轧机设计说明书

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1、毕业设计说明书设计题目:HC六辊轧机木体设计设计人：指导老师：班 级：材料科学与工程学院2011年6月10日材料科学与工程学院毕 业设计 任务书专业班级：设计人：设计题目：440/ 570/ 1500X1850mmHC轧机本体设计设计参数：1. 原始参数：1.1来料材质：镁合金：AZ31、ME20M、AZ40M 等屈服极限：125-200MPa11.2来料规格：来料厚度：8-10mm来料状态：铸轧卷来料宽度：1000-1600mm1.3成品规格：成品厚度：0.5-1.5成品宽度：1000-16002. 设计内容2.1 440/ 570/ 1500 X 1850mm六辊HC轧机本体设计2.2提出

2、该轧机所需电气系统、液压系统设计要求设计时间：2011年4月26日 至2011年6月10日设计人（签字）:指导教师（签字）：教研室主任（签字）：附注：本课程设计任务书由学生附入设计说明书内。1. 国内外镁合金板带轧制的发展现状72. 目前我国现有镁合金板带生产技术及经济效益分析及解决方法82.1 我国现有镁合金板带生产技术简介82.2 我国现有镁合金板带生产技术经济效益分析及解决方法83. 应运而生的镁板带热风温轧法工艺及设备103.1 镁合金板带热风温轧工作原理： 103.2 热风温轧工艺过程概述 103.3 镁合金板带热风温轧机组主要设备组成、设备用途114. HC轧机本体设备组成及主要技

3、术参数124.1 HC轧机本体组成 124.2 HC轧机的机组装机水平 124.3 HC轧机的主要工艺参数 134.4 HC轧机本体主要设备参数 145. 主要轧制力能参数的计算155.1 轧制力的计算 156. HC轧机主要结构尺寸的校核计算196.1 轧辊的确定 196.2 轧辊轴承的选择 196.3 轧机轴承的校核计算 207. HC轧机本体主要结构件受力计算227.1 工作辊的主要受力计算 227.2 支承辊主要受力计算 227.3 HC轧机液压传动计算 228. 镁及镁合金的基本性质268.1 镁的基本性质 268.2 镁合金的基本性质 269. 镁合金的应用349.1 镁合金在航天

4、航空中的应用 349.2 镁合金在电子器材中的应用 359.3 镁合金的前景 3610. 镁合金的分类383911.参考文献摘 要镁合金具有比现有金属材料更优越的综合性能，被誉为“21世纪绿色工程材料” 2 但我国镁合金板带轧制技术滞后发展，导致成本居高不下；我国镁资源储量世界第一，原 镁年产量世界第一，原镁出口世界第一，由于科技落后，体制所限等原因，我国镁出口多 是廉价初级产品，经济效力差，大量利益被发达国家攫取。所以研发高效低耗的镁板带生 产工艺及设备，已经成为影响国家利益的重大问题。为了解决此问题，镁板带热风温轧法 工艺设备应运而生（专利号201010103874.1）。本文旨在解决其中

5、的关键设备440/ 570/ 1500X 1850mmHC六辊HC轧机本体的主要计算与设计问题。关键词：镁合金；热风温轧；六辊轧机AbstractMagnesium alloy has the existing metal materials more superior than the comprehensive performance of 21 century, known as the green engineering materials 2, but our country magnesium alloy board tape rolling technology developm

6、ent lags behind, lead to cost too high; Magnesium resources in China, the worlds first reserves in the world, the first annual magnesium magnesium export world first, thanks to technology, such as the limit of the system behind reason, our country magnesium export more is cheap primary products, poo

7、r economic effect, a large number of interests by developed countries grab. So the research and development of high efficienc y and low energy consumption with magnesium board production technology and equipment, has become the major issues affect the interests of the state. In order to solve this p

8、roblem, magnesium board tape hot air temperature rolling method process equipment arises at the historic moment (patent no. 201010103874.1). This paper aims to solve the key equipment/phi phi 440 570 / phi 1500 x 1850 mmHC six roller mill the main computing ontology studying HC and design problem.Ke

9、ywords: magnesium alloy; Hot air temperature rolling; Six rolling machine1. 国内外镁合金板带轧制的发展现状据资料介绍自上世纪80年代以来，随着镁合金板带应用的扩大，中国、美国、德国及 澳大利亚等国对镁合金板带的轧制工艺及设备进行了大量研究。积累了很多经验，对镁 合金板带轧制技术的发展起到了很大的推进作用。1982年，美国道屋公司成功铸轧出600mm宽，6.4-7.6mm原AZ91B镁合金带坯。经过 3道冷轧轧成厚1.6的带材卷。在轧制过程中带材未产生裂边，质量良好，已成功用于制 造照明感光板，从此以后美国对镁及镁合金轧

10、制技术的研究与开发处于活跃阶段。2003年，德国SZMT公司一台现代化轧机投产，可以生产宽度1860，最小厚度1.0的 镁合金薄板，该薄板具有优质表面和良好的力学性能，很强的抗腐蚀性能。该公司后来得 到德国教育与研发部、运输工业超轻镁板带项目的资金支持，研究工作方兴未已。澳大利亚CSIRO公司从2003年开始研究镁合金板带轧制技术，其目的是大幅度降低镁 板带生产成本和提高镁板带的使用性能到2004年已成功生产宽600、厚0.5的薄板，用于 汽车钣金件与3C产品壳体。2005年该公司与镁国防有限公司签订镁管、板生产工艺合作 协议，共同研发镁板带先进技术。2007年韩国浦次公司于全罗南道合作投产2

