毕业设计（论文）-2050CVC热连轧主机工艺参数计算及主机设计.doc

本科毕业设计（论文）2050CVC热连轧工艺参数计算及主机设计燕 山 大 学2014年6月 本科毕业设计（论文）2050CVC热连轧工艺参数计算及主机设计学 院：机械工程学院 专 业：轧钢设备及工艺 学生 姓名： 学 号：100101010129 指导 教师： 答辩 日期：2014年6月 燕山大学本科生毕业设计（论文）燕山大学毕业设计任务书学院：机械学院 系级教学单位： 冶金系学号100101010129学生姓名专 业班 级题目题目名称2050CVC热连轧工艺参数计算及主机设计题目类型工程设计题目性质模拟题目来源自选主要内容机型为四辊CVC轧机,来料规格HB301750，成品规格HB1.81750，入口温度1000，出口温度895，材质：低合金钢，轧制速度：MAX20m/s。 1、制定该轧机的压下规程 2、计算轧机的主要力能参数 3、完成轧机的技术设计 4、对主要构件进行校核计算基本要求1、设计图纸量:7张A1,其中至少有一张用计算机绘制的部件图;有一张零件图。有一张典型零件的零件图。2、设计说明书要反映和论述选题及方案的确定过程，反映设计的过程和创新点。参考资料1、轧钢机械设计、轧钢设备及工艺（第一分册）、机械设计、互换性及测量等教科书。2、工厂及轧钢95毕业设计图纸。3、机械设计手册。周 次14周58周912周1315周1617周应完成的内容收集资料消化图纸确定方案，开题报告及文献综述计算力能参数、主要零部件的结构参数,完成主要部件结构设计译外文资料完成主要零部件图纸译外文资料完成总体设计图纸完成零件图和说明书指导教师：职称： 年 月 日系级教学单位审批： 年 月 日摘要带钢几乎涉及了日常生活的各个方面和国民经济的各个部门。在国民经济中占有重要的地位。借鉴国内先进理论和经验，设计一台CVC四辊轧机。设计过程中对压下规程进行优化，并计算了轧制力和轧制力矩，使轧机的设备性能得以充分的发挥。同时对其变形理论、轧制工艺和轧辊的设计进行了深入的研究。全文全面叙述了CVC轧机结构原理和设计特点，论述了CVC轧机较普遍的四辊轧机的优点。整个设计过程采用了精确的计算公式，并配以详细的受力分析及结构示意图，对轧机的重要部件进行了校核。关键词带钢 CVC轧机 轧制规程 板形控制AbstractStrip covers almost all aspects of daily life and various sectors of national economy.Occupies an important position in national economy.Draw lessons from the domestic advanced theory and experience, design a CVC four high rolling mill.Optimize the pressure regulation, in the process of design and calculation of rolling force and rolling moment, to give full play of mill equipment performance.At the same time on the deformation theory, the design of the rolling technology and roll carried on the thorough research.Full text comprehensively describes the CVC mill structure principle and design characteristics, this paper discusses the CVC mill the common advantages of four high rolling mill.The whole design process using the precise calculation formula, and with detailed stress analysis and structure diagram, an important part of a rolling mill for the check. KeywordsStrip CVC roll mill rolling schedule III 目 录摘要IIAbstractIII第1章 绪论11.1 轧钢生产简介11.1.1 轧钢生产的基本状况11.1.2 轧钢生产的发展的方向11.2 钢板生产简介21.2.1 钢材的品种分类21.2.2 钢板的生产技术要求31.3 钢板生产的一般方法41.3.1 单张轧制生产41.3.2 