板带轧制力与力矩的计算

5轧制力能参数计算与强度效核

5.1计算各道次轧制压力、力矩、功率

5.1.1各道次的压力

单位压力：爱克隆德公式

p=(1+m)(K+ηu)

（Mpa）

(5-1)

式中m----表示外摩擦对单位压力影响的系数；

f----轧件与轧辊间的摩擦系数；对于钢轧辊，f=1.05-0.0005t；

R----轧辊工作半径（mm），四辊轧机取450mm；

----压下量，=-(mm)；

,----轧制前后的轧件高度（mm）；

t----轧制温度（℃）；

K----静压力下单位变形抗力；

K=9.8（14-0.01t）（1.4+C%+Mn%）Mpa，C%取0.2%，Mn%取1.4%。

η----被轧钢材的粘度系数

η=9.8×0.01(14-0.01t)C

Mpa•s

C----关于轧制速度系数，V(m/s)<6时，C取1；v=6～10m/s时，C=0.8

v----线速度，=3.14×0.9×60/60=2.826m/s,所以C=1。

u----变形速率为

（s-1）

轧制时金属对轧辊产生的总压力为：

P=plB

(5-2)

式中p----平均单位压力（Mpa）

B----轧件宽度，

----变形区长度，

例如，第一道次，f=1.05-0.0005t=1.05-0.0005×1150=0.475

=

=0.095

K=9.8（14-0.01t）（1.4+C%+Mn%）=9.8×（14-0.01×1150）（1.4+0.2+1.4）=73.5

η=9.8×0.01(14-0.01t)C=0.098×（14-0.01×1150）=0.245

=3.14×900×29.28/60=1379.088mm/s

==1.0028

==67.08

则平均单位压力p=(1+m)(K+ηu)

=(1+0.095)(73.5+0.245×1.0028)=80.75Mpa

轧制时金属对轧辊产生的总压力：

P=plB=80.75×67.08×2320=12566767.2kg=12.57MN

其他道次的计算结果列于表5-1。

表5-1各道次轧制压力

机架

道次

m

单位变形抗力K

粘度系数η

变形区长度l(mm)

变形速度u（s-1）

单位压p(Mpa)

总压力P(MN)

四辊粗轧

1

0.095

73.5

0.245

67.082

1.0028

80.76

12.57

四辊粗轧

2

0.107

73.571

0.2452

73.485

1.1846

81.75

13.94

四辊粗轧

3

0.126

73.868

0.2462

84.853

1.5192

83.6

16.46

四辊粗轧

4

0.141

74.2

0.2473

87.464

1.7878

85.2

17.29

四辊粗轧

5

0.158

74.576

0.2486

87.464

2.0815

86.97

17.65

四辊粗轧

6

0.176

75.008

0.25

84.853

2.3822

88.87

17.5

四辊粗轧

7

0.196

75.511

0.2517

82.158

2.7548

91.14

17.37

四辊粗轧

8

0.201

76.102

0.2537

70.356

2.7773

92.23

15.05

四辊粗轧

9

0.199

76.778

0.2559

60

2.7175

92.86

12.8

四辊粗轧

10

0.219

77.998

0.26

60

3.0951

96.03

13.24

四辊粗轧

11

0.243

78.848

0.2628

60

3.5746

99.14

13.66

四辊粗轧

12

0.257

79.818

0.2661

56.125

3.8737

101.6

13.1

四辊精轧

1

0.379

136

0.4533

60

6.177

191.4

26.37

四辊精轧

2

0.436

136.3

0.4543

60

7.1094

200.4

27.62

四辊精轧

3

0.484

137.5

0.4583

56.125

7.7465

209.3

26.98

四辊精轧

4

0.533

138.95

0.4632

51.962

8.3671

218.9

26.13

四辊精轧

5

0.633

140.71

0.469

51.962

9.8884

237.4

28.33

四辊精轧

6

0.709

142.94

0.4765

47.434

10.832

253.2

27.58

四辊精轧

7

0.671

145.78

0.4859

36.742

9.8188

251.6

21.24

四辊精轧

8

0.633

149.12

0.4971

30

8.9714

250.8

17.28

5.1.2各道次的力矩

5.1.2.1轧制力矩

此力矩用以克服轧件变形力及变形中发生与辊面上之轧件摩擦力。

----合力作用点系数，一般对中厚板轧制约为0.4～0.5，粗轧道次取大值，随轧件变薄取小值。

例如，对第一道次，取=0.5，则轧制力矩：

=2×12.57×0.5×（0.45*0.01）^0.5=0.843MNm

5.1.2.2摩擦力矩Mm

传动工作辊所需要的静力矩，除轧制力矩外还有附加摩擦力钜Mm

式中

----支撑辊轴承的摩擦系数，取f=0.005；

----支撑辊辊颈直径;

