轧机结构分析

中厚板厂轧机结构,轧机的作用,1、粗轧阶段通常先将原料沿轴向轧制14道，对原料的表面进行清理，消除原料的厚度不均，得到准确的轧件厚度，提高展宽后的轧制精度；展宽轧制为了得到既定的轧制宽度，首先，将轧件转动90，把轧件宽度轧至既定宽度，然后，旋转90，使轧件长度方向与轴线一致。中间坯的形状、凸度、厚度差对成品钢板有重要影响。,2、精轧阶段主要是对中间坯进行延伸轧制，轧制的重点是保证钢板的平直度，控制钢板的性能，进一步提高钢板的表面质量，完成钢板尺寸的精确控制。粗轧阶段和精轧阶段之间的划分与工艺布置、主机设备能力、原料尺寸、产品规格、控制轧制等因素有关，而且，各种因素在不同的生产条件下作用不同。因此，双机轧制时，要均衡各道次负荷，使轧制节奏紧凑化，使双机能力的发挥相匹配。,轧制的基本知识,1、在轧制过程中，如果，轧件的体积不发生变化，则横向压缩率与纵向延伸率之比应为：1/2，但实际生产中，体积都有轻微变化，横向与纵向变化比小于1/2；当轧件在变形过程中，各个点有向各个方向运动的可能时，它总是向着阻力最小的方向运动。在一般轧制条件下，轧辊的圆周速度和轧件速度比轧辊圆周速度大。因此，轧件与轧辊出口处产生相对滑动，成为前滑，轧件入口速度比轧辊圆周速度低，轧件与轧辊入口处产生相对滑动，成为后滑。,2、轧制过程的建立轧件咬入条件轧件咬入条件可分为两个阶段，即：开始咬入阶段和已经咬入阶段。开始咬入阶段：,如果轧件能自然咬入，必须TxNx,所以，摩擦系数必须大于咬入角的正切值，当轧件咬入后，若要持续咬入，摩擦系数必须大于中性角的正切值。,3、影响金属塑性变形阻力的因素：金属塑性变形阻力是指单向应力状态下，金属材料产生塑性变形时所需要的单位面积上的力，它也叫变形抗力。它的大小取决于材料的化学成分和组织状态、变形温度、变形程度和加工历史。不同化学成分的金属，变形阻力不同，如：合金的变形阻力要大于纯金属；组织不同，变形阻力也不同；晶粒细小者，变形阻力大；组织不均匀、具有加工硬化者，变形阻力大。,各种金属，随着温度的升高，其强度指标都降低，变形阻力随着降低。这是影响变形阻力非常重要的指标。变形速度在热轧生产中，速度越高、变形阻力越大，在冷轧中，则影响不大；变形程度对变形阻力的影响与之相反，在冷态下，由于金属硬化，变形阻力随变形程度的增加而增加。在热态下，则影响很小。加工历史，对冷轧来说，则是加工硬化累计的问题，在热轧中，则是前几个道次的压下率和间隔时间长短对加工硬化的累计。,4、轧件和轧辊之间的摩擦系数：影响摩擦系数的因素：a、当温度高于700时，温度越高，摩擦系数越小，当低于500时，摩擦系数呈曲线变化。,B、摩擦系数和变形区的几何形状变形区长度和高度的比值有关。比值减小，摩擦系数增加，当比值达到一定程度时，摩擦系数不再变化。C、轧辊表面越粗糙，摩擦系数越大，新辊比旧辊的摩擦系数小1.51.7倍；D、化学成分和氧化物的性质对摩擦系数的影响比较明显，含碳量越高，摩擦系数越低，轧不锈钢时的摩擦系数比轧制碳钢要低1.3倍。,粗轧机,一、粗轧机参数及组成粗轧机参数：型式：3200mm四辊可逆式粗轧机工作辊：800/7253200mm支承辊：1400/13152950mm主电机功率：3500kw2最大轧制压力：3000t,粗轧机组成1、辊道：延伸辊道、运输辊道旋转辊道；机架辊；2、推床：导板、导齿架、拉杆、滑道、滚轮、液压缸、传动箱3、机架：双联闭式机架4、压下系统：卧式压下装置5、轧辊平衡：液压平衡6、辊系：四辊轧机7、主传动系统,二、辊道,1、辊道：延伸辊道、运输辊道旋转辊道；机架辊；2、延伸辊道、运输辊道结构及作用：作用：运输钢坯规格：机前：4153000机后：4153500结构：如下图,运输辊道的结构比较简单，由一台电机驱动减速机，减速机的作用是：把速度降下来，把驱动转矩提高；由减速机驱动齿轮箱里的齿轮，把一组辊道驱动起来，为了保证辊道的旋转方向一致，辊道的驱动齿轮之间，加设一个惰轮，惰轮的作用只是改变齿轮的转动方向，惰轮和传动齿轮的齿形参数：如：齿数、模数、中径、齿面硬度等完全一致，唯一不同的是：轴承的安装位置不同，具体看图纸。辊道和齿轮的支撑轴承选用圆锥滚子轴承，这种轴承的特点适合低速、重载，能承受轴向力，安装精度要求比较高。,日常点检维护的薄弱点：a、辊道轴承在我们的生产现场，特别是机前，辊道轴承是延伸辊道和运输辊道最为薄弱的环节，首先，辊道承受钢坯冲击，冲击载荷一般是正常载荷的数倍以上，冲击载荷直接考验轴承负载极限；其次，环境恶劣，这一点对轴承的影响最大，当轧机除鳞时，氧化铁皮、高压水等等，会通过轴承座密封的间隙，进入到轴承中，水进入轴承，会稀释润滑油，腐蚀滚动体、滑道；氧化铁皮进入之后，破坏滚动体旋转的平稳性，对滑道和滚动体产生冲击，会破坏表面光洁度。,轴承座的密封越不严，轴承的情况就越差。具体在辊道上，主要表现在：轴承的密封端盖，密封端盖分：透盖和闷盖，闷盖主要看一看连接螺栓是否松动，透盖同样也要看连接螺栓的情况，同时，透盖内孔与周之间的密封磨损情况也很关键，磨损严重，外部的杂物进去的同时，也会出现润滑油的泄漏。