熱軋軋制力計(jì)算與校核資料

1、6 軋制力與軋制力矩計(jì)算6.1 軋制力計(jì)算6.1.1 計(jì)算公式1. S.Ekelund 公式是用于熱軋時(shí)計(jì)算平均單位壓力的半經(jīng)驗(yàn)公式，其公式為（ 1）；(1 m)(k )( 1)式中：m表示外摩擦?xí)r對(duì) P影響的系數(shù)， m 1.6f RH hh1.2 h當(dāng) t 800 ,Mn%1.0%時(shí)， K=10×(14-0.01t)( 1.4+C+Mn+0.3Cr)Mpa式中 t軋制溫度， C、Mn 為以 %表示的碳、錳的含量； 平均變形系數(shù)，Hh粘性系數(shù)，0.1(14 0.01t )C ' Mpa.sF摩擦系數(shù)， f a（1.05 0.0005t） ，對(duì)鋼輥 a=1，對(duì)鑄鐵輥 a=0.8

2、；C 決定于軋制速度的系數(shù)，根據(jù)表 6.1 經(jīng)驗(yàn)選取。表 6.1 C '與速度的關(guān)系軋制速度（ m/s）<661010151520系數(shù) C10.80.650.602. 各道軋制力計(jì)算公式為Fp BH2bhR hp6.1.2 軋制力計(jì)算結(jié)果表 6.2 粗軋軋制力計(jì)算結(jié)果道次12345T（）1148.681142.761133.931117.151099.45H ( mm )2001601126743h(mm)160112674330 h(mm)4048452413Ri(mm)600600600600600f0.4760.4790.4830.4910.500m0.1940.2660.

3、4080.5960.755K(Mpa)64.365.968.172.476.9C111110.2510.2570.2660.2830.301v(mm/s)377037703770377037705.4087.84111.53613.70915.204P (Mpa)78.585.9100.2121.8143.0BH (mm)162416211635.41623.91631.1bh (mm)16211635.41623.91631.11615P(KN)1972023743268342377820501表 6.3 精軋軋制力計(jì)算結(jié)果道次1234567T()1043.651022.38996.3496

4、7.35928.58901.31880H(mm)30.001811.78.196.144.63.91h(mm)1811.78.196.144.63.913.5 h(mm)126.303.512.051.540.690.41Ri(mm)400400400350350350350f0.5280.5390.5520.5660.5860.5990.61m0.9201.2031.4521.5221.8541.6541.511K(Mpa)91.2396.67103.34110.76120.68127.66C110.80.80.650.60.60.3560.3780.3230.3460.3060.2990.

5、312v(mm/s)331050807260969012930152201700023.8942.9368.38103.50159.72158.82157.04P (Mpa)191.47248.63307.47369.69484.06464.92457.37BH bh1606.161606.161606.161606.161606.161606.161606.16(mm)2P(KN)21307200471850515905180501160488006.2 軋制力矩的計(jì)算6.2.1 軋制力矩計(jì)算公式傳動(dòng)兩個(gè)軋輥所需的軋制力矩為（ 2）；M z 2P xl（ 2）式中： P軋制力；x力臂系數(shù)；

6、l咬入?yún)^(qū)的長(zhǎng)度上式中的力臂系數(shù) x 根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其范圍為熱軋板帶時(shí) x=0.420.50.一般的，軋制力臂系數(shù)隨著軋制厚度的減小而減小6.2.2 軋制力矩計(jì)算結(jié)果1. 粗軋軋制力矩計(jì)算表 6.4 粗軋軋制力矩計(jì)算結(jié)果道次12345Ri(mm)0.60.60.60.60.6 h(m)0.0400.0480.0450.0240.013P(KN)1972023743268342377820501x0.50.490.480.470.46M(KN.m)3055.013948.734232.912682.161665.752. 精軋軋制力矩計(jì)算表 6.5 精軋軋制力矩計(jì)算結(jié)果道次1234567R

7、i(m)0.40.40.40.350.350.350.35 h(m)0.0120.00630.003510.002050.001540.000690.00041P(KN)21307200471931916877208541370310378x0.450.4450.440.4350.430.4250.42M(KN.m)1328.57895.65610.18370.65360.39153.2888.557 力能參數(shù)校核7.1 軋制力能參數(shù)表 7.1 軋輥的物理性質(zhì)軋輥名稱(chēng)材質(zhì)許用應(yīng)力泊松比彈性模量（ Gpa）工作輥 F1F3實(shí)心鍛鋼 =120MPa =60MPa0.3E=206工作輥 F4F7高鎳

