轧机设备培训教材

1、1 冷轧机械设备冷轧机械设备 二辊实验冷轧机整体图二辊实验冷轧机整体图 因轧薄和板形控制的需要，出现了各种各样的板带冷轧机因轧薄和板形控制的需要，出现了各种各样的板带冷轧机 轧机主要由工作轧机主要由工作 机座和主传动系机座和主传动系 统两大部分组成。统两大部分组成。 工作机座是支工作机座是支 撑和固定轧辊撑和固定轧辊 及导卫，调整及导卫，调整 辊缝（轧制线）辊缝（轧制线） 位置、辊缝大位置、辊缝大 小、辊缝形状小、辊缝形状 的系统，包括的系统，包括 轧液压弯辊装轧液压弯辊装 置、轧辊轴向置、轧辊轴向 串动调整装置、串动调整装置、 机架、上辊平机架、上辊平 衡装置、导卫衡装置、导卫 装置等。装置

2、等。 轧辊的转动、转向和转速是靠主传动系统的驱动和控制来实现的。轧辊的转动、转向和转速是靠主传动系统的驱动和控制来实现的。 2 二辊实验冷轧机传动系统分解图二辊实验冷轧机传动系统分解图 变速齿轮箱变速齿轮箱 传动齿轮箱传动齿轮箱 万向接轴万向接轴 压下系统压下系统 3 压下电机压下电机 上上 辊辊 平平 衡衡 弹弹 簧簧 轧辊转动的动力传递顺序：轧辊转动的动力传递顺序： 主电动机主电动机减速机减速机人字齿轮箱机人字齿轮箱机 接轴接轴轧辊轧辊 轧钢用的主电动机容量和体积较大，目前大多选用交流电动机，依轧钢用的主电动机容量和体积较大，目前大多选用交流电动机，依 靠变频调速系统来得到轧钢工艺要求的变

3、化的轧辊转速。靠变频调速系统来得到轧钢工艺要求的变化的轧辊转速。 4 新型轧机新型轧机 从传动侧看从传动侧看 5 从操作侧看从操作侧看 新型轧机新型轧机 6 轧机模型轧机模型 7 轧机模型轧机模型 8 1.1.轧辊轧辊 锻钢工作辊锻钢工作辊 锻钢工作辊锻钢工作辊 锻钢支承辊锻钢支承辊 多辊轧机，比如六辊轧多辊轧机，比如六辊轧 机，轧辊分为工作辊、机，轧辊分为工作辊、 中间辊和支承辊。工作中间辊和支承辊。工作 辊直接与轧件接触。支辊直接与轧件接触。支 承辊支撑着工作辊，通承辊支撑着工作辊，通 过工作辊接触轧件可以过工作辊接触轧件可以 减小工作辊直径、增强减小工作辊直径、增强 工作辊刚度。工作辊刚

4、度。 1.11.1轧辊种类及构成轧辊种类及构成 9 冷轧辊是冷轧机的主要部件。轧辊由辊身、辊颈和轴头冷轧辊是冷轧机的主要部件。轧辊由辊身、辊颈和轴头3 3部分组成。部分组成。 辊颈安装在轴承中，并通过轴承座和压下装置把轧制力传给机架。轴辊颈安装在轴承中，并通过轴承座和压下装置把轧制力传给机架。轴 头和连接轴相连，传递轧制力矩。此外，还有制造、安装所需的某些头和连接轴相连，传递轧制力矩。此外，还有制造、安装所需的某些 辅助表面，如中心孔、紧固吊装用沟槽、螺孔以及轧机试运转前盘动辅助表面，如中心孔、紧固吊装用沟槽、螺孔以及轧机试运转前盘动 轧辊用的带槽轴伸等。轧辊用的带槽轴伸等。 冷轧工作辊可分整