对辊道轴承的维护：一、定期检查端盖连接情况；二、定期检查透盖的内孔密封与轴面之间的间隙，看有没有润滑油泄漏；三、用手摸一摸轴承座在辊道旋转时，震动情况，是否发热；四、用听音棒听一听轴承运转的声音是否平稳。对轴承，必须定期加油，目的：润滑和冷却,b、联轴器；联轴器的作用就是传递动力；它出现问题，动力就会中断。运输辊道和延伸辊道及齿轮箱的联轴器，我们现场使用的都是鼓型齿联轴器，它的结构如下图：,鼓型齿联轴器的特点：对对中度的要求不高，可以自动调心，承载能力大。同时，鼓型齿加工比较困难，价格比较高。联轴器点检维护要点：必须定期加油，齿面不能缺油，内齿圈之间的连接螺栓，必须采用铰直孔螺栓，螺栓必须把紧。经常看看联轴器运行是否平稳，特别是启动、制动时，内外齿圈之间的冲击是否过大。C、减速机和齿轮箱减速机的作用是降低电机转速，增加转动力矩；齿轮箱的作用是分配转矩；,减速机的结构如下图：其为三级变速，它的薄弱点,是：轴承和齿轮。对于减速机的点检与维护，首先是轴承，对轴承的检测从三个方面来做，即：温度、声音、震动；温度和震动可以用专门仪器来进行测量，如：红外线测温仪、震动仪，温度超过65度、震动超过0.25毫米，属于非正常情况；温度和震动也可以凭借手感进行大概的检测，这需要一定的经验。对于声音，正常的轴承运转平稳，不正常的轴承，运转过程中会出现规则或不规则的冲击声。对于齿轮，损坏状况为：磨损、疲劳裂纹、点蚀；对齿轮状态的把握，主要是通过声音，运转是否平稳，有无冲击，有机会开箱的话，可以对它的表面进行检查；,最后一点，也是最重要的一点，必须保证适量润滑油，油量太多，油会从传动轴流出来，而且增加齿轮转动的阻力，增加动力损失，油量太少，就会润滑不足。适合的油量应该是：油的水平面浸没齿轮的一个齿高，油量最少，不能低于半个齿。齿轮分配箱的结构和减速机的区别就在于齿轮的布置不同，其它基本相同。,3、旋转辊道主要作用：转动钢坯,工作原理：通过相邻旋转辊道反向旋转，使钢坯发生转动，达到转钢的目的。构成：辊道、联轴器、齿轮分配箱、减速机、电机工作状况：旋转辊道的工作环境非常恶劣，不仅水汽、氧化铁皮，而且，最大的影响是钢坯轧制过程中对辊道产生的冲击。薄弱点：一、由于钢坯对辊道冲击严重，辊道轴承座固定困难，原来轴承座的地脚螺栓，现在已经全部不用，通过轴承座之间加定位垫来布置。,二、钢坯冲击辊道，造成辊道的跳动，容易导致轴承座的密封端盖脱落，使氧化铁皮和水，进入轴承，导致轴承润滑不良，影响轴承寿命；三、钢坯冲击辊道，造成辊道的跳动，使辊道联轴器承受巨大冲击力的同时，使被动端联轴器出现径向和轴向移动，使联轴器在承受扭转力矩的同时，也要承受弯曲力矩，加剧联轴器连接部分的磨损，如：齿式联轴器的传动齿，在最严重的时候，联轴器的使用寿命不超过8小时；现在，我们采用万向联轴器，解决了辊道跳动和轴向移动对联轴器造成的损害。万向联轴器的结构见图为：,万向节通过圆弧形滑块和连接板来消除辊道传动过程中产生的跳动，它的稳定性要比齿式联轴器高。齿轮分配箱和减速机的结构及工作状况、日常维护要点，和延伸辊道的减速机、分配箱相同，这里不再重复。4、机架辊作用：在开坯轧机上，为了能够可靠的把钢坯送入轧辊，要求辊道尽可能的靠近轧辊。这些辊道安装在机架内，被称为机架辊。,机架辊的工况：a、频繁的启动、制动；b、承受钢坯的冲击较大；机架辊必须满足的工作要求：a、运输钢坯时，机架辊的速度应与工作辊道的速度相同；b、当钢坯从轧辊轧出时，机架辊的速度应与轧辊的速度相同；当机架辊速度偏低时，会阻碍钢坯运动，对机架辊产生附加力矩；机架辊的高度应该高于,辊道表面，低于轧辊下辊表面，高度差一般为2550mm；机架辊的结构：如下图,机架辊齿轮箱结构图：,机架辊的驱动方式，从图纸可以看出：行星减速机驱动齿轮分配箱，驱动机架辊转动；机架辊运行薄弱点及维护要点：a、传动轴十字头在运行中经常损坏，主要是十字头轴承，十字轴断裂；在日常维护中，通过观察外观和听声音来判定；并要定期加油；b、机架辊齿轮箱，主要表现：轴承损坏和齿轮打齿，在日常维护中，通过触摸箱体，感觉轴承的温度、震动及齿轮啮合时的冲击声；判断齿轮箱的情况；钢坯下扣对机架辊的寿命影响极大，下扣严重，对机架辊的冲击就越严重，其运行周期越短。,5、辊道基本参数及确定原则：辊道的基本参数：辊子直径、辊身长度、辊距、辊道速度；辊子直径主要取决于辊子所承受的冲击力，以此来确定辊子的强度，在满足强度要求的条件下，辊子直径应该尽量小，以减小辊子重量和惯性转矩。辊身长度：辊身长度取决于轧件宽度，一般比轧件的最大宽度长200500mm；辊距：确定原则：一、辊距不能大于最短轧件长度的一半；二、运输长钢板时，最大辊距要考虑钢板由于自重引起弯曲这一条件。大型轧机上，间距为：1.21.6m；中板轧机为：0.91m；薄板轧机为：0.50.7m。,辊道速度：辊道速度一般根据辊道用途确定；工作辊道的速度根据轧机速度选取机前工作辊道比轧机的速度要低5%,机后工作辊道的速度比轧机高5%10%；对于炉前、炉后运输辊道，在满足生产要求的情况下，尽量选用较低的速度，出炉辊道的速度，为了减少温降，一般比入炉辊道速度要高，轧机机后运输辊道的速度一般为轧制速度的11.1倍，避免产生堆钢。,三、推床,作用：设置在轧机前、后，用来沿工作辊道横向移动轧件，将轧件准确的导向至轧机中心线进行轧制，并尽可能在轧制时导向。