轧钢机械装备及其智能化技术 课件 第3章 轧辊调整、平衡及换辊装置

第三章轧辊调整、平衡及换辊装置轧钢机械装备及其智能化技术一、轧辊调整装置的类型轧辊调整装置的作用：（1）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及产品精度。（2）在生产线上，调整轧辊与辊道水平面间的相对高度位置，在轧机上，调整各机座间轧辊的相对高度位置，以保证轧制线高度一致。（3）在型线轧机上，调整轧辊轴向位置，以保证轧辊对准孔型。（4）在板带轧机上要调整轧辊的轴向位置或径向位置，目的是改变辊形来控制板形。3.1轧辊调整装置的类型一、轧辊调整装置的类型轧辊调整装置的分类：（1）上辊调整装置——压下装置：手动、电动、液压、电-液联合。（2）下辊调整装置。（3）中间辊调整装置。（4）立辊调整装置。（5）特殊轧机调整装置。3.1轧辊调整装置的类型二、轧辊手动调整装置上辊手动调整装置类型：a斜楔调整方式；b直接传动压下螺丝调整方式；c圆柱齿轮传动压下螺丝调整方式；d蜗轮蜗杆传动压下螺丝调整方式。3.1轧辊调整装置的类型二、轧辊手动调整装置中辊手动调整装置三辊型钢轧机，按照轴承衬的磨损程度调整轴承的上瓦座，保证辊颈与轴承衬之间的合适间隙。结构：斜楔机构4(调整量小)，压紧H形瓦座5。3.1轧辊调整装置的类型二、轧辊手动调整装置中辊手动调整装置三辊型钢轧机，按照轴承衬的磨损程度调整轴承的上瓦座，保证辊颈与轴承衬之间的合适间隙。斜楔机构，压紧H形瓦座。3.1轧辊调整装置的类型二、轧辊手动调整装置下辊手动调整装置1、压上螺丝式：调整量大，但易受水与氧化铁皮的浸蚀，需较好的密封2、斜楔式轧辊重车后，用于快速对准轧制线，采用液压马达驱动的纵楔式下辊调整机构。3.1轧辊调整装置的类型二、轧辊手动调整装置辊缝对称调整装置指轧制线固定不变，上、下工作辊的中心线相对于轧制线同时分开或同时靠近。螺杆-齿轮-斜楔3.1轧辊调整装置的类型组成：电动机、减速机、制动器、压下螺丝、压下螺母、压下位置指示器、球面垫块和测压仪等。按轧辊调整距离、速度及精度分类：快速电动压下、慢速电动压下3.2电动压下装置（一）、快速电动压下装置不“带钢”压下，压下速度大于1mm/s，多用于可逆式热轧机。可逆热轧机的工艺特点：轧辊快速、大行程、频繁的调整；不“带钢”压下对压下系统的要求：采用惯性小的传动系统；有较高的传动效率和工作可靠性；有克服压下螺丝阻塞事故的措施。3.2电动压下装置圆柱齿轮-蜗轮副联合传动减速比i=9.8；压下电机：2台直流电机，功率150/300kW；转速480/960r/min;压下速度：20~40mm/s差动机构3：保证压下螺丝同步运转或单独调整。蜗轮副：i=50，22kW，n=650r/min克服电磁联轴节在大负荷时打滑；可以处理压下螺丝阻塞事故。两侧压下螺丝同步运转——联轴节；单独调整——差动电机3.2电动压下装置圆柱齿轮-蜗轮副联合传动实现两侧压下螺丝单独或同步压下低速传动链——降低传动系统转动惯量设置原因：初轧机、板坯轧机和厚板轧机的电动压下装置行程大、速度快、动作频繁，不“带钢”压下。目的：为了解决由于卡钢、“坐辊”或压下螺丝超限提升而无法退回的阻塞事故，在初轧机、板坯机和厚板轧机设置了压下螺丝回松装置。回松力按每个压下螺丝最大轧制力的1.6~2.0倍考虑。3.2电动压下装置（二）、压下螺丝的回松装置“坐辊”就是压下系统使两轧辊快速压靠，轧辊接触后产生弹性变形，弹性变形的两轧辊相互产生一个反弹力，使压下螺丝与螺母“咬死”，电动机达到堵转力矩后，被迫停转。工作过程：双臂托盘2上的液压缸5升起→托盘6和压盖7→下半离合器8提起→与上半离合器2结合→工作缸3→上半离合器2的双臂回转→强迫压下螺丝旋转。阻塞力矩只由工作缸和离合器承担，并不通过压下装置的传动零件。这就使压下装置的传动零件可以按小得多的空载压下力矩设计，使其结构更紧凑。——压下螺丝的自动旋松：主要产生在初轧机上，由此影响辊缝开度并影响轧件的精度，产生轧件的厚薄不均。

