四辊冷轧机设计之压下系统设计说明书

毕业设计（论文）任务书专业机械设计制造及其自动化班级姓名下发日期201136题目190/500450四辊冷轧机设计之二专题压下系统设计主要内容及要求1计算本道次（27518）的轧制力，压下系统驱动功率计算，选择电动机。2本系统主要零部件的强度计算。3完成轧机总图设计、压下系统图纸设计。4压下螺丝、螺母图纸设计。5撰写说明书。主要技术参数1轧制材料Q235。2原料规格275200。3轧制规程275181412。4轧制速度15M/S。进度及完成日期3月13日3月19日石横特钢实习，写实习报告查阅相关资料。3月20日3月27日比较各种结构，选择最优设计方案。3月28日4月10日对整机及部件进行设计计算。4月11日5月21日CAD制图。5月22日6月4日编写设计说明书。6月5日6月15日毕业答辩审查准备。教学院长签字日期教研室主任签字日期指导教师签字日期指导教师评语指导教师年月日指定论文评阅人评语评阅人年月日答辩委员会评语指导教师给定成绩30评阅人给定成绩30答辩成绩（40）总评答辩委员会主席签字评定成绩摘要近年来世界上的冶金工业技术及设备又有长足进步，新工艺、新技术、新设备的出现，使冶金生产过程发生了本质的变化，特别是中国的钢铁工业迅速发展，这就要求对轧钢设备进行充实和更新。本轧机为190/500450四辊冷轧机小型四辊冷轧机，本次设计重点为电动压下部分。电动压下是最常用的上辊调整装置，通常包括电动机、减速机、制动器、压下螺丝、压下螺母、压下位置指示器和球形垫片等，其特点有轧辊调整量小、调整精度高、动作快，灵敏度高等。同时，该轧机的主传动方式为传动工作辊，这种形式对于轧制过程比较有利。设计中运用斯通公式计算轧制力，传动方式采用不可逆式轧机工作制度，电动压下装置是电动机通过蜗轮减速箱传递运动的，其移动距离可达到较大的数值，速度和加速度亦可达到一定的要求，压下能力较大，采用电动压下装置。关键词四辊冷轧机，上辊调整，电动压下ABSTRACTINRECENTYEARSTHEMETALLURGICALINDUSTRYINTHEWORLDTECHNOLOGYANDEQUIPMENTANDRAPIDPROGRESS,NEWTECHNOLOGY,NEWTECHNOLOGY,NEWEQUIPMENT,METALLURGYPROCESSAPPEARSESSENTIALCHANGESHAPPENED,ESPECIALLYINCHINASSTEELINDUSTRYDEVELOPINGRAPIDLY,ITISREQUIREDTOROLLINGEQUIPMENTTOENRICHANDUPDATEDTHISMILLFOR190/500450FOURCOLDROLLINGMILLSMALLFOURCOLDROLLINGMILL,ANDTHISGRADUATIONPROJECTFOCUSEDONTHEDESIGNOFTHEELECTRICALPRESSUREELECTRICPRESSUREISTHEMOSTCOMMONLYUSEDONTHEROLLOFTHEADJUSTMENTDEVICE,USUALLYINCLUDINGELECTROMOTOR,REDUCER,ARRESTER,PRESSURESCREWS,PRESSURENUT,BALLPRESSUREPADS,ETCCHARACTERIZEDBYASMALLAMOUNTOFROLLADJUSTMENT,THEADJUSTMENTOFHIGHPRECISION,FASTACTION,HIGHSENSITIVITY,ANDSOONATTHESAMETIME,DRIVEWORKROLLISTHEMAINDRIVEMODEFORTHISMILL,WHICHFORMISMOREFAVORABLEFORTHEROLLINGPROCESSDESIGNUSINGSTONEFORMULA,THETRANSMISSIONWAYROLLINGFORCEBYNOTREVERSIBLEROLLINGMILLWORKSYSTEM,ELECTRICPRESSURETHEDEVICEISMOTORTHROUGHTHEWORMGEARREDUCERRELAY,THEMOBILEDISTANCEMOVEMENTCANBEUPTOLARGERVALUES,SPEEDANDACCELERATIONCANALSOACHIEVECERTAINREQUEST,PRESSABILITY,USINGELECTRICPRESSURETHELARGERDEVICEKEYWORDSFOURROLLERCOLDROLLINGMILL，ROLLERADJUST，ELECTRICPRESSURE前言改革开放30多年来，我国轧钢技术装备同其他行业一样有了突飞猛进的发展，目前我国已经从引进消化国外先进技术装备，发展到自主创新自我集成，基本掌握了独立设计制造全线成套技术，能够提供整条生产线工艺装备。我国的中小型轧钢技术装备已接近或达到国际先进水平。随着现代轧制技术的发展，轧制设备也趋向于方便，高效，尤其是板带材轧制设备趋于多样，适用，易改进等，因此，具有更加灵活性轧制品种多，使用情况要求低的四辊单机座轧机也得到了了不断的改进和发展。本次设计的题目是190/500450四辊冷轧机（电动压下），轧制带宽200MM。轧制速度15M/S,轧机会将板带由275MM厚轧制成12MM,总共轧制四道次275181412。它有如下几个特点1刚性要求高；2工作稳定性好；3轧缝的控制简单，便利；4轧制板材质量高，板形好。在本次设计中，主要计算了轧制力、轧制力矩、轧机主电动机功率等，并完成了对电动压下部分的确定。近年来，世界冶金工业技术及装备又有了长足进步，新工艺、新技术、新设备的出现，使冶金生产过程发生了本质的变化，中国的钢铁工业也在迅速的发展，钢产量已居世界第一。这就要求我们要不断地对轧钢机械设备进行改进和创新，也只有这样才能使我国的钢铁工业走在世界的前列，这也是做这次毕业设计的最终目的。由于本人水平有限，实际经验也不多，避免不了许多错误，诚恳地欢迎老师指正批评。目录第一章绪论11冷轧带钢生产概况和发展方向112冷轧机的类型、特点及工作原理213冷轧带钢的生产工艺414冷轧带钢中存在的问题与改善措施715冷轧带钢的发展前景9第二章设计方案的确定21传动型式1122主转动方式1123压下装置的结构形式1224上辊平衡装置1425轧辊轴承1426设计方案的确定14第三章设计计算31设计题目及要求1532原始数据1533轧辊参数的确定1534计算15参考文献30附录131附录258致谢60第一章绪论11冷轧带钢生产概况和发展方向111冷轧带钢生产在国民经济中的地位冷轧带钢是为了适应不同工业部门需要而生产的一种窄而长的钢板。随着汽车的制造、食品罐头、容器包装、房屋建设、机械制造和船舶工业的迅速发展以及家用电器和各种日常生活的需求量成倍增长，对冷轧带钢的需求量也迅速增加。目前，大力发展冷轧带钢的生产，逐渐提高冷轧带钢在轧钢产品中的比重，迅速提高冷轧带钢的质量，不断增加冷轧带钢的产品，满足各个工业部门的，特别是与人民生活密切相关的，轻纺织工业和日用电器，生活用具等，以及外贸出口对冷轧带钢急剧增加的需要，是重型机械制造和钢铁生产部门面临的一项重要而有十分紧迫的任务。112冷轧带钢的生产历史及发展方向冷轧带钢生产始于1660年，当时是在二辊轧机上进行的。但作为一个过程，板带钢冷轧的发展，只是在具有较小中辊的劳特三辊轧机以后，才正真得到了推动。自此以后，无论是国内还是国外，冷轧都得到广泛应用，轧辊轴颈和轴承的改进也促进了冷轧机的应用。二十年代，随着二辊可逆轧机的出现，轧制效率大大提高。四辊可逆轧机出现于三十年代，六十年代末，随着二次冷轧机和箔材轧机，平整轧机光整轧机的出现，使冷轧的可轧厚度大大减少，目前，最小可达0001MM。近年来，冷轧带钢生产技术的发展，主要是增加钢卷的重量，加快机组速度，提高产品厚度精度，改善板形，提高自动化程度及改进轧机的结构和生产工艺，其典型有WRS轧机、HC轧机、VC轧机、CVC轧机、HVC轧机、FFC轧机，全数字控制高精度可逆式六辊冷轧机组，或全数字控制高精度可逆式四辊冷轧机组等。