成卷轧制生产41.3.3板带轧机工作机座的形式41.4 本章小结5第2章 热轧带钢的生产62.1 传统热带钢连轧机的状况62.1.1提高轧机的生产能力62.1.2提高产品质量62.1.3节能降耗、降低生产成本72.2 热轧带钢生产的工艺过程72.2.1板坯选择82.2.2板坯轧前准备82.2.3粗轧82.2.4精轧92.2.5轧后冷却、卷曲及打捆102.3 热带钢连轧机自动化概况112.3.1热带钢连轧机自动化发展过程112.3.2热带钢连轧机计算机控制的功能112.4 现代热连轧机发展的趋势和特点122.5 本章小结12第3章 板形及有关板形的基本概念133.1 横向厚差和板形的概念及表示方法133.1.1 横向厚差133.1.2 板形133.2 影响负载辊缝形状的因素143.2.1 轧辊的热膨胀143.2.2 轧辊的磨损143.2.3 轧辊的弹性弯曲153.2.4 轧辊的弹性压扁153.2.5 轧辊的原始凸度153.3 轧辊连续可变凸度控制（CVC）技术163.3.1 CVC轧机工作原理163.3.2 典型辊形及特征163.3.3 CVC轧机在热轧带钢厂的运用173.4 本章小结17第4章 CVC热连轧精轧机座的主要技术参数及结构说明184.1 CVC精轧机座184.1.1 概述184.1.2 精轧机座的结构184.2 CVC热连轧精轧机座的主要技术特性244.3轧制规程的制定254.4轧制参数计算264.5 本章小结27第5章 重要零部件校核285.1支撑辊强度校核285.2工作辊强度校核295.3 机架强度校核305.4本章小结30结论31参考文献32致谢34附录135附录242附录3471 公式推导481.1轧制力最合适计算公式481.2 弯曲力修正值的设定492 轧制规程的优化模型492.1目标函数492.2 模型优化503、结果与分析504、结论51第1章 绪论 第1章 绪论1.1 轧钢生产简介1.1.1 轧钢生产的基本状况钢铁工业属于原材料工业，是国民经济中的基础工业。全世界的钢梁由1880年的44万吨发展到1988年最高产量达7.8亿吨。近年来，全世界的钢铁生产萎缩，但年产量仍保持在7.3亿吨左右。在科学技术发展到今天，虽然许多国家和地区已不把钢铁工业作为支柱产业，钢产量也不作为衡量一个国家经济实力的最重要经济指标，但是，钢铁工业的现状和发展仍在很大程度上体现一个国家的科学技术发展水平和经济实力。我国的钢铁工业的发展突飞猛进。在二十世纪末年产量达到一亿吨，仅过了23年钢的产量就达到了1.6亿吨，再到现在的年产十多亿吨，成为世界上钢铁产量最大的国家。遗憾的是我国并不是世界上的钢铁强国。钢材的品种不平衡，产品质量不高，造成每年我国仍需要进口短缺钢材。钢铁工业的总体装备水平、生产技术和管理水平与先进国家相比仍有很大的差距。1.1.2 轧钢生产的发展的方向轧钢生产是钢铁生产的后部工序，轧制成材的钢铁生产的品种、产量、质量将直接影响到国民经济部门的发展。我国要想成为钢铁强国，轧钢生产的技术水平占有非常重要的位置。当代轧钢生产技术进步和发展方向，归纳起来有如下特点：1.1.2.1 轧钢生产技术发展内涵的转变在中国钢铁产量逐年增加的情况下，随着科学技术水平提高和市场竞争，人们很快认识到，仅仅追求产量不仅不会给企业带来更大的经济利益，而且会使企业丧失竞争力。在高产的基础上，轧钢生产的技术发展向着品种合理、规格多样、降低成本、。提高钢材的几何尺寸精度、便面质量、综合性能、大幅度提高质量加个比成为轧钢生产技术的主导方向和推动力。1.1.2.2 先进的生产流程及生产工艺的逐步确立高新技术的应用使这一趋势的技术保证。对于生产过程中各工序物理化学本质的深入理解和揭示使实现这一趋势的基础。市场经济发展，质量效益对生产的要求使这一趋势的客观要求。可以看出，轧钢生产的内涵已突破原有界限，想着上、下游拓展。为保证最终产品质量的要求，上、下游工序的要求，对轧钢生产设备的设置和工艺的制定起着愈来愈明显的影响，轧钢生产已不是单纯意义上的轧钢了。1.1.2.3 高新技术的应用是轧钢生产技术发展的显著特征近几年来，站岗生产技术进步取得了长足的发展。在板带材生产方面，板厚、板凸度和板形控制技术已趋于成熟，中厚板平面形状控制技术和无切边技术的应用，大幅度地提高了成材率和产品质量档次；在型钢生产方面，限动芯棒连轧管技术、ACCU ROLL成形技术、UDD、CBR和复合成型技术等，都是高新技术在轧钢生产领域应用结出的成果。1.1.2.4 高速快节奏的科研成果转化与开发由于市场需要的推动和高新技术的应用，轧钢生产技术的研究和开发成果向生产力转化进入高速度、快节奏的阶段。研究开发的指导思想和组织管理，由原来的研究开发向工程化转变。许多成熟的生产技术很快就被科技含量更高的新技术所取代。1.2 钢板生产简介钢板和带钢是国民经济各部门中应用最广泛的刚才。