轧钢机械设备知识点

第一章概述1、钢材的分类：1）型材占钢材产量的30——35%、品种最多，主要用于建材。2）板带材占50——66%应用最广、产量最高3）管材占8~15%又可分为无缝管与焊管，大多为圆形断面。此外还有少量的斜轧、横轧、楔横轧等特种轧制产品。生产机械零件毛坯，齿轮、丝杆、钢球及轴类零件（少切削、无切削零件）。2、轧钢机械的组成：轧钢机械由轧制机械主设备（主轧机——使轧件产生塑性变形的设备）与辅助设备组成（除主设备及工艺设备以外的一切设备）。*主设备组成：轧机系统：主机或主机列（工作机座与主传动、电机组成）它决定了轧钢车间的类型与特征。*辅设备组成：完成一切辅助的工序轧件的运输、搜集、剪切、矫正、清理。轧钢车间的机械化程度越高则其辅设备重量所占的比例越大。*常见的轧钢辅设备：剪切类、矫正类、卷取类、运输翻转类、打捆包装类、表面清理加工类。（教材P20表1-6）3、轧钢机的标称：初轧机与大外径来标称。如宝钢140无缝钢管轧机，表示型钢轧机——以（最后一架轧机—即成品架次）轧辊的名义直径作为轧机的标称。钢板轧机——以轧辊的辊身长度来标称。如2030冷连轧机组，表示轧机的轧辊辊身长为2030mm。钢管轧机——以能轧制钢管的最其轧制钢管的最大外径为140mm4、按轧辊在机座中的布置分类：可分为具有水平轧辊的轧机、立辊轧机、万能轧机（既有水平辊又有立辊的轧机）与斜辊轧机等。1）水平式轧机：轧辊水平放置的轧机，应用最广，是最普遍的。*PC轧机（轧辊成对交叉轧机）：四辊，轧辊成对交错，叫超角度5°，用于冷轧及热轧带材。*HC轧机（高性能凸度控制轧机）：六辊，用于冷轧普碳及合金钢带材。*CVC轧机（凸度连续可变轧机）：两辊，用于热轧及冷轧带钢。2）立式轧机：轧辊垂直放置的轧机，用于不希望翻钢的场合。3）万能轧机：具有水平辊及立辊的轧机。4）斜辊轧机：轧辊倾斜放置的轧机。用于横向——螺旋轧制。主要用于钢管生产、钢管穿孔、延伸、精整、扩型等。并可用于轧制钢球。5、按轧钢机的布置形式分类1）单机座：二辊、三辊、四辊及多辊轧机，应用最广（初轧、板带、钢管等）。2）横列式：用一台电机带动布成一列的多架工作机座。用于型钢、线材轧制。3）连续式：轧件同时在几个机架中轧制，连续式轧机其工作机座数与轧制所需道次数相等。4）半连续式：连续式+横列式——用于生产型钢、连续式+顺列式——用于生产带钢。5）串列往复式和布棋式：金属在每个机座中只轧一道，实现跟踪轧制。6、轧钢机械辅设备的工作制度轧钢机械辅设备的工作制度大多比较复杂，可分为以下四种工作制度：1）连续工作制2）短时工作制（如换辊设备）3）启动工作制（剪切机）4）阻塞工作制（采用具有阻塞特性的电动机即阻力大时降低转速）。第三章轧辊鱼轧辊轴承1、轧辊的类型与结构轧辊是轧机的重要部件，轧件在轧辊间产生塑性变形，轧辊承受轧制时产生的轧制力与轧制力矩。1）形状——辊身呈圆柱形：带孔型或凸度（板带）。2）结构——辊身（与轧件接触）、辊颈（承受及传递轧制力）与轴头（传递扭矩）。轴头结构必须与传动机构一致。一般有三种：梅花轴头、万向轴头及带键槽或平台的圆柱轴头。2、轧辊名义直径D与辊身长度L的确定名义直径（D）：对型钢轧机，为齿轮座的中心矩；对初轧机，为辊环的外径。一般名义直径D均大于工作直径D1：1≤D/D1LPqbDDKKq/4ln32221212≤1.4。D1确定原则：咬入条件与强度条件。咬入条件：由咬入角小于摩擦角D1=Δh/（1-cosα）（Δh——压下量）强度条件：计算应力＜许用应力（安全系数n=5）。辊身长度：由工艺条件、孔型配置、轧辊的强度与刚度确定。板带轧机——辊身长L与辊身直径D辊身长：应大于所轧钢板的最大宽度bmax，L=bmax+a（a由板宽确定，a=100—200—400mm）辊身直径D：确定辊身长度以后，再根据咬入条件、强度与刚度条件确定。L/D比值越小，则辊系的刚度越大。D2/D1由工艺条件确定，D1还受弹性压扁的影响并受被轧带材最小厚度hmin的限制，一般D1（1500~2000）hmin。