【文章內(nèi)容簡介】 axb =400～ 1200 時， a≈ 100mm；當 maxb =1000～ 2500時， a≈ 150～ 200mm；當鋼板更寬時， a=200～ 400mm。 在本設計中取 a=200mm 則 L=2150+200=2350mm 對于熱軋機，支撐輥直徑 2D 與輥身長度 L的關系可用下式表示： 2D =(～ )L(L值愈大，系數(shù)愈小 ) 在本設計中取 2D ＝ 2350＝ 對于四輥軋機，為減小軋制力，應盡量使工作輥直徑小些。但工作滾最小直徑受棍頸和軸頭的扭轉強度和軋件咬入條件的限制。支撐輥直徑主要取決于剛度和強度的要求。 軋輥工作直徑 1D 可根據(jù)最大咬入角 ? (或壓下量與輥頸之比1hD? )和軋輥的強度要求來確定。 按照軋輥的咬入條件，軋輥的工作直徑 1D 應滿足下式 1D ≥ 1 cosh??? （ ） 式中 Δ h—— 壓下量，毫米。Δ h＝ 0h 1h ＝ 250205＝ 45mm ? —— 是最大咬入角，它和軋輥與軋件間的 摩擦系數(shù)有關。各種軋機的最大咬入角可參考 [2]表 32。在本設計中取 ? 為 18176。則 ： 1D ≥ 1 cosh??? ＝ 451 cos18??＝ 8 在軋制過程中 ,軋輥輥面因工作磨損，需不止一次地重車或重磨。軋輥工作面的每次重車量為 ～ 5mm；重磨量為 ～ ，軋制直徑減小到一定程度后，就不能再使用。軋輥從開始使用直到 報廢，其全部重車量與軋輥名義直徑的百分比稱為重車率。 由 [1]表 13，取最大重車率為 6％ 。 表 各種軋機的軋輥重車率 軋機名稱 工作輥 最大重車率 % 支撐輥最大重車率 % 初軋機 10～ 12 型鋼軋機 8～ 10 中厚板軋機 5～ 8 薄板軋機 4～ 6 四輥熱連軋 3～ 6 6 四輥冷連軋 3～ 6 10 考慮重車率，并圓整得 1D =1000mm 2D =1800mm 軋 輥軸頸 1d 和 輥頸長度 1l 的確定 輥頸直徑1d和長度 1l 與軋輥軸承形式及工作輥載荷有關。由于受軋輥軸承徑向尺寸的的限制，輥頸直徑比輥身直徑要小得多。因此輥頸與輥身固定處，往往是軋輥強度最差的地方，只要條件允許，輥身直徑和輥頸與輥身的過渡圓角 r 均應選大些。 使用滾動軸承時，由于軸承外徑較大，輥頸尺寸不能過大，一般近 似地選1d=(～) 1D 11ld ＝ ～ 在本設計中取1d＝ 1D ＝ 1000＝ 取 11ld ＝ 1l = 軋輥傳動端的尺寸 工作輥輥頸直徑與傳動端直徑之比值約為 ～ (輥頸直徑稍大于傳動端直徑 )。傳動端長度與直徑之比，冷軋機上取 ～ 。熱軋機上取 ～ 。扁頭寬度 0B 與傳動端直徑 2d 之比值約為 ～ 。 9 在本設計中取 12dd ＝ 22ld = 02Bd = 則 2 mm? 2 mm? 0 mm? 總結：上面 所計算的這種方法的依據(jù)是根據(jù)板帶軋機的尺寸計算方法介紹而來的，但是本方法計算出來的尺寸在后面計算軋制力和選擇軸承的時候， 軋輥的強度、剛度和有關工藝條件不容易滿足 ，所以本 設計另外用 初軋機的尺寸計算方法來確定軋輥的尺寸， 即為初軋機的尺寸計算方法所計算的尺寸數(shù)據(jù)，后面的計算均是根據(jù) 的數(shù)據(jù)來進行計算的。 10 4 軋輥 材料 常用的軋輥材料 常用的軋輥材料有合金鍛鋼、合金鑄鋼和鑄鐵等。 合金鍛鋼 用于軋輥的合金鍛鋼，在我國“國家標準”中已有規(guī)定， GB/T 13314－ 1991 標準中列出了熱軋軋輥和冷軋軋輥用鋼。 熱軋軋輥用鋼有 55Mn 55Cr、 60CrMnMo、 60SiMnMo 等。 冷軋軋輥用鋼有 9Cr、 9Cr 9CrV、 9Cr2W、 9Cr2Mo、 60CrMoV、 80CrNi3W、 8CrMoV等 。 合金鑄鋼 用于軋輥的和靜鑄鋼種類尚不多，也沒有統(tǒng)一標準。隨著電渣重熔技術的發(fā)展，合金鑄鋼的質(zhì)量正逐步提綱，今后合金鑄鋼軋輥將會得到廣泛應用。 鑄鐵 鑄鐵可分為普通鑄鐵、合金鑄鐵和球墨鑄鐵。鑄造軋輥時，采用不同的鑄造，可以得到不同硬度的鑄鐵軋輥。因此，有半冷硬、冷硬和無限冷硬軋輥之分。 