20-40mm普碳钢板材矫直机设计【11辊平行式】【带SolidWorks三维】【9张图纸】【优秀】
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20-40
mm
普碳钢
钢板
矫直机
设计
solidworks
三维
图纸
优秀
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20-40mm普碳钢板材矫直机设计
43页 17000字数+说明书+任务书+开题报告+9张CAD图纸【详情如下】
J1005-00-00主机.dwg
J1005-00-01机架.dwg
J1005-00-05入口托板.dwg
J1005-00-27夹送辊轴承透盖.dwg
J1005-00-32主动夹送辊轴承座.dwg
J1005-01-00辊系装配.dwg
J1005-01-05支撑辊座上盖.dwg
J1005-01-06下工作辊辊座.dwg
J1005-01-10工作辊.dwg
SolidWorks三维图.rar
中期检查报告.doc
任务书.doc
20-40mm普碳钢板材矫直机设计开题报告.doc
20-40mm普碳钢板材矫直机设计说明书.doc
2011CAXA制图.rar
摘 要
在轧制生产过程中，由于塑性变形、冷却不均或运输等一系列原因使轧件产生不同程度的挠曲、瓢曲、波浪、镰刀弯和歪扭，或内部残余应力，从轧机出来的轧件往往具有不平直性和形状尺寸精度误差较大的情形。因此矫直技术是提高板带钢产品表面质量和平坦度的重要环节。
本文介绍了平行板矫直机的结构特点和功能。并且对矫直机的发展趋势和实际生产中存在的问题做了阐述。本次设计的矫直机是用来矫正钢板在轧制过程中产生的各种弯曲和瓢曲，通过矫正可消除钢板弯曲应力，并提高钢板的平直度，达到用户的要求。设计中对矫直原理做了详细具体的阐述，对其主要零部件做了校核，对矫直机的力能参数做了计算，同时包括机架、上矫直辊系、下矫直辊系、压下与平衡系统等主要部件的设计。为了避免矫正时的冲击，压下装置中装有机械式平衡机构，平衡弹簧装在托盘上通过拉杆来平衡上活动横梁的全部重力，并能消除螺母与螺杆直角的窜动间隙。托盘将全部重力通过推力轴承压到平衡螺母上，而平衡螺母又通过内齿圈与蜗轮螺母联结成同步转动又互不相压的关系。
关键词：板材矫直机，平行辊式，压下与平衡装置
目录
第1章 绪论1
1.1 设计背景1
1.2 国内外研究现状、发展动态1
1.3矫直机的类型3
1.3.1应用弹塑性弯曲变形进行矫直3
1.3.2应用弹塑性拉伸变形进行矫直5
1.3.3利用弹塑性扭转变形进行矫直6
1.3.4应用轧压原理进行矫直6
1.3.5应用组合变形进行矫直6
1.4 平行辊矫直机简介7
1.4.1平行辊矫直机的矫正过程7
1.4.2平行辊矫直机的优缺点8
1.5 设备概况8
第2章 平行辊矫直机的参数计算11
2.1 技术参数11
2.2 结构参数计算11
2.3 力能参数计算12
2.31 矫直力与矫直力矩的计算12
2.32 矫直功率的计算13
第3章 主要部件设计17
3.1主传动系统设计17
3.2下矫直辊系17
3.3上矫直辊系18
3.4上下支承辊及调整装置18
3.5压下平衡系统19
3.6机架21
3.7导卫装置21
3.8润滑22
3.9电控装置22
3.10结论23
第4章 主要部件的校核31
4.1矫直辊的校核计算31
4.1.1 矫直机矫直扭矩的计算31
4.1.2第三辊弯曲力矩的计算32
4.1.3支反力的确定35
4.2矫直辊强度的计算36
4.3 轴承寿命的校核37
参考文献- 39 -
结束语- 41 -
附录42
第2章 平行辊矫直机的参数计算
2.1 技术参数
（1)矫直机型式：十一辊平行辊式矫直机
（2)工作方式：平行、倾斜式
（3)矫直钢板：钢板材料：普碳钢（45、Q235钢），矫直板材厚度:20-40mm，矫直板材宽度：1600mm，矫直板材长度:4000-6000mm，屈服极限：200-600MPa
（4)矫直辊数量：9根
（5)上矫直辊数：4根
（6)下矫直辊数：5根
（7)矫直辊规格：φ380×1800 mm
（8)矫直辊辊距：420 mm
（9)支承辊辊径：φ570mm
（10)支承辊数量：上3下3
（11)矫直辊传动方式：由1台电机通过减速机、分配箱整体集中传动
（12)矫直速度：0-60m/min
（13)压下方式：整体压下，同时沿进出料方向可倾斜调整
（14)压下速度：20mm/s
（15)压下平衡机构：采用弹簧平衡方式
（16)传动方向：面向矫直机入口侧，传动在左侧
- 内容简介：
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本科毕业设计开题报告课题名称 20-40mm普碳钢板材矫直机设计 学 号 20071971 姓 名 左一 专 业 机械工程及自动化 指导教师 杨会林 评阅教师 开题时间 2011 年 3 月 15 日东北大学机械工程与自动化学院一、立论依据1 本课题的目的和意义矫直是近百年来发展起来的工艺技术，是应用弹塑性理论将弯曲的，断面不规则的型材变直和整形的一种机械加工方法，广泛应用于机械工业和冶金工业中。矫直机可以单独地用于机械加工车间，对机件或构件坯料进行矫直，如桥梁、船舶、汽车、锅炉等。工厂的坯料车间等；也可以用于消除机件由于意外的创伤和长期蠕变而产生的塑性变形及变形，进行修复性的矫直，如轴类的矫直，自行车圈的矫平，旧钢丝绳的复原等。矫直技术在冶金工业中用途非常广泛，矫直机是冶金工业生产中常用的辅助设备。在现代化程度较高的连铸生产线中连铸坯的矫直设备是必不可少的，型钢、钢板、钢管等轧钢厂的精整车间，矫直机则更是必备的设备之一。轧件在轧制生产过程中，由于塑性变形、冷却不均或运输等一系列原因使轧件产生不同程度的挠曲、瓢曲、波浪、镰刀弯和歪扭，或内部残余应力，从轧机出来的轧件往往具有不平直性和形状尺寸精度误差较大的情形，这主要是受轧钢生产工艺和冷却过程综合影响的结果。矫直技术同其他金属加工技术一样在20世纪取得了长足的进展，相应的矫直理论也取得了很大的进步。不过理论滞后于实践的现象比较明显，因此，必须对矫直理论、矫直机的设计不断研究，发现新问题，寻找新的突破，使新产品开发更成熟，设计更合理、好用。轧件在矫直过程中发生弹塑性变形，内部应力应变状态变得复杂难于进行精确的计算分析。因此，设计过程是在一定的假设前提下，结合试验以及实际经验进行。本次进行的板材矫直机开发，用于热矫，钢板温度600-950，板宽1600mm，板厚20-40mm，钢种为普碳钢：45、Q235钢等。通过此次板材平行辊矫直机的开发设计，通过对辊式矫直机基本参数以及辊式矫直机力能参数的计算，使以后新设计时对基本参数的确定，力能参数的计算能够更准确、更合理；使整个设备更经济使用。二、文献综述1 国内外研究现状、发展动态在国外，对于中厚板热矫直机，主要制造商有德国的MANNESNN-MEER公司，英国的BRONX公司，意大利的INNST公司，日本的三菱重工等。它们的产品是由等辊距，等辊径逐步发展成为变辊距，变辊径矫直机。