板带材生产占钢材生产的50%60%，最高已达到66%以上，到2000年，我国板带钢生产占钢材生产不足40%，尤其是高质量、高附加值的板材品种短缺，要靠进口弥补不足，是需要套发展的钢材品种。1.2.1 钢材的品种分类钢材品种规格厚度分为两大类，厚板和薄板。我国一般称厚度为4mm以上者为中、厚板，4mm以下者为薄板。其中，厚度在20mm以下的采用成卷方法生产称为带钢。钢板按用途可分为：1. 制造业用板：如桥梁板、锅炉板、压力容器板、高炉及其他工业建筑用板；2. 交通运输业用板：如汽车板、造船板、机车制造和航空结构板；3. 机器制造业用板：以钢板为原料虫、压焊接和机械加工成各品种机器零件用板；4. 电工钢板：制造电机、变压器等用的硅钢板；5. 焊管和冷弯型钢用板：焊管和冷弯型钢用板6. 金属制造工业用板：如装甲板、不锈钢板、耐热钢板、耐酸钢板、复合板等。1.2.2 钢板的生产技术要求1.2.2.1 尺寸精度要求钢板的尺寸精度主要是指厚度精度。板厚精度是指纵向厚差的大小；横向厚差的大小往往用板凸度表示。钢板的厚度偏差不仅关系到构件的重量和强度等使用性能，也关系到金属的节约。因此，在钢板生产中都十分重视厚度控制，力争厚度的高精度轧制，力争按负公差轧制。1.2.2.2 板形精度要求板形精度是指带钢的平直度，表示板带材纵、横向各部分是否产生波浪瓢曲。板形良好的条件取决于轧后延伸率沿宽度方向上的分布是否均匀。如果边部延伸率大于中部，超过一定值就出现边浪，反之，出现中浪。1.2.2.3 表面质量要求对于大多数板带材要求光洁，允许有疤结、麻点和划伤。对于表面进行镀层、涂层加工的板带材，表面又有一定的粗糙度要求。1.2.2.4 性能要求板带材要求主要包括工艺性能、机械性能和某些特殊的物理或化学性能。钢板用于制造各种形状及尺寸的构件时，必须经过剪切、弯曲、冲压和焊接等加工过程，要求具备良好的工艺性能。对于甲类板，则要求保证机械性能，要有一定的强度和塑性。为保证板带材生产的技术要求，在生产过程中，必须对钢的冶炼过程、轧制过程、轧后冷却过程及热处理过程，惊醒严格的掌握的控制，也促使这些过程的生产工艺和设备不断更新和改进。1.3 钢板生产的一般方法1.3.1 单张轧制生产生产过程在一张一张的状态下进行。用于中厚板的生产。由于厚度较大，智能采用单张轧制的方法。1.3.2 成卷轧制生产用于薄板生产。成卷生产的带钢有热轧带钢和冷轧带钢两种：1. 热轧带钢生产：厚度范围一般为120mm，最薄可达0.8mm，最厚可以超过30mm。用于热轧带钢生产的轧机形式有三种：（1）连续式热带钢轧机：通常称为热带钢连轧机。是生产热轧卷应用的最主要最广泛的轧机形式。（2）板坯连铸轧机：是近年来发展起来的短流程轧机。（3）带有炉内卷曲机的卷炉轧机，是一种可逆式轧机，其前后的卷取机至于加热炉内，在轧制的过程中可以对带钢进行加热保温，使轧制变形在一个很窄的温度区间内进行用于轧制变形温度要求严格，难于变形的合金板生产。目前在中小企业中仍有应用。2. 冷轧带钢生产：生产带钢的厚度范围为0.010.35mm，最薄可达到0.001mm。冷轧带钢生产的轧机机型有如下两种:(1) 连续式带钢冷轧机：通常称为带钢冷连轧机，是大规模生产的主要轧机形式。（2）可逆式带钢冷轧机：一般式单机座的，再一个工作基座上对带钢进行往复的多道次轧制。目前，可逆式带钢冷轧机也以有较多的应用，多用于多辊轧机的轧制。1.3.3板带轧机工作机座的形式由于板带轧机轧辊的辊身/辊径的比值比较大，为了提高轧辊的刚度，在工作辊的外侧都有支承辊。据轧辊数量的不同，板带轧机分为两大类：1. 四辊轧机：曾经是板带轧机的最主要的工作基座形式，随着对板带钢轧制精度要求的提高，其地位在不断下降。目前，四辊轧机仍是厚板轧制的最主要机型，而对于薄板轧制逐渐被多辊轧制所代替。2. 多辊轧机：轧辊数量超过4个的板带钢轧机成为多辊轧机，包括六辊轧机，十二辊轧机和复合多辊轧机等，主要用于报带钢和超薄带钢的生产。1.4 本章小结本章简明介绍了轧钢生产的相关方法，以及板带生产在轧钢生产中的地位，并介绍了板带生产的一些技术要求，最后介绍了钢板生产的一般方法，并简要介绍了钢板生产所用轧机的形式。53 第2章 热轧带钢的生产 第2章 热轧带钢的生产2.1 传统热带钢连轧机的状况传统的热带钢连轧机是指完成由板坯加热、粗轧、精轧和卷取组成的生产过程大型连续式的热轧带钢机组。它的生产技术成熟、产量高、产品质量好、产品品种规格齐全、自动化程度高的优势，在热带钢生产中仍居统治地位，是生产热轧带钢的主力轧机。2.1.1提高轧机的生产能力传统热带钢连轧机进入第三代仍保持高产的能力传统热带钢连轧机进入第三代仍保持高产的能力。保持产量高的措施有以下的几个方面：1. 增大板坯重量2. 增加精轧机座的数目3. 提高轧制速度4. 增大主电机功率2.1.2提高产品质量1. 采用步进式加热炉生产，其优点是可提高板坯加热温度精度，使板坯加热温度精度，使板坯加热均匀，提高质量。2. 