半冷硬軋輥：軋輥表面沒有明顯的白口層，輥面硬度 HS≥ 50。 冷硬軋輥：表面有明顯白口層，心部 為灰口層，中間為麻口層，輥面硬度 HS≥ 60。 無限冷硬軋輥：表面是白口層，但白口層與灰口層之間沒有明顯界限，輥面硬度HS≥ 65。 鑄鐵軋輥硬度高，表面光滑、耐磨，制造過程簡單且價錢便宜。其缺點是強度低于鋼軋輥。只有球墨鑄鐵軋輥的強度較好。 軋輥材料選擇 軋輥材料的選擇與軋輥工作特點及損壞形式有密切關系。 初軋機和型鋼軋機軋輥受力較大且有沖擊負荷，應有足夠的強度，而輥面硬度可放在第二位。初軋機常用高強度鑄鋼或鍛鋼；香港粗軋機多用鑄鋼。含 Cr、 Ni、 Mo 等合金元素的鑄鋼軋輥適合于軋制合金鋼；含 Mn 鋼及高 碳鑄鐵鋼軋輥多用與軋普碳鋼的第一架粗軋機上。在型鋼軋機的成品機架上，成品形狀及公差要求嚴格，要求軋輥有較高11 的表面硬度及耐磨性，一般選用普通鑄鐵軋輥。 帶鋼熱軋機的工作輥選擇軋輥材料時以輥面硬度要求為主，多采用鑄鐵軋輥或在精軋機組前幾架采用半鋼軋輥以減緩輥面的糙化過程。而支撐輥在工作中主要受彎曲，且直徑較大，要著重考慮強度和軋輥淬透性，因此，多選用含 Cr 合金鍛鋼。 帶鋼冷軋機的工作輥對輥面硬度及強度均有很高的要求，常采用高硬度的合金鑄鋼。其支承輥工作條件與熱軋機相似，材料選用也基本相同，但要求有更高的輥面硬度 。 為了軋制高碳鋼和其它難變形的合金鋼，在冷軋機上也采用帶硬質(zhì)合金輥套的復合式冷軋工作輥。其輥心材質(zhì)與輥套材料的熱膨脹系數(shù)應十分接近，以防軋輥發(fā)熱時，損壞輥套。 應該指出，盡管冷軋工作輥的硬度要求很高 (達到 HS=100)，但卻不能使用鑄鐵軋輥，這是因為當輥徑確定以后，可能軋出的軋件最小厚度值和軋輥的彈性模數(shù) E 值成反比。即軋輥材料的彈性模數(shù) E 愈大，可能軋出的軋件厚度愈小。鑄鐵的 E 值只有鋼的一半，為此，在冷軋帶鋼時，使用鑄鐵軋輥是不利的。 設計中所使用的軋輥材料是無限冷硬鑄鐵。 12 5 總軋制力的計算 平均單位壓力的計算 由于單位平均壓力唉接觸弧上的分布是不均勻的，為便于計算，一般均以單位壓力的平均值 —— 平均單位壓力來計算軋制總壓力。 軋制力： P=Pm F=PmBmL （ ） Pm— 接觸弧上平均單位壓力 F — 軋件與軋輥的接觸面積（實際接觸弧面積的水平投影） Bm— 軋制前后軋件的平均寬度 L — 接觸弧長度（即變形區(qū)長度） 總壓力計算的一般公 式 一般情況下 ，如果沿軋件寬度方向上的摩擦應力和 和單位壓力變化忽略不計 ，并取軋件寬度等于 1個單位時，則軋制力用下式來表示，見圖 。 圖 作用在軋輥上的力 00 s in s inc o s c o s c o sl l lrd x d x d xP P x T x T x??? ? ?? ? ?? ? ? （ ） 13 上式右邊的第二項和第三項分別為后滑和前滑區(qū)摩擦力在垂直方向上的分力，它們與第一項相比，其值甚小，可以忽略不計，則軋制力可寫 成下式： 0lP Pxdx?? （ ） 常用下式表示： .P PF? .P PF? （ ） P — 接觸面上的單位壓力 F — 接觸弧面積 Px — 單位壓力 影響平均單位壓力的因素 影響平均單位壓力的因素有：軋件的力學性能因素 ， 軋件應力狀態(tài)特性因素 。 跟均研究，屬于影響軋件力學性能（簡單拉、壓條件下的實際變形抗力 ?? ）的因素有：金屬的本性、溫度、變形程度和變形速度，可寫成下式： T u sn n n n??? ? （ ） 式中： Tn 、 n? 、 un 分別為考慮溫度、變形程度和變形速度對軋件力學性能的影響系數(shù)。 s? — 普通靜態(tài)機械試驗條件下的金屬屈服極限。 影響軋件應力狀態(tài)特性的因素有外摩擦力、外端張力等，因此應力狀態(tài)系數(shù) n? 可寫成下式： n n n n n? ? ? ? ?? ?? ???? （ ） 式中： n? — 考慮軋件寬度影響的應力狀態(tài)系數(shù) n?? — 外摩擦影響系數(shù) n??? — 外端影響系數(shù) n???? — 張力影響系數(shù) （ 1） 外摩擦的影響 外摩擦對單位壓力的影響是綜合因素的影響，它包含軋件與軋輥間的摩擦系數(shù)、軋14 件高度和軋輥直徑相等因素。 