8、鉻 = 120MPa =60MPa0.3E=206支持輥 F1F7高速鋼 =120MPa =60MPa0.3E=206R1 工作輥合金鍛鋼 =120MPa =60MPa0.3E=206R1 支持輥合金鍛鋼 =120MPa =60MPa0.3E=2067.2 咬入角校核在設(shè)計(jì)軋制板帶鋼時(shí)，必須保證其能穩(wěn)定咬入。其咬入角主要取決于軋機(jī)的形式、 軋制速度、軋輥材質(zhì)、表面狀態(tài)、鋼板的溫度、鋼種的特性及軋制潤(rùn)滑等因素的影響。 熱軋帶鋼的最大咬入角一般為 15° 20°，低速軋制時(shí)為 15°.軋件能被咬入的條件為摩擦 角大于咬入角，即 tan tan并且,一般的，軋制速度高時(shí)

9、，咬入能力低。根據(jù)壓下量與咬入角的關(guān)系：h D(1 c o s) ， tan =f由此公式， 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表 7.2表 7.2 咬入角計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目R1第二道F1F3 第一道F4F7 第四道Tan0.3880.19880.081tan 0.4790.5280.566考慮到速度因素，以上計(jì)算符合要求，咬入能力滿(mǎn)足條件7.3 軋輥強(qiáng)度校核在本設(shè)計(jì)中，由于粗軋五道采用同一臺(tái)軋機(jī)，精軋 13機(jī)架輥徑相同， 47 機(jī)架輥 徑相同，所以對(duì)于同一輥徑的情況下， 只需要校核軋制力最大的一道。對(duì)于 R1 校核第三 道， F1 F3校核第一道， F4 F7校核第五道。由于各機(jī)架均為四輥軋機(jī)，所以本設(shè)計(jì) 以粗軋軋機(jī)為

10、例進(jìn)行校核。校核時(shí)，需要校核軋制力較大，軋輥尺寸較小的道次。對(duì)于四輥軋機(jī)，當(dāng)采用工作 輥驅(qū)動(dòng)是，由于工作輥受彎矩小，主要由支撐輥承擔(dān)，兩輥之間壓靠會(huì)產(chǎn)生接觸應(yīng)力， 因此在設(shè)計(jì)校核中，支承輥校核輥身與輥徑的彎曲應(yīng)力，工作輥校核輥身彎曲應(yīng)力、輥 頭的彎扭組合應(yīng)力，以及兩輥間的接觸應(yīng)力大小。7.3.1 參數(shù)計(jì)算 由于校核時(shí)應(yīng)考慮危險(xiǎn)情況，故有關(guān)尺寸應(yīng)按最危險(xiǎn)情況取值，現(xiàn)將有關(guān)的軋輥參 數(shù)列出如下：1. 工作輥：圖 7.1 軋輥各部分參數(shù)圖R1 粗軋機(jī)主要尺寸為：輥徑 D×輥身長(zhǎng) L：1200mm×1780mm，輥徑采用滾動(dòng)軸承，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，其尺寸如下：d(0.50.55)D=6

11、00660，取 650mm；l=(0.831.0)d=518.8687.5，取為 600mm；輥頭的直徑 D1 D (5 15) 1200 (515) 1185 1195mm,取 1190mm。 厚度 s (0.250.28)D1 297.5 333.2,取320mm，b (0.150.2)D1 178.5 238mm,取 200mm。b/s=0.625，根據(jù)下表選擇抗扭斷面系數(shù) =0.208壓下螺絲中心距 a L l 1780 600 2380mm表 7.3 抗扭斷面系數(shù)b/s11.523450.2080.3460.4930.8011.151.789其他參數(shù)選擇方法相同，結(jié)果列表如下表7.4

12、。表 7.4 工作輥參數(shù)選擇結(jié)果項(xiàng)目輥徑 D×輥身長(zhǎng)（ mm ）L 輥頸 d（mm）輥頸 l（mm）輥頭 D1（mm）輥頭 b（mm）輥頭 s（mm）R1 軋機(jī)1200 ×17806506001190200320F1 F3710 ×1780390350700130180F4 F7625 ×17803403006201201702. 支承輥R1 粗軋機(jī)主要尺寸為：輥徑 D×輥身長(zhǎng) L： 1550mm×1780mm輥頸： d=800mm,l=720mm 壓下螺絲中心距 a=1780+720=2500mm表 7.5 支承輥參數(shù)選擇結(jié)果項(xiàng)目輥