变辊距的矫直机优点在于各矫直辊受力均匀，避免了等辊距娇直机第三辊断辊事故的发生，但其调整机构复杂，不易制造，维护；变辊径矫直机优点在于矫直范围广泛厚板用大辊径，薄板大小辊径同时矫直，矫直效果明显，缺点是控制复杂。现在国外公司新开发的矫直机是结合变辊变辊径矫直机的优点，把其理论运用在新产品的设计开发中，使其均具有鲜明的特点。在国内，崔甫教授在矫直机领域进行了深入的理论研究，对矫直机基本参数，力能参数的选取进行了优化。北京科技大学的邹家祥教授对矫直工艺进行研究，提出大变形矫直工艺与小变形工艺相结合的新的矫直工艺。在国内的制造企业中，一重、二重在矫直机领域的制造实力相对较强，其矫直机是等辊距矫直机，主要以九辊矫直机为主；太重、中信重机的矫直机产品主要是引进国外等辊距矫直机的成熟技术，开发出十一辊为主的矫直机，应用于国内各大钢厂。向自动化、高速化发展是目前矫直机发展的主要趋势。随着计算机软件技术的发展，一些有限元分析软件运用于矫直机的分析和优化过程中，一些科研院所运用ANSYS，CATIA等三维分析软件对矫直机的热力场及其力场等进行有限元分析。20世纪70年代，新型的控制技术及其理论开始应用于矫直机，使其自动化程度不断提高，矫直效果更加明显，产品成才率高。随着热轧技术的不断发展，热轧机的轧制速度越来越高，导致矫直机不断向高速化发展，此技术作为一个新的门类将获得越来越大的发展。 本次开发的板材平行辊矫直机，其辊系参数的确定方法及辊式矫直机力能参数的计算方法，还属于定辊距研究，这种辊系有一定的缺陷。但对目前世界最先进的变辊距辊系由于资料及试验条件限制还不具备独立开发新产品的能力，只能对其理论进行探讨研究。2 所阅文献的查阅范围及手段所查阅的文献主要是通过学校的图书馆、图书馆网站和internet网站查询，主要查阅的范围是从2000年到现在的所有关于本课题的论文、期刊、学报等等。参考文献1 崔甫矫,直原理与矫直机械（第2版）,冶金工业出版社，20052 傅作宝,冷轧薄钢板生产（第2版）,冶金工业出版社，20053 李曼云，孙本荣钢的控制轧制和控制冷却技术手册,冶金工业出版社，19904 王廷溥,板带材生产原理与工艺,冶金工业出版社，1995三、研究内容1课题的构想与思路 了解中厚板产生不平直度的原因，根据国内外中厚板矫直机发展情况，切合公司实际需要，进行板矫直机设计。首先通过对国内外各种板材矫直机辊系结构研究，确定辊系结构，其次进行辊系参数的确定、力能参数的计算，最后完成整机机械部分、电器部分、液压部分、润滑部分设计，通过此次研究设计，使以后进行新设计时更合理、更先进。2主要设计内容（1) 辊系结构的设计。（2）整机其他结构的设计，包括压下装置及上轧辊平衡装置，传动装置，轨道升降装置，换辊装置的设计。（3）其他结构的设计，包括电气部分、液压部分的设计。3拟解决的关键技术（1) 对力能参数的计算及强度计算，合理确定结构，使整机设计准确、经济、先进。（2) 轨道升降装置的设计，保证辊系顺利拉入拉出。（3）辊系装置的设计，保证实现每辊压弯量的灵活调节，提高矫直质量、效率。4 总体设计方案（1）一台完整的中厚板辊式矫直机应由机架、上下横梁、上下矫直辊装置、上下支承辊装置、引料辊装置、压下机构、弯辊装置、倾斜机构、换辊装置、检测系统、安全装置、除铁皮与冷却系统、传动装置、电动机及走台等所组成。本次开发的中厚板材矫直机是强力重式矫直机，它功能多，矫直力强，结构独特，适合可逆矫直的要求。（2）机架为铸焊结构，两片机架通过上下横粱联结。机架加工精度高、刚性大、强度高、利于安装和运输，是矫直机各零部件承装的核心骨架。（3）压下装置采用电动压下，可实现上辊系沿矫直方向整体少量倾斜运动及整体升降。整个上辊系采用两台液压平衡缸平衡，消除活动横梁上面各受压件的间隙，压下行程需由位移传感器检测，以便操作。压下螺丝下面设有液压保护缸，在矫直力过大或卡钢时，快速卸荷保护。极限位移需设极限开关。 （4）前、后导辊位于上部工作辊的入口和出口侧，与上、下工作辊一起进行矫直钢板，各由一台交流电机经两台蜗轮减速机驱动压下螺丝可使导辊单独上下升降调整，导辊的平衡为弹簧平衡，其压下行程需由位移传感器显示，进行合理控制，导辊在参与矫直的同时调整钢板的平直性。（5）上斜楔调整装置用于单独调整每个上工作辊升降，由电机驱动丝杆，推动斜楔运动实现。需由接近开关控制上、下极限。下斜楔调整装置调整方向与工作辊轴线垂直，可实现整体工作辊的升降及辊型调节，由电机驱动丝杆，推动斜楔运动实现。需由接近开关控制上、下极限。（6）轨道升降装置由交流电机驱动蜗轮蜗轩减速机抬升轨道，用于换辊时将辊系和换辊支承架升起到位使之与机架外的固定轨道接轨，保证辊系顺利拉入拉出。 （7）换辊装置由一台交流电机驱动链条拉动上下辊系，实现辊系拉出机架窗口或进入窗口，静后两个极限需由接近开关控制。 （8）主传动装置由两台直流电机通过减速机，传动轴驱动工作辊和前、后导辊。电机准确停车由接近开关控制。四、工作计划序号阶段及内容工作量估计（时数）起止日期阶段成果形式1学习软件，查阅资料801-2周基本了解各软件的操作与功能；基本了解搅拌摩擦焊接设备工作原理2设计机床草图，主要构件结构1603-6周深入细致了解机床结构，并初步利用Soildworks出图3主要结构的校核，出图3507-13周完成机床主要结构的设计计算并完成绘图4对图纸进行检查，修改8014-16周完成2-5张A0图纸6写毕业论文4017周完成毕业论文合计工作量：710小时1.完成20-40mm板材矫直机的设计2.论文不少于30页3.外文翻译不少于3000汉字五、评审意见指导教师对本课题的评价指导教师签名 年 月 日评阅教师对本课题的评价 评阅教师签名 年 月 日1020-40mm板材矫直机设计作 者 姓 名：左一指 导 教 师：杨会林 副教授单 位 名 称：机械工程与自动化专 业 名 称：机械设计及自动化东 北 大 学2011年6月20-40mm straightening marching designby Zuo YiSupervisor: Yang HuilinNortheastern UniversityJune 2011毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：20-40mm板材矫直机设计设计(论文)的基本内容：1、 矫直机工作原理及国内外研究现状；2、 轧辊、机架结构三维设计；3、 轧辊、机架结构二维设计；4、 编写设计说明书；5、 外文科技文献翻译。毕业设计（论文）专题部分：无学生接受毕业设计（论文）题目日期第 1周指导教师签字：年月日 东北大学毕业设计（论文） 摘要20-40mm板材矫直机设计摘 要在轧制生产过程中，由于塑性变形、冷却不均或运输等一系列原因使轧件产生不同程度的挠曲、瓢曲、波浪、镰刀弯和歪扭，或内部残余应力，从轧机出来的轧件往往具有不平直性和形状尺寸精度误差较大的情形。因此矫直技术是提高板带钢产品表面质量和平坦度的重要环节。本文介绍了平行板矫直机的结构特点和功能。并且对矫直机的发展趋势和实际生产中存在的问题做了阐述。