1、6 校核和輥型設計6.1 咬入條件的校核由于壓下量、軋輥直徑、咬入角三者關系式如下。所以， 表6.1 咬入角道次12345678910/13.8715.7415.7413.8711.729.077.405.233.312.34熱軋中厚板的最大咬入角在之間，所以軋制各道次咬入角均符合咬入條件。設備的限制條件主要是軋輥的強度和主電機的能力，在本次設計中，主要校核軋輥的強度和主電機的能力。6.2 軋輥強度校核最大軋制壓力和最大軋制力矩一般取決于軋輥等零件的強度條件，在制定軋制壓下規(guī)程時應進行強度校核。四輥軋機輥系受力狀況如圖6.1所示： 圖6.1 四輥軋機輥系受力圖在四輥軋機上，軋制過程中的彎矩主要

2、由支承輥承擔。同時，在四輥軋機中，一般均為工作輥驅(qū)動。所以，校核軋輥時，校核工作輥輥頭處的扭轉應力、支承輥輥身中央和輥頸的彎曲應力。另外，工作輥和支承輥之間還存在較大的接觸應力，也需要校核。在校核過程中，考慮到軋輥材質(zhì)不均，軋制力計算不準確以及軋制時的沖擊載荷、應力集中等影響，在軋輥的靜強度計算中，選軋輥的安全系數(shù) 進行計算，許用應力。 表6.2 軋輥材料許用應力值材料名稱極限強度許用應力合金鍛鋼碳素鍛鋼碳素鑄鋼球墨鑄鐵合金鑄鐵鑄鐵6.2.1 工作輥強度校核工作輥選擇球墨鑄鐵，。71.06MPaL/ mm圖6.2 工作輥扭矩圖軋件所施加均布力支承輥所施加均布力工作輥只需校核輥頭的扭轉應力。在總

3、共10道次中，第3道的力矩最大，一個工作輥所受的扭矩為 工作輥的輥頭形式為平臺式，因此 （6.1）式中 ； ； 是軋輥重車后的最小輥身直徑，取。所以；，取； ，取。代入公式（6.1）得： 工作輥強度滿足。工作輥的扭矩圖，如圖6.2所示。6.2.2 支承輥強度校核支承輥材質(zhì)選合金鍛鋼。通過第五章的計算可得，在第1道軋制力最大，即。1支承輥輥身中央強度校核支承輥輥身中央彎矩計算式如下： (6.2)由，代入式(6.2)中得：其彎曲應力為校核通過。2、支承輥輥勁強度校核 支承輥輥勁危險斷面彎矩計算如下: (6.3)將，代入式(6.3)中得： 其彎曲應力為由此可見支承輥的強度滿足要求。支承輥彎矩圖，如圖

4、6.3：MPa圖6.3 支承輥彎矩圖L/mm49.66MPa均布力qP/2P/2 6.2.3 工作輥與支承輥間的接觸應力四輥軋機工作輥和支承輥之間承載時有很大的接觸應力，在軋輥設計及使用時應進行校核計算。因為兩輥的材質(zhì)不同，接觸應力的計算公式為 （6.4）式中 加在接觸表面單位長度上的負荷，； 、相互接觸的兩個軋輥的半徑，； 、與軋輥有關的系數(shù)，；、及、兩軋輥材料的泊松比和彈性模數(shù)。支承輥選合金鍛鋼 E1=186206GPa，取E1=200GPa=0.250.30，取=0.27 工作輥選球墨鑄鐵 E2=78.5157GPa，取E2=100GPa=0.230.27，取=0.25 代入上面公式得

5、代入公式(6.4)得： 對于通常軋輥的許用接觸應力值在之間，許用剪切應力，所以滿足強度。6.3 主電機功率校核 由鞍鋼電機設備可知電機功率為，轉速為，在本次設計采用的是可逆式軋制，因此在進行校核時采用可逆式工作制的主電機容量計算，考慮電機的允許過載能力與電機發(fā)熱兩方面的因素。6.3.1 可逆式軋機主電機過載校核 在可逆式軋機中，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行軋制，之后又降低軋制速度，實現(xiàn)低速拋出。主電機的過載校驗： 8 （6.5）式中 電機在軋制過程中承受的最大轉矩； 電機的額定轉矩； 電機的允許過載系數(shù)。一般型與型直流電動機在額定磁通下，值可選為。對于專為軋鋼機使用

6、的型和型電機以及同步電機，過載系數(shù)為。因此本次設計中。電機的過載校核，則電機的額定力矩為：由表5.1可知，在第1道軋制時有最大轉矩，按公式(6.5)有： 即 6.3.2 典型產(chǎn)品軋制圖表軋制圖表主要反映軋制道次和軋制時間的關系，它是研究和分析軋制過程的主要根據(jù)，通過這些關系的研究與分析可以清晰地看到：軋件在軋制過程中所占的軋制時間、各道次之間的間隙時間、軋制一塊鋼板所需要的總的延續(xù)時間和軋制過程中軋件交叉軋制情況、軋件在任意時間所處的位置等。 圖6.4 典型產(chǎn)品軋制圖表此次設計采用的是單機架可逆式中厚板軋機，軋制圖表如圖6.4所示。設計中采用此軋制圖表的特點是 8式中 軋制節(jié)奏時間，s； 前后

