轧钢机械设备

1、轧钢机的定义狭义的定义 ：直接轧制钢材的机械设备广义的定义：用于轧制钢材所需的全部设备轧钢机械设备的组成主要设备： 直接使轧件产生塑性变形的设备轧钢机主机列，包括：工作机座、接轴、齿轮机座、减速机、联轴节、主电机辅助设备：主设备以外的各种设备，包括：加热炉、剪切机、辊道、矫直机、包装机等各种设备轧钢机分类（主设备）按用途分类 开坯机 ：将钢锭轧成钢坯（方坯、板坯、圆管坯） 型钢轧机：将方坯轧成型材 热轧板带轧机：将板坯轧制 各种厚度的板材 冷轧板带轧机：将热轧板轧成冷轧板 钢管轧机：将圆管坯轧制成无缝钢管特种轧机：特殊用途的轧机按结构分类 二辊式 可逆：初轧机、 轨梁轧机、中厚板不可逆：型钢连

2、轧机 三辊式：走上下两条轧制线 三辊劳特式 ：中辊浮动 四辊式：由两个工作辊和两个支承辊构成 多辊式：由两个工作辊和多个支承辊构成，主要用于冷轧板带钢 行星式： 立辊式： 万能式：立辊平辊 H型钢轧机斜辊式按布置分类（1）单机座式优点：轧机少，易操作缺点：成本相对较高（一个电机、一个减速机、一个齿轮机座带一个轧机）（2）横列式主要用于型钢轧机，一个电机带多个轧机优点：（1）设备成本低；（2）可采用大规格原料，降低轧材成本；（3）头尾温差小，轧材尺寸教精确。缺点：（1）后架轧辊的速度不能与增长的轧件长度相匹配；（2）轧件要横移，需设移钢机。（3）纵列式一个电机分别带一个轧机，每架轧机轧完后进入下

3、一架轧机。优点：（1）产量高；（2）轧辊速度与轧件长度相匹配缺点：（1）厂房细长；（2）机械投资大（4）连续式一个电机分别带一个轧机，轧件同时进入每架轧机，常用于冷轧。优点：（1）产量高；（2）厂房长度小缺点：要求严格的妙流量相等（5）半连续式（4）3/4连续式二、辅助设备分类（1）切断设备：火焰切割机、锯切机、剪切机等（2）矫直设备：压力矫直机、张力矫直机、辊式矫直机等（3）卷取机：线材卷取机、钢板卷取机等（4）表面加工设备：酸洗机组、镀层机组、清洗机组、打印机等（5）热处理设备：缓冷设备、退火设备、淬火设备等（6）运输设备：辊道、推床、翻钢机、推钢机、冷床、吊车等（7）包装设备：打捆机、包

4、装机等1.轧钢机的命名（1）型钢轧机（初轧机）：以型钢轧机轧辊的名义直径（公称直径）来命名，或以人字齿轮机座的节圆直径（人字齿轮的中心距）命名；如650型钢轧机。轧辊名义直径 （2）板带轧机：以轧辊辊身长度来命名；如1780热轧带钢轧机。轧辊辊身长度（3）钢管轧机：以所能生产钢管的最大外径来命名；如140自动轧管机组。2.轧钢机的构成（主机列）图32 三辊式轧钢机主机列简图1齿轮机座；2减速箱；3飞轮；4万向接轴；5主联轴节；6电动机联轴节；7主电动机；8工作机座（1）主电机（从轧制的运转状态还可分为不变速、变速可逆和变速不可逆等种类。）（2）减速机 （3）飞轮：（横列式轧机上专用，因间隙时间

