1、 辽宁科技大学中厚板课程设计 第 1 页 1.前言 31.1 中厚板的特点 31.2 中厚板的品种 .31.3 中厚板的用途 .41.4 10 号钢特性及用途 41.5 10 号钢化学成分 41.6 10 号钢力学性能 41.7 热处理工艺 .52 中厚板轧制工艺综述 .52.1 中厚板生产工艺 .52.2 原料的选择与加热 .52.3 原料的加热 .62.4 除鳞 72.5 粗轧 .72.6 精轧 .72.7 精整与热处理 .73 压下规程的设计 .83.1 四辊可逆式轧机 .83.2 轧制压下量分配 .83.2.1 原料尺寸 93.2.2 压下量分配 .93.3 速度制度 .103.3.1
2、 轧制速度 .103.3.2 轧制时间 .103.4 温度制度 .113.5 计算各道次变形程度 .123.6 计算各道次平均单位压力、总压力 .123.7 计算传动力矩 .133.7.1 轧制力矩的计算 .133.7.2 附加摩擦力矩的计算 .133.7.3 空转力矩的计算 14辽宁科技大学中厚板课程设计 第 2 页 3.7.4 动力矩的计算 .144.辊型设计 .154.1 轧辊的不均匀热膨胀 .164.2 轧辊的弹性弯曲变形 .164.3 辊缝凸度 184.4 轧辊的磨损 .184.5 辊型设计 .184.5.1 确定轧辊总磨削凸度 .194.5.2 总磨削凸度的分配 195 设备校核
3、205.1 轧辊强度校核 .205.1.1 支撑辊强度校核 .215.1.2 工作辊强度计算 225.1.3 接触应力的计算 .225.2 电机发热过载校核 .236 结束语 .247 参考文献 .25辽宁科技大学中厚板课程设计 第 3 页 1.前言21 世纪以来，随着船舶制造业的迅猛发展，工业建设城市公共建设公路与铁路建设油气输送管线建设等促使中厚板的需求急剧增长。自 2000 年开始，钢铁企业掀起对原有的中厚板轧机的升级改造，更以跃进的步伐大规模进行近现代化中厚及特厚板轧机的建设，使我国厚板轧机的数量产品品种和规格都大幅增长，生产能力和产品质量显著提高。1.1 中厚板的特点中厚板带材是机械
4、制造桥梁建设造船和石油化工的容器及管道制造等重要的原材料。由于中厚板可以根据需要剪裁，可以焊接成大型型材和大口径钢管等，与型材和管材比运输容易，有利于现场施工，因此中厚板在许多工业生产部门得到广泛应用。板带钢的产量多、用途广、规模大、品种全的生产特点，在国民经济中占据着异常重要的地位，对促进生产的发展起着重要作用。统计结果表明，一个国家工业化程度越高，板带钢产量占钢材总产量的比例就越高。中厚板生产中以碳素结构钢低合金钢的船舶用钢容器用钢等钢材的生产量很大，同时生产一些特殊材料特殊用途的钢板。现代化的技术条件下有可能大量供应品种辽宁科技大学中厚板课程设计 第 4 页 繁多、廉价、质优的板带钢。1
5、.2 中厚板的品种表 1.1 中厚板品种分类厚度范围(mm) 宽度范围（mm）附注中板 420 6003000厚板 2060 6003000齐边钢板厚 460mm宽12001500mm厚板特厚板 60500 12005350 最重 250t1.3 中厚板的用途表 1.2 中厚板的用途分类代号常见规格范围 mm 分类 代号常见规格范围mm造船板锅炉板桥梁板容器板CgqR432832860438汽车大梁板焊管用板多层式高容器板LHgc4 124 364 361.4 10 号钢特性及用途10 号钢塑性、韧性很好，易冷热加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性优良，无回火脆性，淬透性和淬硬性均差
