課程設(shè)計(jì)--1250熱軋板帶軋制規(guī)程設(shè)計(jì)與輥型設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目：1250熱軋板帶軋制規(guī)程設(shè)計(jì)與輥型設(shè)計(jì)</p><p>　　專(zhuān) 業(yè)：材料成型與控制工程</p><p>　　班 級(jí)：05成型（2）</p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p

2、><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　日 期：2009年3月3日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 概述1</b></p><p>　　2 1250中寬帶生產(chǎn)工藝1</p><

3、;p>　　2.1 原料及產(chǎn)品介紹1</p><p>　　2.2 主要設(shè)備的選擇2</p><p>　　2.2.1 立輥選擇2</p><p>　　2.2.2 軋機(jī)布置3</p><p>　　2.2.3 粗軋機(jī)的選擇：4</p><p>　　2.2.4 精軋機(jī)的選擇：4</p><p

4、>　　2.2.5 絕熱保溫罩與爐巻箱的選擇6</p><p>　　3 壓下規(guī)程設(shè)計(jì)與輥型設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 壓下規(guī)程設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.2 道次選擇確定7</p><p>　　3.3 粗軋機(jī)組壓下量分配7</p><p>　　3.4 精軋機(jī)組的壓下量分配8</p>

5、;<p>　　3.5 校核咬入能力9</p><p>　　3.6 確定速度制度9</p><p>　　3.7 軋制溫度的確定12</p><p>　　3.8 軋制壓力的計(jì)算13</p><p>　　3.9 輥縫計(jì)算：16</p><p>　　3.10 精軋軋輥轉(zhuǎn)速計(jì)算16</p>

6、<p>　　3.11 傳動(dòng)力矩17</p><p>　　4 軋輥強(qiáng)度校核與電機(jī)能力驗(yàn)算18</p><p>　　4.1 軋輥的強(qiáng)度校核19</p><p>　　4.1.1 支撐輥彎曲強(qiáng)度校核19</p><p>　　4.1.2 工作輥的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核：21</p><p>　　4.2 電機(jī)的校核2

7、2</p><p>　　4.2.1 靜負(fù)荷圖22</p><p>　　4.2.2 主電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算23</p><p>　　4.2.3 等效力矩計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的校核23</p><p>　　4.2.4 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算24</p><p>　　5. 板凸度和彎輥25</p><p>　

8、　5.1 板型控制理論25</p><p>　　5.2 板型控制策略26</p><p>　　5.3 板凸度計(jì)算模型27</p><p>　　5.4 影響輥縫形狀的因素28</p><p>　　5.4.1 軋輥熱膨脹對(duì)輥縫的影響30</p><p>　　5.4.2 軋輥的磨損對(duì)輥縫的影響31</

9、p><p>　　5.4.3 原始輥型對(duì)輥縫的影響31</p><p>　　5.4.4 入口板凸度對(duì)輥縫的影響31</p><p>　　5.4.5 軋輥撓度計(jì)算31</p><p>　　5.5 彎輥裝置33</p><p>　　5.5.1 彎曲工作輥33</p><p>　　5.5.2

10、 彎曲支撐輥33</p><p>　　5.6 CVC軋機(jī)的抽動(dòng)量計(jì)算33</p><p><b>　　結(jié) 論35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　連

11、軋時(shí)間短，溫降少，占地少，產(chǎn)量高。1924年，自從美國(guó)第一臺(tái)帶鋼熱連軋機(jī)投產(chǎn)以來(lái)，連軋帶鋼得到很大的發(fā)展。從手動(dòng)調(diào)節(jié)到PID設(shè)定，從簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)控制到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多層分布式控制，加上液壓壓下，液壓彎輥，CVC輥型控制等新技術(shù)的使用，熱連軋機(jī)的產(chǎn)量、精度、板型質(zhì)量得到很大提高。熱軋帶鋼生產(chǎn)線主要包括粗軋和精軋。粗軋軋件短，一般為可逆軋制，精軋為6~7架連軋，成為1/2連軋或3/4連軋。目前，粗軋軋機(jī)能力越來(lái)越大，控制凸度能力顯著增強(qiáng)，從粗軋就

12、檢測(cè)凸度和厚度，為精軋?zhí)峁﹥?yōu)質(zhì)中間坯料，保證精軋穩(wěn)定軋出符合技術(shù)要求的帶卷。粗軋采用大壓下，可以減少道次，提高中間坯溫度。近來(lái)坯料厚度也恢復(fù)原來(lái)220mm以上，為多品種、高檔次產(chǎn)品生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　2 1250中寬帶生產(chǎn)工藝</p><p>　　任何企業(yè)沒(méi)有優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量就無(wú)法長(zhǎng)期生存，沒(méi)有眾多的品種和高檔次拳頭產(chǎn)品，就不能在激烈競(jìng)爭(zhēng)中占領(lǐng)市場(chǎng)。板帶軋制生產(chǎn)線先進(jìn)合理的工

13、藝技術(shù)是保證板材厚度尺寸精度和良好的板形的物質(zhì)基礎(chǔ)。簡(jiǎn)陋省略的工藝已經(jīng)無(wú)法在市場(chǎng)低迷的環(huán)境下獲得利潤(rùn)。</p><p>　　不同寬度的熱帶有不同的用途，也需采用不同工藝技術(shù)。熱帶300mm以下是窄帶，多用來(lái)生產(chǎn)焊管。300~600mm為中窄帶，常用來(lái)生產(chǎn)五金或焊接結(jié)構(gòu)梁。600~1000mm為中寬帶，薄帶卷可以冷軋用于家電。這些產(chǎn)品的軋機(jī)一般不安裝昂貴的液壓壓下、彎輥、板型控制設(shè)備，只能依靠坯料加熱溫度控制軋制力

14、，調(diào)節(jié)板型。</p><p>　　1100~1500mm為寬帶，最寬為2000mm，它們的軋機(jī)都安裝液壓壓下、在線彎輥、板型控制。2000mm超寬熱卷多是用于冷軋鍍鋅汽車(chē)板，由于寬帶質(zhì)量?jī)?yōu)良，國(guó)外主張取消中窄帶，用超寬帶進(jìn)行縱剪分切，得到不同寬度卷材，提高成材率。</p><p>　　軋輥越窄，板型凸度控制越容易，且市場(chǎng)對(duì)于1m以下冷軋板材，如家電板、家具板或汽車(chē)輔助板有較大需求，故按照設(shè)

15、計(jì)任務(wù)書(shū)要求，設(shè)計(jì)典型產(chǎn)品為1m板材，生產(chǎn)厚度精度高、板型優(yōu)良、表面光潔度高的高檔次多品種、寬范圍多規(guī)格熱軋帶卷。</p><p>　　1250熱帶軋機(jī)適合軋制帶寬為600~1000mm左右的板材。本設(shè)計(jì)要求既可以生產(chǎn)冷軋需要的2.2mm薄卷，也可生產(chǎn)25mm結(jié)構(gòu)用厚帶。</p><p>　　2.1 原料及產(chǎn)品介紹</p><p>　　依據(jù)任務(wù)要求典型產(chǎn)品所用原料：

16、</p><p>　　規(guī)格： 板坯厚度：250mm</p><p>　　鋼 種：Q195</p><p>　　最大寬度：1050mm</p><p>　　長(zhǎng) 度：8.5m</p><p><b>　　產(chǎn)品規(guī)格：</b></p><p>　　厚 度：2.6mm&

17、lt;/p><p><b>　　板凸度：6 </b></p><p><b>　　坯料單重：18噸</b></p><p>　　因?yàn)樗o坯料寬度較小，并且在粗軋機(jī)前部安裝有大立輥，所以側(cè)壓有效，可以少量控制成品寬度。</p><p>　　坯料選用250mm厚需要較多道次，但對(duì)保證壓縮比，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)板材具

