燕山大学轧机设计理论项目
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是通过所学的理论知识设计900冷带钢连轧机组的精轧机座。因为实际 条件有限，我们的设计只是经过相关理论与经验公式的推导来设计我们 所选的冶金设备,经过理论校核检验是否达到设计要求。
2、冷轧带钢生产在国民经济中的地位
冷轧带钢生产在国民经济中占有十分重要的地位。随着汽车的制 造、食品罐头、容器包装、精密仪器、房屋建设、机械制造和船舶工业 的迅速发展以及家用电器和各种日常生活的需求量成倍增长，对冷轧带 钢的需求量也迅速增加。
当前，大力发展冷轧带钢的生产，逐渐提高冷轧带钢在轧钢产品中 的比重，迅速提高冷轧带钢的质量，不断增加冷轧带钢的产品，满足各 个工业部门的，特别是与人民生活密切相关的，轻纺织工业和日用电 器，生活用具等，以及外贸出口对冷轧带钢急剧增加的需要，是重型机 械制造和钢铁生产部门面临的一项重要而有十分紧迫的任务。
3.2、2-2截面计算
2-2截面惯性矩：
其中b=600mm 2-2截面简图
h=800 mm
3.3、3-3截面计算
3-3截面惯性矩与2-2截面相同， 由于机架左、右对称，所以力矩可由半个机架的弹性变形位能求
出，此时1-1截面的转角等于零。 按卡氏定理得
∴
对于机架横梁y=x
y=
∴
式中 ——机架横梁的中性线长度，=2710mm；
3.2 冷轧带钢的生产工艺
大型轧钢车间生产钢轨需要以下工序： 表面清理→加热→轧制→锯切→缓冷→矫直→铣头钻孔→淬火→检 查 冷轧带钢的生产工艺特点总的来看有以下三点： 1、加工温度低，钢板在轧制过程中，将产生不同程度的加工硬化现 象。它使变形抗力增加，塑性降低。这样就使轧制力增大，易发生脆 裂。因此必须有软化退火，使轧件恢复塑性，降低变形抗力，以便对轧 件经行继续轧制。在冷轧生产过程中，每次软化退火之前完成的冷轧工 作称为一个“轧程”，在一定的条件下，钢质愈硬，成品愈薄，所需之 轧程愈多（软化处理，又称在结晶退火或固溶处理）。 2、冷轧中采用工艺冷却与润滑 （1）工艺冷却：在高速冷轧机上，金属塑性变形产生大量的热量， 为保持轧辊所需辊型，轧辊表面需要冷却。轧制速度越高，冷却问题显 得尤为重要。如何合理的强化冷却过程的冷却已成为发展现代冷轧机的 重要的研究课题。 （2）冷轧过程中，由于剧烈的摩擦及变形功而产生很大的热量，工 艺润滑剂可以防止粘辊的发生。 （3）工艺润滑对保护轧辊表面、改善带钢的表面质量起着重要作 用。一方面，在润滑剂的保护下，可防止轧辊表面氧化。另一方面，带 有润滑剂轧制对被轧带钢起到了“抛光”作用。 3、冷轧中采用张力轧制：张力轧制是冷却的一大特点。所谓“张力 轧制”，就是轧件在轧辊中的辗轧变形是有一定的前张力与后张力作用 下实现的。单位张力是作用在带材断面A上的平均张应力[3]： 式中：T——总张力； 张力的主要作用有以下几个方面： 1）防止带钢在轧制过程中跑偏（即保证正确对中轧制）。
——机架立柱的中性线长度，=8940mm；
——机架上横梁的惯性矩；
——机架立柱的惯性矩； ——机架下横梁的惯性矩。 积分后得 = = 机架横梁内侧应力：
式中 ——内侧应力； ——机架横梁内侧的断面系数。 =-1.26MPa
其中 机架区横梁外侧应力
式中 ——机架横梁外侧应力； ——机架横梁外侧的断面系数。
表3-6轧辊梅花头尺寸，选择d1=160mm的梅花轴头，其他尺寸如下 D3=176，r1=33，l2=105，l3=120
1.2材料的选择
常用的轧辊材料有合金锻钢、合金铸钢和铸铁等。 参照国家标准GB/T 13314-1991，从合金锻钢冷轧轧辊用钢中选择 9Cr2Mo作为轧辊材料。辊身硬度HS=90~95，许用应力。
=x 经积分整理后，①式为
= 式中 E——机架材料的弹性模量；
——横梁的惯性矩； ——横梁中性轴的长度； R——横梁上的作用力，对于钢板轧机，一般取R为轧制力 的一半，即； ——机架立柱中的力矩。 =
= =0.005 同理，由切力产生的两个横梁的弯曲变形为
② 剪力极其导数可用以下公式表示
= =1 经积分整理后，式②为
由于横梁的断面尺寸较横梁的长度来说是较大的，在计算横梁的弯曲变 形时，应考虑横向切力的影响，即
式中 ——机架的弹性变形;
——由弯矩产生的横梁的弯曲变形； ——由切力产生的横梁的弯曲变形； ——由拉力产生的立柱拉伸变形。 根据卡氏定理，由弯矩产生的两横梁的弯曲变形为：
① 弯曲力矩极其导数可以由以下公式来表示：
1.1轧辊的参数计算
①轧辊直径的计算 板带轧机轧辊的主要尺寸是辊身长度L和直径D。静定板带轧机轧辊 尺寸时，应先确定辊身长度，然后再根据强度、刚度和有关工艺条件确 定直径。 辊身长度L就是炸鸡的标称尺寸900mm。 查《轧钢机械》P80表3-3各种四辊轧机的L/D1，L/D2及D1/D2,选取
L/D1=2.5，D1/D2=2.7。计算得出D1=360mm，D2=972mm取1000mm ②重车率 查《轧钢机械》P80表3-4各种轧机的轧辊重车率，取工作辊5%，支
2机架设计