（各类轧机的L/D的比值见表3-2，从1.5~2~3.0不等；各种四辊轧机L/D比值、支承辊与工作辊直径之比D2/D1见表3-3。教材P79-80)3、常用轧辊的材料1）合金锻钢（GB/T13314-1991,JB/ZQ4289-86）；2）合金铸钢；3）铸铁（球墨铸铁），铸铁根据其成份及制造方法不同又可分为半冷硬、冷硬与无限冷硬铸铁。一般采用离心浇注法，在金属型内产生白口冷硬层。4、轧辊材料的选择*初轧机型钢轧机：受力大、冲击。要有大的抗弯扭强度。初轧采用锻钢、高强铸钢。型钢轧辊：铸钢、冷硬铸铁HS60（成品轧机用）。*带钢热轧机：轧制力与轧制扭矩大，大的接触压力与磨损。工作辊：粗轧—铸钢，精轧—无限冷硬铸铁HS83。支承辊：含Cr的合金锻钢。半钢轧辊：其含碳量在1.4％-1.8％。由于其含碳量介于铸钢和铸铁之间，故称为半钢。*带钢冷连轧机：轧制力与轧制扭矩大，大的接触压力，高的辊面质量。工作辊：合金锻钢HS90-95支承辊：合金锻钢HS50-655、四辊轧机轧辊受力分析特点支承辊直径远大于工作辊直径，故认为：支承辊承受全部弯矩，而工作辊承受全部扭矩。四辊轧机的支承辊径与工作辊径之比一般在1.5~2.9范围内，显然支承辊的抗弯断面系数教工作辊大的多，即支撑辊有很大的刚性。因此，轧制时的弯曲力矩绝大部分由支承辊承担。6、轧辊的弹性压扁由赫兹公式，将工作辊与支承辊简化为无限长压力均布的圆柱体，则其两者间的弹性压扁值（或中心接近量）可由Föppel公式求出K1、K2为轧辊材料的弹性系数，b为接触宽度之半，由公式3-10（教材P89页）计算。同样也可求出工作辊辊面的弹性压扁量。由于不均匀的弹性压扁将直接影响轧件的截面形状，所以板带轧制中的弹性压扁的计算是十分重要的。7、轧辊轴承的工作特点及分类特点：1）负荷大——由于尺寸限制，单位压力p是一般轴承的2~4倍，pv值为3~20倍。2）工作条件恶劣：水、氧化铁皮等容易进入轴承内、受冲击。分类：1）滚动轴承2）滑动轴承3）油膜轴承8、滚动轴承*特点：精度高、刚度大，摩擦系数小、效率高、寿命长；应用于板带、型钢、钢坯以及初轧等各类轧机。为适应轧机负荷大的特点，多采用多列轴承。*设计安装注意事项：1）轴向固定——轴承与轴必须固定，轴向固定指轴承座与机座的固定。一般是一端固定，通常是操作端（OS），另一端（驱动端DS）可自由伸缩。轴承内座圈与辊颈的配合——采用动配合（f8）以利换辊。2）应适当提高辊颈硬度（HRC37~38）以防止辊颈破坏。3）必须考虑轴承座的自位性——对于无自位性多列轴承，必须在轴承座受力支承处加球面垫，以保持其自位性。4）采用四列圆柱滚子轴承必须附加止推轴承（负荷按径向力5~10%）。9、液体摩擦轴承及分类液体摩擦轴承又称油膜轴承。在工作过程中，相对运动表面被一层油膜（1~100μm）完全隔开，其摩擦力实际上是液体内部由相对运动产生的剪力。按其油膜生成的条件，又可分为动压、静压、静动压、动静压轴承。10、动压轴承特点摩擦系数小、承载力大、体积小，长寿，适合在高速下工作。但结构复杂、成本高。11、静压轴承特点刚度大，油膜厚度与辊颈的转速无关，轴承寿命长。第四章轧辊调整机构鱼上辊平衡装置1、轧辊调整装置的作用1）调辊缝、轧出所要求的断面尺寸，尤其是初轧、钢坯、型钢轧机等。2）调整轧制线的高度使其与辊道的高度一致；在连轧机上保持各架轧制线一致。3）对型钢轧机轴向调整轧辊以对准孔型。4）对板带轧机，轴向移动以调整辊型进行板形控制（CVC、HC等轧机）。2、轧辊调整装置的类型1）按调整对象分：上辊、下辊、中辊调整装置；立辊调整装置等。2）按调整时驱动方式分：手动、电动、液压压下装置。3）按调整速度分：快速压下（空载时压下、又称不带钢压下）、慢速压下（轧制时压下，又称带钢压下）。3、快速电动压下装置的工艺特点及设备要求大行程、高速同时压下次数频繁。