中厚鋼板車間工藝軋制力計(jì)算和設(shè)備生產(chǎn)能力校核案例目錄TOC\o"1-3"\h\u28769中厚鋼板車間工藝軋制力計(jì)算和設(shè)備生產(chǎn)能力校核案例 117671.1軋制力的計(jì)算 186931.2傳動力矩的計(jì)算 482151.2.1軋制力矩 4138831.2.2摩擦附加力矩 517631.2.3空轉(zhuǎn)力矩和傳動力矩 6198721.3設(shè)備能力參數(shù)校核 7147161.3.1電機(jī)能力校核 7141131.3.2咬入條件校核 8138741.3.3軋輥校核 8240521.3.4軋機(jī)生產(chǎn)能力校核 1943511.3.5加熱爐能力校核 211.1軋制力的計(jì)算軋制壓力是生產(chǎn)工藝軋制過程中一項(xiàng)極為重要的工藝參數(shù)，對軋制產(chǎn)品有著舉足輕重的影響，不僅可參考軋機(jī)的設(shè)計(jì)和軋制技術(shù)的制定，而且其分布也會直接影響板的厚度和形狀。準(zhǔn)確性的測量和分析計(jì)算高壓軋制力對于高壓軋機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)使用非常重要[16]。公式：(5-1)式中：m—在單位壓力下鋼坯所受到的局部外側(cè)摩擦影響系數(shù)；η—粘性系數(shù)；—軋制過程中軋件的變形速度。其中：(5-2)(5-3)；(5-4)；(5-5)在本生產(chǎn)工藝流程中所生產(chǎn)的典型產(chǎn)品為16MnL，其中C取0.020，Mn取0.0150表1.1軋制速度系數(shù)在公式5-3中：R—軋機(jī)的軋輥半徑；Δh—經(jīng)過軋機(jī)軋制前后的鋼板厚度差；t—軋機(jī)軋制時(shí)的溫度，℃；C—表示不同鋼板中的碳含量；Mn—表示不同鋼板所含有的錳含量（經(jīng)常用%來表示）(5-6)按照以往的軋機(jī)軋制中所總結(jié)的數(shù)據(jù)來看，通常情況下，鋼輥a的取值為1，而鑄鐵軋輥的常數(shù)a則取0.8；本設(shè)計(jì)在一般的軋制過程采用的是鋼輥（除精軋（FⅣ~FⅦ）工作輥選用鑄鐵輥外）。計(jì)算軋制時(shí)所產(chǎn)生的接觸面積：總軋制力計(jì)算公式為：；即：帶入不同的公式，可以獲得粗軋和精軋的各個(gè)具體數(shù)值。粗軋機(jī)組各機(jī)架壓下規(guī)程見表表1.2粗軋機(jī)組各機(jī)架壓下規(guī)程綜合參數(shù)表機(jī)架R1R2道次ⅠⅡⅢⅣⅤⅥH(mm)2.32×1021.72×1021.26×1020.97×1020.71×1020.45×102h(mm)1.80×1021.24×1020.91×1020.70×1020.49×1020.30×102Δh(mm)524835272215T(℃)1173.741167.641158.411147.051129.331103.27f0.460.470.470.480.490.49η0.450.460.480.500.540.58k63.5161.2267.8271.0071.9883.29m0.520.430.500.590.750.76ε4.976.167.709.4611.8014.92(MPa)96.5593.29101.76112.93139.71146.67F(mm)287369.60277677.44237694.81207769.96187654.18155526.00P(KN)27746.5225903.9924187.8023462.9726217.9422811.10精軋機(jī)組各機(jī)架壓下規(guī)程見表。表1.3精軋機(jī)組各機(jī)架壓下規(guī)程綜合參數(shù)表1.2傳動力矩的計(jì)算1.2.1軋制力矩軋制力矩可用以下公式計(jì)算：(1.9)其中：M—軋制時(shí)產(chǎn)生的力矩，kN.m；P-軋制過程產(chǎn)生的壓力，t；x-壓力等合力作用點(diǎn)系數(shù)，x=0.3~0.6，本實(shí)驗(yàn)鋼板薄件小于0.5，取x=0.45。