在带钢冷轧机上，广泛的采用液压弯辊装置或抽动工作辊装置来改善板形，由于冷轧带钢的厚度公差要求高，为增加轧机压下装置的响应速度，在冷轧机上采用了全液压装置及厚度自动控制装置，对于高速，高产量的带钢冷连轧机，实现计算机控制。在带钢冷连轧机上，广泛地采用液压弯辊装置或抽动工作辊装置来改善板形。由于冷轧带钢厚度公差要求高，为增加轧机压下装置的响应速度，在冷轧机上采用了全液压压下装置及厚度自动控制装置。对于高速、高产量的带钢冷连轧机，实现了计算机控制。80年代建设的初轧机具有以下特点（1）万能式板坯初轧机得到迅速发展，60年代后新建的初轧机60是万能式板坯轧机，这种轧机带有立辊，可以减少轧件翻钢道次，轧制时间比方坯板坯初轧机减少39。（2）向重型化方向发展，轧制钢锭重量达4570T，最高年产量达500600万T。（3）提高自动化程度，从均热炉到板坯精整均已实现自动控制。（4）提高钢坯质量，改进精整工序，采用大吨位板坯剪切机（剪切力可达40MN）及在线火焰清理机。当前，大力发展冷轧带钢的生产，逐渐提高冷轧带钢在轧钢产品中的比重，迅速提高冷轧带钢的质量，不断增加冷轧带钢的产品，满足各个工业部门的，特别是与人民生活密切相关的，轻纺织工业和日用电器，生活用品等，以及外贸出口对冷轧带钢急剧增加的需要，是机械制造和钢铁生产部门面临的一项重要而又十分紧迫的任务。目前，可以认为HC轧机是板带轧机改造和新建的主选优良机型，可提供具有优良板形的高精度板带满足工业领域对高精度的要求。HC轧机正逐步代替具有100多年历史的普通四辊轧机。12冷轧机的类型、特点及工作原理121轧机的类型冷轧带钢机器按照轧辊的配列方案分为二辊式、四辊式、多辊式三种，按机架排列方案分为单机可逆（不可逆）式与连续多机轧制式两种。目前灵活性大，适用中小型企业及科研教研用。连轧机生产效率高，轧制速度快，但产品单一，变动不大时，最能发挥其优越性。其类型如图11所示图11轧辊类型图122冷带轧机各类的特点及工作原理由于轧辊的辊数不同，则各类轧机的特点也不同1二辊轧机是冷带轧机的原始轧机，功用为消除凹痕折痕及某些缺陷，平整薄板。其两个轧辊上下布置在同一垂直平面内，这类轧机应用最广，分可逆式和不可逆式。现已基本淘汰了。2三辊轧机三个轧辊布置在同一垂直平面内，轧件在两个方向轧制，而轧辊不反转。这类轧机还有轧制中板的三辊劳特式钢板轧机，它的中辊不驱动，中辊直径比上、下轧辊稍小，轧件每通过一次后，中辊就上升或下降一次。3普通的四辊轧机是带钢冷轧机中最通用的机组。机座是由四个位于同一垂直平面内的水平轧辊组成，轧制是在两个工作辊中间进行的。支承辊的作用是增强辊系的刚度，所以其直径较工作辊要大上一倍以上。4六辊轧机为使用直径相同的小直径工作辊并提供水平及垂直刚度。六辊式轧机得到了广泛应用通常靠弹簧压力平衡上下辊组件及消除压下螺丝于轴承座间产生的松弛或松动。工作辊靠另一侧卷行弹簧撑开，压下螺丝有电机通过齿轮传动，工作辊轴承为抗磨式，而支承辊则采用油膜轴承。5偏八辊轧机偏八辊轧机是MKW型轧机的一种，其工作辊直径约为支承辊直径的六分之一，且中心线相对上下支承辊中心连线有较大偏移。结构简单，满足防止工作辊水平弯曲增加刚度，通过调节个别支承辊改变工作辊的凸度，工作辊支承系统刚度大，结构简单，换辊方便，其工作辊直径可自由选择而轧制不同的品种。6HC轧机是高性能板形控制的简称。能有效地板形和厚度，HC轧机是在四辊基础上在支承辊之间加一可轴向窜动的轧辊，轧制时按所轧件宽度可轴向调整，其主要特点如下（1）具有较大的刚度，稳定性。即可通过中间辊的移动控制工作辊的凸度，使工作辊挠度不受轧制力的影响。（2）具有好的控制性。即在较小的弯辊力作用下能使钢板横向厚度差发生明显变化。（3）可显著提高带钢的平整度。减小板带钢的边缘减薄，减少切边损失。（4）压下量由于不受板形的控制而显著提高。随着工业、农业、国防和科学技术的发展，对各种带钢的产量，质量要求不断提高，而科技的发展又将出现新的更先进，实用的冷轧带钢设备和工艺，使冷轧带钢生产得以迅速的发展。