6轧机的刚度讲解PPT幻灯片

第六章 轧机的刚度
6.1
轧机纵向刚度
6.2
轧机横向刚度
2020年4月2日星期四
1
基本要求：
领会轧机纵向、横向刚度的含义；了解影响轧机 刚度的因素及提高刚度的措施；理解轧辊的辊型调 节原理；掌握轧机刚度测定及减小横向厚差的方法。
重点与难点：
轧机横向刚度及轧辊的辊型调节原理
2020年4月2日星期四
2
6.1 轧机纵向刚度
6.1.1 轧机纵向刚度的概念
(1) 轧机工作机座发生弹性变形所需外力，用K表示，t/㎜或 MN/㎜；即表示机座抵抗外力发生弹性变形的能力。
轧制压力 轧辊 轴承 轴承座 压下螺丝 压下螺母 机架
力传递的零部件会发生弹性变形，使得轧辊轧制时的实际辊缝 比空载辊缝大，其差值称为弹跳值，并与轧制压力成正比；弹跳 值会影响轧机最小可轧厚度。
S0-考虑预压靠变形后的空载辊缝，mm。
2020年4月2日星期四
6
⑶ 轧件塑性变形曲线—轧件塑性变形方程 ① 轧件塑性变形曲线—轧件在不同轧制压力作用下压 扁对应轧件实际厚度h构成 P-h 曲线（见图6-1 曲线 B、B′)； ② 塑性刚度系数
M P P h h
③ 弹塑性曲线—工作点
轧辊与轧件相互作用力相等P，即轧件受力塑性曲线 与轧机受力弹性曲线交点—工作点；
2020年4月2日星期四
7
④ 辊缝转换函数
h K 1
s K M
表明轧制压力波动引起轧件厚度波动 h，要消除它需
反向调整轧机辊缝 s ，但其效率受 M、K 制约
2020年4月2日星期四
8
6.1.2 轧机刚度的测定 ⑴ 轧辊压靠法 ⑵ 轧制法
2020年4月2日星期四
9
6.1.3 提高轧机纵向刚度的措施
⑴ 缩短轧机应力回线长度
在普通轧机中，轧机的弹性变形f 可近似地用虎克定律来表示 、
各受力部件的变形之和，即：
、
f
P E
l2 2 A2
l3 A3
l3 A3
k
l13 I1
式中，E -轧机中零件的弹性模数,MPa；
l1、l2
l、 3
Байду номын сангаас、l
' 3
-上下横梁、机架立柱、上辊轴承至上横梁的
长度和下辊轴承座高度，mm；
图6-16 PC轧机的凸度调节能力
2020年4月2日星期四
图6-17 PC轧机的轴向力
6.2.2.1 液压弯辊装置
图6-5 四辊轧机弯辊受力图 a-正弯工作辊；b-负弯工作辊；c-正弯支撑辊
2020年4月2日星期四
21
有无液压弯辊辊系受力情况的比较
2020年4月2日星期四
22
⑴ 正弯工作辊法 ① 辊系及工作辊支持辊受力图
图 6-5-1 正弯工作辊辊系及工作辊支持辊受力图 a-辊系受力图；b-支持辊受力图；c-工作辊受力图
A 2、A3 、A3' -机架立柱、压下螺丝和下辊轴承座的断面积；
I1 -上下横梁断面惯性矩mm3；
k -系数。
2020年4月2日星期四
、
10
图6-2轧机的应力回线 a-有机架； b-无机架
* 轧机中受力零件长度之和就是该轧机应力回线的长度，因此缩短
轧机应力回线的长度，便能提高轧机的刚性。根据这个原理设计
6.2.2.3 CVC轧机 A CVC轧辊原理
图6-7 CVC轧辊凸度控制原理 a-零凸度；b-正凸度；c-负凸度
2020年4月2日星期四
30
B CVC轧辊凸度
上辊辊形曲线为：
图6-9 CVC轧辊凸度解析
y1 (x) a0 a1 x a2 x 2 a3 x3
下轧辊的辊形曲线为： y2 (x) a0 a1 (2L x) a2 (2L x) 2 a3 (2L x)3
2020年4月2日星期四
37
图6-14 F1机架轧辊磨损曲线
2020年4月2日星期四
38
6.2.2.4 HC轧机
6-15-1 HC轧机
2020年4月2日星期四
39
2020年4月2日星期四
40
6.2.2.5 PC轧机
图6-15 PC轧机原理图 2a02-0支年4持月2辊日星轴期四线交叉；b-工作辊轴线交叉；c-成对轧辊轴线交4叉1
⑴ 设备状态变化时，轧机刚性与轧件纵向厚度精度的关系
当辊缝由于轧辊偏心和轴承油膜厚度波动而变化时，会引起辊缝变 化，轧制力也随之而变，对弹跳方程求增量，这时引起板厚变化为：
h S P
K
而： P P h
h
P
其中，
M
称为材料的塑性刚度系数。
h
h K S
KM
此202时0年扰4月动2日影星期响四系数为
a3 xm3 ax
Dm in 2
a0
a1 xmin
a2 xm2 in
a3 xm3 in
2020年4月2日星期四
