【文章內(nèi)容簡介】 前的預(yù)變形量 :本道次軋后的總變形量:冷軋前軋件厚度H:本道次軋前軋件的厚度h:本道次軋后軋件的厚度。表16 各道次值變形程度 /%變形程度 /%平均變形程度/%1225345冷軋時(shí)金屬實(shí)際變形抗力的確定：由于加工硬化使得軋件的變形抗力逐道次升高，對(duì)加工硬化曲線進(jìn)行線性擬合得：…………………………………..(11)表17 各道次變形抗力平均變形程度/%變形抗力/MPa12345平均單位壓力： ………………………………(12)式中為平均單位張力，現(xiàn)僅以第一架軋機(jī)為例：張應(yīng)力的設(shè)定：100MPa,120 MPa,130 MPa,140 MPa,開卷機(jī)張應(yīng)力為1 MPa，卷曲機(jī)張應(yīng)力為30 MPa。表18 張力前平均單位張力/MPa后平均單位張力/MPa平均單位張力/MPa11100210012011031201301254130140135514030100 = = =計(jì)算圖中第二個(gè)參數(shù) = 圖6 軋輥壓扁時(shí)平均單位壓力圖解= = 又有表查出 則 = 由 則 則總壓力=余下的各道次可依此類推計(jì)算出來，則有：表19 軋制力道次參數(shù)12345/MPacx/mm/mmB/mm1250/MPaP/KN…………………………………..(13)式中: — 合力作用點(diǎn)位置系數(shù)（或力臂系數(shù)），～，各道次的軋制力矩值見表20：=表20 軋制力矩12345/KNm.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：、其中在四輥軋機(jī)（本設(shè)計(jì)中六輥軋機(jī)亦用此公式）可近似地由下式計(jì)算：………………………………..(14)式中 — 軋輥軸承的摩擦系數(shù)（滑動(dòng)軸承金屬襯冷軋時(shí) ），?。?； — 軋輥輥頸直徑＝273mm；（、 — 工作輥及支撐輥直徑,對(duì)于四輥軋機(jī)：＝525mm， =1450mm 對(duì)于六輥軋機(jī)：＝485mm， = 1450mm。）而由下式計(jì)算： …………………………..(15)式中: — 傳動(dòng)效率系數(shù)，即從主電機(jī)到軋機(jī)的傳動(dòng)效率，故可?。?， ………………………………..(16)表21摩擦力矩12345/KNm/KNm.i/KNm/KNm空轉(zhuǎn)力矩可以根據(jù)下式求得： ……………………………………..(17)式中：表示軋機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，其大小為：p——電動(dòng)機(jī)的額定功率，本設(shè)計(jì)取每架軋機(jī)的額定功率為4250KW；n——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速為750r/min。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％: 由于軋機(jī)的彈跳，使軋出的鋼板厚度h等于原來的空載輥縫再加上彈跳，或者說：原來空載輥縫等于軋出鋼厚減去彈跳。軋機(jī)輥縫設(shè)計(jì)最主要的任務(wù)是盡可能地準(zhǔn)確地確定各機(jī)架的空載輥縫值S。影響輥縫形狀的因素 軋件的橫向厚度差(斷面形狀的變化)和板型的變化是由輥縫形狀的變化引起的。影響輥縫形狀的因素有： 1)軋輥的彈性彎曲變形。它使輥縫中部尺寸大于邊部尺寸，帶鋼產(chǎn)生斷面凸度。軋制力愈大，載荷愈集中在軋輥中部，軋輥的彈性彎曲變形愈大；軋輥直徑愈大，剛性愈好，彈性彎曲變形愈小。2)軋輥的熱膨脹。軋制時(shí)軋件變形功轉(zhuǎn)化的熱量，摩擦和高溫軋件所傳遞的熱量都會(huì)使軋輥?zhàn)儫?。冷卻水、冷卻潤滑液、空氣和與軋輥接觸的零件又會(huì)使軋輥冷卻。由于加熱和冷卻的條件沿輥身長度是不一致的，在各種綜合因素的影響下，軋輥中部比端部的熱膨脹大，從而使軋輥產(chǎn)生熱凸度，影響輥縫的形狀。3)軋輥的磨損。工作輥與軋件之間、工作輥與支承輥之間的摩擦?xí)管堓伳p。