6 轧制力与轧制力矩计算6.1 轧制力计算6.1.1 计算公式1. S.Ekelund 公式是用于热轧时计算平均单位压力的半经验公式，其公式为（1）；))(1ηε++=P k m （ （1） 式中：m ——表示外摩擦时对P 影响的系数，hH hh R f m +∆-∆=2.16.1；当t≥800℃,Mn%≤1.0%时，K=10×（14-0.01t ）（1.4+C+Mn+0.3Cr ）Mpa 式中t —轧制温度，C 、Mn 为以%表示的碳、锰的含量；ε— 平均变形系数，hH Rhv+∆=2ε；η—粘性系数，')01.014(1.0C t -=ηMpa.s F —摩擦系数，)0005.005.1(t a f -=，对钢辊a=1，对铸铁辊a=0.8； ‘C — 决定于轧制速度的系数，根据表6.1经验选取。

表6.1 ’C 与速度的关系轧制速度（m/s ）＜6 6~10 10~15 15~20 系数‘C10.80.650.602. 各道轧制力计算公式为p h R b B p F P hH ∆⨯+==26.1.2 轧制力计算结果表6.2粗轧轧制力计算结果道次 1 2 3 4 5 T（℃）1148.68 1142.76 1133.93 1117.15 1099.45 H（mm）200 160 112 67 43 h(mm) 160 112 67 43 30 Δh(m m) 40 48 45 24 13 Ri(mm) 600 600 600 600 600f 0.476 0.479 0.483 0.491 0.500m 0.194 0.266 0.408 0.596 0.755 K(Mpa) 64.3 65.9 68.1 72.4 76.9 ‘C 1 1 1 1 1η0.251 0.257 0.266 0.283 0.301 v(mm/s) 3770 3770 3770 3770 37705.408 7.841 11.536 13.709 15.204P(Mpa) 78.5 85.9 100.2 121.8 143.0B(mm) 1624 1621 1635.4 1623.9 1631.1 Hb(mm) 1621 1635.4 1623.9 1631.1 1615 hP(KN) 19720 23743 26834 23778 20501表6.3 精轧轧制力计算结果道次 1 2 3 4 5 6 7 T(℃) 1043.65 1022.38 996.34 967.35 928.58 901.31 880 H(mm) 30.00 18 11.7 8.19 6.14 4.6 3.91 h(mm) 18 11.7 8.19 6.14 4.6 3.91 3.5 Δh(mm) 12 6.30 3.51 2.05 1.54 0.69 0.41 Ri(mm) 400 400 400 350 350 350 350 f 0.528 0.539 0.552 0.566 0.586 0.599 0.61 m 0.920 1.203 1.452 1.522 1.854 1.654 1.511 K(Mpa)91.23 96.67 103.34 110.76 120.68 127.66 ‘C1 1 0.8 0.8 0.65 0.6 0.6 η 0.356 0.378 0.323 0.346 0.306 0.299 0.312 v(mm/s)3310 5080 7260 9690 12930 15220 17000 ε23.89 42.93 68.38 103.50 159.72 158.82 157.04 P (Mpa) 191.47248.63307.47369.69484.06464.92457.372hH b B +(mm) 1606.16 1606.16 1606.16 1606.16 1606.16 1606.16 1606.16 P(KN)21307200471850515905180501160488006.2 轧制力矩的计算6.2.1 轧制力矩计算公式传动两个轧辊所需的轧制力矩为（2）；P x l M z 2= （2） 式中：P —轧制力； x —力臂系数； l —咬入区的长度。

上式中的力臂系数x根据大量实验数据统计，其范围为热轧板带时x=0.42~0.50.。

一般的，轧制力臂系数随着轧制厚度的减小而减小。

6.2.2 轧制力矩计算结果1. 粗轧轧制力矩计算表6.4粗轧轧制力矩计算结果道次 1 2 3 4 5Ri(mm) Δh(m) P(KN)xM(KN.m)0.60.040197200.53055.010.60.048237430.493948.730.60.045268340.484232.910.60.024237780.472682.160.60.013205010.461665.752.精轧轧制力矩计算表6.5 精轧轧制力矩计算结果道次 1 2 3 4 5 6 7Ri(m) Δh(m) P(KN)xM(KN.m)0.40.012213070.451328.570.40.0063200470.445895.650.40.00351193190.44610.180.350.00205168770.435370.650.350.00154208540.43360.390.350.00069137030.425153.280.350.00041103780.4288.557 力能参数校核7.1 轧制力能参数表7.1 轧辊的物理性质轧辊名称材质许用应力泊松比弹性模量（Gpa）工作辊F1~F3 实心锻钢[σ]=120MPa0.3 E=206[τ]=60MPa工作辊F4~F7 高镍铬[σ]= 120MPa0.3 E=206[τ] =60MPa支持辊F1~F7 高速钢[σ] =120MPa0.3 E=206[τ] =60MPaR1工作辊合金锻钢[σ] =120MPa0.3 E=206[τ] =60MPaR1支持辊合金锻钢[σ] =120MPa0.3 E=206[τ] =60MPa7.2 咬入角校核在设计轧制板带钢时，必须保证其能稳定咬入。

