轧辊强度-轧制力调整对比方法

第2章轧辊，2.1轧辊成分和分类2.2轧辊尺寸参数2.3轧辊材料和选择2.4轧辊强度检查2.5轧辊变形计算示例说明2.1轧辊成分和分类轧辊是用于在轧制过程中直接完成金属塑性变形的主要工具。2.1.1轧辊由三部分组成：辊身、辊颈和辊头。辊体(1)的定义是辊的中部，它与轧件直接接触并产生塑性变形。它是滚筒的工作部分。(2)滚轮的滚轮体有光滑滚轮和凹槽滚轮。(图2-1) (3)参数：D-辊身直径-辊身长度(4)对辊身的要求：非常高的强度；(2)有足够的刚度；(3)高表面硬度和耐磨性；组织稳定性好，能抵抗轧件的高温影响。辊颈(1)的定义是轧辊的支撑部分。辊子由辊子主体两侧的辊子颈部支撑在辊子轴承上。(2)辊的辊颈具有圆柱形辊颈和圆锥形辊颈。(图2-1) (3)参数：D-辊颈直径L-辊颈长度(4)辊颈要求：足够的强度；(2)具有一定的耐磨性；(3)表面应光滑、光洁，无麻点和裂纹；保护措施。辊颈和辊身的连接处是应力集中的地方，这通常是辊强度的薄弱环节，因此该处必须有适当的过渡圆角。辊头(1)的定义：是辊与连接轴连接的部分。(2)轧辊辊头有梅花型、万向节型和双键型。(3)参数：D1-磨辊头直径L1-磨辊头长度当磨辊未被驱动(工作辊驱动状态下的备用磨辊)或仅被一侧驱动时，磨辊可能没有配备专用磨辊头，只有一个用于更换磨辊的提升部件留在磨辊颈外。2.1.2第1卷的分类。按结构分类光辊：适用于轧制板材和带材。(2)槽辊：用于轧制型钢、线材和钢坯。(1)工作辊通常是具有小颈和接触高温的驱动辊。因此，需要一定的强度、刚度和高耐磨性。(2)托辊：主要承受弯曲载荷，要求有足够的抗弯强度和抗弯刚度。此外，还应考虑支承辊和工作辊之间的接触应力。3、根据结构分类软表面辊半硬表面辊硬表面辊超硬表面辊(冷硬辊)，2.1.3辊负荷1，摩擦辊体表面与轧制金属由于变形区前后滑动、咬入打滑和钢卡等原因产生相对运动，造成辊体表面严重摩擦。(2)机械载荷由于轧制过程中轧辊承受巨大的轧制压力和扭矩，在轧辊上产生弯曲应力、扭转应力和接触应力。上述应力是由轧件咬入轧辊时和轧制速度变化时的动态载荷引起的。在热轧条件下，辊体交替受到轧件高温和冷却水的影响，从而产生热循环应力。2.1.4滚筒损坏和故障的主要形式1。在正常轧制过程中，当辊体的磨损达到允许的辊总重时，由于辊体表面硬度的损失和弱化，辊体将报废。(2)轧制压力过大引起的机械应力是轧辊断裂的主要原因。在冷却水充足的情况下，简单的热应力不会导致轧辊断裂，但由此产生的轧辊本体的微小热裂纹将成为轧辊断裂的应力集中源，轧辊在一定的机械应力的共同作用下会断裂。在特殊情况下，高温无水冷却的双辊冷连轧机的轧辊在极高的热应力作用下，会因简单的热应力而断裂。在正常情况下，铸轧过程中的残余应力不会导致轧辊断裂。2.1.5轧钢生产中对轧辊的要求1。具有所需的强度和韧性；2.具有所需的耐磨性；3.它有一定的耐热性。4.它有抗剥落性。2.2辊尺寸参数，2.2.1辊身尺寸1，辊标称直径(标称直径)d通常指人字形ge的节圆直径齿轮座的中心距离作为型钢轧机轧辊的公称直径。初始轧机采用辊环的外径作为公称直径。轧辊的公称直径作为轧机的公称部件。因为型钢的类型和规格与辊身直径成正比，所以辊身直径的值可以反映轧机生产的类型和规格。然而，由于不同规格对应不同的辊体直径，通常采用与辊体直径有一定对应关系且保持恒定值的人字齿轮架的中心距(人字齿轮的节径)作为型钢轧机的公称直径来表征轧机。2。辊子的工作直径Dg指的是由于与轧件接触的变形而直接工作的辊子的直径。在槽辊上，它指的是槽底部的直径。3。辊身的长度L是表征板带轧机的主要参数。板带轧机以辊身长度(四辊或多辊轧机指工作辊)作为轧机的额定部件。