4300中厚板生產(chǎn)的車間設(shè)計

1、7 中厚板生產(chǎn)的設(shè)計計算原料設(shè)計原料的尺寸中厚板軋機(jī)所用原料的尺寸，即原料的厚度，寬度，長度，直接影響著軋機(jī) 的生產(chǎn)率，坯料的成材率以及鋼板的機(jī)械性能。保證成品鋼板的尺寸和性能滿足使用要求。 能夠充分發(fā)揮煉鋼車間和厚板車間的工藝條件和設(shè)備能力。 所生產(chǎn)的鋼板成本最低。中厚板坯料選用考慮以下三個方面：（1）（2）（3）中厚板軋機(jī)原料尺寸選擇的原則：（1）原料的厚度盡可能小。原料厚度小，有利于軋機(jī)和加熱爐生產(chǎn)率的提 高。但是為了保證鋼板的性能， 原料的厚度應(yīng)滿足鋼板壓縮比的要求。 連鑄坯的 壓縮比應(yīng)大于6&（2）原料的寬度尺寸盡可能大。寬度大的原料有利于軋機(jī)操作。為了滿足 坯料在橫軋時送鋼操作的要

2、求， 每臺軋機(jī)都有最小量原料寬度的限制， 小于這個 寬度的原料無法在橫軋時將其送入軋機(jī)。 因此原料的寬度應(yīng)大于此數(shù)值。 原料的 寬度越大，橫軋時操作越容易。（3）原料的長度尺寸應(yīng)盡可能接近原料的最大允許尺寸。當(dāng)原料長度等于 加熱爐允許裝入料長的下限時， 鋼壓爐底面積最小， 因而生產(chǎn)能力最小， 此時加 熱爐的單位燃燒消耗較大。 當(dāng)原料長度等于加熱爐允許裝入料長的上限時， 鋼壓 爐底面積最大，其生產(chǎn)能力最大，此時單位燃料消耗較小。當(dāng)軋件長度增大時， 切頭切尾所占比例減小，使得成材率高，因此重量大的原料的成材率高。原料的設(shè)計 （1）原料重量按成品鋼板的重量和計劃成材率計算出原料的重量。 計劃成材率指

3、的是在設(shè)計原料尺寸時的成材率， 成品與毛板的情況如圖 7-1， 它可以采用公式 7-1 進(jìn)行計算。tl+lrp+ DItwl計戈成材率=(t +At)(w + AwM + lrp)(1 + s)(7-1)式中t成品板厚度；w成品板寬度；l 成品板長度；t+At 軋制平均厚度；w +也w 軋制平均寬度;Irp試樣長度；也I長度余量；s燒損；加厚度余量；Aw 寬度余量。式中各量的確定方法如下：S燒損，即氧化鐵皮損失，包括加熱爐內(nèi)生成的氧化鐵皮。燒損約為 1%2%。At 為成品名義厚度與軋制實際厚度之差。實際厚度通過對比標(biāo)準(zhǔn)中 規(guī)定的負(fù)偏差和軋制余量來確定，通常用下面的方法確定厚度，批量內(nèi)的平均厚

4、度用名義厚度表示；當(dāng)軋制余量大于負(fù)偏差允許誤差時， 把標(biāo)準(zhǔn)偏差的下限值加 軋制余量作為實際厚度。Ji量。Aw 是寬度余量。它等于成品名義寬度和軋制寬度之差。 也是切邊 決定軋制寬度的因素有：壓縮比，寬度比，軋制方法，軋制橫彎量等。各廠的切 邊量由于上述因素不同而有一定的差別。州一一是長度余量。它包括均勻部分和原料重量偏差引起的須切除部分。計劃成材率各中厚板廠之間有較大的區(qū)別。各廠應(yīng)按照本廠情況合理地確定等數(shù) 量。原料重量按下式計算：原料重量=成品重量*計劃成材率。例已知產(chǎn)品規(guī)格28mmX 2000mmX 8000mm，計算所用的原料重量。 1）計算計劃成材率。已知：厚度余量可采用負(fù)公差軋制 A

5、t二0.2mm （其值不能超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定）；寬度余量也w=80mm;長度余量：蟲1=100 m +2* 100mm=0.3m，其中試樣長度lrp=100mm；燒損s=1.4%；厚度t=28mm；寬度w=2000mm的鋼板，其厚度用名義厚度表示。twi計劃成材率=(t +it)(w + iw)(l +lrp)(1 + s)0.028x2.0 x8.00.028x(2.0 +0.08) x(8.0 +0.1 +0.3) x(1 +0.014) x 100%=90.31%2)計算原料的重量。成品鋼板的重量為 7.85 )2.0 80 )0.028= 3.5168噸。 則原料重量為 3.5168-0.9

6、031 = 3.89414 噸。(2)原料尺寸由計算出的原料重量和自己廠連鑄坯或初軋坯， 鋼錠的規(guī)格范圍，考慮到壓 縮比，橫軋時軋機(jī)送鋼的最小長度，軋機(jī)允許最大軋件長度，加熱爐允許裝入長 度等因素，決定原料的厚度、寬度和長度。在選擇原料尺寸時應(yīng)注意盡可能采用倍尺軋制， 即當(dāng)計算出原料重量小于最 大允許原料重量的一半時，應(yīng)按倍尺軋制考慮選用厚的尺寸。由于厚板特別是較 厚板的定貨坯料一般不大，甚至幾家用戶定貨的鋼板需要編組在一起進(jìn)行軋制, 因此在選擇厚板原料的計算中需要考慮的因素很復(fù)雜，而且這些因素互相影響, 互相制約。7.2軋制規(guī)程的設(shè)計量、中厚板的軋制規(guī)程主要包括壓下制度、速度制度、溫度制度和

