【文章內(nèi)容簡介】 軋機參數(shù) 軋輥直徑： 1200mm； 輥身長度： 2050mm； 軋制速度： 0～ ； 主電機功率 ： 2x2850kw； 主電機轉(zhuǎn)速： 0— 20/30r/min； 最大軋制壓力： 30000kN； 最大軋制力矩： 6250kNm 。 軋制力的計算 本論文的設(shè)計采用熱軋鋼板軋機平均壓力計算公式 ： 熱軋鋼板軋機的軋制壓力，可以采用愛克隆的軋制壓力公式計算。同時，熱軋帶鋼渣機的軋制壓力也可采用 。在實際計算時，由于西姆斯公式的計算過程較為復(fù)雜，因此一般用她的簡化公式。 由于變形區(qū)的長度 （即接觸 弧水平 投影的長度 l 與軋件厚度 h 的比值） 是左右單位壓力的大小和分布的主要因素 。 為 乘坐變形區(qū)形狀系數(shù)，其大小反映了接觸面（如摩擦力）對軋制件變形區(qū)的影響情況。 對于熱帶鋼連軋機 ， 考慮到前后張力對軋制壓力的影響 ， 請平均壓力為 ： 101 . 1 5 0 . 7 8 5 0 . 2 5 2zzlp h ??? ???? ? ????? （ 21） 式中 ： 1z? 、 0z? —— 為軋機單位前后張力 11z Tbh? ? （ 22） 00z Tbh? ? （ 23） lh沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 其中 ： 1T 、 0T — 機前后張力（ kg） ； b— 寬度（ mm） ； h— 前后軋件的平均厚度 ； l— 變形區(qū)長度 ； ? — 變形阻力 。 軋制時，軋件與軋輥接觸弧上軋制單位壓力的總和。軋制總壓力 P 用下式計算： P=pF （ 24） 經(jīng)過計算后并參考設(shè)備許用應(yīng)力及實際情況 取軋制的壓力為 18000kN 軋制力矩的計算 軋制時 ， 乍見在軋制 壓力的作用 之下產(chǎn)生塑性變形 ， 與此同時 ， 軋件也給軋輥同樣大小但方向相反的作用力 ， 當(dāng)軋件上作用前后不相等的作用力的時候則軋制力與垂直方向成一個角度 。 由此 ， 可以求 出所需的兩軋輥上的軋制力矩 。 2 2 si n ( )M Pa P R ??? ? ? （ 25） 經(jīng)過計算并結(jié)合實際情況及許用應(yīng)力后取軋制力矩 M 為 3500kN沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 第 3 章 軋輥的相關(guān)設(shè)計 在軋鋼工業(yè)的生產(chǎn)中 ， 軋輥的 作用不容置疑 。 它直接與扎件接觸 并且 與金屬作用使之產(chǎn)生塑性變形 。 并且 ， 它也是消耗 品， 他在軋鋼生產(chǎn)中對產(chǎn)量的提高 、 產(chǎn)品質(zhì)量的提升 、 降低各項物品的消耗等指標(biāo)有很大的影響 。 軋輥的分類有多種情況 ， 按構(gòu)造分類可分為兩種：應(yīng)用于軋制板帶材料的光面軋輥和應(yīng)用于軋制型鋼線材和鋼坯的有槽軋輥 ；按照用途分類可分為工作輥和支承輥 。生產(chǎn)中的的軋輥選用要根據(jù)實際的軋制情況進行分析。 圖 31 軋輥 圖 32 軋輥輥頭沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 軋輥的工作特點 軋輥在工作時需要承受很大的軋制壓力和軋制力矩，而且有時候會有動載荷?；谝陨蠗l件，所以要求軋輥能在高溫或溫度變化很大的條件下工作。并且，由于軋 件溫度很高而且需要在冷卻水作用下工作，所以軋輥在旋轉(zhuǎn)的時候會受到冷熱雙方面的作用，工農(nóng)工作條件極為繁重。 