本次设计的矫直机是用来矫正钢板在轧制过程中产生的各种弯曲和瓢曲，通过矫正可消除钢板弯曲应力，并提高钢板的平直度，达到用户的要求。设计中对矫直原理做了详细具体的阐述，对其主要零部件做了校核，对矫直机的力能参数做了计算，同时包括机架、上矫直辊系、下矫直辊系、压下与平衡系统等主要部件的设计。为了避免矫正时的冲击，压下装置中装有机械式平衡机构，平衡弹簧装在托盘上通过拉杆来平衡上活动横梁的全部重力，并能消除螺母与螺杆直角的窜动间隙。托盘将全部重力通过推力轴承压到平衡螺母上，而平衡螺母又通过内齿圈与蜗轮螺母联结成同步转动又互不相压的关系。关键词：板材矫直机，平行辊式，压下与平衡装置东北大学毕业设计（论文） abstract20-40mm straightening marching designAbstractInrollingproduction process, a number of reasonssuch as plastic deformation,unevencoolingor transportationmake arolled produce different degrees ofbending,buckling, wave,bend, andthe crooking,or internalresidual stress. Rolledfromtherollingmillare often withbad shape and sizeandlarger errorprecision. So the straightening marching has been an important part to enhance the surface quality and flatness of the production.This article describesthe structure, features and functions ofparallel platestraightening marching. The development trendof thestraightening machineand the actualproductionproblems are also described in detail. The design of thestraighteningmachine isused to correctplate in therolling processfor a variety ofbending andbuckling. By correcting platecan eliminatebending stress,and improvethe flatness ofsteel plate tothe usersrequirements. The design includes a detailed concrete expositionof the principleofstraightening,check ofits maincomponents and the calculation of parametersof thestraightening machine. It alsoincludesthe design ofthe rack,the upperstraighteningrollsand lowerstraighteningrolls, the pressure and balancesystem,and other major components. In order to avoidthe impact, the deviceequipped with amechanicalbalance body and balancespringmounted on the traythrough therodto balanceall thegravityof the uppermoving beam and also toremovethe nutandscrewat right angles totraversethe gap. The tray putsallthe gravitypressure on thebalancethrough and the thrustbearingnut while the balance nut ring gear linked the balance nut and the wormnutinto asynchronous rotationandno pressurebetweeneach other.Key words: Plate straightening machine, Roll, Pressure and the balance device东北大学毕业设计（论文） 目录目 录第1章 绪论11.1 设计背景11.2 国内外研究现状、发展动态11.3矫直机的类型31.3.1应用弹塑性弯曲变形进行矫直31.3.2应用弹塑性拉伸变形进行矫直51.3.3利用弹塑性扭转变形进行矫直61.3.4应用轧压原理进行矫直61.3.5应用组合变形进行矫直61.4 平行辊矫直机简介71.4.1平行辊矫直机的矫正过程71.4.2平行辊矫直机的优缺点81.5 设备概况8第2章 平行辊矫直机的参数计算112.1 技术参数112.2 结构参数计算112.3 力能参数计算122.31 矫直力与矫直力矩的计算122.32 矫直功率的计算13第3章 主要部件设计173.1主传动系统设计173.2下矫直辊系173.3上矫直辊系183.4上下支承辊及调整装置183.5压下平衡系统193.6机架213.7导卫装置213.8润滑223.9电控装置223.10结论23第4章 主要部件的校核314.1矫直辊的校核计算314.1.1 矫直机矫直扭矩的计算314.1.2第三辊弯曲力矩的计算324.1.3支反力的确定354.2矫直辊强度的计算364.3 轴承寿命的校核37参考文献- 39 -结束语- 41 -附录42I东北大学毕业设计（论文） 第1章 绪论第1章 绪论1.1 设计背景矫直是近百年来发展起来的工艺技术，是应用弹塑性理论将弯曲的、断面不规则的型材变直和整形的一种机械加工方法，广泛应用于机械工业和冶金工业中。矫直机可以单独地用于机械加工车间，对机件或构件坯料进行矫直，如桥梁、船舶、汽车、锅炉等工厂的坯料车间等：也可以用于消除机件由于意外的创伤和长期蠕变而产生的塑性弯曲及变形，进行修复性的矫直，如轴类的矫直，自行车圈的矫平，旧钢丝绳的复原等。矫直技术在冶金工业中用途非常广泛，矫直机是冶金工业生产中常用的辅助设备。在现代化程度较高的连铸生产线中连铸坯的矫直设备是必不可少的，型钢、钢板、钢管等轧钢厂的精整车间，矫直机则更是必备的设备之一。轧件在轧制生产过程中，由于塑性变形、冷却不均或运输等一系列原因使轧件产生不同程度的挠曲、瓢曲、波浪、镰刀弯和歪扭，或内部残余应力，从轧机出来的轧件往轧件在轧制生产过程中，由于塑性变形、冷却不均或运输等一系列原因使轧件产生不同程度的挠曲、瓢曲、波浪、镰刀弯和歪扭，或内部残余应力，从轧机出来的轧件往往具有不平直性和形状尺寸精度误差较大的情形，这主要是受轧钢生产工艺和冷却过程综合影响的结果。