5、较长）均衡主电机负荷，间隙时间储存能量，工作时间放出能量 。（连轧机、可逆轧机不用飞轮）（4）齿轮机座 （5）电机联轴节、主联轴节、万向接轴：联结、传递动力。（6）工作机座：完成塑性变形。3.轧钢机工作制度轧钢机工作制度指轧机速度随时间变化的规律。（分两种）（1）不可逆式1）不调速；2）不常调速；3）常调速；4）带飞轮。（2）可逆式：第二章 轧辊一、轧辊工作特点： （1）承受巨大的轧制力、力矩和动载荷； （2）热轧时承受很大的交变应力（温度应力，冷轧时）受很大的接触应力； （3）最易磨损，影响寿命； （4）工作环境恶劣，水中有大量铁皮、灰尘等。二、轧辊分类：（1）按结构分：1）带孔型；2）平辊

6、； 3）特殊辊 （2）按用途分 ：1）工作辊；2）支承辊三、轧辊的结构及参数1.轧辊结构辊颈辊头辊辊经辊身LlDd辊身：与轧件接触，完成塑性变形；辊颈：轧辊支承部分，承受轧制力；辊头：传递轧辊扭矩部分；2.轧辊参数（1）辊身尺寸（LD）：表征轧辊尺寸的基本参数。 （ a）辊身直径（D）公称直径（名义直径）：轧机人字齿轮中心距。工作直径：与轧件相接触部位的直径。辊身直径（D）的确定原则：1考虑轧辊强度；2考虑咬入条件： Ggh /1 cos Dg：工作辊直径 h：压下量 ：最大咬入角3冷轧时，考虑最小可轧厚度：4考虑轧辊的重车率：（b）辊身长度（L）的确定： 1）板带轧机：L与所轧板带的宽度有关

7、。 L= bmax 2）型钢轧机：L与孔型布置数目和轧辊强度有关。 一般采用 L / Dm 的比值来计算。（2）辊颈尺寸（ld）：与所采用的轴承有关，同时考虑辊颈的强度及轴承的寿命。（a）辊颈直径（d） 滚动轴承：d大些，d=(0.50.55)D。 滑动轴承：d小些，d=(0.550.8)D 。（b）辊颈长度（l） l = (0.81.2)d l过长：弯曲严重（辊颈与轴承之间的接触由面接触变为线接触，局部载荷变大）；轴承磨损严重。 l过短：与轴承接触面积小，单位面积承受力较大，轴承寿命低（3）辊头尺寸：根据联接轴的型式确定。四、轧辊的材质1.常用轧辊轧辊材料：合金锻钢、合金铸钢、铸铁、半钢2.

8、 轧辊材料选择：（1）初轧机：轧辊的强度和咬入居第一位，表面耐磨性和光洁度居第二位，故材质多选铸钢或锻钢。 （2）型钢轧机：粗轧机（考虑轧辊强度）:选择铸钢辊。精轧机（考虑产品尺寸精度）：选择铸铁辊。（3）热轧带钢轧机：工作辊（考虑硬度、耐磨性）：常选择铸铁辊。支承辊（考虑强韧性）：选择合金锻钢。 （4）冷轧板带轧机：工作辊：（考虑最小可轧厚度与E有关，铸铁的弹性模量 E只是钢的一半） ，选用锻钢辊 支承辊：同热轧，选择锻钢。（5）叠轧薄板轧机：多采用冷硬球墨铸铁复合浇铸轧辊。五、轧辊强度验算辊身：计算弯曲应力；辊颈：计算弯曲和扭转共同作用的组合应力；辊头：计算扭转应力。轧辊轴承作用：支承转动

9、的轧辊，并保持轧辊在机架中正确的位置一、轧辊轴承的工作特点：（1）承受的单位压力高：轧机轧制力大；（2）承受的热许值（pv值）大；（3）工作温度高（高达300400，普通轴承小于100 ）；（4）工作环境恶劣（水、油、乳化液、氧化铁皮、灰尘易入）。二、轴承的主要类型 滑动轴承：金属瓦、胶木瓦、液体摩擦轴承 滚动轴承（1）金属瓦 ：青铜制作 1）特性：耐热、刚性好，摩擦系数高，寿命短，耗铜大。 2）用途：叠轧薄板轧机，旧式冷轧板带轧机。（2）胶木瓦： 1）特性：a) 摩擦系数低，寿命长，强度低，耐热性和刚性均差。 b) 厚度小，可采用较大辊颈尺寸；质地软，耐冲击。 2）形状： a) 圆柱形：省料