1）原因：压下螺丝螺距过大，螺蚊升角大于或接近螺纹的自锁角，无自锁性。

2）解决方法：

——适当加大压下螺纹直径，tgα=h/πd，减少螺纹升角，增加自锁能力。但过大的直径引起轧机尺寸过于庞大也应予以考虑。

——增大压下螺纹球面垫直径与开孔直径d4,d3，从而加大摩擦力矩。此外选用适当的润滑剂，也可解决压下螺丝的旋松问题。用于板带轧机上，又称为板带轧机电动压下装置。特点：（1）轧辊调整量小。最大10~25mm（2）调整精度高，调整精度都应在带钢厚度公差范围之内。（3）经常处于“频繁的带钢压下”的工作状态。（4）压下装置必须动作快，灵敏度高。（5）轧机轧辊的平行度的调整要求严格，两个压下螺丝严格同步运行外，还可以单独调整。3.2电动压下装置（三）、慢速电动压下装置3.2电动压下装置（三）、慢速电动压下装置速比最高1500~2000主要结构形式：1）、两级蜗杆传动特点：传速比大、结构紧凑、传动效率低，造价高。适合结构受限制的板带轧机。3.2电动压下装置（三）、慢速电动压下装置2）、圆柱齿轮—蜗轮副可将圆柱齿轮和蜗轮蜗杆放在一个箱体内。特点：传动效率提高，成本低。多用于热轧板带轧机。3.2电动压下装置（三）、慢速电动压下装置总传动比i=54电磁离合器3000N.m回松机构i=503.2电动压下装置（三）、慢速电动压下装置3）、行星齿轮电机轴与压下螺丝同轴配置，三级行星齿轮传动压下螺丝，整个传动装置与立式电机与压下螺丝一起上下移动。特点：传动效率高，可消除压下螺丝花键中的滑动摩擦损失，结构紧凑，转动惯量小，加速时间短，压下调整灵活，适合用于精轧机组。

为了控制板厚偏差，压下装置设置粗调和精调两部分。粗调—给定初始辊缝精调—轧制过程中及时对辊缝进行微量调整。1、电动双压下装置：粗调和精调都由电动机通过机械减速来传动压下螺丝，惯性力较大，无法满足高精度板厚公差的要求。（四）、

双压下装置2、电-液双压下装置：1）、第一种粗调：电动压下精调：液压缸9→齿条6→扇形齿轮5和7→压下螺母8→压下螺丝上下移动2）、第二种粗调：电动压下精调：液压缸——AGC3、快速响应电-液压下装置：组成：阀控缸式动力机构；控制系统；液压站。特点：（1）响应速度快（2）减少了占地空间。（3）实现了压下装置检测机构的简单化。（4）提高了油缸的工作寿命。（5）便于维护，提高了油缸的抗冲击特性。（6）具有高控制性和易调整性。

（五）、

轧机的压下螺丝与压下螺母（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母一、压下螺丝的设计计算（1）压下螺丝螺纹外径确定●压下螺丝的强度校核压下螺丝常用材料：45号和55号锻钢，在轧制力很大的冷轧薄板轧机上，也可以选用合金钢，如40Cr、40CrMo及40CrNi等；压下螺丝的安全系数。通常选用：n≥6。（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母一、压下螺丝的设计计算（1）压下螺丝螺纹外径确定●压下螺丝的强度校核压下螺丝的螺纹形式单头锯齿形螺纹——常用梯形螺纹——冷轧板带轧机（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母一、压下螺丝的设计计算（2）压下螺丝的尾部形状设计●压下螺丝的尾部形状选择带花键的尾部：——上辊调节距离不大的轧机，薄的板带及中小型钢和线材轧机镶有青铜滑板的方形尾部——上轧辊调节距离大的初轧机、板坯轧机及厚板等大型轧机（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母一、压下螺丝的设计计算（2）压下螺丝的尾部形状设计●压下螺丝的端部形状选择凸形——球面铜垫处于拉应力状态，极易碎裂凹形——自位性好，能防止青铜止推垫块产生拉应力，提高了青铜垫块的使用寿命，减少了有色金属的消耗。（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母二、压下螺母的结构尺寸设计（1）压下螺母的形式及材质的选用●材质：高强度的铸造铝青铜如ZQAl9-4或铸造铝黄铜如ZHAl66-6-3-2等材料●形式a-单级螺母；b单镶套螺母；c-双镶套螺母；d-通冷却水螺母；e-在铸铁套上浇铸青铜并通有冷却水的螺母1-压板；2-横梁；3-套；4-水套降低成本高强铸铁改善散热条件小型轧机（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母