13冷轧带钢的生产工艺冷轧带钢的生产工艺总的来看有以下三点一加工温度低钢板在轧制过程中，将产生不同程度的加工硬化现象。它使变形抗力增加，塑性降低。这样就使轧制力增大，易发生脆裂。因此必须有软化退火，使轧件恢复塑性，降低变形抗力，以便对轧件经行继续轧制。同理，成品冷轧板材出厂前一般也需要一定的热处理，目的是全面提高冷轧产品的综合性能，使金属软化。软化处理，又称再结晶退火或固溶处理。在冷轧生产过程中，每次软化退火之前完成的冷轧工作称为一个“轧程”，在一定的条件下，钢质愈硬，成品愈薄，所需的轧程愈多。软化处理，又称再结晶退火或固溶处理。二冷轧中采用工艺冷却与润滑1工艺冷却冷轧过程中变形热与摩擦热使轧件和轧辊温度升高，故需要采用有效的人工冷却。轧制速度越高，冷却问题显得尤为重要。如何合理的强化冷却过程的冷却已成为发展现代冷轧机的重要的研究课题。实验研究与理论分析表明，冷轧板带钢的变形功有8488转变为热能，使轧件与轧辊的温度升高。因此我们必须采取适当的措施吸走或控制这部分热量，即变形发热率，单位时间发出的热量Q。其表达式为BHJA式中，系数084088小于1的修正系数；机械功的热当量；J所轧材的宽度；B该道次的绝对压下量；HA轧制速度；轧制时的平均单位压力。水是比较理想的冷却剂，因其比热大，吸热率比较高且成本低廉。油的冷却能力比水差得多。水的比热比油大一倍，热传导率为油的375倍，挥发潜热大10倍以上。由于水具有如此优越的吸热的性能。固大多数生产轧机都倾向与水或以水为主的冷却剂。只有某些特殊的轧机，由于工艺润滑与轧辊轴承共用一种润滑剂，才采用全部油冷，但为了保证冷却效果，需给于足够大油量。从实现强大轧制的角度来看，我们所关心的是如何提高冷却液的冷却能力，即提高冷却效果。由物理学可知一定质量的液体在单位时间内所吸收的热量可表示为12QMTC式中，冷却液的比热；C比重；单位时间所需冷却液的体积；M、冷却液前后的温度。2T1由以上关系可知，在冷却液种类和冷却系统均一定的情况下，为增加Q，只有增加流量M，但这往往受到原有冷却设施的限制，所以通常是改变冷却液的种类和增加冷却液的温度来增加其吸热能力。冷却液简单地喷浇在轧辊和轧件上，与高压冷却液雾化，冷却效果大大不同，实际资料表明，即使在采用有效的工艺冷却的条件下，冷轧板卷在卸卷后的温度优势仍达130，甚至还要高，由此可见在轧制变形区的料温一定比150OC这还要高，辊面温度过高会引起工作辊淬火层硬度的下降，并有可能促使淬火层内发生组织分解（残余奥氏体的分解），使辊面出现附加的组织应力。另外，从其对冷轧过程本身的影响来看，辊温的反常现象以及辊温分布规律的反常或突变均导致正常辊面条件的破坏，直接有害于板形与轧制精度。同时，辊面温度过高也会使冷轧工艺润滑剂失效（油膜破裂），使冷轧不能顺利进行。综上所述，为了保证冷轧的正常生产，对轧辊和轧件必须采取有效的冷却和控温措施。2工艺润滑冷轧采用工艺润滑的主要作用是减少金属的变形抗力，这不但有助于保证在已有的设备能力条件下实现更大的压力，而且还可使轧机能够在经济上可行的地生产厚度更小的产品。此外，采用有效的工艺润滑也直接对冷轧过程的发热率以及轧辊的温度起到了良好的影响，在轧制某些产品时采用的工艺润滑还可以防止金属粘辊的作用。生产实践与实验表明，采用天然油脂作为冷轧的工艺润滑剂在润滑效果上优于矿物油，这是由于天然油脂与矿物油在分子的结构上与特性上有质的差别所致。冷轧润滑效果的优劣诚然是衡量工艺润滑剂的重要指标，但是一种真正有经济实用价值的工艺润滑剂还应来源广，成本低，便于保存。并且易于轧后的板面去除，不留任何影响质量的残渣等特点。目前只有为数不多的几种工艺润滑剂能满足上述要求。但是，冷轧过程中油的耗用量还是相当大的。现在，可以通过乳化剂的作用把少量油与大量水混合起来制成乳状润液。可以较好的解决油的循环使用问题，在这种情况下水是作为冷却剂与载油剂而起作用的。三冷轧中采用张力轧制张力轧制是冷轧的一大特点。