7、輥型制度。 軋制規(guī)程設(shè)計就是根據(jù)鋼板的技術(shù)要求、 原料條件、溫度條件和生產(chǎn)設(shè)備的實際 情況，運用數(shù)學(xué)公式或圖表進(jìn)行人工計算或計算機(jī)計算， 來確定各道次的實際壓 下量、空載輥縫、軋制速度等參數(shù)，并在軋制的過程中加以修正和應(yīng)變處理，達(dá) 到充分發(fā)揮設(shè)備能力、提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量、操作方便、設(shè)備安全的目的。在咬入能力允許的條件下按經(jīng)驗分配各道次壓下量，確定各道次壓 下量分配率及各道次能耗負(fù)荷分配比；制定速度制度，計算軋制時間并確定逐道次軋制溫度； 計算軋制力、軋制力矩及總傳動力矩； 檢驗軋輥等部件的強(qiáng)度和電機(jī)力矩；通常中厚板軋制規(guī)程設(shè)計的方法和步驟如下：(1)(2)(3)(4)(5)進(jìn)行必要的修正和應(yīng)變

8、處理。721坯料的選擇中厚板的原料的主體是連鑄坯，其厚度雖然不受粗軋機(jī)軋輥最大開口度的限 制，但為了確保成品鋼板的綜合性能，連鑄坯與成品鋼板間的最小壓縮比也要保 持在6： 1以上。連鑄坯的寬度受到連鑄機(jī)結(jié)晶器寬度的限制。722道次壓下量分配的影響因素道次壓下量分配軋制總道次數(shù)應(yīng)根據(jù)從坯料到成品鋼板厚度上的壓下量和 平均壓下量，參照類似的軋制規(guī)程來確定。對于單機(jī)架，總道次數(shù)應(yīng)為奇數(shù)，對 于雙機(jī)架應(yīng)為偶數(shù)，并且要考慮兩架軋機(jī)的軋制節(jié)奏要大致平衡。道次壓下量的分配要考慮以下因素：咬入條件：成形軋制階段由于板坯的厚度在、溫度高、軋制速度低、道次壓下量大， 所以咬入條件可能成為限制壓下量的因素。 每道次

9、的壓下量應(yīng)該小于由最大 咬入角所確定的最大壓下量。1人hmax = D(1-COS rn max) = D(j)J1+ f2式中 D軋輥直徑，mm;f摩擦系數(shù)；平輥熱軋?zhí)间撝泻癜鍟r，當(dāng)軋制溫度在700C以上時，軋制速度在5m/s以下時的摩擦系數(shù)f值可由下式計算:鋼質(zhì)軋輥：f=1.05-0.0005T-0.056v 冷硬鑄鐵軋輥：f=0.94-0.0005T-0.056v式中根據(jù)實驗資料,軋制溫度； 軋制線速度；平輥熱軋時最大咬入角與軋制速度V之間有如下近似的關(guān)系:2.5 3.5軋制速度 V，m/s 0 0.5 1.0 1.5 2.01711因此可以采用低速咬入，所最大咬入角：25 23 22.

10、5 22 21二輥和四輥可逆式中厚板軋機(jī)的軋制速度可調(diào)，以實際的最大咬入角可以達(dá)到 2225。在這類軋機(jī)中厚板，咬入條件將不是 限制壓下量的主要因素。實際生產(chǎn)中，熱軋鋼板時，咬入角一般為1522,低速咬入可取為20。 軋輥及輥頸的強(qiáng)度條件：中厚板軋制過程中，軋輥輥身的強(qiáng)度經(jīng)常是限制壓下量的主要原因， 尤其是二輥軋機(jī)軋制寬鋼板時更為突出。因此道次壓下量的分配除了考慮咬入條件之 外，還要考慮軋輥身的強(qiáng)度條件。主電機(jī)的能力限制：新建中厚板軋機(jī)的主電機(jī)不應(yīng)成為一個限制最大壓下量的因素，主電機(jī)能力限制是指電機(jī)允許溫升和過載能力的直接關(guān)系，因此，必須通過設(shè)定的道次壓下 量來計算出軋制力和力矩，然后再來校核

11、電機(jī)的溫升條件和過載能力。鋼板性能質(zhì)量的制約：軋制開始幾個道次采用較大的道次壓下量， 可能會影響除鱗的效果，對鋼板 表面帶來不良的影響，但可以強(qiáng)化軋制過程中奧氏體再結(jié)晶及晶粒細(xì)化， 對提高 鋼板的綜合性能有好處。升長軋制的終軋道次壓下量偏大，可能會影響成品鋼板 的板型精度，但對促進(jìn)奧氏體相變細(xì)化，提高鋼板強(qiáng)韌性有好處。因此分配道次 壓下量時，不但要考慮咬入條件和軋輥強(qiáng)度等條件的限制， 還要考慮壓下量對產(chǎn) 品尺寸精度和性能的影響。723道次壓下量的分配規(guī)律二輥和四輥可逆式中厚板軋機(jī)的軋制速度可調(diào)，因此可以采用低速咬入， 所以實際的最大咬入角可以增大到 2225在這類軋機(jī)上軋制中厚鋼板，咬入 條件