6、。 制造要求受力不大、韧性高的零件，如汽车车身、贮器、深冲压器皿、管子、垫辽宁科技大学中厚板课程设计 第 5 页 片等，可用作冷轧、冷冲、冷镦、冷弯、热轧等工艺成形，也可用作心部强度不高的渗碳件、碳氮共渗件等。1.5 10 号钢化学成分表 1.3 10 号钢化学成分10 号钢 C Si Mn P S Cr Ni Cu含量 0.070.140.170.370.350.650.35 0.04 0.15 0.25 0.251.6 10 号钢力学性能表 1.4 10 号钢力学性能10 号钢 抗拉强度（MP）屈服强度（MP）伸长率（）断面收缩率（）硬度（HBs）数据 335 205 31 55 未热处理
7、，1371.7 热处理工艺热处理规范：正火，910，空冷。 金相组织：铁素体+珠光体。 2 中厚板轧制工艺综述2.1 中厚板生产工艺根据车间设备条件及原料与成品尺寸，生产工艺过程一般如下：辽宁科技大学中厚板课程设计 第 6 页 原料检查原料清理加热除鳞粗轧精轧矫直冷却表面检查切头切尾卷取精整。另外特殊中厚板生产流程的特点：原料和轧成的钢板均需要经过超声波探伤检查，以确保钢板的内在质量；一些重用要途的钢板为保证表面质量和尺寸精度，用户要求按抛丸底层涂料钢板交货可缩短施工周期；不锈钢除固溶处理外，有时还要求酸洗钝化后交货。 2.2 原料的选择与加热中厚板生产采用的原料有扁钢锭初轧板坯和连铸板坯 3
8、 种。其中扁钢锭为原料时中厚板轧机产量低产品质量差，但由于扁锭不需要初轧设备，过去我国中小钢铁企业中的中板厂大多采用扁锭为原料，受连铸坯厚度的限制，生产厚板和特厚板，一般采用扁锭为原料。初轧板坯是由大钢锭经初轧机轧制而成的，以此为原料，轧机产量高，钢板质量好，但是由于投资大能耗高和综合成材率低等因素，导致初轧坯为原料的中厚板轧机越来越少。目前，连铸坯已成为中厚板生产的主要原料，其产量高成材率高能耗少以及内部组织比较致密都使其得到广泛应用。中厚板轧机所用原料的尺寸，即原料的厚度宽度长度直接影响着轧机的生产率坯料的成材率以及钢板的机械性能。为了连铸机的生产和中厚板车间原料管理的方便，连铸坯断面尺寸
9、不宜规格过多。选择几种适当的断面尺寸，再配合连铸坯长度的变化，来满足各种规格的钢板对原料的要求。中厚板轧机原料尺寸选择的原则是：1） 原料的厚度尺寸尽可能小；2） 原料的宽度尺寸尽可能大；3） 原料的长度尺寸尽可能接近原料的最大允许长度。2.3 原料的加热中厚板原料加热的目的是提高钢的塑性，降低变形抗力；使坯料内外温度均匀；改变金属的结晶组织，保证生产需要的机械和物理性能。加热炉型式按其构造分：连续式加热炉、室状加热炉和均热炉三种。均热炉多用于由钢锭直接轧制特厚板；室状辽宁科技大学中厚板课程设计 第 7 页 炉多用于特重、特轻、特厚、特短的板坯，或多品种、少批量及合金钢，生产灵活。中厚板板坯加
10、热炉的主要炉型是连续式加热炉。连续式加热炉有推钢式和步进式加热炉两种。其中推钢式加热炉设备简单、操作容易掌握、投资少，但是其也有缺点：钢坯在水梁上滑动产生擦伤；加热时间长，钢坯氧化，脱碳严重；容易粘钢；不能空出炉等。另外一种步进式加热炉是靠动梁的上、下、前、后平移动作而实现的，故炉长不受限，操作灵活，易于空出炉；不会造成钢坯划痕，加热效率高。便于调整坯料间隙和加热时间，易于调整出炉节奏，适应冷装坯，冷热混合坯在炉内的加热条件控制。中厚板坯料加热的要求有：满足工艺规范的需要；沿长度和断面均匀；减少加热时氧化烧损。其加热工艺制度要控制加热温度、加热速度、加热时间、炉温制度及炉内气氛的选择与控制。钢
11、在加热炉内加热时的温度变化过程叫钢的加热制度。分为一段式加热制度：一段式加热制度、二段式加热制度、三段式加热制度、多段式加热制度。2.4 除鳞钢板表面质量是钢板重要的质量指标之一，加热时高温下生成的氧化铁皮若在轧制前不及时清理或清理不干净，在轧后的钢板表面上，因氧化铁皮被压入钢板表面，会产生“麻点”等缺陷，因此轧前除鳞是保证获得优良表面的关键工序。除鳞原理是利用高压水的强烈冲击作用，去除表面的氧化铁皮。 2.5 粗轧粗轧又称宽展轧制，粗轧阶段的主要任务是将板坯或扁锭展宽到所需要的宽度并进行大压缩延伸。根据原料条件和产品要求，可以有很多种轧制方法供选择。这些方法是全纵轧法、综合轧制法、全横轧制法