18、有重要意義，生產(chǎn)普板時(shí)可以降低原料厚度，以減少道次增加產(chǎn)量。</p><p>　　坯料寬度限定8.5m，加熱爐內(nèi)寬度9.2m，有利于設(shè)計(jì)高溫（1350℃）步進(jìn)爐，以便為今后生產(chǎn)高牌號(hào)硅鋼、低合金管線鋼儲(chǔ)留設(shè)備能力。</p><p>　　2.2 主要設(shè)備的選擇</p><p>　　軋鋼機(jī)是完成金屬軋制變形的主要設(shè)備，因此，軋鋼機(jī)能力選取的是否合理對(duì)車(chē)間生產(chǎn)產(chǎn)量、品種和

19、規(guī)格具有非常重要的影響。</p><p><b>　　選擇軋鋼設(shè)備原則：</b></p><p>　　有良好的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；</p><p>　　軋機(jī)結(jié)構(gòu)型式先進(jìn)合理，制造容易，操作簡(jiǎn)單，維修方便；</p><p>　　有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化，有利于工人勞動(dòng)條件的改善；</p><p>　　

20、備品備件要換容易，并有利于實(shí)現(xiàn)備品備件的標(biāo)準(zhǔn)化；</p><p>　　在滿(mǎn)足產(chǎn)品方案的前提下，使軋機(jī)組成合理，布置緊湊；</p><p>　　保證獲得質(zhì)量良好的產(chǎn)品，并考慮到生產(chǎn)新品種的可能；</p><p>　　熱帶軋機(jī)選擇的主要依據(jù)是：車(chē)間生產(chǎn)的鋼材品種和規(guī)格。軋鋼機(jī)選擇的主要內(nèi)容是：選取軋機(jī)的架數(shù)、能力、結(jié)構(gòu)以及布置方式。最終確定軋鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)形式及其主要技術(shù)參

21、數(shù)。</p><p>　　目前強(qiáng)力粗軋機(jī)已經(jīng)達(dá)到單位寬度軋制力2.6t，本設(shè)計(jì)1250軋機(jī)，取軋制力最大3200噸。</p><p>　　2.2.1 立輥選擇</p><p>　　立壓可以齊邊（生產(chǎn)無(wú)切邊帶材）、調(diào)節(jié)板坯寬度并提高除磷效果。立壓軋機(jī)包括：大立輥、小立輥及擺式壓力機(jī)三種，各自特點(diǎn)如下：</p><p>　　大立輥：占地較多，設(shè)備

22、安裝在地下，造價(jià)高，維護(hù)不方便。而其能力較強(qiáng)，用來(lái)調(diào)節(jié)坯料寬度。</p><p>　　小立輥：能力較小，多用于邊部齊邊。</p><p>　　擺式側(cè)壓：操作過(guò)程接近于鍛造，用于控制頭尾形狀，局部變形，提高成材率效果較好。缺點(diǎn)是設(shè)備地面設(shè)備占用場(chǎng)地較多，造價(jià)較高。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用連鑄坯調(diào)寬，生產(chǎn)不同寬度帶卷，選擇小立輥齊邊。</p>&l

23、t;p>　　2.2.2 軋機(jī)布置</p><p>　　現(xiàn)代熱帶車(chē)間分粗軋和精軋兩部分，精軋機(jī)組大都是6~7架連軋，但其粗軋機(jī)數(shù)量和布置卻不相同。熱帶連軋機(jī)主要區(qū)分為全連續(xù)式，3/4連續(xù)式和1/2連續(xù)式，以及雙可逆粗軋等。（1）全連續(xù)式：</p><p>　　全連續(xù)式軋機(jī)的粗軋機(jī)由5~6個(gè)機(jī)架組成，每架軋制一道，全部為不可逆式。這種軋制機(jī)產(chǎn)量可達(dá)500~600萬(wàn)噸/年，產(chǎn)品種類(lèi)多，表面

24、質(zhì)量好。粗軋全連軋布置見(jiàn)圖1a。但設(shè)備多，投資大，軋制流程線或廠房長(zhǎng)度增大。而且由于粗軋時(shí)坯料短，軋機(jī)效率低，連軋操作難度大，效果并不很好，所以一般不采用粗軋連軋?jiān)O(shè)計(jì)。</p><p><b>　　（2）3/4連續(xù)式</b></p><p>　　圖1 各種熱連軋及布置圖</p><p>　　3/4連續(xù)式布置形式是先用二輥軋機(jī)軋一道，然后設(shè)置1架

25、可逆式軋機(jī)軋制3或5道，再由后面兩架軋機(jī)連續(xù)軋制一道（見(jiàn)圖1（b））。后面這兩道看上去作業(yè)率不高，但它是保證中間坯尺寸和凸度的關(guān)鍵，使精軋產(chǎn)品質(zhì)量和軋制過(guò)程穩(wěn)定。</p><p>　　另外，這種布置采用250 mm厚坯，軋制壓縮比大，產(chǎn)品種類(lèi)全面，曾經(jīng)是國(guó)外流行的布置。</p><p><b>　　（3）半連續(xù)式:</b></p><p>　　

26、半連續(xù)式軋機(jī)有兩種形式：圖1(C)中粗軋機(jī)組由一架不可逆式二輥破鱗機(jī)架和一架可逆式四輥軋機(jī)架組成，一般使用坯料在150mm以下，軋制5道次，對(duì)凸度厚度控制難度大。主要生產(chǎn)普通鋼種帶卷。高檔品種開(kāi)發(fā)難度大，較厚產(chǎn)品也較少生產(chǎn)。而且為保單卷重，常常設(shè)計(jì)坯料很長(zhǎng)（最高14米），使加熱爐過(guò)寬，大大限制了加熱溫度。這類(lèi)軋機(jī)如果使用230mm厚坯，則軋制道次過(guò)多，溫降過(guò)大。但這種布置如果粗軋機(jī)能力特別大，如太鋼1549熱連軋線，輔助必要的檢測(cè)設(shè)備，

27、也可達(dá)到道次少溫降小，中間坯溫度穩(wěn)定的要求。</p><p>　　圖2-1(d)中粗軋機(jī)是由兩架強(qiáng)力四輥可逆式軋機(jī)組成，這種布置即提高軋機(jī)利用率，又能使軋機(jī)數(shù)量較少，穩(wěn)定中間坯凸度，減少溫降，故為當(dāng)前流行方案。</p><p>　　根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，本設(shè)計(jì)采用2架強(qiáng)力四輥可逆軋機(jī)組成粗軋機(jī)組，第一粗軋機(jī)前安裝小立輥軋機(jī)，對(duì)側(cè)邊進(jìn)行有效修正。</p><p>　　2.2

28、.3 粗軋機(jī)的選擇：</p><p>　　過(guò)去粗軋，為了增大工作輥輥徑，提高咬入能力，多選擇二輥軋機(jī)，但是二輥軋機(jī)產(chǎn)生的撓度較大，不能滿(mǎn)足凸度控制要求?，F(xiàn)代四輥軋機(jī)，其工作輥直徑已大大提高，并且安裝液壓平衡彎輥，使軋輥撓度可控。</p><p>　　本設(shè)計(jì)兩架粗軋機(jī)詳細(xì)資料如下：</p><p>　　參考太鋼1549及港陸1250生產(chǎn)實(shí)際，初步確定軋機(jī)各部件相關(guān)尺寸

29、如下：</p><p>　　軋機(jī)類(lèi)型： 四輥可逆式軋機(jī)</p><p><b>　　工 作 輥:</b></p><p>　　軋輥直徑： 1000mm</p><p>　　輥身長(zhǎng)度： 1250mm</p><p>　　軋輥材料： 鑄 鋼</p><p><

30、b>　　支 承 輥: </b></p><p>　　軋輥直徑： 1450mm</p><p>　　輥身長(zhǎng)度： 1250mm</p><p>　　輥身材料： 合金鍛鋼</p><p>　　其中，第一架采用電動(dòng)壓下，行程大。第二架采用長(zhǎng)行程液壓缸，且裝配彎輥裝置，用于控制板凸度，且要求粗軋都達(dá)到單位寬度2.5t，兩架軋機(jī)能

