
轧件出口速V(m／S)
1.54
2.50
3.81
5.27
7.07
9.30
12.00
温　度(℃)
905
898
887
871
851
833
820
压下率ε(％)
28.6
35.3
30.9
23.9
21.6
20.0
18.8
入口厚度(mm)
21
15
9.7
6.7
5.1
4.0
3.2
出口厚度(mm)
15
9.7
6.7
5.1
4.0
3.21
2.6
屈服强度σs(MPa)
84
94
104
124
146
164
184

②计算各道的平均单位压力：根据克林特里公式计算应力状态影响系数
η＝0.785+0.25l/h
其中h为变形区轧件平均厚度，l为变形区长度，单位压力大时（300MPa）应考虑轧辊弹性压扁的影响，由于粗轧时变形抗力不会超过这一值，故可不计算压扁影响，此时变形区长度。则平均单位压力为：
， (8)
各道计算列入表11。再将轧件宽度、变形区长和平均单位压力数据代入公式(6)，可得各道次轧制力(见表11)。

表11 粗轧各道的轧制力
道 次
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
变形区长度(mm)
167
170
137
116
97
83
70
59
出口厚度(mm)
194
153
98
71
52
38
28
21
屈服强度σ(MPa)s
28
42
49
54
66
72
76
79
平均压力(p)
74.8
83.1
98.0
109.9
132.6
150.5
166.1
179.9
带 宽(mm)
1050
1050
1050
1050
1050
1050
1050
1050
轧制力(P/kN)
13140
14860
14180
13409
13575
13227
12330
11183

（2）精轧段轧制力计算
目前普遍公认的最适合于热轧带钢轧制力模型的SIMIS理论公式：
(9）
式中：——轧制力N；
B——轧件宽度mm；
Qp——考虑接触弧上摩擦力导致应力状态的影响系数；
Lc——考虑压扁后的轧辊与轧件接触弧的水平投影长度mm；
K ——决定金属材料化学成分以及变形的物理条件－变形温度、变形速度及变形限度的金属变形阻力K=1.15；
KT——前后张力对轧制力的影响系数；
由以上公式可知平均单位压力：
① 计算时用西姆斯公式的简化公式克林特里公式
其中
② K可以按照粗轧时的计算方法计算，数据如前表
③KT按下式计算
由于前张力对轧制力的影响较后张力小，所以a>0.5，本设计中取a=0.7，前后张力均取3MPa。
④接触弧投影长度计算：
一般认为接触弧长度水平投影长度为
表12 精轧各道的轧制力
道 次:
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
轧制力(KN)
9898
7968
7670
7439
6782
5788
5120

3.9 辊缝计算：
表13 精轧各道的轧制力
道 次:
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
轧机刚度(KN/mm)
8000
8000
8000
7500
7500
6000
5000
出口厚度（mm）
15
9.7
6.7
5.1
4.0
2.96
2.6
设定辊缝
13.76
8.7
5.74
4.11
3.10
2.04
1.58

3.10 精轧轧辊转速计算
精轧是带张力连轧，轧件出入口速度与张力大小密切相关。因而，轧辊转速是精轧轧制必需设定的操作数据。它是由轧辊线速度求得。轧辊线速度与设定轧件出口速度相差前滑系数，故需规定得精轧各架前滑值。按照巴甫洛夫公式，前滑计算如下
sn=Dcosγ-h1-cosγh (10)
其中 中性角 γ=α21-α2f (11)
轧辊直径选取如下： 前5架F1～F5 D=500mm ；后两架 F6～F7 D=400mm。
轧辊线速度和轧辊转速计算见表14。
表14 精轧转速
道 次:
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
出口厚度（mm）
15
9.7
6.7
5.1
4.0
3.2
2.6
中性角
3.54
3.38
2.69
2.05
1.73
1.66
1.46
前滑值
0.06
0.07
0.06
0.05
0.05
0.04
0.04
出口速度(m/s)
1.54
2.50
3.81
5.27
7.07
9.30
12.00
轧辊线速度(m/s)
1.45
2.37
3.63
5.08
6.90
9.14
11.78
轧辊转速（rpm）
55.4
60
62
66
71
84
92
3.11 传动力矩
1）传动力矩
轧制力矩按下式计算式中 — 合力作用点位置系数（或力臂系数），中厚板一般取为0.4～0.5，粗轧道次取大值，随轧件的变薄则取小值。各道次的轧制力矩值如下表：ψ=0.45
表15 各道的轧制力矩的计算 (MZ/MNM)
道 次
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
粗 轧
2.11
2.43
1.88
1.50
1.27
1.06
0.84
0.64
道 次
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
－
精 轧
0.37
2.78
0.20
0.14
0.11
0.07
0.05
－

传动工作辊所需要的静力矩，除轧制力矩外，尚有附加摩擦力矩，它由以下两部分组成，即
，
其中在四辊轧机可近似地由下式计算：
（12）
式中 ——支撑辊轴承的摩擦系数，取＝ 0.005；
——支撑辊辊颈直径，对于粗轧机：＝986mm； 对于精轧机：＝680mm。
、—— 工作辊及支撑辊直径，对于粗轧机：＝1000mm， =1450mm；对于精轧机：＝500mm，= 800mm
代入后（12）可求的：粗轧机：＝0.3.4;精轧机：＝1.7 ,可由下式计算：
式中 —— 传动效率系数，本轧机无减速机及齿轮座