结构：包括齿条、齿轮箱、液压缸、导板、推头、连杆、滑道；具体结构见下图：,日常维护要点：a、液压缸及管路，第一、泄漏，分内漏和外漏；外漏就是液压油从液压缸缸头、管道接头处流出来，或者是软管爆裂；内漏出现在液压缸和,阀组，液压缸发生内漏是活塞密封不严导致或者是缸体划伤，外在表现是：缸体发热，液压缸推起来无力，收回很慢或收不回去。阀组内漏是阀芯卡阻或是阀芯磨损严重；外在表现：阀体发热，无法换向，液压缸不动作；b、导板磨损c、滑道磨损，滑道磨损严重时，导致导板磨辊道，增加推床运动的阻力，动力损失增加；d、滚轮，滚轮固定是否出现松动；轴承运转情况、滚轮磨损情况等；,e、各部连接是否松动，主要包括：齿轮箱同步轴联轴器连接，齿轮箱、液压缸地脚螺栓固定情况等各连接部位；f、齿轮箱，齿轮箱铜套磨损情况、轴承有没有异音或卡阻，齿条、齿轮磨损情况；,四、机架,1、机架类型轧钢机架分为闭式和开式两种。,闭式机架是一个整体框架，具有较高的强度和刚度。主要用于轧制力较大的初轧机、板坯轧机、板带轧机，对于一些轧件精度要求高的轧机也采用闭式机架。我们粗轧机采用的是闭式机架。开式机架是由机架本体和上盖组成，其缺点是刚度差。影响其刚度的关键因素是上盖的连接方式；常见的上盖连接方式有：螺栓连接、立销和斜楔连接，套环和斜楔连接，横销和斜楔连接，斜楔连接。其中斜楔连接机架刚度最高，应用最为广泛。,2、机架的主要结构参数机架的主要结构参数是：窗口宽度、高度和立柱断面尺寸；机架窗口尺寸一般稍大于轧辊最大直径，以便于换辊。四辊轧机机架窗口尺寸宽度一般为支承辊直径的1.151.3倍，为了换辊方便，换辊侧的机架窗口比传动侧窗口宽510mm，窗口宽度可表示为：,B机架窗口宽度；Bz支承辊轴承座宽度s窗口滑板厚度，,窗口高度主要根据轧辊最大开口度、压下螺丝最小伸出端以及换辊要求确定。,H1轧辊接触时，上下支承辊轴承座之间的最大距离H2安全臼或测压元件及均压块的高度H3下轴承座垫板的厚度S1换辊时的最大开口度；S2机架窗口的高度尺寸裕量，一般为150250mm；,机架立柱的断面尺寸根据强度条件确定。由于轧辊轴颈和机架上的力相同，而轧辊强度和轧辊直径的平方成正比，故机架立柱的断面积与轧辊直径的平方有关。传统的力学机架立柱强度计算方法，计算精度不够准确，现在，一般采用有限元分析方法，不但计算结果准确，而且还可以求出机架完整的应力场和应变场。有限元是根据变分原理（虚功原理）求解数学、物理问题的一种方法，将弹性连续体离散化为有限个单元组成的集合体，再按矩阵分析的方法求解。,3、机架材料和许用应力机架材料一般采用含碳量为0.25%0.35%的ZG35，它的屈服强度为：500600MPa，延伸率1216%；机架是整个轧机中最贵重和最重要的零件，因此，必须具有很大的强度储备，防止机架在过载时出现破坏，防止轧辊断裂时机架产生塑性变形；因此，机架的安全系数是轧辊安全系数的22.5倍，轧辊的安全系数一般为：5，机架的安全系数为1012.5.,4、粗轧机是由两片机架通过中间横梁连接在一起，它的主要参数为：机架窗口高度：6075mm机架窗口宽度：1560mm机架日常基本不需要维护，大中修时，对地脚螺栓，两个机架横梁之间的连接进行检查。,五、压下系统,1、压下系统的作用轧辊压下系统是轧辊调节装置的一种，它的作用：调整轧辊水平位置（调整辊缝），以保证轧件按给定的压下量轧出所要求的断面尺寸。在板带轧机上要调整轧辊辊型，其目的是减小板带材的横向厚度差并控制板型。2、轧辊调节装置的类型调整装置的驱动方式有手动调整、电动调整、液压调整三种，其中，手动调整用于小型轧机。我们首先介绍一下电动压下，这是我们粗轧机采用的一种形式。,3、电动压下装置a、组成电动压下装置一般使用在上辊，通常包括：电动机、减速机、制动器、压下螺丝、压下螺母、压下位置指示器、球面垫、压力传感器等部件。在可逆式轧机的压下装置中，有的还安装压下螺丝回松机构，以处理卡刚事故。电动压下装置分为快速电动压下装置（可逆热轧机）和板带轧机压下装置。b、工艺特点一、工作时，要求上辊快速、大行程、频繁地调整；二、轧辊调整时，不带轧制负荷；,C、结构特点其工艺特点，对结构型式提出了相应要求：一、采用惯性小的传动系统，以便频繁的启动、制动；二、有较高的传动效率和工作可靠性；三、必须有克服压下螺丝阻塞事故的措施。电动压下装置的布置形式有两种：采用立式电动机，传动轴与压下螺丝平行布置；采用卧式电动机，传动轴与压下螺丝垂直交叉布置的形式。d、压下螺丝的自动旋松压下螺丝的自动旋松问题主要发生在初轧机上，采用立式电动压下装置时更为严重，它表现为在轧制过程中，已经停止转动的压下螺丝自动旋松，使辊缝值变动，造成轧件厚薄不均。,自动旋松的原因：为了实现初轧机的快速压下，压下螺丝的螺距取得较大，螺丝升角大于或接近于螺丝、螺母间的摩擦角，在轧制过程中，压下机构的自锁遭到破坏，导致旋松。应对措施：加大螺丝的摩擦阻力矩。具体方法：一、加大压下螺丝止推轴颈的直径，并在球面垫上开孔。止推轴颈的摩擦阻力矩为：,d3压下螺丝止推轴颈直径；d4球面铜垫凹槽直径；P1作用在压下螺丝上的力；u1止推轴颈的摩擦系数从上式可以看出，d4越大，力矩M越大。