【正文】 制力矩/KNm。因此： ()又由于前張力，將使軋制力矩減小，而后張力將使軋制力矩增大，在簡化計(jì)算的時(shí)候可以使用下式[17]： ()式中：—前張力/KN；—后張力/KN；R—軋輥半徑/mm。由以上分析可知，在粗軋時(shí)，因?yàn)闊o前后張力，故直接按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算軋制力矩；由于精軋機(jī)是連軋關(guān)系，考慮張力所以用公式進(jìn)行計(jì)算。其中前后張力差按照1MPa進(jìn)行計(jì)算[18]。 根據(jù)上述分析可知，代入前面所算的數(shù)據(jù)，可得出，各道次的軋制力矩見表49。表49 各道次的軋制力矩 架數(shù)R11R12R13F1F2F3F4F5F6F7變形區(qū)長度L/mm軋制力矩 附加摩擦力矩的計(jì)算傳動工作輥所需要的靜力矩，除了軋制力矩以外，還有附加摩擦力矩。所謂附加摩擦力矩是指克服軋制過程中，軋件通過輥間的時(shí)候，在軸承內(nèi)以及軋機(jī)傳動機(jī)構(gòu)中摩擦力所需要的力矩，而且在此處，附加摩擦力矩的數(shù)值中，不包括空轉(zhuǎn)的時(shí)候軋機(jī)所需要的力矩，它有以下兩個(gè)部分組成，即，其中，在本次設(shè)計(jì)中，四輥軋機(jī)可以近似的由下式進(jìn)行計(jì)算[17]： ()式中：—支撐輥軸承的摩擦系數(shù)；—支撐輥輥頸處的直徑/mm；—工作輥，支撐輥的直徑/mm。本設(shè)計(jì)是四排圓錐輥?zhàn)虞S承，支撐輥輥頸，根據(jù)本次的設(shè)計(jì)，取，將數(shù)據(jù)代入上述公式可得數(shù)據(jù)見表410。表410 各道次摩擦力矩之一的值 架 數(shù)R11R12R13F1F2F3F4F5F6F7Mm1/可以按照下式計(jì)算： ()式中：—傳動效率系數(shù)(單級齒輪傳動的時(shí)候，~)。本設(shè)計(jì)因?yàn)槿菃渭夶X輪傳動，，把數(shù)據(jù)代入即可得值見表411。表411 各道次摩擦力矩之一Mm2值架 數(shù)R11R12R13F1F2F3F4F5F6F7Mm2/將上面的各個(gè)數(shù)據(jù)換算到主電動機(jī)軸上的附加摩擦力矩，則等于： ()數(shù)據(jù)代入計(jì)算結(jié)果見表412。表412 各道次摩擦力矩的值道次R11R12R13F1F2F3F4F5F6F7/// 空轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算空轉(zhuǎn)力矩是指空載轉(zhuǎn)動的時(shí)候軋機(jī)主機(jī)列所需要的力矩，在軋機(jī)主機(jī)列中有許多機(jī)構(gòu)，例如：軋輥，連接軸，人字齒輪等等，各有不同的重量及其不同的軸頸直徑及其磨擦，因此必須計(jì)算之。顯然，空載轉(zhuǎn)矩應(yīng)該等于所有轉(zhuǎn)動機(jī)件空載力矩之和，當(dāng)換算至主電動幾周上的時(shí)候，則轉(zhuǎn)動每一個(gè)部件所需要的力矩之和為： ()式中：—換算到主電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動每一個(gè)零件所需要的力矩。如果用零件在軸承中的摩擦圓半徑與力來表示，則公式[17]為： ()式中：—該機(jī)件在軸承上的重量；—在軸承上的摩擦系數(shù)；—軸頸直徑；—電動機(jī)與該機(jī)件間的傳動比。