11、55亿韩元，建设镁板厂，生产能力3000t/a, 因缺乏资料，未知其产品规格及应用状况。我国镁板带的研究开发生产源于1965年，经过近50年的发展已经取得世人瞩目的成 就。主要由中铝洛阳铜业公司、闻喜银光公司、福州华镁公司、重庆奥特公司最具代表性， 其中中铝洛阳铜业公司生产的AZ31B-H24镁板中厚板（厚18-25mm）。通过美国军工ASM4377 审查，赢得美国公司的认可，得到美国公司的订单。使我国镁合金板带产品在国内外高端 市场占有一席之地。但是，由于我国镁合金板带生产企业基本采用常规轧制方式，技术陈旧落后，成本居 高不下，镁合金薄板售价高达20-40万元/t，严重限制了镁合金板带的应用

12、推广。我国镁资源储量世界第一，原镁年产量占全球1/3，是原镁生产大国。出口量占年产 量的80%以上，是原镁出口大国，由于技术落后，体制所限等原因，我国镁产品出口多是 廉价的初级原料，经济效益很差，大量利益主要被发达国家攫取。所以研发高效低耗的镁 板带生产工艺及设备已经成为影响国家利益的重大因素。得到国家产业政策支持，也是 国内轧制设备研发厂商长期来梦寐以求的目标。2. 目前我国现有镁合金板带生产技术及经济效益分析及解决方法2.1我国现有镁合金板带生产技术简介以中铝洛阳铜业公司为例。我国目前成批量工业化生产镁合金板带的常规工艺流程: 原料准备I卜|熔炼镁锭|调整成分|铸造扁锭| |锯切铣面|每3

13、道轧制加热一次每3道轧制加热一次由于上述的问题造成镁合金板带加工生产成本过高，与铝合金板带相比缺乏性价比优 势，从而严重制约了其应用市场的扩展，极大地限制了镁合金的发展。因此，开发适用于 镁合金板带低成本、短流程生产技术，是扩大镁合金应用所必须解决的关键技术。2.2我国现有镁合金板带生产技术经济效益分析及解决方法与铝合金板带先进生产工艺相比，上述镁合金板带生产工艺流程有明显的低效高耗工 艺，应研究解决：2.2.1锯切饨面工艺经济效益分析及解决方法锯切铣面经济效益分析：由于镁合金铸造工艺及设备技术水平落后，铸造缺陷如缩孔、疏松、有害夹杂等存在， 必须切头切尾，铣去表面缺陷，单边加工量最大将达到1

14、5mm左右，按200X1200X3000 镁合金铸锭计算，仅锯切头尾铣削表满一项将增加成本高达9.4%。替换锯切铣面工艺的方法：鉴于东北大学2003年采用双辊铸轧和冷轧的方法已经生产出0.97mm的AZ31B镁合金 薄板的工艺试验将其试验成果产业推广，即可由原来的熔炼铸锭工艺改成连续铸轧带坯 工艺，就可解决镁锭锯切铣面，仅此一项降低成本9%是有可能的。2.2.2反复加热工艺经济效益分析及解决方法反复加热工艺经济效益分析：分析上述工艺可知镁合金品体在常温下为六方体品格结构，品体中只有一个，在室温 和低温条件下难于塑性成形，在常温下轧制容易脆裂，难以进行塑性成形加工。一般镁 合金材料在200以上塑

15、性明显提高，250C以上塑性提高更大，因此传统镁合金板带生产， 特别是薄板的生产，需要在200C以上温轧成形，所以必须反复加热，才能保证轧制。按 照参照轧钢加热损耗计算，加热一次增加成本1.5%，按平均压下率30%计算，200mm的镁 合金扁锭锭需轧制15道次，按每3道次加热一次计算，共需加热5次，仅此一项增加成本 7.5%。替代反复加热的工艺方法借鉴炉卷轧机的成功经验，使铸轧的卷坯在加热炉内加热到设定温度，再套装到开卷 炉，开卷机卷筒上加热保温。然后开卷轧制，在镁带坯开卷轧制的过程中，采用连续热风 吹拂镁合金带坯表面的方法，使热风能量补充在轧制过程中镁板带的温降，就有可能满足 镁板带轧制过程

16、中的温度需要。3. 应运而生的镁板带热风温轧法工艺及设备综上所述，根据镁板带轧制的工艺特点需要，经过多年的理论研究和轧制实践探索， 提出镁板带热风温轧工艺及设备，并申报专利。（专利申请号201010103874.1）3.1镁合金板带热风温轧工作原理：镁合金板带热风温轧工作原理：在镁板带轧制过程中，借助管道热风的连续吹扫，使 镁合金板带上下表面在轧制过程中得到满足正常轧制所需温度，确保镁合金板带正常轧制。3.2热风温轧工艺过程概述天车把经过加热保温的镁合金带坯吊放在开卷炉储料台上，系统立即操作上卷小车横 移到镁合金带坯存放位置下对正中停止，然后操作上卷小车的辊型料架升起，把料卷托起， 使料卷中心