增加机座刚度其方法使增大轧机牌坊的立柱横断面面积和轧辊直径。3. 设置中间辊道保温罩和带坯边部的加热器，其优点使可以减少带坯头部和尾部的温度差，有利于缩小带钢头部和尾部的厚差。4. 提高板厚、板凸度、和板形的精度（1）热轧带钢厚度精度控制 今年来采用长行程液压缸的纵向厚度精度。尤其使采用绝对值AGC和各种厚度补偿控制，是热轧带钢全长上的厚度精度为-0.035+0.035的达到95%以上。（2）板凸度和板形的控制 板凸度和板形是相互关联的两项质量指针，带钢在热轧阶段不好控制好板凸度和板形，到冷轧阶段去解决，不仅增加了难道，而且板凸度和板形的矛盾也越来越突出。因此，在精轧机组的上游机架对板凸度优先控制，使上游机架出口，中间坯达到设定的比例凸度目标，而下游机架在保持这个比例凸度的同时，控制热轧带钢的板形，实现板凸度和板形的综合控制。板凸度和板形的控制，其控制对象都是有载轧缝的形状，其主要方法是采用CVC轧机、PC轧机、VC辊轧机等工作机座和设置强力液压弯辊。还要设置位移传感器、压力传感器、凸度仪、板形仪进行在线检测和信号反馈，进行循环控制，以获得良好的板凸度和板形。5. 实行控制轧制 控制轧制是生产优质热轧带钢的经济而有效的方法。奥氏体控制内容大致包括：载Ar3温度以上稳定奥氏体区域内进行轧制；严格控制终轧道次的压下量和轧制温度，使终轧道次在相变温度区域进行；加快和控制冷轧速度，以改善热轧带钢的金相组织和机械性能。2.1.3节能降耗、降低生产成本1. 板坯的热送热装和直接轧制低温出炉 出炉温度由热轧带钢成品质量要求的终轧温度算起，考虑轧制和输送过程的温度降，反推计算得到要求的出炉温度，比原来的高温出炉温度降低100oC左右，可以节能0.069GJ/吨。2. 设置精轧坯的热板卷箱 精轧机组前的热板卷箱使将粗轧机轧出的精轧坯在进入精轧机组之前卷成热板卷。3. 采用热轧润滑 热轧油能减少摩擦系数、减少轧制力、降低能量消耗、改善带钢表面质量、减少轧辊的磨损、提高轧辊使用寿命、提高轧机生产率。4. 提高金属收得率 提高金属收得率的措施，除降低出炉温度减少金属氧化物外，采用宽度精度控制是一个很有效的方法。2.2 热轧带钢生产的工艺过程传统热连轧机生产过程，包括坯料选择和轧前准备、粗轧、精轧和轧后精整四个大的阶段：2.2.1板坯选择1. 板坯的几何尺寸的选择：增大板坯厚度可增大板卷的重量和提高轧机产量，但势必增加轧制道次、引起机座数目的增加。选择依据产品的厚度，考虑板坯连铸机和热连轧机的生产能力，适当选择，一般为150250mm。一般板坯宽度比成品厚度大50mm左右，而长度取决于板坯的重量和加热炉宽度。2. 板坯重量选择：目前，热带钢连轧机采用的板坯重量为2030吨，最重可达45吨。热轧带钢的终轧温度差与轧制的延续时间有关，而轧制的延续时间又取决于带钢的长度和轧制速度。2.2.2板坯轧前准备轧前准备包括板坯的清理和板坯的加热工序。板坯加热送坯方式有：板坯冷装炉、板坯热装炉、直接加热炉和直接轧制。板坯加热温度一般为12001250oC出炉。板坯加热采用步进式连续加热炉。2.2.3粗轧粗轧机组的作用式加热好的板坯经过除磷、定宽、水平辊和立辊轧制，将不同的板坯轧制成3060mm不同宽度要求的粗轧坯，并保证精轧坯要求的温度。1. 除磷 板坯在加热时，表面会产生25mm的氧化铁皮，称为炉生氧化铁皮，必须在轧制前清除，否则会影响表面质量，还会加速轧辊的磨损，一般采用高压水除磷箱除磷。2. 定宽 由于板坯连铸机改变板坯的宽度比较复杂，定宽工序可以满足热轧带钢品种规格不同宽度的需要。以往采用在精轧机组前设置一台强大的立辊机座，其道次压下量可达50100mm。3. 粗轧 粗轧采用顺列式布置组成，按照压下规程在每个机座上完成要求的轧制道次和道次压下量。随着板坯单重的增加，板坯的厚度和长度增加，必然要增加粗轧机组机座间距和机座数目。延长轧线长度，将增加轧件的温度降，增加了再生氧化铁皮的量。因此，要求提高轧制速度。粗轧机组机座的机型一般采用二辊机座，其余机座都采用四辊机座，提高轧机刚度，提高精轧坯的尺寸精度。4. 宽度控制 为了进行中间坯的宽度控制的对中轧制中心线，在水平辊机座前设有立辊轧机。采用近距离布置，以保证侧边质量。进行粗轧阶段的宽度控制，包括短行程控制、AWC控制。2.2.4精轧精轧坯经过边部加热后送入精轧机组进行切头切勿、二次除磷和精轧，轧成符合用户要求的热轧带钢。1. 切头切勿 精轧坯从粗轧机组轧出。往往头部是“舌形”，尾部是“鱼尾行”，轧制时会产生很大的冲击。加速轧辊磨损以及传动系统中产生扭震。头部“舌形”易钻进设备缝隙产生卡钢事故。尾部“鱼尾行”会影响打捆质量，故采用飞剪进行切头切尾。2. 二次除磷 在精轧轧制和中间辊道运输产生再生氧化铁皮，在切头飞剪和精轧机组之间设有二次除磷箱，由前后夹送辊、上下除磷集管和喷嘴组成。3. 精轧 精轧坯经过切头、切尾和二次除磷，送精轧机组轧制。精轧机组是真正的连轧机。