Dg、Dz----工作辊及支撑辊直径，Dg=900mm,Dz=1700mm;

则=0.005×p×1.2×900/1700=0.00317647p

支撑辊辊颈直径在中厚板轧机上为：

（0.67～0.75）Dz=1139～1275mm

取

=1200mm

式中

---传动效率系数，取=0.94

则=0.06（Mz+Mm1）

故=0.06Mz+1.06Mm1=0.06Mz+0.003367p

例如：对第一道次，=0.06×0.843+0.003367×12.57=0.093MNm

5.1.2.3空转力矩

轧机的空转力矩Mk根据实际资料可取为电机额定力矩的3%～6%。

即Mk=(0.03～0.06)×0.975N/n

=(0.03～0.06)×0.975×2×4000×9.8/60=(38.22～76.44)KNm

取Mk=60KNm

5.1.2.4

动力矩

作用在电机轴上的动力钜按下式计算

式中，----换算到电机轴上的，轧机传动装置中所有旋转机件的总飞轮力矩，取418。

----电机的加减速。

则=10.92373dn/dt(KNm)

对第一道次，为三角形速度图，加速度为20，减速度为30，则总动力矩

=10.92373×(20-30)=-109.2373KNm=-0.1092373(MNm)

总力矩+Md

取i=1，则第一道次总力矩

+Md

=0.843+0.093+0.06-0.109=0.887MNm

将各道次结果列于表5-2：

表5-2

各道次力矩

机架

道次

轧制力矩

MNm

摩擦力矩

MNm

空转力矩

加速动力矩

减速动力矩

弯矩Mn

MNm

总力矩

MNm

四辊粗轧

1

0.50

0.8431

0.0929

0.06

0.2185

-0.3277

0.8338

0.8868

四辊粗轧

2

0.50

1.0242

0.1084

0.06

0.2185

-0.3277

1.0193

1.0834

四辊粗轧

3

0.50

1.3964

0.1392

0.06

0.2185

-0.3277

1.3995

1.4864

四辊粗轧

4

0.50

1.5121

0.1489

0.06

0.2185

-0.3277

1.5177

1.6118

四辊粗轧

5

0.48

1.4818

0.1483

0.06

0.2185

-0.3277

1.4886

1.5808

四辊粗轧

6

0.48

1.4252

0.1444

0.06

0.2185

-0.3277

1.4315

1.5204

四辊粗轧

7

0.48

1.3702

0.1407

0.06

0.2185

-0.3277

1.3761

1.4617

四辊粗轧

8

0.48

1.0168

0.1117

0.06

0.2185

-0.3277

1.0154

1.0793

四辊粗轧

9

0.46

0.7064

0.0855

0.06

0.2185

-0.3277

0.6978

0.7427

四辊粗轧

10

0.46

0.7306

0.0884

0.06

0.2185

-0.3277

0.7234

0.7698

四辊粗轧

11

0.46

0.7542

0.0913

0.06

0.2185

-0.3277

0.7484

0.7963

四辊粗轧

12

0.46

0.6765

0.0847

0.06

0.2185

-0.3277

0.6689

0.712

四辊精轧

1

0.44

1.3925

0.1724

0.06

0.4369

-0.6554

1.3178

1.4064

四辊精轧

2

0.44

1.4584

0.1805

0.06

0.4369

-0.6554

1.3876

1.4804

四辊精轧

3

0.44

1.3326

0.1708

0.06

0.4369

-0.6554

1.2599

1.345

四辊精轧

4

0.44

1.1947

0.1597

0.06

0.4369

-0.6554

1.1192

1.1959

四辊精轧

5

0.42

1.2367

0.1696

0.06

0.4369

-0.6554

1.1683

1