影響軋輥磨損的因素很多，例如，軋輥和軋件的材料，軋輥的表面硬度和光潔度，軋制壓力和軋制速度，前滑和后滑的數(shù)值以及支撐輥與工作輥之間的滑動(dòng)速度等都會(huì)影響軋輥的磨損速度。4)軋輥的彈性壓扁。軋件與工作輥之間、工作輥與支承輥之間均產(chǎn)生彈性壓扁。決定輥縫形狀的不是彈性壓扁的絕對(duì)值，而是壓扁值沿輥身長度方向的分布狀況。對(duì)于工作輥來說，如果軋制壓力沿帶鋼寬度是均勻分布的，則變形區(qū)內(nèi)工作輥的彈性壓扁在輥身中部的分布也是均勻的，只是在軋件邊部壓扁值小些。對(duì)這種軋件邊部局部變薄的影響通常在輥型設(shè)計(jì)時(shí)不予考慮。工作輥與支承輥之間，由于其接觸長度大于軋件與工作輥的接觸長度，因而其壓力分布是不均勻的。這就使輥與輥之間彈性壓扁沿輥身長度方向也不是均勻分布的。實(shí)驗(yàn)表明，帶鋼寬度和輥身長度的比值以及工作輥直徑和支承輥直徑的比值愈小，則工作輥與支承輥之間壓力分布的不均勻性愈明顯。工作輥與支承輥間彈性壓扁值的分布規(guī)律與它們之間壓力的分布規(guī)律是一致的。5)軋輥的原始輥型(凸形、凹形或圓柱形)。軋輥原始輥型不同，輥縫的形狀自然也不同。這一因素用來補(bǔ)償上述因素造成的影響。雖然近代由于對(duì)帶鋼的公差要求更加嚴(yán)格，新建的軋機(jī)剛度不斷加大，但是由于軋輥尺寸及機(jī)架尺寸的加大受到一些其他條件的限制，因此限制了軋機(jī)剛度系數(shù)的進(jìn)一步加大?，F(xiàn)代帶鋼連軋機(jī)剛度系數(shù)也就是在5000～6500KN/mm左右，通常軋制力的負(fù)荷水平為8000～30000KN，彈跳值可達(dá)1～5mm。它同帶鋼的壓下量及帶鋼本身的厚度為同一數(shù)量級(jí)，在后幾個(gè)機(jī)架里，甚至比帶鋼厚度還要大一些。因此10%軋制力的誤差，往往造成很大的厚度差，這會(huì)給正常操作造成很大困難，并直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，輥縫數(shù)值的準(zhǔn)確確定，關(guān)鍵在于準(zhǔn)確確定軋制力，并且，要安裝有彎輥裝置和自動(dòng)檢測裝置，以很好的控制板形。通常為了消除非直線段的往往采用人工零位法進(jìn)行軋制。（彈跳曲線的非直線部分是變化的）；軋后的軋件厚度h可用以下公式近似表示：h=S0+(PP0)/C……………………………………..(18)式中：S0 人工零位的軋輥輥縫指示器讀數(shù),mm。P0 軋輥預(yù)壓靠力，P0=3000kNP 。C機(jī)座剛度系數(shù)，即線性段的斜率；表22 輥縫值道次12345P(KN)h(mm)S0(mm) 5 電機(jī)能力驗(yàn)算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。靜力矩按下式計(jì)算：Mj= Mz /i+Mm+Mk…………………………………..(19)將前面的數(shù)據(jù)代入上式得靜力矩見表23：表23 靜力矩道次12345Mz(kNm)iMm(kNm)Mk(kNm)Mj(kNm)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：tn=Ln/vp…………………………………………..(20)式中：Ln——軋件軋后長度；vp ——軋件出輥平均速度，忽略前滑時(shí)，它等于軋輥圓周速度。表24軋制時(shí)間道次12345Ln(m)5695vp (m/s)t(s)因?yàn)楦鳈C(jī)架主電機(jī)的力能參數(shù)相同，而第五機(jī)架的軋制負(fù)荷最大，所以只需校核第五架軋機(jī)的電機(jī)即可?？紤]到軋制的加減速時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)力矩，則有（加、）：Mjia=Md5= kNmMjian= Md5= kNm從而有軋機(jī)加速時(shí)，總力矩為：MTjia=Mj5+ Md5= kNm。軋機(jī)減速時(shí)，總力矩為：MTjian= Mj5 Md5= kNm. 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)第五架軋機(jī)的電機(jī)負(fù)荷圖，見圖7。