通常设置67架机座，将带坯轧到成品厚度。在精轧机组第一架机座的入口侧，有的机组设有一对立辊，对精轧坯实行AWC厚度自动控制。精轧机组的工作机座，以往是由普通四辊机座组成。今年来由于对热带钢的板凸度和板形的要求越来越高，用普通四辊机座加液压弯辊装置很难满足，工作机座开始采用CVC四辊轧机并设置为强力型液压弯辊，很好地控制热轧带钢的板凸度和板形。精轧机组头几架机座的轧制力比较大。为保证工作辊辊颈的扭转强度，要求采用较大的工作辊直径，同时支撑辊直径也相应的增大。这样既有利于轧辊冷轧和减少磨损，又提高了轧机刚度和支承辊幽默的承载能力。为了减少轧制力和轧制力矩，机组后几架机座的工作辊采用较小的直径。精轧机组连轧过程中，要保证连轧常数和防止机座间堆钢和拉钢。在机座之间设置活套支持器，使机座之间产生一定的活套控制张力控制。终轧温度对产皮质量有直接影响，终轧温度在很大程度上决定了轧后带钢的金相组织和机械性能，尤其是实行控制轧制，对终轧温度的要求更为严格。精轧机组都是以较低的速度穿带，减少穿带事故。在轧辊冷却和润滑方面，使轧辊和轧件摩擦系数比只用水冷却减少1520%，大大减少了轧辊磨损，减少拉换辊次数，减少电力和轧辊消耗，提高产品质量和表面质量。在精轧机出口侧，设有射线测厚仪、凸度仪、板形仪、宽度计和温度计。其中：测厚仪和精轧机组各机座上的测压易，压下机构的位移传感器等检测仪表信号组成厚度自动控制系统：凸度仪测量热轧带钢的板凸度，修正CVC轧机工作辊轴向位置设定和PC轧机的轧辊的交叉角的设定，与下游机座的液压弯辊系统组成板形自动控制系统；测宽计对热轧带钢的宽度实行监视；温度计监视热轧带钢的终轧温度和为轧后冷却系统提供初始资料。2.2.5轧后冷却、卷曲及打捆1. 轧后冷却；轧后冷却的目的使把热轧带钢从终轧温度冷却到规定的卷曲温度。卷曲温度堆带钢的金相组织和机械性能有很大的影响。卷曲温度越低，带钢的强度和屈服极限越高，延伸率降低，机械加工性能变坏。对于不同的钢种，卷曲温度都有很严格的温度规定和允许公差，不同规格的带钢在中央辊道上的冷却速度又不相同。因此，轧后的冷却既要控制冷却水的总量，又要控制冷却速度。现代热带钢连轧机都采用层流冷却系统。所谓层流冷却系统，使采用低压大流量的方式进行，冷却水从水箱中以虹吸原理用0.0085Mpa压力从集管中流出，热带钢上下表面冷却水总量的流量为13001400立方米/小时，用投入冷却集管组不同数量，来控制水量和冷却速度。为防止冷却水在带钢表面积存造成冷却不均匀，采用压力1Mpa的侧喷嘴将积水清走。2. 卷曲：带钢冷却道卷曲温度后，由地下热卷曲机卷成卷带。在中央辊道的末端，设置三台地下式卷曲机。按生产周期计算，两台卷曲机交替工作就可以满足轧机生产率的要求。由于卷曲机是很容易出事故的，一般都备用一台。3. 热轧带钢打捆、称重、喷印、入库；热装带卷从卷曲机内由卸卷小车托出后，由打捆机打捆，以防松卷，便于机运输，自动称重之后用喷印机在外层卷面上喷印卷号，经链式运输机运至地面，用吊车，放入板卷库存放。2.3 热带钢连轧机自动化概况2.3.1热带钢连轧机自动化发展过程从热带钢连轧机自动化发展的过程看，大致可分为下列四个阶段。1. 三十至四十年代：这时期轧机的速度较低，一般不超过5米/秒。2. 五十年代：轧制速度一般在10米/秒以下。3. 六十年代：轧制速度提高到15-20米/秒左右，并采用了小张力和升速轧制的新工艺。3. 七十年代：这时期，热带钢连轧机采用计算机实现综合控制，已经取得了较成熟的经验，并开始进入丁谱级阶段。计算机控制系统从一台计算机发展到二级多台计算机控制，并有备用计算机。上一级的计算机，根据原始数据以及各种检测仪表得到的实际数据，按照一定的数学模型进行判断和运算，及时地向下一级计算机发出各种设定指令。下一级计算机则去直接控制有关的执行机构，从而实现全线自动化。这时期，可控硅供电得到了普遍地采用，并且出现了用集成电路调节代替分离元件的半导体调节器。最高轧制速度已经提高到20米/秒以上。由于采用计算机综合控制，产品质量得到改善。据报道，带钢纵向厚度的偏差可减少到2550微米，终轧和卷曲温度可控制在1020oC以内。在改变规格后，计算机控制能很快适应，轧机产量有所提高。2.3.2热带钢连轧机计算机控制的功能1. 输入原始数据2. 板坯跟踪3. 设定计算与控制4. 节奏控制5. 操作指导6. 自适应及自学习7. 数据记录8. 事故处理从国外情况看，目前计算机控制还在向更高一级发展。计算机不仅孤立地控制某个轧钢机或某个轧线，而且控制整个轧钢厂或整个公司。按照连炼铁、炼钢、轧钢等各方面的情况进行综合管理，已取得最大的效果。2.4 现代热连轧机发展的趋势和特点1. 为了提高产量而不断提高轧制速度，加大板卷重量和主电机容量，增加轧机数量和轧辊尺寸，采用快速换辊及剪刀装置等使轧制速度由过去的610m/s，发展到目前普遍超过1520m/s。最高达30 m/s。