压下速度1mm/s，最大达200mm/s以上；不带钢压下——即压下时不轧钢，调整时轧辊及压下装置不承受轧制力。对设备要求：1）反应快，惯性小2）效率高3）必须考虑处理阻塞事故，其典型设备是板坯粗轧机。4、压下螺丝阻塞事故及处理方法对于快速压下装置设计时不考虑带钢压下，并且压下速度大，行程大；这样实际生产中易操作失误、压下量过大，产生卡钢、坐辊或压下螺丝超限提升而发生压下螺丝无法退回的事故。这时上辊不能移动，压下装置电机无法启动。处理方法：用人工，将钢坯割除，或用专用工具（大板手）将其旋松；专门设计压下螺丝的回松机构，其力参数按最大轧制力的1.6~2.0考虑。5、压下螺丝的自动旋松及防松措施压下螺丝的自动旋松主要产生在初轧机上、板带粗轧机（中板轧机），由此影响辊缝开度并影响轧件的精度，产生轧件的厚薄不均。*原因：压下螺丝螺距过大，螺蚊升角大于或接近螺纹的自锁角，压下机构的自锁性在轧制过程中容易破坏。*解决方法：增大螺纹间的摩擦阻力矩1）适当加大压下螺纹直径。tgα=h/(πd)，减少螺纹升角，增加自锁能力。但过大的直径引起轧机尺寸过于庞大2）增大压下螺纹球面垫直径d3与开孔直径d4。从而加大摩擦力矩3）此外选用适当的润滑剂6、压下螺丝头的结构结构：压下螺丝分为三部份：头部、尾部与螺纹本体。*头部：通过球面垫或止推轴承与轧辊轴承座相接触，承受来自辊颈的轧制力与上辊的过平衡力。压下螺丝头部一般做成凹形，做成球面的目的是使轴承座具有自位能力，并使青铜球面垫处于受力较好的受压状态；初轧机为增加其压下的自锁能力，压下螺丝头部通常做成装配式的以增加摩擦力矩；板带轧机由于带钢压下，为减少摩擦力矩，压下螺丝头部一般用止推的滚动轴承而不用铜垫。*螺丝本体：一般使用锯齿形或梯形螺纹，大多是单线的，以增加自锁能力。7、慢速压下机构（板带轧机的电动压下装置）板带轧机在轧制过程中要进行辊缝调整，即所谓的带钢压下，由于调整量小所以速度限制在0.02—1.0mm/s范围内，又称慢速压下机构。8、慢速压下机构（板带轧机的电动压下装置）的特点1）辊调整量小。100~200mm，不超过300mm（如换辊时），实际轧制过程中调整量只有10~25mm，最少只有几个微米。2）精度高。冷轧5微米，热轧50微米。3）频繁的带钢压下。压下与轧制同时进行。4）反应速度快。由于机械压下（电动压下）惯性大，满足不了轧制精度的要求，板带粗轧机和前几架精轧机一般采用电动5）压下和液压压下相结合的方式，在热轧的成品架次及冷轧的全部架次，已全部由液压压下代替。6）两套系统既可单动又可联动，以满足轧辊平行度调整的要求。9、压下螺丝的传动力矩转动压下螺丝所需的静力矩Mj包括球面垫（或止推轴承）产生的摩擦阻力矩M1和螺纹间的磨擦力矩M2。10、带钢轧机的液压压下装置的特点1）反应速度快（比传统的电动压下惯性小），精度高。有利于提高产品质量。2）易于实现板厚自动控制，适应各种轧制工艺要求。（AGC系统）3）过载保护简单可靠，易于处理事故。（如卡钢事故）4）机构简单，简化了机械传动系统，传动效率高，损失小。11、带钢轧机的液压压下装置的缺点系统及元件复杂，成本高，易漏油。在大行程的工况下（如初轧）不适用。12、上轧辊平衡装置的作用与特点*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。*类型：取决于轧机的型式1）型钢轧机：调整量小，采用弹簧平衡。2）初轧机：调整量大，快速、频繁，采用重锤或液压平衡。3）四辊轧机：调整量小，低速、但要考虑打滑条件，采用液压平衡。13、各类型上轧辊平衡装置的特点*弹簧式平衡装置：结构简单，多用于调整量小的三辊式型钢轧机。*重锤式平衡装置：可靠方便，广泛用于调整量大的初轧机上。缺点是设备庞大，基础复杂。*液压式平衡：结构紧凑、使用方便、易于操作及换辊。缺点是系统复杂、投资大、维修困难。液压式平衡装置广泛应用于四辊轧机。可分为五缸式与八缸式的两种（从原理上分）（上叫平衡下叫压紧）。14、正弯辊及其特性