所谓“张力轧制”，就是轧件在轧辊中的辗轧变形是有一定的前张力与后张力作用下实现的。单位张力是作用在带材断面A上的平均张Z应力ZTA2/KGM式中，T总张力；张力的主要作用有以下几个方面（1）防止带钢在轧制过程中跑偏（即保证正确对中轧制）；（2）使所轧带钢保持平直（包括轧制过程中保持板形平直以及轧后板形良好）；（3）降低轧件的变形抗力，便于轧制更薄的产品；（4）其适当调整冷轧机主电机负荷的作用；防止轧件跑偏是冷轧操作中关系到能否实现轧制的一个重要问题。跑偏将破坏正常板型，引起操作事故甚至设备事故，若不很好加以控制，将不能保证冷轧正常进行。防止跑偏方法有（1）采用凸形辊缝；（2）采用导板夹逼；（3）采用张力轧制。通过改变卷取机，开卷机及轧机主电机的转速以及各架压下可以使轧制力，张力在较大的范围内变动。借助准确可靠的测试仪，并使之与自动控制系统结成闭环，可以按要求实现恒张力控制，配备这种张力闭环控制系统是现代冷轧机的起码要求。生产中张力的选择主要是平均单位，从理论上讲，单位张力似乎应当尽量选的Z高一些，但是不应超过带钢的屈服极限，根据经验，一般轧机（0106）；SZS而冷轧薄带刚（0103）。ZS14冷轧带钢中存在的问题与改善措施随着工业技术的发展，对冷轧带钢质量的要求越来越高，特别是带材的尺寸精度已成为重要的质量指标之一。推动现代冷轧板带轧机发展的主要动力是板带的两大质量问题，即带钢厚度精度和带钢的板形。带钢厚度精度，20世纪50年代开发出弹跳方程，即将轧机的弹性变形及带钢的塑性变形联系在一起，从此找到了提高板厚精度的途径。随着自动化技术的发展，厚度自动控制技术AGC技术日益完善。AGC的执行机构液压压下或压上系统的位置控制精度及响应速度由于各设备制造者不断努力，压下系统的精度保证值达1M，响应速度为20MS。宝钢1700MM冷轧机压下响应速度已达到15MS。近年来，激光测速广泛地用于连轧机的流量控制，使连轧机的AGC精度又进一步提高。以宝钢1550MM冷连轧机为例，设计的厚度精度为稳态时，0204；升降速时，0406如27MM1200MM轧到05MM1200MM为例，稳态时厚度精度为12M，升降速时则23M。由此可见，板厚精度控制已达到非常成熟阶段。带钢的板形，随着汽车和家电工业的发展对板形要求愈来愈高，世界各设备制造商为了改善和控制板形其主要对策是发明各种各样的轧机，故当今板带轧机的结构越来越复杂。目前常用的冷轧轧机已形成两大主流，东方以日立为代表的HC系列；西方以西马克代表的CVC系列。各种轧机的主要功能和机构见表1。由表1看出，为了控制板形，各类轧机都采用了工作辊的正负弯曲，但是对宽带钢而言LD4，弯辊力就不能影响到带钢中部。同时，支持辊的作用在两端形成有害接触区，基于这种思想，出现了将支持辊端部车成台阶消除有害区，以至更进一步发明了有中间支持辊、并可以移动的HC轧机7O年代初。HC轧机的中间辊可根据板宽的不同将中间支持辊移动到板宽的边缘，这样不仅可消除有害区，同时也提高了工作辊弯曲的效果及辊缝的横向刚度。减少边部减薄，加之6辊轧机工作辊直径相对较小，因此可轧得较薄；相同的轧制力可得到较大的压下量，这样可减少轧制道次，提高产量。如果中间支持辊增加了弯曲，除具有上述HC轧机的优点外，对提高高次方板形缺陷调控能力大大加强。表11各种轧机主要机构纵观以上冷轧中的问题，应该在以下几个方面进行改善提高（1）采用先进技术，加速改造现有旧轧机。（2）装备轧机的自动检测和控制设施，提高板卷质量。不管新建还是改造，或引进国外二手设备，首先要配AGC装置，有AGC才能保证带钢的纵向厚度精度，在这个基础上来改善板形，提高带锕平直度和提高带材尺寸精度是十分有效的。（3）改革酸洗系统，例采用先进的卧式全连续或半连续盐酸酸洗系统。（4）冷轧各工序带钢跑偏自动控制。在冷轧带型各机组上为了不使带钢偏离机组中心运行，可根据各机组的具体情况，设有较正带钢跑偏的自动控制系统。校正带锕跑偏的自动控制系统有气动液压伺服控制系统、电磁液压伺服控制系统和光电一液压伺服系统。