7、兩塊坯料的軋制間隙時間，s；根料軋制總延續(xù)時間，s；式中 各道次純軋時間之和，s；各道次間隙時間之和，s；6.3.3 軋機電機的發(fā)熱校核電機的發(fā)熱是由于實現(xiàn)能量變換過程中，在電機內(nèi)部產(chǎn)生損耗并變成熱量，使電機的溫度升高。電機的發(fā)熱校驗通常采用等效法，即等效電流法、等效轉矩法和等效功率法。在進行設計時，出于計算方便和實用，常應用等效轉矩法。其公式如下： （6.6） （6.7）式中 電機的額定轉矩； 電機的等效轉矩； 各段軋制時間所對應的力矩； 軋制時間內(nèi)各段純軋時間的總和； 各段間隙時間所對應的空轉力矩； 軋制周期內(nèi)各間隙軋時間的總和。 因此，電機的發(fā)熱校核按公式（6.7）進行計算得： 5011

8、07141.9 271950代入公式（6.7）得 該值小于電機的額定力矩，發(fā)熱校核通過。6.4 輥型設計熱軋中厚板時，由于軋制時軋輥的不均勻熱膨脹、軋輥的不均勻磨損以及軋輥的彈性壓扁和彈性彎曲，而使空載時的平直輥縫在軋制時變得得不平直了，致使板帶的橫向厚度不均和板形不良。為了克服這些因素，彌補軋制時輥縫形狀的變化，必須預先將軋輥輥身磨成具有一定的凸凹度的輪廓曲線，以得到橫斷面厚度均勻的產(chǎn)品。在設計新輥時，對軋輥的磨損不必考慮，只考慮不均勻熱膨脹和軋輥的彈性變形彎曲。 輥型設計的內(nèi)容包括確定軋輥中部的磨損總凸度值、總凸度值在一套軋輥上的分配以及確定適應于輥身中部凸度的輥面磨削曲線。由于軋輥的不均

9、勻磨損小，在本次設計中忽略軋輥的不均勻磨損。6.4.1 軋輥的不均勻熱膨脹在鋼板的軋制過程中，沿輥身長度方向上，其邊部受熱較小、散熱較快，而中部受熱較多、散熱較慢。因而，中部膨脹大一些。通常將輥身中部與邊部半徑上的熱膨脹差值稱為軋輥的熱凸度，用表示。 9 (6.8)式中 、輥身中部和邊部溫度； 軋輥直徑；軋輥的線膨脹系數(shù)，鋼輥取為，鑄鐵輥取為； 軋輥中心與表面不均勻系數(shù)，一般。我們根據(jù)工作輥和支承輥的已知數(shù)據(jù)以及鞍鋼設備要求求解各輥的凸度。工作輥材質(zhì)選球墨鑄鐵，根據(jù)鞍鋼中厚板廠實際生產(chǎn)情況，工作輥輥身中部與邊部的溫度差為1112。 將， 代入式（6.8）得： 取 支承輥材質(zhì)選合金鍛鋼，根據(jù)鞍鋼

10、中厚板廠實際生產(chǎn)情況，支承輥輥身中部與邊部的溫度差為23。將，3， 代入式(6.8)得：取 6.4.2 軋輥的彈性彎曲變形這主要包括軋輥的彈性彎曲和彈性壓扁。軋輥的彈性壓扁沿輥身長度分布是不均勻的，這主要是由于單位壓力分布不均勻所致。此外，在靠近軋件邊部的壓扁也要小一些，使軋件邊部出現(xiàn)變薄區(qū)，隨著軋輥直徑的減小。邊部變薄區(qū)也減小，一般情況下這個區(qū)域雖然不很大，卻也影響成材率。在工作輥與支承輥之間也產(chǎn)生不均勻彈性壓扁，它直接影響到工作輥的彎曲撓度。理論和實踐都表明，軋制時工作輥的實際撓度比支承輥大的多。這主要是因為工作輥與支承輥之間存在有彈性壓扁變形，結果使位于板寬范圍之外的那一部分工作輥受到支

11、承輥的懸臂彎曲作用，從而大大地增加了工作輥本身的撓度。軋件的寬度愈小，工作輥的撓度便愈大。四輥軋機工作輥的彎曲撓度不僅取決于支承輥的彎曲撓度，而且也取決于支承輥和工作輥之間的不均勻彈性壓扁所引起的撓度。如果支承輥和工作輥輥型的凸度均為零，則工作輥撓度為： （6.9）式中 工作輥的彎曲撓度： 支承輥的彎曲撓度； 支承輥和工作輥間不均勻彈性壓扁所引起的撓度差。根據(jù)有關資料介紹，工作輥撓度計算公式為： (6.10) 支承輥的撓度計算公式： (6.11) 式中 軋制力；工作輥柔度；支承輥柔度；、系數(shù)，可按下式計算： ； ； ， 這里 兩壓下螺絲中心距； 輥身長度； 軋件寬度。工作輥和支承輥之間不均勻彈性壓扁所引起的撓度為： 其中 ， 式中 、工作輥、支承輥直徑； 工作輥與支承輥間的平均單位壓力， 。在本設計中工作輥為球墨鑄鐵的，支承輥為合金鍛鋼的，則： 6.4.3 輥型設計在設計新輥的輥型凸度時，主要是考慮軋輥的不均勻熱膨脹和軋輥彈性彎曲的影響。由于軋輥熱膨脹所產(chǎn)生的熱凸度，在一般情況下與軋輥彈性彎曲產(chǎn)生的撓度相反，故在輥型設計時應按熱凸度與撓度合成的結果，定出磨新輥的凸度。由前所述，工作輥的不均勻熱膨脹產(chǎn)生的熱凸度為 工作輥的撓度為 將工作輥熱凸度和撓度疊加起來，得出工作輥在實際軋制過程中的輥縫