13、徑 D×輥身長(zhǎng) L（ mm）輥頸 d（mm ）輥頸 l（ mm）R1 軋機(jī)1550 ×1780800720F1 F71400 ×1760750700軋輥強(qiáng)度校核由于R1 , F1 F7軋機(jī)均為四輥軋機(jī)，校核方法相同。比較軋制力的大小，校核道次分別選用 R1 ,第三道次，精軋機(jī)組 F 1 F3第一道次， F4F7 第五道次工作輥與支承輥輥身中央處的彎矩可按下列公式計(jì)算：M 1D P2 (L424式中： M1D 工作輥輥身央處的彎矩；M 2D 支承輥輥身央處的彎矩；P軋制力；L輥身長(zhǎng)度； a壓下螺絲中心距； b所軋板帶鋼寬度。1. R1 粗軋機(jī)強(qiáng)度校選軋制 力較 大的

14、第 三道 次進(jìn) 行校 核，已 知數(shù)據(jù) P=26834KN ， 輥頭寬度b0 2 （D1）2 （S）2 2 5952 1602 1146mm1）工作輥輥身的彎曲應(yīng)力2.6834 107 1.78 1.6239M 1D 2 4 43W1D0.1D 3(430.1 1.233.03 Mpa< =120Mpa2) 工作輥輥頭的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力圖 7.3 工作輥輥頭受力示意圖b/3 處扭轉(zhuǎn)力矩式中：M n P b M bn 6 2b 6b0 3M 接軸所傳遞的力矩 ;N.m根據(jù)上圖的輥頭結(jié)構(gòu)圖，其合力作用在扁頭一個(gè)支叉的外側(cè)的b0與b 扁頭的總寬度與扁頭的一個(gè)支叉寬度；9550 P ；nP電機(jī)功率， KW

15、 ，P=7000KW；n轉(zhuǎn)速， r/min ；v速度， m/s ; vnD160D1 輥頭直徑，所以扭轉(zhuǎn)力矩等于Mb6 2b 66 b0 3 69550 Pnb b 2b 6 b0 3 69550 7000851.1 4 6 2 0.230.2 2 5 8 7N96扭轉(zhuǎn)應(yīng)力MSn3 0.202858709.323 3.80MPa< =60Mpa3) 兩輥的接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力按赫茲公式計(jì)算maxq(r1 r2)2(K1 K 2)r1r2式中q加在接觸便面單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷， q PL接觸r1r2相互接觸的工作輥與支撐輥的半徑；K1、K2 與軋輥材質(zhì)有關(guān)的系數(shù)， K11 12E11 22E2其中

16、 1、 2、 E1、E2兩軋輥材料的泊松比和彈性模量L接觸 和粗軋第三道次的板寬相等即：L接觸 =1635.4mm由于 工作 輥與支承 輥的材質(zhì)相同，并且泊松比 =0.3，所 以上 式可寫(xiě)為：max 0.418qE(r1 r2 )max 0.4182.6834 107 9200 109 (0.6 0.775)1.63541.6354 1302.1Mpa0.6 0.7754) 支承輥的輥身彎曲應(yīng)力2p(a2 L4)0.1D32.6834 107 ( 2.50 1.78)2 429.0MPa < =120Mpa0.1 1.5535) 支承輥輥頸處的彎曲應(yīng)力maxPlM d 2 2 33 0.

17、1d3 0.1d 32.6834 107 0.7240.1 0.8394.34M P a< =120Mpa符合強(qiáng)度要求同理，通過(guò)以上公式計(jì)算精軋機(jī)組第一架軋機(jī)和第五架軋機(jī)符合要求，因此，可知其他四輥軋機(jī)符合要求。 i6) R1 粗軋機(jī)彎矩圖粗軋機(jī)彎矩扭矩圖由公式M maxMzhiMfMoMd式中：Mzh 軋制力矩， N.m，已求得；Mf 附加摩擦力矩， N.m；M o 空轉(zhuǎn)力矩， N.mM d 動(dòng)力矩， N.m ，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力矩；i 主電機(jī)的減速比，取 2.2. 附加摩擦力矩：附加摩擦力矩由兩部分組成： 軋輥軸承中的摩擦力矩 M f 1與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的摩擦力矩M f1M f Mf2iM f

18、 1 pdf1Mf2 (1 1)( M zh M f1)其中： M f 附加摩擦力矩， N.mM f 1 有軋輥軸承引起的摩擦力矩， N.mM f 2 由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)引起的摩擦力矩， N.m 傳動(dòng)效率，取 0.95；f 軋輥軸承中的摩擦系數(shù)，為滾動(dòng)軸承，取 0.003. d軋輥輥徑直徑。P軋制力。則： M f1 pdf 2683.4 104 600 10 3 0.003 48.3KN .m11M f2 ( 1)( M zh M f1) (1)( 4232.9 48.3) f 2zh f 1 0.95M f Mf1 /i M f2 48.3 /1 225.3 273.6KN .m3. 空轉(zhuǎn)力矩空轉(zhuǎn)力