12、、角轧纵轧法。其中全纵轧法由于无法用轧制法调整原料的宽度和钢板组织性能的各向异性，因此在实际生产中并不多；综合轧制法生产灵活，改善钢板的横向性能，是生产钢板中最常用的方法；全横轧法经常用以初轧坯为原料的中厚板生产；角轧纵轧法只用在用钢锭作原料的三辊劳特式轧机上。辽宁科技大学中厚板课程设计 第 8 页 2.6 精轧精轧阶段的主要任务是质量控制，包括厚度、板形、表面质量和性能控制。轧制的第二阶段粗轧与第三阶段精轧间并无明显的界限。通常把双机座布置的第一台轧机称为粗轧机，第二台轧机称为精轧机。对两架轧机压下量分配上的要求是希望在两架轧机上的轧制节奏尽量相等，这样才能提高轧机生产能力。一般的经验在粗轧
13、机上的压下量约占 80，在精轧机上约占 20.。2.7 精整与热处理这是中厚板厂产品质量最终处理和控制环节。精整是为使轧后的钢材具有一定的尺寸要求，组织、性能而进行的一系列工序。主要包括矫直、冷却、划线、剪切、检查、缺陷清理、包装入库等。根据产品质量要求还要进行热处理和酸洗。中厚板厂通常在作业上设置热矫直机，多使用带支撑辊的辊式矫直机，为了补充热矫直机的不足，头尾使用侧刀剪或摆切剪。中厚板热处理最常采用的是退火、正火、正火加回火、淬火加回火热处理工艺。3 压下规程的设计3.1 四辊可逆式轧机1870 年美国投产了世界上第一台四辊可逆式轧机。他是由一对小直径的工作辊和一对大直径支撑辊组成，由直流
14、电机驱动工作辊。轧制过程与二辊可逆式轧机相同。他具有二辊可逆式轧机生产灵活的优点，又由于有支撑辊使轧机辊系的刚度增大，产品精度高。而且因为工作辊直径小，使得在相同轧制压力作用下能有更大的压下量，提高了产量。这种轧机的缺点是采用大功率直流电机，轧机设备复杂，和二辊可逆式轧机开口度相同，四辊可逆式轧机将要求更高的厂房，这都增加了投资。四辊可逆式轧机用 d/DL 表示，或简单用 L 表示。D 为支撑辊直径（mm）,d 为工作辊直径（mm），L 为轧辊辊身长度（mm）。四辊可逆式轧机的尺寸范围： D 为辽宁科技大学中厚板课程设计 第 9 页 13002400，d 为 8001200mm,L 为 280
15、05500mm。四辊轧机是轧机中最大的，由于这类轧机生产的钢板好，已成为生产中厚板的主流轧机。图 3.1 四辊可逆式轧机3.2 轧制压下量分配纵轧法：钢板的延伸方向与原料(钢锭或钢坯)纵轴方向相一致的轧制方法。原料的宽度稍大于或等于成品钢板的宽度时采用。横轧法：钢板的延伸方向与原料的纵轴方向相垂直的轧制方法。板坯长度大于或等于钢板宽度时采用。如图 3.2。1.轧辊 2 轧件a)纵轧法 b）横轧法图 3.2 纵轧法与横轧法示意图3.2.1 原料尺寸根据鞍钢坯料选择要求，原料尺寸规格为(170、230、300)(1280、1650、1950)25004000。由于成品规格为 20300011000
16、，综合成材率为 90。原料质量可以按下式计算：原料质量=成品质量 计划成材率 (3-1)辽宁科技大学中厚板课程设计 第 10 页 由计算出的原料质量和连铸坯或初轧坯，钢锭的规格范围，考虑到压缩比，横轧时轧机送钢的最小长度，轧机允许最大轧件长度，加热炉允许装入长度等因素，决定原料的厚度和长度。在原料选择时应注意尽可能采用倍尺轧制，级当计算出原料质量小于最大允许原料的质量一半时，应当按倍尺轧制考虑选用厚的尺寸。由于厚板特别是较厚板的订货坯料一般不大，甚至几家用户订货的钢板需要编组在一起进行轧制，因此在选择厚板原料的计算中需要考虑的因素很复杂，而且这些因素互相影响，互相制约。根据上述要求和公式，选择