（不考慮不同的軋制速度對(duì)軋制力矩的影響） MJ 升速 穩(wěn)定軋制 過焊縫 拋尾 降速M(fèi)K t（s）圖7 第五架軋機(jī)電機(jī)負(fù)荷圖當(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電動(dòng)機(jī)的允許過載負(fù)荷和持續(xù)時(shí)間。等效力矩計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的校核軋機(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=………………..(21)式中:Mjum ——等效力矩；Σtn——軋制時(shí)間內(nèi)各段純軋時(shí)間的總和；Σtn’——軋制周期內(nèi)各段間隙時(shí)間的總和；Mn——各段軋制時(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)算結(jié)果見表25：表25 等效力矩道次12345Mn(kNm)Mn’(kNm)tn(s)tn’(s)－Σtn(s)Σtn’(s)－Mjum(kNm)校核電動(dòng)機(jī)溫升條件為：Mjum≤MH 可見均能滿足電機(jī)的生產(chǎn)要求。6軋輥強(qiáng)度校核 綜述總的說來，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)力以及軋輥制造過程中形成的殘余應(yīng)力等）的綜合影響。具體來說，軋輥的破壞可能由以下三方面的原因造成：1）軋輥的形狀設(shè)計(jì)不合理或設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠。例如，在額定負(fù)荷下軋輥因強(qiáng)度不夠而斷裂后因接觸疲勞超過許用值，是輥面疲勞剝落等；2）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，材料中有夾雜物或殘余應(yīng)力過大等；3）軋輥在生產(chǎn)過程中使用不合理。冷軋軋件的變形溫升很大，工作輥輥面溫度可達(dá)80～1200C冷軋軋輥在冷卻不足或冷卻不均勻時(shí)，往往會(huì)因溫度應(yīng)力過大，導(dǎo)致軋輥表層剝落甚至斷輥；壓下量過大或因工藝過程安排不合理造成過負(fù)荷軋制也會(huì)造成軋輥破壞等。由此可見，為防止軋輥破壞，應(yīng)從設(shè)計(jì)制造和使用等諸方面去考慮。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、殘余應(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，軋輥的安全系數(shù)是軋件各部件中最小的）。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)?！ｏ@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。在軋輥的11斷面和22斷面上的彎曲應(yīng)力均應(yīng)滿足強(qiáng)度條件，即：σ=Pc1/()≤Rb ……………………………………………..(22)=Pc2/()≤Rb ……………………………………………..(23)式中：P——總軋制壓力與彎輥力的合力；d11 d22——11和22斷面的直徑；cc2 ——11和22斷面至支反力/2處的距離；Rb—許用彎曲應(yīng)力。支撐輥輥身中部33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)支撐輥的壓力簡化成均布載荷（這時(shí)計(jì)算誤差不超過9～13%），可得33斷面的彎矩表達(dá)式：Mw=P(L0/4L/8)輥身中部33斷面的彎曲應(yīng)力為：= P(L0L/2)/()≤Rb……………………………..(24)式中的D2應(yīng)以重車后的最小直徑代入。因五架軋機(jī)的工作輥與支撐輥均一樣，故只需校核其中受力最大的一架即可，因第五架軋機(jī)受力最大所以我們只校核第五架軋機(jī)。 確定工作輥和支撐輥的各個(gè)重要尺寸軋輥輥徑直徑d和長度一般近似地選：滾動(dòng)軸承時(shí)：d=(～)D（D為輥身直徑）、L/d=～，l/D’