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毕业设计（论文）
第 3 章 轧制力及其力矩的计算
3.1 轧制力的计算
在计算中常用的公式有S.Ekelund公式、Sims公式、Stone等公式。在具体设计中应根据具体情况选择应用。 其中S.Ekelund公式实用范围是： 1) 热轧型钢时计算平均单位压力； 2) 轧制温度大于950℃，材质为Q235；
3) 轧制速度小于5m/s时。
轧制压力P等于平均单位压力p与接触水平投影面积F之乘积。
3.1.1 平均单位压力p的计算 本设计中选用S.Ekelund公式， S.Ekelund公式为：
p=(1?m)（K??3?） （式3.1）
式中： m——外摩擦对单位压力影响系数； K——静压力下单位变形力； ?——粘性系数； ?——平均变形速度。
其中第一项(1?m)是考虑外摩擦的影响，决定m的经验公式为：
m?1.6fR?h?1.2?h （式3.2）
H?h??式中： R ——轧辊工作半径，mm； ?h——压下量，?h?H?h。
第二项中乘积???是考虑变形速度对变形抗力的影响，其中平均变形速度值?用下式计算：
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??毕业设计（论文）
?=
?2v?hRH?h （式3.3）
式中： v ——轧制速度，m/s； 计算K和?的经验公式为：
K =（14－0.01）（1.4＋C＋Mn+0.3Cr）310Mpa （式3.4）
?= 0.01(14－0.01 t)310MPa.s （式3.5）
式中： t —— 轧制温度，℃；
C —— 以%表示的碳的百分含量，本设计中取0.14； Mn—— 以%表示的Mn的百分含量，本设计中取0.30； Cr——以%表示的Cr的百分含量，本设计中取0。 f的计算公式为：
f =?（1.05－0.0005 t） （式3.6）
对钢轧辊，?=0.9；对铸铁轧辊，?=0.8；由于本设计轧辊为钢轧辊， 本设计中?=0.9。
近年来，对S.Ekelund 公式进行了修正。按下式计算粘性系数：
?= 0.01（14－0.01）C'310MPa.s （式3.7）
式中C'决定于轧制速度。C'的选择见下表：
表3.1 粘度系数C'与轧制速度的对应表
轧制速度（m/s） ＜6 0.1 6～10 0.8 10～15 0.65 15～20 0.6 C' 3.1.2 接触面水平投影面积的计算
在简单轧制情况下，计算接触面水平投影面积F公式为：
F=Bl=
BH?Bh?R?h （式3.8） 2式中： B——轧件平均宽度；mm； l——接触弧长度；mm；
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BH、Bh——轧件轧前轧后宽度；mm； R——轧辊平均工作半径，mm； ?h——平均压下量，mm 3.1.3 左右辊轧制力的计算
轧辊为锻钢轧辊，则?=0.9，轧制温度为800～1000℃，根据（式3.6）
f =?（1.05-0.0005 t） 则f=0.65
轧辊半径取R=D/2=350/2=175mm，?h=0.5mm，H?3，h=2.5，设?h=0.5由左右辊一辊承担，则轧制力计算式中的?h=1mm，根据（式3.2）有:
m?则m=2.45
1.6fR?h?1.2?h
H?h 按照Q235碳钢的相关参数，轧制温度取下限800℃，碳含量C<0.22，Mn和 Cr取0。 根据式（3.4）
（1.4＋C＋Mn+0.3Cr）310Mpa K=（14－0.01t）
（1.4＋0.22）310Mpa = 97.2Mpa K=（14－0.013800）
根据相关文献，温度在950-1000℃的一般情况下，变形抗力K在60-80MPa之间，现在取温度为800℃，则变形抗力K可达100～120MPa，此处取K=120 Mpa，根据（式3.7）轧制速度v=3.5m/s ，则C'取0.1 则 ?= 0.01(14－0.01 t) C'310MPa.s=0.6 MPa.s 根据式（3.3）
2v?hR2?51??0.15 ?=
H?h5.5175?上述各参数带入（式3.1）的S.Ekelund公式，得单位压力：
p=(1?m)（K??3?）=（1+2.45）（120+0.1530.6）≈414.0
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根据(式3.8），计算接触面水平投影面积F。 F=Bl=
BH?Bh?R?h=80313.23=1058.0mm2
2则轧制压力P=p3F=41431058=430812≈43.0吨 3.1.4 上下辊轧制力的计算
同左右辊轧制力的计算方法，f=0.65，
?= 0.01(14－0.01 t) 310MPC'a.s=0.6 MPa2s，k=120 Mpa，此时
R=202.5mm。
m??1.6fR?h?1.2?h1.6?0.65202.5?0.5?1.2?0.5??1.87
H?h5.5 ?=
2v?hR2?50.5??0.085
H?h5.5202.5BH?Bh?R?h=120310.84=1272.0mm2
2? F=Bl=
p=(1?m)（K??3?）=344
则轧制压力P=p3F=437568≈43.8吨
3.2 轧制力矩的计算
3.2.1 左右辊的轧制力矩的计算
轧件的两个腿，在左右辊和上下辊之间，在两个辊间均有压下。但以左右辊间为主。驱动单辊的轧制力矩为：
M?P?l
式中： P——轧制力，t；
?——力臂系数，热轧时，?= 0.42～0.45，此处取?=0.45
l——轧制变形区长度，l?R?h=13.23mm。
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