17、与开卷机卷筒中心等高，然后系统操作开卷机、卷筒缩径，保温炉底板和侧板 打开，系统再操作上卷天车向开卷机横移，使料卷对中套装到开卷机卷筒上停下，这是上 卷小车辊型料架下降到位，返回原起始位置，同时系统操作开卷机热风炉底板和侧板关闭。 系统同时操作开卷机卷筒涨径到位，借助摄像头的观察，开卷机压辊压紧料卷，操作控制 开卷机点动缓慢开卷，系统操作引料直头机的导板摆起伸出合适长度，引导开卷机来料沿 导板前行到合适位置，系统操作直头压辊工作，使得翘曲料头变直，用液压剪切去料头， 然后系统操作穿过送料，同时系统操作机组热风系统顺序打开，来料通过送料机上辊时停 下，系统操作送料机下辊抬起压紧来料，送料进入五辊

18、矫直机矫直，然后连续送料穿过轧 机左侧保温软帘进入机前热风炉加热后进入主轧机轧制，然后进入机后热风炉加热穿过保 温软帘。这时系统控制机后引料导板摆起伸出合适长度，在引料导板的引导下使来料对正， 送入卷取炉内卷取机卷筒钳口咬紧后，系统控制机后引料导板落下收回，送料机下辊落下 到位，五辊矫直机上辊升起到位，这时，系统控制开卷机、主轧机、卷取机建立初张力进 行穿带轧制，待卷取机卷筒上缠绕料卷达到设定圈数后，系统操作卷取炉侧门关闭，机组 热风系统打开，机组正常轧制开始，使开卷机、主轧机和卷取机建立正常张力进行升速轧 制，当机组速度达到正常轧制速度以后，机组进入匀速轧制。当开卷机卷筒上余料达到设 定圈数

19、时，系统控制开卷机、主轧机、卷取机以降于穿带速度继续进行轧制，同时系统操 作机前张力辊和机后张力辊投入工作，当料尾脱离开卷炉后，人工操作机组以点动速度继 续完成余料轧制。带材尾部到达轧辊设定位置时。机组停车，逆向运行了，料尾变料头， 卷取炉变成开卷炉，调整轧机压下量，切去不规则料尾，按前述方式逆向进行作业，经反 复多次轧制，达到设定轧制厚度，机组进行最后一道次轧制。当开卷机卷筒上余料达到设 定圈数时，系统控制开卷机、主轧机、卷取机以穿带速度继续进行轧制，同时系统操作机 前张力辊和机后张力辊投入工作，当料尾脱离开卷炉后，人工操作机组以点动速度继续完 成余料轧制。带材尾部到达轧辊设定位置时，操作卸

20、卷小车升起到位，用其辊型料架托住 卷筒上的卷材，并摩擦旋转，以防带尾脱离轧机后张力消失发生松卷。卷取完毕后，卷取 机卷筒缩径钳口松开，卷取炉侧门和底门打开，在卷取机推料器的配合下卸卷小车把卷材 从卷取机卷筒上卸下，横移到卷取机储料台。人工捆扎料卷后，卸卷小车下降，使料卷落 放到储料台上，等待入库。3.3镁合金板带热风温轧机组主要设备组成、设备用途3.3.1镁合金板带热风温轧机组设备组成镁合金板带热风温轧设备主要由上卷小车、热风开卷炉、开卷机、引料直头矫直机、 液压剪、机前热风炉、HC六辊液压轧机、机后热风炉、送料机、卷取机、热风卷取炉、卸 卷小车、热风系统、电控系统、液压系统等组成，机组组成如

21、图1所示。3.3.1镁合金板带热风温轧机组设备用途虽然该机组主要用于镁合金板带的生产，但是因为镁合金板带的产量有限，为了更好 的发挥设备效益，用户希望该设备可以承担钛合金板带、不锈钢板带的轧制。所以在轧制 的力能参数设计方面，考虑了上述材料轧制的需要。3.3.2设计分工考虑到设计进度的均衡性，受机组安排，本计算与设计只完成六辊轧机本体部分，其 他部分如热风系统、轧机主传动部分、液压系统、电控系统等安排专人完成。4. HC轧机本体设备组成及主要技术参数41 HC轧机本体组成六辊液压轧机本体（图2）、压上油缸装配（图7）、辊系总成（图3）、工作辊装配（图 4）、中间辊装配（图5）、支承辊装配（图6

22、）、机架油缸装配（图8）以及换辊装置平台抽 风罩、万向接轴、抱轴装置、平台液压站等组成。4.1.1机架装配（图2）机架装配：包含轨座、机架、横梁、机架镶块、工作辊锁板、支承辊锁板、中间辊抽 动装置等组成。两片机架和上下横梁用螺栓固紧后装配在两个轨座上成为整体机架，机架 材质为ZG270-500。在机架本体的操作侧装有工作辊锁板、支承辊锁板和支承辊压紧装置。 4.1.2辐系总成（图3）辊系总成主要由工作辊装置、中间辊装置、支承辊装置等组成。主要用于表达各辊的 装配关系和工作关系。4.1.3工作辐装置（图4）工作辊总成主要由工作辊、轴承、轴承座以及紧固装置等组成。4.1.4中间辐装置（图5）中间辊