32
C CVC轧辊热凸度
⑴轧辊热凸度模型
目前使用的轧辊热凸度模型为：
D
4 R
*
n i 1
Emi
* Ti
TBAS * DRi
*
ß
现场实际使用的热凸度 CR 是轧辊中央截面热膨胀与距带钢边部40mm处
纵向刚性系数，即表示当轧机的辊逢值产生单位距离
的变化时，轧制力的增量值，即：
K P f
式中，P -轧制压力的改变量，kN；
f -弹跳值的改变量，mm；
2020年4K月2日-星轧期四机刚度系数，kN/mm。
5
③ 轧出轧件的厚度
h S0
f
S0
P P0 K
式中，h -轧件厚度，mm；
f -轧机弹跳值，mm；
图6-5-3 正弯支持辊辊系及工作辊支持辊受力图 a-辊系受力图；b-支持辊受力图；c-工作辊受力图
2020年4月2日星期四
27
② 延长支持辊辊颈安装液压缸，轧机结构复杂，弯辊力F 与轧制力同向，对支持辊弯曲效果与轧制压力引起的弯 曲方向相反；
③ 优点：不影响辊面间接触应力、支持辊辊颈、轴承、轴 承座负荷；但增加压下螺丝、机架负荷。
2020年4月2日星期四
3
图6-1 轧机弹性、塑性曲线（P-h）图
2020年4月2日星期四
4
⑵ 轧机弹性变形曲线—弹跳方程
① 轧机弹性变形曲线—轧机在不同轧制压力作用下对应工 作辊实际开口度，即轧件实际厚度 h 构成 P-h 曲线
（见图6-1 曲 线A、A′)；
② 当 P P0 时，曲线近似于直线,曲线的斜率就是轧机的
* 负弯支持辊削弱了支持辊的辊颈强度，用得较少。
2020年4月2日星期四
28
6.2.2.2 UPC轧机
图6-6 UPC 轧机原理示意图 e-偏心值；S-移动行程
* UPC轧机辊型呈雪茄型，沿整个辊身长度磨成偏离辊身中央凸度渐变的 形状，辊身的最大直径位于辊身中央e处。上下工作辊反向配置，并可作 相对的202轴0年向4月移2日动星，期四不同的移动位置可形成不同的辊缝形状，从而可适应较 29 大范围的板型控制。该轧机配以工作辊弯辊装置作微调之用，效果较理想。
热膨胀之差，即：
CR
DC
1 2
(DC 40 L
DC40R )
2020年4月2日星期四
33
⑵ CVC轧机工作辊热凸度测量和计算 ①工作辊热凸度测量
图6-11 轧辊磨削前冷热辊形曲线
2020年4月2日星期四
34
② 工作辊热凸度计算
CVC轧辊的基准直径 D0 为：
D0 Dmiddle 2(1＋ 2 )
hb -板带材中部与边部的厚度差，mm。
2020年4月2日星期四
16
(3) 板带横向厚差产生的原因
① 轧辊弯曲变形 Df —采用凸辊辊型控制；
② 轧辊磨损 Dm —采用凸辊辊型控制； ③ 轧辊弹性压扁Dr —采用液压弯辊控制； ④ 热膨胀不均匀变形热凸度 Dt —采用凹辊辊型，
冷却水控制； ⑤ 原始辊型车削加工问题 D0 —提高辊型设计水平
⑴ 横向刚度的概念
四辊板带轧机由于支持辊弯曲变形和工作辊、支持辊间不均匀 接触变形，工作辊产生弯曲变形，实际辊缝呈凸形，轧件亦呈凸 形，即轧件沿宽度方向产生了厚差，工作辊弯曲程度的大小反映 轧机横向刚度大小，即横向抵抗轧机弯曲变形的能力。
CP
P
hb
式中，CP -轧机横向刚性系数，kN/mm；
P -轧制力,kN；
2020年4月2日星期四
31
当轧辊正向（上轧辊向右）移动S距离时，所形成的实际有效凸度为：
C 2 y1(L S) y1(0) y1(2L - 2S)
求出系数
a2
、
a 3为：
a2
(L Smin )3 Cmin (L Smax)3 Cmax 2(L Smax)2 (L Smin )2 (Smin Smax)
2020年4月2日星期四
23
② 下工作辊轴承座上装有液压缸，弯辊力 F 与轧制力同向， 减小工作辊扰度，轧制时抵消轧制力产生扰度，辊凸度小；
③ 优点：正弯工作辊需要的弯辊力小，设备结构简单 ；
④ 缺点： ✓增加辊面边缘接触应力，增加工作辊轴承、辊颈、支 持辊轴承、轴颈、压下螺丝、机架负荷; ✓影响支持辊使用寿命； ✓ 相对于负弯工作辊，板带材厚度变化幅度加大。
2020年4月2日星期四
24
⑵ 负弯工作辊法 ① 辊系及工作辊支持辊受力图
图6-5-2 负弯工作辊辊系及工作辊支持辊受力图 a-辊系受力图；b-支持辊受力图；c-工作辊受力图
2020年4月2日星期四
25
② 设专门液压缸于工作辊与支持辊轴承座间，弯辊力F与 轧制力反向，增加工作辊扰度，凸度大于轧制力产生扰 度，负弯补偿凸度；