5、体工作辊和镶套辊两种。其中整体工作辊中又有实冷轧工作辊可分整体工作辊和镶套辊两种。其中整体工作辊中又有实 心辊和空心辊之分。心辊和空心辊之分。 冷轧辊的直径超过冷轧辊的直径超过400400mmmm时，在锻造后大多在轧辊中心镗一个，时，在锻造后大多在轧辊中心镗一个， 170170250250mmmm的中心孔。这样，当工作辊进行表面淬火时，可用冷水的中心孔。这样，当工作辊进行表面淬火时，可用冷水 通过轧辊中心孔，提高淬火效果，保证淬火层的硬度和厚度。轧辊通过轧辊中心孔，提高淬火效果，保证淬火层的硬度和厚度。轧辊 中心部分的金属往往具有疏松、气孔及其他缺陷，这些缺陷是淬火中心部分的金属往往具有疏松、

6、气孔及其他缺陷，这些缺陷是淬火 时产生应力集中的因素。镗了中心孔以后，可使轧辊经热处理后内时产生应力集中的因素。镗了中心孔以后，可使轧辊经热处理后内 应力分布比较均匀。中心孔也可用来预热轧辊和生产中对轧辊进行应力分布比较均匀。中心孔也可用来预热轧辊和生产中对轧辊进行 冷却。冷却。 10 1-1-传动端；传动端； 2-2-辊颈；辊颈； 3-3-辊身；辊身； 4-4-圆锥过渡区；圆锥过渡区； 5-5-紧固件槽；紧固件槽； 6-6-键槽；键槽； 7-7-辊颈润滑油沟；辊颈润滑油沟； 8-8-平口；平口； 9-9-内孔；内孔； lO-lO-双圆锥过渡区；双圆锥过渡区； 11-11-心轴；心轴； 12-

7、12-硬质合金套；硬质合金套；13-13-螺钉；螺钉；14-14-轴向紧定用螺母轴向紧定用螺母 三种工作辊三种工作辊 11 支撑辊也有实心辊和空心辊两种。支撑辊辊颈有圆柱形支撑辊也有实心辊和空心辊两种。支撑辊辊颈有圆柱形( (装设滚动轴装设滚动轴 承用承用) )和圆锥形两种。采用圆锥形辊颈是为了便于拆装油膜轴承。锥和圆锥形两种。采用圆锥形辊颈是为了便于拆装油膜轴承。锥 度一般取度一般取1 1：5 5。空心辊的两端有中心孔塞，以便在车削轧辊时定心。空心辊的两端有中心孔塞，以便在车削轧辊时定心。 支撑辊两边对称布置的吊装用槽，是专为吊装时挂钢绳而设置的。两支撑辊两边对称布置的吊装用槽，是专为吊装时

8、挂钢绳而设置的。两 端的盘车用槽，在轧机试运转前，可与专门套筒连接，以便在试运转端的盘车用槽，在轧机试运转前，可与专门套筒连接，以便在试运转 前先用吊车盘动轧辊。前先用吊车盘动轧辊。 冷轧过程中，轧辊表面承受着很大的挤压应力和强烈的磨损，高冷轧过程中，轧辊表面承受着很大的挤压应力和强烈的磨损，高 速轧制时，卡钢、过烧等会造成辊面裂纹。因此，冷轧工作辊应具有速轧制时，卡钢、过烧等会造成辊面裂纹。因此，冷轧工作辊应具有 极高而均匀的硬度，一定深度的硬化层，以及良好的耐磨性与抗裂性。极高而均匀的硬度，一定深度的硬化层，以及良好的耐磨性与抗裂性。 轧辊具有良好的耐过烧、抗裂性是延长轧辊寿命的主要因素。

9、降低轧轧辊具有良好的耐过烧、抗裂性是延长轧辊寿命的主要因素。降低轧 辊硬度，虽能改善抗裂性，但耐磨性降低。因此，必须正确选择轧辊辊硬度，虽能改善抗裂性，但耐磨性降低。因此，必须正确选择轧辊 的表面硬度。的表面硬度。 冷轧辊直径愈大，要求硬化层愈深，对钢的淬透性要求也愈高。冷轧辊直径愈大，要求硬化层愈深，对钢的淬透性要求也愈高。 冷轧辊用钢均为高碳合金钢，主要钢号有冷轧辊用钢均为高碳合金钢，主要钢号有9 9CrCr、9Cr29Cr2、9Cr2W9Cr2W、 9Cr2Mo9Cr2Mo。 12 轧件对冷轧工作辊巨大的轧制压力，大部分传递到支撑辊上。轧件对冷轧工作辊巨大的轧制压力，大部分传递到支撑辊上

