轧钢机械设备知识点

第一章概述

1、钢材的分类：

1）型材占钢材产量的30——35%、品种最多，主要用于建材。

2）板带材占50——66% 应用最广、产量最高

3）管材占8~15% 又可分为无缝管与焊管，大多为圆形断面。

此外还有少量的斜轧、横轧、楔横轧等特种轧制产品。生产机械零件毛坯，齿轮、丝杆、钢球及轴类零件（少切削、无切削零件）。

2、轧钢机械的组成：

轧钢机械由轧制机械主设备（主轧机——使轧件产生塑性变形的设备）与辅助设备组成（除主设备及工艺设备以外的一切设备）。

*主设备组成：轧机系统：主机或主机列（工作机座与主传动、电机组成）它决定了轧钢车间的类型与特征。

*辅设备组成：完成一切辅助的工序轧件的运输、搜集、剪切、矫正、清理。轧钢车间的机械化程度越高则其辅设备重量所占的比例越大。

*常见的轧钢辅设备：剪切类、矫正类、卷取类、运输翻转类、打捆包装类、表面清理加工类。（教材P20表1-6）

3、轧钢机的标称：

初轧机与大外径来标称。如宝钢140无缝钢管轧机，表示型钢轧机——以（最后一架轧机—即成品架次）轧辊的名义直径作为轧机的标称。

钢板轧机——以轧辊的辊身长度来标称。如2030冷连轧机组，表示轧机的轧辊辊身长为2030mm。

钢管轧机——以能轧制钢管的最其轧制钢管的最大外径为140mm

4、按轧辊在机座中的布置分类：

可分为具有水平轧辊的轧机、立辊轧机、万能轧机（既有水平辊又有立辊的轧机）与斜辊轧机等。

1）水平式轧机：轧辊水平放置的轧机，应用最广，是最普遍的。

*PC轧机（轧辊成对交叉轧机）：四辊，轧辊成对交错，叫超角度5°，用于冷轧及热轧带材。

*HC轧机（高性能凸度控制轧机）：六辊，用于冷轧普碳及合金钢带材。

*CVC轧机（凸度连续可变轧机）：两辊，用于热轧及冷轧带钢。

2）立式轧机：轧辊垂直放置的轧机，用于不希望翻钢的场合。

3）万能轧机：具有水平辊及立辊的轧机。

4）斜辊轧机：轧辊倾斜放置的轧机。用于横向——螺旋轧制。主要用于钢管生产、钢管穿孔、延伸、精整、扩型等。并可用于轧制钢球。

5、按轧钢机的布置形式分类

1）单机座：二辊、三辊、四辊及多辊轧机，应用最广（初轧、板带、钢管等）。

2）横列式：用一台电机带动布成一列的多架工作机座。用于型钢、线材轧制。

3）连续式：轧件同时在几个机架中轧制，连续式轧机其工作机座数与轧制所需道次数相等。

4）半连续式：连续式+横列式——用于生产型钢、连续式+顺列式——用于生产带钢。

5）串列往复式和布棋式：金属在每个机座中只轧一道，实现跟踪轧制。

6、轧钢机械辅设备的工作制度

轧钢机械辅设备的工作制度大多比较复杂，可分为以下四种工作制度：1）连续工作制2）短时工作制（如换辊设备）3）启动工作制（剪切机）4）阻塞工作制（采用具有阻塞特性的电动机即阻力大时降低转速）。