12、將不是限制壓下量的主要因素。因此，這類軋機(jī)在采用連鑄坯或初軋坯作為 原料時，除鱗道次之后可以采用大壓下量軋制， 中間道次為了充分利用鋼坯溫度 高，變形抗力低的優(yōu)勢，采用較大的壓下量。然后隨著鋼坯溫度降低，壓下量逐 漸變小，最后12道次為了保證板形和溫度精度也要采用較小的壓下量，甚至 最后一道采用平軋道次。75%以上。在雙機(jī)架上軋制中厚板時，壓下量的分配還要考慮一到兩個機(jī)架間的軋制節(jié) 奏匹配和軋機(jī)負(fù)荷的平衡，通常情況下粗軋機(jī)要承擔(dān)總變形量的(3-2)H _ h總壓下量:吃=X100%乙 H二輥壓下量：一般在總壓下量的 75%以上；取85%。貝U：名二輥=85% X竺H h 二輥出口所以X100%

13、=名二輥H可得：h二輥數(shù)值?？傊泻癜宓脑系闹黧w是連鑄坯，其厚度雖然不受粗軋機(jī)軋輥最大開 口度的限制，但為了確保成品鋼板的綜合性能，連鑄坯與成品鋼板間的最小壓縮 比也要保持在6: 1以上。連鑄坯的寬度受到連鑄機(jī)結(jié)晶器寬度的限制。道次壓下量分配軋制總道次數(shù)應(yīng)根據(jù)從坯料到成品鋼板厚度上的壓下量 和平均壓下量，參照類似的軋制規(guī)程來確定。對于單機(jī)架，總道次數(shù)應(yīng)為奇數(shù)， 對于雙機(jī)架應(yīng)為偶數(shù)，并且要考慮兩架軋機(jī)的軋制節(jié)奏要大致平衡。7.3軋制速度制度軋制速度制度是指軋輥轉(zhuǎn)速隨時間的變化規(guī)律。由于二輥或四輥可逆式中厚板軋機(jī)可以隨時間改變軋輥的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，所以從盡量縮短軋制周期、提高軋 機(jī)產(chǎn)量的角度出發(fā)，

14、有必要可以采取調(diào)速，可以逆轉(zhuǎn)的軋制速度制度。731軋制速度圖軋制速度圖描述了可逆式軋機(jī)一個軋制道次中軋輥轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。它分為兩種類型，圖7-2分別示出了梯形軋制速度圖和三角形軋制速度圖。軋輥在咬入 軋件之前，其轉(zhuǎn)速從零空載加速到咬鋼轉(zhuǎn)速ny并咬入軋件，然后軋輥帶鋼加速達(dá)到最大轉(zhuǎn)速nd并等速軋制一段時間，隨后帶鋼減速到拋鋼轉(zhuǎn)速 np拋出軋件,軋輥繼續(xù)制動空載減速到零。然后軋輥反向啟動進(jìn)行下一道次軋制，重復(fù)上述過 程。從咬入到拋出軋件的總時間（GH）為本道次的純軋時間tzh，從軋拋出到下 一道咬入的總時間（HI）為兩道次間的間隙時間tnj。三角速度圖沒有等速軋制 階段。從圖中可以看出：三角形速度

15、的軋制的軋制節(jié)奏時間比梯形速度短，因此, 設(shè)計過程中，粗軋可使用三角形速度軋制的、精軋階段用梯形速度軋制的設(shè)計思 想。En,1 Pb-PalM左圖 梯形速度圖 右圖 三角形速度圖由圖7-3分析可知，轉(zhuǎn)速曲線與橫坐標(biāo)圍成的面積Fg可表示如下:Fgt2=【1ndt從t1到t2時間間隔內(nèi)轉(zhuǎn)過的輥面長度Lg為:t2兀nD兀Ddt =Fg60 gF就可以代表純軋時間內(nèi)所轉(zhuǎn)過式中 G鋼坯重量;t2Lg = 1 vdt =g ti吒1 60同理，從咬入到拋出軋件轉(zhuǎn)速曲線下的面積 的軋輥工作面長度L,即：t P険門DL = vdt f 止y ty6o如果忽略前滑的影響，那么L就等于軋件被軋過的長度，則:a%燒

16、損百分率;Y該道軋件比重; h， h， B， R 分別為該道壓下量，軋后板厚，板寬和軋 輥工作半徑。由上兩式整理可得：F =L/；iD式中說明了當(dāng)軋制條件一定時，且忽略前滑時，道次轉(zhuǎn)速曲線與該道次純軋時間所圍成的面積F為一定值。它在數(shù)值上等于該道輥面轉(zhuǎn)過軋件長度L對應(yīng)的總轉(zhuǎn)數(shù)。這一結(jié)論為我們討論速度制度打下了基礎(chǔ)。/ W - - X 7-./.t / /1-/J 亠y一 P一r ,/Fg;八S &亠2732軋制速度制度的確定：在選好速度圖的基礎(chǔ)上，確定軋制速度制度的內(nèi)容包括有各道軋輥咬入和拋 出速度，計算軋輥最大轉(zhuǎn)速和純軋時間以及確定間隙時間三項內(nèi)容。1）軋鋼的咬入和拋出轉(zhuǎn)速的確定軋輥咬入和拋

