轧机刚度
热轧粗轧机刚度影响因素分析
1前言自2018年起八钢热轧粗轧机出现轧制状态不稳定，导致轧制板形差，易产生镰刀弯和S 弯，造成热卷箱卷形差，精轧机凸度及浪形难以控制。
轧机刚度是反映轧机结构性能的重要参数，是保证轧机轧制精度的主要指标。
轧机刚度会随着使用过程中的不均匀磨损而降低，轧机刚度降低将对钢带厚度、板形产生不利影响。
维护不到位会使轧机设备精度降低，设备精度直接影响着轧机刚度。
通过解决精度不达标问题，提高轧机总刚度、减少两侧刚度差，改善粗轧机轧制状态，降低粗轧机本体设备事故，同时也提高中间坯的产品质量。
2关于轧机刚度轧机刚度也称为轧机模数，是轧机受力后所有受力部件产生弹性变形的总和，轧辊之间的实际间隙要大于空载时的间隙。
如图1所示，空载时轧辊之间的间隙为理论原始辊缝′0，轧机受力轧制时轧辊辊缝弹性增加值为弹跳值。
在轧制力较低时，与为一非线性的曲线段，该非线性段是由于轧机部件之间的接触变形和存在间隙产生的。
当轧制负荷增加时，曲线的斜率K 也刘鸿涛（新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂）热轧粗轧机刚度影响因素分析摘要:针对八钢热轧厂粗轧机轧制状态不稳定，轧制板形差，易产生镰刀弯和S 弯，造成热卷箱卷形差，精轧机凸度及浪形难以控制等问题，对比分析认为粗轧机刚度对板形影响较大。
统计数据表明粗轧机刚度值自2018年起始终低于4000kN/mm ，远低于最初设计值5000kN/mm ，且传动侧与操作侧两侧刚度差值始终不稳定。
通过对影响轧机刚度因素分析，明确设备精度对轧机刚度变化起着重要作用。
提出了相应改进措施提高设备精度，最终达到稳定轧机刚度的作用。
关键词:轧机刚度；板形；设备精度中图分类号：TG333.13文献标识码：B文章编号：1672—4224（2020）01—0042—05联系人：刘鸿涛，男，46岁，高级工程师，乌鲁木齐（830022）新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂热轧分厂E-mail ：**************.cnLIU Hong-tao（Rolling Mill ，Xinjiang Bayi Iron &Steel Co.,Ltd.）Abstract:In view of the unstable rolling stateof rough rolling mills of hot rolling mill of Bayi Steel,bad rolling shape,easyto produce sickle bend and S-bend,resulting in bad roll shape of hot coil box,and difficult to control the crown and wave shape of finishing mill,etc.,through comparative analysis,it is found that the rigidity of roughing mill has a great influence on the shape of plate.Statistics show that the rigidity value of roughing mill is always lower than 4000kN /mm since 2018,far lower than the original design value of 5000kN /mm,and the rigidity difference between the driving side and the operation side is always unstable.Through the analysis of the factors affecting the mill