23、总成主要由中间辊、轴承、轴承座以及紧固装置等组成。4.1.5支承辐装置（图6）支承辊总成主要由支承辊、轴承、轴承座以及紧固装置等组成。4.1.6压下油缸装置（图7）压下油缸主要由缸体、油基、自位装置、油缸密封件等组成。4.1.7机架油缸装配（图8）4.2 HC轧机的机组装机水平开卷机、卷取机、主轧机、采用全数字直流调速，机组PLC控制。全液压压上，厚度自动控制（AGC）；液压AGC系统具有恒位置控制、恒轧制力控制、 及倾斜自动调整控制等功能。轧机具有压下偏调、轧辊调零功能。工作辊、中间辊快速换辊。轧机电气系统具有过载保护，断带保护和紧急停车等安全保护系统。主机具有带尾自动减速、准确停车功能。轧

24、机速度控制数字显示。轧机轴承采用油气润滑。轧机具有工作辊、中间辊正弯辊控制和中间辊横移予设定等板型的调整手段。机组生产工艺联锁及故障报警采用PLC可编程控制，实现生产过程自动化。机组采用计算机控制，实现机组的生产过程控制，工艺过程实时参数和关键数据的 检测、显示和报警。4.3 HC轧机的主要工艺参数来料规格来料材质镁合金、钛合金、不锈钢等来料形状铸轧卷坯卷材内径0 610mm卷材外径0 2000mm(max)一来料宽度1000-1700mm一来料厚度6-8mm一来料松散度0.8一来料卷重（镁合金）7t (max)密度：(1.8)（钛合金）17t (max)密度：(4.4)（不锈钢）3t (ma

25、x)密度：(8.0)成品规格一卷材形状铸轧卷材成品内径0 610mm成品外径0 2000mm(max)成品松散度0.75一成品卷重（镁合金）6.6t（钛合金）16t（不锈钢）29t4.4 HC轧机本体主要设备参数轧机规格一最大轧制力最大轧制力矩穿带速度一轧制速度一工作辊规格工作辊重磨量中间辊规格中间辊重磨量一支承辊规格支承辊重磨量一工作辊弯辊力一中间辊横移力一中间辊横移量一传动方式一轧制线标高一主轧机电机功率0 440/0 570/0 1500 X 1850mm25000kN380kNm18m/min260m/min0 440-0 420 X 1850mm10mm （单边）0570-0540X

26、1850mm15mm （单边）0 1500-0 1460X1800mm20mm （单边）38.5t （单边）750kN425mm工作辊传动+900mm2X1000kW DC5. 主要轧制力能参数的计算5.1轧制力的计算440/ 570/ 1500 X 1850HC 轧机轧制工艺道次轧后厚度轧前厚度压F量压下率备注：h1HhS工作辊直径：440mmmmmm%支承辊直径：1500mm171030.3辊面宽度：1850mm24.972.10.3来料厚度：10mm33.434.91.470.3来料宽度：1700mm42.4013.431.0290.3轧制速度：260m/min51.68072.4010

27、.72030.3成品厚度：0.5mm61.176491.68070.504210.370.8235431.176490.3529470.380.576480.8235430.2470630.390.4900080.576480.0864720.155.1.1理论计算依据因为缺少镁合金板带在高温下的力能参数，包括轧制温度、变形速度、变形程度对变 形抗力的影响。考虑到镁和铝在元素周期表中同属第三周期相邻主族元素，有许多相似的 特性，按在室温条件下屈服极限相近的镁合金比对铝合金，寻找其在高温下的力能参数， 包括轧制速度、变形速度、变形程度，进行相关计算。根据文献，见表6-2-11，因为轧机长度L与平

28、均厚度h之比L 1。轧件宽度与有之 h比b 8。L/h 1，b/h8。轧件沿接触孤全部滑动，接触孤表面符合十摩擦定律，适用 h6-2-34公式计算。查文献知镁合金延伸强度为180MPa，查对应延伸强度180MPa的铝合 金为5052U0，查文献uh，知5052铝合金的热加工力能参数如图3-2-8A中C所示。5.1.2计算所用相关代号及公式H轧前厚度（mm）h轧后厚度（mm）h 压下量（mm）压下率D-轧辊直径R-轧辊半径u变形速度（s-i）B来料宽度（mm）v轧制速度（m/s）L-变形区长度（mm）F接触面积（mm2）M -热轧摩擦系数，取 =0.36 -中间系数Z -没道次屈服强度（kg/m

29、m2）K每道次金属强制流动应力（kg/mm2）nz引力状态系数（kg/mm2）p平均单位压力（kg/mm2）P 总轧制力（t）Mz轧制力矩（tm）N-电机功率（kW）n -总效率 取n =0.75变形速度：u=v/h0（Ah/R）0.5压下率： 二h/h0X100%查表得屈服强度z金属的强制流动应力K=1.15z取 =0.3，计算6 值，6 =p X（2D/h）0.5应力状态系数气=（2- ）/（ 6 ）X（1/（1- ）气（6 /2）-1）平均单位压力p=n XK接触面积 F=bX（RXh） 0.5总轧制力P=pXF/1000轧制力矩 Mz=2XPX0.5X（R/1000Xh/1000） 0