粗軋與精軋的軋制力和軋制力矩粗軋的軋制力矩如表所示表1.4粗軋的軋制力與軋制力矩道次ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ軋制力(kN)2.7746×1042590324187234622621722811軋制力矩(kN·m)441039563155268827112164精軋的軋制力與軋制力矩如表所示表1.5精軋的軋制力與軋制力矩道次ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦ軋制力(kN)2.8736×102280902258318936188691587611343軋制力矩(kN·m)139210055663452311611291.2.2摩擦附加力矩?zé)o論是在粗軋還是精軋,在軋輥傳動軸承工作的軋輥所所必需的靜摩擦力矩，正常來說由兩個(gè)小部分力矩組成(除額外的軋輥附加軸承軋制摩擦力矩外的Mm，Mm1在工作軋輥傳動軸承的附加摩擦力矩，公式：（5-10）四軋輥有特殊的計(jì)算式，公式為：（5-11）式中：d—軋輥本身的輥頸直徑，上文也曾提到，d取0.55D；—支承輥輥徑直徑(mm)；f—軋輥軸承摩擦系數(shù)，在本次生產(chǎn)工藝流程的過程中；—軋制鋼板時(shí)已知的工作輥直徑(mm)；Dz—軋制鋼板時(shí)已知的支承輥直徑(mm)。Mm2為軋機(jī)正常的傳動機(jī)構(gòu)得摩擦力矩，公式為：/i（5-12）式中——傳動效率系數(shù)，本設(shè)計(jì)中的傳動效率系數(shù)=0.96;減速比取。粗軋和精軋的各個(gè)道次的摩擦力矩計(jì)算數(shù)據(jù)如表所示。表1.6摩擦力矩計(jì)算結(jié)果粗軋精軋道次摩擦產(chǎn)生的力矩(kN·m)道次摩擦產(chǎn)生的力矩(kN·m)第一架Ⅰ201.12Ⅰ67.11Ⅱ223.62Ⅱ58.24Ⅲ231.24Ⅲ43.98第二架Ⅳ243.57Ⅳ29.01Ⅴ224.93Ⅴ21.05Ⅵ228.43Ⅵ18.77//Ⅶ12.651.2.3空轉(zhuǎn)力矩和傳動力矩軋機(jī)的額定最高空轉(zhuǎn)最大傳動力矩Mk根據(jù)實(shí)際軋機(jī)設(shè)計(jì)試驗(yàn)資料，同級軋軸電機(jī)額定最大空轉(zhuǎn)傳動力矩可取為3-6%[16]。(1.13)表1.7傳動力矩計(jì)算結(jié)果粗軋階段精軋階段道次傳動力矩(kN·m)道次傳動力矩(kN·m)Ⅰ3.39885×103Ⅰ1.198.61×103Ⅱ3.47625×103Ⅱ0.98745×103Ⅲ3.58824×103Ⅲ0.69637×103Ⅳ3601.92Ⅳ482.74Ⅴ3132.44Ⅴ414.34Ⅵ2989.93Ⅵ388.26——Ⅶ0.26457×1021.3設(shè)備能力參數(shù)校核1.3.1電機(jī)能力校核由表1.7可知，作用在主電機(jī)的第一粗軋機(jī)的機(jī)架上產(chǎn)生的力矩大?。阂阎男：穗妱訖C(jī)載重過大的公式條件為：（5-15）公式中：—在允許范圍內(nèi)已知的軋制電機(jī)的允許過載系數(shù)，根據(jù)不同的電動機(jī)，允許的過載系數(shù)也不盡相同直流電電動機(jī)過載系數(shù)范圍；交流電同步過載系數(shù)電動機(jī)；不同電機(jī)的電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩=過載校核：一般來講，取2所以電機(jī)滿足條件，可以使用。1.3.2咬入條件校核表1.8各機(jī)架工作輥直徑△h與α的關(guān)系如下：（1.16）其中：△h-壓下量，mm；D-工作輥直徑，mm。輥和工作軸在受到壓力作用在其直徑，計(jì)算的時(shí)候應(yīng)該取大于數(shù)值的數(shù)值，如果輥與工作軸收到壓力直徑數(shù)值上相同時(shí)，不需要考慮取值的問題，只需要檢驗(yàn)計(jì)算最大的壓下量是否滿足條件。α的大小如表所示。表1.9咬入角α熱軋高速鋼板時(shí)最大角度咬入時(shí)的α范圍為14~22°，通常來說在熱軋制低速鋼板咬入時(shí)最大咬入時(shí)角αmax取20°。所以上述測量表中的兩種咬入運(yùn)動符合條件，故它的咬入運(yùn)動能力可以滿足。1.3.3軋輥校核圖1.1軋輥結(jié)構(gòu)輥頸尺寸公式的尺寸大小通過計(jì)算取值可得：；；取;；輥頭尺寸公式的尺寸大小也可以取值得：；；圖1.2軋輥彎曲圖在通常應(yīng)用情況下，在校實(shí)標(biāo)核時(shí)就必需校實(shí)標(biāo)輥徑最小、軋制力最大的那個(gè)第Ⅵ道次，所以本產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件需同時(shí)校實(shí)標(biāo)核精磨粗軋第Ⅵ道次、精軋第Ⅱ道次和第Ⅴ道次?？古嗝嫦禂?shù)值如表所示。