（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母二、压下螺母的结构尺寸设计（2）压下螺母高度H和外径D的确定压下螺丝的内径、螺距和螺纹形状确定压下螺母的●压下螺母高度H的确定按挤压强度确定：计算出螺纹圈数Z后，按经验公式预选H[p]=15~20MPa,H=(1.2~2)d（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母二、压下螺母的结构尺寸设计（2）压下螺母高度H和外径D的确定压下螺丝的内径、螺距和螺纹形状确定压下螺母的●压下螺母外径D的确定按挤压强度确定：p——压下螺母接触面上的单位压力P1——压下螺母上的最大作用力，D——压下螺母外径D1——压下螺丝通过的机架上横梁孔的直径[p]——压下螺母材料的许用挤压应力按经验公式确定DD=(1.5~1.8)d（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母三、转动压下螺丝的功率计算克服转动摩擦静力矩（压下螺丝与螺母的螺纹间及压下螺丝端部枢轴与垫块间由于在垂直力P1的作用下所产生的）和动力矩（启动加速度所产生的）（1）压下摩擦力矩的计算●压下机构稳定运转时：最大摩擦静力矩：M1——压下螺丝的枢轴端部与止推垫块之间的摩擦力矩；

M2——压下螺丝与螺母螺纹间的摩擦力矩.1-压下螺丝；2-压下螺母；3-压下螺丝枢轴；4-止推垫块；5-上轴承座（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母计算M1

P1——作用在一个压下螺丝上的力（压下螺丝的轴向力），——止推垫块与枢轴间的摩擦系数；d3——压下螺丝端部枢轴间的直径。新的压下螺丝与止推垫块时，用

而经跑合后用

计算M2压下取“+”，提升取“-”——压下螺丝与螺母间的摩擦角

——压下螺丝与螺母的螺纹升角d2——压下螺丝与螺母的螺纹中径1-压下螺丝；2-压下螺母；3-压下螺丝枢轴；4-止推垫块；5-上轴承座（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母最大静力矩最大轴向力P1的计算●空载压下Q——平衡力G——被平衡部件的总重量K——平衡系数1-压下螺丝；2-压下螺母；3-压下螺丝枢轴；4-止推垫块；5-上轴承座（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母最大静力矩最大轴向力P1的计算●带钢压下P——总轧制力●卡钢时将静力矩换算到电机轴上，电动机轴上的静力矩：i——压下装置传动机构的总传速比；——压下装置传动机构的总传动效率1-压下螺丝；2-压下螺母；3-压下螺丝枢轴；4-止推垫块；5-上轴承座（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母（2）动力矩的计算——压下机构传动系统中的总的飞轮矩——电动机的角加速度——电动机额定转速——电动机从静止启动到额定转速时所需要的时间转换到电动机轴上的动力矩（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母（3）压下电动机转动功率计算N——压下电动机的转动功率；——压下电动机的额定转速，r/min；——压下电动机的额定功率（五）

轧机的压下螺丝与压下螺母辊缝的调整均由带位移传感器的液压缸来完成。特点：（1）快速响应性好，调整精度高。下表为液压压下与电动压下动态特性比较。（2）过载保护简单可靠。（3）采用液压缸压下可以根据需要改变轧机当量刚度，实现对轧机从“恒辊缝”到“恒压力”轧制，以适应各种轧制及操作情况。（4）较机械传动效率高。（5）便于快速换辊，提高轧机作业率。3.3液压压下装置压下液压缸在轧机上的配置方案有“压下式”和“压上式”两种形式。压下式3.3液压压下装置压下液压缸3和平衡架9由平衡液压缸1通过拉杆悬挂在机架顶部；压下液压缸与支承辊轴承座间有一组垫片5，其厚度可按照轧辊的磨损量调整，这样可避免过分增大液压缸的行程。液压缸上部的T型槽内，装有弧形垫块2；压下液压缸的缸体平放在上支承辊轴承座6上压下液压缸在轧机上的配置方案有“压下式”和“压上式”两种形式。压下式3.3液压压下装置活塞直径为965mm，最大行程10mm，最大作用力为12.5MN。液压压下系统采用MOOG73控制伺服阀，其额定流量57L/min（压力为7MPa时），最大工作压力21MPa。压上式为了调整轧制线和尽量减小液压缸的工作行程，液压缸下面装有两级蜗轮副传动的电动压上机构。直流电动机的功率为75kW，转速515r/min,两级蜗轮的速比分别为i=4.13和i=25，压上速度32mm/s。工作行程121mm，最大行程为180mm.3.3液压压下装置目的：为了消除轧制咬钢过程中，因工作机座中有关零件间存在间隙所引起的冲击现象，改善咬入条件，防止工作辊与支承辊之间产生打滑现象。类型：弹簧式；重锤式；液压式；弹性胶体3.4轧辊平衡装置弹簧式平衡装置特点：结构简单、造价低、维修简便，但平衡力是变化的，仅用于上辊调节高度在50～100mm的中、小型型钢及线材等轧机上。