stiffness,it is considered that the equipment ac-curacy plays an important role in the change of mill stiffness.The corresponding improvement measures are put forward to improve the accuracy of the equipment and finally to stabilize the mill stiffness.Key words:rolling mill rigidity ；flatness ；equipment accuracyAnalysis of Influencing Factors on Rigidity of Hot RollingRoughing Mill增加;轧制负荷达到一定值后，斜率K 趋于一固定值，与趋于线性关系。
实验 1 轧钢机工作机座刚度的测定 (轧制法)
实验1 轧钢机工作机座刚度的测定（轧制法）一、实验目的掌握轧钢机工作机座自然刚度的测定方法，加强对工作机座自然刚度的理解。
二、实验原理轧制过程中，在轧制力的作用下，轧件产生塑性变形，其厚度尺寸和断面形状发生变化。
与此同时，轧件的反作用力使工作机座中的轧辊、轧辊轴承、轴承座、垫板、压下螺丝和螺母、牌坊等一系列零件相应产生弹性变形。
通常将这一系列受力零件产生的弹性变形总和称为工作机座或轧机的弹跳值。
轧件厚度、初始辊缝和轧制力的关系可以用弹跳方程来表示，最简单的表达形式为：h＝S0+f＝S0+P/K式中h—轧件出口厚度；S0—轧辊初始辊缝；f—机座的弹性变形；K—轧机刚度系数，它表示轧机抵抗弹性变形的能力；P——轧制力。
轧机刚度系数K的大小取决于轧制力和轧机的弹性变形。
如果能测得不同轧制力下对应的轧机弹跳值，就可以绘出轧机的弹性变形曲线，曲线的斜率即为轧机的刚度系数。
三、实验器材装有测压仪（或测压头）的实验轧机1台不同厚度铝板试件若干游标卡尺（或千分尺）1把四、实验内容及步骤1、检查实验轧机，保证轧机正常运转；2、将原始辊缝调到0.4mm，并保持恒定；3、分别将厚度为5.6mm、6.5mm、7.1mm、8.8mm的四种规格铝板试件按顺序编号，在调好的辊缝中依次进行轧制，记录轧制压力，测出每道次铝板试样轧后厚度。
4、将测得的数据列入下表中。
5、整理数据，绘制轧机自然刚度变形曲线。
表一0.88表二初始辊缝S0=0.4mm表三五、实验要求1、将实验原理和过程写入实验报告。
2、将每次轧制的轧制力数据和轧件出口厚度数据写入实验报告。
3、利用坐标纸在P-h坐标系中，绘制轧制法测定的轧钢机弹性变形曲线，并求出自然刚度系数。
K=tgα=△P/△h实验二轧钢机工作机座刚度的测定（压靠法）一、实验目的掌握轧钢机工作机座自然刚度的测定方法，加强对工作机座自然刚度的理解。
二、实验原理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。
Φ400高刚度轧机新结构设计
１ ００ ４ ０轧 钢 机 组 的作 用
００ ４ ０轧 钢 机 组 在 该 生 产 线 中作 为 中 轧 机 组 继 ００ ５ ０粗 轧 机组 之 后 ， 轧 件 在其 中 因轧 制 力 的 使
作 用 ， 架 压缩 而 延 伸 、 形 ， 精 轧 机 组 输 送 形 逐 变 为
状 正 确 、 寸 合格 和 表 面质 量 良好 的半 成 品 。 尺
平 。该 生 产 线 的 主要 设 备 有 ： 送 辊 、 夹 飞剪 、 ５ ０ ０ ０ 粗 轧 机 组 、 ４ ０中 轧 机 组 、 套 及 ０ ０ ００ 活 ３ ０精 轧 机 组 。其 中 的每 一 设备 都 能 反 映整 条 生产 线 的先 进 性 ， ４ ０中 轧 机 组 是 生 产 线 中 的 主 体 设 备 之 一 ， ００
３ ００ ４ ０轧 机 的 结 构 特 点