表1.10抗扭斷面系數(shù)b/s0.010×1020.0150×1020.020×1020.030×1020.040×1020.050×102（%）20.834.649.380.1115178.9表1.11軋輥的物理性質(zhì)軋輥名稱材質(zhì)許用應(yīng)力泊松比彈性模量（Gpa）支持輥FⅠ~FⅦ鍛鋼[σ]=1.20×108Pa；[τ]=0.60×108Pa2.8×10-1E=2.06×102工作輥FⅥ~FⅦ鑄鐵[σ]=0.90×108Pa；[τ]=0.45×108Pa2.7×10-1E=1.57×102工作輥FⅠ~FⅦ鍛鋼[σ]=1.20×108Pa；[τ]=0.60×108Pa2.8×10-1E=2.06×102RⅠ支持輥鍛鋼[σ]=1.20×108Pa；[τ]=0.60×108Pa2.8×10-1E=2.06×102RⅠ工作輥鍛鋼[σ]=1.20×108Pa；[τ]=0.60×108Pa2.8×10-1E=2.06×102壓下螺絲間的中心距：ag＝lg+lggj＝1780+687.5＝2467.5mm；帶鋼寬度bg＝1278.41mm；輥頭寬度：b＝(1250－10)×0.20=248mm；輥頭厚度：s＝(1250－10)×0.25=310mm；寬厚比：b/s＝248/310＝0.8；系數(shù)：η＝0.2。軋機(jī)工作輥上面的主輥和支撐在輥身上的在其兩側(cè)的頂部中心連接處的彎矩誤差大小可按照如下公式進(jìn)行計(jì)算：（5-17）（5-18）式中：M1D——軸是軋機(jī)工作輥上面的支承輥軸的那個(gè)旋轉(zhuǎn)軸在筒體輥身前端中心的各個(gè)角度方向所產(chǎn)生的彎矩大??；M2D——軸是軋機(jī)工作支撐輥軸上面的在輥身的支承輥軸的那個(gè)旋轉(zhuǎn)軸在筒體輥身前端中心各個(gè)方向角度所產(chǎn)生的彎矩大小；L——已知的輥身長度；P——計(jì)算得到的軋制力；——板帶的壓下鋼筋螺絲其中的長度距離中心線間距；b——軋機(jī)軋制板帶壓上的鋼筋的寬度大小。圖1.3支承輥與工作輥的受力分析（1）工作輥輥身的彎曲應(yīng)力（2）工作輥輥頭的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力工作時(shí)的輥頭末端是傳動軋輥的應(yīng)力傳動端，須要校核軋輥扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力。圖1.5工作輥輥頭受力示意圖所以計(jì)算可得到扭轉(zhuǎn)力矩等于計(jì)算得扭轉(zhuǎn)應(yīng)力＜[τ]（3）支承輥輥身所受到的彎曲應(yīng)力MPa<[σ]（4）支承輥的輥頸處所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力MPa＜[σ]（5）工作輥與支承輥的接觸應(yīng)力工作輥與支承輥的接觸應(yīng)力根據(jù)赫茲公式計(jì)算式中q—加在單位長度上作用在接觸面上的負(fù)荷值；—工作輥與支承輥的接觸應(yīng)力的半徑；—軋輥材質(zhì)不同，規(guī)定的具體系數(shù)也不同；、，其中、、、—為軋制工作的時(shí)候軸承輥與軋制時(shí)鋼材滾動支承輥的原材料的輥的彈性模量E與泊松比μ的數(shù)值。=1780mm一般來說，此軸承工作主體輥與其他支撐軸承輥的工作主體結(jié)構(gòu)材質(zhì)相同，并且已知的泊松比為μ=0.3，E＝206GPa；公式帶入具體數(shù)據(jù)計(jì)算得：（1.23）＜[]此外，工作輥與支承輥的接觸應(yīng)力區(qū)也應(yīng)該產(chǎn)生切應(yīng)力：通過計(jì)算可知，粗軋機(jī)軋輥強(qiáng)度合格。工作輥的輥頭部分已知為傳動端，須校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。由得102r/min所以工作輥的輥頭部分產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩等于扭轉(zhuǎn)應(yīng)力＜[τ]=0.60×102支承輥輥身部分產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力計(jì)算可得：＜[σ]=1.20×102支承輥的輥頸處所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力計(jì)算可得：MPa<[σ]=1.20×102支承輥與接觸輥相互作用所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力由于這種軸承工作主體輥與其他支撐軸承輥的工作主體結(jié)構(gòu)材質(zhì)相同，并且泊松比約穩(wěn)定為μ=0.03×10-1，E＝206；所以上式可寫為：MPa＜[]此外，工作輥與支承輥的接觸應(yīng)力區(qū)也應(yīng)該產(chǎn)生切應(yīng)力：所以精軋前三架軋機(jī)軋輥強(qiáng)度合格。