17、出轉(zhuǎn)速確定的原則：獲得較短的道次軋制節(jié)奏時間，保證軋件 順利咬入，便于操作和適合與電機(jī)的合理調(diào)速范圍。由圖7-4可以看出，咬入和t,tnj拋出不僅會影響到本道次的純軋時間， 而且還會影響到兩道次間的間隙時間。 在 保持轉(zhuǎn)速曲線下面積相等的原則下，采用高速咬入、拋出會使本道次純軋時間縮 短，而使其間隙時間增加，因此，咬入和拋出轉(zhuǎn)速的選擇應(yīng)兼顧上述兩個因素。t IItzh圖圖-456咬入、拋速速度對軋制影響間的影響由于壓下動作時間隨各道次壓下量而定，軋輥逆轉(zhuǎn)、回送軋件時間可以根據(jù)所確定的咬入、拋出轉(zhuǎn)速改變，所以考慮這三個時間的原則應(yīng)當(dāng)是： 壓下時間大 于或等于軋輥逆轉(zhuǎn)時間，要大于或等于回送軋件時間

18、。這樣軋輥咬入和拋出轉(zhuǎn)速 的選擇就等于本著在調(diào)整壓下時間之內(nèi)完成軋輥逆轉(zhuǎn)動作和在保證可靠咬入的 前提下獲得最短軋制時間這個原則。目前，可逆式中厚板軋機(jī)粗軋機(jī)的軋輥咬入 和拋出速度一般在1020r/min和1525r/min范圍內(nèi)選擇。精軋機(jī)的軋輥咬入 和拋出轉(zhuǎn)速一般在 204060r/min和2030r/min范圍內(nèi)選擇。2）最大軋制轉(zhuǎn)速和純軋時間的計算11tjatdjatd圖圖57- 5速速度圖的組從圖7-5可以看到：速度圖上剖面線的面積F=F1+F2+F3,且有:(3-6)(3-7)(3-8)(3-3)(3-5)Fitdjatd,nd +nytdja and + nyndX2x60ndF2

19、/d-ny120a(3-4)nd+nptdj=260F ndndF3 =2-叫2andnd+ np260*tdj2nd n120b2F =120a2ny 十 ndtd602 2 nd 一 np+120b2 2 nd - np2bnd(3-9)一道次時間t為:7+td+tj號芒一號一鑒）+n(3-10)7+td+tj號芒一號一鑒）+n(3-10)令-=0，求極值，并將上式帶入，得到的最大轉(zhuǎn)速計算公式為:dg)nd ,22120abL + bny 十 anpY(a+bMD(a + b) (a + b)(3-11)式中a, b分別為軋輥加速與減速時的加速度。對于三角形速度圖，從上式3-11可以計算出

20、nd值為最大轉(zhuǎn)速，對于梯形速度圖nd值為等速轉(zhuǎn)速。對于三角速度圖的純軋時間t:nd nyn廠np(3-12)對于梯形速度圖的純軋時間t:2 2 2 ,1 r60L 丄 ny 丄 np(a + b)nd 】t=一+一 +一 nd 兀 D 2a 2b 亠2ab(3-13)3）間隙時間的確定可逆式中厚板軋機(jī)道次間的間隙時間是指軋件從上一道軋輥拋出到下一道 軋輥咬入的間隔時間。這一時間通常取軋輥從上一道拋出轉(zhuǎn)速到下一道咬入轉(zhuǎn)速 之間的時間間隔、軋輥壓下時間和回送軋件（包括轉(zhuǎn)90和對正）時間中的最長時 間。根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，可逆式中厚板軋機(jī)的粗軋機(jī)一般間隙時間取36秒，精軋機(jī)取48秒。軋件需要轉(zhuǎn)向或推床定心

21、時取上限，否則取下限。4）軋輥咬入和拋出轉(zhuǎn)速的確定確定的原則是：獲得較短的道次軋制節(jié)奏時間，保證軋件順利咬入，便于操 作和適合于主電機(jī)的合理調(diào)速范圍。目前，可逆式中的中厚板軋機(jī)粗軋機(jī)的軋輥 咬入和拋出轉(zhuǎn)速一般在1020r/min和1525r/min范圍內(nèi)選擇。精軋機(jī)的軋輥 咬入和拋出轉(zhuǎn)速一般在 204060r/min和2030r/min范圍內(nèi)選擇。由于咬入能力很富余，且咬入時速度高更有利于軸承油膜的形成， 故可采用 穩(wěn)定速度咬入。所以在二輥階段，咬鋼速度選為 20r/min，四輥階段，咬鋼速度 選為40r/min，拋鋼速度都選為20r/min。加速度為40rpm/s，減速度為60rpm/s。5

22、）軋制速度表及軋制周期的計算在各道咬入、拋出、最大轉(zhuǎn)速確定以后，就可以著手進(jìn)行速度制度表及軋制周期的計算。前式計算各道軋件長度,后計算各道最大轉(zhuǎn)速。當(dāng)nd大于限定轉(zhuǎn)速時，取限定轉(zhuǎn)速。各道純軋時間中,等速軋制時間按td計算公式計算。帶鋼加、減軋制時間按tdja和tdj計算公式計算。 算。間隙時間按前面所述的原則選定。純軋時間按選用的三角形或梯形速度圖計空載加、減速時間分別按下兩式計算：tkja =atkj=np最后考慮到兩塊板坯之間的時間間隔，就可以求出軋制周期T來，即:T =送t純軋吃t間隔+107.4溫度制度的確定溫度是影響鋼板組織和性能的最主要因素，要控制組織和性能，就必須首 先在生產(chǎn)過程