为了保证产品的安全可靠性，国家对各类产品都制定了一定的质量标准。轧件的变形必须限制在一定的公差范围以内。单纯从轧制生产工艺方面消除轧件的挠曲和瓢曲既不现实也相当困难，因而需要有专门的矫直设备，将已经产生变形的轧件进行矫正，使其达到标准所规定的公差范围以内，从而得到平直性好的产品，这使得矫直机成为冶金工业中必不可少的设备之一。1.2 国内外研究现状、发展动态厚板矫直技术在我国起步较晚，且理论研究较生产落后的现象突出，经过近些年来工业的发展和自身技术的进步，矫直机的性能和各项参数都有了很大的改善。钢板的宽度、厚度及长度规格也在不断扩大。我国20世纪五、六十年代的大部分矫直机的辊系都采用大节距大工作辊，矫直厚度范围仅在45倍，支承辊承载能力低，使矫直能力低下，且工作辊轴承座是整体、固定不可调节的，造成矫直钢板质量低，产品成材率低。 近几年，我国中厚板产量持续增长，随着用户对板形质量要求的不断提高，板材发展的重点正从追求产量转移到追求质量。采取措施改善板形质量已成为生产者急需解决的事情。矫直机是改善板材质量的主要设备。目前，我国已有中厚板轧机31套，正在建设或计划建设中厚板轧机约24套，中厚板轧机合计约55套(未含台湾)，中厚板年生产能力约六千多万吨。中厚板轧钢厂热矫直机有近一半已进行了技术改造,安装了新型四重式11辊、上辊或下辊可整体倾动、可快速换辊的恒辊距矫直机。还有一半热矫直机和多数冷矫直机是5060年代的台式矫直机。目前国内外钢板矫直机均是恒辊距矫直机,或少数双恒辊距矫直机使矫直机向自动化、全液压、高负荷、高刚度、多功能、强力矫直技术发展，即采用第三代矫直机，从而进一步提高钢板表面质量。在20世纪末，世界轧钢技术发展迅速。轧钢生产在自动化、高精度化、连续化方面取得了较大进步。轧钢生产是将钢锭或钢坯轧制成钢材的重要生产环节和主要方法。因为用轧制方法生产出的钢材，具有生产率高、生产过程连续性强、品种多、易于实现机械化、自动化等优点，而且比锻造、挤压、拉拔等生产产品，性能更高，成本更低。目前，约有93%的钢都是经过轧制成材的。有色金属生产也大量应用轧制方法。轧钢生产的主要产品为建筑、造船、汽车、石油、化工、国防、矿山等专用钢材。目前，我国轧钢生产的钢材品种主要有薄钢板、硅钢片、钢带、无缝钢管、焊接钢管、铁道用钢、普通大型材、普通中型材、普通小型材、优质型材、冷弯型钢、线材、特厚钢板、中厚钢板等。轧钢生产的产品按钢材断面形状分为：钢板、钢管和型钢。型钢是一种应用范围广泛的钢材。我国型钢产量占钢材总产量的25%30%。型钢按用途分为：普通型钢和专用型钢。从断面形状又可分为异型断面型钢和简单断面型钢。从生产方式的角度又可分为焊接型钢、弯曲型钢和轧制型钢。板带材也是一种广泛应用的钢材，我国的板带材产量占钢材总产量的45%55%。板带钢按应用领域分为建筑板、桥板、船板、汽车板、电工钢板、机械用板等。按照轧制温度的不同又可以分为热轧板带和冷轧板带。钢板按厚度分为：中厚板、薄板和箔材。钢管的用途主要有建筑用管和石油管道等。我国钢管产量占钢材总产量的10%15%，钢管的规格一般用外形尺寸及壁厚标称。其断面一般为圆形管，也有多种异型钢管和变断面钢管。钢管从制造角度划分为无缝钢管、螺旋钢管与直缝钢管、冷轧钢管等。按断面形状划分为圆形管、异型钢管和变断面钢管。这些品种齐全、样式繁多的钢管被应用在管道、石油运输，锅炉侧壁、地质钻探、轴承及注射针管等方面。随着轧钢工艺及轧钢技术的不断发展，钢材的生产范围将不断扩大，产品品种也将不断增多。近年来我国许多有价值的钢板产量大幅度增长，冷轧硅钢片2003年已达89.6万吨，镀锡板2002年已经达到110万吨，管线钢、石油管、耐火钢板、冷轧不锈钢板产量达55万吨。目前，国外对矫直机理论，矫直设备的研究正在扩展和深化，如向大截面型材，超薄壁管材，特殊截面异型材和高强度合金材料的矫直方向发展同时也向提高矫直精度，减少残余应力，减少功率消耗以及提高数学模型精度的方面深入。进入20世纪，以电力驱动代替蒸汽动力为标志，推动了机械工业的发展。英国在1905年制造的辊式板材矫直机大概是我国见到的最早的l台矫直机。国际上比较著名的轧钢设备生产商主要在德国、日本等西方发达资本主义国家。例如德国的德马克、西马克，日本的三菱重工等大集团，他们不断提高矫直机性能，使高刚度、全液压和自动化功能更强，对钢板的矫直效果更好。应用技术一般有预应力机架、液压平衡系统、换辊装置、压下系统（AGC）、弯辊系统（APC系统）、辊系分组传动或单独传动等。1.3矫直机的类型对于不同品种规格的轧材，需采用不同结构形式和不同规格的矫直机。所以矫直机的结构形式多种多样，矫直方式也不尽相同，就其用途和工作原理可分为：压力矫直机：辊式矫直机；管棒材矫直机；张力矫直机；拉伸弯曲矫直机；扭转矫直机。各种矫直机的结构形式也千差万别，就是矫直同一类产品，由于规格的不同也会有不同的结构。甚至用于同一规格的产品也有不同的结构设计，一方面是因为对性能要求的不同，另一方面是由于设计人员的不断改进、完善。根据使轧件产生弹塑性变形方式的不同，矫直机可分为下列几类。1.3.1应用弹塑性弯曲变形进行矫直应用弹塑性弯曲变形进行矫直的矫直机主要有以下几类。(1) 压力矫直机压力矫直机应用一次弹塑性弯曲矫直轧件。轧件在活动压头和两个固定支点间，利用一次反弯的方法进行矫正。这种矫直机用来矫直大型钢梁、钢轨和大直径钢管或用作辊式矫直机的补充矫直。其主要优点是可以进行有选择地补充矫直，但生产率低。常见的结构和传动型式有立式和卧式。近几年来出现了倾斜式压力矫直机，可以用来矫直复杂断面的轧件，例如德国生产制造的倾斜式压力矫直机，可动的C型机架沿弧形槽移动，可以与轧件形成任意角度，因而轧件进入时可以不移动。(2) 辊式矫直机辊式矫直机应用多次弹塑性弯曲进行矫直轧件，也可以用来矫拉拔挤压产品的纵弯和断面扭曲。辊式矫直机的种类很多。按用途可分为型钢辊式矫直机和板材辊式矫直机；按结构型式可分为门式结构和悬臂结构矫直机；按辊数有5-29辊之分；按驱动方式有单排驱动、双排驱动及混合驱动；按主传动电机数量有一机多辊及单机单辊之分；按调节方法有上辊可调与下辊可调之分；按控制形式有手动、机动及计算机控制之分，其控制内容主要是矫直速度和压下量。传统的辊式矫直机是矫直辊在一个垂直面内旋转，即单面矫直机，主要用来矫直轧件的纵向弯曲，上辊可以单独调整、整体调整或局部调整。最近十几年出现了所谓的双面矫直机，实际上是采用两组互相垂直的矫直辊，一组用来矫直轧件水平面的纵向弯曲，另一组用来矫直轧件垂直面内的纵向弯曲，也就是轧件的横向弯曲。在两个互相垂直的平面内矫直，矫直质量要比单面矫直好。包钢轨梁厂在原来的矫直机出口处再加一水平卧矫，以矫直水平方向的侧弯。为改善钢材在辊系内残余应力状况，以及更好地矫直轧件的头尾两端，国内外出现了变辊距矫直机和双交错变辊距矫直新技术。变辊距矫直机是从改善咬入条件、减小受力最大的矫直辊矫直力出发，根据需要排列辊距，以获得最佳的辊距配置，使前面的辊距大些可以减小矫直力，扩大矫直范围，并便于咬入；后面的辊距小些，可以提高矫直质量。