水平應力是單位壓力和單位摩擦力在水平方向投影 的代數(shù)和除以該截面軋件的厚度得到的。單位摩擦力和摩擦系數(shù)越大，水平應力就越大，單位壓力也就越大，單位壓力的平均值自然也就越大。 試驗表明，隨著軋件厚度的增加，單位壓力相應降低。這是因為厚度加大后，摩擦力對水平應力的影響減弱了，因此，單位壓力降低。 軋輥直徑對單位壓力的影響，一般以軋輥直徑與軋件厚度的比值反映，隨著比值的減小，單位壓力也降低 。因為軋輥直徑減小后，摩擦力的水平分力減小，從而水平應力也減小，使單位壓力降低，軋制力降低。另一方面，由于軋輥直徑減小將使接觸面積減小，也會使軋制力降低。所以在軋制薄板時， 要采用小直徑的軋輥。 外摩擦對單位壓力的綜合影響，用 n?? 來表示。變形區(qū)長度與軋件平均告訴的比值小于 1時，外摩擦影響可以不考慮。 (2) 外區(qū)金屬影響 即變形區(qū)以外金屬對單位壓力的影響，主要是由于軋制時變形區(qū)內(nèi)金屬的不均勻變形引起變形區(qū)外的盡速局部變形，從而改變了變形區(qū)內(nèi)金屬的應力狀態(tài)，使單位壓力加大。 當軋件軋輥間產(chǎn)生塑性變形時，靠近接觸面的表面層由于摩擦力的限制，其縱向流動速度比中間層低，即表面層的延伸比中間層小，產(chǎn)生不均勻變形，變形區(qū)入口端和出口端 的斷 面形成向外凸出的彎曲形狀。這種不均勻變形的趨勢，受到變形區(qū)前后端外部金屬的限制，引起變形區(qū)內(nèi)水平應力的增加，因而使單位壓力增高。 當變形區(qū)長度與軋件平均高度的比值 mlh 小于 1 時，不均勻變形較大，外區(qū)金屬影響變得明顯，隨著 mlh 的減小，不均勻變形愈加嚴重，外區(qū)金屬影響也就逐漸加大。 （ 3） 張力的影響 張力軋制時，變形區(qū)金屬在軋制方向產(chǎn)生附加應力，使三向應力狀態(tài)的水平方向主應力減小，這就降低了平均單位壓力。試驗 結果表面，前后張力都使單位壓力降低，且后張力影響更為顯著，這是由于中性面偏向出口，故后張力影響大與前張力。 根據(jù)各類軋機 軋制條件的差別，主要反映在軋件高度，各道壓下量和軋輥半徑等參數(shù)的不同上。如前所述，變形區(qū)特征參數(shù) mlh 綜合反映了這三個參數(shù)對應力狀態(tài)的影響。 初軋機其軋制特點是軋件厚度大， mlh 的比值較小，一般為 ～ ，當 mlh ＜ 1時，外區(qū)金屬對應力狀態(tài) 的影響是主要的，而外摩擦對應力狀態(tài)的影響 不是主要的，此15 時可取外摩擦影響系數(shù) n?? =1，初軋時無張力，故張力影響系數(shù) n???? =1。 厚板、中板軋機從軋制特點來看，厚板、中板軋機的頭幾個軋制道次與初軋、開柸軋機相近，外區(qū)對應力狀態(tài)的影響是主要的。由于厚板、中板軋機軋機寬度較大，可近似認為是平面變形問題，不考慮寬展的影響，故平均單位壓力公式為 ： ????? （ ） 軋制力平均單位壓力可用下列公式的一般形式表示： Pn???? （ ） 或 T u sP n n n n n n n n? ? ? ?? ?? ???? （ ） 除了 n???? 外，所有系數(shù)都大于 1，在有些張力大而外端摩擦力小的情況下， n???? 可能達到 ，實際上，這一系數(shù)對單位壓力影響最大，而且隨軋制條件和外摩擦的變化，此系數(shù)能在很大范圍內(nèi)變化：平均 n???? =。 綜上所述，確定軋件對軋輥的總壓力，必須求出接觸面積 F,應力狀態(tài)系數(shù) n? 及反應軋件力學性能的實際變形抗力 s? 。 接觸面積的確定 根據(jù)分析，在一般軋制情況下，軋件對軋輥的 總壓力作用在垂直方向上，或近似于垂直方向上，而接觸面積應與此總壓力作用方向垂直，故在一般實際計算中接觸面積 F并非軋件與軋輥的實際接觸面積，而是實際接觸面積的