光电控制系统滞后时间少，频率响应快、系统灵敏，适用于速度较高机组；电磁控制系统次之，用于有酸雾等腐蚀场所；气动控制系统差一些，用速度较低机组。（5）在改革冷轧各工序机组工艺和设备的基础上，加强生产和管理的现代化，推行生产管理制度，质量管理制度和标准化操作，从而有效地提高老轧机的综合水平。（6）淘汰单机架不可逆冷轧机。我国对于制作四辊可逆冷轧机积累了一定经验，应积极研制新型冷轧机组。15冷轧带钢的发展前景现代轧机发展的趋向是连续化自动化专业化、产品质量高、消耗低。60年代以来轧机在设计研究和制造方面取得了很大的进展，使带材冷热轧机厚板轧机高速线材轧机H型材轧机和连轧管机组等性能更加完善，并出现了轧制速度高达每秒钟115米的线材轧机全连续式带材冷轧机4050毫米宽厚板轧机和连续式H型钢轧机等一系列先进设备。轧机用的原料单重增大，液压AGC板形控制电子计算器过程控制及测试手段越来越完善，轧制品种不断扩大。一些适用于连续铸轧控制轧制等新轧制方法，以及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中。世界轧钢工业的技术进步主要集中在生产工艺流程的缩短和简化上，最终形成轧材性能高品质化、品种规格多样化、控制管理计算机化等。展望未来，轧钢工艺和技术的发展主要体现在以下几方面1铸轧体化。利用轧辊进行钢材生产，因其过程连续、高效、可控且便于计算机等高新技术的应用，在今后相当一段时间内，以辊轧为特征的连续轧钢技术仍将是钢铁工业钢材成型的主流技术，但轧钢前后工序的衔接技术必将有长足的进步。在2O世纪，由于连铸的发展，已经逐步淘汰初轧工序。而连铸技术生产的薄带钢直接进行冷轧，又使连铸与热轧工序合二为一。铸轧的一体化，将使轧制工艺流程更加紧凑。同时，低能耗、低成本的铸轧一体化，也是棒、线、型材生产发展的方向。2轧制过程清洁化。在热轧过程中，钢的氧化不仅消耗钢材与能源，同时也带来环境的污染，并给深加工带来困难。因此，低氧化燃烧技术和低成本氢的应用都成为无氧化加热钢坯的基本技术。酸洗除鳞是冷轧生产中最大的污染源，新开发的无酸清洁型AFC除鳞技术，可使带钢表面全无氧化物、光滑，并具有金属光泽。无氧化或低氧化和无酸除鳞氧化铁皮这两项被称为绿色工艺的新技术，将使轧钢过程清洁化。3轧制过程柔性化。板带热连轧生产中压力调宽技术和板形控制技术的应用，实现了板宽的自由规程轧制。棒、线材生产的粗、中轧平辊轧勰技术的应用，实现了部分规格产品的自由轧制。冷弯和焊管机也可实现自由规格生产。这些新技术使轧制过程柔性化。4高新技术的应用。2O世纪轧钢技术取得重大进步的主要特征是信息技术的应用。板形自动控制，自由规程轧制，高精度、多参数在线综合测试等高新技术的应用使轧钢生产达到全新水平。轧机的控制已开始由计算机模型控制转向人工智能控制，并随着信息技术的发展，将实现生产过程的最优化，使库存率降低，资金周转加快，最终降低成本。5钢材的延伸加工。在轧钢生产过程中，除应不断挖掘钢材的性能潜力外，还要不断扩大多种钢材的延伸加工产业，如开发自润滑钢板用于各种冲压件生产，减少冲压厂润滑油污染；开发建筑带肋钢筋焊网等，把钢材材料生产、服务延伸到各个钢材使用部门。随着工业的发展和轧钢技术的进步，轧钢工艺的装备水平和自动控制水平不断提高，老式轧机也不断被各种新型轧机所取代。按照我国走新型工业化道路的要求，轧钢技术发展的重点也转移到可持续发展上，在保证满足环保要求的条件下，达到钢材生产的高质量和低成本。第二章设计方案的比较21传动型式对于单机座轧机，有可逆式和不可逆的工作制度，现分述如下一不可逆式轧机工作制度不可逆式的工作制度应用最广，在这种工作制度下，每个轧辊的旋转方向不变，而轧辊的转速则有不变与可变两种。根据轧制速度来分析，不可逆式工作制度在实际生产操作中有以下几种运转方式1几乎保持严格不变的轧制速度；2轧件通过时，轧制速度稍微降低在这种轧机的转动装置中装有飞轮，所以当轧件通过时，轧辊转速降低，这时飞轮释放动能，而在间隙时间内，飞轮的转速升高以储存动能；3仅在轧机调整时才调节速度这种工作适度是不经常调整的，但当轧件的转动装置中有调节转速的可能，以便在轧制某一段端面时得到最有利的速度，而当轧件通过轧辊期间，轧制速度则基本保持不变。