第一章坯料与轧机
本次课程设计的坯料是××，材料是普通碳素结构钢。共轧制18道次，粗轧机有六架，中轧机有六架，精轧机有六架。轧辊的名义直径D分别Φmm，Φmm，Φmm。辊身长度分别为：mm，mm，mm。辊颈的直径近似地选d=(0.5～0.55)D,l/d=0.83～1.0。最末架轧机的出口速度为V=18m/s。
第二章轧制工艺与轧机布置形式
轧机选择连续式布置形式，且采用平立交替布置的形式。
连续式布置轧机每个机架纵向紧密排列成为连轧机组，每架轧机可单独传动或集体传动，每架只轧一道，一根轧件可在几架轧机上同时轧制，各机架间的轧件遵循秒流量相等的原则。
第三章选择孔型系统
3.1箱形孔型系统
1)该系统的优缺点是：
(1)孔型的共享性大，有利于提高轧机的生产能力。可以通过调整辊缝的方法，轧制不同尺寸的轧件。可以在同一个孔型中，通过升降上轧辊的方法轧制若干道次。因此，在同一套孔型内便可以获得多种尺寸的轧件，可减少孔数，减少换辊或换辊次数，有利于提高轧机作业率，提高轧机产量;
(2)压下量大，对轧制大的断面轧件有利。在轧件面积相等的情况下，与其它孔型系统的孔型相比，箱型孔在轧辊上的切槽深度较浅，这就相对提高了轧辊的强度，故可以增大压下量，对轧制大断面的轧件有利;
(3)孔型磨损均匀，能量消耗相对的小。因为轧件沿宽度方向上的变形比较均匀，同时因为孔型中各部分间的速度差较小，所以孔型磨损比较均匀。磨损程度和变形量也因之相对地小些，即能量消耗相对的小些;
(4)氧化铁皮易脱落，轧件表面质量好。轧件在箱型孔型中轧制时，轧件侧表面的氧化铁皮易脱落，能保证轧件表面质量。特别是当钢锭或钢坯从加热炉出来之后，前几道次若在箱型孔中轧制，对于除掉轧件表面上的氧化铁皮，保证轧件表面质量更为有利。
(5)由于箱型孔型结构的特点，难以从箱型孔中轧出几何形状正确和尺寸精确的方形和矩形断面轧件。轧件断面愈小，这种现象愈严重。因此，箱形孔型不适于轧制要求断面形状正确和尺寸精确的小断面轧件;
(6)轧件在箱型孔型中只能在垂直方向上受到压缩，因而侧表面不易平直，有时还会出现皱纹，同时角部的加工亦不足;
(7)当进入孔型的轧件高宽比(h/b)大于1.2而孔型槽底又较宽时，轧件在孔型中轧制时稳定性不好，容易产生倒坯和扭转等不稳定现象。
因此，根据箱型孔型系统的优缺点可知，它广泛应有于初轧机、三辊开坯轧机、连续式钢坯轧机和型钢轧机上。它适用于生产大断面的成品方钢。在轧梁轧机、大中小型及线材轧机上，用于前几道次做开坯孔型。
3.2椭圆-圆孔型系统
图4-2椭圆-圆孔型系统
1)该孔型系统特点如下：
(1)变形较为均匀。孔型形状能使轧件从一种断面平滑的转换成另一种断面，从而避免了金属由于剧烈的不均匀变形而产生的局部应力;
(2)在此孔型中轧出的轧件没有尖锐的棱角，可以保证轧件断面各处冷却均匀，因此，轧制时不易形成皱纹;
(3)孔型形状有利于去除轧件上的氧化铁皮，使轧件具有良好的表面;
(4)在某些情况下，可以在椭圆-圆孔型系统中的圆孔型轧出成品圆钢，这样当改变品种规格时，可以只换孔不换辊，从而减少轧辊储量和换辊次数;
(5)延伸系数小，因而增加了轧制道次，降低了产量，增加了轧辊与设备的消耗，提高了产品成本;
(6)椭圆轧件在圆孔型中不易稳定，要求圆孔型入口夹板调整机准确;
(7)在圆孔型中，对敏感大，容易出耳子，因此调整严格。
鉴于椭圆-圆孔型系统的上述特点，主要是由于延伸系数小，增加了轧制道次，使轧机工作效率低，产量降低和成本的提高，但是由于质量好，减少了精整工序和精整设备，并且减少了废品率和次品率，即可以完全补偿所增加的成本。
