一种复合板轧机主要结构参数的研究与确定

2019-04-04张潇潇

冶金与材料 2019年1期

张潇潇

（中国第二重型机械集团公司，四川成都 610052）

不锈钢一般作为不锈钢复合板材的主要面材，并将普通低合金钢、其它合金材料当作基础材料，利用良好的链接方式使其结合为一体，具有其它合金材料与不锈钢的共同优点，价格也有一定优势。

1 轧机工作辊偏移距的确定

采用传动工作辊的轧机布置方式，这一方案能更有效确认偏移距。对于四辊轧机在运行过程，与其他轴承间、轴承座、支承辊存在理论间隙。因此在轧机的轧制过程中，需要注意其设备运行不稳定的问题，避免因为轧机自由状态引发的各类问题。为了保证工作辊在轧制过程始终保持稳定的状态，需要对相对工作辊中心的支承辊连线的偏移距e，以及偏移距大小对工作辊轴承反力，在轧制过程呈现e＞0的关系，且保持稳定的作用方向。

可知，偏移距 e=e0+（3～5）mm：

本项目实际选取e=6mm

随着用户对轧制成品纵向厚差的要求越来越严格，同时为了减小轧制过程中因为自身的不稳定对设备的影响，必须要对其纵向后差进行合理控制。在具体设计过程中，需要把工作辊相对支承辊接下合理的设定一个偏心距，而且在牌坊外侧设置有专门的支承辊侧向压紧缸，使工作辊和支承辊在轧制过程中紧密贴合，减小冲击。在确定偏移距过程中，需要对吃透的基础进行了解，并充分加以利用。

2 机架强度计算

该四辊可逆式轧机，最大轧制力P=55000kN，用户要求轧机机械静压靠刚度（不包括AGC缸）≥8 000kN/mm，即轧机轧制闭环总变形≤6.9mm。机架是机架装配中核心零件，需进行刚度、强度等计算，通常机架的刚度占轧机整体刚度的20%。在满足刚度要求的前提下，适当提高百分比，可以有效的减少设备重量，降低成本，提高市场竞争力。目前，利用计算机有限元分析得到机架的应力分布及变形情况是最常用的计算方法。

2.1 有限元计算模型

该轧机机架具有一定对称性，因此分析时取相对薄弱一半进行分析。在上横梁压下螺孔表面和下横梁上表面施加均布轧制压力，如果其结构是对称状态的，那么在对称面上限制其法向位移。在牌坊上腰块安装凸台施加了弯辊力WGL。

2.2 分析结果

在最大轧制力和弯辊力作用下，机架的应力分布如图1所示。

图1 机架计算模型简图

其等效应力的最大值位置与最大主应力的最大值位置相同，都位于上横梁压下螺孔根部R36圆弧处。等效应力的最大值为79.32 MPa；最大主应力最大值为108.6 MPa。安装凸台R8圆弧处应力值如图中标示，该处等效应力最大为61.94 MPa，最大主应力最大为96.83 MPa。

机架的变形用其位移量分布图表示，最后可知，机架立柱向内收缩量约为0.71mm；机架纵向伸长约为1.49mm。

根据机架的变形情况可计算出其单片机架刚度为：K=27500 kN/1.490 mm=18456.4 kN/mm。

3 工作辊支承辊轴承座的计算

工作辊轴承座和支承辊轴承座是轧机结构中的重要部件，为了解其性能，对轴承座进行了应力分析，得到了应力分布情况。

3.1 有限元计算模型

有限元计算模型建立是最关键的一个环节，不仅对工作辊轴承座的最大效应力计算具直接影响。因此必须要对，辊轴承座和支承辊轴承座具体情况进行全面的探究，经过适当的简化与科学合的设计，可以建立与之相适应的有限元计算模型。在这一模型建立中，其最大弯辊力（2500 kN/单侧）以面载荷的形式施加在相应位置，最大轧制力（27500 kN/单侧）通过轴承与轴承座的接触施加。只有满足这一要求，才能提升模型建立的有效性。

3.2 计算结果

通过对工作辊轴承座在最大弯辊力和最大轧制力的作用下的等效应力分析。不仅可以合理设计互最大主应力分布图，而且还可以设计X方向位移分布图、Y方向位移分布图；通过制作相应的图形，可以为其计算奠定良好的基础。与此同时，还可以根据相应的图形对其相应效力进行了解。

3.3 结论

通过对相关图形与其效力分析，可以有效的计算结果，最终可知工作辊轴承座等效应力最大值为83.81 MPa，最大主应力的最大值为133.9 MPa，X方向平均变形为（|0.1472|+|-0.0978|）/2=0.123 mm，Y 方向平均变形为（（1.671-1.329）+（1.134-0.768））/2=0.354mm；支撑辊轴承座等效应力最大值为164.0MPa，最大主应力的最大值为77.38 MPa，X方向平均变形为（|0.370|+|-0.378|）/2=0.374 mm，Y 方向平均变形为（（|0.843-0.715|）+（|-0.408+0.184|））/2=0.176 mm。