【正文】 熱軋軋輥在冷卻不足或冷卻不均勻時(shí)，會(huì)因熱疲勞造成輥面熱裂；在冬季新。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。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。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~。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)。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。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。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。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)。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。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(huì)出現(xiàn)相反的情況。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。設(shè)計(jì)中產(chǎn)品板帶的成品凸度設(shè)為16μm，即δ10=16μm。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。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(huì)造成沿帶鋼寬度方向上厚度偏差的增大。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)。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。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。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]。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。現(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。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。得到數(shù)據(jù)見表414。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(dòng)力矩的計(jì)算動(dòng)力矩只發(fā)生于不均勻轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)力矩，其數(shù)值可以由下式確定[17]： ()式中：G—轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量/Kg；D—轉(zhuǎn)動(dòng)部分的慣性直徑/mm；—角加速度。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(dòng)效率，本設(shè)計(jì)取=。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。顯然，空載轉(zhuǎn)矩應(yīng)該等于所有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)件空載力矩之和，當(dāng)換算至主電動(dòng)幾周上的時(shí)候，則轉(zhuǎn)動(dòng)每一個(gè)部件所需要的力矩之和為： ()式中：—換算到主電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)每一個(gè)零件所需要的力矩。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(dòng)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(dòng)效率系數(shù)(單級齒輪傳動(dòng)的時(shí)候，~)。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(dòng)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。 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。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。M—軋制力矩/KNm。表48 各架軋機(jī)的輥縫值道次R11R12R13F1F2F3F4F5F6F7軋制力P/KN146341558816688130311222912126118819735100436838H/mm12676402819139 軋制力矩的計(jì)算根據(jù)軋制力決定軋制力矩當(dāng)軋件不受其他外力作用的時(shí)候，軋件對兩個(gè)軋輥?zhàn)饔玫姆ㄏ蛄湍Σ亮Φ暮狭Ρ囟ù笮∠嗟?，方向相反，且作用在一條直線上，所以轉(zhuǎn)動(dòng)軋輥所需要的軋制力矩為： ()總軋制力矩為： ()式中：P—軋制力/KN；a—力臂/mm；—力臂系數(shù)，在熱軋時(shí)，其中粗軋機(jī)組，精軋機(jī)組。(彈跳曲線的非直線部分是變化的)，軋后的軋件厚度可以用下面的公式計(jì)算[17]： ()式中：—人工零位的軋輥縫指示器讀數(shù)/mm；—軋輥預(yù)緊靠力，取值1000KN；—軋制力/KN；—機(jī)座剛度系數(shù)，即線形段的斜率，取6000KN/mm。它同帶鋼的壓下量和帶鋼的厚度為同一個(gè)數(shù)量級，在后幾個(gè)機(jī)架里，甚至比帶鋼的厚度還要大些。雖然近代由于對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)架的加大受到一些條件的限制，因此限制了軋機(jī)剛度系數(shù)的進(jìn)一步加大。表47 各道次的軋制力道 次R11R12R13F1F2F3F4F5F6F71. 58//KN146341558816688130311222912126118819735100436838由于軋機(jī)的彈跳，使軋出的鋼板厚度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板厚度減去彈跳。第二項(xiàng)是考慮變形速度對變形抗力的影響，其中平均變形速度用下式計(jì)算： ()愛克倫得公式還給出計(jì)算和的經(jīng)驗(yàn)式： () ()式中：—軋制溫度/℃；—碳含量/%；—錳含量/%。本設(shè)計(jì)采用目前普遍公認(rèn)的愛克倫得公式，其基本形式為： ()式中：—外摩擦對單位壓力的影響系數(shù)；—粘性系數(shù)；—平均變形速度/。表46 精軋機(jī)組軋制溫度軋制道次F1F2F3F4F5F6F7F1入口厚度/㎜40281913940軋制時(shí)間/s軋后溫度/℃103110209989719378938601031 力能參數(shù)的計(jì)算軋制力能參數(shù)計(jì)算的目的在于用以對設(shè)備能力(軋輥強(qiáng)度、主電機(jī)容量)進(jìn)行校核，并根據(jù)校核結(jié)果，判斷壓下規(guī)程的合理性及對其進(jìn)行相應(yīng)的修正。表45 粗軋各道次軋后溫度軋制道次R11R12R13入口厚度/mm18012676軋制時(shí)間/s軋后溫度/℃114711371114 精軋各道次溫度確定精軋機(jī)組溫度確定粗軋完中間坯經(jīng)過一段中間輥道進(jìn)入熱卷取箱，再經(jīng)過飛剪、除鱗機(jī)后，才進(jìn)入精軋取中間輥道和熱卷箱溫降為35℃，高壓水除鱗溫降35℃，所以進(jìn)精軋的溫度為：T1=111470=1044℃，大約1040℃。 粗軋各道次溫度確定為了確定各道次軋制溫度，必須求出逐道次的溫度降。但當(dāng)軋制延續(xù)時(shí)間不太長時(shí)，為了簡化計(jì)算，溫度降的近似計(jì)算公式為：對粗軋和粗軋各道次： ()式中： T1—為前一道次軋制溫度/℃；h—為前一道次軋出的厚度/mm； z—為輻射時(shí)間，即該道的軋制延續(xù)時(shí)間，s。軋制過程中溫度變化的主要影響因素有：(1)軋件塑性變形的變形功轉(zhuǎn)化為熱能，結(jié)果使軋件的溫度上升；(2)軋件表面向周圍空氣介質(zhì)輻射熱量，結(jié)果使軋機(jī)的溫度降低；(3)在變形區(qū)內(nèi)，由于軋件和軋輥表面呈粘著狀態(tài)，軋件向軋輥進(jìn)行熱傳導(dǎo)，又軋輥帶走熱量，結(jié)果使軋件的溫度下降。根據(jù)已知條件H7=，V7=15m/s，由H1V1=H2V2=H3V3=................H7V7=C可以推知精軋機(jī)組各架軋機(jī)的出口速度分別為：H6=，V6=，H5=，V5=，H4=9mm，V4=6. 67m/sH3=13mm，V3=，H2=18mm，V2=，H1=28mm，V1=將上述值列于表中見表44。但是，在設(shè)定咬入線速度時(shí)，為保證各架之間有微張力，應(yīng)使各架出口速度略低于下一架入口速度[10]。當(dāng)精軋機(jī)組末架出口速度確定后，根據(jù)連軋條件—秒流量相等的原則求出各架軋機(jī)出口速度。確定末架軋制速度時(shí)，應(yīng)考慮保證各主要設(shè)備和輔助設(shè)備生產(chǎn)能力的平衡；軋制帶鋼的厚度及鋼種等 [14]。表43 粗軋機(jī)各道次純軋時(shí)間軋制道次R11R12R13軋后軋件長度/㎜142862368445000軋制時(shí)間/s所以粗軋總延續(xù)時(shí)間tcz=+2++5+= 精軋機(jī)速度制度精軋末架的軋制速度決定著軋機(jī)的產(chǎn)量和技術(shù)水平。由于軋件較長，第一架反復(fù)軋制3道次，取第一道次間隙時(shí)間為2s，第二道后，需要立輥側(cè)壓，間隙時(shí)間取為5s。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料，取平均加速度a=15rpm/s2，