这是因为辊体的长度可以直接反映轧机能生产的最大板宽，而板宽也反映了板和带材的应用范围和生产难度。4、轧辊在轧制过程中的重车削率，轧辊表面由于磨损，需要多次重车削或磨削。滚筒的工作面每次重量为0.5-5毫米；再研磨量为0.01-0.5毫米。当轧辊直径减小到一定程度后，就不能再使用了。从开始使用到轧辊报废，轧辊总重量与轧辊公称直径的百分比称为重量比。初轧机轧辊的大转弯速度受到轧辊表面的咬入能力和硬度的限制。板带轧机轧辊的轧制速度仅受表面硬度的限制。2.2.2辊颈尺寸、辊颈直径d和辊颈长度l与轴承类型和工作载荷有关。辊颈直径受轴承径向尺寸的限制，辊颈与辊身的接触面往往是最薄弱的环节。D/D=0.55l/d=0.921.20对于三辊型钢轧机d/D=0.670.75l/d=0831.0，2.2.3辊头尺寸1，梅花轴头尺寸通常梅花轴头直径d1=0.85d(二辊薄板轧机)，其他轧机取D1=(0.90 0.95)D；d2=0.66d1r1=0.207d1L1=(0.7 0.75) D1，2。万向轴头(平头)尺寸D1=dmin-(5 15)毫米；s=(0.25 0.28)D1mma=(0.50 0.60)D1mM；b=(0.15 0.20)D1mM；c=(0.5 1.00)bmm；其中：Dmin -重型卡车后的最小辊直径(mm)。2.3轧辊材料及轧辊材料的选择1、普通轧辊材料(1)铸铁轧辊碳铸铁轧辊合金铸铁轧辊球墨铸铁轧辊。铸造轧辊时，使用不同的铸造模具可以获得不同硬度的铸铁轧辊。(1)软面铸铁轧辊：用砂型直接铸造灰铸铁而成；(2)半硬表面铸铁轧辊：在金属模具中铸造，在内表面涂覆一层厚度约为15毫米的肌砂(粘土)。(3)硬面铸铁轧辊：它也是在金属模具中铸造的，但模具内壁没有涂上肌砂，铁水很快冷却，碳不能及时分解。(2)合金锻钢轧辊(3)合金铸钢轧辊(4)半钢轧辊(2)轧辊制造(1)离心铸造技术金属在离心力的作用下凝固，其组织致密，晶粒细化，因而轧辊材料的各项力学性能普遍提高。(2)复合铸辊技术的优点是辊面和辊芯采用不同的材料，辊的内层和外层具有良好的性能，满足不同的要求。外层：由高合金成分的铸钢或铸铁制成；内层：高韧性普通铸铁、普通铸钢或低合金钢。3.淬火的目的是提高轧辊表层的硬度，获得足够深的硬化层，延长轧辊的使用寿命。2.3.2轧辊材料和轧辊表面硬度的选择初轧机和型钢轧机承受较大的应力和冲击载荷，应具有足够的强度，而轧辊表面硬度可以放在第二位。高强度铸造不锈钢冷轧带钢轧机的工作辊对辊面硬度和强度要求很高，常用高硬度合金铸钢。课后作业：1。滚轮由哪些部分组成？2.滚筒的主要尺寸参数是什么？重型车辆费率是多少？3.辊子通常使用什么材料？2.4、轧辊强度检查，轧制工艺人员在完成新产品孔型设计(压下规程设计)或轧机技术改造以加强轧机的生产能力时，必须进行轧辊强度检查以确定工艺规程设计的合理性。它是轧钢技术人员整个工艺设计中不可缺少的一个环节。鉴于影响轧辊强度的一些因素难以准确确定，如轧辊的铸造缺陷、温度应力、轧辊截面应力集中系数等。轧制过程中的冲击载荷只能通过一定的试验方法获得，而轧辊本身是轧制车间的主要磨损部件，所以轧辊的强度通常只通过静载荷来检验，上述因素的影响也包括在安全系数中。型钢轧机和带钢轧机的生产工艺和轧机结构不同，轧辊强度的计算方法也不同。2.4.1型钢轧辊强度校核型钢轧辊强度校核的特点是：1)轧制在道次内进行。由于每道次的横向尺寸仅占辊身长度的一小部分，作用在辊上的轧制力通常被视为集中载荷。2)由于采用多种轧制和交叉轧制工艺，多个轧制力往往作用在一个轧辊上；3)每道次的开槽深度不同，即辊体不同部位的工作直径不同；4)钢材生产由多个机架完成。正确判断机架中最危险的机架和最危险的轧辊是检验钢卷需要解决的首要问题。在许多情况下，要检查的辊体、辊颈和辊头不一定在同一辊上。