随着圆钢轧制技术的进步与线材连轧的发展，椭圆-圆孔型系统已逐渐被推广，应用于圆钢精轧孔型系统与线材的精轧机上。特别是轧制线材的45°无扭转精轧机组，也用它作为延伸孔型。
综上所述，本设计的φ18棒材的孔型系统为箱型孔与椭圆-圆孔型系统的组合。具体孔型系统为：
粗轧：箱型-箱型-箱型—箱型—椭圆-圆
中轧：椭圆-圆-椭圆-圆-椭圆-圆
精轧：椭圆-圆-椭圆-圆—扁椭圆—圆。
第四章孔型设计
设计思路：
箱形孔设计时采用先设定压下量，取宽展系数的方法。然后根据成品孔的设计公式计算出成品前几道次的孔型尺寸。最后给中间几道次分配延伸系数，根据轧件的断面积设计出孔型的尺寸。
4.1箱形孔的孔型设计
4.2成品孔的孔型设计
1.分配这十一道的延伸系数
分配原则：中间道次的延伸系数由大到小，经前几道次轧制后，氧化铁皮脱落，咬入条件得到改善;而且温降不多;由于轧件断面积不断减小，亦使延伸系数提高，并达到最大值。以后，轧件断面大为减小，温降严重，变形抗力显著增加，因此，此时延伸系数应逐渐减小。最后几道次的延伸系数应该要小，这样可以保证成品的断面形状和尺寸精度。
并且在椭圆孔中。在圆孔中。
根据已经计算出来的箱形孔和成品孔的尺寸可以计算出相应个道的延伸系数和断面积
各道次的延伸系数和断面积如下表1-2所示
第五章轧制速度
5.1各道次轧制速度的确定
已知终轧速度是根据连轧过程中各机架之间的秒流量，即可以求出各机架的轧制速度，如下表1-5所示
根据实际经验取得轧机间距为3-5m，机列之间的距离为5-8m，由
式中S——轧机间距;v——轧机的出口速度
可以求出各机架之间的间歇时间，如表1-5所示。
表1-5各道次出口速度和间隙时间
5.2轧制时间
(一)各道次的纯轧时间
因维持连轧关系的轧机每架只轧一道且保持单位时间内通过各机架的金属秒流量相等的原则，各道次纯轧时间相等，即：
Tz=.12s
0180195
5.3产量计算
第六章轧制温度
6.1开终轧温度的确定
确定开轧温度时，由于棒材最后几道次是升温轧制，故从开轧到终轧总温降不会太大，根据铁碳相图，可确定开轧温度在。～℃左右。取开轧温度是℃。
终轧温度因钢种不同而不同，它主要取决于产品技术要求中规定的组织性能，本车间所轧钢种大部分为低合金钢，属于亚共析钢，其终轧温度应高于铁碳相图中的Ar3线50。～℃，以获得较细的晶粒组织。取终轧温度在。℃左右。
6.2影响温度变化的因素
(1)轧件塑性变形的变形功转化为热能，结果使轧件的温度上升，以Δ表示
(2)轧件表面向周围空气介质辐射热量，结果使轧件的温度下降，以Δ表示
(3)在变形区内，由于轧件和轧辊表面呈粘着状态，轧件向轧辊进行热传导，由轧辊带走热量，结果使轧件温度下降，以Δ表示。
(4)轧制过程用于冷却轧槽和导卫装置的冷却水飞溅到轧件表而带走热量，结果使轧件温度下降以Δ表示;
(5)轧件在运行过程中由于空气对流带走一部分热量，其结果使轧件温度下降，以Δ表示;
(6)轧件和轧辊接触表面的相对摩擦运动产生的摩擦热，结果使轧件温度上升，以Δ表示。
如果把钢坯加热温度视为常数，则轧制过程中每一道次的温度变化Δ可以
成下式：Δ=Δ+Δ-(Δ+Δ+Δ+Δ)
6.3各道次温度的确定
第七章计算力能参数
第八章孔型沿辊身长度方向的配置
8.1孔型沿辊身长度方向配置的原则：
有利于轧机产量的提高和产品质量的保证;操作方便，便于实现自动化和机械化;有助于轧辊的充分利用，减少轧辊的消耗和储备等。
