四辊可逆式冷轧机设计计算书

四辊轧机设计计算书

3.1 冷轧轧辊的组成

冷轧辊是冷轧机的主要部件。轧辊由辊身、辊颈和轴头三部分组成。辊颈安装在轴承中，并通过轴承座和压下装置把轧制力传给机架。轴头和连接轴相连，传递轧制力矩。工作辊和支撑辊的结构如图所示。

工作辊结构

支撑辊结构

3.2、 冷轧辊系尺寸的选择

冷轧过程中，轧辊表面承受很大的挤压应力和强烈的磨损，因此，冷轧工作辊应具有极高而均匀的硬度，一定深度的硬化层，以及良好的耐磨性与抗烈性。降低轧辊硬度，虽然改善抗烈性，但耐磨性降低，因此，必须正确选择轧辊表面硬度。

冷轧辊用钢均多为高碳合金钢，如29r C 、o r M C 29等，我们这里选工作辊的材质为o r M C 29。

轧件对冷轧工作辊巨大的轧制压力，大部分传递给支撑辊上。支撑辊既要能承受很大的弯曲应力，还要具有很大的刚性来限制工作辊的弹性变形，以保证钢板厚度均匀。

轧机支撑辊的表面肖氏硬度一般为HS45左右。目前为提高板厚精度与延长轧辊的寿命，支撑辊硬度有提高的趋势。

支撑辊常用钢号为o r M C 29、V C r 9、及o n r M M C 60，我们这里选支撑辊材质为

o r M C 29。

3.3、 辊系尺寸的确定

1) 辊身长度L 及直径D 的确定。

辊身长度L 应大于所轧钢板的最大宽度m ax b ，即 []2max a b L += （3.1）

当m ax b =400—1200 mm 时，a=50—100 mm ，现m ax b =500mm ，取a=50mm 所以 mm a b L 55050500max =+=+= 四辊轧机的辊身L 确定以后，根据经验数据：

8.18.02

-=D L

来确定支撑辊直径2D ，取

7.12

=D L

所以 mm L

D 3207

.12==

对于支撑辊传动的四辊轧机，一般选

4312-=D D ，现取2.31

2=D D

则 mm D D 1002

.3320

2.321===

2) 轧辊辊颈尺寸d 和l 的确定。

使用滚动轴承时，由于轴承外径较大，辊径尺寸不能过大，一般近似地选

()D d 56.05.0-=，

0.183.0-=d

l

则： mm D d 18032056.056.022=⨯==； mm d l 16818093.093.022=⨯==

mm D d 17032054.054.02/2=⨯==； mm l 71/2=

mm D d 5410054.054.011=⨯== ； mm d l 9.465485..085.011=⨯== mm d 50/1=； mm l 22/1=

mm d 35//1=； mm l 16//1=

3.4、 轧制力的计算

在冷轧薄带时，由于工作辊直径相对于轧件厚度来说很大，考虑到轧辊压扁现象，斯通近似认为冷轧轧制过程相当于两平行平板间的压缩过程。根据平行平板的压缩变形推导出平均单位压力公式。 斯通平均单位压力公式写成下式：

[]

31

X

e q k P X

-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-

-

（3.2）

式中 X —计算系数，-=h

fl X /

，由X 值可按表3.2查出X e X 1

-值；

/l —考虑轧辊弹性压扁的变形区长度，mm ； f —轧件与轧辊表面间的摩擦系数，可按表3.1查取；

-h —轧件在变形区的平均厚度，2

h

H h +=

-

，mm ； -

q —轧件的平均应力，2

h

H q q q +=

-

（H q 、h q 分别为轧件的前后张应力），a P ；

k —轧件在变形区内的平均变形抗力，a P ，其值为：-

=s k σ15.1

-

s σ—对应于冷轧平均总压下率的金属平均变形抗力，a P ，查金属加工硬化曲

线得到：平均压下率106.04.0εεε+=-

总，在一定压下率下，2.0σσ=-

s ；

0ε、1ε—分别为轧件在轧制前后的冷轧总压下率。

表3.1 冷轧时摩擦系数值与轧制速度的关系

润滑剂

轧制速度

3以下

10以下 20以下

大于20 乳化液 矿物油 棕榈油

0.14 0.10—0.12 0.08

0.10—0.12 0.09—0.10 0.06

0.08 0.05

0.06 0.03

表3-2 应力状态系数X

e n X 1

-=

用斯通公式直接计算比较困难，通常采用图表法见图（3.1）。计算步骤如下： （1） 已知 H 、h 、R 、H q 、h q ；

（2） 由金属加工硬化曲线查得0s σ、1s σ，计算k 值；

（3） 求出不考虑轧辊弹性压扁的变形区长度()h H R l -=和2

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣⎡-h fl 值；

（4） 求出C 值，()

E r R C π218-=，对钢轧辊95000R C =，并计算出⎪⎭⎫

⎝

⎛---q k h f C 2值；

（5） 利用图3-1求出-

=

h

fl X /值；

（6） 利用表3-4查出应力状态系数X

e n X 1

-=值，并计算出/l 值；

（7） 以-

P 乘以/l 和轧件宽度B ，就可以得出轧制力P ，即

[]5/B l P P -

= （3.3）