10、，但切向要求固定； b) 长方形：固定好，但用料较多； c) 组合形：即固定好，又省料。 3）参数： a) 长度L：取决于辊颈长度。 （ L过长：刚性降低，受力弯曲，与辊颈的接触由面接触变为线接触，磨损严重。 L过短：接触面积小，受力较大，磨损严重。）b) 包角：1001400最佳。 （ 1400：冷却条件变坏，散热差，易抱轴； 1000：接触面小，受力大，磨损严重，寿命低.c) 厚度s：2540mm。 s 25mm：寿命短； s 25mm:散热差，刚性不好。 4）维护：强制水冷。（3）液体摩擦轴承1）特性：a) 摩擦系数最小，能耗最小；b) 耐磨性好，辊颈无损，寿命长；c) 耐热性与刚性均差

11、；d) 适合高速、重载；e) 制造、使用、维护较困难。2）类型：根据油膜形成的原理分为 动压轴承、静压轴承、动静压轴承 动压轴承：依靠运动，即利用液体的动力效应来建立液体摩擦条件。a) 工作原理: 静止时，因辊身自重，辊颈与轴承底部接触； 辊颈逆时针转时，辊颈因摩擦靠左侧向上移； 转速升高，辊颈与轴承间形成楔形间隙，油不断地流入间隙中，由于油压的作用，辊颈向右移动； 当油压与轧制力平衡时，辊颈浮起直至平衡。 b) 适用范围: 辊颈有足够的速度； 油有足够的粘度（油膜承压能力大些）； 轴承面要有精度、光洁度； 有良好的密封。 c）特点： 摩擦条件只有在一定转速条件下才能实现； 启动之前不允许承受

12、很大的载荷； 油膜厚度随轧制速度变化，对轧制精度有影响。 静压轴承a)工作原理：外部配高压供油系统，使轧辊辊颈在启动、制动、 旋转、静止时，辊颈始终悬浮。b) 适用范围:适用于各种轧机，能满足各种载荷条件和速度条件。c) 特点： 承载能力大、使用寿命长、轴承刚度高。 需设一套可靠的高压供油系统。 动静压轴承a)工作原理：利用动压和静压的优点建立起来的，建立一个小型供油站，仅在启动、制动时启用静压系统，达到正常转速时，启用动压系统。（4）滚动轴承 1）特点 小（0.0010.005），能耗小、寿命长； 刚性好，可保证轧制精度； 用干油（油脂）润滑，不要求严格密封； 最有效地保护辊颈、无磨损 造价

13、高，外轮廓尺寸大。2）类型：（径向尺寸受限制，承受很大的轧制力，多采用多列布置） 圆锥滚柱轴承 圆柱滚柱轴承； 球面滚柱轴承轧辊调整装置作用：调整轧辊在机架中的相对位置，以保证要求的压下量、精确的轧件尺寸和正常的轧制条件。轴向调整：对正轧槽，以保证正确的孔型形状。（一般手动调整）径向调整： 调整压下量； 调整两工作辊平行度； 通过轧辊压下装置和平衡装置调整。 调整连轧机轧制线高度。一、压下装置的类型（上辊调整装置）按驱动方式分为： 手动压下、电动压下、液压压下手动压下1）移动楔块调整2）转动压下螺丝调整3）转动压下螺母调整 优点：结构简单，价格低廉；缺点：劳动强度大，压下速度和压下能力小。适用