31、力為3200t。第二架粗軋還CVC竄輥，提高中間坯板形控制能力。</p><p>　　2.2.4 精軋機(jī)的選擇：</p><p>　　熱軋帶鋼精軋機(jī)普遍采用長(zhǎng)行程液壓壓下、板型控制。板型控制手段除彎輥外還有：CVC軋機(jī)、HC軋機(jī)、PC軋機(jī)?，F(xiàn)將各型軋機(jī)簡(jiǎn)要介紹如下：</p><p>　　CVC軋機(jī): 軋輥凸度連續(xù)可變的軋機(jī)——CVC（continuously va

32、riable crown）軋機(jī)屬于一種新型的四輥軋機(jī)。這種方式大壓下，大張力時(shí)，輥系穩(wěn)定好，國(guó)內(nèi)外熱連軋市場(chǎng)占70%。</p><p>　　圖2為CVC軋機(jī)的軋輥原理圖，軋輥整個(gè)外廓磨成S型（瓶型）曲線。上下軋輥互相錯(cuò)位180度布置，形成一個(gè)對(duì)稱(chēng)的曲線輥縫輪廓。這兩根S型軋輥可以軸向移動(dòng)，其移動(dòng)方向一般是相反的。由于軋輥具有對(duì)稱(chēng)S型曲線。</p><p>　　在軋輥未產(chǎn)生軸向移動(dòng)時(shí)，軋輥構(gòu)

33、成具有相同高度的輥縫，其有效凸度等于零(a)圖。在上輥向左移動(dòng)、下輥向右移動(dòng)時(shí)，板材中心處兩個(gè)軋輥輪廓線之間的輥縫變大，此時(shí)的有效凸度小于零(b)圖。如果上輥向右移動(dòng)下輥向左移動(dòng)的板材中心處兩個(gè)軋輥輪廓線之間的輥縫變小，這時(shí)的有效凸度大于零(c)圖。CVC軋輥的作用與一般帶凸度的軋輥相同，但其主要優(yōu)點(diǎn)是凸度可以在最小和最大凸度之間進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)整，這是通過(guò)具有S型曲線的軋輥?zhàn)鲚S向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。CVC軋輥輥縫調(diào)整范圍也較大，與裹輥裝置配合使用

34、時(shí)如1700板軋機(jī)的輥縫調(diào)整量可達(dá)600um左右。由于工作輥具有S型曲線，工作輥與支撐輥之間是非均勻接觸的。實(shí)踐表明，這種非均勻接觸對(duì)軋輥磨損和接觸盈余不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。</p><p>　　精軋基本遵守比例凸度，各道凸度相對(duì) 圖2 CVC軋機(jī)的軋輥原理圖</p><p>　　于延伸率是確定值。各道最佳凸度是由軋輥原始凸度，膨脹凸度，彎輥凸度，CVC撓曲凸度，目標(biāo)凸度根據(jù)來(lái)料凸

35、度確定。</p><p>　　HC軋機(jī)： HC軋機(jī)為高性能板型控制軋機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)。當(dāng)前用于日本生產(chǎn)的HC軋機(jī)是在支持輥和工作輥之間加入中間輥并使之橫向移動(dòng)的六輥軋機(jī)，其特點(diǎn)有：（a）HC軋機(jī)具有很好的板形控制性，多用于小輥徑冷軋；（b）HC軋機(jī)可顯著提高熱帶鋼的平直度；（c）壓下量由于不受板型限制而可適當(dāng)提高。</p><p>　　PC軋機(jī)：對(duì)輥交叉軋制技術(shù)（Pair Cross Roll）

36、。PC軋機(jī)的工作原理是通過(guò)交叉上下成對(duì)的工作輥和支撐輥的軸線形成上下工作輥間輥縫的拋物線，并與工作輥的輥凸度等效。雖然可以安裝在線ORG，但使用效果欠佳，鞍鋼1780、唐鋼1810采用后證明穩(wěn)定性稍差。</p><p>　　所以，本設(shè)計(jì)F1~F5采用當(dāng)今主流軋制設(shè)備CVC軋機(jī)。</p><p>　　全部七架四輥精軋機(jī)縱向排列，間距為6米；F1~F7均有正彎輥系統(tǒng)，F(xiàn)1~F7實(shí)行了長(zhǎng)行程液壓

37、厚度自動(dòng)控制(AGC)技術(shù)，使帶鋼誤差控制得到全面保證。軋線上裝設(shè)水霧冷卻和除塵系統(tǒng)，小車(chē)換輥技術(shù)，強(qiáng)力可調(diào)層流冷卻設(shè)備，卷取厚度達(dá)到25mm。所有支撐輥采用油膜軸承靜動(dòng)壓系統(tǒng)，增大支撐輥輥頸。</p><p>　　2.2.5 絕熱保溫罩與爐巻箱的選擇</p><p>　　為了減少輸送輥道上的溫度降以節(jié)約能耗，近年來(lái)很多熱帶車(chē)間還在采用在輸送輥道上安置絕熱保溫罩或補(bǔ)償加熱爐，或在軋件出粗軋

38、機(jī)組之后采用熱卷取箱進(jìn)行熱卷取等新技術(shù)。輥道保溫罩絕熱塊的結(jié)構(gòu)如圖3所示；它利用逆輻射原理，以耐火陶瓷纖維做成絕熱邊，受熱的一面覆以金屬屏膜。受熱的金屬膜(0.05~0.5mm厚)迅速升溫至高溫，然后作為發(fā)熱體將熱量逆輻射返回鋼坯。這種保溫罩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，效率高，采用它以后可降低加熱爐出坯溫度達(dá)75℃，從而提高成材率0.15%，節(jié)約燃耗14%，還可以提高板帶末端溫度約100℃使板帶溫度更加均勻，可以軋出更寬更薄重量更大及精度性能質(zhì)量

39、更高的板卷，并且，可使帶坯在中間輥道停留達(dá)8分鐘，而仍保持可軋溫度，便于處理事故，減少?gòu)U品，提高成材率。</p><p>　　圖3 輥道保溫罩逆輻射絕熱塊結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1——絕熱氈；2——金屬屛；3——金屬屛的折疊部分；4——安裝件</p><p>　　熱卷取箱結(jié)構(gòu)如圖4所示。其主要優(yōu)點(diǎn)為：1).粗軋后在入精軋機(jī)之前進(jìn)行熱卷取。以保存熱量，減少溫度

40、下降，保溫可達(dá)90%以上；2)首尾倒置開(kāi)卷，以尾為頭喂入軋機(jī)，均化板帶的頭尾溫度，可以不用升速軋制而大大提高厚度精度；3)起儲(chǔ)料作用，這樣可增大卷重提高產(chǎn)量；4)可延長(zhǎng)事故處理時(shí)間約為8~9分鐘，從而減少?gòu)U品及鐵皮損失，提高成材率；5)可使中間輥道縮短約為30%—40%，節(jié)省廠房和基礎(chǔ)設(shè)施投資。因此在熱軋帶鋼生產(chǎn)中采用熱卷取箱式發(fā)展的方向；6)減少氧化鐵皮，熱卷取箱卷取的大量二次氧化鐵皮剝落，進(jìn)而提高表面質(zhì)量。</p>&

41、lt;p>　　爐卷箱參數(shù)：1060mm</p><p>　　允許帶坯厚度：15~30mm </p><p>　　帶坯寬度：600~1100mm</p><p><b>　　帶卷重量：17T</b></p><p>　　單位寬度卷重：15.5kg </p>&l

