河北理工大学 课程设计 2压下规程和辊型设计
2.3 辊型设计
热轧中厚钢板时，轧辊受轧制力的作用将产生弯曲变形，同时辊身长度方向温度分布的不均匀将引起轧辊的不均匀膨胀，这些都会使轧出的钢板在横断面上厚度不一致，影响了产品质量。为了保证产品厚度精度要求，需要预先将轧辊辊身磨成具有一定凸凹度的轮廓曲线，以补偿轧制时辊缝形状的变化，使轧辊在不均匀热膨胀及轧制力的作用下仍然保持平直的辊
缝，获得横断面厚度均匀的产品。在辊型设计时对轧辊的磨损不必考虑，只考虑轧辊的不均匀热膨胀和轧辊的弹性弯曲变形。
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（挠度）的影响。由于轧辊热膨胀所产生的热凸度，在一般情况下与轧辊弹性弯曲产生的挠度相反，故在设计辊型时，应按热凸度与挠度合成的结果，定出新辊的凸度（或凹度）曲线。
(1)根据大量的实践资料统计，轧辊不均匀热膨胀产生的热凸度曲线可近似地按抛物线计算[7]：
ytx=?Rt[(x/L)2-1]=- ?Rt[1-(x/L)2] （2－19） 式中：ytx—距辊中部为的任意断面的热凸度；
表2－1 典型产品压下规程 道次 轧制方法 机架形式 0 除鳞 除鳞箱 轧件尺 寸/mm 压下量/mm 50 h b l 300 2500 3500 300 2450 3750 1 轧边 立辊 在轧机前转90 65 60 235 175 2 3 在轧机前转90 50 1.8 10 6 40 38 2.57 6 40 24 3.55 4 40 15 3.1 4 60 11 4.02 4 60 7 4.96 4 60 125 87 63 4000 10417 48 4000 13672 37 4000 17736 30 4000 21875 4 5 6 纵轧 四辊 7 纵轧 四辊 8 纵轧 四辊 9 纵轧 四辊 横轧 横轧 四辊 四辊 纵轧 纵轧 四辊 四辊 3750 3750 2980 4000 4000 4000 5250 7543 轧制时间/s 间隙时间/s 轧制速度 /稳速 抛 2.03 2.73 10 2.5 20 6 20 20 20 20 20 20 20 r/min 出 轧制温度
1120 1119 17
1118 1117 1115 1113 1109 1103 河北理工大学 课程设计 2压下规程和辊型设计
/°C 变形程度/％ 变形速度/s?1 21.67 25.53 28.57 2.6 30 27 23 22 18.9 1.67 2.1 6.4 7.24 11.6 13 13.1 55 63 70 74 78 1.38 130 85 1.24 102 100 1.30 88 101 1.31 70 ?sp/Mpa Η系数 变形区长度/mm 总压力/MN 总力矩1.00 1.04 213 205 1.10 1.17 187 163 50.5 57.9 11.47 11.83 66.2 64.9 11.55 10.64 64.36 8.50 49.5 5.22 52.6 4.8 42.6 3.2 /MN*m
?Rt—辊身中部的热凸度；按下式计算 ?Rt=yt=KTα(TZ-TB)R=KTα?TR
式中 ?T—辊身中部和边部温度差，本设计因是热轧中板故约取?T1=50℃； R—轧辊半径；
α—轧辊材料的膨胀系数，钢辊α可取为13*10-6/℃，铸铁辊α为
11.9*10-6/℃，本设计为钢辊取α=11.9*10-6/℃；
KT—考虑轧辊中心层与表面层不均匀分布的系数，一般KT=0.9。
把前面数据代入上式计算得： R=700mm， ?Rt?0.37mm L—辊身长度之半；
x—从辊身中部起到任意断面的距离，在辊身中部x=0；在辊身边缘x=L。 (2)由轧制力产生的轧辊挠度曲线，一般也可以按抛物线的规律计算： yx=y[1-(x/L)2] （2－20） 式中：yx —距辊身中部为x的任意断面的挠度；
y—辊身中部与边部的挠度差； 本设计工作辊挠度按下式计算
y1=Kw1P Kw1=(A0+υ1B0)/[Lβ(1+υ1) （2－21） 式中： P—轧制力；
Kw1工作辊柔度； υ1 υ2系数，可按下式计算：
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υ1=(1.1n1+3n2ζ+18β)/(1.1+3ζ) υ2=(1.1n1+3ζ+18βK)/(1.1n1+3n2ζ) A0=n1(a/L-7/12)+n2ζ
B0=(3-4u2+u3)/12+ζ(1-u) (u=b/L) 这里：a—两压下螺丝中心距；
L—辊身长度；