23、中控制溫度制度。特別是四輥精軋后期，隨著軋制速度的提高，冷 卻速度達(dá)不到要求，需要進(jìn)行人為降溫來達(dá)到需求的軋制溫度， 以保證軋制過程 的順利進(jìn)行和產(chǎn)品的性能要求。由此，必須采用近代的層流冷卻技術(shù)，并利用計算機(jī)控制技術(shù)來實現(xiàn)冷卻速 度的自動調(diào)節(jié)。另外，加熱溫度的控制也很重要，因為板坯溫度的高低及其均勻 與否不僅直接影響終軋溫度，而且關(guān)系到軋制過程的能否正常進(jìn)行。 根據(jù)產(chǎn)品的 化學(xué)成分和性能要求，選定板坯的加熱溫度、開軋溫度、終軋溫度。鋼材在軋制過程中的溫度變化是由輻射、傳導(dǎo)和對流引起的溫降和變形熱 所引起的溫升合成，很難有精確的理論計算公式。高溫時軋制溫度降可以按輻射散熱計算，而認(rèn)為對流和傳導(dǎo)所

24、散失的熱量大 致可與變形功所轉(zhuǎn)化的熱量相抵消。由于輻射散熱所引起的溫降如式：t TfTl曠 30zGP（著0式中Ti前一道的絕對溫度，K;Z輻射時間，即上一道軋制至下一道軋制所延續(xù)的時間，即上一道的 軋制時間與軋后間隙時隙之和，h;C輻射常數(shù)，對鋼軋件 C 16.75KJ/m2 h K4;G軋件的重量，公斤，G=bhl Y，其中丫為鋼的比重；F、P散熱面積（m2）及熱容量，對碳鋼P=0.7KJ/kg K。熱軋鋼板時，輻射面積可表示為 F=k1bl，此k1此為考慮散熱條件的系數(shù)。在 可逆式軋機(jī)上由于板坯下表面同輥道接觸， 輻射條件不如上表面，計算散熱面積 時，可近似取k1=1.5。將F、G C及

25、P的數(shù)值代入，Z以秒、h以毫米為單位代入上式，簡化 計算，則得Atih+o.025%刊泯)T1、3式中T1Z-hkr-前一道的絕對溫度，K ；輻射時間，即上一道的純軋時間與軋后間隙時隙之和，S；改道軋后厚度，mm；-為考慮散熱條件的系數(shù)。上式經(jīng)數(shù)學(xué)簡化變?yōu)椋寒?dāng)延續(xù)時間Z不太長時, t=8.6k1r()4當(dāng)ki取1.5時，則得:匸12叱 jT00)4當(dāng)ki取2.0時，則得:Tl、4 t=17.2xZx( h 1000有時為了簡化計算，也可以采用以下經(jīng)驗公式如下:At1-400咒 Z16h1mm。式中t1、h1分別為前一道軋制溫度C與軋出厚度， t= t1 t2其中t1前一道次軋制溫度，C。t 2

26、本道次軋制溫度，C。公式也t.仝咚也可改寫為如下式:t2 七 +b1：t1+b2%(t1400MZh1式中bo、bi、b2為回歸系數(shù)，對于某中厚板廠二輥粗軋機(jī) bo= 234.27, bi=0.78, b2=0.2 8。7.5變形制度的確定 7.5.1計算各道的變形程度由塑性變形原理可知當(dāng)用絕對變形量表示：絕對變形量為軋制前后，軋件絕對尺寸之差表示 的變形量就稱為絕對變形量，稱為相對變形量。壓下率S =H7.5.2平均變形速度Ah = H h。即用軋制前，后軋件尺寸的相對變化表示的變形量H hHjioo%，真應(yīng)變 n =ln。h用相對變形量表示軋輥線速度：v= ;in D/60式中:n 車L輥

27、的轉(zhuǎn)速，rpm。(2)平均變形速度：文獻(xiàn)中有很多計算軋制時平均變形速度的公式，下面介紹兩種。公式為：朋Z =H +h式中:R工作軋輥半徑；H軋件原始厚度； h軋件出口厚度。變形速度還有一種表示形式，如下式:式中:I 變形區(qū)長度，I = JR也h，R為工作軋輥半徑;h 壓下量;v 軋件出口速度。7.5.3計算各道的變形抗力對變形阻力0；有多種形式數(shù)學(xué)模型。周紀(jì)華等采用碳鋼和合金在高溫、高速下測定得到的變形溫度、變形速度和變形程度對變形阻力影響的大量實測數(shù)據(jù) 而建立了非線性回歸模型。它是以各種鋼種為單位，得到各回歸系數(shù)值，結(jié)構(gòu)如式 5-5。忑=b0exp(a1T 中 a2)10J4X _10.4

28、丿 1時，n；接近于1,如在l/h=1.5時，n；不超過1.04,而在l/h=5時，n；不 超過1.005。因此，在軋板帶時，計算平均單位壓力可取 n；=1,即不考慮外端的 影響。實驗研究表明，對于軋制厚件，由于外端存在使軋件的表面變形引起的附加應(yīng)力而使單位壓力增大，故對于厚件當(dāng)0.5V l/h 10時，上式可近似認(rèn)為：.qH +qh n 上 1 b2KqH、qh分別為作用在軋件上的前、后張應(yīng)力，即QhQHqh =77，qTTrbhBH式中Qh、Qh分別為作用在軋件上的前、后張力，B、H為軋件軋制前的寬度和厚度，b、h為軋后的寬度和厚度，K為平面變形抗力。如縱向外力為推 力時，Qh、Qh取負(fù)值