图2.1-4为单辊轧制过程中钢辊的应力图。由于辊体、辊颈和辊头的结构尺寸和应力不同，需要分别进行检查。1、滚筒体的强度计算滚筒的弯矩和扭矩。由于辊体上的扭矩应力较小，因此传统上仅计算辊体的弯曲应力。(扭转应力0弯曲应力)辊体横截面的弯矩为：MD=r1x.根据力矩平衡条件，r1a=p (a-x).在公式a-两个压下螺钉的中心距离中，通常a=l，辊体横截面的弯曲应力为：d=MD/wd=MD/(0.1 G3).在公式Dg -由辊体计算的横截面工作直径中(应考虑辊加载后的最小值)；弯曲截面系数；辊上轧件的压力；x-从 计算滚压槽与压紧螺钉中心线之间的距离(mm)，得到：d=px(1-x/a)/(0.1 G3)。当两个或两个以上的轧件同时在轧辊上轧制时，分别计算最大弯矩和最小辊颈位置的辊身弯曲应力，确定辊身的危险截面。2。辊颈的强度计算当辊颈受到弯矩和扭矩时，应计算弯曲应力和扭转应力。辊颈和辊身结合处的弯矩最大，其值为：纵向=纵向.对于一般结构的梅花头，当d2=0.66d1时，梅花头凹槽底部产生最大扭矩应力，其值为：Md1 -公式中作用在梅花头上的扭矩；D1 -梅花头外径；D2 -梅花头槽底部直径。2.4.2二辊轧机轧辊强度校核带钢轧辊强度校核的特点：1)轧制时，带钢位于轧辊中心，轧制力视为均布载荷，轴承两侧的支承反力相等；2)辊体的直径不会随着辊体的长度而变化，所以辊体的危险部位必须在辊体的中心。3)辊颈和辊头的危险部位在传动侧。两辊带钢轧机的应力如图2.1-5所示。1.辊体强度计算：辊体截面弯矩为：当x=b/2时，弯矩值最大：辊体中部有最大弯矩MDmax，应力为：其中p-作用在辊上的轧制力；a-按下螺丝中心距离；b-轧制带材的宽度；d-辊体直径(辊重轧后的最小直径)。辊颈强度计算：辊颈危险截面的应力计算与型钢辊相同，但作用在辊颈上的反作用力应等于轧制力的一半。也就是说，在辊颈和辊体的接合处的弯曲应力是R=P/2:d=MD/wd=PC/(2wd)=PC/(0.2 D3).辊颈上的扭转应力为： d=Mn/wn=Mn/(0.2d3).在公式中，Mn -在弯曲应力计算侧作用在辊颈和辊体接合处的辊颈扭矩；扭转截面的Wn系数。辊颈的强度应根据弯曲和扭转组合应力来考虑。根据不同的轧辊材料，采用不同的计算公式：1)当采用钢轧辊时，根据第四强度理论；2)当采用铸铁轧辊时，根据摩尔理论；3)辊头强度计算：辊头危险截面在传动侧，其应力为：单键槽辊头：Wn=0.19d13双键槽辊头：Wn=0.18d13平台式辊头：Wn=(0.65h/d1-0.45)d13矩形截面辊头：WN=-B3型矩形截面长短边影响系数。 数值如下表所示：2.4.3四辊板带轧机轧辊强度校核四辊板带轧机有两种工作辊驱动和支承辊驱动，两种驱动方式下的轧辊力如图2.1-2所示。根据应力图可知，两种驱动方式下轧辊强度计算的位置和项目见表2.1-6，轧辊零件的计算方法和公式与二辊板带轧机基本相同。 工作辊体和支承辊体中心的弯矩可按下式计算：式中，M1D工作辊体中心的弯矩；M2D在辊体中心支撑弯矩；P轧制力；L辊长；A按下螺钉的中心距离；b轧制带材的宽度。(2.1-18)、(2.1-19)，应该指出的是，根据等式(2.1-18)和(2.1-19)计算的结果表明，在大多数情况下，工作辊体上的弯曲应力通常大于支承辊体上的弯曲应力。生产实践提供的信息表明，也存在工作辊断裂事故。这不同于传统的“工作辊承受很小的弯矩，支承辊承受几乎所有的弯矩，因此支承辊需要检查弯曲应力，而工作辊只需要检查辊头的扭转应力(当工作辊被驱动时)”。还应注意的是，当驱动支撑辊时，工作辊也可能受到施加到工作辊上的张力和水平摩擦力的影响，这将导致工作辊在水平方向上产生弯曲应力，但是其值很小，并且工作辊