机架的主要结构尺寸包括：机架窗口高度（H）和宽度（B）以及机 架立柱断面尺寸（F=LB）。
2.1、窗口宽度的确定
由文献[1，5-152]可知， B=（1.15～1.30） 式中 ——支承辊直径，由第一章计算得，=1000mm。 所以B=（1.15～1.30）1000=1150～1300mm 取传动端 B=1200mm。为了便于更换轧辊，在闭式机架中，换辊侧 （非传动侧）的窗口宽度比传动侧的窗口宽度应大10毫米。所以传动侧 窗口宽度=1210mm。
一、绪论
1、选题背景及目的
大学生活即将结束，为了检验我们的所学是否能够真正应用到实际 当中，使我们认识到作为一个合格的设计人员应该具备的基本素质，老 师为我们安排了这次轧机设计。设计开始，我们已经到过鞍山钢铁集团 公司的冷轧厂，在那里我看到了四辊可逆轧机，并在师傅的带领下参观 了国内先进的生产线，对整个轧钢设备有个初步了解。热轧厂的师傅细 心的讲解了轧机的工作原理。轧机是现代钢厂中最常见的一种冶金设 备。因此,轧机设备的好坏对轧钢厂的效益有很大的影响。我们的任务
== 机架立柱内侧应力：
式中 ——机架立柱内侧应力；
R ——轧制力； ——机架立柱断面积； ——机架立柱内侧的断面系数。 = 其中 R=N
机架的外侧应力
式中
——机架立柱外侧应力； R——轧制力； ——机架立柱断面积； ——机架立柱外侧的断面系数。
机架的材质为：ZG35 则强度极限
屈服极限
机架的变形计算： 机架的弹性变形是由横梁的弯曲变形和立柱的拉伸变形组成的，
轧机设计理论项目
900冷带钢精轧机设计计算
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指导老师：谢红飙 日期：
目录
一、绪论……………………………………….…3 1、选题背景及目的…………………………..3 2、冷轧带钢生产在国民经济中的地位……..4 3、冷轧带钢的发展……………………….….4 3.1、带钢冷连轧机发展………………..…4 3.2、冷轧带钢的生产工艺………………..6
式中 G——机架材料的剪切弹性模量； ——横梁的断面面积；
K——横梁的断面形状系数，对于矩形断面，系数K=1.2。
其中 E=210000 G=81000 R=N =600×800=480000 K=1.2
机架的拉伸变形为
式中 ——立柱中性轴长度； ——立柱的断面积。
则机架的弹性变形为 =0.015+0.265+0.216 =0.486mm
2.2、窗口高度的确定
由文献可知
式中 ——工作辊直径； ——支承辊直径； ——窗口高度。 mm 取 =4000mm
2.3、断面尺寸的确定
由文献可知，
式中 ——断面面积； ——支承辊辊径的直径。 300000~400000mm2 在现代化的板带轧机中，为了提高轧件的轧制精度，有加大立柱断 面的趋势。其截面形状接近正方形,在实际的生产中也是这样用的，所 选的断面积可以大于理论的计算值，但不能小于理论值。因此，长 L=600mm；宽b=800mm；则=480000mm2。
2)使所轧带钢保持平直（包括在轧制过程中的保持板形平直以及轧 板型良好）。
3)降低轧件的变形抗力，便于轧制更薄的产品。 4)其适当调整冷轧机主电机负荷的作用。
二、机架的结构尺寸确定及校核 1工作辊与支承辊设计
900冷带钢精轧机的轧辊分为工作辊和支承辊，工作辊用来直接完成 轧制过程，其直径较小；大直径的为支撑辊（见图），其作用是改善工 作辊的强度及刚度条件。每个轧辊都用辊身、辊颈及轧辊轴头三部分组 成。
3冷轧带钢的发展
3.1带钢冷连轧机发展
世界第一套连续式钢板冷轧机于1924年在美国惠林钢铁公司投产。 该轧机是四个机架，轧辊身长812毫米，轧制速度为1.8米/秒，主传动 电机为760千瓦。冷连轧机获得广泛应用是在四十年代以后。
现代冷轧机上，广泛的采用液压弯辊装置以调整辊型来改善板型。 由于冷轧带钢厚度公差要求较高，为增加轧机压下装置的反映速度，采 用全液压压下装置、带钢厚度自动控制装置，以及采用快速自动换辊机 构，实现电子计算机控制等。
冷轧钢板及带钢近年来得到较大发展。冷连轧机末架出口速度可达 到25～41.7m/s。为了提高产量，冷卷卷重已达到60t。一套冷连轧机产 量可达到250万t。
近十年冷轧带钢生产技术几设备有了新发展：1）酸洗-冷轧联合机 组、2）板形控制技术、3）连续退火、全氢罩式退火技术的应用及多种
涂镀生产技术的迅速发展、4）带钢连铸-冷轧工艺
3、 机架强度计算
3.1、1-1截面计算
1-1截面是上横梁中间截面，按此截面计算 （1）.确定形心
矩形Ⅰ：
600×800=450000 矩形Ⅱ：
450×60=27000 600-30=570 mm 矩两边对称，形心不变 ∴ （2）.求1-1截面惯性矩
∴
承辊10% ③轧辊辊颈尺寸d和l的确定 参照经验公式d=(0.5~0.55)D 取d1=0.5D1=180mm，d2=0.5D2=500mm 参照经验公式l/d=0.83~1.0 取l1=0.9d=162mm，l2=0.9d=450mm ④轴头样式与尺寸 万向轴头多用于初轧机，故我们选择梅花轴头。查《轧钢机械》P81