30、.5电机功率 W=MzX 1000X1.5/ （102XR/1000Xn ）5.1.3理论计算结果轧制速度：4.333m/s，来料规格：1700X10 （铸轧卷）计算结果见表5-1：道轧后轧前压下量压下温变形接触屈服金属的强制应力状态次厚度厚度率度速度面积强度流动应力系数hlH htuF5ZKnzmmmmCmm2kg/mm2kg/mm2171030.335050.60243673.795.1380915.16617.44091.9300724.972.10.335060.48136540.116.1411915.33317.632951.9311433.434.91.470.335072.28

31、830571.657.340115.49917.823852.0008842.4013.431.0290.335086.40125578.088.7731315.66618.01592.1615151.6802.4010.72030.3350103.2621400.1610.485915.83318.207952.4545061.1761.6800.50420.3350123.4317904.6612.533015.99718.396552.9584670.82351.1760.35290.3350147.5214980.1114.979816.16618.59093.8293380.5764

32、0.82350.24700.3350176.3212533.2617.904316.32318.771455.3973090.49000.57640.08640.15350149.027414.77630.263816.41618.87844.05138表5-16. HC轧机主要结构尺寸的校核计算6.1轧辐的确定6.1.1工作辊结构尺寸的校核计算查文献知：d=(0.5-0.55)D，由于工作辐轴承结构安装位置改动，根据现有轴承校准，取d=240， d/D=240/440=0.545在允许范围内，说明在满足使用的条件下，使轧辐辐颈取得较大值， 增加了辐颈的安全系数。工作辐其他结构尺寸轧机轴承、推

33、力轴承的确定由设计依次确定。6.1.2中间辐查文献知：d= (0.5-0.55) D，根据现有轴承校准，取 d=320，d/D=320/570=0.561 (0.5-0.55)， 满足使用的条件下，使轧辐辐颈取得较大值，增加了辐颈的安全系数。中间辐其他结构尺寸轧机轴承、推力轴承的确定由设计依次确定。6.1.3支承辐查文献uh知：d= (0.5-0.55) D，根据现有轴承校准，取d=900，d/D=900/1500=0.6(0.5-0.55)， 满足使用的条件下，使轧辐辐颈取得较大值，增加了辐颈的安全系数。支承辐其他尺寸轧机轴承、推力轴承的确定由设计依次确定。6.2轧辐轴承的选择6.2.1工作

34、辊轴承的选择根据工作辐辐径直径260，选择(JB/T5389.1-2005)FCD5276280四列圆柱滚子轴承(260 X380X280)，(Cr=2420kN,Cor=6250kN)，主要用于承受径向力。选择(GB/T5859-1994)29348 推力调心滚子轴承29348 (240X380X85)，(Cr=1583kN,Cr=6014kN)，主要用于承受轴向力。 6.2.2中间辐轴承的选择根据中间辐辐径直径320，选择(JB/T5389.1-2005) FCD 6488300四列圆柱滚子轴承 (320X440X300)，(Cr=2190kN,Cr=5360kN)，主要用于承受径向力。选

35、择(GB/T5859-1994) 29448推力调心滚子轴承(240X440X122)，主要用于承受轴向力。6.2.3支承辊轴承的选择根据支承辐辐径直径900mm，选择(GB/T5389.1-2005) FCDP 180244840四列圆柱滚 子轴承(900 X 1220X 840mm), (Cr=26400kN,Cr=80000kN)，主要用于承受径向力。选择 (GB/T5859-1994)推力调心滚子轴承(560X850X 175), (Cr=4340kN,Cr=10800kN)，主要 用于承受轴向力。63轧机轴承的校核计算6.3.1工作辊轴承的校核计算工作辐轴承在轧制过程中承受轧制引起的

36、轴向力，承受弯辐引起的径向力。查：文献12知，在正常情况下弯辐力为最大轧制力的1.5% (本设计取2.0%)文献13知，在正常情况下工作辐受到的最大轴向力为最大轧制力的2.0% (本设计 取 2.5%)已知：最大轧制力Q=25000kNQ最大弯辐力P=2.0%XQ=500kN最大轴向力N=2.5% X Q=625kNQ查:工作辐径向轴承FCD5276280四列圆柱滚子轴承，额定动载荷Cr1=2720kN工作辐轴向轴承29348推力调心滚子轴承额定动载荷Cr2=1583kN查：文献14，根据表7-2-31满足正常使用S =1-3.5 0径向受力安全系数 S01=Cr/P=2720/500=5.4

37、41-3.5轴向受力安全系数S02=1583/625=2.53 1-3.5工作辐轴承径向受力强度、轴向受力强度校核计算通过。6.3.2中间辊轴承校核计算中间辐轴承在轧制过程中承受轧制引起的轴向力，不承受外界施加的径向力，在径向 只承受摩擦引起的阻力。这些阻力与轴承的径向允许载荷相比，可忽略不计。所以中间辐 只需校核其再轧制过程中所受到的轴向力。查：文献13，在正常情况下，中间辐受到的最大轴向力为最大轧制力的2.0%，(本设 计取2.5%)。已知：Q、Q查中间辐轴向轴承29448推力调心滚子轴承额定动载荷Cr3=540kN，轴向安全系数So1583/540=2.9 1-3.5中间辊轴承校核计算通