工作輥頭為傳動端，須校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。由得n=2.87r/min所以工作輥的輥頭部分產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩等于扭轉(zhuǎn)應(yīng)力＜[τ]支承輥輥身部分會產(chǎn)生一個(gè)彎曲應(yīng)力，這個(gè)彎曲應(yīng)力通過公式計(jì)算可以得出：MPa＜[σ]=120支承輥的輥頸處所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力通過計(jì)算可以得出：MPa＜[σ]=120支承輥與接觸輥相互接觸所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力工作應(yīng)力支撐軸承輥與軸向運(yùn)動應(yīng)力支撐輥的工作支持輥在運(yùn)動軸縱向表面和縱橫向運(yùn)動接觸之間最大產(chǎn)生一個(gè)軸向運(yùn)動接觸應(yīng)力，在軸軸運(yùn)動方向半徑和中心軸運(yùn)動方向中間最小產(chǎn)生法向應(yīng)力，在不能產(chǎn)生軸向接觸應(yīng)力的軸表面中間最大，可按布氏霍爾赫茲接觸應(yīng)力計(jì)算公式方法進(jìn)行精確計(jì)算：所以比較下來可以得知強(qiáng)度合格。1.3.4軋機(jī)生產(chǎn)能力校核軋機(jī)車間產(chǎn)量指數(shù)是企業(yè)評價(jià)大型軋鋼軋機(jī)車間工藝技術(shù)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)應(yīng)用效果的主要技術(shù)指標(biāo)，是評價(jià)軋機(jī)車間設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重要的基本工藝技術(shù)參數(shù)。1)軋機(jī)沒每小時(shí)生產(chǎn)產(chǎn)品的產(chǎn)量大小需要根據(jù)下式計(jì)算：(5-24)式中：—單位每小時(shí)內(nèi)軋機(jī)產(chǎn)量大小，單位：噸/小時(shí)；b—軋制后產(chǎn)品的成材率；—鋼材的原料重量，噸；—軋機(jī)軋制中間間隔的節(jié)奏時(shí)間，s；—軋機(jī)利用系數(shù)常數(shù)。根據(jù)本型鋼機(jī)的軋制車間整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，影響大型高速軋機(jī)小時(shí)高速軋制機(jī)組產(chǎn)量的主要因素影響產(chǎn)量因素之一也就是使用精軋大型軋制機(jī)組，所以對在鋼機(jī)內(nèi)的軋制節(jié)奏時(shí)間長度節(jié)奏初步計(jì)算長度時(shí)間按照在精軋大型軋制機(jī)組內(nèi)的軋制時(shí)間節(jié)奏固定時(shí)間計(jì)算長度的再加上大型軋機(jī)軋制間隙內(nèi)的軋制節(jié)奏時(shí)間長度進(jìn)行初步計(jì)算。本次生產(chǎn)設(shè)計(jì)工藝流程計(jì)算檢驗(yàn)就是以普碳鋼板為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品來進(jìn)行檢驗(yàn)的：已知鋼板的相關(guān)具體數(shù)值K=0.80，Q=，b=97.5%，T=74.895s則：各個(gè)品種的小時(shí)產(chǎn)量見下表。表1.12各個(gè)品種的小時(shí)產(chǎn)量產(chǎn)品名稱普碳鋼板管線鋼汽車板一般結(jié)構(gòu)用鋼一般耐候鋼冷軋用板（t/h）890.55881.54881.34884.13881.54881.85比例（%）21.7110.0011.7112.867.4128.572)軋機(jī)的平均小時(shí)產(chǎn)量當(dāng)一個(gè)生產(chǎn)車間同時(shí)進(jìn)行多種生產(chǎn)，產(chǎn)生多種多樣的產(chǎn)品時(shí)，由于品種坯料軋制斷面厚度尺寸不同或車間軋制坯料的道次不同，各個(gè)車間所產(chǎn)生的產(chǎn)品也