29、。一般對中厚板生產(chǎn)，平均單位壓力公式可記為：P = noK可用于薄件軋制，也可用于厚件采利柯夫公式可用于熱軋，也可用于冷軋；軋制。R. B. Sims公式的應(yīng)力狀態(tài)影響R. B. Sims公式及其簡化式軋制整個接觸弧摩擦狀態(tài)為全粘著狀態(tài),系數(shù)表示為下式:1片(黑in亡晉嚴(yán)耳4 I S兀上)一4.11)式中：R軋輥半徑；Ah 壓下量；名 變形程度(相對壓下量:h軋制后軋件厚度；hy 變形區(qū)中性面處的厚度h 7式(1-11)中的值可按以下公式求得,h5竅2tg+；In(iJI)平均單位壓力:應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)n與壓下率和R/h的關(guān)系如圖7-7。f / (%)圖7-7門貯與和R/h的關(guān)系則，總軋制壓力為：

30、應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)ncT與壓下率名P = n KBI和-的關(guān)系，如圖18-12所示。知道2值，就 h可求平均單位壓力和軋制壓力。雖然這一公式、圖表較簡易，但公式還是比較復(fù) 雜的，不利運算，故在此基礎(chǔ)上有些簡化式。如志田茂的簡化公式為：nH8+(0.45W04f&0.5)S.Ekelund 公式是用于熱軋時計算平均單位壓力的半經(jīng)驗公式。1)表達(dá)式式中1 + m 考慮外摩擦影響的系數(shù)；2K平面變形抗力，N/mm ;n金屬的粘度，N - s/mm2;Z軋制時的平均變形速度，S-10式中以乘積n 考慮軋制速度對變形抗力的影響。2)公式中各項的計算=1.6f jRih 1.2ihm =式中f為摩擦系數(shù)。f可有

31、Ekelund求得:f = 0(1. 0-5 0. 00 0對鋼軋輥0 =1,對鑄鐵軋輥a =0.8。2K =(137-0.09& jj1.4+C +Mn+0.3Cr) N/mm式中 C、Mn、Cr分別為鋼中碳、錳、鉻的含量，;t 軋制溫度，C。近來，有人對愛克倫得公式進(jìn)行了修正，按下式計算粘性系數(shù):2n =0.01(1370.09&)2 N s/mm式中系數(shù)c為軋制速度對n的影響系數(shù)，其數(shù)值如表7-11。表7-11軋制速度與關(guān)系c軋制速度m-s-1系數(shù)U616-100.810 - 150.6515 -200.60平均變形速度為:-2聲二 4 s-1H +h艾克隆德公式是用于計算熱軋時平均單位

32、壓力的半經(jīng)驗公式，計算熱軋低碳鋼鋼坯及型鋼的軋制壓力有比較正確的結(jié)果。但對軋制鋼板用的較少。粗軋道次，可根據(jù)滑移線理論公式計算。n(=0.25 (兀 +丄)h式中h為變形區(qū)軋件平均厚度;l 為變形區(qū)長度。7.6.2主電機(jī)的功率和力矩傳動力矩的組成：欲確定主電機(jī)的功率，必須首先確定傳動軋輥的力矩。 軋制過程中，在主電 機(jī)軸上傳動軋輥所需力矩最多由下面四個部分組成：(4-7)M =皿 +M f +Mk +Md i式中 Mz 軋制力矩，用于使軋件塑性變形所需之力矩；Mf 克服軋制時發(fā)生在軋輥軸承，傳動機(jī)構(gòu)等的附加摩擦力矩；Mk空轉(zhuǎn)力矩，即克服空轉(zhuǎn)時的摩擦力矩；Md動力矩，此力矩為克服軋輥不均速運動時

33、產(chǎn)生的慣性力所需的；i軋輥與主電機(jī)間的傳動比，由于使用人字齒輪傳動，它是傳速比為1 的齒輪傳動裝置，因此i取為1。組成傳動軋輥的力矩的前三項為靜力矩，即MZi+ M f +Mk(4-8)軋制力矩力 矩 計 算 式M z = 2PI(4-14)式中:P軋制壓力;申 力臂系數(shù)，對熱軋中厚板取0.400.50,粗軋道次申 力臂系數(shù)，對熱軋中厚板取0.400.50,粗軋道次取大值，隨著軋件變薄取小;l 變形區(qū)長度。附加摩擦力矩的計算軋制過程中，軋件通過軋輥間時，在軸承內(nèi)以及軋機(jī)傳動機(jī)構(gòu)中由摩擦力產(chǎn) 生，所謂附加摩擦力矩是指克服這些摩擦力所需力矩， 而且在此附加摩擦力矩的 數(shù)值中，并不包括空轉(zhuǎn)時軋機(jī)轉(zhuǎn)動