38、过。6.3.3支承辐轴承校核计算支承辊轴承承受轧制引起的轴向力，又承受压下油缸产生的径向力。查：文献知正常情况下每个支承辊承受的最大径向力为最大轧制力的一半文献12支承辊受到的最大轴向力为最大轧制力的2.0% （本设计取2.5%）已知：最大轧制力Q=25000kN最大径向力P=1 Q=12500kN2最大轴向力N=2.5%Q=625kN查:支承辊径向轴承FCD180244840四列圆柱滚子轴承的额定动载荷q26400kN支承辊轴向轴承293/560推力调心滚子轴承额定动载荷Cr2=6330Kn径向受力安全系数 SOCr/P=26400/12500=2.11-3.5轴向受力安全系数 S2=C/P

39、=6330/625=10.132.5.支承辊轴承校核计算通过。7. HC轧机本体主要结构件受力计算71工作辊的主要受力计算工作辐辐颈承受弯辐力产生的弯曲应力和主电机产生的扭转应力的合成应力。按电机功率2X1000kW, V=260m/min,工作辐D=440,计算单个工作辐最大扭矩：n= 260 x 1 =188r/min 440 x 兀M = 955 x 1000 =5079.8kgm n 188按文献知，由设计知工作辐最小受扭矩d=216,其扭转应力为：T =勺=5079 .8 x wo =2.52kg/mm2=25.2MPa 0.1 d 30.2 x 216 3由设计知，最大弯曲应力发生

40、在最大弯辐与最大宽度轧制时，由设计知其最大力臂距离L=478,最大受弯矩d=260,最大弯矩：M=50X0.478=23.9tm WZ 二 L = 23 .9 x 1000 x 1000 =13.59kg/mm20.1d 30.1x 260 3按第四强度理论校核：Z d4= Jb 2 + 3c 2 =J13.59 2 +3x 2.52 2 =14.27=142.7MPaV 140-150MPa工作辐强度设计通过。72支承辊主要受力计算当支承辊与中间辐辐身重合时，弯曲应力最大。由设计知：C=638, d=900M= P C= 1 x 1250 x 0.638 =392.75tm 22Z = M

41、= 392 .75 x 1000 x 1000 10.94kg/mm2=109.4MPaV140-150MPa0.1d 30.1 x 900 3支承辐强度设计通过。7.3 HC轧机液压传动计算HC轧机本体的液压传动主要分为五类:1）液压轧辐平衡2）轧辊弯辊3）轧制压上4）中间辊的抽动5）轧辊的锁紧7.3.1轧辐液压平衡的计算轧辊平衡旨在消除因轧辊压下传动中相关零件存在的安装间隙所引起的冲击现象，改 善咬入条件，稳定轧辊辊缝，提高轧制精度。查文献（3-25 ）公式知：Q=KG=np瓯生4Q一平衡系统中产生的最小平衡力tG一被平衡件的重力kgK平衡装置中的过平衡系数K=1.2-1.5取K=1.35

42、P一平衡缸压力MPan平衡缸数量4dg一平衡缸直径mm上支撑辊平衡计算上支承辊平衡油缸直径计算由设计知：上支承辊装配重量为G=64.8t, P=25MPa （未考虑万向接轴重量）dg= ：4 x Kx G，4X1.35 X 64.8 顷3 =0.56cmF10mmn x p x 兀4 x 250 x 兀上支承辊油缸行程计算上支承辊油缸行程计算要考虑到在轧制线以上。工作辊、中间辊、支撑辊在最大直径 和最小直径时都要能够起到平衡作用和换辊时各辊至少要保持5mm的间隙，还要有余量。所以在各辊最大直径状态，至少要有10mm的上升行程，保证换辊。现在设计为25mm， 留有15mm的余量。在各辊最小直径时

43、，最少要有60mm的下降行程，现在设计为90mm，留 有30的余量。7.3.2上中间辊平衡油缸计算上中间辊平衡油缸直径计算由设计知，上中间辊装配重量G=16t，取P=12MPadg= ：4 x Kx G = ：4X 1.35 妇6 xL0 3 =7.57cm80mmn x p x 兀4 x 120 x 兀上中间辊平衡油缸行程的计算上工作辊平衡油缸行程要考虑到各辊在最大直径时要有5mm的上升行程，保证换辊。现设计为20mm，留有15mm的余量。7.3.3工作辐弯辐油缸的计算工作辊弯辊油缸直径的计算有前计算确定单边最大弯辊力N=50t、n=2，则：N=nXn X dg 2x 250 =5X 104

44、4只：4 x 50 x 1000dg=，=11.28cmV 兀 x 2 x 250考虑到弯辊有较大的调整余量，取dg=140cm。工作辊弯辊油缸直径的计算工作辊弯辊油缸行程要满足最大辊和最小辊的平衡，弯辊和换辊时的行程需要，按需 要确定为105mm。7.3.4中间辐抽动油缸直径的计算按前计算知，中间辊满足双向抽辊力为75t，设计选型JB/T 6134-2006，F1-250/140 X425油缸（活塞直径D=250mm、活塞杆径d=140mm），系统压力25MPa，最小拉力84t，最 大推力122.7t，满足要求且有一定的余量。工作辊弯辊油缸行程的计算查文献12知：中间辊移动最大距离Smax,