經(jīng)過相關(guān)查閱資料，本設(shè)計選擇平面軋輥。 圖 33 軋輥的結(jié)構(gòu) a— 梅花型輥頭 ； b— 扁頭型輥頭 ； c— 帶雙鍵型輥頭 ； 1— 輥身 ； 2— 輥頸 ； 3— 輥頭沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 1 cosg hD a? ? 軋輥的尺寸相關(guān)設(shè)計 輥身 軋輥的輥身與 軋 件直接接觸并使金屬產(chǎn)生塑性變形， 它是軋輥的工作部分。現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)對軋輥有很多要求，例如：需要 有很高的強度 ， 足夠的剛度 ， 較高的表面硬度和耐磨性 ， 有良好的組織穩(wěn)定性，以 抵抗軋件的高溫影響 等等。所以，輥身直徑 D 是軋鋼機的一個重要的參數(shù)，這個參數(shù)在選擇上有多種選法。 軋輥的直徑分為兩種，即公稱直徑 D 和工作直徑 Dg。軋輥的公稱直徑 D 是指軋鋼機的節(jié)圓直徑或齒輪座的中心距。對軋輥分別由兩個電機驅(qū)動的初軋機來說，公稱直徑 D 是按最末道次的軋輥中心矩來計算 ；對于 型鋼軋機 來說 以齒輪座的中心距作為軋輥 公稱 直徑； 對于初軋機則把輥環(huán)外徑稱為公稱直徑 。型鋼軋機以軋輥的公稱直徑來作為軋機標(biāo)稱的組成部分， 因為型鋼品種規(guī)格與軋輥輥身直徑的大小成正比，輥身直徑的數(shù)值即可反 映該軋機所生產(chǎn)的品種規(guī)格。但是， 由 于生產(chǎn)不同品種規(guī)格所對應(yīng)的軋輥輥身直徑不同，因此通常習(xí)慣采用和軋輥輥身直徑有一定對應(yīng)關(guān)系而數(shù)值保持恒定不變的人字齒輪機座的中心距作為型鋼軋機的名義直徑 。 軋輥的工作直徑 Dg 是指軋輥與軋件接觸進行變形而直接工作的直徑， 在有槽軋輥上是指槽底處直徑。 所以，選擇軋輥的直徑為 1200mm。 軋輥直徑選擇之后需要滿足一定的工作條件： （ 31） 在 軋制過程中 ，因為軋輥表面 的磨損，經(jīng)過一段時間后 軋輥 的 磨損將影響產(chǎn)品的質(zhì)量，此時需要對軋輥 進行 重車或重磨。每次重車 ～ 5mm,重磨量～ ，當(dāng)軋輥直徑減小到一定程度時，就不能再使用了，但可以采用堆焊辦法修復(fù)以延長軋輥壽命。 一般情況下 軋輥允許重車率用新輥直徑百分比數(shù)表示：板軋機 3～ 6% 輥身長度的確定 ： 對于一般的鋼板軋機來講輥身長度 L 都由鋼板的最大寬度 b 決定： L=b+a （ 32） 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 式中： a— 根據(jù)不同鋼板寬度選取的余量 ； b— 鋼板最大的寬度 。 綜合各項參 數(shù)考量之后，選擇輥身長度為 2050mm。 輥頸 在軋鋼生產(chǎn)中， 輥頸直徑 d 和輥頸長度 l 與 其 軸承的型式和工作載荷有關(guān)，輥頸的直徑受軸承徑向尺寸的限制，而且輥頸與輥身的交界面，往往是最薄弱的環(huán)節(jié) 。對于本次設(shè)計的中厚板軋機而言一般可選輥頸直徑為 倍輥身直徑。 所以，最終選取的 輥身直徑為 600mm。 輥頭 輥頭的作用是傳遞軋輥扭矩，其參數(shù)根據(jù)各個形式而不同。 其中輥頭形狀最常見的是梅花形 ， 它主要 使 用于轉(zhuǎn)速不高、壓下調(diào)整量小的軋 鋼 機 當(dāng)中。 