这 里 主要 介 绍 轧 钢 机 本 体 ， 括 ： 架 、 辊 包 机 轧
调 整 装 置 、 系装 置 和 换 辊 装 置 （ 图 １ 。 辊 见 ）
维普资讯
・ ２・ ５
表 １
轧 机 形 式 轧机数量 ， 架 直径：
根 据 厂 方 要 求 和生 产 需 要 ， 我 国 现 有 线 材 对 轧 机 作 了认 真考 察 ， 析 确 定 机 组 设 备 选 为 高 刚 分
经 济 性 和 可 靠 性 为 一 体 ， 决 了棒 材 生 产 中 的一 解 些 实 际 问题 ， 到 了 ２ 达 Ｏ世 纪 ９ Ｏ年代 国 际先 进 水
Ｓ ｉ ｙ ｕｎ Ｊｎｇ ｕ
（ ｇ ｎ ａ ｈｎ ｒ ｋ ｎ ．） Ａｎ ａ ｇ Ｍ ｃ ｉｅ ｙ Ｍ ａ ｉ ｇ ｃ０
Ａｌ－ ａ ｔ Ｔｏ ｍ ｅ ｔｔｅ ｐ ｏ ｕ ｔｏ ｅ ｕ ｒｍｅ ｓｏ ｈｅｍｏ ｅ ｎ ｒ ｌ ｇ ｍ ｉ ，Ａ ｕ ｌ ｏ ｉｎ ｕ ａ ￣ ｒ ｃ ｔ ｅ ｈ ｒ ｄ ｃ ｎ ｒ ｑ ｉｅ ｎｔ ｆｔ ｄ ｒ ｏｌｎ ｌ ｉ ｉ ｌ ｆ ｌｙ ｃ ｎｔ ｕｏ ｓｂ ｒ ｒ ｌ ｇ ｌ ｅ ｗｉｈ ａ ｕａ ａ ａ ｉｙ ｏ ０， ０ ｔ ｎ ａ ｅ ｎ ｄ ｓｇ ｄ ｆ ｉｎ Ｓ ｅ ｌＣｏ． ｂ ｏｌｎ ｉ ｔ ｎｎ ｌ ｐ ｃｔ ｆ２０ ００ ｏ ｓｈ ｓｂ ｅ ｅ ｉｎｅ ｏｒＸ ａ ｔｅ ｉ ｎ ｃ ｙ Ａｎｇ ｎ ａ ａ ｇＭ —
《冶金标准》SY型高刚度轧钢机标准修订说明
《SY型高刚度轧钢机》标准修订说明随着国内棒线材生产线轧机装备水平的不断提高，现行 YB/T 027 — 92《SY型高刚度轧钢机》行业标准已经不能适应当前的使用需要。
为此2005年由中国钢铁工业协会提出并下达了“钢协质标专[2005]06号文”，要求由原标准的起草单位：中冶集团北京冶金设备研究设计总院负责对YB/T 027 — 92《SY型高刚度轧钢机》标准进行修订，并正式立项组成标准起草小组。
中冶集团北京冶金设备研究设计总院作为SY型高刚度轧机的最初设计者，已有20多年的设计经验。
在跟踪国际先进技术的同时，结合国内轧钢生产厂家的实际需要，对SY型高刚度轧机进行了不断地补充和完善。
增加了轧机规格，建全了技术规范，拓展了应用范围，使SY型高刚度轧机不仅可以在型、棒材生产线上使用，而且也可以在棒线材、窄带钢，以及棒带材复合生产线上使用。
故原标准十分有必要在原有基础之上进行修订和补充。
为了使标准修订能够适应当前生产的需要，标准起草小组成员首先走访了国内许多轧钢生产厂家，对轧材生产线的现状进行了充分地调研与分析；同时走访了制造轧线设备的主要制造厂家，对制造厂商的装备和工艺流程进行了充分地考察和交流。
通过走访调研，我们注意到，国内的钢铁企业轧钢生产线的设备普遍进行了更新换代，轧机装备水平都有了不同程度的提高；制造厂商的装备水平也有较大提高。
并且，随着ISO9000质量认证体系的推进，生产流程要求更加规范化。
随着轧钢生产产能的不断扩大，轧钢企业需要稳定高效的轧制设备，对轧机的质量及备品备件的通用性和互换性提出了更高的要求；制造厂商则希望批量化生产，以利于降低成本和缩短供货周期。
总之，结合设计、制造和使用厂家的要求，我们在考虑上述因素的基础上对原标准进行了全面系统的修订，现已形成了初稿即征求意见稿。
在修订中，我们重点把握的几项原则：1.以目前国内外最新技术和发展方向为基础；2.以制造和使用厂家的要求为依据；3.以SY型高刚度轧机的标准化系列化为原则。
轧机刚度的初步探究
定义：轧机的牌坊加工断面所带来的固有的刚度，而实际过程中，实测刚度往往因间隙等问题影响低于固有刚度，通常以设计刚度的90%保持率作为一般满意标准，较高标准应满足92%，高标准则应在95%，其理由如下：
由于厚度精度中的轧制压力预报误差国际标准要求应最低不大于5%，世界先进水平则应小于3%，而轧机刚度的误差导致轧机的弹性变形计算错误，会造成厚度计算的影响；
–滚子的有效接触长度，mm
ɑ - 滚子的接触角