B—轧件宽度。B=4000mm n1=E1/E2(D1/D2)4= (D1/D2)4 n2 =G1/G2(D1/D2)4= (D1/D2)4 ζ=kE1/(4G1)(D1/L)2=0.753(D1/L)2 β=πE/2(D1/L)4=346000(D1/L)4 将前面的数据代入上式计算得： n1 0.098 n2 0.098 β 2126.7 ξ 0.059 A0 0.066 B0 0.033 υ1 1.247 Kw1 4*10?9yt/ｍｍ 0.37 将轧辊热凸度曲线和挠度曲线叠加起来，即得出轧辊辊型的磨削凹凸曲线。 tx=yx=ytx=[KwP-KTRα?T][1-(x/L)2] （2－22） 当x=0时，即在辊身中部，则可得yx=y，ytx=?Rt=yt，故得其最大实际凸度为： t=y-yt
如果值为正值，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，反之，则为凹度（例如叠轧薄板时）。轧辊必须预先磨制成这样的原始凸度，才能在轧制过程中使辊缝保持平直。
将前面的数据代入上式得： 轧机原始辊凸度为：-0.1ｍｍ；
在实际生产中，原始辊凸度的选定并不是或者不完全是依靠计算，而主要依靠经验估计和对比。检验原始辊型的合理与否应从产品质量、设备利用情况、操作的稳定性以及是否有利于辊型控制与调整等方面来衡量。在采用液压弯辊装置的现代化中厚板轧机上，原始辊型凸度的选择可以大为简化，但由于弯辊装置的能力也有一定范围，因而还需要有一定的原始辊凸度与之配合工作。辊型凸度选得合适时，液压弯辊在其能力范围内将有效地消除板形缺陷。
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第3章 轧制图表和年产量计算
3.1 轧制图表
3.1.1 研究轧机工作图表的意义
轧机的工作图表，或称轧制图表是研究和分析轧制过程的工具。在轧制图表中表示了轧制过程中道次与时间的关系。通过对这些关系的研究与分析可以清楚地看到：轧件在轧制过程中所用的轧制时间、各道次之间的间隙时间、轧制一根钢机组所需要的总的延续时间和轧制过程小轧件交叉轧制的情况、轧件在任一时间所处的位置等等。
轧制图表在轧钢生产过程中的作用归结起来主要是以下几点：
1）分析与研究轧钢机工作情况，找出工序间的薄弱环节，以利于改进，使轧制过程趋于合理；
2）准确计算轧制时间，同时轧钢时的交叉时间，各工序之间配合的时间以及轧制节奏时间等，用以计算轧钢机的产量；
3）计算轧制过程中轧辊、机架等所承受的轧制压力和核算电动机传动轧机所承受的负荷情况。
3.1.2 轧制图表的基本形式及其特征
轧制图表表示和反映了轧制道次和时间之间的关系。而在轧制图表中所标明的纯轧时间、间隙时间、轧制节奏时间和轧制总延续时间被称之为四个特征时间。轧机布置方式不同，轧制产品品种不同，轧制图表形式也不一样，则反映轧制过程的这四个特征时间的变化规律也不同。从一定意义上讲，研究轧制图表就是研究这四个特征时间的内在联系和它们之间在不同轧机布置时的变化规律。几种典型轧机的轧制图表形式如下[3]。
1．单机座可逆式轧机的工作图表
生产各种坯料的初轧机、厚板轧机都是可逆式的单机座轧机。这类轧机的工作图表形式如图4－1所示，其轧制图表的时间特征为：
T?Tz??t （3－1） 式中：T——轧制节奏时间(秒)；
Tz——一根钢的总延续时间(秒)； Δt——上根轧完到下根开始轧的间隔时间 而
Tz??Tzh??Tj （3－2）
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式中：?Tzh——各道次纯轧时间之和(秒)；
?Tj——各道次间的间隙时间之和(秒)；
因此，各道次的纯轧时间是递增的。即随轧制道次的增加的加长。这类轧机的间隙时间依各道次间的操作情况而定，有时长，有时短，它们之间没有固定的变化规律。
图3－1 单机座可逆式轧机的工作图表
2．横列式轧机的工作图表 工作图表形式如图3－2所示。
从这类轧制图表上可以看到它的特点是：
T?Tz?Tjch （3－3）
式中：Tjch——轧制过程中轧件同时轧制的交叉时间(秒)。
交叉轧制时间是先后两根钢在轧制总延续时间中的重叠部分。因而可以看到，两根轧件交叉轧制的时间愈长，轧制节奏时间愈短，轧机产量就愈高。
此类轧机的总延续时间与单机座轧机一样，为各道次纯轧时间和间隙时间之和。亦即如下关系：
Tz??Tzh??Tj （3－4） 其纯轧时间是随轧制道次增加而递增的。如下式所示：
Tzh1?Tzh2?Tzh3???Tzhn （3－5）
各道次间的间隙时间取决于操作动作所需时间和孔型布置情况，波动范围也较大。 分析横列式轧机的轧制图表可知，横列式布置的轧机由于受其布置形式和轧制方式的限制，与相同类型的其他类型的轧机相比，具有较长的总延续时间。因此，一般只适用于生产规格较大的钢材。
在此类轧机上生产断面规格较小的钢材时，为保证在规定的温度范围内以及头尾温度差允许的条件下完成产品的轧制变形，常采用活套轧制。其轧制图表形式如图3－3所示。
3．顺列式(跟踪式)轧机的工作图表
轧制图表形式如图3－4所示。分析这类轧制图表有如下特点： 1)轧制节奏
T?tzh??t （3－6）
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