17、坯料尺寸为：17012803370。3.2.2 压下量分配轧制方式包括：全横轧全纵轧横-纵轧和纵-横-纵轧。本设计采用横-纵轧制方式，即先横轧宽展到所需宽度，再纵轧到底，得到所需长度。压下量的分配：由经验，热轧中厚板中咬入角取 1522 ，低速咬入时取 ，20则最大压下量为 。展宽道次中，为mDH51.6)20cos1(0)cos1(max 了满足控制轧制的要求，同时利用高温塑性实现大压下，其压下量的主要限制条件是设备的负荷和产品的质量要求。再在轧制过程中，前几道次采用大一些压下，最后几道为了保证质量和板形，逐渐减小压下量。本产品压下量的分配见表 3.3。3.3 速度制度3.3.1 轧制速度轧
18、制速度制度是指轧辊转速随时间的变化规律。由于二辊或四辊可逆式中厚板轧机可以随时改变轧辊的转速和转向，所以从尽量缩短轧制周期、提高轧机产量的角度出发，有必要采用调速，可以逆转的速度制度。在轧制中，由于在横轧道次轧件较短可适当采用匀速稳定轧制，而对于纵轧道次视情况采用梯形速度制度。但当其最高转速超过所规定的电机转速时，都应采用梯形速度制度( 如图 3.3)。辽宁科技大学中厚板课程设计 第 11 页 根据经验资料，本设计中横轧采用稳定轧制，取 ；纵轧取min/40rndpy， ，稳定轧制速度取 ，平均轧制加速度min/40ryin/40rp i/60rd，平均轧制减速度 。sa srpmb/603.
19、3.2 轧制时间图 3.3 梯形速度图 由于最开始轧制坯料过短，所以横轧阶段就用稳速轧制，计算如下：， (3-2)vLT/60/Dnv式中 L这一道次轧制后的长度(mm)D工作辊的直径(mm) 而纵轧阶段由于坯料达到一定长度，可采用梯形速度计算，见图 3.4 分析得出：和 是加速和减速轧制时间， 是稳定轧制时间，计算公式如下：djatj dtdjdjatt纯(3-3)npj /)(3-4)btdj(3-5)ddpy nabbnaDL/2)(2/602是间隙时间，它由经验取值，粗轧机一般间隙时间取 36s 精轧机取 48s 。轧t件需要转向或推床定心时取上限，否则取下限。本次轧制粗轧机取 5s，
20、精轧机取 7s。各道次时间计算结果列于表 3.3 中。辽宁科技大学中厚板课程设计 第 12 页 43.4 温度制度温度是影响钢板组织性能的最主要因素，要控制组织和性能，就必须首先在生产过程中控制温度制度。特别是四辊轧机，随着轧制温度的提高，冷却速度达不到要求，需要进行人为姜文来达到需求的轧制温度，以保证轧制过程的顺利进行和产品的性能要求。为了防止过热、过烧、原始奥氏体晶粒粗大和不均匀等缺陷，根据铁碳相图及现场实际，坯料的出炉温度为 1150，开轧温度为 1100，终轧温度为 980。对于轧制厚板中温度的确定，因为实际生产中有高压水除鳞，温度的制定主要按以下方法考虑：大温度大于 1000 时，主
21、要以辐射和高压水冷却方式降温，对流和传到散热大致与变形热能相抵消，同时，轧件的面积大小也影响着温降。计算各道次辐射温降的公式为：(3-6)hzTt/)10/(9.24式中：z辐射时间，即该道次轧制延续时间(s)h轧后的厚度(mm)前一道的绝对温度(K)1T但该公式并未考虑高压水和冷却水的作用，高压水和冷却水的冷却效果要比辐射温降效果明显。各道次的温度计算结果见表 3.3 中。3.5 计算各道次变形程度各道次变形程度 计算结果列于表 3.3 中。%)/(Hh3.6 计算各道次平均单位压力、总压力根据热轧厚板的生产，计算轧制力使用 E.kelund 公式。平均单位轧制力的计算公式为： (3-7)(
22、1Kmp辽宁科技大学中厚板课程设计 第 13 页 式中：m表示外摩擦对单位压力影响的系数，计算式为：(3-8)1/2.6()./()fRhHhK温度和成分对轧制力的影响系数，计算公式为：(3-9)MpanCt10)4.)(0(粘性系数， (3-10)st.平均变形速度，/s，公式为：(3-11)1/2()()vhRHh总轧制力计算公式为：(3-12)21.6.2Hh hBfhRPRK式中 BH、Bh 轧制前、后轧件的宽度 (mm)R轧辊半径 (mm) V轧制线速度；摩擦系数 ，对钢轧辊a=1，对铸铁轧辊 a=0.8 。)05.1(taf轧制力计算结果见表3.3。.3.7 计算传动力矩在轧制过程