9.8-单位换算系数
Q- 作用在滚子上的最大负荷N,可按以下公式计算
4-4
式中， 为作用在轴承上的径向载荷，N；i为滚子列数；z为每列滚子的数。
对整个工作机座来说，支承辊的弹性变形
（3）机架的弹性变形 机架的弹性变形是由横梁的弯曲变形和立柱的拉伸变形组成。由于横梁的断面尺寸相对于横梁的长度来说是较大的，在计算横梁的弯曲变形时，在考虑剪切力的影响，即
从而可以求得机座的刚度系数C为
4-6
在成品轧机中，机座的刚度系数C是一个重要指标。机座的刚度系数越大，机座的刚度越好，机座的弹性变形越小可是轧件获得较高的尺寸精度，这对板带轧机尤其重要。【2】
4.2 计算轧机刚度的另一种方法
这种方法，简单来说就是把整个机座的弹性变形分为三个部分，牌坊的弹性变形，辊系的弹性变形，轴承座以及轴承座与牌坊间的弹性变形。
定义：轧机工作侧与传动侧的刚度差，轧机的两侧刚度应是相等的，但是轧辊的交叉等导致轧机的两侧弹性变形产生差异，是导致轧制过程中产生楔形、轧制不稳定的重要因素之一；当轧机两侧刚度差超过30吨时，则轧机将出现明显的轧制不稳定现象，楔形失控，当轧机刚度两侧差超过50吨时，则轧机容易出现甩尾、废钢，
3）零点差
通过分析现场经常出现的楔形，局部突起等一系列板形不良的问题，通过查阅资料和现场实际探究，排出了其他影响因素，确定了轧机刚度特性为主要原因。继而对轧机刚度进行初步研究，从轧机刚度的定义，检测，影响因素等进行阐述，结合现场进一步提出了改善轧机刚度特性的途径和方法。在以上基础上，分析探讨了轧机的当量刚度与厚度自动控制，轧机有载辊缝刚度与板形控制的关系。
轧机刚度计算公式
轧机刚度计算公式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：轧机是金属加工中常用的一种设备，通过对金属坯料进行轧制，可以得到满足不同要求的金属板材、金属型材等产品。
轧机的刚度是轧机正常运行的重要指标之一。
只有良好的轧机刚度，才能确保轧机在高速运行时稳定性好，轧制出来的产品质量高。
那么，轧机刚度如何计算呢？下面就让我们来详细了解一下轧机刚度计算公式。
轧机刚度是指轧机在工作时受到外力变形的抵抗能力。
也就是说，在轧机受到外部压力作用时，轧机的刚度就是轧机抵抗外力的能力。
计算轧机刚度的公式是由轧机的结构和材料力学性能等多个因素共同决定的。
一般来说，轧机的刚度可以通过弹性模量、泊松比等参数来计算。
接下来，我们来看一下轧机刚度的计算公式。
一般来说，轧机的刚度可以通过以下公式来计算：K= E /(L^3)K为轧机的刚度，E为轧机的弹性模量，L为轧机的有效长度。
弹性模量是指当轧机受到外力后发生弹性变形的能力，是刻画轧机材料力学性能的重要参数。
有效长度是指轧机在轧制过程中受到外力作用的长度。
通过上面的公式，我们可以得出轧机的刚度。
在实际应用中，计算轧机的刚度可以帮助我们更好地了解轧机的性能，并对轧机进行优化设计。
只有通过科学的计算方法来确定轧机的刚度，才能保证轧机在工作时的稳定性和高效性。
第二篇示例：轧机是热轧生产线中的重要设备，用于通过不断的轧制过程将金属坯料变形成所需要的厚度和形状。
在轧机的设计和操作中，轧机的刚度是一个重要的参数，直接影响轧机的性能和轧制效果。
轧机的刚度计算公式可以帮助工程师准确地评估轧机的性能，并进行优化设计。
在轧机的设计中，刚度是指轧辊和轧机结构在受力作用下的变形程度。
轧机的刚度可分为弹性刚度和塑性刚度两部分。
弹性刚度指轧机在受力时的变形程度，主要由轧辊本身的材料和形状决定。
而塑性刚度则是指轧机在受力时，金属坯料的变形程度，主要受到轧机结构设计和工艺参数的影响。
轧机的刚度计算需要考虑轧辊和轧机结构的参数，以及金属坯料的物理性质。
塑性变形与轧制技术：弹性曲线
轧机弹性曲线
五、弹性曲线的应用
用弹性曲线计算轧件轧后厚度时，曲 线下部有一弯曲段，那么所给的直线 在横坐标轴上相交于s0处。
轧机变形= s0 +P/K。
由刚度系数计算轧机弹性变形
