冷轧机械设备和工艺介绍

1冷轧机械设备二辊实验冷轧机整体图因轧薄和板形控制的需要，出现了各种各样的板带冷轧机轧机主要由工作机座和主传动系统两大部分组成。工作机座是支撑和固定轧辊及导卫，调整辊缝（轧制线）位置、辊缝大小、辊缝形状的系统，包括轧液压弯辊装置、轧辊轴向串动调整装置、机架、上辊平衡装置、导卫装置等。轧辊的转动、转向和转速是靠主传动系统的驱动和控制来实现的。2二辊实验冷轧机传动系统分解图变速齿轮箱传动齿轮箱万向接轴压下系统3压下电机上辊平衡弹簧轧辊转动的动力传递顺序：主电动机减速机人字齿轮箱机接轴轧辊轧钢用的主电动机容量和体积较大，目前大多选用交流电动机，依靠变频调速系统来得到轧钢工艺要求的变化的轧辊转速。4新型轧机从传动侧看5从操作侧看新型轧机6轧机模型7轧机模型81.轧辊锻钢工作辊锻钢工作辊锻钢支承辊多辊轧机，比如六辊轧机，轧辊分为工作辊、中间辊和支承辊。工作辊直接与轧件接触。支承辊支撑着工作辊，通过工作辊接触轧件可以减小工作辊直径、增强工作辊刚度。1.1轧辊种类及构成9冷轧辊是冷轧机的主要部件。轧辊由辊身、辊颈和轴头3部分组成。辊颈安装在轴承中，并通过轴承座和压下装置把轧制力传给机架。轴头和连接轴相连，传递轧制力矩。此外，还有制造、安装所需的某些辅助表面，如中心孔、紧固吊装用沟槽、螺孔以及轧机试运转前盘动轧辊用的带槽轴伸等。冷轧工作辊可分整体工作辊和镶套辊两种。其中整体工作辊中又有实心辊和空心辊之分。冷轧辊的直径超过400mm时，在锻造后大多在轧辊中心镗一个，170～250mm的中心孔。这样，当工作辊进行表面淬火时，可用冷水通过轧辊中心孔，提高淬火效果，保证淬火层的硬度和厚度。轧辊中心部分的金属往往具有疏松、气孔及其他缺陷，这些缺陷是淬火时产生应力集中的因素。镗了中心孔以后，可使轧辊经热处理后内应力分布比较均匀。中心孔也可用来预热轧辊和生产中对轧辊进行冷却。101-传动端；2-辊颈；3-辊身；4-圆锥过渡区；5-紧固件槽；6-键槽；7-辊颈润滑油沟；8-平口；9-内孔；lO-双圆锥过渡区；11-心轴；12-硬质合金套；13-螺钉；14-轴向紧定用螺母三种工作辊11支撑辊也有实心辊和空心辊两种。支撑辊辊颈有圆柱形(装设滚动轴承用)和圆锥形两种。采用圆锥形辊颈是为了便于拆装油膜轴承。锥度一般取1：5。空心辊的两端有中心孔塞，以便在车削轧辊时定心。支撑辊两边对称布置的吊装用槽，是专为吊装时挂钢绳而设置的。两端的盘车用槽，在轧机试运转前，可与专门套筒连接，以便在试运转前先用吊车盘动轧辊。冷轧过程中，轧辊表面承受着很大的挤压应力和强烈的磨损，高速轧制时，卡钢、过烧等会造成辊面裂纹。因此，冷轧工作辊应具有极高而均匀的硬度，一定深度的硬化层，以及良好的耐磨性与抗裂性。轧辊具有良好的耐过烧、抗裂性是延长轧辊寿命的主要因素。降低轧辊硬度，虽能改善抗裂性，但耐磨性降低。因此，必须正确选择轧辊的表面硬度。冷轧辊直径愈大，要求硬化层愈深，对钢的淬透性要求也愈高。冷轧辊用钢均为高碳合金钢，主要钢号有9Cr、9Cr2、9Cr2W、9Cr2Mo。12轧件对冷轧工作辊巨大的轧制压力，大部分传递到支撑辊上。支撑辊既要能承受很大的弯曲应力，还要具有很大的刚性来限制工作辊的弹性变形，以保证钢板厚度均匀。轧机支撑辊的表面肖氏硬度一般为HS45左右。目前为提高板厚精度与延长轧辊的寿命，支撑辊硬度有提高的趋势。支撑辊常用钢号有9Cr2Mo、9CrV及60CrMnMo等。对轧辊制造提出要求，是为了保证轧辊的机械强度、带钢的表面质量和轧辊的安装精度。(1)保证轧辊机械强度所规定的技术要求。保证轧辊材料的化学成分及力学性能；轧辊铸造时，不允许有铸造缺陷，如气孔、砂眼、裂纹、夹渣及偏析等；锻造轧辊的坯料必须经多方均匀锻压，锻压比不得小于3；热处理后的残余应力应最小；保证轧辊接触强度所需的表面硬度。(2)保证带钢表面质量所规定的技术要求。在轧制过程中，轧辊表面与带钢表面直接接触，因此必须保证轧辊表面具有较高的耐磨性，以保证带钢的表面质量。