配置孔型要考虑的因素有：
(1)成品孔和成品前孔应尽量争取单独配置，即不配置在同一架轧机的同一轧线上，以便实现单独调整，保证成品质量。
(2)分配到各架轧机上的轧制道次应力求各架轧机的轧制时间均匀，以便获得较短的轧制节奏，提高轧机产量。
(3)根据各孔型的磨损程度及其对质量的影响，每道备用孔型的数量在轧辊上应有所不同。
8.2辊环宽度的确定：
辊环可分为端辊环和中间辊环两种。位于辊身两端的端辊环可防止氧化铁皮落入轴承;而位于相邻两孔型中间的中间辊环则主要用于分开孔型。
(1)根据辊环强度确定辊环宽度。辊环强度取决于轧辊材质和轧槽深度。
开口孔型的辊环宽度一般等于相邻两孔型中最深轧槽的深度;对于侧壁斜度较大的孔型，其宽度可小些。闭口孔型中，铸钢轧辊的宽度可取为轧槽深度的0.8～1.0倍，铸铁轧辊则取为轧槽深度的1.2～1.5倍。
(2)确定辊环宽度，还要考虑导卫装置的安装与调整方便。
(3)端辊环的宽度是根据生产经验确定的，见表1-9。
轧机初轧机轨梁与大型轧机三辊开坯轧机中小型轧机
边辊环宽度bb/mm≥50～≥～≥60～≥50～
孔型在轧制面垂直方向的配置主要是压力值的大小。上下辊工作直径差称为压力。在生产中，使用压力轧制是为了控制轧件出口时的弯曲方向，避免缠辊事故，以及减轻卫板负荷等，但使用压力轧制会导致上下表面层的速度差，使轧件内部产生附加应力，加速上下轧槽的磨损，降低轧辊寿命，因此应尽量避免，故此车间采用无压力轧制。
据以上原则，本次设计只针对需要校核的轧辊进行配辊，配辊见表1-10：
第九章轧辊强度的校核
9.1影响轧辊强度的因素
轧辊的破坏决定于各种应力(其中包括弯曲应力、扭转应力、接触应力出于温度分布不均或交替变化引起的温度应力以及轧辊制造过程中形成的残余应力等)的综合影响。具体来说，轧辊的破坏可能由下列三方面原因造成：
(1)轧辊的形状设计不合理或设计强度不够。例如在额定负荷下，轧辊因强度不够而断裂或因接触疲劳超过许用值，使辊面疲劳剥落等。
(2)轧辊的材质、热处理或加工工艺不合要求。
(3)轧辊在生产过程中使用不合理。热轧轧辊在冷却不足或冷却不均匀时，会因热疲劳造成辊面热裂;在冬季新换上的冷辊突然进行高负荷热轧，往往会因温度应力过大，导致轧辊表层剥落甚至断辊;压下量过大或因工艺过程安排不合理造成过负荷轧制也会造成轧辊破坏等。
一般只对轧辊进行弯曲和扭转校核，对疲劳强度不进行校核，而纳入轧辊的安全系数中。对辊身只计算弯曲，对辊颈则计算弯曲和扭转，对传动端轴头只计算扭转。
由于本车间的轧机类型都一样，所以校核方法相同，在次仅对第三架轧机进行校核。说明其原理。
对铸铁轧辊，用莫尔理论进行校核，合成的应力计算公式为：
式中：——铸铁材料抗拉许用应力与抗压许用应力的比值，对球墨铸铁通常取0.3对本车间使用的轧辊，由现场取得其许用应力为MPa。
对粗中精各校核一架见下表7-1，以粗轧第6架为例:
9.2轧辊强度的校核
9.2.1辊身强度的校核
轧辊有两处需要校核的地方轧槽处和轧辊中心处：对轧辊中心处举例校核：
9.2.2辊颈强度的校核
辊颈处因其所受的扭矩作用也较大，故要进行弯扭校核，且当使用最边上的轧槽时，对辊颈的作用效果最大校核辊径的强度
由于此轧机的轧辊最大许用应力为MPa，故辊身、辊颈、轴头三部分的强度均足够，能够满足轧制要求.
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