由以上得到空轉(zhuǎn)力矩為： ()按照上式計(jì)算甚為復(fù)雜，通常按照經(jīng)驗(yàn)辦法來確定： ()式中：—電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。對于新式軋機(jī)可以取下限，對于舊式軋機(jī)可以取上限。本次設(shè)計(jì)取電機(jī)額定力矩的3％，而額定力矩與額定功率的關(guān)系為： ()式中：P—電機(jī)的額定功率/kw；n—電機(jī)的轉(zhuǎn)速，由軋輥轉(zhuǎn)速及減速比I可以求得/；—由電機(jī)到軋機(jī)的傳動效率，本設(shè)計(jì)取=。由上可得，各道次的空轉(zhuǎn)力矩見表413。表413 各道次的空轉(zhuǎn)力矩 道次R11R12R13F1F2F3F4F5F6F7電機(jī)額定功率P/kw6600660070008000800080008000500050005000電機(jī)轉(zhuǎn)速/130130130250250250250400400400/KNm/KNm 動力矩的計(jì)算動力矩只發(fā)生于不均勻轉(zhuǎn)動工作的幾種軋機(jī)中，當(dāng)軋制速度變化的時(shí)候，便產(chǎn)生克服慣性力的動力矩，其數(shù)值可以由下式確定[17]： ()式中：G—轉(zhuǎn)動部分的重量/Kg；D—轉(zhuǎn)動部分的慣性直徑/mm；—角加速度。實(shí)際生產(chǎn)中通常按照經(jīng)驗(yàn)取電機(jī)額定力矩的10％。得到數(shù)據(jù)見表414。表414 各道次的動力矩道 次R11R12R13F1F2F3F4F5F6F7/KNm/Nm 層流冷卻對溫度的控制及大致的冷卻速率的確定熱軋帶鋼軋后層流冷卻有利于細(xì)化帶鋼晶粒。由于熱軋帶鋼的品種和厚度變化較大，因此要求帶鋼的層流冷卻系統(tǒng)具有較寬的冷卻速度范圍，供生產(chǎn)時(shí)選用。帶鋼軋后層流冷卻系統(tǒng)的控制目標(biāo)是：根據(jù)實(shí)測的板帶終軋出口溫度、速度、厚度和工藝所確定的冷卻曲線的要求確定相應(yīng)的噴水區(qū)長度(閥門開啟個(gè)數(shù))和噴水模式，使卷取溫度盡可能地接近工藝所確定的目標(biāo)卷取溫度?，F(xiàn)場實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明：頭部連續(xù)冷卻方式下，不同卷取溫度下實(shí)驗(yàn)帶鋼，均取得了較大的冷卻速率。對終軋溫度確定的情況下，隨著卷取溫度的降低，晶粒明顯細(xì)化。晶粒細(xì)化使得帶鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度也基本都隨卷取溫度的降低而升高。層流和水幕兩種冷卻方式的水量都可以依據(jù)帶鋼速度和厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到需要的冷卻速率，使帶鋼全長冷卻均勻，并實(shí)現(xiàn)在預(yù)期的卷取溫度下卷取。雖然水幕冷卻具有最強(qiáng)的冷卻能力，但據(jù)克伯公司的實(shí)驗(yàn)研究表明，水幕冷卻的冷卻均勻性不如層流冷卻，目前許多廠仍以層流冷卻為主[18]。本次設(shè)計(jì)的帶鋼終軋溫度是860℃，出口速度是15m/s，卷取溫度是650℃。