河北理工大学06级成型课程设计 5 轧辊强度校核与电机能力验算
表19 粗轧各道的静力矩(MZ/MNM)
道 次 MZ／MNm R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 2.11 4.2 0.18 0.15 0.83 2.43 4.2 0.20 0.15 0.93 1.88 4.2 0.17 0.15 0.77 1.50 4.2 0.14 0.15 0.65 1.27 4.2 0.13 0.15 0.58 1.06 4.2 0.12 0.15 0.52 0.84 4.2 0.09 0.15 0.44 0.66 4.2 0.08 0.15 0.39 传动比(i) Mm/(MNm) Mk(Nm) Mj(MNm)
静负荷图中的静力矩可以用上式加以确定。每一道次的轧制时间可由下式确定：
表20 粗轧各道所用时间
道 次 时 间(s) R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 4.7 6.7 9.2 11.5 157 21.4 28.7 38.7 间隙时间按间隙动作所需时间确定或按现场数据选用，本设计选取tn=6s。 已知上述各值后，根据轧制图表绘制出一个轧制周期内的各个电机负荷简图
5.2.2 主电动机的功率计算
当主电动机的传动负荷图确定后，就可以对电动机的功率进行计算。这项工作包括两部分。一是由负荷图计算出等效力矩不能超过电动机的额定力矩；二是负荷图中的最大力矩不能超过电动机的允许过载负荷和持续时间。
5.2.3 等效力矩计算及电动机的校核
轧机工作时电动机的负荷是间断式的不均匀负荷，而电动机的额定力矩是指电动机在此负荷下长期工作，其温升在允许的范围内的力矩。为此必须计算出负荷图中的等效力矩，其值按下式计算： Mjum=Mjum 式中：
Mjum ——等效力矩。
校核电动机温升条件为：Mjum≤MH 我们已知各道次的MH 为：
表21 各电机额定力矩
道次
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
23
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3 3 3 3.5 3 3.5 3.5 3
可见各道次均能满足要求。
5.2.4 电动机功率的计算
对于新设计的轧机，需要根据等效力矩计算电动机的功率，即
N=0.105 Mjumn/?*0.6
式中 n——电动机的转速，r/min；
?——由电动机到轧机的传动效率。
表22 各架电机
道次
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
0.83 20 0.96
0.93 40 0.96 3125
0.77 40 0.96 4050
0.65 60 0.96 3950
0.58 60 0.96 4250
0.52 60 0.96 4250
0.44 120 0.96 4250
0.39 120 0.96 2250
3125
各架电机的额定功率P为
表23 粗轧各架电机的额定功率
道次 P(KW)
可见均能满足各道的力矩要求。
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
5500 5500
24
河北理工大学06级成型课程设计 6 板凸度和弯辊
6 板凸度和弯辊
为能轧出平直无残余应力的薄板，板带设计必须有正确的凸度计算。其中精轧不论厚板还是热带总是严格按照比例凸度计算，粗轧前面可以在最后一道要考虑中间坯凸度。因而板凸度计算是板带轧制设计重要内容。
6.1 板型比例凸度计算
所谓“板凸度一定”的原则是为了保证无残余应力，板形良好的工艺原则，它是遵守纵向均匀延伸或去确定各道次的压下量。
如图6所示，设轧制板、带边缘的厚度等于H，而中间厚度等于H+△，即轧前厚度差或称板凸量为△；轧制后钢板相应横断面上的厚度分别为h和h??，即轧后厚度差或板凸量为。
图6 轧制前后板带厚度变化
而△/H及?/h则为板凸度。钢板沿宽度上压缩率相等的条件：
（19）
（20）
式中 ?z、hz 为成品板的厚度差及厚度。从国标对本设计产品凸度最大限度6.0μm出发。比例凸度计算如下。
表24 板凸度分配
精轧道 次 精轧压下分配 来料凸度(μm)
F7 1.3 7.4
F6 1.3 9.3
F5 1.3 11.9
F4 1.35 15.6
25
F3 1.4 22.6
F2 1.42 34.9
F1 1.3 48.9
中间坯
48.9
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道 次 粗轧压下分配 来料凸度(μm)
R8 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1
1.33 65.2
1.36 88.5
1.39 121.1
1.40 165.3
1.38 228.2
1.36 356.3
1.35 451.8
1.34 524
显然，因为精轧速度快，晶粒恢复时间短，软化不充分，必须象冷轧一样，严格遵守比例凸度，故想要成品稳定轧出合格产品，就必须使中间坯凸度保持为48.9。 粗轧因为来料凸度不稳定，一律视为0凸度，但第一道次轧辊在大轧制力作用下，产生较大凸度，如620μm，它与表24中期望来料凸度不同，所以粗轧要想在结束时，轧出要求的凸度，必然存在不均匀变形。但因为粗轧轧件厚度大，而且温度高，不会出现波浪，但最后一道必须符合中间坯凸度要求。即没有弯辊情况下，粗轧最后一道轧制力有所限制，这可由挠度公式反算轧制力和压下，或用各粗轧轧制力验算，不符合凸度要求就进行调整。
6.2 板型控制策略
为保持板形良好应使带钢横向各点的压下率相等，即应保持相对凸度恒定。即各道次都是同一比例凸度。厚板轧制400mm到16mm的最后四个道次，设定出口厚度为40mm、28mm、20mm、16mm来说，各道出口凸度刚好为5020
、35
、25
、
。实际当中，对于宽板轧制来说，由于前几个道次处厚度尚较厚，轧制时还存
在一定的恢复，因而减弱了对相对凸度严格恒定的要求。40mm以上厚度时相对凸度的改变受到的限制较小，不会因为适量的相对凸度改变而破坏平直度，因此将会允许有一定的不均匀延伸而不会产生翘曲。
Shobet等曾进行许多试验，并由此得出图9所示的Shobet和Townsend临界曲线，此曲线的横坐标为b/t，纵坐标则为变形区出口和入口处相对凸度差△CR
图7 Shobet和Townsend临界曲线
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?CR? 式中 CRh，CRH——出口和入口带钢板凸量； h，h0——出口和入口带钢厚度。
此曲线的公式为：
CRhCRH?hh0 (21)
?h??40???b?
1.86?h???CR?80???b?1.86 (22)
图7中上部曲线是产生边浪的临界曲线，下部曲线为产生中浪的临界线，超过此量将产生翘曲。因此在精轧的前几道可以适当的改变来料的相对凸度而不破坏产品的平直度，后几道则必须保持相对凸度恒定，由此最终保证产品的平直度。
6.3 凸度控制模型
各道出口带钢凸度CR为
CR?PF ??EC?C?E?(?H??W??0)?CR0 （23）
KPKF式中 P——轧制力；
F——弯辊力；
Kp——轧制力对辊系弯曲变形影响的横向刚度；
KF——弯辊力对辊系弯曲变形影响的横向刚度；
?H——轧辊热辊型；
?W——轧辊磨损辊型；
?0——轧辊原始辊型； ?C——可调辊型；
Ec，E∑——相应系数，CR0为来料入口凸度。 上式表示，轧机出口凸度为各因子影响之和。
其中，来料凸度CR0已由成品凸度CR反推分配（前面表26）。轧辊挠度可由材料力学公式计算得出。弯辊力取调解范围中间值（100T），弯辊量可由双作用力简支梁求出，也可由经验图表查出。
轧辊热辊型，轧辊磨损辊型，轧辊原始辊型可以按经验确定。
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