4轧件通过时，在较大范围内调节轧制速度这种工作制度常采用低速将轧件咬入，这样能保证将轧件顺利的咬入而又不会产生冲击。当轧件咬入后，则用较高的速度轧制，而在轧制终了前为使轧件不致抛离轧辊很远，可将轧制速度降低，这种工作制度相当便利，虽然转动装置造价较高，但总的看来生产是合理的。二可逆式工作制度可逆式工作制度是当一道轧完之后，为了能在原来的轧辊间进行下一道轧制，将轧辊反转，这样轧件便在轧辊间反复进行轧制。在这种工作制度下，轧件的咬入和抛出也是在降低扎辊转速的情况下进行的。目前，对单机座小型冷带轧机，采用可逆式有很多有优点，它能大大提高生产效率，以减少板带钢的吊运与安装。22主转动方式目前，小型四辊冷轧机的主转动方式有如下三种1传动工作辊2传动支承辊3单辊传动一般是电机通过减速器与齿轮座来直接传递工作辊，这种形式对于轧制过程比较有利，但是对于较小的轧机，它又受到工作辊辊颈和方向接轴所能传递的扭转力矩的限制，而传递工作辊不能达到要求时，就需传递支承辊，而传递支承辊是靠摩擦力来传递工作辊的。这样将会碰到关于工作辊力的传递问题，这就是要增大轧辊的传动部件。同时还要考虑轧辊与轧件间的打滑问题。为了解决上述问题，防止出现支承辊断辊、工作辊方头扭断等现象，可采用异径轧制、单辊驱动等措施来解决。本次设计由于轧制力与轧制力矩不是很大，故不需考虑此问题，但同时采用单辊驱动又会带来一系列新的问题。由于采用单辊传动，使两个工作辊自然会产生一定的速度差，从而使轧制力有所降低，据实际分析证明，当变形区长度上出现搓扎区，一般可能使轧制压力下降约520。由于单传动轧制时上下辊速度的配合是自然的，过程简单易行，无需复杂的控制系统。采用异径轧制，并尽可能的减小空转辊的直径，充分发挥小辊的轧制可降低轧制压力的优点，以保证受力零件的正常工作，同时又有利于增大压下量，减小道次，从而提高轧机的工作效率。在普通的四辊轧机工作中，尽管其主机列通常是有主电机通过减速机和齿轮座传递两个工作辊，但是在预压力作用下，由于工作辊径的差别等原因，给冷轧薄带钢轧机的传动带来很大的影响在薄带轧制中常出现量接轴传动力矩的分配不均，某个接触力矩为零或趋近于零。由于辊颈差事实上不可能消除，使用较大的预压力亦是必要。可以认为，轧辊的传动力矩在两轧辊上的分配并不总是大致想当相等的。在运转中的轧机上，即从轧辊空转，压靠以至轧制阶段，辊颈稍大的轧辊接触中传动力矩永为正值，而辊颈稍小者，其传动力矩可在负值至正值的广大范围内变化，这是薄带钢轧制的轧机传动特点，对于这类轧机，在一定的条件下实际上是单辊传动的。一般看来，当轧件较薄时使用预压力较大，直径稍小的轧辊上，其传动接触可能实际上不起作用，甚至反而有害。另一方面，由于轧件较薄，又是成卷轧制的，咬入条件能够保证，有可能实现单辊传动。在主机列中，自然可将齿轮座从设计中取消，减小设备的投资，降低动力传传递的能量消耗，从而取得一定的经济效果并可充分利用换辊，在操作上也会有许多方便。23压下装置的结构形式压下装置目前有电动压下和液压压下两种结构型式。一、电动压下电动压下是最常用的上辊调整装置。通常包括电动机、减速器、制动器、压下螺丝、压下螺母、压下位置指示器、球面垫块和测压仪等，在可逆式板轧机的压下装置中，有的还安装有压下螺丝回松机构，以处理卡钢事故。压下装置的结构与轧辊的移动距离、压下速度和动作频率等有密切的联系。按照压下速度，电动压下装置可分为快速压下装置和板带压下装置两大类。1快速压下装置由于其压下速度一般大于1MM/S，故称为快速压下装置。按照传动的布置形式，快速压下装置有两种类型（1）采用立式电动机，传动轴与压下螺丝平行的布置形式；（2）采用卧式电动机，传动轴与压下螺丝垂直交叉布置形式。2板带轧机电动压下装置冷、热轧板带轧机的电动压下速度约为00201MM/S。