10、。 支撑辊既要能承受很大的弯曲应力，还要具有很大的刚性来限制支撑辊既要能承受很大的弯曲应力，还要具有很大的刚性来限制 工作辊的弹性变形，以保证钢板厚度均匀。工作辊的弹性变形，以保证钢板厚度均匀。 轧机支撑辊的表面肖氏硬度一般为轧机支撑辊的表面肖氏硬度一般为HS45HS45左右。目前为提高板左右。目前为提高板 厚精度与延长轧辊的寿命，支撑辊硬度有提高的趋势。支撑辊常厚精度与延长轧辊的寿命，支撑辊硬度有提高的趋势。支撑辊常 用钢号有用钢号有9 9Cr2MoCr2Mo、9CrV9CrV及及6060CrMnMoCrMnMo等。等。 对轧辊制造提出要求，是为了保证轧辊的机械强度、带钢的对轧辊制造提出要求

11、，是为了保证轧辊的机械强度、带钢的 表面质量和轧辊的安装精度。表面质量和轧辊的安装精度。 (1) (1)保证轧辊机械强度所规定的技术要求。保证轧辊材料的保证轧辊机械强度所规定的技术要求。保证轧辊材料的 化学成分及力学性能；轧辊铸造时，不允许有铸造缺陷，如气孔、化学成分及力学性能；轧辊铸造时，不允许有铸造缺陷，如气孔、 砂眼、裂纹、夹渣及偏析等；锻造轧辊的坯料必须经多方均匀锻砂眼、裂纹、夹渣及偏析等；锻造轧辊的坯料必须经多方均匀锻 压，锻压比不得小于压，锻压比不得小于3 3；热处理后的残余应力应最小；保证轧辊；热处理后的残余应力应最小；保证轧辊 接触强度所需的表面硬度。接触强度所需的表面硬度。

12、(2) (2)保证带钢表面质量所规定的技术要求。在轧制过程中，保证带钢表面质量所规定的技术要求。在轧制过程中， 轧辊表面与带钢表面直接接触，因此必须保证轧辊表面具有较高轧辊表面与带钢表面直接接触，因此必须保证轧辊表面具有较高 的耐磨性，以保证带钢的表面质量。轧辊的耐磨性取决于轧辊的的耐磨性，以保证带钢的表面质量。轧辊的耐磨性取决于轧辊的 表面硬度。表面硬度。 13 (3)(3)保证安装和轧制精度所规定的轧辊配合尺寸与形位公差保证安装和轧制精度所规定的轧辊配合尺寸与形位公差 要求。轧辊配合尺寸有辊颈直径、安装轴承的定位套筒和轴承要求。轧辊配合尺寸有辊颈直径、安装轴承的定位套筒和轴承 紧固螺丝用的

13、尺寸、工作辊与联轴器的配合尺寸，工作辊传动紧固螺丝用的尺寸、工作辊与联轴器的配合尺寸，工作辊传动 扁头的尺寸。扁头的尺寸。 规定轧辊的形位公差包括辊颈的椭圆度和柱度公差、辊身规定轧辊的形位公差包括辊颈的椭圆度和柱度公差、辊身 相对于辊颈的同轴度、各端面相对于轧辊轴心线的垂直度、工相对于辊颈的同轴度、各端面相对于轧辊轴心线的垂直度、工 作辊传动扁头的两平行平面相对于工作辊轴心线的对称度、轧作辊传动扁头的两平行平面相对于工作辊轴心线的对称度、轧 辊辊颈上各台阶相对于辊颈的径向跳动、各键槽表面相对于轧辊辊颈上各台阶相对于辊颈的径向跳动、各键槽表面相对于轧 辊轴心线的对称度等。辊轴心线的对称度等。 轧

