【正文】 變化，是由輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流引起的溫降和金屬變形熱所產(chǎn)生的溫度升高綜合作用的結(jié)果。軋制過程中每一道次上軋件的溫度變化為，它可以分解為幾部分，如下公式：……………………(18)式中：— 道次軋件溫度變化—由塑性變形功轉(zhuǎn)變的溫升—軋件與軋輥間相互摩擦產(chǎn)生的溫升—軋件向周圍輻射產(chǎn)生的溫降—軋件在機(jī)架間運(yùn)行是空氣對(duì)流引起的溫降—冷卻水引起的軋件溫降—軋輥熱傳導(dǎo)引起的軋件溫降為便于計(jì)算，對(duì)以下模型進(jìn)行一下簡(jiǎn)化：軋件和軋輥之間的磨擦產(chǎn)生的溫升很小，故可以忽略。對(duì)，簡(jiǎn)化式為： …………………………………(19)式中：—軋機(jī)形式系數(shù)，取則經(jīng)簡(jiǎn)化，變形溫度模型為： ………………………………….(20)1. 各種溫度變化的公式1) 變形功引起的溫升 ....……………………………(21)式中：— 平均單位壓力由Ekeland公式 對(duì)于鋼軋輥：對(duì)于鑄鐵輥： 整理得：2) 軋輥熱傳導(dǎo)引起的溫降 …………………………………………(22)式中：—鋼材的熱傳導(dǎo)系數(shù)，熱軋溫度下 —軋件與導(dǎo)熱體的接觸面積，對(duì)于軋輥—軋鑒于軋輥的接觸弧長(zhǎng)，—軋件通過該道次的平均寬度—熱傳導(dǎo)時(shí)間—軋件通過該道次的平均高度—比熱容，代入式中，整理得： ……………………………………(23)式中：—軋件軋前、軋后高度—軋件出口速度—咬入角3) 由輻射引起的溫降 …………………………(24)式中：—輻射體黑度， —完全黑體的輻射系數(shù)，—軋件絕對(duì)溫度 —空氣絕對(duì)溫度，—相鄰兩機(jī)架件軋件運(yùn)行時(shí)間 —單位長(zhǎng)度的軋件質(zhì)量 —比熱容 代入式中，整理得： ………………………………(25)式中：—軋件斷面積 軋制壓力1. 平均單位壓力采用Ekeland公式，用于熱軋時(shí)計(jì)算平均單位壓力的半經(jīng)驗(yàn)公式為： ….…………………………………(26)式中：—外摩擦對(duì)單位壓力的影響系數(shù)—粘性系數(shù)—平均變形速度其中：式中：—軋輥工作半徑—平均壓下量—軋件軋前、軋后高度—摩擦系數(shù)對(duì)于鋼軋輥：對(duì)于鑄鐵輥：式中：—軋輥線速度—軋制溫度2. 軋制壓力 ……………………………………………(27)式中：—平均單位壓力—軋輥與軋件的接觸面積；；—孔型軋制中的平均壓下量 橢圓斷面軋件：圓斷面軋件： 對(duì)于圓斷面軋件進(jìn)入橢圓空，公式同樣適用。3. 軋制力矩按軋件作用在軋輥上的壓力來計(jì)算軋制力矩，公式為： ……………………………………(28)式中：—軋制力—力臂系數(shù)由文獻(xiàn)[19]，推出回歸式設(shè)回歸直線方程為：在曲線上任取兩點(diǎn)，（，）和（，）代入方程解得： 回歸直線方程為：1) 第一道次力能參數(shù)計(jì)算舉例(1) 輻射溫降(2) 傳導(dǎo)溫度其中：(3) 中間溫度(4) 粘性系數(shù)(5) 變形抗力(6) 摩擦系數(shù) 軋制前、后軋件的高度軋制道次12345678H/㎜157107130h/㎜12494675345軋制道次910111213141516H/㎜30h/㎜372818139軋制道次171819202122H/㎜h/㎜ 6 (7) 外摩擦影響系數(shù)(8) 平均變形速度(9) 平均單位壓力(10) 變形溫升(11) 軋制溫度(12) 壓下率(13) 力臂系數(shù)(14)軋制壓力(15) 軋制力矩第一道次軋制力能參數(shù)為：，其它道次的力能參數(shù)由計(jì)算機(jī)程序計(jì)算的結(jié)果見表20。 