34、所需的力矩。組成附加摩擦力矩的基本數(shù)值由兩大項： 一項為軋輥軸承中的摩擦力矩；另 一項為傳動機(jī)構(gòu)中的摩擦力矩。式中:Mfi對二輥而言,M f1M f =+ M f 2i軋輥軸承中的附加摩擦力矩,M f1 =Pxdi xf1(4-9)其中：P軋制壓力；軋輥輥頸直徑;dif1 軋輥軸承磨擦系數(shù)，它取決于軸承構(gòu)造和工作條件。fi滑動軸承金屬襯熱軋時：f1=0.070.10;滑動軸承金屬襯冷軋時：傳動比，參考相關(guān)資料，取i=1。n軋=0.05- 0.07;滑動軸承塑料襯時：f1 =0.01 - 0.03;液體摩擦軸承：f1 =0.0030.004;滾動軸承：f1 =0.003M f2傳動機(jī)構(gòu)中的摩擦系

35、數(shù)，M f2 -Mz + M f1(4-10)其中：n傳動機(jī)構(gòu)的效率，即從主電機(jī)到軋機(jī)的傳動效率;對四輥而言,Mf晉噲+4吟(4-11)級齒輪傳動的效率一般取0.960.98,皮帶傳動效率 取 0.850.90。其中，D工一一工作輥的直徑；Mz是軋制力矩D支一一支承輥的直徑；空轉(zhuǎn)力矩空轉(zhuǎn)力矩是指空載轉(zhuǎn)動軋機(jī)主機(jī)列所需的力矩。通常根據(jù)轉(zhuǎn)動部分軸承中 引起的摩擦力計算之。在這里軋機(jī)的空轉(zhuǎn)力矩按經(jīng)驗辦法來確定，取電機(jī)額定力 矩的3%5%。設(shè)計可按經(jīng)驗算法計算： 錯誤！未找到引用源。=(0.030.06)錯誤！未找到引用源。 式中：(4-12)mh電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。Me = 9549Ne (N.m)錯

36、誤!未找到引用源。Ne 電機(jī)的額定功率，kw ；ne 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，rpm；對新式軋機(jī)可取下限，對舊式軋機(jī)可取上限。動力矩動力矩只發(fā)生于用不均勻轉(zhuǎn)動進(jìn)行工作的幾種軋機(jī)中，如可調(diào)速的可逆式軋 機(jī)，當(dāng)軋制速度變化時，須產(chǎn)生克服慣性力的動力矩。設(shè)計軋制中是采用的是變 速軋制，有轉(zhuǎn)速的變化，因此存在動力矩。其數(shù)值可由下式確定：375 dt(4-13)式中 Md動力矩，錯誤！未找到引用源。Z GD慣2 折合到電機(jī)上的轉(zhuǎn)動慣量，錯誤！未找到引用源。D轉(zhuǎn)動部分的慣性直徑，m;乎角加速度,rpm/s7.7軋輥強(qiáng)度校核對軋輥強(qiáng)度驗算以判斷工藝規(guī)程設(shè)計的合理性。 軋輥的強(qiáng)度通常只按靜載荷 驗算，板帶軋輥的強(qiáng)度計

37、算有以下幾個特征：(1)軋制時，板帶位于軋輥正中，軋制力按均勻分布載荷對待，軸承兩側(cè)的支持力相等；（2）輥身直徑沿軸身長度方向不變，故輥身危險面在中央；（3）輥頸及輥頭的危險斷面在傳動側(cè)。對四輥板帶軋機(jī)，其強(qiáng)度驗算項目，如表 4-1。表7-12四輥可逆式軋機(jī)軋輥強(qiáng)度驗算項目計動工作輥支承輥輥身輥 頸輥頭輥身輥頸輥頭工作輥驅(qū)動彎曲應(yīng)力略扭轉(zhuǎn)應(yīng)力彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力/支持輥驅(qū)動彎曲應(yīng)力（合 成）略/彎曲應(yīng)力彎扭合成應(yīng) 力扭轉(zhuǎn)應(yīng) 力7.7.1工作輥驅(qū)動軋輥強(qiáng)度效核四輥軋機(jī)輥系受力分析（見圖7-8）、工作輥受力圖及其內(nèi)力圖（見圖7-9a）、 支持輥受力圖及內(nèi)力圖（見圖 7-9b）i i1 Pj if- L

38、 . LL _ _!- d丄L !1- T -T- r 1 ;1iL- HBap.11fr - LJ T 尸丿eP/E圖7-8四輥軋機(jī)輥系受力分析圖圖7-9工作輥、支持輥受力圖及內(nèi)力圖工作輥強(qiáng)度效核以下各公式中參數(shù)如圖中所示。M表示彎矩或扭矩，W表示抗扭截面模量。 工作輥輥身垂直面最大彎矩：M zDlmax工作輥輥身最大彎曲應(yīng)力:Wmax =M zDlmax 丈 & O.1X Dj3 -據(jù)資料如工作輥材質(zhì)是合金鍛鋼，則d=140240M Pa。判斷最大彎曲應(yīng)力是否小于許用應(yīng)力。工作輥輥頭所受的最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力:TMnX =maxWn b=(O.5-O.6)k 然后，比較最大剪應(yīng)力Tmax是否小于