14、辊形位公差的标注轧辊形位公差的标注 14 1.2 1.2 换辊换辊 （1）轧辊的管理）轧辊的管理 用冷却剂调整轧辊凸度和弯辊等方法来调整轧制钢板的板形的技术进用冷却剂调整轧辊凸度和弯辊等方法来调整轧制钢板的板形的技术进 步非常大，但不要忘记轧辊原始凸度这一重要的板形控制因素。由于轧步非常大，但不要忘记轧辊原始凸度这一重要的板形控制因素。由于轧 制尺寸不同而轧制尺寸范围又广的轧机，配合一定的轧制规程，必须研制尺寸不同而轧制尺寸范围又广的轧机，配合一定的轧制规程，必须研 磨轧辊原始凸度。通常平整机和冷轧机的轧辊尺寸采用同一设计，使其磨轧辊原始凸度。通常平整机和冷轧机的轧辊尺寸采用同一设计，使其 具

15、有互换性。根据平整冷轧五架、四、三、二、一架其轧辊辊径及轧辊具有互换性。根据平整冷轧五架、四、三、二、一架其轧辊辊径及轧辊 硬度的顺序变化，结合使用目的的不同依次运用。由于磨损，辊径随之硬度的顺序变化，结合使用目的的不同依次运用。由于磨损，辊径随之 减少，轧辊硬度下降，辊上有伤痕，为了防止轧制的钢板质量下降，轧减少，轧辊硬度下降，辊上有伤痕，为了防止轧制的钢板质量下降，轧 辊要进行再淬火，以增加其硬度。关于整个轧辊的运用，最近，考虑采辊要进行再淬火，以增加其硬度。关于整个轧辊的运用，最近，考虑采 用计算机根据最适宜方式管理轧辊，以提高钢板质量、降低成本和节省用计算机根据最适宜方式管理轧辊，以提

16、高钢板质量、降低成本和节省 劳力。劳力。 (2)轧辊的预热轧辊的预热 从换辊后开始轧制到热凸度稳定前，轧制板形的质量是不稳定的。从换辊后开始轧制到热凸度稳定前，轧制板形的质量是不稳定的。 因此，在轧制前预先给个设想的热凸度，进行轧辊预热。有的仅以因此，在轧制前预先给个设想的热凸度，进行轧辊预热。有的仅以 15 最后一架工作辊进行预热，但也有所有机架上最后一架工作辊进行预热，但也有所有机架上的轧辊都进行预热的。加热的轧辊都进行预热的。加热 有用蒸汽、煤气、电加热器和热风循环加热等方法，可以离线，有用蒸汽、煤气、电加热器和热风循环加热等方法，可以离线， 也可以在线进行。也可以在线进行。 (3)轧辊

17、轴承座的更换轧辊轴承座的更换 在轧制过程中，轴承烧伤的原因有润滑不良、润滑部分混进杂物、轴在轧制过程中，轴承烧伤的原因有润滑不良、润滑部分混进杂物、轴 承寿命、轧机的水平度不好及压下率太大等，但最多的是往轧辊装卸时碰承寿命、轧机的水平度不好及压下率太大等，但最多的是往轧辊装卸时碰 伤和由于轴承的内圈与辊轴外面的配伤和由于轴承的内圈与辊轴外面的配 合较松，在滑动时产生伤痕。考虑为了节省劳动力，轧辊轴承更换装置应合较松，在滑动时产生伤痕。考虑为了节省劳动力，轧辊轴承更换装置应 充分定心，这对防止碰伤很有益处。在进行高速轧制及油雾润滑时，避免充分定心，这对防止碰伤很有益处。在进行高速轧制及油雾润滑时