電機(jī)功率的校核 傳動(dòng)力矩的組成...............................................(29)式中：—軋制力矩—摩擦力矩 力能參數(shù)機(jī)架軋制力/10kN軋制力矩/1234567891011 1213141516171819202122—空轉(zhuǎn)力矩 —?jiǎng)恿?，只發(fā)生在不均勻轉(zhuǎn)動(dòng)工作的幾種軋機(jī)中，而高速線材軋機(jī)是均勻轉(zhuǎn)動(dòng)的，顧客忽略動(dòng)力矩?！?30) 各種力矩的計(jì)算1. 軋制力矩：………………………………………………(31)2. 摩擦力矩1) 軋輥軸承中的附加摩擦力矩……………………………………………(32)式中：—作用在軸承上的負(fù)荷 —軋輥輥頸直徑 —軋輥軸承摩擦系數(shù)求支反力，對(duì)于非懸臂式軋機(jī)（1～18）： 非懸臂式軋機(jī)軋輥受力分析簡(jiǎn)圖以B為支點(diǎn)列轉(zhuǎn)矩方程以B為支點(diǎn)列轉(zhuǎn)矩方程對(duì)于懸臂式軋機(jī)（17～22）： 懸臂式軋機(jī)軋輥受力分析簡(jiǎn)圖 以B為支點(diǎn) 以A為支點(diǎn)2) 傳動(dòng)摩擦力矩………………………………………(33)式中：—換算到主電機(jī)軸上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦力矩 —傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，一級(jí)齒輪傳動(dòng) 換算到主電機(jī)軸上的附加摩擦力矩為：…………………………………………(34)3. 空轉(zhuǎn)力矩…………………………………(35)式中：—電機(jī)的額定力矩4. 電機(jī)的額定力矩………………………………………(36)式中：—電機(jī)的額定力矩—電機(jī)功率—電機(jī)額定轉(zhuǎn)速5. 等效力矩 ……………………………(37)式中：—等效力矩—軋制時(shí)間內(nèi)各段純軋時(shí)間的總和—軋制周期內(nèi)各段間隙時(shí)間的總和—各段軋制時(shí)間所對(duì)應(yīng)的力—各段間隙時(shí)間對(duì)應(yīng)的空轉(zhuǎn)力矩 電機(jī)校核1. 校核電機(jī)的溫升條件 …………………………………………(38)2. 校核電機(jī)的超載條件………………………………………(39)式中：—電機(jī)的允許超載系數(shù)，—軋制周期內(nèi)最大的力矩—電機(jī)的額定力矩 第一道次電機(jī)功率校核舉例1. 電機(jī)額定力矩統(tǒng)一單位后得：2. 軋輥軸承的附加摩擦力矩統(tǒng)一單位后得：3. 附加摩擦力矩4. 空轉(zhuǎn)力矩5. 靜力矩6. 等效力矩 電機(jī)校核11221331441551661771881992010211122程序代碼見附錄3。7. 電機(jī)功率校核電極能力符合要求。編程校核其它道次的電機(jī)能力，： 軋輥強(qiáng)度的校核對(duì)于軋機(jī)來說，軋輥是其主要部件，它由輥身、輥徑、輥頭三部分組成。在軋制過程中，軋輥收各種應(yīng)力的影響，當(dāng)超過軋輥安全系數(shù)時(shí)軋輥有可能產(chǎn)生破壞，所以，必須對(duì)軋輥進(jìn)行強(qiáng)度校核。