这种矫直机的品种适应性较强。双交错变辊距矫直机是针对单交错辊系的缺点而改进矫直辊的排列方法，图1.1为双交错变辊距矫直机示意图。单交错辊系的辊距受辊径的限制，不能缩小；辊径受强度限制也不能缩小，在轧件两端的半个辊距长度内轧件得不到足够的弹塑性反弯而不能矫直。双交错辊系则能使轧件头尾两端难矫直的长度尽量减小，并不再受辊距及辊径的限制。为了避免矫直力、残余应力的明显增大以及对能量消耗和断面形状的不利影响，必须采用变辊距的方法，当轧件在辊系中形成连续受力状态时，便将每对辊子中的一个退离工作状态。随着轧件的前进，矫直力将不断变化。图1.1双交错变辊距矫直机(3) 斜辊矫直机斜辊矫直机是旋转矫直的主要设备，适用于矫直圆形断面的轧件，旋转矫直机中最常用的是多斜辊矫直机和二(斜)辊式矫直机。近年来还出现了八辊和九辊的斜辊式矫直机，它们的工作原理基本相同，轧件在垂直于横断面的各个平面上发生弯曲。多斜辊矫直机是一种规模大、品种多、规格齐全的矫直设备。其除有辊系不同之外，在结构上有卧、立之分；按辊座数量有双辊座和三辊座之分；按辊子长度有同辊长与异辊长之分；按驱动方式有全驱动和部分驱动之分；按传动方式有万向联轴器传动和锥齿轮传动之分。二(斜)辊式矫直机属于高精度矫直设备，结构比较简单，品种比较单纯，辊子倾角调节范围小，操作容易，但矫直速度低。结构上有立式与卧式之分；传动方式上有万向轴传动与伞齿轮传动之分；驱动方式上有单机驱动与集体驱动之分。(4) 转毅矫直机转毅矫直机属于小型矫直机一类，用来矫直条材，在中小企业中大量使用，历史悠久，结构简单，容易制造，多用于辅助生产。用转毅的旋转代替圆材的旋转，孔模交错布置使轧材在前进中要经受多次的反弯，转毅式矫直机在国内得到很好的应用，在技术发达国家应用就更为广泛，产品己经形成系列化。(5) 变断面轧材矫直机由于变断面轧材的需求量越来越大，因此变断面轧材的矫直也随着发展起来了，在连续改变厚度的变断面板材矫直时，矫直机的上辊能完全适应板材厚度变化规律，同步地改变压下量。在矫直具有接头的管材、棒材时，矫直机的上辊能在接头通过时迅速抬起。(6) 振动矫直机振动矫直机是利用孔型在相互垂直两个方向上的高速振动，使轧材产生反复弯曲，并在通过几个孔型之后，使轧材变直。这种矫直法适用于薄壁异形管材的矫直，其辊型多是多辊封闭孔型。1.3.2应用弹塑性拉伸变形进行矫直图1.2为拉伸矫直杌示意图，拉伸矫直机有辊式和夹钳式拉伸矫直机之分，钳式拉伸矫直机是开发最早的拉停矫直机，用于矫直单根钢筋、型材和单张薄板。不能用于连续生产线上，并且由于钳口夹紧力难以保持一致，易造成钳口夹痕和板材幅向变形不匀及引起切头损失。辊式拉伸矫直机克服了夹钳式拉伸矫直机的缺点，多用于薄带板材的生产线上，但是辊式拉绅不能代替型材的钳式拉伸，因为型材不仅不适于缠绕在辊简上，即使型材断面可以绕上辊筒，也因宽度小、厚度大而不可能产生足够的拉力。图1.2拉伸矫直机1.3.3利用弹塑性扭转变形进行矫直这类矫直机主要用于矫直较大局部变形的型钢。矫直时轧件固定夹紧，进行反向扭转，达到矫直的目的。这是一种较特殊场合才使用的方法。1.3.4应用轧压原理进行矫直这类矫直机也可以称为平整轧机，主要是对薄板进行小压下量(3以下)的轧压，消除轧件挠曲，特别是瓢曲。这类平整轧机不易调整，矫直效果有时不理想，且不适于矫直型钢。平整机主要用于矫正冷轧退火后的板材，平整轧制的目的在于消除屈服平台，防止继续加工时发生滑移线；提高抗拉强度，扩大塑性变形范围；改善板形，增大平直度；获得一定的表面硬度及粗糙度。1.3.5应用组合变形进行矫直应用组合变形进行矫直的矫直机主要有以下两类：(1) 拉弯矫直机图1.3为拉弯矫直机示意图，是在拉伸的同时加上弯曲，防止轧件的全断面同时被拉伸而可能出现的拉裂或拉断危险，在拉伸的同时加上反复弯曲，则各断面将在不同时间内两侧都受到较大的拉伸变形，可取得很好的矫直效果。拉弯矫直不仅可以改善矫直质量，矫直带材的各种波浪弯、瓢曲，消除镰刀弯，而且还可以提高带材的机械性能，生产率高，所需能量较少。这种矫正机组一般用在连续作业线上，可以矫正各种金属带材(包括高强度极薄带材)。拉弯矫直机也可在酸洗机组上进行机械破磷，以提高酸洗机组速度。图1.3拉弯矫直机(2) 拉扭矫直机拉扭矫直机是在矫直弯曲的同时采用扭转矫直，这种矫直方法适用于薄壁异型断面轧材。1.4 平行辊矫直机简介1.4.1平行辊矫直机的矫正过程平行辊矫直机的理论基础为金属材料在较大弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大，在弹复后所残留的弯曲程度差别会显著减小，甚至会趋于一致。随着压弯程度的减小其弹复后的残留弯曲会一致趋近于零值，从而达到矫直目的。因此，平行辊矫直机必须具备两个基本特征，第一是具有相当数量交错配置的矫直辊以实现多次的反复弯曲；第二是压弯量可以调整，能实现矫直所需要的压弯方案。对于辊式矫直机，按照每个辊子使轧件产生的变形程度和最终消除残余曲率的方法，可以有多种矫直方案。主要是小变形矫直方案和大变形矫直方案两种。小变形矫直机每个辊子的压下量都可以单独调整的假想矫直方案。矫直机上各个辊子的反弯曲率的选择原则是：只消除轧件在前一辊上产生的最大残余曲率(即进入本辊时的最大原始曲率)，使之矫平。由于轧件上的最大原始曲率难于预先确定与测量，因而，小变形矫直方案只能在某些辊式矫直机上部分的实旎。这种矫直方案的主要优点是，轧件的总变形曲率较小，矫直轧件时所需的能量也少。对于那些原始曲率较大，曲率方向变化频繁的加工件，多采用连续式多辊递减压下的辊式矫直机。辊式矫直机的矫直过程，是使加工件在交替布置的多个矫直辊间经受多次反弯，在消除原始曲率不均匀性的同时，逐渐使加工件趋于平直。大变形方案是使具有不同原始曲率的轧件经过几次剧烈的反弯(大变形)以消除轧件原始曲率的不均匀度，形成单值曲率，然后按照矫直单值曲率轧件的方法加以矫直的方案。采用大变形矫直方案，可以用较少的辊子获得较好的矫直质量。但若过分增大轧件的变形程度，则会增加轧件内部的残余应力，影响产品的质量，增大矫直机的能量消耗。1.4.2平行辊矫直机的优缺点辊式矫直机的主要优点是：生产率高，便于机械化和自动化的连续性生产。辊式矫直机的主要缺点：辊式矫直机能完全消除L瓢曲和C瓢鳇，但对形状不良矫直效果不甚明显。矫直过程实质就是弹塑性变形过程，塑性变形必会改变带材原来的内部平衡状态，即改变了材料性能的均匀性，还会在带材表面产生某些影响粗糙度的缺陷。经过辊式矫直机的板带材屈服极限的各向异性变得突出。最初的大变形会使其横向产生密集的折裂线。整个矫直系统因刚性不足、安装不良、弹性打滑等因素引起的振动，在带材表面横图1.4 20-40mm板材矫直机外形图向形成细纹裂痕，即通常所说的振痕。1.5 设备概况辊式矫直机的主要优点是：生产率高，便于机械化和自动化的连续性生产。辊式矫直机的主要缺板材矫直机是矫直板材波浪弯机剽曲等缺陷的一种机械设备，本设备按JB/T3164（辊式板材矫正机技术条件）标准所规定的要求制造，其主要用于在常温条件下对碳钢、低合金板材的矫平工作，经过矫平后的板带材其平直度达到国家标准，满足使用条件。