23、中，在主电机轴上传动轧辊所需力矩最多由下面 4 个部分组成：(3-13)dkfzMiM轧制力矩； 克服轧制时发生在传动机构的附加摩擦力矩； 空转力矩； 动zf kMd力矩；i 轧辊与主电机间的传动比，取 i=1。3.7.1 轧制力矩的计算轧制力矩的计算式为 (3-14)hRPMz2辽宁科技大学中厚板课程设计 第 14 页 式中 合力作用点位置系数，一般中厚板轧制中约为 0.40.5，粗轧道次取最大值随轧件变薄取小值；R工作辊半径；压下量， 。hhH3.7.2 附加摩擦力矩的计算组成附加摩擦力矩的基本数值有两大项：一项为轧辊中轴承中的摩擦力矩；另一项为传动机构中的摩擦力矩。其中轧辊轴承中的附加摩
24、擦力矩：(3-15)11fdPMf式中 P轧制压力；轧辊辊颈直径；1轧辊轴承摩擦系数，它取决于轴承构造和工作条件，取 f=0.08；f则总的摩擦力矩为 (3-16)i1-1 zff MDiM支工式中 工作辊的直径， =2000mm；工D工支承辊的直径， =1020mm；支 支传动效率系数，=0.96；i 传动比，参考相关资料，取 i=1。3.7.3 空转力矩的计算空转力矩是指空载转动轧机主机列所需的力矩。一般轧机的空转力矩按经验办法来确定，取电机额定力矩的 35。即(3-17)HKM)06.(辽宁科技大学中厚板课程设计 第 15 页 式中 电机的额定转矩， ，N.m；HMeHnNM954电机的
25、额定功率，kw， =6000kw；eNe电机的额定转速，r/min。n3.7.4 动力矩的计算动力矩只发生于用不均匀转动进行工作的几种轧机中，如可调速的可逆式轧机，当轧制速度变化时，需产生克服惯性力的动力矩。其数值可由下式确定：(3-18)tnddGDM3752惯式中 动力矩，t.m；d折合到电击伤的转动惯量，t.m；2惯D转动部分的惯性直径，m；角加速度，r/(min.s)。tnd综上所述，电机轴上的总传动力矩为四部分之和， dkfzMM计算结果列于表 3.3 中。表 3.3 轧制规程表道次H(mm) B(mm) L(mm) h(mm)h/H()时间(s)温度()P(t) M(t.m)0 1
26、70 1280 3370 - - - 1100 - -1 149.43 1452.9 3377.7 20.57 12.10 5.7 1098.3 2311.6 396.22 120.73 1788.5 3396.1 28.7 19.21 5.8 1096.1 2849.7 540.7粗横轧 3 96.29 2239.9 3400.0 24.44 20.24 6.0 1093.2 2747.3 495.0辽宁科技大学中厚板课程设计 第 16 页 4 71.72 2998.1 3410.4 24.57 25.52 6.4 1089.2 2941.0 529.95 59.50 3003.1 4103
27、.9 12.22 17.04 8.4 1082.9 1881.4 410.2轧6 50.03 3007.5 4873.7 9.47 15.92 8.7 1075.4 1736.9 348.57 42.2 3011.3 5770.7 7.83 15.65 8.9 1066.3 1669.9 361.88 35.68 3014.7 6817.4 6.52 15.45 10.3 1054.3 1620.6 348.89 30.24 3017.9 8035.3 5.44 15.25 10.9 1039.9 1590.4 339.010 25.84 3020.5 9395.3 4.4 14.55 11.
