第6章 轧机机座的刚性(改)

h = S0’+ ( P- P0 )/C 6-4
式中
S0’——人工零位的轧辊辊缝指示器读数，mm； P0 ——轧辊预压靠力，kN。
式6-4为采用人工零位时的弹跳方程。采用 人工零位操作，可以消除压靠曲线非直线段零位 的不稳定性，使弹跳方程便于应用。 式 6-3 或式 6-4 所示的弹跳方程，对于轧机 的调整有重要意义。例如，在实际操作时，要应 用弹跳曲线或弹跳方程来确定轧辊原始辊缝。弹 跳方程也是分析轧机厚度控制的一个有力工具。 此外，由于弹跳方程直接表示了轧件厚度 与轧辊辊缝和轧制力的关系，可以用来作为间接 测量轧件厚度的一个基本公式。
由机座的弹跳曲线可见，在轧制力不大时， 机座弹性变形与轧制力成曲线关系，这是因为机座 各零件间存在间隙和接触不均匀而形成的。当轧制 力 P 达到一定数值后，机座弹性变形与轧制力就成 直线关系，此直线的斜率tana，一般称为机座刚度 系数C，即 C = tana = Δ P/Δ f
式中
6-2
C ——机座刚度系数，kN／mm； Δ P ——弹跳曲线直线部分的轧制力变化，kN； Δ f —— 弹跳曲线直线部分的机座弹性变形的变 化，mm。
6.2 厚度控制的基本原理
§6.2.1.1 塑性变形曲线与塑性方程 如上所述，弹性变形曲线和弹跳方程是分 析各种厚度控制系统的一种有力工具，通过它 不仅可以弄清各种因素对轧件厚度的影响，还 可以对各种厚度控制方案进行分析。由于弹跳 方程与轧制力有关，故在分析厚控方案时，还 需要知道轧制力与轧件厚度的变化曲线(塑性 变形曲线)。
h = S0 + P/C 6～3
式中S。——轧辊原始辊缝，mm； P ——轧制力， kN。 式6—3称为机座弹跳方程，它反映了轧件厚度与机座 弹性变形的关系。
由于机座各零件间存在的间隙和接触不均匀是 一个不稳定因素，弹跳曲线的非直线部分经常是变 化的。在现场操作时，为了消除非直线段的影响， 往往采用人工零位法进行轧制。即在轧制前，先将 轧辊预压靠到一定的压力P。，并将此时的轧辊辊缝 指示器读数设为零，称为人工零位。即为轧后的轧 件厚度h，可用以下公式表示
由式6-2可看出，机座刚度系数C的物理意义是使机 座产生 1mm 弹性变形所需的轧制力，它表示了机座抵抗 弹性变形的能力。机座刚度系数愈大，表示机座的刚度 愈好。 由于轧制力一般都比弹跳曲线上非直线段的最大轧制 力高，故机座弹跳曲线也可用图 6—2的直线表示。此时， 轧后的轧件厚度h可近似地用以下公式表示
第6章 轧பைடு நூலகம்机座的刚性
6.1 工作机座刚度 6.2 厚度控制的基本原理 6.3 板形控制的基本原理
轧制力→ 轧辊→轧辊轴承→压下螺 丝→机架→全部零部件弹性变形→实际 辊缝大于空载辊缝。
6.1 工作机座刚度
§6.1.1 基本概念 1、原始辊缝s0 定义：轧机空载时的轧辊间隙。 2、弹跳值f （1）定义：在轧钢时轧机的辊缝增大量。
由于机座弹性变形f与轧制力有关，如果在 轧制过程中的轧制力有波动，则在一定原始辊 缝下，机座的弹性变形及轧辊有载辊缝也有相 应的波动。这就使轧件沿长度方向的厚度发生 变化，产生了纵向厚度偏差。因此，在现代板 带轧机上，设置了厚度自动控制装置，使轧机 能在轧制过程中调整辊缝，控制轧件的纵向厚 度偏差。至于有载辊缝沿宽度方向的不均匀变 化，将使轧件产生横向偏差，并导致板形的变 化，一般是通过合理的辊型设计，设置辊型调 整和板形控制装置等措施来控制的。
