材加（轧钢）专业本科生课程设计(4)

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支承辊 Dz?0.9?1.3?10?5?2150?2?0.05mm

4.2轧辊的弹性弯曲和压扁变形的计算

在轧制力作用下轧辊要产生弹性弯曲变形，轧辊辊身中部的挠度值大于辊身两端的挠度值，辊缝形成凸度形，轧制的钢板中间厚两边薄，产生凸度，为补偿轧辊的弹性弯曲变形，轧辊要做成凸面辊，在轧制力的作用下，得到平辊缝。

辊型设计中对此部分的考虑主要是计算辊身中间部位与边缘部位的差值，即辊身中间相对于边缘的挠度值，用f表示。

工作辊挠度计算公式为：fg?q?(A??1B)

?(1??1)q?(A??2B)

?(1??2)支承辊挠度计算公式为：fz?其中： ?1?1.1?1?3??18?k1.1?1?3?2??18?k ?2?

1.1?3?1.1?1?3?2?a73?4?2??3??(1??) A??1(?)??2? B?L1212式中：q—工作辊与支承辊间的平均单位压力，q?b； L a—两压下螺丝中心距，取为a=5960mm；

P； L ?—轧件宽度与辊身长度之比?? b—轧件宽度； k??ln(0.97Dg?Dzq?) 式中：Dg，Dz—工作辊和支承辊的直径。

本次设计时工作辊为铸铁，支承辊为合金锻钢，则（参看[2]127页）：

?1?0.773(DgDzDgDz)2?0.773(11202)?0.210； 215011202)?0.229； 2150?2?0.864()2?0.846(15

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??0.674(DgLDgL)2?0.674(11202)?0.046； 4300??267000()4?267000(11204)?1228.9N/mm2； 4300??0.296?10?5mm2；

将其数据代入式（4—2）和（4—3）中，分别计算出fg和fz的值，则：

fg?0.317mm，fz?0.222mm。

4.3轧辊的磨损

轧辊磨损会直接影响到轧辊的初始凸度，从而与轧辊热凸度、机械凸度和轧辊弹性变形一道影响到带钢的板形。

轧愣是磨损基本上无规则的，在实际轧辊磨损计算时通常依据现场实测经结果加以修正。一般采用以下措施补偿轧辊磨损对带钢板形的影响：

（1） 通过合理安排生产计划来解决对轧辊磨损的影响； （2） 用改变辊温分布的方法来补偿磨损的影响；

（3） 还可以通过减小压下量的方法来补偿轧辊磨损的影响。

4.4 轧辊辊型设计

在设计新轧辊的辊型曲线凸度时，主要是考虑轧辊的不均匀热膨胀和轧辊弹性弯曲的影响。由于轧辊热膨胀所产生的热凸度，在一般下与轧辊弹性弯曲产生的挠度相反，故在辊型设计时，应按热凸度与挠度合成的结果，定出新辊的凸度（或凹度），则其最大实际凸度为【5】：

t?f??D （4—4）

式中：f—轧辊的挠度； ?D—轧是的热凸度。 将数据代入式（4—4）中可得：

工作辊的凸度：tg?fg??Dg?0.317?0.11?0.207mm

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支承辊的凸度：tz?fz??Dz?0.222?0.05?0.172mm

本次设计中轧辊凸度的要求为：

工作辊总凸度：tg?150~400?m?0.15~0.4mm 支承辊总凸度：tz?0~200?m?0~0.2mm

工作辊和支承辊的凸度都为正值且在要求范围内，说明由于轧制力引起的挠度大于不均匀热膨胀产生的热凸度，故此时原始辊型应磨成凸度。

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5.设备校核

5.1 轧辊强度校核

轧辊的受力状况如图5.1所示

b dg Dg dz Dz p 2p 2

图5.2 支承辊示意图

在四辊轧机上，轧制过程中的弯矩主要有支撑辊承担。同时，在四辊轧机中，一般均为工作辊传动。所以，校核轧辊时，校核工作辊辊头处的扭转应力、支撑辊辊身中央和辊径的弯曲应力。另外，工作辊和支撑辊之间还存在较大的接触应力，也需要校核。

在校核过程中，考虑到轧辊材质不均，轧制力计算不准确以及轧制时的冲击载荷、应力集中等影响，在轧辊的静强度计算中，选轧辊的安全系数n=5进行计算，许用应力[σ]=σb/5。轧辊材料的许用应力见表5.1。

表5.1 各种轧辊材质许用应力值 轧辊材质 合金锻钢 碳素锻钢 碳素铸钢 球磨铸铁 合金铸铁 铸铁 许用应力140~240 120~140 100~120 100~120 80~90 70~80 Mpa

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5.1.1辊强度计算

支承辊材质选合金锻钢[б]=140~240MPa。

支承辊辊身受单向的均布载荷（见示意图5.2），根据支承辊示意图可绘出支承辊的受力图（图5.3）和弯矩图（图5.4）便于轧辊的校核。

q

dz Dz p 2a p 2L

图5.2 支承辊示意图

图中：a—压下螺丝中心距，a=5960mm; L—辊身长，L=4300mm; Dz—辊身直径，Dz=2150mm; dz—辊径直径，dz=1500mm.

P2a?L2a?L2l(mm) P2图5.3 支承辊受力图

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