28、5 1022.7 1539.4 326.911 22.53 3022.7 10768.1 3.31 12.81 12.2 1003.1 1423.2 307.9精轧纵轧12 20.00 3024.5 12122.9 2.53 11.23 12.8 981.2 1325.4 293.14.辊型设计热轧中厚钢板时轧辊受轧制力的作用将产生弯曲变形，同时辊身长度方向温度分布的不均匀将引起轧辊的不均匀膨胀。为了保证产品质量需要预先将轧辊辊身磨成具有一定凸度的轮廓曲线，以补偿轧制时辊缝形状的变化，获得横断面厚度均匀的产品。在设计新辊时，对轧辊的磨损不必考虑，只考虑不均匀热膨胀和轧辊的弹性变形弯曲。辊型设计
29、内容包括确定轧辊中部的磨削总凸度值、总凸度值在一套轧辊上的分配以及确定适应于辊身中部凸度的辊面磨削曲线。4.1 轧辊的不均匀热膨胀在钢板的轧制过程中，沿辊身长度方向上，其边部位受热较小、散热较快，中间部位受热较多、散热较慢。因此轧辊中部比边部的热膨胀大。通常将辊身中部与边部半径上的热膨胀差值称为轧辊的热凸度，用t 表示：(4-1)ddttkDDttk式中 、 分别为工作辊与支撑辊的热凸度；tDt辽宁科技大学中厚板课程设计 第 17 页 k轧辊中心与表面的温度不均匀系数，k 取 0.9；轧辊的线彭胀系数，钢轧辊 取 1.3 ，铸铁辊取 1.1 ；510 510d、D分别为工作辊与支承辊的直径；工
30、作辊中部与边缘的温差， 通常为 3050；tdt支撑辊中部与边缘的温差， 通常为 1030；D D带入得：工作辊 =0.91.1 (3050) 1020=0.300.50 取 =0.4mmdt510 dt支撑辊 =0.91.3 (1030) 2000=0.230.70 取 =0.25mmDt Dt4.2 轧辊的弹性弯曲变形在轧制力的作用下，轧辊要发生弹性变形，辊型设计中对轧辊弯曲变形的考虑，主要是计算辊身中间部位与辊身边缘不为挠度得差值，此差值即为辊身中间相对于辊身边缘的挠度，同陈伟轧辊挠度，用 f 表示。综合考虑支撑辊弹性弯曲及工作辊与支撑辊间相互弹性压扁时的工作挠度为：上工作辊的挠度： (
31、4-2)1(2)(sDsdsBAqf下工作辊的挠度： (4-3)()(xdxf其中 (4-4)31.08. 22K(4-5)21)7(LlA(4-6)1(4332uuB辽宁科技大学中厚板课程设计 第 18 页 (4-7)97.0lnqQDdK式中 q工作辊与支撑辊间单位长度上的平均压力， ；LPq/u钢板宽度与辊身长之比， Lbu/l两个轴承支反力之间的距离， ，式中 为两个压下螺丝的中心ll200l间距， 为偏移量，等于 00.15 倍的轴承宽度；ld、D分别为工作辊与支撑辊直径；、 分别为上、下工作辊的实际凸度；sxd、 分别为上、下支撑辊的实际凸度。sD在本次设计中工作辊为铸铁辊，支撑辊
32、为钢质的，则 052.)(73.041d862D8.)(4.2LMPad057NmQ/96.22所以有 ， ，K73878.046.A28.B4.3 辊缝凸度在轧制过程中，为了保证轧件在轧辊间有一个稳定的位置，不发生跑偏现象，希望辊缝的形状能保持有一定的凸度。辊缝凸度 及沿板宽方向的最大厚度差 ，与辊Lb身长 L 和钢板宽度之间存在一定关系。在保证轧制过程轧件稳定的前提下，通常将板宽方向上的厚差控制在下式范围内：(4-8)%150()(b辽宁科技大学中厚板课程设计 第 19 页 (4-9)2)()15.0(bLL 式中 、 分别为板厚允许的正偏差和负偏差的绝对值，查表得=1.75mm， =0.