2．机座弹性变形曲线(弹跳方程)与机座刚度 为了控制成品轧件的精度，并为轧机调整 和工艺规程的安排创造有利条件，必须对机座 弹性变形在数值上加以确定。机座弹性变形量 主要是通过实测法来确定的，一般采用以下两 种测定方法。
1)轧制法 在冷轧机上，轧件的厚度可以精确 测量，一般采用轧制法。即在一定的原始辊缝 s0下，轧制不同厚度的轧件，测出轧制力P和轧 后的轧件厚度h 。显然，轧后的轧件厚度h与 原始辊缝s0之间的差值，即为在此轧制力P作用 下的机座弹性变形量f。将测得的数值绘制成 机座弹性变形曲线，如图6-2(P175页)中的曲 线gkl所示，此曲线称为弹跳曲线。弹跳曲线 可以用轧制力P和轧后的轧件厚度h表示。也可 以用轧制力P和机座弹性变形f表示。
步骤： （1）先移动轧辊，使上、下工作辊直接接触 ，此 时测压仪读数指向零，即处于零位状态； （2）在保持轧辊回转的情况下，开始调节压下螺 丝，使两轧辊逐渐压靠； （3）每增加一定的压靠量时，记录下相应的压下 调节量和轧制力； （4）绘制轧机的弹性曲线，以纵坐标为轧制力， 以横坐标为压下调节量的关系曲线。
a 、弹跳值是从总的方面来反映轧钢机座受力后轧 机变形的大小，它是与轧制力的大小成正比的。 b 、在相同的轧制力的作用下，如果轧机弹跳值愈 小说明该轧钢机座的刚度愈好。 c 、轧机弹跳值的存在并不妨碍轧机轧出一定厚度 的轧件，因为对于该轧机可以采用预先调整原始 辊缝的办法，使弹跳后的辊缝值恰好与轧件厚度 相同。 d 、轧机的弹跳值大小将限制轧出钢板的最小厚度。
以图6-1a(P174页)所示的二辊板带轧机为 例，轧件进入轧辊前，轧辊的原始辊缝设为 s 0 当轧制轧件时，在轧制力 P 作用下，机座 在轧辊辊身中部处产生的弹性变形为 f 。如 果轧辊原始辊型为圆柱形，则轧后的轧件断 面将呈腰鼓形 ( 图 6-1b) (P174 页 ) ，轧后的 轧件厚度也大于原始辊缝S。，即 h = s0 + f 6-1
经与实测数据比较表明，该估算式可粗略应 用于成品厚度很大的中厚板轧机的设计，而完 全不适用于成品较薄的冷、热带钢轧机。 3 、理论模型计算法的模型是在分析了刚度系数 对板带生产质量的影响后，运用轧制理论的基 本概念推导得出的。该模型适用于各种用途、 结构及生产条件下的板带轧机。鉴于上述两种 方法存在的缺陷，该理论模型对选择冷、热带 钢连轧机、单机座的冷带轧机的刚度系数则尤 其有现实意义。
§6.1.5.1缩短轧机应力回线的长度 尽可能地减少轧机中受力零件的长度。轧机 中受力零部件的长度之和就是该轧机的应力回 线长度。因此，缩短轧机应力回线的长度，便 能提高轧机的刚度。根据这个原理设计成的轧 机，称为短应力回线轧机。该轧机取消了长度 较大的受力件机架，而在轧辊的每侧用两个拉 紧螺栓将刚度很大的两个轴承座固定在一起， 缩短了轧机应力回线的长度，使轧机具有较大 的刚度。同时两螺栓在轧辊轴承外圈允许的条 件下，尽量靠近安装，以减少上、下横梁的长 度。这种轧机也称为无牌坊轧机或悬挂式轧机。 它可制成二辊、三辊或四辊型式，用于线材、 型钢、中厚板直至板带材轧机上。
在用轧制法测定机座弹性变形时，应 注意不要使轧辊发热，以免因轧辊热膨 胀而影响轧辊辊缝的数值。轧制法测定 的条件，与实际生产条件最为相近，能 测得较精确的数值。如果采用不同宽度 的轧件进行轧制，则可得出轧件宽度对 机座弹性变形的影响曲线。