卷重最大达45t，机组总功率增至15万千瓦，精轧机组增至79架。产品厚度扩大到0.827mm，宽度至2300mm。年产量达300500万吨。2. 威力提高产品质量和产量而采用计算机控制，采用各种AGC系统和液压弯辊装置，并提高轧制刚性以提高厚度精度和控制板形；采用升带轧制和层流冷却工艺以控制终轧和卷曲温度，使厚度精度由过去人工控制的 提高到 mm，终轧和卷曲温度控制在 度以内，从而使产品的组织和性能也大为提高。3. 为了降低成本，节约能量消耗及扩大品种而正在进行一系列的实验研究。目前世界上约有140套宽热带钢连轧机，其中60%为1960年后创建。在发达的国家，由热连轧机生产的板带钢以达板带钢总量的80%以上，它不仅能够高产，而且可以达到优质和低成本的要求，在当前轧钢生产方法中占据了主流和统治地位，我国热带钢轧机有8套，生产能力达1200万吨。2.5 本章小结详细介绍了热轧带钢生产的流程，中间的每个过程的要求也进行了简明介绍，并对热轧的发展历程和现代热轧带钢的发展趋势进行了相关的介绍。第3章 板形及有关板形的基本概念 第3章 板形及有关板形的基本概念3.1 横向厚差和板形的概念及表示方法3.1.1 横向厚差横向厚差是指板带材沿宽度方向的厚度差。它决定板带材的断面形状图。行的横向厚差是由于左右压下装置调整装置不当引起的，而对称的凸行或凹行的横向厚差则决定于轮的设计和调整。假设来料和轧后的断面是形状是对称的，则来料和轧后的横向厚差分别是： 3-1式中来料中部厚度和边部厚度； 轧后中部厚度和边部厚度；3.1.2 板形板型材的 板形是指板带材横向各部分是否产生波浪和瓢曲。它决定于延伸率沿宽度方向是否相等。如果两边的延伸率大于中部，则产生波浪或瓢曲。此外，还可能产生四分之一波浪。中部复合浪和左边或右边的单边波浪。对称的边浪和瓢曲可以靠调节行来控制，而单边波浪则必须靠调整左右压下装置才能消除。板材一般以宽度上最长的条和最短的条之间的相对长度差来度量。最短的条是直条，最长的条是波浪最大的条。它在半个波长内的长度为：（3-2）故最长与最短之间的相对长度差为：设 （3-3）式中 最大挠度；带入积分后得（3-4） （3-5）相对长度差一般以105作为一个单位，成为一个I单位。带钢中内应力分布不同，它所引起的带钢翘曲形式也不同。所以，可以依据内应力的分布规律和翘曲情况，将板形缺陷分为不同的类型。3.2 影响负载辊缝形状的因素3.2.1 轧辊的热膨胀在轧制过程中，加热和冷却的条件沿辊身的长度是不均匀的。由于靠近辊颈部分受热少，冷却快，故轧辊中部比边部的热膨胀大，使轧辊产生热凸度。热凸度可以用理论公式计算，也可以用实测数据按下式计算：（3-6）式中 轧辊辊身中部表面温度，； 轧辊辊身边部表面温度，； 轧辊辊身直径，mm； 热膨胀系数； 考虑 轧辊中部表面温度均匀系数，一般可取=0.9；轧辊的热凸度可以采用辊身调节冷却液的方法予以控制。3.2.2 轧辊的磨损由于轧辊于轧件，工作辊与支撑辊间的相互摩擦，都会使轧辊产生磨损，影响轧辊的磨损因素很多，如轧辊与轧件的材料与温度，轧制力与轧制速度，前滑和后滑数值，工作辊和支撑辊的滑动量和滑动速度，轧辊和轧件的表面硬度和粗糙度等，而且轧辊的磨损量虽时间而改变。因此，很难建立轧辊磨损量与上述因素的关系，进行理论计算。一般工作辊与支撑辊的磨损规律是中部磨损大，两端磨损小，板坯边部温度低会造成边部的局部磨损。轧辊的磨损补偿方法：1. 能过生产组织的方法补偿轧辊磨损的影响。 一是先轧宽和薄，公差要求严格的产品，随着轧辊的磨损一次改变规格，向较窄较厚，要求较低的产品过度；二是对终轧道次减小压下量，减小轧辊弹性变形来弥补轧辊中部较大磨损，用生产组织的方法补偿轧辊磨损，影响了轧机能力的发挥，而且无法解决市场需要与生产组织的矛盾。这种生产组织的“不自由”，被后来的自由轧制技术所替代。2. 调整轧辊热凸度补偿轧辊磨损。 采用调整轧辊冷却水流量沿辊身分布，改变轧辊温度分布，使之随着轧辊中部磨损增大，相应的减小轧辊中部冷却水流量，增大轧辊的热凸度，补偿轧辊的磨损。3.2.3 轧辊的弹性弯曲轧制时，轧制力通过工作辊传给支撑辊，使支撑辊产生弹性弯曲，引起有载辊缝形状变化。在计算支撑辊挠度时，要考虑工作辊和支撑辊之间的压力分布情况，工作辊和支撑辊间压力分布不均。3.2.4 轧辊的弹性压扁轧辊的弹性压扁，包括变形区工作辊与轧件接触引起的工作辊弹性压扁和工作辊与支撑辊之间的相互弹性压扁的总和。决定辊缝形状的不是弹性压扁的绝对值，二是弹性压扁沿辊身长的分布。如果轧制力沿钢板宽度方向均分布，则中部的弹性压扁时均匀的。边部则由于轧辊外部的刚端影响弹性压扁的小一些，引起钢板边部压薄。一般轧制压力沿板宽分布是不均匀的。因此，中部的压扁会偏大一些，对于热轧钢板变形区内工作辊弹性压扁所引起的边部减薄量比较小，可以忽略不计。对于压下量沿宽度变化较大时，轧制办不均匀分布引起变形区内工作辊弹性压扁的不均与对辊缝的影响必须考虑。