19、矩是指空載轉(zhuǎn)動(dòng)軋機(jī)主機(jī)列所需的力矩，通常由各轉(zhuǎn)動(dòng)零件自重產(chǎn)生的摩 擦力計(jì)算值。按經(jīng)驗(yàn)方法，空轉(zhuǎn)力矩通常約為主電機(jī)額定力矩的3%6%，取 5%p7000M e 9550 9550 786.5KN .m;n85M k 0.05M e 0.05 786.5 39.33KN .m;式中：M e 電機(jī)的額定功率， KN.m ；M k 空轉(zhuǎn)力矩， KN.m；P電機(jī)功率， kw; n 電機(jī)轉(zhuǎn)速 ,rpm。4. 電機(jī)能力校核 作用在主電機(jī)軸上的力矩為：M max M zh /i M f M k 4361.3 273.6 39.33 Mma x 24000KN.m因此電機(jī)滿(mǎn)足要求。同理，對(duì) F1、F4、F6 軋

20、機(jī)進(jìn)行校核，滿(mǎn)足要求，可以使用7.5 年產(chǎn)量計(jì)算常用的軋機(jī)產(chǎn)量有軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量和軋鋼年產(chǎn)量?jī)煞N。 他們是軋鋼車(chē)間設(shè)計(jì)中極重要 的工藝參數(shù)，是衡量軋機(jī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的主要指標(biāo) 。7.5.1 工作制度與工作時(shí)間本設(shè)計(jì)熱軋生產(chǎn)線實(shí)行三班連續(xù)工作制，節(jié)假日不休息，年工作時(shí)間見(jiàn)下表 7.6表 7.6 熱軋生產(chǎn)線工作時(shí)間表?yè)Q輥時(shí)間事故時(shí)間年工作時(shí)間日歷天數(shù)檢修天數(shù)額定工作時(shí)間(h)(h)(h)大中修 小修小計(jì)天數(shù) 小時(shí)數(shù)365700420680012 2335330 7920其中：1) 大修每四年一次，中修每年一次，有大修年份無(wú)中修；2) 計(jì)劃小修每 710天一次，每次 816 小時(shí)；3) 每天換工作輥 8

21、次，每次 15分鐘；4) 計(jì)劃小修時(shí)間換支持輥；5) 年工作時(shí)間包括各工序間干擾時(shí)間；7.5.2 加熱爐能力校核加熱爐小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算： 由公式： Q L n G/(b t)式中：Q加熱爐小時(shí)產(chǎn)量， t/h；L 加熱爐內(nèi)有效長(zhǎng)度， 40.02m； n加熱爐內(nèi)裝排數(shù)，取 1； G每個(gè)鋼坯重量， 30t； t 加熱時(shí)間， h；t=2.44h； b加熱鋼料斷面寬度，為 1.6m。則： Q L n G/(b t) 40.02 1 30 /(1.6 2.44) 307.5t /h 350t /h 所以加熱爐的年加熱量為：A 3 Q 6800 3 308 6800 628.2萬(wàn)噸367 萬(wàn)噸。7.5.3 軋機(jī)

22、生產(chǎn)能力校核1. 軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量 實(shí)際生產(chǎn)中，由于種種原因軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量為3600AQK b； Q LBHT式中：A 軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量；Q原料重量( t)；T 軋機(jī)節(jié)奏時(shí)間( s)； b成材率；K 軋機(jī)利用系數(shù) ;L坯料長(zhǎng)度；B坯料寬度;鋼的密度， 7.8 g / cm3H坯料厚度。以精軋機(jī)第七架進(jìn)行計(jì)算，3Q 7.8 103 1.6 10 2 25t ,K=0.8,b=0.985， T=65.45sA 3600 25 0.8 0.985 108t465.452. 軋鋼機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量 當(dāng)一個(gè)車(chē)間生產(chǎn)若干個(gè)品種時(shí)，每個(gè)品種或出于選用坯料斷面尺寸不同，或由于軋 制道次不同，其產(chǎn)量也就不同。為考核一個(gè)車(chē)間的生產(chǎn)水平和計(jì)算年產(chǎn)量，就需要計(jì)算 各種品種所占不同比例的小時(shí)