42、t;p>　　入口帶坯溫度：900~1160℃</p><p>　　帶卷內(nèi)徑：160mm</p><p>　　卷曲速度：1.5~6.0m/s 圖4 熱卷取箱結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　反開(kāi)卷速度：0~5.5m/s 1—支撐輥；2—托輥；3—彎曲輥；4—推桿&l

43、t;/p><p>　　3 壓下規(guī)程設(shè)計(jì)與輥型設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 壓下規(guī)程設(shè)計(jì)</p><p>　　壓下規(guī)程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是要確定由一定的板坯軋成所要求的板、帶產(chǎn)品的變形制度，亦即要確定所需采用的軋制方法、軋制道次及每道次壓下量的大小，在操作上就是要確定各道次輥縫的位置（即輥縫的開(kāi)度）和轉(zhuǎn)速。因而，還要涉及到各道次的軋制速度、軋制溫度及前后張力制度及道次壓

44、下量的合理選擇，因而廣義地來(lái)說(shuō)，壓下規(guī)程的制定也應(yīng)當(dāng)包括這些內(nèi)容。</p><p>　　通常在板、帶生產(chǎn)中制定壓下規(guī)程的方法和步驟為：(a)在咬入條件允許的條件下，按經(jīng)驗(yàn)配合道次壓下量，這包括直接分配各道次絕對(duì)壓下量或壓下率、確定各道次壓下量分配率（△h/∑△h）及確定各道次能耗負(fù)荷分配比等各種方法；（b）制定速度制度，計(jì)算軋制時(shí)間并確定逐道次軋制溫度；（c）計(jì)算軋制壓力、軋制力矩；(d)校驗(yàn)軋輥等部件的強(qiáng)度和電

45、機(jī)功率；（e）按前述制定軋制規(guī)程的原則和要求進(jìn)行必要的修正和改進(jìn)。</p><p>　　3.2 道次選擇確定</p><p>　　軋鋼機(jī)機(jī)架數(shù)目的確定與很多因素有關(guān)，主要有：坯料的斷面尺寸、生產(chǎn)的品種范圍、生產(chǎn)數(shù)量的大小，軋機(jī)布置的形式、投資的多少以及建廠條件等因素。但在其他條件即定的情況下，主要考慮與軋機(jī)布置的形式有關(guān)。本設(shè)計(jì)采用連續(xù)式布置，因此機(jī)架數(shù)目應(yīng)不少于軋制道次即可確定機(jī)架數(shù)目了

46、。</p><p>　　本設(shè)計(jì)根據(jù)板坯厚度為250mm；成品厚度為2.6mm，選擇平均壓下系數(shù) ū=1.36，則軋制總道次N為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中 N――機(jī)架數(shù)目；</p><p>　　――由坯料到成品的總延伸系數(shù)；</p><p>　　――各

47、道次的平均延伸系數(shù)。</p><p>　　故: 選總15道次，其中粗軋8道次（5+3），精軋7道次。</p><p>　　3.3 粗軋機(jī)組壓下量分配</p><p>　　根據(jù)板坯尺寸、軋機(jī)架數(shù)、軋制速度以及產(chǎn)品厚度等合理確定粗軋機(jī)組總變形量及各道次壓下量。其基本原則是：</p><p>　　(1)由于在粗軋機(jī)組上軋制時(shí)，軋件溫度高、塑性好，厚

48、度大，故應(yīng)盡量應(yīng)用此有利條件采用大壓下量軋制?？紤]到粗軋機(jī)組與精扎機(jī)組之間的軋制節(jié)奏和負(fù)荷上的平衡，粗軋機(jī)組變形量一般要占總變形量的70~80%。</p><p>　　(2)提高粗軋機(jī)組軋出的帶坯溫度。一方面可以提高開(kāi)軋溫度，另一方面增大壓下可能減少粗軋道次，同時(shí)提高粗軋速度，以縮短延續(xù)時(shí)間，減少軋件的溫降。</p><p>　　(3)考慮板型盡量按照比例分配凸度，在粗軋階段，軋制力逐漸較

49、小使凸度絕對(duì)值漸少。但是，第一道考慮厚度波動(dòng)，壓下量略小，第二道絕對(duì)值壓下最大，但壓下率不會(huì)太高。</p><p>　　本設(shè)計(jì)粗軋機(jī)組由兩架四輥可逆式軋機(jī)組成，各軋制5道和3道次，各道次的壓下量分配如下：</p><p>　　表1 粗軋壓下量分配</p><p>　　3.4 精軋機(jī)組的壓下量分配</p><p>　　精軋機(jī)組的主要任務(wù)是在5

50、~7架連軋機(jī)上將粗軋帶坯軋制成板形、尺寸符合要求的成品帶鋼，并需保證帶鋼的表面質(zhì)量和終軋速度。</p><p>　　1）精軋各架壓下量分配</p><p>　　精軋連軋機(jī)組分配各架壓下量的原則；一般也是利用高溫的有利條件，把壓下量盡量集中在前幾架，在后幾架軋機(jī)上為了保證板型、厚度精度及表面質(zhì)量，壓下量逐漸減小。為保證帶鋼機(jī)械性能防止晶粒過(guò)度長(zhǎng)大，終軋即最后一架壓下率不低于10%，此外，壓下

51、量分配應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化精軋機(jī)組的調(diào)整和使軋制力及軋制功率不超過(guò)允許值。</p><p>　　依據(jù)以上原則精軋逐架壓下量的分配規(guī)律是：第一架可以留有余量，即考慮到帶坯厚度的可能波動(dòng)和可能產(chǎn)生咬入困難等，使壓下量略小于設(shè)備允許的最大壓下量，中間幾架為了充分利用設(shè)備能力，盡可能給以大的壓下量軋制；以后各架，隨著軋件溫度降低、變形抗力增大，應(yīng)逐漸減小壓下量；為控制帶鋼的板形，厚度精度及性能質(zhì)量，最后一架的壓下量一般在10~1

52、5%左右。精軋機(jī)組的總壓下量一般占板坯全部壓下量的10~25%。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用7架連軋，結(jié)合設(shè)備、操作條件直接分配各架壓下量如下： </p><p>　　精軋機(jī)組壓下量分配及各項(xiàng)參數(shù)如表(2)所示:</p><p>　　表2 精軋機(jī)組壓下量分配及參數(shù)</p><p>　　3.5 校核咬入能力</p>&

53、lt;p>　　熱軋鋼板時(shí)咬入角一般為15～22°，低速咬入可取20°，由公式</p><p><b>　　（2）</b></p><p>　　將各道次壓下量及軋輥直徑代入可得各軋制道次咬入角為：</p><p>　　表3 粗軋各道次咬入角的校核</p><p>　　精軋機(jī)各架所軋軋件的厚度較小

54、，精軋咬入角校核省略。</p><p>　　3.6 確定速度制度</p><p><b>　　(1)粗軋速度制度</b></p><p>　　粗軋為保證咬入，采用升速軋制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料，取平均加速度a=20rp/m*s，平均減速度b=30rp/m*s。由于咬入能力很富裕故可采用穩(wěn)定高速咬入，考慮到粗軋生產(chǎn)能力與精軋生產(chǎn)能力得匹配問(wèn)題，確定粗軋速

55、度如下：咬入速度為n1=40rpm/s，拋出速度為n2=20rpm/s</p><p>　　(2)粗軋軋制延續(xù)時(shí)間：每道次延續(xù)時(shí)間 </p><p><b>　　， </b></p><p>　　其中為間隙時(shí)間，為純軋制時(shí)間， </p><p>　　設(shè)v1為t1時(shí)間內(nèi)的軋制速度，v2為t2時(shí)間內(nèi)的平均速度，則</p

56、><p><b>　　，</b></p><p><b>　　(n取平均值)</b></p><p>　　減速時(shí)間 </p><p>　　減速段長(zhǎng) ， </p><p>　