本设备由机架、上矫直辊系、下矫直辊系、上下支撑辊及调整装置、压下与平衡系统等组成，如图1.4所示。8东北大学毕业设计（论文） 第2章 平行辊矫直机的参数计算第2章 平行辊矫直机的参数计算2.1 技术参数（1)矫直机型式：十一辊平行辊式矫直机（2)工作方式：平行、倾斜式（3)矫直钢板：钢板材料：普碳钢（45、Q235钢），矫直板材厚度:20-40mm，矫直板材宽度：1600mm，矫直板材长度:4000-6000mm，屈服极限：200-600MPa（4)矫直辊数量：9根（5)上矫直辊数：4根（6)下矫直辊数：5根（7)矫直辊规格：3801800 mm（8)矫直辊辊距：420 mm（9)支承辊辊径：570mm（10)支承辊数量：上3下3（11)矫直辊传动方式：由1台电机通过减速机、分配箱整体集中传动（12)矫直速度：0-60m/min（13)压下方式：整体压下，同时沿进出料方向可倾斜调整（14)压下速度：20mm/s（15)压下平衡机构：采用弹簧平衡方式（16)传动方向：面向矫直机入口侧，传动在左侧2.2 结构参数计算矫直机允许的最大与最小辊径为： （3.1） （3.2）式中：H-被矫钢板的最大厚度；B-被矫钢板的最大最大宽度，B=1600mm；所以： ；矫直机矫直辊径D的范围是： D ； 取D=380mm计算矫直辊的辊距：矫直机允许的最大与最小辊距为： （3.3） （3.4）所以：=403.55mm； =3360mm矫直机辊距的取值范围： P ；取P=420mm2.3 力能参数计算2.31 矫直力与矫直力矩的计算由公式3.3计算作用在矫直机上下棍子上压力的总和：由于：；辊式矫直机屈服力矩=360=426.667kN.m， （3.5）式中：p矫直辊辊距，取p=420mm由于：=0；辊式矫直机屈服力矩=360=153.6kN.m （3.6）所以kN.m全部矫直力的总和可以写成：=(n-2) 所以：= =3.646 因此，上下机架所受的矫直力为 =26.624塑性弯曲力矩为=230.4N.m，其中：为被矫钢板的屈服极限，=360MPa 因为九辊矫直机采用倾斜调整，计算总矫直扭矩M (3.7)其中：矫直机方案系数，取矫直机方案系数 原始曲率半径，对于钢板矫直机 （1030）/h，板带的屈服强度，=360MPa 。所以总矫直力矩为： =730.00N. mm 2.32 矫直功率的计算矫直辊的驱动功率为： （3.8）式中：v矫直速度，取v=1m/s矫直机传动效率。矫直力作用在辊子上，将产生滚动阻力；作用在轴承上，将产生摩擦阻力。它们所形成的转矩为 （3.9）式中：f 轧材与辊子间的滚动摩擦系数 轴承摩擦系数d 辊颈直径所以： 其中，f取 f=0.5mm，取 =0.002当矫直机辊数为9时，材料将受到7次的弯曲，故矫直机的总和塑性弯曲转矩为： （3.10） （3.11）所以有 （3.12）材料弯曲时外力作功的一部分用于弹性变形；另外一部分用于塑性变形；还有一小部分变成热量而散失。其中，用 代表单位长度材料塑性弯曲变形能 ： （3.13）由式（3.11）有： （3.14）所以： 根据 有：=总效率 的计算：弹性联轴器： ；减速分速箱：；万向联轴器：；滚针轴承：所以： =矫直辊的驱动功率： = =178.86kW4东北大学毕业设计（论文） 第3章 主要部件的设计第3章 主要部件设计3.1主传动系统设计本次设计的平行辊矫直机的主传动系统包括电机、联轴器、圆柱齿轮减速分配箱、万向联轴器等组成。由一台200kw电机通过减速器将动力输送到分速齿轮箱，经分速箱，利用万向联轴器驱动各固定式下矫直辊，圆柱齿轮减速分配箱采用渐开线硬齿面齿形，齿形淬火后进行磨齿，其优点是传递力矩大，使用寿命长，同时采用内置式油池润滑。齿轮机座采用90#工业齿轮油稀油循环润滑，在外部有油流指示器和压力表显示，润滑效果好，延长设备使用寿命。电控部分与其有联锁信号，只有在有稀油润滑的前提条件下设备才能启动工作，防止齿轮机座在无润滑的情况下工作。万向接轴选用球笼式万向联轴器，具有传动力矩大，传动平稳、维护量小的特点。图3.1 下矫直辊装配体3.2下矫直辊系矫直辊是进行扁钢矫直的主要部件，采用上四下五交错布置。工作辊材质为60CrMoV，辊面具有硬度高、良好的耐磨性，可承受较大的接触应力等特点，并且加工精度和表面光洁度高，提高了被矫扁钢的表面质量，工作辊淬硬层硬度HRC55-58。下矫直辊为5组固定矫直辊，通过联轴器被电机拖动，矫直辊面与辊轴采用一体设计，锻造加工，下辊系共用一个剖分式铸钢轴承座，矫直辊轴承座设置防尘密封，避免氧化铁皮粉末研入轴承内，影响轴承使用寿命，矫直辊轴承座、压下等部位设有注油点。换辊时整体拉出，安装与维护方便。矫直辊两端各采用两组圆锥滚子轴承支撑，轴承采用脂润滑。该结构特点：有效保证实现矫直轴和矫直辊之间的同轴度；刚度大；换辊与维护方便。3.3上矫直辊系上辊系4组主动，两侧机架辊随动，中间4组矫直辊共用一个剖分式铸钢轴承座，固定在上活动横梁上，两侧边辊轴承座独立，且可沿竖直方向上下升降，方便带钢咬入。上辊系借助压下机构调节压下量，上辊和下辊材料、规格与结构相同。矫直辊两端各采用两组滚针轴承支撑，轴承座设置防尘密封，轴承采用脂润滑。上工作辊的工作行程通过高精度的位移传感器显示，传感器的升降位移量可在操作台数字显示，显示精度为0.01mm，并具有断电记忆功能。压下位置定位精度0.1mm。前后倾动的位移量可通过前后安装的位置传感器在操作台上数字显示，对操作者提供正确、直观的操作依据。图3.2 上矫直辊装配体3.4上下支承辊及调整装置为了增加工作辊的刚性，工作辊各设置了支承辊，按下三上三交替排列，如图3.3所示，上下支撑辊采用一对一的布置方式，支撑辊辊面与辊轴采用一体设计，锻造加工，每个支撑辊单独使用一个整体式铸钢轴承座，以便使每个矫直辊的凸度可独立调节。轴承座设置防尘密封，避免氧化铁皮粉末研入轴承内，影响轴承使用寿命，支撑辊两端各采用两组调心滚子轴承支撑，轴承采用脂润滑。为了调整支撑辊与工作辊之间的间隙，在调整盘与空心螺杆之间用键连接。当调整盘的下部压圈松开时可以自由转动并可带动螺杆及吊杆作升降运动，以便改变支撑辊与工作辊之间的压紧力。调好后用压圈压死即可；吊杆在拧紧其上部螺母之后可使轴承座及球面垫与螺杆之间保持紧密接触状态，达到能同步升降的目的。上下支撑辊的调整量为1.5mm。图3.3 辊系装配剖面3.5压下平衡系统压下部分装在上活动横梁上部，由一台交流电机通过蜗轮蜗杆减速机减速，带动4个压下丝母转动使活动横梁沿丝杠上下移动，可根据板材厚度、宽度、材料及原始曲率调整其开口度大小。压下工作行程+30mm-3mm。最大开口度约150mm。它可实现矫直辊系的前后倾动功能，压下量可通过位置传感器显示。为了避免矫正时的冲击，压下装置中装有机械式平衡机构，平衡弹簧装在托盘上通过拉杆来平衡上活动横梁的全部重力，并能消除螺母与螺杆直角的窜动间隙。托盘将全部重力通过推力轴承压到平衡螺母上，而平衡螺母又通过内齿圈与蜗轮螺母联结成同步转动又互不相压的关系。因此弹簧基本处于恒压状态，在上活动横梁升降时并不产生附加变形。压下过平衡系数为1.2-1.4。