材加（轧钢）专业本科生课程设计(3)

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3.7 各道次平均单位压力、总压力的计算

根据热轧厚板的生产，计算轧制力使用埃克隆德轧制压力公式，平均单位轧制力的计算式为[2]： p?(1?m)(k???)

式中： m—摩擦力对单位压力的影响系数，其计算式为： 1.6f?m?平均变形速度公式： R?h?1.2?hH?h?

??2v?h/R

H?h总轧制力计算公式： BH?BhP??2R?h?p (3-4)

式中：BH Bh—分别为轧制前、后轧件的宽度（mm） R—轧辊半径（mm）； v—轧制线速度； η—粘性系数，η=0.1（14-0.01t）MPa·s； k—平面变形抗力系数，k=9.8（14-0.01t）（1.4+C+Mn+0.3Cr）； f—摩擦系数，f=a（1.05-0.0005t）；对钢轧辊a=1，铸铁轧辊a=0.8。 轧制力计算结果见表3-1。

3.8计算传动力矩

轧制过程中，在主电动机轴上，传动轧辊所需力矩最多由以下四部分组成： MzM??Mm?Mk?Md

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式中：Mz—轧制力矩用于使轧件塑性变形所需的力矩； Mm——克服轧制时发生在轧辊轴承、传动机构等的附加摩擦力矩； Mk——空转力矩，即克服空转时的摩擦力矩； Md——动力矩； i—轧辊与主电动机间的传动比，对于中厚板其传动比为i=1。

3.8.1轧制力矩的计算

轧制力矩计算式为： Mz?2P?式中：R?h

?—合力作用点位置系数，一般中厚板轧制中约为0.4~0.5，粗轧道次取最大值，随轧件变薄取最小值。

3.8.2 附加摩擦力矩的计算

传动工作辊所需的静力矩，除轧制力矩外，还有附加摩擦力矩Mm，它由以下两部分组成，即Mm?Mm1?Mm2，计算式如下： Mm1?Dg??Pfdz??

D?z?dz—支承辊辊径直径，式中： f—支承辊轴承的摩擦系数，其轴承为滚动摩擦轴承，则f=0.003; dz?(0.67~0.75)Dz，取1500mm； Dg—工作辊直径，取1120mm； Dz—支承辊直径，取2150mm； ?1?Mm2???1??Mz?Mm1?

???式中： 入可得[3]： ?—传动效率系数，由于使用万向接轴，?=0.96，代- 11 -

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Mm2?0.042?Mz?Mm1?

3.8.3 轧机空转力矩的计算

轧机的空转力矩 Mk根据实际资料可趣味电机额定力矩的3%~6%，本次设计的主电机功率为6000kw，有两个电机带动，其转速为40r/min~60r/min。则： Mk??0.03~0.06??0.955?N0??0.03~0.06??0.955?2?6000/40?8.595~17.19(t?m)本次设计取Mk?13(t?m)。

3.8.4 电机轴上的动力矩计算

作用在电机轴上的动力矩计算式为：

Md?(GD2/375)?2dn (3-5) dt2式中：GD—换算到电机轴上轧辊传动装置中的总惯性矩（t?m）

dn—加速度，a=40rpm/s. dt本设计中的GD是按轧辊的（GD2）值折算出来的，轧辊的（GD）值时总GD值的60%。

根据生产实际经验，GD=24.708(t/m2)

2222将其带入式（3-5）中，得动力矩为：

dn24.708Md?(GD2/375)???40?2.64(t?m)

dt375综上所述，电机轴上的总传动力矩为以上四部分只和，如下式：

M?Mz?Mm?Mk?Md

计算结果列于表3-1中。

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表3.1 中厚板压下规程设计表（产品规格20×3000×11500）

道 h 次 (mm) b (mm) l (mm) 0 1 2 3 4 300 260 210 160 135 1650.0 1890.0 2336.8 3047.0 3600.4 2700.0 2709.0 2723.5 2741.4 2749.7

Δh Δh/h 时间 (mm) (%) (s) 开 始 横 轧 / / / 40 13.3 0.93 50 19.2 6.99 50 23.8 7.30 25 15.6 7.54 转 为 纵 轧

温度

(℃) P (t) M (t·m) 1100.0 1099.8 1098.3 1096.2 1093.7 / 3205.5 3668.0 3809.1 2797.1 519.7 660.3 685.2 364.0

5 6 7 8 9 10 11 105 87 72 60 50 44 40 3613.4 3620.5 3626.5 3632.6 3638.2 3641.3 3643.2 3521.6 4243.1 5118.6 6132.0 7374.0 8341.8 9191.2 30 18 15 12 10 6 4 22.2 9.50 1090.5 17.1 7.81 1087.7 17.2 8.18 1082.2 16.7 8.62 1075.9 16.7 9.13 1068.1 12.0 230.56 952.1 9.1 9.92 944.9 4231.2 4776.0 4543.6 4232.5 4051.6 3161.3 2592.0 593.7 536.3 457.2 312.0 275.1 173.2 121.4

备注：

1、 前四道次中，由于是横轧，在计算轧制力的时候，以表中l的值作为这一

道次的宽度值；

2、 前五道次为粗轧，后六道次为精轧；

3、 第五道次的间隙时间比其他道次多2s，主要考虑了翻钢的时间；

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4 辊型设计计算

热轧中厚板时，由于轧制时轧辊的不均匀热膨胀，轧辊的不均匀磨损以及轧辊的弹性压扁和弹性弯曲，致使空载时原本平直的辊缝在轧制时变得不平直了，致使板带的横向厚度不均和板形不良。为了补偿上述因素造成的辊缝形状的变化，需要预先轧辊车磨成一定的原始凸度或凹度，赋予辊面以一定的原始形状，使轧辊在受力时受热轧制时，仍能保持平直的辊缝。辊缝的变化主要来自轧辊的不均匀热膨胀，在轧制力作用下轧辊的弹性弯曲变形和压扁变形，轧辊的磨损等几方面的影响，在设计新轧辊时，对轧辊的磨损不必考虑，只考虑前几方面的因素。 辊型设计的内容包括：确定轧辊中部的磨削总凸度值，并加以校核以及确定适应于辊身中部的辊面磨削曲线。

4.1 辊凸度的计算

在轧制过程中沿轧辊辊身长度受热和散热的条件不同，辊身两端受热少，散热快，辊身中部受热多，散热慢，通常辊身的中部比辊身的两端温度要高，轧辊温度不均造成轧辊辊径不均匀膨胀，一般辊身中部比两端辊径热膨胀大，辊身中部与辊两端辊径热膨胀差值称为热凸度。为补偿热凸度，轧辊应做成凹面辊，热膨胀后形成平辊缝。 热凸度计算公式如下【4】：

（4—1） ?Dg?k?Dg?tg ?Dz?k?Dz?tz

式中：?—轧辊线膨胀系数；其中钢辊为1.3?10?5/℃，铸铁辊为1.1?10?5/℃；

k—轧辊中心屯表面温度不均匀系数，一般取k=0.9；

Dg—工作辊直径，Dg=1120mm； Dz—支承辊直径，Dz=2150mm；

?tg—工作辊辊身中部与辊身边部的温度差，一般取?tg=10℃； ?tz—支承辊辊身中部与辊身边部的温度差，一般取?tz=2℃；

代入式（4—1）可以得到：

工作辊 Dg?0.9?1.1?10?5?1120?10?0.11mm

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