為了得到更細(xì)的晶粒及更好的性能，在冷卻前段由于帶鋼薄而硬度不足，采用稍低的冷卻速率，后段加大冷卻速度，采用較大速度急冷，但應(yīng)保證冷卻的均勻性。 軋輥輥型設(shè)計(jì)板形是熱軋帶鋼質(zhì)量的一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。中浪、邊浪及復(fù)合浪等板形不良缺陷是熱軋帶鋼的主要缺陷之一。熱軋板廠近50%的產(chǎn)品直接供往冷軋廠作為冷軋?jiān)?，其?guī)格均較薄，%，這些產(chǎn)品均需要良好的板形。在板帶鋼生產(chǎn)過程中，要求在保證操作穩(wěn)定的條件下提高產(chǎn)品質(zhì)量，而帶鋼板形和尺寸精度是主要的質(zhì)量指標(biāo)，用戶在這方面的要求往往超過了國標(biāo)。在粗軋，因軋件較厚，溫度較高，軋件對不均勻變形的自我補(bǔ)償能力較強(qiáng)，不必過多考慮板形等問題，但在精軋，尤其是軋制較薄的帶鋼時(shí)，對不均勻變形的自我補(bǔ)償能力差，即使是絕對壓下量的微小差異也可能導(dǎo)致相對延伸的顯著不均，從而出現(xiàn)浪形和瓢曲，為了保證良好的板形，必須遵循板凸度一定的原則。為了使軋制穩(wěn)定，就要求軋制過程中有一定的輥縫凸度，過小的輥縫凸度難以控制軋件的穩(wěn)定性，而過大的輥縫凸度，又會造成沿帶鋼寬度方向上厚度偏差的增大。為了使軋制過程中保證合適的輥縫凸度，必須合理考慮軋輥的熱膨脹、軋輥的磨損、軋輥的彈性壓扁及軋輥的原始凸度[19]。在設(shè)計(jì)新軋輥的輥型曲線(凸度)時(shí)，主要是考慮軋輥的不均勻熱膨脹和軋輥彈性彎曲(撓度)的影響。由于軋輥熱膨脹所產(chǎn)生的熱凸度，在一般情況下與軋輥彈性彎曲產(chǎn)生的撓度相反，故在輥型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)參照實(shí)際凸度，熱凸度與撓度共同作用來定出新輥的凸度(或凹度)曲線。設(shè)計(jì)中產(chǎn)品板帶的成品凸度設(shè)為16μm，即δ10=16μm。根據(jù)比例凸度的概念可得δ9=；δ8=；δ7=；δ6=；δ5=；δ4=；δ3=；δ2= 根據(jù)實(shí)踐資料統(tǒng)計(jì)，軋輥不均勻熱膨脹產(chǎn)生的熱凸度曲線，可近似地按拋物線計(jì)算[19]： ()式中：—距輥中部為的任意斷面上的熱凸度；—輥身中部的熱凸度， L—輥身長度之半；—從輥身中部起到任意斷面的距離，在輥身中部=0；在輥身邊緣=L。軋輥輥身中部的熱凸度：軋制過程中軋輥的受熱和冷卻條件沿輻身分布是不均勻的。在多數(shù)場合下，輥身中部的溫度高于邊部(但有時(shí)也會出現(xiàn)相反的情況)，并且一般在傳動側(cè)的輥溫稍低于操作例的輥溫。在直徑方向上輥面與輥心的溫度也不一樣，在穩(wěn)定軋制階段，輥面的溫度較高，但在停軋時(shí)由于輥面冷卻較快，也會出現(xiàn)相反的情況。軋輥斷面上的這種溫度不均使輥徑熱膨脹值的精確計(jì)算很困難。為了計(jì)算方便，一般采用如下的簡化公式[19]： ()式中：—輥身中部和邊部溫度；本設(shè)計(jì)中取=50℃R—軋輥半徑；α—鋼輥α可取為13106/℃，106/℃；KT—軋輥材料的線膨脹系數(shù)，將各參數(shù)代人公式中得各道次軋輥中間熱凸度值見表415：表415 各道次軋輥中間熱凸度值架數(shù)RF1F2F3F4F5F6F7/mm粗軋的熱凸度太大。 由軋制力產(chǎn)生的軋輥撓度曲線，一般可以按拋物線的規(guī)律計(jì)算: ()式中：—距輥身中部為的任意斷面的撓度；—輥身中部與邊部的撓度差。