但在选择d4时，应保证铜垫的单位压强在需要范围内。,二、在螺距不变的情况下，增加螺丝直径，这样，不仅能够最大摩擦力矩，而且还有减小螺纹升角、增强自锁性的作用，但是，螺丝直径过大，会增加压下装置和机架的尺寸，也会增加转动力矩。e、压下螺丝和压下螺母一、压下螺丝压下螺丝一般由头部、本体和尾部三个部分组成。,压下螺丝的头部与轧辊轴承座接触，承受来自轴颈的压力和平衡装置的过平衡力。为了防止端部在旋转式磨损并使上轧辊轴承具有自动调位,能力，压下螺丝的端部一般都做成球面状，并与球面垫接触形成止推轴承。压下螺丝止推端的球面有凸形、凹形、装配式凹形三种。,老式结构多是凸形，这种结构在使用时，使凹形球面铜垫受拉应力，铜垫容易破碎。凹形压下螺丝，使球面铜垫处于压缩应力状态，提高了铜垫的强度，增强了工作的可靠性。压下螺丝也可以做成装配式的，增大球面止推轴颈，从而，增大端面摩擦阻力矩，防止自旋松。压下螺丝的螺纹有两种：锯齿形和梯形两种。锯齿形主要用于快速压下装置；梯形螺纹主要用于大轧制力的轧机。压下螺丝多数是单线螺纹，在快速压下装置中，有时采用双线或多线螺纹。,压下螺丝的螺纹有两种：锯齿形和梯形两种。锯齿形主要用于快速压下装置；梯形螺纹主要用于大轧制力的轧机。压下螺丝多数是单线螺纹，在快速压下装置中，有时采用双线或多线螺纹。压下螺丝的尾部是传动端，承受驱动力矩。尾部形状主要有：方形、花键形和圆柱型三种、方形尾部四面镶有青铜滑板，它主要用于快速压下装置；花键形承载能力大，尾部强度削弱的少，多用在低速、重载的带钢轧机。带键槽的圆柱型尾部仅用在轻负荷的压下装置。压下螺丝的基本参数是螺纹直径和螺距，螺纹直径由最大轧制力决定，螺距根据轧机工况和螺纹直径选取。,二、压下螺母压下螺母的结构形式：一、整体螺母；耗费青铜较多，其中双级的比单级的省铜，但往往不能保证两个阶梯端面同时与机架接触，因而很少应用。整体螺母加工简单，工作可靠，一般用在小型轧机上。,二、组合螺母加箍的螺母，带冷却套的、带铸青铜芯的钢螺母多种,压下螺母的主要尺寸是它的外径和高度；其高度可按螺纹许用单位压力1520MPa来确定。螺纹外径根据它的端面与机架接触面间的单位压力6080MPa选取。螺母与机架镗孔的配合一般采用动配合，主要为了便于拆装，为了将螺母固定在机架镗孔内，通常采用压板装置固定。其润滑采用干油或稀油。,f、粗轧机压下装置粗轧机压下装置为卧式电动压下，它的结构如图：,压下系统的工作原理：两个压下电机（156KW）同时转动，通过减速箱带动压下蜗杆转动，蜗杆推动蜗轮，蜗轮带着压下丝杠转动，由于压下丝母固定，丝杠上下升降，推动轧辊下降，达到调节辊缝的目的，两个电机之间通过离合器联结，在正常轧制时，保证两侧同步压下，消除电气传动的偏差，当辊缝倾斜，两侧辊缝需要单独调整时，打开离合器，单动一侧压下电机，实现辊缝单个调整，保证辊缝两侧一致，,压下装置部件结构参数：压下螺丝直径：500mm压下螺丝螺距：25mm压下速度：14.28mm/s压下电机(两台)：型号ZZJ818，功率186Kw，转速0435rpm压下总速比：i=12.62压下系统维护要点：a、润滑是否正常；对于减速箱、蜗轮箱的稀油润滑，通过查看油流指示器的油流情况，进行判断；对于丝杆、压头的干油润滑，通过观察干油溢出情况；,b、减速箱及蜗轮箱轴承；主要通过震动、温度、声音来对它的运行情况进行判断，与传动辊道轴承的检查方法相同；其中的重点应该是蜗杆轴承；C、轴承压盖，具有密封和轴承定位（调整轴承间隙）的作用，端盖松动或损坏，不仅导致润滑泄漏，而且，外界灰尘等污染物也会进入轴承，影响轴承寿命，端盖的松动，还会导致轴承的调整间隙发生变化，使轴承运行不稳，同样影响轴承寿命；因此，对轴承压盖的连接情况，要定期检查；,d、齿轮及蜗轮、蜗杆的表面情况；主要检查齿轮齿面磨损、点蚀、疲劳裂纹等情况；蜗轮蜗杆，由于蜗杆的传动面为钢，比较硬，而蜗轮传动齿圈为铜制，比较软，因此，在使用过程中，蜗轮表面磨损比蜗杆要快，因此，检查时，主要检查蜗轮磨损情况。e、丝杠丝母；日常主要监控它的运行温度，超过70C，超过这个温度，丝杠丝母即为不正常；,五、轧辊平衡系统,1、轧辊平衡系统的作用当轧辊间没有轧件时，上辊由于重力作用，轴承座与压下螺丝之间、压下螺丝和螺母之间会产生间隙，当轧件咬入轧辊时，会产生冲击，轧辊平衡装置的作用就是：使上轴承座紧贴压下螺丝端部，防止出现间隙，杜绝轧件咬入时，对轴承座、压下螺丝产生冲击。2、平衡装置的特点轧辊型式不同，对平衡装置的要求不同。初轧机、板坯轧机的平衡装置必须适应上轧辊的快速、大行程、频繁移动的特点，这种轧机广泛使用重锤式和液压平衡式；,四辊轧机平衡装置的特点：便于换辊，工作辊平衡装置应满足空载加、减速时工作辊支承辊之间不打滑。一般采用液压式。我们粗轧机采用的就是液压平衡，平衡压力为13.214.5MPa。