18、，避免 碰伤显得更加重要。把改变轴承与轴承座的相对位置叫做轴承的位置更换。碰伤显得更加重要。把改变轴承与轴承座的相对位置叫做轴承的位置更换。 提高轴承寿命必须定期检修。提高轴承寿命必须定期检修。 (4)轧辊轴承座的清洗轧辊轴承座的清洗 换轴承座前，为了防止烧伤，检查一下轴承，对轴承座及轴承进行换轴承座前，为了防止烧伤，检查一下轴承，对轴承座及轴承进行 清洗。从前清洗是在地面上用手工进行的，而现在把轴承座用台车或清洗。从前清洗是在地面上用手工进行的，而现在把轴承座用台车或 16 吊车装入密闭或开启的清洗罐中，用高压射吊车装入密闭或开启的清洗罐中，用高压射流或者浸泡进行清洗。洗涤流或者浸泡进行清洗

19、。洗涤 剂用碱液、煤油、有机溶剂，但存在各自的废液处理、爆炸性、剂用碱液、煤油、有机溶剂，但存在各自的废液处理、爆炸性、 毒性及损坏密封材质等问题。轴承座装卸到轧辊上由采用吊车操作，朝毒性及损坏密封材质等问题。轴承座装卸到轧辊上由采用吊车操作，朝 着采用拆卸工具的自着采用拆卸工具的自动化方向发展。动化方向发展。 17 1.3 上轧辊平衡装置上轧辊平衡装置 作用：消除轴承座、压下螺丝、螺母之间由于零件作用：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，消除冲击自重而产生的间隙，消除冲击。 1.3.1 上轧辊平衡装置的作用与特点上轧辊平衡装置的作用与特点 类型：取决于轧机的型式类型：取

20、决于轧机的型式 型钢轧机：调整量小型钢轧机：调整量小, 采用弹簧平衡。采用弹簧平衡。 初轧机：初轧机： 调整量大，快速、频繁调整量大，快速、频繁 采用重锤或液压平衡。采用重锤或液压平衡。 四辊轧机：调整量小，低速、但要考虑打滑条件四辊轧机：调整量小，低速、但要考虑打滑条件 采用液压平衡。采用液压平衡。 18 全液压轧机液压缸布置简图全液压轧机液压缸布置简图 19 四辊四辊 轧机轧机 压下压下 与工与工 作辊作辊 窜辊窜辊 示意示意 20 液压式平衡特点：结构紧凑、使用方便、液压式平衡特点：结构紧凑、使用方便、 易于操作及换辊。易于操作及换辊。 缺点：系统复杂、投资大、维修困难。缺点：系统复杂、

21、投资大、维修困难。 液压式平衡装置广泛应用于四辊轧机，同时液压式平衡装置广泛应用于四辊轧机，同时 在新设计的初轧机上也开始使用，如宝钢在新设计的初轧机上也开始使用，如宝钢 1300初轧机。根据液压缸的数量，可分为五初轧机。根据液压缸的数量，可分为五 缸式与八缸式的两种。缸式与八缸式的两种。 21 1700冷冷 连轧机连轧机 液压平液压平 衡装置衡装置 工作辊平衡（正弯及压工作辊平衡（正弯及压 紧缸紧缸4）42=8 工作辊负弯缸工作辊负弯缸2 42=8 上支承辊平衡缸上支承辊平衡缸 3 22=4 （兼提升轨道）（兼提升轨道） 22 四辊轧机在空载启动、制动和反转时应四辊轧机在空载启动、制动和反转

22、时应 考虑工作辊与支承辊辊面之间不能打滑。考虑工作辊与支承辊辊面之间不能打滑。 即空载时，其被动辊的启动力矩应小于主即空载时，其被动辊的启动力矩应小于主 动辊作用于从动辊的摩擦力矩。动辊作用于从动辊的摩擦力矩。 四辊轧机其驱动方式大多由工作辊驱动，四辊轧机其驱动方式大多由工作辊驱动， 其支承辊转动系由工作辊通过辊面的摩擦其支承辊转动系由工作辊通过辊面的摩擦 力带动。对于支承辊驱动的情况，只用于力带动。对于支承辊驱动的情况，只用于 工作辊直径较小的轧机中。以下分两种工工作辊直径较小的轧机中。以下分两种工 况进行讨论：况进行讨论： 工作辊与支承辊之间的打滑条件 23 )( 1 .19 )( 2 .