33、25mm，则 取 0.25mm， 取 0.50mm。bL4.4 轧辊的磨损工作辊与轧件、工作辊与支撑辊之间的接触摩擦引起了轧辊的磨损。在辊身长度方向上中部的磨损量大于边部的磨损量，造成了轧制时辊缝的形状变化。由于轧件与轧辊的材质、轧制温度、轧制力、轧制速度、前滑与后滑等多种因素都会影响轧辊的磨损，所以很难在量上建立轧辊磨损量与这些影响因素的关系。在辊型使用和调节时通常使用其统计数据。4.5 辊型设计辊型设计的内容包括确定轧辊辊身中部的磨削凸度数值、总凸度值在一套轧辊上的分配以及确定适应于辊身中部凸度的辊面磨削曲线。4.5.1 确定轧辊总磨削凸度一套轧辊所需要的总磨削凸度为这套轧辊在第一次使用时
34、的总挠度( )、总热f凸度( )和辊缝凸度 ( )的代数和，即：t L(4-10)tyf(4-11)mdtdydxds)(4-12)DtDDs式中 、 分别为工作辊与支撑辊磨削凸度的总和；dyy、 分别为工作辊与支撑辊热凸度的总和；tDt辽宁科技大学中厚板课程设计 第 20 页 分别为工作辊与支撑辊凸度磨损量的总和。dmD为了确保钢板宽度方向厚度均匀，轧辊的实际凸度必须刚好补偿轧辊的弹性变形。因此辊型的设计原则是：轧制时上下工作辊挠度的总和应等于上下工作辊实际总凸度的一半。同时为了保证钢板轧制稳定，希望辊缝保持一定的凸度，所以辊型设计的条件是：(4-13)Ldxsxsf2将式(4-1)(4-2
35、) 带入式(4-13)中，得到工作辊实际凸度的计算公式：(4-14)LxDsdxs BAq2)2(4式中第二项为支撑辊实际凸度的影响，( + )值增大会使( + )值减小，第三sxdsx项为辊缝凸度的影响。4.5.2 总磨削凸度的分配四辊轧机轧辊磨削凸度的分配原则有两种：一种是两个工作辊平均分配磨削凸度，两个支撑辊为圆柱形；另一中为磨削凸度集中在一个工作辊上，其余三个轧辊都为圆柱形，这种方法便于磨削轧辊。再次选第二种分配原则，则 ， ，0Dy0Dm即可得： mDtxDs 50.)(ds17.则根据式(4-11)，得：。dy 30.24.0.辽宁科技大学中厚板课程设计 第 21 页 5 设备校核
36、5.1 轧辊强度校核dgdzp/2 p/2bDgDz图 5.1 轧辊受力图对轧辊强度验算以判断工艺规程设计的合理性，轧辊的强度通常只按静载荷验算。同时，在四辊轧机中，一般均为工作辊驱动，校核轧辊时，校核工作辊辊头的扭转应力、支撑辊辊身中央和辊颈的弯曲应力。另外，工作辊和支撑辊之间还存在较大的接触盈利，也需要校核。在校核过程中，考虑到轧辊材质不均，轧制力计算不准确以及轧制时的冲击载荷、应力集中等影响，在轧辊的静强度计算中，选轧辊的安全系数 n=5 进行计算，许用应力 。轧辊材料的许用应力见表 5.1。5/b表 5.1 各种轧辊材质许用应力值轧辊材质 合金锻钢 碳素锻钢 碳素铸钢 球墨铸铁 合金铸
37、铁 铸铁许用应力MPa140200 120140 100120 100120 8090 7080辽宁科技大学中厚板课程设计 第 22 页 5.1.1 支撑辊强度校核支撑辊材质选合金锻钢 。MPa2014支撑辊辊身受单向的均布载荷(见图 6.2)，图中有压下螺丝的中心间距 a=5600mm；L 为辊身长度， L=4300mm，其辊身中央有最大弯矩值，计算式如下：(5-1)84(aPMDz通过前面的计算可得，第四道的轧制力最大，P=2941.0t，则辊身中央处弯矩计算式如下：(5-2).(52148)3.460.5(291)84( mtLaPDz 其弯曲应力为(5-3) MPaMzDzz 9.6)