本文根據(jù)各項情況考量后選擇梅花輥頭。 軋輥的材料及輥面硬度 軋鋼生產(chǎn)已經(jīng)經(jīng)過多年 ， 經(jīng)驗積累也越來越豐富 。 各種軋鋼機軋輥的選材，根據(jù)具體情況，還可以根據(jù)自己設(shè)計的常見形式的造成損傷 的原因 選擇 合適的材料 。 生產(chǎn)板帶 材料時 ，由于產(chǎn)品精度的不斷提高，軋制 的 工藝條件越來越嚴(yán)格。軋輥的質(zhì)量 好壞對板材的質(zhì)量，生產(chǎn)率， 作業(yè)率 影響非常大 。如果有一個破碎輥，輥面或滾筒表面不耐磨，熱裂紋等問題， 就會 使軋輥成本 升高 并繼續(xù)影響生產(chǎn)。在軋鋼生產(chǎn)中，尤其 是在薄板生產(chǎn)，相當(dāng)大比例的 費用 是軋輥產(chǎn)生的 。為此，各國都進行了 軋輥材質(zhì) ，加工和熱處理工藝 的研究。 常 見的軋輥材料 常見的軋輥材料主要有：鑄鐵軋輥，合金鍛鋼軋輥，合金鑄鋼軋輥和半鋼軋輥。 （ 1）鑄鐵軋輥 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 鑄鐵可分為普通鑄鐵，合金鑄鐵和球墨鑄鐵。鑄鐵軋輥不同硬度 是由不同硬度的 鑄型得到 。 其主要種類有 半冷硬 ， 冷硬鑄鐵軋輥，和無限冷硬軋輥 。 （ 2）合金鍛鋼軋輥 按我國 Q/ZB6273 標(biāo)準(zhǔn)，熱軋和冷軋機軋輥材料有： 熱軋軋輥 ： 55Mn 55Cr、 60 Cr MnMo、 60 Si Memos 冷軋軋輥： 9 Cr、 9 CrV、 9 Cr2W、 9 Cr2Mo、 60 Cr2MoV、 80CrNi3W、 8CrMoV （ 3） 合 金鑄鋼 沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并與電渣重熔技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，合金鑄鋼的質(zhì)量 逐漸提高。 （ 4） 半鋼 含 碳量 %~%， 雜質(zhì)含量低，具有共析鋼，成分也添加 Ni， Cr， Mo 加強基礎(chǔ)組織，它既有鋼的強度和耐熱鑄鐵耐磨性綜合性能的優(yōu)點 。 軋輥材料的選擇 （ 1）初軋和型鋼軋機的軋輥 這類軋輥經(jīng)常受到?jīng)_擊載荷且受力較大。因此，應(yīng)該要有的強度。但是，輥面的硬度卻又不能過高（ HS〈 35~40）。所以，主要的材料有 40Cr、 50CrNi、 60 CrMoV、 60SiMnMo 等。 軋制合金鋼 適合用含有 Cr、 Ni、 Mo 等合金元素的軋輥。軋制普通碳鋼的粗軋機的機座上常用含 Mn 和高碳鑄鋼軋輥。 球墨鑄鐵軋輥的低價格，抗磨損，而且具有高的強度的特點 ， 適用于在 橫列式的型鋼軋機的第二架粗軋機的機座上使用。 （ 2）熱連軋帶鋼軋機的工作輥與支撐輥 在熱軋帶鋼 四輥 軋機 中，除了 一些粗 軋 機的 工作輥 由于 強度和咬入條件有限 采用 鑄鋼材料 外，其它各類軋機工作輥的工作特點是 主軸承的扭矩和壓力，彎曲應(yīng)力較小，轉(zhuǎn)速高， 用以 確保工件表面質(zhì)量的軋輥表面的要求 。 因此 ， 工作輥的材料選擇依據(jù)是輥面硬度 ， 故多采用鑄鐵軋輥 。 一些工業(yè)企業(yè)使用冷硬鑄鐵（ C=～ %； Si=～ %； Mn=～ %；Mo≈ %； P≤ %； S≤ %，輥面硬度 58~68）來制作軋輥 ； 還有些 工業(yè)企業(yè)在粗軋生產(chǎn)線中采用 半鋼軋輥，以減緩表面糙化過程 ，然后再布置精軋生產(chǎn)線。