39、許用剪應(yīng)力T。(3)支撐輥強(qiáng)度校核輥身中央處所受彎矩最大:M zD2max=p(a-4)輥身中央的彎曲應(yīng)力:2 maxM zD2maxO.ID23= (2a-L) PmLO.8D2其中，b支撐輥的許用彎曲應(yīng)力。bp =JbD1max +%1max 蘭 L 支撐輥輥頸彎曲應(yīng)力校核：輥頸與輥身交接處所受彎矩最大，為危險斷面。,PcMl d2max =2其所受的彎曲應(yīng)力計算如公式4-25。b d2 max_ Md2 _P *(a/4-l/4) M3o0.1d230.1*d2(4-25)L輥身長以上式中，a壓下螺絲中心距；b所軋板帶寬度; 度；P軋制力。7.7.2支持輥驅(qū)動軋輥強(qiáng)度效核(見圖 7-11

40、a)、 四輥軋機(jī)輥系受力分析（見圖7-10）、工作輥受力圖及其內(nèi)力圖 支持輥受力圖及內(nèi)力圖（見圖7-11b）L ji4LJ1盤a1rfaiIh TP/2 T1F1r:u P/2agJlyAnuUMRTlTWrrbJHiIH產(chǎn)科T/2i支持輥受力圖及內(nèi)力圖(b )支持輥受力圖及內(nèi)力圖圖圖7-11 工作輥、(a )工作輥受力圖及其內(nèi)力圖 工作輥強(qiáng)度效核工作輥輥身最大彎曲應(yīng)力(垂直方向)b D1 max_ M zD1max-0.1D130.8D13 工作輥輥身最大彎曲應(yīng)力(水平) 工作輥承受支持輥沿輥身全長加于其上的水平摩擦力:T Mn I =D2輥身中央的水平彎矩:M yDlmax = (2ao

41、-L)T/8輥身中央的水平彎曲應(yīng)力:DImax M zD1 maxW1(2aL)P V2及&、El為兩軋輥材料的泊松比和彈性模數(shù)。呼+沖2 2-1OV D1 + D2若兩輥泊松比相同并取v1=v2=v=0.3，則式2-9及式2-10可簡化為:bgJqEgV 叩2此應(yīng)力雖然很大，但對軋輥不致產(chǎn)生很大的危險。 形處于三向壓縮狀態(tài)，能承受較高的應(yīng)力。因為在接觸區(qū)，材料的變在輥間接觸區(qū)中，除了須校核最大正應(yīng)力bmax外，對于軋輥體內(nèi)的最大切應(yīng)力也應(yīng)進(jìn)行校核。圖2-1-15表示了輥內(nèi)切應(yīng)力分布的狀況。主切應(yīng)力T45。在接觸點0處其值為零，從0點到A點逐漸增大，A點距接觸表面深度z=0.78b,該點 5T

42、max) =0-30max。為保證軋輥不產(chǎn)生疲勞破壞，5 max)值應(yīng)小于許用值：CT X、 C圖7-13給出了軋輥接觸應(yīng)力與深度的關(guān)系，可以看出各應(yīng)力分量 c Z及T45。的分布狀況（X軸方向指軋輥軸向方向）。T zy沿 y圖7-14 軋輥接觸應(yīng)力與深度的關(guān)系輥身內(nèi)部zy平面內(nèi)的切應(yīng)力T zy的存在，也是造成軋輥剝落的原因，軸是反復(fù)交變存在的。由圖7-14可見T zy在z=0.56,y= 0.85b處（c點）達(dá)到最大值。 一般稱Tzy（max）為最大反復(fù)切應(yīng)力：T zy(max) =0.256 Dmax正應(yīng)力和切應(yīng)力的許用值與軋輥表面硬度有關(guān)，按照支承輥表面硬度列出 的許用值見表7-13。表

43、7-13許用接觸應(yīng)力值支承輥表面硬度HS許用應(yīng)力(T /MPa許用應(yīng)力T / MPa3016004904020006106022006708524007307.8軋機(jī)負(fù)荷圖和發(fā)熱校核 7.8.1可逆式軋機(jī)傳動負(fù)荷圖在可逆式軋機(jī)中，軋制過程是軋輥首先在低速咬入軋件，然后提高軋件的速 度進(jìn)行軋制，之后又降低軋制速度，實現(xiàn)低速拋出。因此軋件通過軋輥的時間由 3部分組成：加速時間，穩(wěn)定軋制時間，減速時間。同樣，軋機(jī)在空轉(zhuǎn)時也分為 加速期、減速期和等速期三個階段。由此我們知道軋制的每一道次在負(fù)荷圖中顯 示有六個階梯段。由于軋制速度在軋制過程中是變化的， 所以負(fù)荷圖中考慮了動力矩，下面所 畫的負(fù)荷圖是由靜負(fù)荷和動負(fù)荷組合而成的。主電機(jī)在加速度期的加速度用a表示，在減速期用b表示，則在各期間內(nèi)的 轉(zhuǎn)動總力矩為：空轉(zhuǎn)加速期：M1 = M k+ Md加速軋制期：M2 = Mj+ MdMzi+ Mm+ Mk等速軋制期：M 3 = MjMzi+ Mm+ Mk減速軋制期：M4 = Mj-MdMzi+ Mm+ Mk空轉(zhuǎn)減速期：MMk-Md+ Md-Md加速度a和b的數(shù)值取決于主電動機(jī)的特征及其控制線路。 軋制過程中四輥 各道次的力矩與時間的關(guān)系情況，可制成表 7-14所示，然后根據(jù)表格作出軋機(jī) 傳動負(fù)荷圖。表7-14各道次力矩與時間的關(guān)系道空空載負(fù)載穩(wěn)軋負(fù)載空載t1t2