45、按下式计算L一工作辊长度1850mmBmin =最窄轧制宽度1000mmSmax=425mm7.3.5轧相锁紧缸的设计轧辊锁紧缸主要用于工作辊和支承辊轴向锁紧。锁紧缸主要克服摩擦力把插板插入轴 承座止口内即可。按经验选定油缸活塞直径80、活塞杆直径40、油压12MPa推力：6t、推力：4.5t、行程：31mm可满足需要。附录8. 镁及镁合金的基本性质81镁的基本性质镁的原子序数为12,相对原子质量为24.32，电子结构为1S22S22P63S2,位于周期表 中第3周期第2族.镁的晶体结构为密排六方，在25时的晶格常数为a=0.3202nm, c=0.5199nm；晶胞的轴比为c/a=1.623

46、7.镁的其他一些重要参数详见表1.1。表1.1镁的性质镁的性质数值镁合金性质数值密度（室温）/kg m-31.738X103泊松比0.33燃点/K905电阻/Q47熔点/K923再结晶温度/K423沸点/K1380融化潜热/KJ kg-1360镁在20C时的密度只有1.738X 103kg/m3,是常用结构材料中最轻的金属，镁的这一特 性与其优越的力学性能相结合成为大多数镁基结构材料的应用基础。镁在20C时的比热容 为1025J/（kgK），镁的体积热容比其他所有金属都低。此外，合金元素对镁的热容影响 也不大，因此，镁及其合金的一个重要特征是加热升温与散热降温都比其他金属快。镁在金属中是电化学

47、顺序最后的一个，因此还具有很高的化学活泼性。镁的室温塑性 很差。纯美单晶体的临界切应力只有（4849）X105Pa，纯美多晶体的强度和硬度也很低， 因此都不能直接用做结构材料。纯美的主要用途是配制镁合金及其他合金，以及炼钢中脱 硫。8.2镁合金的基本性质纯镁的力学性能很低，不能直接用作结构材料，但通过形变硬化、品粒细化、合金化、 热处理、镁合金与陶瓷相的复合等多种方法或这些方法的综合运用，镁的力学性能将会得 到大幅度的改善。在这些方法中，镁的合金化是实际应用中最基本、最常用和最有效的强 化途径，其他方法往往都建立在镁的合金化基础上。镁合金是镁的合金化产品，是目前最 广泛实用的镁基材料。普通镁合

48、金的密度为（l.3-1.9）x103kg/m3，最轻的镁合金（Mg-Li合 金）的密度仅为0.95X 103kg/m3，可漂浮于水上。常规镁合金比铝合金轻30%50%，比钢铁 轻70%以上，应用在工程中可大大减轻结构件的质量。同时，镁合金的比强度和比刚度较 高，具有优良的阻尼减震性能和高的尺寸稳定性，高的热导率，优良的电磁屏蔽性能，能 承受较大的冲击振动负荷。此外，镁合金具有优良的切削加工和抛光性能，易于进行铸造 和热加工，可生产各类铸件、锻件以代替铝合金使用。镁合金性能的另一特点是屈服强度 较低，压力加工制品具有比较明显的方向性。尤其易于回收利用，具有环保特性。镁合金 具有优良的力学性能，特

49、别适用于轻质结构件。镁合金的这些优点使其被誉为“21世纪绿 色工程金属结构材料”，并将成为21世纪重要的商用轻质结构材料。镁合金的主要缺点是在潮湿大气中抗蚀性差，缺口敏感性较大。这是因为镁的化学活 性很强，电动序在常用金属中最低一位，镁在空气中不能形成有保护性的氧化膜，这种膜很 脆且不致密。镁在潮湿大气、淡水、海水及绝大多数酸、盐溶液中易受腐蚀，因此在生产、 加工、贮存和使用期间，应采取适当防护措施，如表面氧化处理或涂漆等。镁与其他金属 接触时，会发生接触腐蚀，在和铝合金（Al-Mg合金除外）、铜、铜合金及竦基合金组装时， 接触面上应垫以浸油或浸石腊的硬化纸。镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之

50、一，镁的比重是1.74g/cm3,只有铝的2/3、钛 的2/5、钢的1/4；镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好，并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、 切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。镁合金的比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；比刚度与铝合 金和钢相当，远高于纤维增强塑料；耐磨性能比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金A380；减 振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。表1镁物理性能的优点物理性能单位AZ91AM60A380 DCA356 T6尼龙ABS钢Sp比重g/cm31.811.792

51、.742.691.41.057.8传热系数W/m0k5161961590.330.2814膨胀系数m/m0k2625.62221.534.576.512减振性能%35MPa29521.2比热J/L0k1900264025901200熔化潜热kJ/L6731066凝固范围0C470-595540-615540-595555-615腐蚀失重3 天 5% NaCLMg/cm/d0.020.050.10.5镁机械性能的优、缺点和压铸铝合金相比，镁除了上述物理性能等优点，还具有较高的机械性能。镁的强度 和刚度要明显好于塑料，延伸率和冲击抗力则明显好于压铸铝合金。见下表2。镁的强度和硬度比钢低很多。它的拉