3、粗轧机平衡装置的结构；平衡系统由：4个主平衡液压缸，2个平衡梁，4个拉杆，一套提供动力的液压系统；其结构见下图：4、工作原理液压系统为四个平衡缸提供13.214.5MPa的工作压力，2个液压缸一组，将一根平衡梁举起，,平衡梁带动2根拉杆一起运动，拉杆将上辊系拉起，使上工作辊辊身与上支承辊辊身紧紧靠在一起，并使上支承辊轴承座紧紧压靠在压下螺丝上，同时，使螺丝与螺母丝面紧紧靠在一起，从而，达到消除各部间隙的目的，杜绝咬钢时，产生冲击；因此，液压缸产生的向上的推力必须大于上辊系、抬升梁、拉杆、压头重量的总和，为了防止空转时，上工作辊与支承辊之间出现打滑，损伤辊面，因此，平衡力对上工作辊与支承辊之间产生的摩擦力矩，必须大于支承辊的惯性力矩；特别是是增减速时，支承辊的惯性动力矩。通常，取平衡力为被平衡重量的1.21.4倍。,平衡系统的维护要点：a、液压系统是平衡系统中的薄弱点；其中，平衡缸缸头密封，由于液压缸的频繁升降而磨损，出现泄漏；其它部位：如：阀组、泵、管道等则相对稳定，但有时也会出现阀组卡阻，抬升缸不动作，管道泄漏等情况；b、拉杆容易出现疲劳而断裂，断裂的部位一般在丝杆部位；特别是，辊系轴承座间隙偏大时，拉杆的摆动幅度也相应增大，受到的弯、扭力矩增加，损坏的速度加快；,六、辊系,1、辊系的组成辊系包括：轧辊，轧辊轴承、轴承座；其中最主要的是：轧辊和轴承；下面分别进行介绍。2、轧辊轧辊在轧制过程中，直接与钢板接触，它的质量对钢板的质量有直接的影响；因此，对轧辊的质量要求非常严格；主要有五个方面：强度、表面硬度、抗弯韧性、耐热性、耐用性。其中，轧辊强度是最基本的指标。,轧辊硬度通常是指轧辊表面硬度及硬度层减量后硬度的衰减，它是轧辊主要的质量指标，硬度决定了轧辊的耐磨性，在一定程度上决定着轧辊的寿命。a、轧辊的尺寸参数轧辊分为：辊身、辊颈和轴头三部分。轧辊的基本参数有：轧辊直径D、辊身长度L、辊颈直径d、辊颈长度l轧辊直径和辊身长度的确定轧辊工作直径根据最大根据最大咬入角（或最大压下量与辊径比）和轧辊的强度要求来确定。轧辊要入条件确定轧辊直径应为：,轧辊强度条件确定轧辊直径是：轧辊各处的计算应力小于许用应力。轧辊的许用应力是材料的强度极限除以安全系数。轧辊直径与产品有关，如冷轧薄板，如果工作辊直径过大，则弹性压扁值也会增大，无法轧出较薄的板带，所以说轧辊直径应考虑产品的厚度、强度。辊身长度：粗轧机辊身较长，轧制精度较低；精轧机辊身较短，以加强轧辊的刚度，提高产品尺寸精确度。对于板带轧机，辊身长度应大于钢板最大宽度100400mm；,轧辊轴颈尺寸：轧辊轴颈安装在轴承中，通过轴承座和压下装置，把轧制力传递给机架。轧辊轴颈尺寸与轧辊轴承的型式与工作载荷有关。它的强度要满足最大轧制力的要求，它的外形尺寸必须满足配套轴承的外形尺寸极限要求。因此，辊颈与辊身过度处，往往是轧辊强度最差的地方，只要条件允许，过渡处的圆角应尽可能增大，以减小应力集中。轧辊轴头：轴头和联接轴相连，传递轧制扭矩，轴头主要有三种形式：梅花轴头、万向轴头、带键槽的圆柱型轴头。,b、轧辊材料轧辊承受巨大的轧制力和弯辊力的作用，长期在高温、高接触压力（24KN/mm）工作，本身的旋转运动，使应力做周期性变化，因此，轧辊要具有较高的热导率、较小的线膨胀系数和弹性系数以及较高的心部弯扭强度；轧制过程中，轧辊与轧件之间存在相对滑动，所以，轧辊要有很高的表面硬度和耐磨性；由于轧辊的轧制压力较大，因此，轧辊应该具有较大的抗拉强度和疲劳强度。工作辊：工作辊是辊系中最关键的部件与轧件直接接触，也是消耗量最大的工件。,工作辊的材质有三类：离心铸造的无限冷硬轧辊；离心铸造的合金铸铁轧辊；高铬，高镍铬、高铬铁铸铁轧辊；对工作辊最重要的一个指标是：表面硬度和硬度层厚度；它具体体现轧辊的耐磨性和耐热性，高镍铬工作辊的硬度控制在肖氏6875；高铬铁工作辊硬度控制在肖氏6573，硬度层厚度一般在100150毫米；支承辊：性能要求：较高的强度、低的弹性压扁和不易产生挠曲；辊身表面具有高的耐疲劳性和耐剥落性；耐磨性较好；,支承辊的类型：整体锻钢辊、复合铸钢辊、镶套辊。其材质多采用复合铸钢轧辊、整体合金锻钢轧辊，常用的合金锻钢为：70Cr3M,45Cr4NiMoV/和Cr5等；轧辊材料的选择与轧辊的工作特点、工作要求有密切关系。初轧机和型钢轧机轧辊受力较大且有冲击负荷，轧件尺寸偏差要求较低，所以，其轧辊应该有足够的强度，辊面硬度要求则不太严格。带钢轧机和型钢成品轧机对成品形状和公差要求很严格，其辊面硬度要求很高。轧辊的损坏：在生产过程中，轧辊受到弯曲应力、扭转应力、接触应力、温度应力以及自身存在,残余应力等，受力情况较为复杂，轧辊破坏的原因主要有三个方面的原因：一、轧辊的形状设计不合理或设计强度不够；比如由于强度原因出现的：轧辊断裂、辊面剥落；二、轧辊的材质、热处理或加工工艺不合理；如：轧辊的耐热裂性、耐磨性、轧辊内部夹杂、内部应力等等；三、轧辊在生产过程中使用不合理，如：热轧轧辊在冷却不足或不均匀时，会因造成辊面裂纹，压下量过大会造成轧辊断裂。在轧机设计过程中，通常是按工艺给定的轧制负荷和轧辊参数对轧辊进行强度校核，由于对影响轧辊强度的温度应力、残余应力等很难准确计算，因此，设计过程中，将这些因素纳入到安全系数中。,3、轧辊轴承a、轧辊轴承的工作特点轧辊轴承在轧机中具有非常重要的地位，不同结构和用途的轧机，轴承类型各不相同。和一般用途的轴承相比，轧辊轴承具有二方面的特点：一、工作负荷大。