轧辊的耐磨性取决于轧辊的表面硬度。13(3)保证安装和轧制精度所规定的轧辊配合尺寸与形位公差要求。轧辊配合尺寸有辊颈直径、安装轴承的定位套筒和轴承紧固螺丝用的尺寸、工作辊与联轴器的配合尺寸，工作辊传动扁头的尺寸。规定轧辊的形位公差包括辊颈的椭圆度和柱度公差、辊身相对于辊颈的同轴度、各端面相对于轧辊轴心线的垂直度、工作辊传动扁头的两平行平面相对于工作辊轴心线的对称度、轧辊辊颈上各台阶相对于辊颈的径向跳动、各键槽表面相对于轧辊轴心线的对称度等。轧辊形位公差的标注141.2换辊（1）轧辊的管理用冷却剂调整轧辊凸度和弯辊等方法来调整轧制钢板的板形的技术进步非常大，但不要忘记轧辊原始凸度这一重要的板形控制因素。由于轧制尺寸不同而轧制尺寸范围又广的轧机，配合一定的轧制规程，必须研磨轧辊原始凸度。通常平整机和冷轧机的轧辊尺寸采用同一设计，使其具有互换性。根据平整冷轧五架、四、三、二、一架其轧辊辊径及轧辊硬度的顺序变化，结合使用目的的不同依次运用。由于磨损，辊径随之减少，轧辊硬度下降，辊上有伤痕，为了防止轧制的钢板质量下降，轧辊要进行再淬火，以增加其硬度。关于整个轧辊的运用，最近，考虑采用计算机根据最适宜方式管理轧辊，以提高钢板质量、降低成本和节省劳力。(2)轧辊的预热从换辊后开始轧制到热凸度稳定前，轧制板形的质量是不稳定的。因此，在轧制前预先给个设想的热凸度，进行轧辊预热。有的仅以15最后一架工作辊进行预热，但也有所有机架上的轧辊都进行预热的。加热有用蒸汽、煤气、电加热器和热风循环加热等方法，可以离线，也可以在线进行。(3)轧辊轴承座的更换在轧制过程中，轴承烧伤的原因有润滑不良、润滑部分混进杂物、轴承寿命、轧机的水平度不好及压下率太大等，但最多的是往轧辊装卸时碰伤和由于轴承的内圈与辊轴外面的配合较松，在滑动时产生伤痕。考虑为了节省劳动力，轧辊轴承更换装置应充分定心，这对防止碰伤很有益处。在进行高速轧制及油雾润滑时，避免碰伤显得更加重要。把改变轴承与轴承座的相对位置叫做轴承的位置更换。提高轴承寿命必须定期检修。(4)轧辊轴承座的清洗换轴承座前，为了防止烧伤，检查一下轴承，对轴承座及轴承进行清洗。从前清洗是在地面上用手工进行的，而现在把轴承座用台车或16吊车装入密闭或开启的清洗罐中，用高压射流或者浸泡进行清洗。洗涤剂用碱液、煤油、有机溶剂，但存在各自的废液处理、爆炸性、毒性及损坏密封材质等问题。轴承座装卸到轧辊上由采用吊车操作，朝着采用拆卸工具的自动化方向发展。171.3上轧辊平衡装置作用：消除轴承座、压下螺丝、螺母之间由于零件自重而产生的间隙，消除冲击。1.3.1上轧辊平衡装置的作用与特点类型：取决于轧机的型式•型钢轧机：调整量小,采用弹簧平衡。•初轧机：调整量大，快速、频繁采用重锤或液压平衡。•四辊轧机：调整量小，低速、但要考虑打滑条件采用液压平衡。18全液压轧机液压缸布置简图19四辊轧机压下与工作辊窜辊示意20液压式平衡特点：结构紧凑、使用方便、易于操作及换辊。缺点：系统复杂、投资大、维修困难。液压式平衡装置广泛应用于四辊轧机，同时在新设计的初轧机上也开始使用，如宝钢1300初轧机。根据液压缸的数量，可分为五缸式与八缸式的两种。211700冷连轧机液压平衡装置工作辊平衡（正弯及压紧缸4）4×2=8工作辊负弯缸24×2=8上支承辊平衡缸32×2=4（兼提升轨道）22四辊轧机在空载启动、制动和反转时应考虑工作辊与支承辊辊面之间不能打滑。即空载时，其被动辊的启动力矩应小于主动辊作用于从动辊的摩擦力矩。四辊轧机其驱动方式大多由工作辊驱动，其支承辊转动系由工作辊通过辊面的摩擦力带动。对于支承辊驱动的情况，只用于工作辊直径较小的轧机中。