压下螺丝的传动力矩和压下电机功率的计算 = （3.1）其中：螺纹中径，由螺纹大径d=95mm查得=92 mm ；当量摩擦角，即arctan,为螺纹接触面的摩擦系数一般取0.1，故5；螺纹升角，压下时用正号，提升时用负号，为压下螺丝的螺距，对于钢板矫直机t=(0.0250.050)d ,所以弧度=0.474 ；作用在一个压下螺丝上的力，因为9辊矫直机有4根压下螺丝，所以=2.6N ；压下螺丝止推轴颈直径得，=175 mm；止推轴承的阻力矩，=0.005=7.6N mm；螺纹摩擦阻力矩 =2.6=1.227 N mm 。所以，压下螺丝的传动电动机功率为： N= （3.2）其中：按公式（3.1）计算出的传动压下螺丝的静力矩，=+=7.6+1.22710=1.3010N mm ；电动机额定转速， =940 r/min ；传动系统总速比，行星减速器速比为=135 ；传动系统的总的机械效率，所以传动电机的功率为：=1.5 KW 图3.4 压下与平衡装置3.6机架机架由上活动横梁和下固定横梁组成，机架采用焊接闭式机架，铸焊箱形结构，具有足够的强度和刚度，加工精度高，所有矫正力通过横梁作用在机架上。3.7导卫装置导卫装置采用导板式，限制钢板在喂入时的位置，达到矫直机良好的工作状态，防止钢板冲击机架及防止钢板偏离矫直线，导卫板使用耐磨、抗冲击材料制造，强度满足冲击载荷的要求，导位板的开口度根据来料宽度的不同可手动调节。3.8润滑上、下辊与支撑辊轴承是在重载低速下连续工作，必须保证润滑良好，应选择锂基质高级润滑脂。其中，上、下辊轴承共用一个干油站集中润滑。上辊系需要上、下调整，矫直座的各接触面间必须有润滑，按需进行润滑。减速器的齿轮及轴承润滑和分配箱的齿轮及轴承润滑，采用油池的润滑方式。压下机构一般是在空载下间断工作的，轴承采用干油润滑，压下的螺纹副和导向键均采用干油润滑。图3.5 机架示意图3.9电控装置本系统采用变频器为核心的控制系统。主要元件，主传动电机变频器采用西门子原装变频器；主断路器采用施耐德NSC160S系列产品；主传动电机断路器也采用施耐德NSC160S系列产品；压下电机断路器采用施耐德GV2系列产品；压下电机接触器，均采用施耐德LC1-D系列产品；限位开关采用施迈赛产品；继电器采用松下或欧姆龙产品；接线端子选用魏德米勒端子等。所有元件均为国际知名品牌产品，保证设备电控系图3.6 二维图中挡板统的可靠性。功能说明：本控制系统的矫直辊压下电机设有电动和手动操作2种方式，既可以整体调整又给每个压下电机配置了单独调整按钮；主传动电机则采用变频器控制，可实现正反转以及调速等功能（仅自动）。在机组旁边设置操作台，操作台上对应设计了矫直辊压下电机和主传动电机的操作按钮，均具有正反转按钮，主传动电机还单独配备了停止按钮和调速面板。另外，设备中配置了急停按钮，用来在发生危险时及时停住设备中所有的电机。矫直辊压下电机和主传动电机均由接触器控制，均可进行正反向运行。压下电机配有刻度尺用于指示压下量。3.10结论板形控制是冷轧板带加工的核心控制技术之一，近年来随着科学技术的不断进步，先进的板形控制技术不断涌现，并日臻完善, 板形控制技术的发展，促进了冷轧板带工业的装备进步和产业升级，生产效率和效益大幅提升。板形直观来说是指板带材的翘曲度，其实质是板带材内部残余应力的分布。只要板带材内部存在残余应力，即为板形不良。如残余应力不足以引起板带翘曲，称为“潜在” 的板形不良；如残余应力引起板带失稳，产生翘曲，则称为“表观”的板形不良。板形的表示方法有相对长度差表示法、波形表示法、张力差表示法和厚度相对变化量表示法等多种方式。其中前两种方法在生产控制过程中较为常用。常见的板形缺陷有边部波浪、中间波浪、单边波浪、二肋波浪和复合波浪等多种形式，主要是由于轧制过程中带材各部分延伸不均，产生了内部的应力所引起的。为了得到高质量的轧制带材，必须随时调整轧辊的辊缝去适合来料的板凸度，并补偿各种因素对辊缝的影响。对于不同宽度、厚度、合金的带材只有一种最佳的凸度，轧辊才能产生理想的目标板形。因此，板形控制的实质就是对承载辊缝的控制，与厚度控制只需控制辊缝中点处的开口精度不同，板形控制必须对轧件宽度跨距内的全辊缝形状进行控制。影响板形的主要因素有以下几个方面(1) 轧制力的变化；(2) 来料板凸度的变化；(3) 原始轧辊的凸度；(4) 板宽度；(5) 张力；(6) 轧辊接触状态；(7) 轧辊热凸度的变化。改善和提高板形控制水平，需要从两个方面入手，一是从设备配置方面，如采用先进的板形控制手段，增加轧机刚度等；二是从工艺配置方面，包括轧辊原始凸度的给定、变形量与道次分配等。常规的板形控制手段主要有弯辊控制技术、倾辊控制技术和分段冷却控制技术等。近年来，一些特殊的控制技术，如抽辊技术(HC轧机和UC系列轧机)、涨辊技术(VC轧机和IC轧机) 、轧制力分布控制技术(DSR动态板形辊)和轧辊边部热喷淋技术等先进的板形控制技术，得到日益广泛的应用。 抽辊技术-HC轧机轧辊横移板形控制系统。HC轧机是20世纪70年代日本日立公司和新日铁钢铁公司联合研制的新式6辊轧机。HC(High Crown)即高性能轧辊凸度。该轧机是在普通4辊轧机的基础上，在支撑辊和工作辊之间安装一对可轴向移动的中间辊，中间辊的轴向移动方向相反。通过对普通4辊轧机轧辊挠曲的分析，工作辊与支撑辊之间超出轧件宽度区域的有害接触区，导致了轧辊的过度挠曲。这种挠曲不仅取决于轧制力的大小，而且取决于轧件宽度。另一方面，在工作辊上施加弯辊力时，轧辊的挠曲会在超出轧件宽度部分受到支撑辊的约束。HC轧机是通过中间辊的横移，消除了支撑辊与工作辊之间的有害接触区，提高了轧制的板形控制能力，可适用于任何宽度带材的轧制。HC轧机目前已发展出多种形式，如中间辊传动的HCM 6辊轧机；中间辊和工作辊均能窜动的HCMW 6辊轧机；中间辊带辊型曲线的HC-CVC轧机；及HCW、UCM、UVMW、MB、UC2UC4等多种改进型轧机。HC轧机的优点板形控制能力强，不需要太大的弯辊力即可较好的调整板形；可消除支撑辊与工作辊边部的有害接触部分，减轻边部减簿和裂变倾向；由于工作辊径较小(比普通4辊轧机小30%左右) ，可加大压下量，实现大压下量轧制，并减少能耗；采用标准无凸度辊，就能满足各种宽度带材的轧制，减少了轧辊的备件。从20世纪70年代以来，世界各国已建HC轧机200多架，直到至今仍是一种较流行的机种。 CVC辊板形控制：CVC辊板形控制技术是德国西马克-德马格公司于1980年开发的。CVC(Coutinuously Variable Crown)的原意是连续可变凸度。经过20多年的发展与完善，CVC轧机已发展出很多种机型，广泛应用于冷轧板带生产中。先进的控制策略和控制手段相结合，使CVC技术成为目前世界上最先进的轧制技术之一。它的控制原理很简单，就是将上、下轧辊辊身磨削成相同的S形CVC曲线，上、下辊的位置倒置180度，当曲线的初始相位为零时，形成等距的S形平行辊缝，通过轧辊窜动机构，使上、下CVC轧辊相对同步窜动，就可在辊缝处产生连续变化的正、负凸度轮廓，从而适应工艺对轧辊在不同条件下，能迅速、连续、任意改变辊缝凸度的要求。