由于轴承尺寸受结构空间限制，所以，轴承所承受的单位压力为普通轴承的24倍，而压力和线速度的乘积则是普通轴承的320倍。二、工作环境恶劣；如轧辊冷却水、高压水、氧化铁皮等都会对轴承造成严重损伤，因此，对轴承密封有很高的要求。,b、轧辊轴承类型与各自特点轧辊轴承的主要类型是：滚动轴承和滑动轴承。轧辊使用的滚动轴承主要是双列球面滚子轴承、四列圆锥滚子轴承、多列圆柱滚子轴承。滚动轴承刚性大，摩擦系数小，抗冲击性能差、外形尺寸大，多用于板带轧机和钢坯连轧机。我们粗轧机、精轧机使用的都是滚动轴承。滑动轴承有半干摩擦和液体摩擦两种；半干摩擦主要是开式加布胶木轴承，液体摩擦轴承既是油膜轴承，胶木轴承用在粗轧机接轴，油膜轴承用在精轧机。下面我们先说一下滚动轴承：,c、滚动轴承滚动轴承由于在径向上受到机架尺寸的限制，而且要承受很大的轧制力，因此，轧机滚动轴承采用多列滚子轴承。使用滚动轴承的轧辊组件有以下特点：一、轧辊两端的轴承座只对换辊端的轴承座进行轴向固定，这样使轧辊有膨胀的自由。二、在四辊轧机上，当支承辊采用滚动轴承时，由于多列轴承本身没有自位性，支承辊受力弯曲时，轴承各列滚动体受力严重不均匀，使轴承寿命急剧下降。因此，支承辊轴承座与压下丝杠接触面一般做成球面。,三、为了便于换辊，轴承与轴颈之间采用动配合，配合比较松，内圈会出现微量移动，为了防止磨损，轴颈硬度比较高，同时，配合表面要经常有润滑油，有的轴承内孔内壁有螺旋形沟槽来储存润滑油。四、当轧辊转速很高时，一般6m/s以上，为了防止由于轴颈与轴承内圈之间的相对转动而急剧磨损，这时，往往在轴颈和轴承内圈之间加一个中间锥套，其内孔带锥度，与具有同等锥度的轴颈配合，外圈为圆柱形，与轴承内圈相配合。对于轧辊滚动轴承，由于载荷大、速度高，轴承寿命较低，一种提高轴承寿命的方法是：改变负荷区内轴承座配合表面的曲率，使载荷能传,给负荷区内尽可能多的滚动体。如下图所示，图一为一般轴承座的负荷区，图二为缩小轴承座曲率后的负荷区。,粗轧机辊系轴承：粗轧机辊系轴承为四列圆锥轴承（785），它的特点：结构简单，精度一般；既能承受轴向力，又能承受径向力；但是，间隙调整困难；其润滑方式多采用干油润滑。,四列圆锥滚子轴承的结构简图见上图：它是由两个内圈、三个外圈、两个外调整环、一个内调整环、滚动体、保持架六部分组成，通过内、外调整环，使锥体与内、外套间隙相等，以保持工作时，受力均匀。轴承的各个零件没有互换性，在装配时，必须注意，否则，各列滚动体之间会产生不同的轴向间隙，导致四列滚子之间的载荷分布不均，使轴承过早损坏。为了便于换辊，轴承内圈与轧辊轴头之间采用动配合（间隙配合），这会使内圈和轴头之间出现微量移动，加快配合表面的磨损，为了减少磨损，要求轴颈硬度比较高（HS3545），配合表面要经常有润滑油。,粗轧机辊系基本参数：a最大轧制力：3000tb最大轧制力矩：110t.mc轧制速度：050120rpmd轧辊最大开口度：430mme工作辊直径：762/685f支承辊直径：1400/1315g工作辊辊身长度：3200mmh支承辊辊身长度：2350mmi工作辊与轴承座重量：16tj支承辊与轴承座重量：73t,粗轧机辊系维护要点：a、日常运转中必须保证有充足的润滑油；b、轴承的装配，必须注意间隙的调整，它之间影响轴承的运行寿命；c、轧辊装配时，必须注意轴承座的外部配合间隙，保证支承辊与工作辊辊身互相平行，防止出现倾斜，导致窜辊；轴承座与外部配合间隙不应大于0.5mm；d、辊系在生产过程中，应该保持水平，否则，也会产生轴向力；,e、在轧制过程中，为了保持辊系稳定，工作辊与支承辊之间有一个偏移量，偏移量的大小，应使工作辊轴承反力，在轧制过程中恒大于零，并且，力的方向不变；一般为510mm，偏移量过大，会产生较大的侧推力；,七、传动系统,1、传动系统的作用把主电机的转动力矩传递给轧辊，为轧机提供动力。2、传动系统的组成传动系统由主电机、传动轴、接轴平衡装置、接轴定位四部分；a、主电机；为整个轧机提供原动力，它的工作力矩由四部分组成：,第一、轧辊上的轧制力矩，通过轧制力矩使钢坯发生变形，它是最主要的力矩；第二、附加摩擦力矩，它是当轧制力作用在轧辊轴承、传动机构及其它转动件上，由于摩擦所产生的附加力矩，摩擦力矩和转动部件的制作安装精度、润滑情况、受力情况紧密相关；第三、空转力矩，就是轧机空转时，由于各转动部件的重量所产生的摩擦力矩等第四、动力矩，轧辊运转速度变化时，各部件由于加速度所引起的惯性力矩；,主电机功率的选择围绕这四种力矩，从空载启动、轧件咬入后的加速运转、正常轧制、带轧件减速、制动五个阶段进行分析，确定主电机功率。粗轧机主电机的功率为：3500KW。b、传动轴现在应用最为广泛的传动轴是十字轴式万向接轴；这种接轴的特点：第一、传动效率高，由于采用滚动轴承，所以摩擦损失小，传动效率可以达到98.799%，可以降低电力消耗515%；第二、传递力矩大，在回转直径相同的情况下，传递的扭矩比滑块式大的多。第三、传动平稳，由,于滚动轴承间隙小，接轴的冲击和振动显著减小，大约是滑块接轴的1/101/30;第四、润滑条件好，使用干油润滑，没有泄漏现象，耗油量小，省去了润滑系统，改善了工作环境，节约和维护成本。