57、　穩(wěn)定軋制段長(zhǎng) ， </p><p><b>　　。</b></p><p>　　軋制第一二道次時(shí)，以第一架為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，n1=30rpm/s，n2=30rpm/s，軋件長(zhǎng)度，減速時(shí)間s，減速時(shí)平均速度 </p><p><b>　　, </b></p><p&

58、gt;　?。?,V1=1.57m/s, </p><p><b>　　。</b></p><p>　　則軋制延續(xù)時(shí)間為6.98s。按照以上公式可求得粗軋各道次軋制時(shí)間：</p><p>　　表4 各道次軋制時(shí)間</p><p><b>　　速度梯形圖如下：</b></p><p

59、>　　圖5 可逆軋制速度圖</p><p>　　由于兩架粗軋機(jī)間距7m，所以軋件尾部從前一架軋機(jī)出口到后一架入口所需時(shí)間t12=7/1.7=4.1s由于軋件較長(zhǎng)，取間隙時(shí)間t0＝3s所以粗軋總延續(xù)時(shí)間 </p><p>　　t=6.98+9.95+13.81+12.75+17.39+19.85+26.90+35.85+3*8=167.48s</p><p>

60、　　(3)精軋速度制度確定</p><p>　　確定精軋速度制度包括：確定末架的穿帶速度和最大軋制速度；計(jì)算各架速度及調(diào)速范圍；選擇加減速度等。</p><p>　　精軋末架的軋制速度決定著軋機(jī)的產(chǎn)量和技術(shù)水平。確定末架軋制速度時(shí)，應(yīng)考慮軋件頭尾溫差及鋼種等，一般薄帶鋼為保證終軋溫度而用高的軋制速度；軋制寬度大及鋼質(zhì)硬的帶鋼時(shí)，應(yīng)采用低的軋制速度。本設(shè)計(jì)典型產(chǎn)品2.6mm，故終軋速度設(shè)定為

61、12m/s左右。</p><p>　　末架穿帶速度在10m/s左右，帶鋼厚度小，其穿帶速度可高些。穿帶速度的設(shè)定可有以下三種方式：</p><p>　　(1)當(dāng)選用表格時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)表格進(jìn)行設(shè)定； </p><p>　　(2)采用數(shù)字開(kāi)關(guān)方式時(shí)，操作者用設(shè)定穿帶速度的數(shù)字開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)定，此時(shí)按鍵值即為穿帶速度；</p><p>　?。?）其它各架軋

62、制速度的確定：當(dāng)精軋機(jī)末架軋制速度確定后，根據(jù)秒流量相等的原則，各架由出口速度確定軋件入口速度。根據(jù)各架軋機(jī)出口速度和前滑值求出各架軋輥線速度和轉(zhuǎn)速。</p><p>　　各道軋件速度的計(jì)算：</p><p>　　已預(yù)設(shè)末架出口速度為12m/s由經(jīng)驗(yàn)向前依次減小以保持微張力軋制（依據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)前一架出口速度是后一架入口速度的95％）依據(jù)秒流量相等得：</p><p>　

63、　根據(jù)以上公式可依次計(jì)算得：</p><p>　　表5 各道次精軋速度的確定</p><p>　　(4)精軋機(jī)組軋制延續(xù)時(shí)間</p><p>　　精軋機(jī)組間機(jī)架間距為6米，各道次純軋時(shí)間為T(mén)zh=250×12/2.6/12=96.5s</p><p>　　間隙時(shí)間分別為tj1=6/1.62=3.70s；tj2=6/2.48=2.4

64、2s；tj3=6/3.78=1.59s；tj4=6/5.23=1.15s；tj5=6/7.03=0.85s； tj6=6/9.26=0.65s 則精軋總延續(xù)時(shí)間為。軋制節(jié)奏圖表見(jiàn)圖6。 </p><p><b>　　圖6 軋制節(jié)奏圖表</b></p><p>　　3.7 軋制溫度的確定</p><p><b>　?。?）粗軋溫度確定

65、</b></p><p>　　為了確定各道次軋制溫度，必須求出逐道次的溫度降。高溫軋制時(shí)軋件溫度降可以按輻射散熱計(jì)算，而認(rèn)為對(duì)流和傳導(dǎo)所散失的熱量可大致與變形功所轉(zhuǎn)化的熱量相抵消。由于輻射散熱所引起的溫度降在熱軋板帶時(shí)可按下式計(jì)算： </p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　有時(shí)為簡(jiǎn)化計(jì)算,也可采用以下經(jīng)驗(yàn)

66、公式 </p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中 、 ——分別為前一道軋制溫度（℃）與軋軋出厚度，mm；</p><p>　　Z——輻射時(shí)間即該道次軋制延續(xù)時(shí)間tj Z=tj；</p><p>　　T1——前一道的絕對(duì)溫度 ，K；</p><p>　　h——

67、前一道的軋出厚度。</p><p>　　表6 粗軋各道次的溫降</p><p>　　由于軋件頭部和尾部溫度降不同，為設(shè)備安全著想，確定各道次溫度降時(shí)以尾部為準(zhǔn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定開(kāi)軋溫度為1200℃，帶入公式依次得各道次軋制溫度：</p><p>　　表7 粗軋各道次的溫度</p><p>　?。?）精軋機(jī)組溫度確定</p&

68、gt;<p>　　粗軋完得中間板坯經(jīng)過(guò)一段中間輥道進(jìn)入熱卷取箱，再經(jīng)過(guò)飛剪、除鱗機(jī)后，再進(jìn)入精軋第一架時(shí)溫度降為920℃。由于精軋機(jī)組溫度降可按下式計(jì)算： (5)</p><p>　　式中 、——精軋前軋件的溫度與厚度</p><p>　　、——精軋后軋件的溫度與厚度［3］代入數(shù)據(jù)可得精軋機(jī)組軋制溫度：</p><p

69、>　　根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)可以預(yù)定終軋溫度為820℃，即tn=820℃，計(jì)算得：</p><p>　　C=14.13, t1=（920-14.13）*21/15＝900.2；t2=899.4s；t3=875.7s ；t4=861.8s</p><p>　　表8 精軋各道次軋制溫度(℃)</p><p>　　上述計(jì)算應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)場(chǎng)同類(lèi)車(chē)間進(jìn)行實(shí)測(cè)驗(yàn)證，本設(shè)計(jì)為課程設(shè)

70、計(jì)，沒(méi)有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，待畢業(yè)實(shí)習(xí)到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)溫度。</p><p>　　3.8 軋制壓力的計(jì)算</p><p>　　(1)粗軋段軋制力計(jì)算</p><p><b>　　粗軋段軋制力公式：</b></p><p><b>　　(6)</b></p><p>　?、偾蟾鞯来蔚淖冃慰?/p>

71、力：變形抗力由各道次的變形速度、變形程度，變形溫度共同決定。</p><p>　　變形速度按下式計(jì)算：</p><p><b>　　(7)</b></p><p>　　式中 R、v——軋輥半徑及線速度。</p><p>　　根據(jù)變形程度、溫度、變形速率數(shù)據(jù)，查Q195高溫抗力曲線圖，得到Q195變形抗力列入表9。<

72、;/p><p>　　表9 粗軋各道次軋件的變形抗力</p><p>　　表10 精軋各道次軋件的變形抗力</p><p>　?、谟?jì)算各道的平均單位壓力：根據(jù)克林特里公式計(jì)算應(yīng)力狀態(tài)影響系數(shù)</p><p>　　η＝0.785+0.25l/h</p><p>　　其中h為變形區(qū)軋件平均厚度，l為變形區(qū)長(zhǎng)度，單位壓力大時(shí)（

73、300MPa）應(yīng)考慮軋輥彈性壓扁的影響，因?yàn)榇周垥r(shí)變形抗力不會(huì)超過(guò)這一值，故可不計(jì)算壓扁影響，此時(shí)變形區(qū)長(zhǎng)度。則平均單位壓力為：</p><p>　　， (8)</p><p>　　各道計(jì)算列入表11。再將軋件寬度、變形區(qū)長(zhǎng)和平均單位壓力數(shù)據(jù)代入公式(6)，可得各道次軋制力(見(jiàn)表11)。</p><p>　　表11 粗軋各道的軋制力&