以下分两种工况进行讨论：工作辊与支承辊之间的打滑条件23)(1.19)(2.38)()(6024)(222221212221222NdtdnGDDDQDDdtdnGDDDdtdnGDDQ•工作辊主动，支承辊被动不考虑支承辊轴承的摩擦阻力则不打滑条件为：D1，D2——工作辊，支承辊直径，米（GD2）2——支承辊飞轮力矩，kg.m2dn/dt——工作辊的角加速度，rpm/sec，μ——辊间摩擦系数24工作辊与支承辊之间过平衡力Q的确定25)(1.19)(112NdtdnDGDQ根据相同的原理，可以推导出支承辊主动时支承辊从动时，过平衡力Q所应满足的条件：•支承辊主动，工作辊被动26这里所说的工作辊过平衡力Q与前面所说的工作辊的平衡力Q1是有差别的；过平衡力Q是总平衡力Q1的一部分。总的平衡力Q1=（1.2~1.4）G，其方向与被平衡件的重力方向相反，实际的Q是工作辊通过平衡机构作用的平衡力Q1（向上）除去工作辊及其轴承、轴承座的重量的剩余平衡力，这个剩余量必须满足不打滑条件的要求值。如果满足不了，则必须增加其大小，直到满足打滑条件为止。对于下工作辊尽管没有平衡上的要求，同样存在打滑的问题，实际上，下辊需要压紧力（四辊轧机的下工作辊一定要有压紧缸！）；上式中的Q力应为压紧力与工作辊及其轴承座的重量的和。27１.４轧辊的轴向调整与固定轧辊轴向调整及其机构作用•型钢轧机必须对准上下轧辊形成的孔型。•调整轴瓦的轴向间隙。•承受轴向载荷，固定轧辊。•CVC、HC轧机通过轴向移动轧辊（串辊）•控制板带材的板形。（采用液压缸）28四辊轧机轧辊调整示意29开卷机卷取机2.卷取机用来卷取超长轧件（一般指线材、带材），以便储存、运输。302.1冷带卷取机的类型及工艺特点2.1.1分类一般为卷筒式，主要由胀缩卷筒及传动装置组成，卷筒同时配有皮带助卷器或钳口。为改善轧制条件，改善板形，卷取整齐，卷取时必须有一定的张力。按张力的大小，可分为：轧制及平整线上的大张力卷取机及精整线（退火、酸洗、涂层作业线）上的卷取机。其卷筒大多是棱锥式、弓形块式。也有用实心卷筒的。2.1.2工艺特点——张力：σ0以可逆式轧机为最高，比张力最大达0.5~0.8。而精整线为0.05~0.10最低（比张力定义为张力与相对应材料的屈服极限之比）。——几何形状：无论张开或缩起，必须为一整圆不能有缺口。31——稳定性：对于大张力薄带卷取，有产生塌卷的可能，这是不能允许的。——纠偏控制：一般采用光电元件——伺服阀，进行在线纠偏。2.2冷带卷取机的结构一般以卷筒的结构进行分类。（1）实心卷筒卷取机：其结构最简单，刚度大，可受大张力；但无法胀缩故无法卸卷。（2）四棱锥卷取机：用于20辊1180轧机。它由四个扇形块、四棱锥（α=7045）及胀缩液压缸组成。液压油由左端的旋转接头进入液压缸使胀缩液压缸右移，同时使棱锥轴右移；锥轴上的四个斜面将扇形板沿径向顶开。而棱锥轴左移则实现卷筒收缩。在卷筒表面安有钳口，以固定带钢头部。323334•酸洗-轧机联合机组是一冷轧的主要生产机组。在常温状态下，将材质为热轧低碳钢、超低碳钢等钢种，经连续通过机械及化学方法将热轧带钢氧化铁皮除掉，并经连轧机连续轧制成各类规格的具有所需厚度、表面粗糙度的冷轧带卷。•酸洗段采用三段浅槽紊流酸洗槽，使用盐酸酸洗；冷连轧机采用串列式五机架4辊CVC轧机。酸洗-轧机联合机组年产量～1600000t/a。一、概述35一冷轧产品定位产品规格品种产量备注名称t/a%冷轧板卷厚度：CQ18750025最大800MPa级产品定位：轿车板,高级家电板、0.3~2.0mmDQ20250027宽度：DDQ－AK7500010700~1400mmDDQ－IF600008EDDQ/SEDDQ7500010HSS15000020小计750000100热镀锌卷厚度：CQ7000020最大800MPa级等厚/差厚、零锌花、耐指纹70%GI，30%GA产品定位：轿车板,高级家电板，0.25~2.0mmDQ8750025宽度：DDQ－IF7000020700~1400mmEDDQ/SEDDQ5250015HSS7000020小计350000100合计110000010036酸轧机组入口出口带钢规格比较•入口出口•带钢厚度：1.50～6.0mm0.25