五、弹性曲线的应用
如果考虑轧机辊缝，曲线将不从 零开始，如图。 可直接读出在一定辊缝和一定负 荷下轧出的轧件厚度为： h = s+s0 +P/K。
轧件尺寸在弹性曲线上的表示
Hale Waihona Puke 谢谢大家！弹性曲线
弹性曲线
一、轧辊的弹性曲线 二、机架的弹性曲线 三、轧机的弹性曲线 四、轧机的刚度系数 五、弹性曲线的应用
问题： 轧制过程中轧件的轧后厚度与预设辊缝相等吗，为什么？ 答：不相等，h>s0 因为h=s0+l l——弹性变形
一、轧辊的弹性曲线
在轧制压力作用下，轧辊产生 的弹性压扁和弯曲构成轧辊的 弹性变形。
轧机的弹性曲线
四、轧机的刚度系数
如果把此曲线近似地视为直线，轧 机曲线的斜率则为常数，这个斜率 称为轧机的刚度系数，用K表示。
K的物理意义：指机座产生单位弹 性变形值时的压力。
某一轧机的刚度系数可通过弹性曲 线的斜率计算出来。
K=ΔP/Δl
轧机弹性曲线
四、轧机的刚度系数
例：当轧制压力为1000kn， 刚度系数为400kN/mm时， 理想状态下轧机的弹跳（弹 性变形）应是多大？
用来表示轧辊弹性变形与轧制 压力关系的曲线即轧辊的弹性 曲线，如图。
轧辊的弹性曲线
二、机架的弹性曲线
用来表示机架的弹性变形与轧 制压力关系的曲线，即机架的 弹性曲线。
装配表面不平、公差存在、换 辊等原因，都会引起实际曲线 的开始段不是直线。
冷带轧机液压AGC系统轧机刚度测试试验研究
与液压 ，０ ８ ３ （ ） ２４— ４ ． ２０ ，６ ９ ：４ ２ ６
【 】Ｚ Ａ Ｇ Ｗ ｉＳ Ｎ Ｍ ｎｈｉＷＡ Ｇ Ｙｑｎ Ｒ ｓ ｒ ｆ ４ Ｈ Ｎ ｅ，Ｕ ｅｇｕ， Ｎ ｉ ． ｅ ａ ｈｏ ｕ ｅｃ
２１ ０ ２年 ９月
机床 与液压
ＭＡＣ ＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩ ＨＩ ｅＳ
Ｓｐ ２ ２ ｅ ． ０１
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ７ １ ４ ．１
第４ ０卷 第 １ ７期
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・
４ Ｏ・
机床与液压
第４ ０卷
轧机实 时监控 主 界面 可 以监控 操作 台数 字量 信
验 ，所开发 出的轧机刚度测控 系统可实现压下 电液伺
号 、传感器的模 拟量信 号和轧机状态 的变化 ，实时监
轧制力和弯辊力的纵向刚度
轧制力和弯辊力的纵向刚度轧机机座的纵向刚度可分为轧制力纵向刚度和弯辊力纵向刚度。
轧机机座的纵向刚度物理意义是使机座产弹性变形所需要的轧制力或弯辊力，它表示机座抵抗弹性变形的能力。
轧机机座的纵向刚度值越大，表示机座的纵向刚度越好。
(1)轧制力纵向刚度。
这是通常所说的轧机机座刚度，为了和弯辊力纵向刚度相区分，这里明确为轧制力纵向刚度。
确定方法比较成熟，通常采用理论计算和实测法来确定。
根据弹性力学理论从理论上确定工作机座的弹性变形，从而求得可为轧机设计计箅提供依据或研究新一代板形控制轧机——轧辊轴移轧机的移辊的影响，为板厚控制等提供理论指导。
在工业生产中，针对具体轧机，往往需要采用轧制法或轧辊压靠法等实测方法进一步确定，并考虑带钢宽度的影响，以提高精度，为轧机调整和工艺规程的安排创造有利条件。
①轧制法。
主要用于冷轧薄板轧机或平整机的轧制力纵向刚度确定。
在一定的原始空载辊缝下，可轧制出不同厚度的成品轧件，测量实测的轧制力和轧后的轧件厚度，显然，轧件厚度与原始辊缝之差即为轧机机座的弹性变形量。
将轧件厚度与轧制力之间的关系绘制成曲线，即得轧机的弹性变形特性曲线。
这种测量刚度的方法与实际生产情况最为接近，能测得具体轧机的精确数值。
如果用不同宽度的轧件进行轧制，还可得到轧件宽度对轧制力纵向刚度的影响，更为准确地确定不同宽度轧件的轧制力纵向刚度。
显然，轧制法不可能在实际生产中经常进行。