74、lt;/p><p>　　（2）精軋段軋制力計(jì)算</p><p>　　目前普遍公認(rèn)的最適合于熱軋帶鋼軋制力模型的SIMIS理論公式： </p><p><b>　　(9）</b></p><p>　　式中：——軋制力N；</p><p>　　B——軋件寬度mm；</p><p>

75、　　Qp——考慮接觸弧上摩擦力造成應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù)；</p><p>　　Lc——考慮壓扁后的軋輥與軋件接觸弧的水平投影長(zhǎng)度mm；</p><p>　　K ——決定金屬材料化學(xué)成分以及變形的物理?xiàng)l件－變形溫度、變形速度及變形程度的金屬變形阻力K=1.15；</p><p>　　KT——前后張力對(duì)軋制力的影響系數(shù)；</p><p>　　由以上

76、公式可知平均單位壓力：</p><p>　?、?計(jì)算時(shí)用西姆斯公式的簡(jiǎn)化公式克林特里公式 </p><p><b>　　其中 </b></p><p>　?、?K可以按照粗軋時(shí)的計(jì)算方法計(jì)算，數(shù)據(jù)如前表</p><p>　?、跭T按下式計(jì)算 </p><p>　　因?yàn)榍皬埩?duì)軋制力的

77、影響較后張力小，所以a>0.5，本設(shè)計(jì)中取a=0.7，前后張力均取3MPa。</p><p>　?、芙佑|弧投影長(zhǎng)度計(jì)算：</p><p>　　一般以為接觸弧長(zhǎng)度水平投影長(zhǎng)度為</p><p>　　表12 精軋各道的軋制力</p><p><b>　　3.9 輥縫計(jì)算：</b></p><p&g

78、t;　　表13 精軋各道的軋制力</p><p>　　3.10 精軋軋輥轉(zhuǎn)速計(jì)算</p><p>　　精軋是帶張力連軋，軋件出入口速度與張力大小密切相關(guān)。因而，軋輥轉(zhuǎn)速是精軋軋制必需設(shè)定的操作數(shù)據(jù)。它是由軋輥線速度求得。軋輥線速度與設(shè)定軋件出口速度相差前滑系數(shù)，故需要求得精軋各架前滑值。按照巴甫洛夫公式，前滑計(jì)算如下</p><p><b>　　(10)

79、</b></p><p>　　其中 中性角 (11)</p><p>　　軋輥直徑選取如下： 前5架F1～F5 D=500mm ；后兩架 F6～F7 D=400mm。</p><p>　　軋輥線速度和軋輥轉(zhuǎn)速計(jì)算見(jiàn)表14。 <

80、/p><p><b>　　表14 精軋轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　3.11 傳動(dòng)力矩</b></p><p><b>　　1）傳動(dòng)力矩</b></p><p>　　軋制力矩按下式計(jì)算式中 — 合力作用點(diǎn)位置系數(shù)（或力臂系數(shù)），中厚板一般取為0.4～0.5，粗

81、軋道次取大值，隨軋件的變薄則取小值。各道次的軋制力矩值如下表：</p><p>　　表15 各道的軋制力矩的計(jì)算 (MZ/MNM)</p><p>　　傳動(dòng)工作輥所需要的靜力矩，除軋制力矩外，還有附加摩擦力矩，它由以下兩部分組成，即</p><p><b>　　，</b></p><p>　　其中在四輥軋機(jī)可近似地由下式

82、計(jì)算：</p><p><b>　?。?2）</b></p><p>　　式中 ——支撐輥軸承的摩擦系數(shù)，?。?0.005；</p><p>　　——支撐輥輥頸直徑，對(duì)于粗軋機(jī)：＝986mm； 對(duì)于精軋機(jī)：＝680mm。</p><p>　　、—— 工作輥及支撐輥直徑，對(duì)于粗軋機(jī)：＝1000mm， =1450mm；對(duì)于

83、精軋機(jī)：＝500mm，= 800mm</p><p>　　代入后（12）可求的：粗軋機(jī)：＝0.3.4;精軋機(jī)：＝1.7 ,可由下式計(jì)算： </p><p>　　式中 —— 傳動(dòng)效率系數(shù)，本軋機(jī)無(wú)減速機(jī)及齒輪座，但接軸傾角，故可取＝0.94，故得</p><p>　　表16 各道摩擦力矩計(jì)算(MZ/MNM)</p><p><b

84、>　　2）軋機(jī)的空轉(zhuǎn)力矩</b></p><p>　　軋機(jī)的空轉(zhuǎn)力矩（）根據(jù)實(shí)際資料可取為電機(jī)額定力矩的3％～6％，即粗軋機(jī): </p><p>　　?。?.150.15；</p><p>　　精軋機(jī):?。?.1 </p><p>　　因此電機(jī)軸上的總傳動(dòng)力矩為： </p><p>　　表17

85、各道的總的傳動(dòng)力矩計(jì)算(MZ/MNM)</p><p>　　4 軋輥強(qiáng)度校核與電機(jī)能力驗(yàn)算</p><p>　　軋輥的破壞決定于各種應(yīng)力（其中包括彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、接觸應(yīng)力，由于溫度分布不均或交替變化引起的溫度應(yīng)力以及軋輥制造過(guò)程中形成的殘余應(yīng)力等）的綜合影響。具體來(lái)說(shuō)，軋輥的破壞可能由以下三方面的原因造成：</p><p>　?。?） 軋輥的形狀設(shè)計(jì)不合理或設(shè)計(jì)

86、強(qiáng)度不夠.例如,在額定負(fù)荷下軋輥因強(qiáng)度不夠而撕裂后因接觸疲勞超過(guò)許用值,是輥面疲勞剝落等;</p><p>　?。?） 軋輥的材質(zhì)、熱處理或加工工藝不合要求。例如，軋輥的耐熱裂性、耐粘附性及耐磨性差，材料中夾雜物或殘余應(yīng)力過(guò)大等：</p><p>　?。?） 軋輥在生產(chǎn)過(guò)程中使用不合理。熱軋軋輥在冷卻不足或冷卻不均勻時(shí)，會(huì)因熱疲勞造成輥面熱裂；在冬季新?lián)Q上的冷輥突然進(jìn)行高負(fù)荷熱軋，熱軋的軋

87、輥驟然冷卻，往往會(huì)因溫度應(yīng)力過(guò)大，導(dǎo)致軋輥表層剝落甚至斷輥；壓下量過(guò)大或因工藝過(guò)程安排不合理造成過(guò)負(fù)荷軋制也會(huì)造成軋輥破壞等；</p><p>　　設(shè)計(jì)軋輥時(shí)，通常是按工藝給定的軋制負(fù)荷和軋輥參數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于對(duì)影響軋輥強(qiáng)度的各種因素（如溫度應(yīng)力、參與應(yīng)力、沖擊載荷值等）很難準(zhǔn)確計(jì)算，為此，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)軋輥的彎曲和扭轉(zhuǎn)一般不進(jìn)行疲勞校核，而是將這些因素的影響納入軋輥的安全系數(shù)中（為了保護(hù)軋機(jī)其他重要部件，軋輥的安

88、全系數(shù)是軋件各部件中最小的）。</p><p>　　為防止四輥板帶軋機(jī)軋輥輥面剝落，對(duì)工作輥和支撐輥之間的接觸應(yīng)力應(yīng)該做疲勞校驗(yàn)。</p><p>　　4.1 軋輥的強(qiáng)度校核</p><p>　　四輥軋機(jī)的支撐輥直徑D2與工作輥徑D1之比一般在1.5～2.9范圍之內(nèi)。顯然，支撐輥的抗彎端面系數(shù)較工作輥大的多，即支撐輥有很大的剛性。因此，軋制時(shí)的彎曲力矩絕大部分有支撐