第五、噪音低，滑块式接轴，空车运行时，噪音为：8090dB，十字轴的运行噪音为3040dB；第六、使用寿命要比滑块式长的多，滑块式一般使用3个月左右，十字轴可以使用到一年；第七、允许倾角大，可达1015，粗轧机倾角为：上轴2，下轴4精轧机倾角为：3，十字轴适用于高转速；,粗轧机传动轴的结构：包括辊端十字包、电机端十字包、花键、花键套四部分；花键套的作用就是调整轴向定位；,C、接轴平衡当接轴重量比较大时，为了不使连接轴重量全部传到十字包上，一般都设置了平衡装置，平衡装置的平衡力一般比接轴的重量大1030%，粗轧机接轴平衡压力是12.5MPa；粗轧机接轴平衡的结构包括：平衡液压缸，瓦座，胶木瓦、滑块、滑道五部分；结构简图：,接轴平衡的工作原理：液压缸通过轴承座把接轴托起，轴承座内装有胶木瓦，胶木瓦用水冷却，轴承座耳轴安装在滑块上，滑块在滑槽内上下移动，轴向固定；d、轴向定位；轴向定位的结构和接轴平衡基本相同，唯一的区别时轴瓦侧面受力，防止大轴窜动；接轴平衡及轴向定位的维护要点：主要是胶木瓦的磨损情况，轴承座上下盖之间的连接是否松动；冷却水是否充足；,粗轧机另外还有换辊装置、护板、粗除鳞等附属装置，不再一一介绍。,一、轧机结构整个轧机系统分为：运输辊道、旋转辊道、机架辊、推床、机架、平衡系统、辊系、压下系统、传动系统、换辊装置、除鳞装置；二、辊道部分精轧机的辊道部分和粗轧机的辊道部分，功能一致，它们在结构方面存在不同：1、精轧机的辊道为单传辊道，粗轧机为集中传动辊道；,精轧机,单传辊道与集中传动辊道的区别：集中传动辊道一般由410个辊子组成一组，由一个电机驱动，主要用来运输短而重的轧件，或者用在工作条件比较繁重的场合。由于轧件重量集中作用在几个辊子上，每个辊子承受比较大的负荷，采用集中传动可以减少电机功率，但是，在修理辊道和传动箱时，会相互影响，修理不便。单传辊道的每一个辊子都由单独的电机驱动，一般用来运输长轧件，每个辊子承受较小的负荷，启制动容易，适于频繁启动和,正反转；而且，结构简单，易于实现标准化，如：辊子、联轴器、轴承座、减速机等，易于修理、维护；2、辊道薄弱点辊道容易出现问题的地方一般在：辊道轴承、联轴器、减速机；辊道轴承损坏由于轴承座端盖密封不严和冲击、润滑不良所致；联轴器损坏是由于缺油磨损、冲击所致；减速机损坏同样和冲击有关；机架辊的薄弱点主要在轴承；由于轴承密封不严，导致水、氧化铁皮等,等杂物进入轴承，稀释润滑油，腐蚀轴承，密封结构如下图：,轴承侧,辊身侧,新改造的密封装置：,机架辊除了轴承损坏之外，有时还出现辊颈断、传动齿轮打齿等现象，这些问题都有一定的周期和规律，可以控制。三、辊系精轧机辊系和粗轧机辊系的区别是：它增加了弯辊装置，即压紧缸；支承辊的轴承为油膜轴承；结构简图如下图。1、压紧缸布置在工作辊的4个角上，通过压紧工作辊的轴承座，将工作辊辊身紧紧压靠在支承辊辊身上，它的作用有两个：,第一：防止工作辊和支承辊在空载时出现打滑现象；第二：通过压紧缸的压靠，使工作辊出现轻微的凸度，消除轧制过程中，工作辊变形导致的同板差问题。压紧缸的结构为双杆柱塞缸，工作压力为：18MPa。,2、油膜轴承支承辊的轴承为油膜轴承，也叫液体摩擦轴承，液体摩擦轴承又称油膜轴承，下面简单介绍：油膜轴承在1934年始用于轧钢机。在运转轴颈和轴衬之间形成一层油膜，它能够在25MPa的单位压力下保持液体摩擦状态，而摩擦系数仅为0.0010.008。油膜轴承分为动压油膜轴承、静压油膜轴承、动静压油膜轴承三种。,一、动压油膜轴承动压油膜轴承油膜的形成可分成三个阶段。,当轴开始转动时，轴颈与轴承直接接触，相应的摩擦为半干摩擦，轴在摩擦力的作用下发生偏移。当轴转速增大，吸入轴承与轴颈间的油量也增加，具有一定粘度的油被轴颈带入油楔，油膜逐渐形成。转动中，动压力与轴承径向载荷相平衡，轴颈的中心向下、向左偏移，并达到一个稳定位置，这时轴承和轴之间建立了一层很薄的油膜；当轴的转速继续增大时，轴颈中心向轴承中心移动，理论上，当轴转速达到无穷大时，轴颈中心与轴承中心重合。,油膜的形成条件：1、轴套与轴承衬间各点的间隙必须不相等，以便使润滑油进入楔缝的狭窄部分；2、轴套应有足够的旋转速度，线速度愈高，轴承的承载能力越大；3、要连续供给足够的、粘度适当的纯净润滑油，油的粘度越高，轴承的承载能力越大；4、轴承间隙不能过大，间隙越大，建立油压越困难；5、轴套外表面和轴衬的内表面应有很高的加工精度和光洁度，以保证表面不平度不超过油膜厚度。,动压轴承的特点：1、摩擦系数小，稳定状态下，摩擦系数为0.0010.005，滑动轴承的摩擦系数为：0.030.12、承载能力高，对冲击载荷的敏感性小，它能够在25MPa的单位压力下保持液体摩擦状态；3、适合在高速下工作；4、使用寿命长，轴承工作面的磨损趋近于零，正常条件下，使用寿命可达到1020年；5、体积小，结构紧凑。在同等承载力的情况下，它的体积比滚动轴承小。,二、静压轴承由于动压轴承的油膜只有在轧辊具有一定转速的情况下才能形成，因此，当轧辊经常启动、制动和反转时，就不易保持液体摩擦状态，而且，在启动之前，不允许承受很大载荷，因此，动压轴承一般只在变化不大的可逆轧机上使用。为了克服动压轴承的这些缺点，1962年出现了静压液体摩擦轴承。