3.2.5 轧辊的原始凸度轧辊的辊形有圆柱形和凸形两种，合理的选择轧辊的磨削形状，可以再一定程度上补偿上述因素对有载辊缝的影响。对于四辊轧机，支撑辊一般都是圆柱形；工作辊一般做成一个圆柱形，另一个是凸形。这主要是因为两个凸形的轧辊可能由于两上凸形的顶不重合会产生很大的轴向力，增加轧辊轴承的损坏。轧板轧制的板形控制，就是通过调整轧辊的辊形，控制轧辊间有载辊缝形状，调节沿板宽压下量的分布，是延伸沿板宽分布均匀，达到钢板平直度的要求。3.3 轧辊连续可变凸度控制（CVC）技术3.3.1 CVC轧机工作原理CVC轧机是一种连续可变的凸度的轧机，是西马克公司在日本HC轧机基础上于1983年研制成功的一种新机型。CVC轧机保留了HC轧机轧辊可移动的特性，所不同的事将轧机上下两个工作辊均磨成S形，使工作辊型成花瓶装，“瓶口”对“瓶底”，上下辊形状完全一样但安装方向相反，彼此互补，形成一个形状对称的辊缝，两个工作辊均装在其轴承座中，通过其轴颈或通过使轴承座连同工作辊一起进行反方向的轴向移动，而产生CVC效应。轧辊向相反方向做轴向移动，以形成辊缝形状的变化（见图5）。按不同的移动方向能形成正或负的凸度。由于横移量可以自由选择，因此能产生梁旭可变的凸度。S形轧辊直径的微小差别完全处在支撑辊和工作辊的接触面上长生的弹性变形的范围内，不同于传统辊是磨出的抛物线形辊形处于工作辊和支撑辊弹性压扁的范围内。图3-1 CVC系统原理图3.3.2 典型辊形及特征CVC辊系有几个典型特点，在堆成位置相当于有一个正凸度。工作辊轴向移动100mm的效果相当于常规辊带有100500lm的直径凸度。S形辊的半径差仅有273lm，它产生的上下辊之间的最大圆周速度差仅为0.076%，相当于带钢前滑量的1%。CVC系统的工作辊辊身比支撑辊辊身长出可移动的距离，以确保支撑辊不会压到工作辊边缘，故不能产生点负荷、压印和磨损。CVC技术使自由轧制成为可能。CVC系统可以满足市场对凸度和平直度的要求，同时能实现一定程度的周期横移分散轧辊磨损，允许一定程度的自由操作。3.3.3 CVC轧机在热轧带钢厂的运用CVC系统的开发，再辅以液压弯辊装置，可获得很大的凸度控制能力。德国蒂森公司贝克维尔特厂2250mm热带钢轧机采用CVC技术获得100500lm的凸度控制能力。我国宝钢2050mm热带钢轧机7个精轧机架均采用CVC轧机，可调凸度400lm，F1F5弯辊装置可调凸度150lvm，合计550lm。宝钢采用CVC的作用是F1F4改善凸度，F5F7改善平直度。至今，全世界已投产63台CVC热轧机。3.4 本章小结本章通过引入板形及板形控制的概念，进而引入CVC轧机在热轧中对板形和板凸度的控制能力，最后介绍了CVC在轧钢方面的应用状况。第4章 板CVC热连轧精轧机座的主要技术参数及结构说明 第4章 CVC热连轧精轧机座的主要技术参数及结构说明4.1 CVC精轧机座4.1.1 概述精轧机组位于切头飞剪和除磷机之后，由F1F7这七个精轧机座组成。用于将将粗轧后的板坯轧成要求厚度的板带，精轧机组7个机座的结构形式是相同的，由于各机座的轧制速度不同切逐渐升高，所以F1F5由主电机通过减速机、齿轮机座、万向接轴传动工作辊，而F6F7机座由主电机通过齿轮机座和万向接轴传动工作辊。精轧机组在F1F2机座之间采用了为张力控制，取消了机架间的活套装置，而F2F7机架之间仍采用活套装置。此外，全部机座的工作辊在轴向都可实现左、右窜动，并且为调整板形的需要，工作辊辊身形状也改变成为S形瓶状，切上、下工作辊的S形成反对称布置。工作辊辊身在不同横断面上具有不同的只讲，但相差最大的、不超过0.5mm。这样通过上、下工作辊的相对轴向移动可补偿轧制时轧辊的弹性变形，保证轧出的板带具有平整的板形。这种技术称之为轧辊连续可变凸度技术，简称CVC技术。而具有这种技术的轧机则称为CVC轧机。CVC轧机与具有类似作用的带中间轧辊横移的六辊轧机相比，其结构简单，设备重量也轻一些。各机座主传动电机全部为整流电机。轧机前有辊式导板，用来将坯料正确导入精轧机组。而在F1F7之间则与其他同类轧机一样舍友出、入导板。在F7机座后还设有板形仪、测厚仪和测宽仪。各精轧机座主要由机架牌坊、轧辊和轴承、轧辊调整装置、换滚机构等部分组成。4.1.2 精轧机座的结构各精轧机座主要由机架牌坊、轧辊及轴承、轧辊调整装置、换滚机构等部分组成。4.1.2.1 机架牌坊精轧机架由两片牌坊及将他们连接在一起的上、下横梁机构。在机架内放置轧辊轴承、轧辊调整机构及换辊导轨，在机架的顶部设置了支承辊平衡机构及压下装置，在机架的窗口地步设有测压仪。牌坊和其他轧机一样也是闭式的，由铸钢制成，每篇牌坊重约155t。精轧机座由于采用了CVC装置，在机架上安置了轧辊轴向移动机构，所以机架牌坊要比一般四辊轧机复杂一些，加工量也相应大些。精轧机座的7个机架具有相同的机构，只是由于工作辊直径不同，F1F3机座的窗口要比F4F7机座高一些。