在安装弹簧时其最小预紧力Pymin为:Pymin=G+Pmin式中G——被平衡零件的重力,；Pmin——弹簧的最小过平衡力,N，Pmin=(0.2~0.4)G。3.4轧辊平衡装置重锤式平衡装置特点：1、工作可靠操作简单，调整行程大；2、磨损件少，易于维修保养；3、机座的地基深，增加了基建投资；4、平衡重锤易产生很大的惯性力，造成平衡系统出现冲击现象，影响轧件质量。原理：重锤12所产生的平衡力由支杆4通过上轴承座的凹槽A传于轴承座3，使上轧辊系得到了平衡。3-4-6-7；7-9-8-123.4轧辊平衡装置a-1150mm初轧机上轧辊重锤式平衡装置;b、c-1150mm初轧机上轧辊平衡装置的止动闩板1-压下螺丝；2-止推垫块；3-上轴承座；4-支杆；5-立柱中滑槽；6-绞链；7-支梁；8-杠杆9-拉杆；10-调整螺母；11-螺杆；12-重锤；13-滑板；14-闩板；15-立柱液压式平衡装置优点：①结构紧凑，适于各种高度的上轧辊的平衡；②动作灵敏，能满足现代化的板厚自动控制系统的要求；③在脱开压下螺丝的情况下，上辊可停在任何要求的位置，同时拆卸方便，因此加速了换辊过程；④平衡装置装于地平面以上，基础简单、维修方便、便于操作。缺点：①调节高度不宜过高，否则制造、维修困难；②需要一套液压系统，增加了设备投资。类型：单缸式、四缸式、五缸式、八缸式3.4轧辊平衡装置单缸式：原理：上轧辊通过放在上横梁上的一个平衡液压缸1进行平衡，而旁边的小液压缸2用来平衡上连接轴。适用于轧辊调节高度达、辊身长的大型二辊初轧机。3.4轧辊平衡装置四缸式：原理：上轧辊通过安装在两个压下螺丝两侧共4个柱塞缸4进行平衡。柱塞缸通过拉杆11和轴承座10来对上轧辊实现平衡。适用于上辊调节距离大的各种大型轧机，其柱塞行程可达1230mm。3.4轧辊平衡装置3.4轧辊平衡装置五缸式：四辊中厚板轧机结构：上支承辊：大液压柱塞缸1，通过平衡横梁2、拉杆3以及下勾梁4，进行平衡。上工作辊：下工作辊轴承座中的4个小液压柱塞缸5来实现平衡。3.4轧辊平衡装置3.4轧辊平衡装置五缸式：四辊中厚板轧机特点：液压缸数量少，简化了轴承座的结构；换辊时柱塞缸1固定不动，加速了换辊过程；柱塞缸在机座顶部，可以防止氧化铁皮和冷却水浸入缸体内部，改善了柱塞缸1的工作条件。缺点：笨重，机座高度高。八缸式：用于四辊冷轧机。结构：上支承辊：下支承辊轴承座内的4个大柱塞缸4下工作辊：下工作辊轴承座内的4个小柱塞缸5。特点：8个柱塞缸均放在各自的两轴承座之间，布置紧凑：增设了一个更大的柱塞缸用于更换支承辊，也可以称为九缸式平衡装置。3.4轧辊平衡装置平衡力的选择和计算●二辊轧机上辊的平衡力：Q——平衡系统中产生的最小平衡力，G——被平衡件的重力。K——平衡装置中的过平衡系数，=1.2～1.5。液压平衡时：n——平衡缸数量；p——平衡缸工作压力，dg——平衡缸的直径

3.4轧辊平衡装置平衡力的选择和计算●四辊轧机上支承辊的平衡力：Q——平衡系统中产生的最小平衡力，G——被平衡件的重力。K——平衡装置中的过平衡系数，=1.2～1.5。