14、：大多用于型钢轧机，小型热轧或冷轧板带轧机上。2. 电动压下（1）结构：电机、减速机、制动器、压下螺丝、压下螺母、指针盘、回松装置（处理事故用、正常不用）。（2）分类：快速压下装置：压下螺丝升降速度90180mm/s;慢速压下装置：压下螺丝升降速度0.021mm/s。1）快速压下装置 特点及要求 1）大行程，快速和频繁地升降轧辊； 2）不“带钢”压下； 3）有回松装置； 4）压下螺丝采用多头螺丝（螺距大，便于快速行程）； 5）采用双电机同时驱动，功率相等。（双电机驱动的好处：（i）在功率相等的情况下，降低了电动机的飞轮惯性矩，便于加速启动和制动；（ii）一个电机出现故障，另一个可短时间维持工作

15、。） 类型 （i）立式电动机传动：采用圆柱齿轮传动，电机轴线和压下螺丝轴线平行。（ii）卧式电动机传动：采用涡轮传动，电机轴线和压下螺丝轴线垂直。 适用范围：初轧机、板坯轧机、中厚板轧机、连轧机组可逆式轧机上。2）快速压下装置 特点和要求 1）轧辊调整量小（提升高度100200mm），调整精度高（压下速度0.021mm/s）; 2）带钢压下（轧件较长，必须在轧制时调整辊缝）； 3）动作快，灵敏度高； 4）轧辊平行度的调整要求严格； 5）双电机驱动。 适用范围：热轧或冷轧板带轧机上。3.液压压下 采用液压缸代替传统的压下螺丝和螺母来调整轧辊辊缝。（1）优点： 1）具有很高的响应速度和很短的反应时

16、间； 如：轧制力为1600t时， 液压：加速度30mm/s2;速度23.5mm/s； 电动：加速度1.75mm/s2;速度0.5mm/s。 2）调整精度高； 液压最小可移动量为2.5m; 电动压下最小可移动量为10m。 3）过载保护简单、可靠。 4）采用标准液压元件，结构简单，效率高。 （2）缺点： 1）要求检测元件、液压元件精度高； 2）技术复杂、维护困难； 3）对油的脏污敏感。（3）液压压下的分类 压下式：液压缸安装在机架上横梁和上支承辊轴承座之间；压上式：液压缸安装在机架下横梁和下支承辊轴承座之间。二、压下螺丝与螺母压下螺丝1）结构 i）尾部：传动端，承受驱动力矩。 （方形：初轧机 花键

17、：四辊板带 带键圆柱形：轻负荷调整机构）ii）本体锯齿形螺纹：传动效率高，用于初轧机梯形螺纹：强度较大，用于轧制负荷较大的轧机iii）头部：承受轧制力和上辊平衡装置的过平衡力 凹面：（旧式）拉应力 凸面：（改进后）压应力（2）参数: 螺纹的外径d0和螺矩t2. 压下螺丝（1）材质 ：高强度无锡青铜 ZQA19-A 或 黄铜ZHA166-6-3-2铸成（2）结构： 整体式（单级螺母、双级螺母）组合式（单箍螺母、双箍螺母、带冷却水套）（3）尺寸： 高度H和外径D 三、 轧辊平衡装置上辊平衡装置的作用 （1）消除间隙，避免冲击； （2）帮助提升轧辊； （3）四辊轧机上避免工作辊与支承辊间打滑。2.

18、上辊平衡装置的类型（1）弹簧平衡 上辊上升时，弹簧放松；上辊下降时，弹簧压缩。适用：上辊调整量很小的轧机上型钢、线材轧机。缺点：换辊时人工拆卸，费时、费力。（2）重锤平衡 ：上轧辊及轴承座通过吊架支持在位于机架内的四根支杆上，这些支杆支持在横梁上，横梁吊在平衡杠杆的拉杆上。适用：上辊调整量很小的轧机上初轧机、厚板轧机。缺点：基础深、基建费用大。（3）液压平衡：用液压缸的推力平衡上辊重量。 优点：（1）动作灵敏，工作平稳，满足自动控制要求； （2）拆卸方便； （3）适用于各种调节高度的热轧、冷轧板带轧机。缺点：调节量大、液压缸的制造难度大。机架机架：俗称牌坊，是轧钢机工作机座的骨架，承受经轴承传