對四輥軋機(jī)而言，支撐輥的輥身撓度差可以用上式進(jìn)行近似計(jì)算(在保證D1/D2與B/L值正確配合的情況下)。理論和實(shí)驗(yàn)都表明，軋制時(shí)工作輥的實(shí)際撓度比支撐輥大得多。這主要是因?yàn)楣ぷ鬏伵c支撐輥之間存在有彈性壓扁變形，結(jié)果使位于板寬范圍之外的那一部分工作輥受到支撐輥的懸臂彎曲作用，從而大大地增加了工作根本身的撓度。軋件的撓度愈小，工作輥的撓度便愈大。因此，在進(jìn)行輥型設(shè)計(jì)時(shí)，若不考慮工作輥這一彈性變形特點(diǎn)，而僅憑支撐輥輥身撓度差的計(jì)算來處理問題，其結(jié)果必然與實(shí)際不符。亦即四輥軋機(jī)工作輥的彎曲撓度不僅取決于支撐輥的彎曲撓度，而且也取決于支撐輥和工作輥之間的不均勻彈性原扁所引起的撓度。如果支撐輥和工作輥輥型的凸度均為零，則工作輥的撓度為[19]： ()式中： —工作輥的彎曲撓度；—支拌輥的彎曲撓度；—支撐輥和工作輥間不均勻彈性壓扁所引起的撓度差。根據(jù)有關(guān)資料介紹，工作輥撓度計(jì)算公式為[19]： =Kw1P ()Kw1=(A0+φ1B0)/[Lβ(1+φ1)] ()支撐輥的撓度計(jì)算公式為：=Kw2P ()Kw2=(A0φ2+B0)/[Lβ(Hφ2)] ()式中：P—軋制力；Kw1—工作輥柔度；Kw2—支撐輥柔度；φ1，φ2系數(shù)，可按下式計(jì)算：φ1=(+3n2ζ+18β)/(+3ζ)φ2=(+3ζ+18βK)/(+3n2ζ)A0=n1(a/L7/12)+n2ζ ()B0=(34u2+u3)/12+ζ(1u)(u=b/L) ()式中：a—兩壓下螺絲中心距；L—輥身長度；b—軋件寬度，b=1500mm。n1=E1/E2(D1/D2)4=(D1/D2)4 n2=G1/G2(D1/D2)4=(D1/D2)4 ζ=kE1/(4G1)(D1/L)2=(D1/L)2 β=πE/2(D1/L)4=26700(D1/L)4將各參數(shù)代入公式可計(jì)算得精軋機(jī)組撓度見表416：表416 精軋機(jī)組撓度參數(shù)F1F2F3F4F5F6F7/mm粗軋的凸度不能嚴(yán)格地依據(jù)比例凸度計(jì)算，本設(shè)計(jì)的粗軋機(jī)均為平輥，兩架均有液壓彎輥系統(tǒng)。R2到R6的工作輥撓度值如表416。本設(shè)計(jì)所用彎輥為正彎輥，彎輥力為0~200噸，調(diào)整范圍為0~。，橫移范圍為100~100mm，可變范圍為0~，計(jì)算橫移量可按簡單的線性關(guān)系。對軋機(jī)凸度進(jìn)行分配見表417： 表417 軋機(jī)凸度的分配參數(shù)R12R13F1F2F3F4F5F6F7撓度彎輥初始撓度彎輥調(diào)整范圍0~0~0~0~0~0~0~0~0~熱凸度軋輥磨損值軋前凸度實(shí)際凸度第5章 軋輥強(qiáng)度和主電機(jī)能力的校核第5章 軋輥強(qiáng)度和主電機(jī)能力的校核 軋輥強(qiáng)度的校核總的說來，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[20]：。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；、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；。熱軋軋輥在冷卻不足或冷卻不均勻時(shí)，會因熱疲勞造成輥面熱裂；