對(duì)于有槽軋輥，輥身只校核彎矩，這種情況適合非懸臂式軋機(jī)；而對(duì)于懸臂式軋機(jī)，其軋輥既不承受彎矩，也不承受扭矩，無需校核，只校核懸臂軸；輥徑既承受彎矩，又成受扭矩，故進(jìn)行彎扭組合校核；軸頭只承受扭矩，故進(jìn)行扭轉(zhuǎn)校核。 強(qiáng)度校核1. 輥身強(qiáng)度校核1) 求支反力 ， 非懸臂式軋機(jī) ， 懸臂式軋機(jī)2) 彎曲應(yīng)力(1) 彎曲正應(yīng)力 ……………………………………………(40) …………………………………………(41)其中： (2) 彎曲切應(yīng)力 ………………….………..………………(42)式中：—軋制力矩—軋輥橫斷面積(3) 彎曲應(yīng)力 對(duì)于鋼軋輥，合成應(yīng)力按第四強(qiáng)度理論計(jì)算： ……………………………….……(43) 對(duì)于鑄鐵軋輥，合成應(yīng)力按穆爾理論計(jì)算 ………………………(44)3) 強(qiáng)度校核若 則輥身強(qiáng)度足夠—許用應(yīng)力對(duì)于合金鍛鋼軋輥： 對(duì)于鑄鐵軋輥： 2. 輥徑（或軸徑）強(qiáng)度校核 1) 彎矩計(jì)算輥徑處彎矩：軸徑處彎矩：2) 扭矩計(jì)算 ………………………………………(45)3) 合成應(yīng)力由第三強(qiáng)度理論：………………………………(46)4) 強(qiáng)度校核 若，則輥頸強(qiáng)度足夠3. 軸頭強(qiáng)度校核1) 扭矩計(jì)算 ……………………………………(47)2) 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力抗扭截面模量：………………………………(48)………………………………………(49)3) 強(qiáng)度校核 若 則軸頭強(qiáng)度足夠 第一架軋機(jī)軋輥強(qiáng)度校核舉例1. 支反力NN2. 計(jì)算彎矩1) 輥?zhàn)幼畲髲澗兀?) 輥頸處彎矩3. 計(jì)算各點(diǎn)應(yīng)力1) 輥身處應(yīng)力彎曲應(yīng)力： 彎曲切應(yīng)力： 合成應(yīng)力： 2) 輥頸處應(yīng)力扭矩： 合成應(yīng)力：3) 軸頭處應(yīng)力扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 4. 校核軋輥強(qiáng)度由前述知：輥?zhàn)樱?；輥頸：；輥頭：所以，該軋輥強(qiáng)度足夠。編程校核其它道次的軋輥強(qiáng)度，： 軋輥強(qiáng)度校核機(jī)架12345678910111213141516171819202122 第9章 輔助設(shè)備選擇 輔助設(shè)備選擇的原則1. 滿足產(chǎn)況生產(chǎn)工藝要求；2. 毛較高的工作效率，保證軋機(jī)獲得較短的軋制節(jié)奏時(shí)間而有較高的產(chǎn)量； 3. 設(shè)備結(jié)構(gòu)的型式要先進(jìn)合理，動(dòng)作靈活機(jī)構(gòu)緊湊，操作維修容易，備品備件標(biāo)準(zhǔn)化，制造、更換方便；4. 輔助設(shè)備的生產(chǎn)能力一般要大于軋機(jī)生產(chǎn)能力，以保證軋機(jī)生產(chǎn)能力得到發(fā)揮。通常輔助設(shè)備能力可按大于軋機(jī)能力20%考慮；5. 設(shè)備設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理，體積小，重量輕，以減少設(shè)備總重量和節(jié)省車間投資。