江津带钢热连轧机随着它所轧制的坯料不断加大而轧制速度不断增高，且为了提高轧制速度，有日益增大机构刚度的趋势。精轧机座的窗口宽度在换辊侧为1660mm，在传动侧为1665mm，便于在更换支承辊时出入机架容易。在机架中有一段宽度为1880mm，这是为安置工作辊平衡弯辊缸的支撑座用的，支撑座借用槽口用螺栓固定在窗口上。4.1.2.2轧辊、轧辊轴承、轴承座F1F7机座的轧辊尺寸大体上分为两组，他们的支承辊尺寸是相同的，仅工作辊尺寸不同。F1F3机座工作辊轴承传动侧与操作侧有差异，传动侧采用 四列圆锥滚子轴承，在其两边又各有一个单列圆柱滚子轴承，而且它们的内环宽度都比外环宽，传动侧与操作侧的外径是一致的，而操作侧的轴承内径比传动的小20mm，操作侧轴承要比传动侧轴承能承受更大的径向载荷。在四列圆锥滚子轴承和单列圆柱滚子轴承内环的孔径上车有螺旋沟槽，用于储存润滑油以润滑摩擦表面。F1F3工作辊采用高Cr、Ni半钢轧辊，F4F7采用无限冷硬铸铁轧辊，辊径硬度HBS3040.工作辊轴承座材料为铸钢GS30Mn5V，轴承座侧面也镶有衬板。为保证稳定轧制，在机架内上、下工作辊中心线相对上、下支承辊中心线往带材出口方向偏移10mm。为了CVC装置轴向移动工作辊，在操作侧轴承座上向外端伸出两个悬臂，由此通过轴向移动缸带动工作工作轴向移动。精轧机各机座的支撑辊具有相同的结构和尺寸。支承辊用复合铸钢GS25N制成，辊面硬度HBS3040。支承辊的轴承座为摩根液体轴承，每个轴承座上有一个进油孔，两个回油孔。轴承座侧面镶有30mm厚的衬板，传动侧轴承座宽度比操作侧小10mm。对于上支承辊的一端除了液体摩擦轴承外，靠其外面又装有一个双列圆锥滚子轴承，用以承受轧制时产生的轴向载荷。4.1.2.3轧辊调整机构轧辊调整机构包括支承辊的平衡、压下装置、工作辊的平衡弯辊及工作辊的移动机构。1. 支承辊平衡装置 上支承辊的平衡是经安置在上横梁上的平衡缸来实现的。图4-1是上平衡装置及其剖面图。平衡缸活塞直径为320mm，活塞杆部分的直径为280mm，最大行程500mm，工作行程为480mm，活塞侧的压力为25MPa。液压缸用螺柱固定在上横梁的上平面上。上支承辊平衡机构与武钢1700热连轧机所用的平衡机构有所不同，其区别在于活塞杆的端部不是做成叉口式的而是做成扁头式的，由两片钢板与其连接板焊接的扁担梁通过销轴骑在扁头上，梁的两端通过销轴和连杆与上横梁下方的支承辊轴承座的悬挂横梁支架向相连接，而悬挂横梁则用螺钉被紧固在支架上。这样随着平衡缸活塞杆的升降带动悬挂横梁的升降，并由此带动支承辊轴承座，起到平衡上支承辊轴承座重量的作用。这里，活塞杆扁头平面与轧辊中心线是一致的。这样在2050mm精轧机中，上支承辊平衡机构通过层层分解连接，是单个零件小型化，便于安装，另一方面也简化了机架顶部的平台机构。图4-1 支承辊上平衡装置2. 压下装置 压下装置采用电动压下和液压压下相结合的方式，两个压下螺丝采用一个功率为90KW、转速为715r/min的交流电动机通过圆柱齿轮减速机和蜗杆减速机传动。两个压下螺丝之间舍友齿式离合器，由液压缸推动拨叉实现其脱离和结合，以便可以单独调整一侧的压下螺丝，是两侧的辊缝一致。压下螺丝端头上设有止推轴承，他安装在液压压下缸的活塞内。液压压下缸的活塞直径为1050mm，活塞杆部分的直径为950mm，活塞行程为30mm。活塞侧的最大移动速度为15mm/s。液压缸通过底板座在上支承辊轴承座的顶面上。为了防止压下螺丝转动时缸体发生转动，在缸体两侧用螺钉固定着两个侧耳。侧耳的外侧平面与机架窗口的衬板相接触（其接触的总间隙为3mm），据此防止缸体回转。压下螺丝的电动压下装置用于轧制前调整辊缝，因此电动机的容量主要依据它所传动的移动部分的机件重量来决定的。而液压压下主要用于轧制过程中辊缝的微调，进行厚度控制。在每个压下液压缸的两侧各安装有一个位置监测器，用以测量辊缝的变化，控制活塞的行程，调整辊缝。此外，它还可以快速移动轧辊，在卡钢时还可以松开轧辊。3. 工作辊平衡弯辊装置 工作辊平衡弯辊液压缸安置在支撑块内，后者镶嵌在机架内并用螺栓紧固。缸体的上端部与上、下工作辊轴承座的外侧耳轴相接触，用以平衡上工作辊重量和对上工作辊施加弯辊力。缸体在支承辊的导向套内移动，而上工作辊则通过装于活塞内的顶杆及其端部的顶块被压到下支承辊上，顶块亦在导套内移动，顶杆的两端做成球面形状以便有某种自动对位作用，并在圆头下部装有垫块以便磨损后可以更换。想液压缸供油是通过用螺栓紧固在缸体上端部上的外伸臂进行的，液压油通过外伸臂上的通路和上端盖及钢壁上的孔道进入活塞两侧的腔中。顶块上开有槽，用销轴插入其中，一方面防止顶块自由回转，另一方面防止顶块和缸体自由脱落。缸体收缩后的最小尺寸是由缸体侧壁与顶块内端部的斜面来限定的，以便保证正常轧制和更换工作辊。4. 工作辊轴向横移装置 轴向移动装置（轧辊轴向移动缸）