19、来的全部轧制力，每座轧机有两个机架。一、机架型式及主要参数1 机架型式：主要包括闭式机架和开式机架两种（1）闭式机架：上下横梁与立柱铸成一体的封闭式整体框架 。特点：强度和刚性较大；换辊不方便。适用：轧制力大、精度高、不经常换辊的轧机，如初轧机、开坯机、中厚板轧机，钢坯轧机，板坯轧机等。（2）开式机架：上横梁和U形架需有联接。特点：换辊方便；强度和刚性差。适用：轧制精度低、轧制力小的型钢轧机等。开式机架的联接方式有四种：1）螺栓联接： 螺栓较细，易变形，固刚性较差；拧动螺丝费时费力，换辊不方便。2）套环联接： 套环易变形， 刚性较差；销轴铰接处存在较大的间隙。3）销轴联接： 刚性较好，换辊较方

20、便；销轴易变形，影响拆卸。4）斜楔联接： 刚性好，换辊方便，又称半开半闭机架，目前型钢轧机普遍使用2 机架结构上横梁：中部镗有与压下螺母外径相配合的孔，为了保证上横梁有足够的强度，上横梁的中部厚度要加大。立柱：（1）中心线与装入其中的轧辊轴承座的中心线重合；（2）上辊经常移动的轧机，立柱的内侧面与上轧辊轴承座相接触部位应镶上铜滑板，避免立柱磨损；（3）带有H型架的型钢轧机，立柱内侧有凸缘（牛角腿），用以固定中辊之轴承座。（4）立柱断面形状：正方形：惯性矩小，适用窄而高的闭式机架和水平力不大的四辊轧机。矩形： 工字形：机架底脚：靠它机架坐在地脚轨上，用地脚螺丝固定。机架辊：大型轧机上特有，缩短轧

21、辊与工作辊道之间的距离。3 机架的主要参数 包括：窗口高度H; 窗口宽度B; 立柱的断面积F（2）窗口宽度B 开式机架：B=轴承座的宽度； 闭式机架：B=最大辊的直径D间隙值（3）立柱断面面积F主要考虑机架的强度与刚性，F与辊颈直径d有关系二、 闭式机架强度计算 假设条件1）每个机架在上下横梁的中央断面上都有大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力。 2）四个转角是刚性的。 3）忽略水平力，无倾翻力矩。应力计算略问题：在轧机上轧制薄板，要想得到厚度为0.5mm的产品，问设定辊缝的大小是0.5mm吗？ 联接轴与联轴节一、联接轴 联接轴是用于将动力由齿轮机座或电动机传递给轧辊，或从一个机座的轧

22、辊传递给另一机座的轧辊。类型万向接轴 (滑块式万向接轴、十字头万向接轴)梅花接轴弧形齿接轴1 万向接轴 （1）滑块式万向接轴3）滑块式万向接轴的参数 叉头直径D：D=D名8095 叉头镗孔直径d：d=(0.460.5)D 扁头厚度S： S=(0.250.28)D 扁头长度 l：l=(0.4150.5)D 接轴本体直径d0： d0 =(0.50.6)D 倾角： 80100（初轧3060；板带小于20） 万向接轴的长度L： （保证轧制条件下，取小值） L=hs/tg hs：上辊中心线与人字齿轮机座中心线的最大值； ：万向接轴的最大倾角 接轴材质：常采用45号钢、50号钢及40CrNi等合金结构钢 12000MPa（2） 十字头万向接轴2 梅花接轴 由轴套 、接轴和轴头的梅花瓣传递扭矩；由四个或多个凸瓣组成，凸瓣有弧形的或普通梅花头形，允许1020的倾角；用于轧辊调整量较小的横列式型钢轧机上。（1） 梅花接