一种热轧特殊钢棒材轧制力的计算方法

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摘 要：本文介绍了一种热轧轧制力的计算方法，并拓展应用到型钢孔型轧制条件。该方法针对特殊钢棒材的轧制力计算适用性好，可以用在棒材生产线轧机设备选型和新产品开发方面。

关键词：热轧轧制力的计算方法 孔型轧制

Abstract： In this paper， a method for calculating the force of hot rolling is introduced， and it is applied to the rolling of the groove. This method can be used to calculate the rolling force of special steel bar， and can be used in the selection of equipment and new product development.

Keywords： Calculation method Rolling force Groove rolling

1. 前言

多年来，关于热轧轧制力的计算有许多的理论公式和经验方法，如采利科夫公式、西姆斯公式、爱克隆得公式等。但经过与实际轧制力值的对比，这些方法没有一种可以得出令人满意的结果。特别是在特殊钢的棒材轧制方面在国内的各种文献中，都难于找到一个针对性好简单实用的轧制力计算公式。SKF钢厂及斯德哥尔摩皇家技术学会，通过将计算结果与测量值相结合，得出了不同钢种的曲线。本人在某特钢轧机改造项目中接触到该计算方法，在后来的生产实践中对该方法进行了验证。

2. 热轧时的轧制力计算

不同钢种的高温变形抗力是不同的，差别很大。研究一般特殊钢轧制力，轴承钢等含碳量在1%左右的钢种有很好的代表性。本文只列举了一个含碳量1%的钢种在900℃，1000℃，1100℃的曲线，如图2.1、2.2和2.3所示。曲线中给出了在h1/D值在一个较宽范围内热轧时的轧制力。曲线中给出了单位面积的轧制压力Pv是线性压下量r和参数h1/D的一个函数。对于每一个钢种，都有用于800，900，1000，1100和1200℃温度及50rev/min速度的曲线图。得到的结果仅包括r小于0.4的压下量。

c、宽展的影响

当轧制时轧件的宽展，即从轧制之前的b1到轧制之后的b2的轧件宽度的增加，会造成辊缝中的三维变形。仅当轧件的宽度与高度相比很宽时，则可能是二维变形。测定轧制力或单位轧制压力的大部分公式和方法，包括本文提供的一些曲线，都适用于宽展可以被忽略的宽高比。有些研究人员建议：为了忽略宽展的影响，b2/h1的比应至少为5。如果这个值低于5，实际的单位轧制压力则可能低于计算的值。

将一个薄带钢（h1/D=0.6）用于轧制力测量值（b2/h1值大约为2.5）与其它的轧制力测量值（h1/D在0.17和0.02之间变化，b2/h1比值在20和160之间）相对比，没有任何迹象表明2.5的宽高比会过低，而对宽展有过分的影响。与不同的宽高比进行对比，轧制力测量值还不能表明公式或曲线必须给出宽展修正系数。一般来说，h1/D值减小、压下率r值增加，相应宽展增加。可以忽略宽展影响的b2/h1值，主要取决于厚度比h1/D和压下率r值。

d、速度的影响

当温度和压下量恒定时，扁平材变形的屈服强度与变形速度之间的比或多或少在记录曲线中都是线性的。变形速度在轧制过程中会发生变化，但它与轧辊的转速成比例。

假设辊缝中的轧制压力在扁平材的变形过程中直接与屈服强度成比例，单位轧制压力与平均变形速度之间的比在特定的温度和压下量下的记录图（对数）中则为线性。在恒定的温度下，对于0.1与0.4之间的压下率，其曲线斜率大致相同。由于变形速度与轧制速度成比例，系数fn可根据单位轧制压力和速度之间的关系得出。图3.4中的曲线给出了在50rev/min的速度下的单位轧制压力，那么在此示例中，速度系数fn则为1。

如图2.4所示，其速度系数为速度的一个函数，温度为其中的一个参数。根据这些曲线通过速度系数测得的速度的影响只是个近似值。使用凸轮塑性计执行镦锻测试的条件提供的图形信息与实际的轧制条件是不同的。其中一点不同是轧件在辊缝中属于一个完全不同的温度条件。在缓慢的轧制速度下，由于轧辊冷却的影响，坯料的温度会降低。在高轧制速度下，作为变形过程中能量的一个变化结果，辊缝中的温度会增高。辊子与轧件之间的摩擦力也可以是速度的一个函数，因此也会影响速度对单位轧制压力的作用。

e、轧制力计算

通过单位轧制压力和轧辊与轧件之间接触面积的乘积，计算出轧制压力。计算轧制压力公式中的各因子为：单位轧制压力为Pv （见图2.1、2.2、2.3曲线），速度系数为fn（见图3.4曲线），平均宽度bm等于0.5（b1+b2），接触长度x0由式（3.1）确定。

上表的电机功率个别道次功率偏大，主要受该生产线的工艺复杂性决定的。同时也考虑到尽量保持生产线电机的型号单一，增加备品电机的互换性。

通过大量的生产实际数据验证，轧机电机负荷适

4. 结束语

通过典型钢种的力能参数的计算，为设备选型提供了依据；

该方法比较简便，能够满足棒材连轧机力能参数计算的要求，现场适用性较好。

参考文献

[1] 王廷浦，齐克敏. 金属塑性加工学 北京：冶金工业出版社，2000.11

[2] 阳辉主编.轧钢厂设计原理 北京：冶金工业出版社，2011.1

作者简介：孙显峰，1996年毕业于重庆大学冶金系，本钢特殊钢厂 总工办，工程师。