静压液体摩擦轴承的高压油膜是靠一个专门的液压系统供给的高压油产生，即靠油饿静压力使轴颈悬浮在轴承中。因此，这种轴承的高压油膜与轴颈的运动状态无关，无论是启动、制动、反转甚至静止状态，都能保持液体摩擦条件，这是它区别与动压轴承的主要特点。静压轴承虽然克服了静压轴承的一些缺点，但它自身也存在新的问题：主要是，静压轴承需要一套连续运转的高压或超高压系统（一般压力要求大于40MPa，有时短期压力达到140MPa）来建立静压油膜，这要求液压系统高度可靠，液压系统的任何故障都可能破坏轴承的轴承工作。为了克服这一缺点，又出现了动静压轴承。,三、动静压轴承动静压轴承可以把动压、静压轴承的优点结合起来。这种技术是近三十年来发展起来的。动静压轴承的特点：仅在低于极限转速（1.6m/s）、启动、制动的情况下，静压系统投入工作，而在高速、稳定运转时，轴承呈动压工作状态。这样，高压系统不需要连续的满负荷工作，而只是在很短的时间内起作用，动压和静压工作只对是根据转速自动进行切换。,四、压下装置,精轧机的压下系统由电动压下装置和液压压下装置组成，电动压下装置与粗轧机的原理相同，在结构上，它是电机直接带动蜗轮箱工作。我们主要介绍一些液压压下装置。1、液压压下装置组成由于电动压下装置传动效率低、运动部分转动惯量大、反应速度慢、调整精度低，对产品的精度产生影响，由此，而出现了液压压下装置，液压压下装置用液压缸代替压下螺丝来调整轧辊辊缝，它包括：液压缸、伺服阀、液压系统、检测仪表、运算控制系统。,2、特点：（1）、快速响应性好，调整精度高。（2）、过载保护简单、可靠。（3）、采用液压压下装置可以根据需要改变轧机的当量刚度，实现对轧机从恒辊缝到恒压力的控制。（4）、采用标准液压元件，结构简单；（5）、传动效率高；（6）、便于快速换辊；,3、液压缸的布置及影响液压缸响应频率的因素液压缸的布置分为：压上式和压下式两种压上式液压缸安装在下辊的下部，一般用于热连轧机组的最后一架轧机；压下式液压缸安装在机架上方，上辊的上部，一般用于板带轧机。影响液压缸响应频率的因素：（1）、应减小液压缸中油柱的高度；油柱高度增加不但会减小轧机刚度，而且会降低液压缸的工作频率，影响压下的快速性。,（2）、适当提高供油压力可以提高系统的反应速度和控制精度，也可以减小液压缸直径。（3）、应尽量缩短伺服阀到液压缸的管路尺寸，当配管长度从6m缩短到3m时，压下系统的频率从10Hz提高到15Hz。（4）、选择摩擦系数小的材料，从结构上设法减小活塞与缸体的摩擦力。（5）、液压系统应该有很好的排气措施，高压油内若混入空气，将会大幅度影响液压缸的反应速度、降低系统刚性。,4、液压压下装置与机座刚度机座刚度就是轧机在轧制时，工作机座产生的弹性变形；轧件的实际厚度为：轧辊原始辊缝与机座弹性变形的和，可见，机座刚度直接影响钢板的厚度偏差；机座的弹性变形可以分为两部分：一、轧辊的弯曲变形；二、是由轧辊轴承座、压下螺丝、压头等产生的压缩变形以及轧辊的弹性压扁、机架的拉伸变形等组成；机座弹性变形的测量通常有两种方法：轧制法和压靠法。,提高机座刚度的途径：一、提高承载零件的刚度，包括压下螺丝、轴承座、轧辊、机架，减小他们的变形量，但，这会使机座结构庞大，增加设备重量和制造难度、制造成本。二、对机座施加预应力，使轧机在轧制前处于受力状态，在轧制时，弹性变形减小，从而，提高刚度。三、缩短轧机应力线长度，即：减少机座中受力零件的长度之和。如下图：,机座刚度的控制：机座刚度的控制一般通过液压压下系统实现，这一般称作液压AGC，它分三个部分：测厚部分，检测轧件的实际厚度；厚度比较和调节部分，将轧件的实际厚度和给定厚度进行比较，得出厚度偏差值，根据工艺要求给出的辊缝调节系数，输出辊缝调节量信号；辊缝调整部分，根据辊缝调节量信号，通过液压装置对辊缝进行调节。,上图为系统简图，在压力反馈回路中设置了压力比较器，更具轧件给定厚度预先输入相应的轧制力P0，当测压仪测出轧件的轧制力P，输入压力比较器与P0比较，输出压力波动值dP，经过压力和位置转换器转换为机座的弹性变形波动量，调节系数装置将调节系数与波动量相乘，输出根据规定的机座当量刚度应该补偿的轧辊辊缝调整量。在位置反馈回路中，设置了位置比较器，根据轧件的给定厚度h0，预先输入与h0相应的液压缸行程，当位置传感器测出液压缸,行程S，输入位置比较器，与给定行程S0进行比较，输出液压缸行程波动值。两个回路的反馈信号均输入综合比较调节器，如果两个信号不相等，比较调节器就有信号输出，伺服阀根据这一讯号使液压缸动作，直到两个回路的信号相等，液压缸停止动作。这就完成了一次按照规定的轧机当量刚度进行轧辊辊缝的调整。5、换辊装置,3、强力矫直机,强力矫直机2004年11月份投用，是由奥钢联克莱希姆公司设计，其中，矫直机辊系、压下缸、立柱压紧螺栓由原克莱希姆公司制作，其余部件由太重制造，电气系统为西门子的设备，克莱希姆公司的技术，整个矫直机与精轧机直接信息传递，实现自动矫直。,矫直机的基本参数：矫直机的基本参数包括：辊径、辊距、辊数、辊身长度和矫直速度；辊距是矫直机最基本的参数，辊径和辊距有一定的比例关系，在辊距确定后，按照比例关系可以确定辊径。然后对辊径进行强度校核。辊距的大小直接影响