其咬入角主要取决于轧机的形式、轧制速度、轧辊材质、表面状态、钢板的温度、钢种的特性及轧制润滑等因素的影响。

热轧带钢的最大咬入角一般为15°～20°，低速轧制时为15°.轧件能被咬入的条件为摩擦角大于咬入角，即tanβ≥tanα,并且一般的，轧制速度高时，咬入能力低。

根据压下量与咬入角的关系：∆D=h，tanβ=f)c o s1(α-由此公式，α计算结果见下表7.2。

表7.2 咬入角计算结果项目 R 1第二道 F 1~F 3第一道F 4~F 7第四道Tanα tanβ0.388 0.4790.1988 0.5280.081 0.566考虑到速度因素，以上计算符合要求，咬入能力满足条件。

7.3 轧辊强度校核在本设计中，由于粗轧五道采用同一台轧机，精轧1~3机架辊径相同，4~7机架辊径相同，所以对于同一辊径的情况下，只需要校核轧制力最大的一道。

对于1R 校核第三道，31~F F 校核第一道，74~F F 校核第五道。

由于各机架均为四辊轧机，所以本设计以粗轧轧机为例进行校核。

校核时，需要校核轧制力较大，轧辊尺寸较小的道次。

对于四辊轧机，当采用工作辊驱动是，由于工作辊受弯矩小，主要由支撑辊承担，两辊之间压靠会产生接触应力，因此在设计校核中，支承辊校核辊身与辊径的弯曲应力，工作辊校核辊身弯曲应力、辊头的弯扭组合应力，以及两辊间的接触应力大小。

7.3.1 参数计算由于校核时应考虑危险情况，故有关尺寸应按最危险情况取值，现将有关的轧辊参数列出如下： 1. 工作辊：图7.1 轧辊各部分参数图1R 粗轧机主要尺寸为：辊径D×辊身长L ：1200mm×1780mm ，辊径采用滚动轴承，根据经验公式，其尺寸如下：d(0.5~0.55)D=600~660，取650mm ； l=(0.83~1.0)d=518.8~687.5，取为600mm ；图7.2 万向接轴示意图辊头采用滑块式万向接轴，其主要尺寸如下：辊头的直径,1195~1185)15~5(1200)15~5(1mm D D =-=-=取1190mm 。

厚度 ,2.333~5.297)28.0~25.0(1==D s 取320mm ，,238~5.1782.0~15.0(1mm D b ==）取200mm 。

b/s=0.625，根据下表选择抗扭断面系数η=0.208压下螺丝中心距mm l L a 23806001780=+=+=表7.3 抗扭断面系数b/s 1 1.5 2 3 4 5 η0.2080.3460.4930.8011.151.789其他参数选择方法相同，结果列表如下表7.4。

表7.4 工作辊参数选择结果项目辊径D×辊身长L（mm ）辊颈d（mm ） 辊颈l（mm ） 辊头D1（mm ） 辊头b（mm ） 辊头s（mm ） R1轧机1200×1780 650 600 1190 200 320 31~F F 710×1780 390 350 700 130 180 74~F F 625×17803403006201201702. 支承辊R1粗轧机主要尺寸为：辊径D×辊身长L ：1550mm×1780mm 辊颈：d=800mm,l=720mm压下螺丝中心距a=1780+720=2500mm表7.5 支承辊参数选择结果项目 辊径D×辊身长L （mm ）辊颈d （mm ）辊颈l （mm ）R1轧机1550×1780 800 720 71~F F1400×17607507007.3.2 轧辊强度校核由于1R ,71~F F 轧机均为四辊轧机，校核方法相同。

比较轧制力的大小，校核道次分别选用1R ,第三道次，精轧机组F 1~F 3第一道次，F 4~F 7第五道次。

工作辊与支承辊辊身中央处的弯矩可按下列公式计算：),44(21b L P M D -=)42(22La P M D -= 式中： D M 1—工作辊辊身央处的弯矩； D M 2—支承辊辊身央处的弯矩； P —轧制力； L —辊身长度； a —压下螺丝中心距；b —所轧板带钢宽度。

1. R1粗轧机强度校选轧制力较大的第三道次进行校核，已知数据P=26834KN ，辊头宽度mm SD b 11461605952)2()2(2222210=-⨯=-⨯= 1) 工作辊辊身的弯曲应力03.32.11.0)46239.1478.1(2106834.21.0)44(237311=⨯-⨯=-==D b L P W M DD D σMpa ＜[σ]=120Mpa 2) 工作辊辊头的扭转应力图7.3 工作辊辊头受力示意图根据上图的辊头结构图，其合力作用在扁头一个支叉的外侧的b/3处扭转力矩63260b b b Mb P M n ⨯-=⨯= 式中： M —接轴所传递的力矩;N.mb b 与0—扁头的总宽度与扁头的一个支叉宽度； nPM ⨯=9550； P —电机功率，KW ，P=7000KW ； n —转速，r/min ； v —速度，m/s ; 60v 1nD π=;1D —辊头直径，m 。