然后，在精軋生產(chǎn)線中采用含 Ni、 Cr 較高的 高硬度鑄鐵復(fù)合澆鑄 以使表面形成無線冷硬層，這樣來提高輥面的硬度（ HS=75~83）并且也提高了精度。沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 另一些工業(yè)企業(yè)在精軋部分使用 硬度層很厚、耐磨、使用壽命長 的 高鉻鑄鐵復(fù)合澆鑄軋輥 來提高精軋的軋制精度。 熱連軋帶鋼四輥軋機 的支承輥所受應(yīng)力主要為彎 曲應(yīng)力而且其直徑較大?？紤]到這些特點這些輥的材料一般采用 9Cr2Mo、 9CrV 鍛鋼（輥面硬度 HS=45～50） 來制造 。這些材料中 Cr 占據(jù)重要作用?？紤]到大直徑系列軋輥的 淬透性 ，所以選擇 Cr 合金鋼。在國產(chǎn)的 1700mm 熱連軋生產(chǎn)線的鑲套支承輥之中， 輥套采取 8CrMoV 或 8Mn2MoV 鍛鋼 制造， 輥心 采取 37SiMn2MoV 鍛鋼 制造。為了保證輥套的高強度 ，國產(chǎn)的輥套常使用 C=～ %、 Ni=～ 3%、 Cr=～%、 Mo=%的合金鑄鋼 鑄造而成。此外，也有的工業(yè)企業(yè)的棍套是有鑄鋼或鑄鐵制成 的。 （ 3） 冷軋帶鋼四輥軋機的工作輥和支撐輥 冷軋 生產(chǎn)機組 四輥軋機 的 工作輥、支撐輥 所受的 壓力 打 ，軋制速度 高 ， 且有 高質(zhì)量的軋輥表面要求 。所以，其對輥身強度及輥面硬度都有很高的要求。 在 中國， 9Cr2W、 9CrV 鍛鋼 等這些材料常用來鑄造冷軋工作輥。而國外的軋輥近年來 使用復(fù)合鑄鋼材料制成，這種材料的 輥心強度、韌性好 并且輥面的硬度高、耐磨 。所以，我國的材料仍需改進以跟進先進制造的腳步。 （ 4） 疊軋薄板軋機軋輥 疊軋薄板軋機軋輥 工作在 400~450℃之間，軋輥的表面比較光滑，軋制的壓力較大。所以，該軋輥的硬度要求較高 ，多用 冷硬球墨鑄鐵 澆鑄成軋輥。 參考上述各個資料并匯總，本文的軋鋼生產(chǎn)線中的軋機為二輥熱軋機，由于沒有支承輥導(dǎo)致軋輥需要有足夠的強度和硬度。綜上，本次設(shè)計采用半鋼作為軋機軋輥的材料。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 圖 34 輪式離心鑄造機 1— 電機 ； 2— 主動軸 ； 3— 拖輪 ； 4— 鑄型 ； 5— 軸承 ； 6— 澆口小車 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 軋輥的強度驗算 軋輥 的性質(zhì) 決定整個軋機的負(fù)荷能力 。它屬于消耗性零件，直接承受軋制壓力和轉(zhuǎn)動軋輥的傳動力矩。他的安全性在軋機的整體中是最小的。 軋輥需 要有足夠的抗彎曲，扭轉(zhuǎn)，接觸應(yīng)力的能力來保證產(chǎn)品的高產(chǎn)、質(zhì)優(yōu)、消耗低。在實際生產(chǎn)中影響軋輥復(fù)合的因素有許多。所以，本文采用靜強度進行計算，并且將其他影響因素歸入軋輥安全系數(shù)中。 在計算中，對軋輥計算彎曲應(yīng)力，對傳動端輥頭計算扭轉(zhuǎn)強度，對輥頸計算彎曲應(yīng)力和扭矩強度。下圖為軋輥受力的簡圖： 圖 35 軋輥的受力簡圖 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 軋輥強度的計算方法 （ 1）輥身的強度計算