三、几个重要工艺参数的计算
、轧制压力、轧制力矩的计算
()平均单位压力计算
平均单位压力一般形式
式中? ——应力状态影响系数;
——考虑外摩擦及变形区几何参数对应力状态的影响系数;
——考虑外区(外端)对应力状态的影响系数;
——考虑张力对应力状态的影响系数,其值小于,当张力很大时可达到~。
——考虑轧件宽度影响的系数;
——对应一定的钢种、变形温度、变形速度、变形程度的单向拉伸(或压缩)变形抗力(或屈服极限);
——考虑中间主应力对应力状态的影响系数。
在~范围内变化,如果忽略宽展,认为轧件产生平面变形,有,则,。
斯米尔诺夫根据因次理论得出如下关系式
当时,
当时,
、为变形区平均宽度和平均高度,为外摩擦系数。
根据大量现场实测和实验室研究结果表明,影响轧件应力状态的主要参数是接触弧长度与轧件平均高度的比值。
该比值综合反映了变形区三个主要参数(工作辊半径)、(轧前厚度)、(压下量)对影响状态的影响。
)热轧钢板轧机
热轧钢板轧机包括中厚板与薄板轧机。
中厚板轧机(包括热轧薄板轧机的粗轧机组)轧制特点与初轧(开坯)机相近,外区影响()是主要的;与初轧不同点是宽度较大,可近似认为是平面应变情况,此时,。
薄板轧机的产品厚度为~。
其待点是,一般为~,此时,外区影响不存在(),而接触弧上摩擦力是造成应力状态的主要因素,其平均单位压力可表示为
外摩擦对应力状态的影响系数,可按前面介绍的采利柯夫方法与西姆斯方法进行计算。
热轧薄板精轧机组平均单位压力计算用得最多的是西姆斯公式。
实际计算时常常使用以下简化式
或美板佳助简化式。
)冷轧带钢轧机
冷轧带钢轧机的轧件尺寸更接近于推导理论公式时所做的假设,即宽度比厚度大得多,宽展
很小,可认为是平面变形问题。
轧件厚度小,轧件内部不均匀变形可忽略,因而平面断面假设和滑动摩擦理论与冷轧带钢(薄板)的情况较符合。
此外,冷轧时均采用张力轧制,因而计算冷轧平均单位压力时,必须考虑张力影响。
其平均单位压力可表示为
计算冷轧带钢轧机平均单位压力常采用斯通方法,亦可采用考虑张力影响后的采利柯夫方法或其柯洛辽夫简化公式。
柯洛辽夫简化公式为
,
式中? ——变形程度(压下率);
、——变形区入口和出口处轧件受到的张应力。
由于冷轧带钢较薄较硬,因此接触弧上的单位压力较大,使轧辊在接触处产生压扁现象,加长了接触弧的实际长度。
由于接触弧长度的加大,势必增强轧辊与轧件接触面上摩擦力的影响,从而使单位压力加大。
因此,在计算冷轧薄板平均单位压力时,必须考虑轧辊弹性压扁现象。
冷轧时由于存在加工硬化现象,在计算冷轧薄板平均单位压力时,轧件材料变形抗力(对冷轧亦可称为屈服极限)需按考虑加工硬化后的选用。
由于存在加工硬化影响,各道次的变形抗力不仅与本道次变形程度有关,而且还与前面各道次的总变形程度有关。
对本道次来说,沿接触弧的也是变化的,出口处比入口处要大,计算时一般把变形区作为圆弧(或抛物线)变化来计算平均总变形程度,按此平均总变形程度来计算或选取平均变形抗力。
平均总变形程度用下式计算
式中? ——本道次入口处的总变形程度(从退火状态开始各道次变形程度的累计),
——本道出口处的总变形程度,
——退火状态坯料原始厚度;
、——本道次轧件轧前轧后厚度。
a——系数,一般取;
b——系数,一般取。
通常取,;在选取a、b数值时,a与b的和必须等于1。
()轧制压力的计算
轧件对轧辊的总压力P为轧制平均单位压力与轧件和轧辊接触面积F之乘积,即
接触面积F的一般形式为。