3.4轧辊平衡装置●四辊轧机上工作辊的平衡力包括：上工作辊部件重力、上支承辊的重力、万向接轴的重力。四辊可逆式轧机，防止轧辊在启动、制动及反转时，工作辊与支承辊产生打滑现象，上工作辊的平衡力Q应保证上工作辊压向上支承辊的压力R，R——上工作辊压向上支承辊的压力；μ——工作辊与支承辊间摩擦系数；——分别为主传动辊与被动辊的直径（工作辊传动时，工作辊为主传动辊而支承辊为被动辊，否则相反），（GD2）b——被动辊飞轮力矩，——主传动辊角加速度

3.4轧辊平衡装置摩擦力矩动力矩●四辊轧机求得：上工作辊平衡力为：式中：

上工作辊平衡系统被平衡件重力（上工作辊部件、上支承辊及接轴的重力）3.4轧辊平衡装置1、轧辊的轴向调整作用：（1）在型钢轧机中使两轧辊的轧槽对正；（2）在初轧机中使辊环对准；（3）在有滑动衬瓦的轧机上，调整瓦座与辊身断面的间隙；（4）轴向固定轧辊并承受轴向力；（5）在CVC或HC板形控制轧机中，利用轧辊轴向移动机构完成调整轧辊辊形的任务。3.5轧辊轴向调整及固定●轧辊不经常升降的轧机和张力减径轧机a、b用穿孔过机架的螺栓来实现轧辊的轴向调整。螺母从侧面通过轴承座凸缘或利用压板轴向压紧轴承座。c

左右拉杆和调整螺母采用正反扣螺纹，只要转动调整螺母，拉杆缩短或伸长时轴承座即可向一侧或另一侧移动。3.8轧辊轴向调整及固定a、b-用螺栓来实现轧辊的轴向调整；c-双栓杆系统

3.5轧辊轴向调整及固定1-工作辊轴承座;2-工作辊轴向移动液压缸;3-位置传感器;4-翻转液压缸;5-工作辊;6-滚轮;7-机架;8-支承块;9-销子;10-导套轴向移动液压缸2的缸体与支承块8一体2、轧辊的轴向固定开式轧辊轴承需要两侧固定；使用滚动轴承和油膜轴承时，只能在一侧（通常在操作侧）进行固定，另一侧为自由端。连轧机：液压压板将支承辊和工作辊轴承座轴向固定在机架上。3.5轧辊轴向调整及固定图3-41支承辊轴承座轴向固定图3-42工作辊轴承座轴向固定1-支承辊轴承座；2-挡板；3-液压缸；4-机架

1-工作辊轴承座；2-挡板；3-液压缸；4-机架；5-平衡缸按换辊速度分类：一般换辊装置和快速换辊装置●一般换辊装置吊车、带附加装置的吊车、吊车整体更换工作机座、滑架和小车换辊1、用吊车直接换辊机型：横列式布置的开式机架及立轧机座2、用带附加装置的吊车换辊A套筒式换辊装置

（新旧同时）BC形钩式换辊装置

（先撤旧的，后装新的）——四辊轧机的支承辊3.6换辊装置a-套筒式换辊装置；b-C型钩式换辊装置1-吊车主钩；2-吊车副钩；3-C型钩；4-套筒2、用带附加装置的吊车换辊C带平衡重锤式的套筒换辊装置手轮10、车轮11改变平衡重锤5的位置，使套筒和工作辊1的中心线处于同一水平位置；锁紧手轮8带动水平斜楔7和垂直斜楔6使重锤固定于套筒体上。3.6换辊装置1-工作辊；2-吊钩支座；3-套筒本体；4-弹簧

；5-平衡重锤；6-垂直斜楔；

7-水平斜楔；8-锁紧手轮；9-螺母；10-移动手轮；11-车轮3、用吊车整体更换工作机座的换辊方法用于：小型型钢、线材连续或半连续式现代化轧机及钢管张力减径机组特点：换辊速度快4、用滑架和小车换辊A滑架式换辊装置换辊滑架1通过钢丝绳2、定滑轮4用吊车/卷扬机提升时，滑架连同被更换的轧辊部件从机架中拉出到滑轨3上3.6换辊装置1-滑架；2-钢丝绳；3-滑轨；4-定滑轮；9-卷扬机卷筒；11-电动机4、用滑架和小车换辊B小车式换辊装置螺杆推进机构；其他形式：链条、齿条或液压。c图，换辊时间：45mind图，换辊时间：30min（两个平行的滑轨）3.6换辊装置5-螺杆；6-旧工作辊部件；7-新工作辊部件；8-螺母；10-轨道；11-电动机；12-传动装置●快速换辊装置横移式快速换工作辊装置、中厚板轧机横移式快速换辊装置、回转式快速换辊装置、热连轧机精轧机机座支承辊换辊装置1、横移式快速换工作辊装置3.