89、輥承擔(dān)。在計(jì)算支撐輥時(shí)，通常按承受全部軋制力的情況考慮。由于四輥軋機(jī)一般是工作輥傳動(dòng)，因此，對(duì)支撐輥只需計(jì)算輥身中部和輥徑端面的彎曲應(yīng)力。</p><p>　　4.1.1 支撐輥彎曲強(qiáng)度校核</p><p>　　支撐輥的彎曲力矩和彎曲應(yīng)力分布見(jiàn)下圖7。</p><p>　　圖7四輥軋機(jī)支撐輥計(jì)算圖</p><p>　　在軋輥的1-1斷面和2-

90、2斷面上的彎曲應(yīng)力均應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度條件，即</p><p><b>　　(13)</b></p><p><b>　　(14)</b></p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　P——總軋制壓力；</b></p>&l

91、t;p>　　d1-1、d2-2——1-1和2-2斷面的直徑；</p><p>　　c1、c2——1-1和2-2斷面至支反力P/2處的距離；</p><p>　　Rb——許用彎曲應(yīng)力。</p><p>　　支撐輥輥身中部3-3斷面處彎矩是最大的。若認(rèn)為軸承反力距離L等于兩個(gè)壓下螺絲的中心距L0，而且把工作輥對(duì)支撐輥的壓力簡(jiǎn)化成均布載荷（這時(shí)計(jì)算誤差不超過(guò)9～13

92、%），可得3-3斷面的彎矩表達(dá)式</p><p><b>　　(15)</b></p><p>　　輥身中部3-3斷面的彎曲應(yīng)力為</p><p><b>　　(16)</b></p><p>　　式中的D2應(yīng)以重車(chē)后的最小直徑代入。</p><p>　　因粗軋機(jī)是可逆軋制，

93、精軋機(jī)組性能相同故只需校核其中受力最大的一道即可，因在粗軋機(jī)上軋制時(shí)第四道的軋制力最大，精軋機(jī)上第三架軋制力最大，故其支撐輥受力最大，所以我們計(jì)算軋機(jī)支撐輥時(shí)只計(jì)算粗軋第二架和精軋第一架的彎曲應(yīng)力。</p><p>　　又因輥頸直徑d和長(zhǎng)度一般近似地選：</p><p>　　d = (0.5～0.55) D、L/d = 0.83～1.0，</p><p>　　計(jì)算時(shí)

94、以粗軋機(jī)為例：</p><p>　　本設(shè)計(jì)取d = 0.68D、L/d = 1.0所以輥頸直徑d =986mm，L ＝986mm， c1、c2，r的取值[查〈〈軋鋼機(jī)械〉〉（修訂版）北京科技大學(xué)鄒家祥主編P94]。</p><p>　　取r/D = 0.12,d ＝54mm，c1 =180mm， =266mm,,上面D2重車(chē)后的最小直徑為：D2=800mm,P =14860KN</p

95、><p>　　把前面的數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算：</p><p>　　本設(shè)計(jì)支撐輥為合金鍛鋼Rb=140～150 MPa，可見(jiàn)支撐輥的彎曲應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于該許用應(yīng)力，故滿(mǎn)足要求。</p><p>　　精軋第一架用以上的方法計(jì)算得、、數(shù)值都滿(mǎn)足彎曲應(yīng)力要求。</p><p>　　4.1.2 工作輥的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核：</p><p>　　由

96、于有支撐輥承受彎曲力矩，故工作輥可只考慮扭轉(zhuǎn)力矩，即僅計(jì)算傳動(dòng)端的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 </p><p>　　式中 ——作用在一個(gè)工作輥上的最大傳動(dòng)力矩；</p><p>　　——工作輥傳動(dòng)端的扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)一個(gè)工作輥的傳動(dòng)力矩有軋制力矩、工作輥帶動(dòng)支撐輥的力矩和工作輥軸承的摩擦力矩組成，即</p>

97、<p><b>　　或 </b></p><p>　　式中 ——反力對(duì)工作輥的力臂； </p><p>　　——工作輥軸承處摩擦圓半徑。［5］</p><p>　　上式各參數(shù)的計(jì)算公式為；</p><p>　　支撐輥對(duì)工作輥的反力： </p><p>　　張力軋制時(shí)軋制壓力偏

98、離垂直方向的角度： </p><p>　　其中 —前張力；</p><p><b>　　—后張力；</b></p><p><b>　　—軋制力。</b></p><p>　　工作輥與支撐輥連心線與垂直線夾角</p><p>　　θ=arcsin[e/(R1+R

99、2)] (17)</p><p>　　其中 e——工作輥相對(duì)于支撐輥的偏心距一般e=5～10mm取e=5mm；</p><p>　　R1、R2——工作輥半徑、支撐輥半徑。</p><p>　　支撐輥與工作輥的反力Ps的作用線與工作輥和支撐輥連心線間的夾角：γ=arcsin[(ρ2+m)/2]

100、 </p><p>　　式中 ρ2——支撐輥軸承的摩擦圓半徑其值計(jì)算為ρ=f*d/2，</p><p>　　其中 f——機(jī)械摩擦系數(shù)見(jiàn)書(shū)因是滾動(dòng)軸承取f=0.004；</p><p>　　d——輥徑直徑m—滾動(dòng)摩擦力臂一般m=0.1～0.3mm本設(shè)計(jì)取m=0.2mm。工作輥軸承處的反力（摩擦力）：</p>

101、;<p>　　Pf=Psinφ+Pssin(θ+γ) </p><p>　　反力Ps對(duì)工作輥的力臂： S=mcosγ+R1sinγ 此校核亦按軋制力矩最大得一架計(jì)算，精軋粗軋各一道次。將各參數(shù)代入公式得：粗軋第二道MK1=4398800Nm,精軋第一道次MK1＝2636171Nm</p><p>　　工作輥傳動(dòng)端的扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)為： Wk=πD3/16 則扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τ=Mk

102、/Wk</p><p>　　表19工作輥的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力</p><p>　　本設(shè)計(jì)工作輥為合金鑄鐵σb=350～400 MPa，而許可扭應(yīng)力約為[τ]=0.36σb即[τ]=126-144 MPa可見(jiàn)工作輥的彎曲應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于該許用應(yīng)力，故能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。</p><p><b>　　4.2 電機(jī)的校核</b></p><p>

103、;　　4.2.1 靜負(fù)荷圖</p><p>　　為了校核和選擇主電動(dòng)機(jī)，除知其負(fù)荷之外，尚須知軋機(jī)負(fù)荷隨時(shí)間變化的關(guān)系圖，力矩隨時(shí)間變化的關(guān)系圖稱(chēng)為靜負(fù)荷圖。繪制靜負(fù)荷圖之前，首先要決定出軋件在整個(gè)軋制過(guò)程中在主電機(jī)軸上的靜負(fù)荷值，其次決定個(gè)道次的純軋和間歇時(shí)間。</p><p>　　如上所述，靜力矩按下式計(jì)算：</p><p>　　Mj= MP /i+Mm+Mk&

104、lt;/p><p>　　將前面的數(shù)據(jù)代入上式得表(20)</p><p>　　表20 粗軋各道的靜力矩(MZ/MNM)</p><p>　　靜負(fù)荷圖中的靜力矩可以用上式加以確定。每一道次的軋制時(shí)間可由下式確定：</p><p>　　表21 粗軋各道所用時(shí)間</p><p>　　間隙時(shí)間按間隙動(dòng)作所需時(shí)間確定或按現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)