輔助設(shè)備選擇的主要內(nèi)容是根據(jù)生產(chǎn)的要求確定他們的型式、能力和數(shù)量。本設(shè)計(jì)僅對(duì)加熱設(shè)備、切斷設(shè)備、冷卻設(shè)備、起重運(yùn)輸設(shè)備的選擇簡(jiǎn)述如下。 輔助設(shè)備選擇 加熱爐加熱爐是保證產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和降低能耗的關(guān)鍵設(shè)備。因此，加熱爐爐型選擇和裝備水平，應(yīng)與車間規(guī)模和軋線工藝設(shè)備裝備水平相匹配。對(duì)于高速線材軋機(jī)，軋制速度較高，除進(jìn)行控制冷卻外，還需降低開軋溫度。因此，加熱溫度的確定，應(yīng)與軋機(jī)、軋制速度和控軋控冷要求相結(jié)合。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，除采用合理的生產(chǎn)工藝外，對(duì)鋼坯加熱質(zhì)量應(yīng)有嚴(yán)格的要求。1. 鋼坯加熱質(zhì)量的要求1) 加熱溫度加熱溫度加熱爐燃料為高焦?fàn)t混合煤氣，鋼坯加熱溫度一般為1050℃～1150℃，溫軋制時(shí)為950℃～1050℃。本設(shè)計(jì)中高線軋機(jī)設(shè)計(jì)軋制速度為140m/最大軋制速度為110m/s ， 保證軋制速度為105m/s 。根據(jù)生產(chǎn)鋼種不同，加熱溫度選定為965℃～1150℃一般要求出爐鋼坯斷面溫差小于30℃，頭尾部比中間部分溫度高30℃～50℃2) 氧化與脫碳為保證產(chǎn)品的力學(xué)性能，對(duì)高碳鋼、彈簧鋼等鋼種，應(yīng)防止或盡量減少脫碳，㎜，%。2. 爐型的選擇計(jì)所使用的加熱爐為步進(jìn)式加熱爐，步進(jìn)式加熱爐是一種新型加熱設(shè)備，與通常推鋼式連續(xù)加熱爐相比，它具有如下特點(diǎn)：1) 鋼料入爐不是依靠推鋼機(jī)送進(jìn)，而是利用步進(jìn)機(jī)構(gòu)(步近梁或步進(jìn)底)將料送入爐內(nèi)，取消了實(shí)爐底，不用打油，鋼料表面會(huì)劃傷。2) 步進(jìn)送料，因不發(fā)生拱鋼現(xiàn)象，加熱爐氏度不受推鋼比的限制。3) 鋼料在爐內(nèi)間隔排放，可以實(shí)現(xiàn)多面加熱，使鋼料加熱溫度均勻，無推鋼式爐那樣的的黑印。為保證軋件尺寸和組織性能均勻提供了條件。4) 可以利用步進(jìn)機(jī)構(gòu)使鋼科之間距離得以調(diào)整，適應(yīng)加熱爐產(chǎn)量的變化。并使加熱時(shí)間不變，以減少鋼料的氧化和脫硫。5) 可以將爐內(nèi)鋼料全部出空，有利于處理求故，也便于加熱不問鋼種。6) 因靠步進(jìn)機(jī)構(gòu)將鋼料送入爐內(nèi)，因此加熱鋼料形狀一般可不受限制，既可加熱方形、長(zhǎng)方形抖，也可加熱圓形料和異型科，適應(yīng)性較一般推鋼式連續(xù)加熱爐為寬。由于上述特點(diǎn)，因此步進(jìn)式加熱爐得到發(fā)展，特別在中小型合金鋼廠得列更為廣泛的使用。但這種爐子步進(jìn)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備重量大，需要消耗一部分耐熱金屬材料，因此造價(jià)高。另外，這種爐子設(shè)備施工、安裝要求嚴(yán)格。[11]。3. 熱爐區(qū)的工藝設(shè)備組成加熱爐從土建結(jié)構(gòu)上分，主要包括爐