52、断强度和疲劳强度也比铝低，见下表3。但是， 它的性能重量比（性能/比重）要明显好于所比较的其它材料。从绝对值讲，钢的性能是所有 汽车材料中最好的。但镁的屈服强度比是钢的二倍，模量比几乎相同。更有利的是，镁部 件在设计和铸造时，可通过变化截面，布置加强筋和改善表面特性，来减轻材料性能低的 不利因素，以保证镁部件的质量和耐用性。表2镁机械性能的优点机械性能单位条件AZ91DAM60AI A380压铸合 金AIA356T6尼 龙ABS钢拉断强度MPaAmbient23022032026219545330屈服强度（拉 伸）MPaAmbient15016018517040200屈服强度（收 缩）MPa1

53、65186剪切强度MPa140214205RB疲劳强度MPa5x108cyc8260145900.1%蠕变强度MPa1250C3434135无缺口冲击强 度Joules6223.511有缺口冲击强 度Joules1.53.2延伸率$38-154581730-50弹性模量GPaAmbient454572738.92.1207剪切模量GPaAmbient14272883布氏硬度65608080140泊松比0.350.350.330.30表3镁机械性能的缺点机械性能单位条件AZ91DAM60AI A380压铸合 金AI A356T6尼 龙ABS钢拉断强度MPaAmbient2302203202621

54、9545330屈服强度（拉 伸）MPaAmbient15013016018517040200屈服强度（收 缩）MPa165130186剪切强度MPa140214205RB疲劳强度MPa5x108cyc8260145900.1%蠕变强度MPa1250C3434135无缺口冲击强 度Joules6223.511有缺口冲击强 度Joules1.53.2延伸率$38-154581730-50弹性模量GPaAmbient454572738.92.1207剪切模量GPaAmbient14272883布氏硬度65608080140泊松比0.350.350.330.30镁加工性能的优、缺点：镁有很好的加工性能

55、，也就是说有很好的铸造性能。和其它材料比，它的制造成本很 低，见表4,值得重视的是，尽管每公斤镁锭的价格要比铝和铁贵一些，但它单位体积的 成品价格几乎是一样的。镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件。镁单位体积的熔化潜热只有铝的 2/3,比热只有铝的3/4，并且有非常低的溶铁性。这些特性使镁压铸件达到和铝几乎相同 的生产成本/每公斤。如果再应用生产效率很高的HOT RUNNER技术（例如THIXOMAT的最 新成果），镁压铸部件的生产成本比铝还要低很多。当然和其它材料比，镁加工也具有一些增加成本的特性，论述如下，见表5表4镁加工性能的优点序号优点1溶化成本只有铝的2 / 32压铸生产效率比

56、铝高25%，金属模铸造比铝高300500K，消失模铸造比 铝高200%3镁铸件的表面质量和外观明显比铝好（因为模具的热载荷减小，可降低检查 频率）4模具寿命是铝的2倍（或更多，根据模腔形状）5镁脱棋斜角可很小（可取消随后的机加工），而且表面成形好（因为镁的粘度 低）表5镁加工性能的缺点序号缺点1和铝金属模铸造相比，镁压铸生产有较高的残余废料率（和铝压铸废料产出 率相比）2镁压铸或THIXOMOLD的生产设备投资很高。和铝重力/低压/硝模等工艺 比，镁压铸机很贵（因为需要较高的锁模力和充型射料速度），当然它的生 产率也是前者的4倍3镁压铸需要较高的试模成本和较长的试制时间，而钢制部件（制造采用简

57、单 的焊接技术按图加工）或塑料部件（可采用低成本原型工装）则简单得多4和铝低压或金属模铸造比，镁压铸需要较高的模具成本。因为压铸模大并 复杂，还要承受高锁模力（当然高生产率也可降低单件产品的成本）5镁压铸和铝压铸相比，其烧损率要高50K，也就是4%比2 % （因为镁的较 高的表面活性）6镁压铸屑片的回收成本.比铝高，干燥的镁屑片不容易回收，潮湿的就更 不容易了，必须非常小心，防止着火镁合金与几种材料的性能比较:性能参 数比重 g/cm3抗拉强度Mpa比 强 度屈服强度Mpa延伸 率弹性模量Gpa比刚 度导热系数w/mk减震系数AZ91D1.8125013816074525.865450A380

58、2.7031511616037125.91005碳钢7.86517804002220024.34215ABS1.039693600.98.2.1合金元素的作用合金元素影响镁合金的力学、物理、化学和工艺性能。下面分别介绍镁合金中长见合 金元素的作用。(1) 铝元素：改善合金铸造性能，但有形成显微缩松的倾向，是固溶强化元素，在低 温(l20C)时沉淀强化。对腐蚀性能影响较小，Al在固态Mg中有较大的固溶度，其极限 固溶度为12.7%，而且随着温度的降低显著减少，在室温下的固溶度为2.0%左右，Al可改 善压铸件的可铸造性提高铸造强度，但是Mgi7Ali2对镁合金加工性能有显著影响。在变形镁 合金中Al含量一般控制在3%5%，在铸造镁合金中Al含量可达到10%；(2) 锌元素:增加熔体流动性，弱品粒细化剂，Zn在镁合金中的固溶度为6.2%，其固 溶度随温度的降低而显著减少。Z