105、選用，本設(shè)計(jì)選取tn=6s。</p><p>　　已知上述各值后，根據(jù)軋制圖表繪制出一個(gè)軋制周期內(nèi)的各個(gè)電機(jī)負(fù)荷簡(jiǎn)圖</p><p>　　4.2.2 主電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算</p><p>　　當(dāng)主電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)負(fù)荷圖確定后，就可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行計(jì)算。這項(xiàng)工作包括兩部分。一是由負(fù)荷圖計(jì)算出等效力矩不能超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定力矩；二是負(fù)荷圖中的最大力矩不能超過(guò)電動(dòng)機(jī)的允許過(guò)載

106、負(fù)荷和持續(xù)時(shí)間。</p><p>　　4.2.3 等效力矩計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的校核</p><p>　　軋機(jī)工作時(shí)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷是間斷式的不均勻負(fù)荷，而電動(dòng)機(jī)的額定力矩是指電動(dòng)機(jī)在此負(fù)荷下長(zhǎng)期工作，其溫升在允許的范圍內(nèi)的力矩。為此必須計(jì)算出負(fù)荷圖中的等效力矩，其值按下式計(jì)算： Mjum= 式中Mjum —等效力矩； —軋制時(shí)間內(nèi)各段純軋時(shí)間的總和； —軋制周期內(nèi)各段間隙時(shí)間的總和； Mn—各段軋

107、制時(shí)間所對(duì)應(yīng)的力矩； Mn’—各段間隙時(shí)間對(duì)應(yīng)的空轉(zhuǎn)力矩。將前面的數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算得靜力矩如下表(22)：</p><p><b>　　表22靜力矩</b></p><p>　　校核電動(dòng)機(jī)溫升條件為：Mjum≤MH 我們已知各道次的MH 為：</p><p><b>　　表23</b></p><

108、p>　　可見(jiàn)各道次均能滿(mǎn)足要求。校核電動(dòng)機(jī)的過(guò)載條件為： Mmax≤KG×MH 式中MH—電動(dòng)機(jī)的額定力矩； KG—電動(dòng)機(jī)的允許過(guò)載系數(shù)，直流電動(dòng)機(jī)KG=2.0～2.5；交流電動(dòng)機(jī)，KG=2.5～3.0；該設(shè)計(jì)為直流電動(dòng)機(jī)取 KG =2.5； Mmax—軋制周期內(nèi)最大的力矩。則本設(shè)計(jì)的KG×MH為：</p><p><b>　　表24</b></p>

109、<p>　　可見(jiàn)Mmax遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于KG×MH故能滿(mǎn)足要求。電動(dòng)機(jī)達(dá)到允許最大力矩KG×MH時(shí)，其允許持續(xù)時(shí)間在15s以?xún)?nèi)，否則電動(dòng)機(jī)溫升將超過(guò)允許范圍。</p><p>　　4.2.4 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算</p><p>　　對(duì)于新設(shè)計(jì)的軋機(jī)，需要根據(jù)等效力矩計(jì)算電動(dòng)機(jī)的功率，即N=0.105 Mjumn/</p><p>　　式中 n

110、——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min； </p><p>　　——由電動(dòng)機(jī)到軋機(jī)的傳動(dòng)效率。</p><p><b>　　表25 </b></p><p>　　各架電機(jī)的額定功率P為</p><p><b>　　表26 </b></p><p>　　可見(jiàn)均能滿(mǎn)足電機(jī)的生產(chǎn)要求。

111、</p><p><b>　　5. 板凸度和彎輥</b></p><p>　　5.1 板型控制理論</p><p>　　為了保證板形良好，必須遵守均勻延伸或所謂“板凸度一定”的原則去確定各道次的壓下量。</p><p>　　圖8 軋制前后板帶厚度變化</p><p>　　如圖8所示，設(shè)軋制板、帶

112、邊緣的厚度等于H，而中間厚度等于H+△，即軋前厚度差或稱(chēng)板凸量為△；軋制后鋼板相應(yīng)橫斷面上的厚度分別為h和 ，即軋后厚度差或板凸量為 。而△/H及 則為板凸度.鋼板沿寬度上壓縮率相等的條件, </p><p><b>　?。?8）</b></p><p><b>　?。?9）</b></p><p>

113、;　　式中： 、 成品板的厚度差及厚度。</p><p><b>　　表27 板凸度分配</b></p><p>　　由此可見(jiàn)，想要滿(mǎn)足均勻變形的條件，保證板形良好，就必須使板帶軋前的厚度差△與軋后的厚度差之比等于延伸率?；蛘哕埱鞍逋苟龋ā?H）等于軋后板凸度( ),即板凸度保持一定.本道次軋前的板后也就是前一道次軋后的厚板,亦即前一道軋制時(shí)輥縫的實(shí)際形狀.因此,

114、在均勻變形的原則下，后一道次的厚板差 要比前一道次的板后差△為小，即其差值為： （20）</p><p>　　5.2 板型控制策略</p><p>　　為保持板形良好應(yīng)使帶鋼橫向各點(diǎn)的壓下率相等，即應(yīng)保持相對(duì)凸度恒定。即各道次都是同一比例凸度。厚板軋制400mm到16mm的

115、最后四個(gè)道次，設(shè)定出口厚度為40mm、28mm、20mm、16mm來(lái)說(shuō)，各道出口凸度剛好為50、35、25、20。實(shí)際當(dāng)中，對(duì)于寬板軋制來(lái)說(shuō)，由于前幾個(gè)道次處厚度尚較厚，軋制時(shí)還存在一定的恢復(fù)，因而減弱了對(duì)相對(duì)凸度嚴(yán)格恒定的要求。40mm以上厚度時(shí)相對(duì)凸度的改變受到的限制較小，不會(huì)因?yàn)檫m量的相對(duì)凸度改變而破壞平直度，因此將會(huì)允許有一定的不均勻延伸而不會(huì)產(chǎn)生翹曲。Shobet等曾進(jìn)行許多試驗(yàn)，并由此得出圖9所示的Shobet和Townse

116、nd臨界曲線，此曲線的橫坐標(biāo)為b/t，縱坐標(biāo)則為變形區(qū)出口和入口處相對(duì)凸度差△CR</p><p>　　圖9 Shobet和Townsend臨界曲線</p><p><b>　　(21)</b></p><p>　　式中 CRh，CRH——出口和入口帶鋼板凸量；</p><p>　　h，h0——出口和入口帶鋼厚

117、度。</p><p><b>　　此曲線的公式為</b></p><p><b>　　(22)</b></p><p>　　圖9中上部曲線是產(chǎn)生邊浪的臨界曲線，下部曲線為產(chǎn)生中浪的臨界線，超過(guò)此量將產(chǎn)生翹曲。因此在精軋的前幾道可以適當(dāng)?shù)母淖儊?lái)料的相對(duì)凸度而不破壞產(chǎn)品的平直度，后幾道則保持相對(duì)凸度嚴(yán)格恒定，最終保證產(chǎn)品的平直

118、度。</p><p>　　為此可以將精軋機(jī)分為凸度調(diào)節(jié)（F1~F4），平直度保持及平直度控制三個(gè)階段。</p><p>　　在建立板形控制模塊時(shí)充分考慮了以上要求，模塊中設(shè)置了一個(gè)判斷環(huán)節(jié)，仿真時(shí)首先判斷是否給定了出口的凸度，如果設(shè)定了出口凸度則按給定的凸度進(jìn)行計(jì)算，如果沒(méi)有設(shè)定則按相對(duì)凸度相等計(jì)算，保證帶鋼平直度。 </p><p>　　5.3 板凸度計(jì)算模型&

119、lt;/p><p><b>　　帶鋼凸度CR為</b></p><p><b>　　（23）</b></p><p>　　式中 ——軋制力；</p><p><b>　　——彎輥力；</b></p><p>　　——軋制力對(duì)輥系彎曲變形影響的橫向剛度；&l

120、t;/p><p>　　——彎輥力對(duì)輥系彎曲變形影響的橫向剛度；</p><p><b>　　——軋輥熱輥型；</b></p><p><b>　　——軋輥磨損輥型；</b></p><p><b>　　——軋輥原始輥型；</b></p><p><b&