23、38 )( )( 60 2 4 )( 2 2 2 2 2 1 2 12 2 2 12 2 2 N dt dnGD D D Q D D dt dnGD D D dt dnGDD Q 工作辊主动，支承辊被动工作辊主动，支承辊被动 不考虑支承辊轴承的摩擦阻力则不打滑条件不考虑支承辊轴承的摩擦阻力则不打滑条件 为：为： D1，D2工作辊，支承辊直径，米工作辊，支承辊直径，米 （GD2）2支承辊飞轮力矩，支承辊飞轮力矩，kg.m2 dn/dt工作辊的角加速度，工作辊的角加速度，rpm/sec， 辊间摩擦系数辊间摩擦系数 24 工作辊与支承辊之间过平衡力工作辊与支承辊之间过平衡力Q的确定的确定 25 )(

24、 1 .19 )( 1 1 2 N dt dn D GD Q 根据相同的原理，可以推导出支承辊主动根据相同的原理，可以推导出支承辊主动 时支承辊从动时，过平衡力时支承辊从动时，过平衡力Q所应满足的条件所应满足的条件： 支承辊主动，工作辊被动支承辊主动，工作辊被动 26 这里所说的工作辊过平衡力这里所说的工作辊过平衡力Q与前面所说的工作辊与前面所说的工作辊 的平衡力的平衡力Q1是有差别的；过平衡力是有差别的；过平衡力Q是总平衡力是总平衡力Q1 的一部分。的一部分。 总的平衡力总的平衡力Q1=（1.21.4）G，其方向与被平衡件其方向与被平衡件 的重力方向相反，实际的的重力方向相反，实际的Q是工作

25、辊通过平衡机构是工作辊通过平衡机构 作用的平衡力作用的平衡力Q1（向上）除去工作辊及其轴承、轴向上）除去工作辊及其轴承、轴 承座的重量的承座的重量的剩余平衡力剩余平衡力，这个剩余量必须满足不，这个剩余量必须满足不 打滑条件的要求值。如果满足不了，则必须增加其打滑条件的要求值。如果满足不了，则必须增加其 大小，直到满足打滑条件为止。大小，直到满足打滑条件为止。 对于下工作辊尽管没有平衡上的要求，同样存在对于下工作辊尽管没有平衡上的要求，同样存在 打滑的问题，实际上，下辊需要压紧力（四辊轧机打滑的问题，实际上，下辊需要压紧力（四辊轧机 的下工作辊一定要有压紧缸的下工作辊一定要有压紧缸 ！）；上式中

26、的！）；上式中的Q力应力应 为压紧力与工作辊及其轴承座的重量的和。为压紧力与工作辊及其轴承座的重量的和。 27 . 轧辊的轴向调整与固定轧辊的轴向调整与固定 轧辊轴向调整及其机构轧辊轴向调整及其机构 作用作用 型钢轧机必须对准上下轧辊形成的孔型。型钢轧机必须对准上下轧辊形成的孔型。 调整轴瓦的轴向间隙。调整轴瓦的轴向间隙。 承受轴向载荷，固定轧辊。承受轴向载荷，固定轧辊。 CVC、HC轧机通过轴向移动轧辊（串辊）轧机通过轴向移动轧辊（串辊） 控制板带材的板形。（采用液压缸）控制板带材的板形。（采用液压缸） 28 四辊 轧机 轧辊 调整 示意 29 开卷机开卷机 卷取机卷取机 2. 卷取机卷取机 用来卷取超长轧件（一般指线材、带材），以便储存、运输用来卷取超长轧件（一般指线材、带材），以便储存、运输。 30 2.1 冷带卷取机的类型及工艺特点冷带卷取机的类型及工艺特点 2.1.1分类分类 一般为卷筒式，主要由胀缩卷筒及传动装置组成，卷筒同时配有皮带一般为卷筒式，主要由胀缩卷筒及传动装置组成，卷筒同时配有皮带 助卷器或钳口。助卷器或钳口。 为改善轧制