38、0./(50/ 33支撑辊辊颈危险断面弯矩值为(5-4).(852.4.912)( mtLapdz 其弯曲应力为： (5-5) MPaMzdzz .34).10/(8.951.0/3由此可见支撑辊的强度足够。辽宁科技大学中厚板课程设计 第 23 页 5.1.2 工作辊强度计算工作辊选球墨铸铁 ， 。MPa120MPa7260.工作辊只需要校核辊头的扭转应力。在总共 12 道次中，第 2 道次的力矩最大，一个工作辊所受的扭矩为 。工作辊的辊头形).(75402mtM ).(4/2mtn式为平台式，因此：(5-6)311)045./6.0(dhWn式中 ，1)3.25.0(Dhmmin1是轧辊重车
39、后的最小辊身直径，取 =1020mmi minD所以 ；D1021，取 h=270mm；h325)3.5.0(，取mdd 517490).90(4.9.1 md510所以 33311 970)./276)/6(Wn MPaMnd .8./27因此工作辊强度足够。5.1.3 接触应力的计算四辊轧机支撑辊和工作辊之间承载时有很大的接触应力，在轧辊设计及使用时应进行校核计算。根据 H.赫茨(Hertz)理论，最大压应力的计算公式为：(5-7)2112max)(rKq式中 q作用在接触面上的均布载荷 )/(08.6).(983.4/0291/ mNtLP辽宁科技大学中厚板课程设计 第 24 页 、 两
40、接触辊得半径 ， ；1r2 mr0.1r51.2和轧辊材质有关的系数 ， 、E 分别为轧辊的泊松比和弹KK/)(性模量支撑辊选合金锻钢 ，取 ； ，取 ；GPaE20618Pa19030.25.128.1工作辊选球墨铸铁 ，取 ； ，取57.2 GE2 7225.0带入上面的公式得： (5-8)121 054.1)9/()8.0( PaK(5-9)2 25带入接触应力计算式得： MPa3.215.01)9.254.1().(0862max 463.30axax对于通常轧辊的许用接触应力 值在 15002000MPa 之间，许用剪切应力，所以轧辊满足接触强度。MP1275)6.50(5.2 电机
41、发热过载校核当主电机的波动负荷图图确定后，就可以对电机的功率进行计算，这项工作包括两部分：一是由负荷图计算出等效力矩不能超过电动机的额定力矩；二是负荷图的最大力矩不能超过电动机的允许过载负荷和持续时间。等效力矩计算公式：(5-10)nndxtMtM22式中 等效力矩；dx辽宁科技大学中厚板课程设计 第 25 页 轧制时间内各段纯轧制时间的总和；nt轧制周期内各段间隙时间的总和；各段轧制时间所对应的力矩；nM各段间隙时间所对应的空转力矩。根据数据算得 ).(817mtdx而电机的额定功率为 6000KW，则其额定转矩 ，).(5286/95.0mtnNMH工作转矩 极限转矩 。).(64%25t
42、MHz 97%2Hj通过前面计算： ，第 2 道转矩最大 得到：8.17mdx ).(4tHzmax所以电机能力满足生产所需能力，它的工作是安全的。6 结束语本次课程设计为中厚板压下规程设计，通过为期 3 个星期的制作终于完成。在制作过程中，我又重新回顾了中厚板方面的知识，并参考了大量的书籍，对压下规程设计有了新的认识，我相信这对我以后的工作和学习会有很大的帮助。在此对各位老师和同学在制作过程中给予我的无私帮助表示由衷的感谢。由于水平有限，设计中有不足之处请多多指正。7 参考文献1 王生朝.中厚板生产实用技术M.北京：冶金工业出版社，2009.2 崔凤平，孙玮，刘彦春.中厚板生产与质量控制M.北京：冶金工业出版社，2008.3 孙本荣，王有铭，陈英.中厚板生产M.北京：冶金工业出版社，1993.4 刘宝珩.轧钢机械设备M.北京：冶金工业出版社，2010.辽宁科技大学中厚板课程设计 第 26 页 5 王平，崔建忠.金属塑性成形力学M.北京：冶金工业出版社，2008.6 康永林.轧制工程学M.北京：冶金工业出版社，2010.7 赵志业.金属塑性变形与轧制理论M.北京：冶金工业出版社，2008.