2)轧辊压靠法 轧制法不可能在生产中多次经 常地进行，大轧机用轧制法也较困难，故出现了 第二种方法——轧辊压靠法。用轧辊压靠法测定 时，轧辊中没有轧件。轧辊一面空转，一面调整 压下螺丝，使上下工作辊直接接触压靠。轧辊接 触压靠后，压下螺丝仍继续下降，使轧机工作机 座产生弹性变形。显然，由轧辊压靠开始点至轧 制力为P时的压下螺丝行程，即为在此轧制力P作 用下的机座弹性变形。根据所测数据，可绘制如 图6-3(P175页)中的弹跳曲线ok’l’。由于轧 辊压靠开始点不易测量，往往可先假定某一压力 值P。作为压靠开始点。
步骤： （ 1 ）在保持轧辊辊缝一定的情况下，用不同厚 度的板坯送入轧机轧制，读出轧制每块钢板时 的轧制力，并分别测定各块钢板的轧制后的板 厚； （ 2 ）由测量所得的各块钢板的板厚和原始辊缝 值的差值，来确定轧机在各对应轧制力的情况 下的弹跳值； （3）绘制轧机弹性曲线，以纵坐标为轧制力， 横坐标为弹跳值的关系曲线。
§6.1.4.2板带钢轧机工作机座刚度系数的选择 1、类比法 是参考生产条件相近已投产使用的轧机的刚度 系数值和板带的生产情况，确定所需设计的新轧 机的刚度系数。这是长期以来普通采用的方法。 由于不需要进行任何定量的计算而完全依赖经验， 因而也是最简单的方法。但是其结果很难获得合 理的轧机刚度系数值。 2、简易估算法 是按轧机最大允许轧制压力 Pmax和产品大纲中最 薄成品厚度hmin估算工作机座刚度系数。其估算 式为：C＝Pmax / hmin
§6.1.5 提高轧机刚度的措施 从轧机弹跳方程 h＝s0＋P/ C可知，对于克服 由于轧制力的波动而引起板厚变化，轧机的刚度 系数愈大则更加有利。因此在一般情况下均希望 尽可能地增大轧机的刚度。目前在板带轧机设计 中，有增大立柱断面和各受力零部件尺寸的趋势。 用增大轧机零部件尺寸的方法来提高轧机刚度是 有一定限度的，一方面它遇到像机架这样巨大零 件在制造、加工和运输方面的困难，另一方面由 于轧辊间以及轧辊和轧件间接触变形的不可避免， 而且随着轧辊尺寸加大，接触变形也要增加，它 约占总变形的15～50％。所以提高轧机刚度要从 下面两个方面来采取措施。
§6.1.3 各种因素对板厚度的影响 1、金属变形抗力的变化 2、板坯原始厚度的变化 3、轧件与轧辊间的摩擦系数的变化 4、轧制时张力的变化 5、轧辊原始辊缝的变化
§6.1.4 板带钢轧机工作机座刚度系数的选择 §6.1.4.1板带钢轧机工作机座刚度对轧制工艺和设备制造 的影响 1、决定轧机所能轧出的板带最小厚度。 2、决定轧机所轧板带的纵向厚差。 轧制力由于轧件的温度、张力、转速的变化和轧件材质 机械性能不均，在轧机原始辊缝一定的条件下势必引起 机座弹跳值的变化，最终使得所轧板带在长度方向上的 厚度产生波动，形成板带的纵向厚差。当纵向厚差值超 差时，导致次品或废品的出现。 3、从轧机制造的角度考虑，板带轧机工作机座刚度系 数的选择直接决定轧机甚至与之配套的辅助设备的材料 用量。
e 、轧机弹跳值对产品质量很大影响，它是决定 轧出钢板厚度有波动量的主要因素之一。造成板 厚波动的主要因素是一道轧制过程中（s0一定）， 当轧制压力由于某种原因而发生变化时（例如张 力发生变化，轧件温度和机械性能不均匀等）， 辊缝的弹性增大量也随着变化。由于轧材出辊缝 后弹性恢复很小，所以轧机辊缝弹性增大量的变 化就是轧出钢板板厚的变化。 3、轧钢机座的刚度 定义：轧机抵抗弹性变形的能力。