由于板带轧机的轧件既薄又宽又长，而且轧制速度快，轧制精度要求较高，这些工艺特征使其压下装置有如下特点（1）轧辊调整量小；（2）调整精度高；（3）经常的工作制度是“频繁的带钢压下”；（4）动作快，灵敏度高；（5）轧辊平行度的调整要求严格。板带轧机电动压下的结构形式四辊冷轧机的电动压下大多采用圆柱齿轮蜗轮副传动或两级蜗轮副传动的形式。在设计中选择压下装置的电动机和减速器配置方案是十分重要的。因为在设计压下机构时，不仅应满足压下的工艺要求（压下速度、加速度、压下能力及压下螺丝的单独调整方式等），而且还应考虑其他因素，如电动机、减速器能否布置得开；换辊、检修和处理事故时，吊车吊钩能否进入；设备检修是否方便等。3电动压下装置的优缺点电动压下装置一般压下速度比较大，可实现快速压下要求；在快速压下装置工作的时候，上轧辊可以进行快速的、大行程的、频繁的调整、且轧辊调整时、不带轧制负荷、即不带钢压下。电动压下的压下装置采用惯性较小的传动系统，可以实现频繁的调整；同时，传动效率较高，并且工作可靠性高；电动压下装置采用了压下回松装置，能够有效地克服压下丝杆“坐辊”或“卡钢”等阻塞事故。但是由于结构的限制，可能采用复杂的传动系统；并且传动系统小，则造价较高，动作迅速、灵敏度较低。在高速度下调整轧件厚度偏差，压下机构动作迅速，但反应不太灵敏，且传动系统惯性大、加速度大。二、液压压下在冷轧机组和平整机上，可以采用“压下式”，也可以采用“压上式”。采用“压上式”时，在轧机上部可以设置不带刚压下的电动压下机构以便做大行程的调整。“压下式”的液压缸设置在机架的上部，这种结构造价较高，所需的液压缸行程也很大，它的悬挂装置较为复杂，而且为了适应磨损后的轧辊直径，需配备不同厚度的垫块。但它的最大优点是电液伺服阀可装在液压缸附近，这不仅提高液压缸的反应速度，而且伺服阀的工作条件好，维护也方便。24上辊平衡装置平衡装置的作用是消除轧制系统间隙，提升上轧辊，用来大大降低咬入轧件时的冲击和工作辊的频繁换辊。上滚平衡装置有重锤平衡、弹簧平衡、液压平衡三种形式。轧机的型式不同，对平衡装置的要求也不一样。四辊板带轧机上轧辊平衡装置有一下特点（1）由于工作辊和支承辊之间靠摩擦传动以及工作辊和支承辊的换辊周期不同，故工作辊和支承辊应分别平衡；（2）上辊移动的行程较小（最大行程是按换辊决定的），移动的速度不高；（3）工作辊换辊频繁，平衡装置的设计需要使换辊方便；（4）在单张轧制的可逆四辊轧机上，工作辊平衡装置应满足空载加、减速时工作辊和支承辊之间不打滑的要求。25轧辊轴承轧辊轴承与一般轴承的工作条件差别很大，其特点（1）工作负荷大；（2）运转速度差别大；（3）工作环境恶劣。轧辊轴承主要形式是滚动轴承与滑动轴承。滚动轴承主要是用双列球面滚子轴承，四列圆锥滚子轴承。在某些情况下，由于受轧辊轴承尺寸的限制，可采用圆柱滚子轴承。26设计方案的确定本设计采用不可逆工作制度，驱动工作辊，压下装置为电动压下，上辊为单缸平衡，工作辊轴承选用双列滚针轴承，支承辊轴承选用四列圆柱滚子轴承。第三章设计计算31设计题目及要求设计题目190/500450四辊冷轧机（电动压下）设计设计要求1在满足生产工艺及强度、刚度的条件下尺寸尽量小；2运用所学专业知识，完成冷轧机单体设计；3对已有设备进行综合分析，提出最佳方案；4完成电动压下系统设计。32原始数据1轧制带材Q235；2原材料带宽B200MM,带厚275MM,成品厚度12MM,轧制规格0H1H275181412；3轧辊直径190/500MM；4轧制速度V15M/S。33轧辊参数的确定1工作辊直径190MM1D2支承辊直径500MM23轧辊材料工作辊9CR辊面硬度HS9095支承辊9CR2MO辊面硬度HS606534计算341主要参数的确定第一道次加工过程中，钢坯厚度由275MM被轧制到180MM（1）本道次压下量275MM180MM095MMH01（2）本道次压下率345509527M10（3）金属材料的屈服极限1S图31冷态下变形阻力曲线由图31得4601SAMP（4）变形抗力的确定因为所以得5SK146029KXPA（5）张力的选取张力轧制