一种轻压下拉矫机压力下力及水冷辊子计算与分析

李海锋，吴豪明

（河南济源钢铁（集团）有限公司，河南 济源 459000）

随着国内钢铁行业的逐渐发展，规模与实力逐渐增强，对钢铁产品质量及种类的要求逐渐增多。轻压下技术的出现，极大提升了连铸坯的芯部质量，防止铸坯产生多种缺陷，并且使得拉坯速度提高，以满足钢铁企业对产能和效率的提升。

设计制造高水平的连铸设备，首要的问题就是理论参数的计算与确定，并且应用现代的仿真手段来辅助设计计算，进一步提高设备的可靠性。轻压下拉矫机是大方坯连铸机的重要设备，其各种参数的确定将对连铸机的结构和能力产生较大的影响。本文以某钢厂大方坯连铸机轻压下拉矫机为例，详细介绍了压下力的计算，并对水冷辊受力变形进行仿真分析。

1 轻压下拉矫机压下力计算

当热坯经过拉矫机进行压下过程中，坯子承受了压力而发生塑性变形，不同的钢种及拉速对应不同的压下力。在炼钢车间中，压下力的计算有许多的公式，如采利珂夫公式、爱克隆德公式、西姆斯公式等。经过多种计算分析及实际工程的应用，西姆斯公式为炼钢车间计算热坯需要的压下力中最为接近实际需要的计算公式。

由于影响单位压力的大小及分布的主要因素，是变形区长度（即接触弧水平投影的长度）l与轧件厚度h的比值（将l/h称作变形区形状系数），其大小反映了接触面（如摩擦力）对轧件变形区的影响情况。在计算压下时，选用l/h≤ 0.118。

（1）作用在辊身上的平均单位压力为

式中，σ为变形阻力，在确定此数值时，必须考虑热变形温度、变形程度和变形速度的影响。计算时，可以近似地采用经验公式

平均变形速度

在计算平均单位压力时，一般不考虑辊子的弹性压扁，其变形区长度为

式中，R为辊子半径225mm；Δh=10mm；h0为进拉矫机前铸坯的厚度，此计算中定为330mm。

在拉矫机中，此处计算时，将铸坯温度估计为t=820℃。

在进行铸坯拉矫压下时，变形程度沿变形区是变化的，一般取平均值来计算平均变形程度：

综上式，可计算得到辊子的平均单位压力为P=16.09919875。

（2）在压下铸坯时，轧件与辊子接触弧上单位压力的总和即为总压力

式中，p为轧件与辊子接触弧上的平均单位压力；F铸坯与辊子间的接触面积在总压力垂直平面上的投影（简称为接触面积）。

此钢厂为辊径相同的情况即可用公式

因此，轻压下拉矫机总压力：

2 水冷辊仿真分析

经过对拉矫机压下力的计算，可得到一个结果。应用现代化的仿真方法，对拉矫机水冷辊进行分析，作用力施加在有水冷孔的位置，作用力的长度根据公式（4）计算。施加力以后得到如图1为辊子的位移变形，可以看出，辊子最大变形量为0.17mm，在允许的范围内。

3 结语

图1 位移变形

在对轻压下拉矫机的压下力进行计算，且对辊子进行设计时，可根据本论文中的计算方法，再根据压下力对辊子强度进行分析，来辅助设计。具体生产不同钢种，不同铸坯形状时，可相应地查阅相关资料进行设计。本文对轻压下拉矫机的选型设计提供了比较详细的数据参考和计算，可以作为工程技术人员轻压下拉矫机的一个参考。