UPC辊板形控制：UPC轧机是德国MDS研制的万能板形控制轧机，是继HC、CVC技术之后又一种可改善板形的轧辊横移式轧机。其原理是将普通4辊轧机的工作辊磨成雪茄型，大、小头相反布置，构成一个不同凸度的辊缝。UPC轧机投产的数量不及HC轧机和CVC轧机，最早使用UPC技术的是德国克虏伯1250轧机和芬兰2000轧机。交叉辊技术-PC轧机轧辊交叉板形控制：PC(Pair Cross)的原意是轧辊成对交叉，即轧机轧辊交叉板形控制技术。轧辊交叉系统的设计原理与采用带凸度的工作辊相同。通过调整轧辊的交叉角，使得距轧辊中心越远的地方辊缝越大，实现对辊缝形貌的控制。轧辊交叉等效凸度与轧辊交叉角、轧辊直径和轧件宽度有关，其关系式如下Cr=Se-Sc=(br)2/(2Dw) （3.3）式中 Cr -等效凸度；b-轧件宽度；Se-中心辊缝；r-轧辊偏转角；Dw-轧辊直径；Sc-边部辊缝。常用的轧辊交叉系统有只有支撑辊交叉的支撑辊交叉系统；只有工作辊交叉的工作辊交叉系统；每组工作辊与支撑辊的轴线平行，而上、下辊系交叉的对辊交叉系统。涨辊技术VC板形可变凸度支撑辊板形控制技术：VC (Variable Crown)原意为在线可变凸度支撑辊，是由日本住友金属公司于1977年开发成功的，轧机的轧辊为辊套型轧辊，主要由芯轴、辊套、密封油腔、油路、旋转连接器和高压泵站等部分组成。VC辊控制板形的原理较简单，辊套和芯轴之间设有密封油腔，通过改变油腔内的压力，即使支撑辊改变辊形(轧辊凸度)油腔压力与直径胀大在一定范围内呈线性关系，且可做无级调节，因此，可以参与到闭环板形控制系统中。VC具有较多优点减少支撑辊的换辊次数，避免贮存多个不同辊型的轧辊；可补偿轧辊磨损及热辊形；在带材轧制加、减速阶段，可有效补偿因轧制速度的变化引起的轧制力波动和轧辊凸度变化；在线改造方便，仅需用VC辊代替原有支撑辊即可。但VC也有局限性VC辊制造较困难；高压旋转接头及油腔密封维护难；调整轧辊凸度的幅度较小。轧制力分布控制技术DSR动态板形辊高精度板形控制DSR动态板形辊高精度板形控制(即轧制力分布控制) 技术 ，是由法国VAI Clecim公司于20世纪90年代推出的，主要由静止辊芯、旋转辊套、7个柱塞式液压缸、推力垫及电液伺服阀等部分组成。DSR动态板形辊多用于四辊轧机的支撑辊，可成对使用，也可单独使用。其工作原理根据板形仪测量计算出的实际曲线与目标板形曲线比较，得到一组偏差，通过7个单独调控的液压压下缸，沿整个带宽经旋转辊套给板带分布相应的轧制力，来进行高精度的板形(平直度) 控制。DSR动态板形辊高精度板形控制具有突出的优点，是高精度板形控制执行器的一次历史性飞跃。主要表现在能消除对称性和非对称性的板形缺陷；板形控制不影响厚度控制；能动态高精度控制板形。充分发挥DSR方式高精度板形控制能力的关键，在于板形仪系统的测量精度、计算精度以及偏差转换为伺服阀调控信号的精度。一般板形仪应达到1I单位的测量精度。DSR虽有突出的优点，但其结构相对复杂，检修和维护难度大，且价格昂贵，因此目前尚未大范围普及。在中国，DSR技术率先在上海宝钢2030冷轧机上得到应用，中国铝业河南分公司郑州冷轧厂正在建设的四辊2300冷轧机也引进了该技术，该项目预计2008年年底正式投产。目前，在世界上还流行一种称为轧辊热喷淋板形控制先进技术，它具有投产小、改造周期短的特点，比较适合已建设备的在线改造。这项轧辊热喷淋板形控制先进技术是由澳大利亚工业自动化服务公司开发的，该系统是由计算机控制软件和边部热喷淋系统组成。在轧辊两侧安装有两个热喷淋装置，每个装置上安装有数个喷嘴，每个喷嘴的控制范围为25毫米，在轧机工作时实施喷淋加热。该系统有效地解决了高速轧制时，因轧辊热凸度引起的边部张紧的板形缺陷，提高了轧制速度，减少了断带几率。10东北大学毕业设计（论文） 第4章 主要部件的校核第4章 主要部件的校核4.1矫直辊的校核计算4.1.1 矫直机矫直扭矩的计算矫直机各辊矫直力矩： = （4.1）其中：矫直机的总矫直力， 26.624 总矫直扭矩，=kN.m 矫直机各辊承受的矫直力 所以矫直机上下辊的矫直扭矩为：=1060.6=N mm =3036.4=N mm =3949.7=N mm其中由式（3.5）得： 矫直机矫直辊的摩擦力矩，即第三辊上的摩擦力矩 = （4.2）其中：矫直辊与轧件的滚动摩擦系数，mm ；支承辊轴承摩擦系数，滚针轴承取摩擦系数 ；d 轴承处直径, d=150 mm 。 所以，摩擦力矩为 ：=3949.7=55.29 N mm 第三辊的传动力矩为：=+=210.393+=260.399N mm4.1.2第三辊弯曲力矩的计算第三辊的压力为均布载荷单位长度上的压力q为： q =2468.56 （kN /mm） （4.3）沿矫直辊辊身长度上有5个支承辊，可以是一个7支点的连续梁，如图4.1对此连续梁进行分段计算，求出各支点的弯曲力矩和支反力。图4.1支承辊受力分析图0-1段和1-2段的作用载荷及其弯矩，为求出弯矩图面积，需要求出最大弯矩：对于0-1段 ： =（） （4.4）=27.52k N （4.5）=2468.5673-4378.6 =175.8k N （4.6） =()=27.52=4568.2kN mm （4.7）此段的弯矩图的面积为： = （4.8）=601.46N mm图4.2 矫直辊0-1段受力分析图弯矩图面积重心到支点0的距离a,可由下式求出 ： =183.7 mm （4.9）对于1-2段，由于整个跨段作用着均布载荷q ，其最大弯矩弯矩图面积=42.24N mm （4.10） =10.41N mm （4.11）弯矩图面积重心到支点2的距离为 ：=185 mm由于0点的弯曲力矩M等于零,由文献2，6-79得三弯矩方程式为： +2M ()+= 6 (+) （4.12） 2M()+= 6 (+) （4.13）代入有关数据=239mm，=370mm，=9.57N mm，=1.66N mm,=183.7mm，=185 mm 化简整理后得， 3.29M+M= 1.46N mm （4.14）对于23段和34段的作用载荷及其弯矩图与12段相同，由公式（4.12）可分别得到13段和24段的三弯矩方程式，对于13段： += 6 ( ) （4.15）由于=370 mm，1.66N mm ，=mm 代入式(4.15)后化简得： M+4M+M= 2.69N mm （4.16）对于第24段： M+2M()+= 6 (+) （4.17）由于370 mm ,N mm,mm ，则代入上式（4.17）化简得： 2M+4M = 2.69N mm （4.18） 联立式子（4.14）,（4.16）,（4.18）, 求得：M= N mm M= N mm M= N mm 由于M M=0 ,有如下关系： M= M= N mm ；M= M= N mm ；M= N mm ；故求出 M,M,M后，可得出整个矫直辊上各支点的弯曲力矩。4.1.3支反力的确定各支点的支反力可分段求出各段的支反力，然后将相同点的支反力相加即可 。支点0的支反力为： =A=4378.6+=28.7
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