第三章轧辊鱼轧辊轴承

1、轧辊的类型与结构

轧辊是轧机的重要部件，轧件在轧辊间产生塑性变形，轧辊承受轧制时产生的轧制力与轧制力矩。

1）形状——辊身呈圆柱形：带孔型或凸度（板带）。

2）结构——辊身（与轧件接触）、辊颈（承受及传递轧制力）与轴头（传递扭矩）。轴头结构必须与传动机构一致。一般有三种：梅花轴头、万向轴头及带键槽或平台的圆柱轴头。

2、轧辊名义直径D与辊身长度L的确定

名义直径（D）：对型钢轧机，为齿轮座的中心矩；对初轧机，为辊环的外径。一般名义直径D均大于工作直径D1：1≤D/D1

()L P q b D D K K q /4ln 32221

212=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=πδ≤1.4。

D1确定原则：咬入条件与强度条件。

咬入条件：由咬入角小于摩擦角D1 >=Δh/（1-cos α）（Δh ——压下量）

强度条件：计算应力＜许用应力（安全系数 n=5）。

辊身长度：由工艺条件、孔型配置、轧辊的强度与刚度确定。

板带轧机——辊身长L 与辊身直径D

辊身长：应大于所轧钢板的最大宽度bmax ，L=bmax +a （a 由板宽确定，a=100—200—400mm ）

辊身直径D ：确定辊身长度以后，再根据咬入条件、强度与刚度条件确定。

L/D 比值越小，则辊系的刚度越大。D2/D1由工艺条件确定，D1还受弹性压扁的影响并受被轧带材最小厚度hmin 的限制，一般D1<（1500~2000）hmin 。

（各类轧机的L/D 的比值见表3-2，从1.5~2~3.0不等；各种四辊轧机L/D 比值、支承辊与工作辊直径之比D2/D1见表3-3。教材P79-80)

3、常用轧辊的材料

1）合金锻钢（GB/T 13314-1991,JB/ZQ4289-86）；2）合金铸钢；3）铸铁（球墨铸铁），铸铁根据其成份及制造方法不同又可分为半冷硬、冷硬与无限冷硬铸铁。一般采用离心浇注法，在金属型内产生白口冷硬层。

4、轧辊材料的选择

*初轧机型钢轧机：受力大、冲击。要有大的抗弯扭强度。初轧采用锻钢、高强铸钢。型钢轧辊：铸钢、冷硬铸铁HS>60 （成品轧机用）。

*带钢热轧机：轧制力与轧制扭矩大，大的接触压力与磨损。

工作辊：粗轧—铸钢，精轧—无限冷硬铸铁 HS83。

支承辊：含Cr 的合金锻钢。

半钢轧辊：其含碳量在1.4％-1.8％。由于其含碳量介于铸钢和铸铁之间，故称为半钢。

*带钢冷连轧机：轧制力与轧制扭矩大，大的接触压力，高的辊面质量。

工作辊：合金锻钢 HS90-95

支承辊：合金锻钢 HS50-65

5、四辊轧机轧辊受力分析特点

支承辊直径远大于工作辊直径，故认为：支承辊承受全部弯矩，而工作辊承受全部扭矩。四辊轧机的支承辊径与工作辊径之比一般在1.5~2.9范围内，显然支承辊的抗弯断面系数教工作辊大的多，即支撑辊有很大的刚性。因此，轧制时的弯曲力矩绝大部分由支承辊承担。

6、轧辊的弹性压扁

由赫兹公式，将工作辊与支承辊简化为无限长压力均布的圆柱体，则其两者间的弹性压扁值（或中心接近量）可由Föppel 公式求出

K1、K2为轧辊材料的弹性系数，b 为接触宽度之半，由公式3-10（教材P89页）计算。同样也可求出工作辊辊面的弹性压扁量。由于不均匀的弹性压扁将直接影响轧件的截面 形状，所以板带轧制中的弹性压扁的计算是十分重要的。

7、轧辊轴承的工作特点及分类

特点：1）负荷大——由于尺寸限制，单位压力p 是一般轴承的2~4倍，pv 值为3~20倍。

2）工作条件恶劣：水、氧化铁皮等容易进入轴承内、受冲击。

分类：1）滚动轴承2）滑动轴承3）油膜轴承

8、滚动轴承

*特点：精度高、刚度大，摩擦系数小、效率高、寿命长；应用于板带、型钢、钢坯以及初轧等各类轧机。为适应轧机负荷大的特点，多采用多列轴承。

*设计安装注意事项：

1）轴向固定——轴承与轴必须固定，轴向固定指轴承座与机座的固定。一般是一端固定，通常是操作端（OS ），另一端（驱动端DS ）可自由伸缩。轴承内座圈与辊颈的配合——采用动配合（f8）以利换辊。

2）应适当提高辊颈硬度（HRC37~38）以防止辊颈破坏。