②轧辊压靠法。
采用压靠法测定轧制力纵向刚度时，轧辊间没有轧件。
调整轧机压下系统使工作辊与工作辊直接接触压靠，一边转动轧辊，一边继续压下使轧机工作机座产生弹性变形。
显然，由轧辊压靠点开始至轧制力为时的压下系统行程，即为在此轧制力作用下的轧机机座弹性变形量。
记录压下量与压下力之间的关系，可绘制弹性变形特性曲线。
用这种方法测定时轧制负荷可以由空载变化到最大轧制力，且轧辊线速度可以取额定速度。
由于轧辊压靠开始点不易测董，往往可先假定某一压力值。
新型十二辊冷轧板带轧机刚度有限元分析
ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｂ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｏ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ｔ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｎ，ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｅ ａ ｃ ｈ ｐ ａ ｒ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ
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中图 分 类 号 ：Ｔ Ｇ ３ ３ ３ ． ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ １ —１ ９ ６ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ５—０ ０ ６ ８— ０ ４
Ｆｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｅ ｗ １ ２－ ｒ ｏ ｌ ｌ ｃ ｏ ｌ ｄ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍｉ ｌ ｌ ’ Ｓ ｓ ｔ ｉ ｆｎｅ ｓ ｓ
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高刚度轧机相关计算
第 4 章 短应力线轧机的计算与校核4.1 轧制力与轧制力矩的计算设来料为方形，高为 h ＝60mm ，经过菱形孔型，轧制出菱形轧件，出口高度为 h ＝50mm ，轧材为普碳钢 Q235，查《机械手册》取其成分为 C ：0.2％，Mn ：0.5％。
轧制温度为 t ＝900℃；轧制速度为 v ＝12.3m/s ；轧辊采用铸钢 ZG35CrMnSi ，其抗拉强度为 490Mpa 。
4.1.1 计算平均单位轧制力 Pm由埃克伦德方法可知 Pm ＝（1+m ）（k+ ηu ） 式中m--考虑外摩擦对单位压力的影响系数； k--轧制材料在静压缩时变形阻力，MPa; η--轧件粘性系数， kg* / s 2mm u —变形速度，1s -埃克伦德根据其研究，提出了 m 、k 、n 、u 的计算公式0101011.6() 1.2()R h h h h m h h μ---=+其中μ—摩擦系数，对钢轧辊μ＝1.05-0.0005t=1.05-0.0005×900＝0.6h 、1h —轧制前后轧件的高度，R —轧辊半径（R=D/2=275mm ）所以1.60.6275(6050) 1.2(6050)6050m ⨯⨯⨯---=+=0.3485(2）根据热轧方坯的实验数值，提出下面的经验公式2k ＝（137－0.098t ）(1.4+C+Mn+0.3Cr) η =0.01(137-0.098t)n C －含碳量，Mn －含锰量，Cr －含铬量t －轧制温度，n －和轧制速度有关的系数。
轧制速度为 12.3m/s,所以选取系数 n ＝0.65012b b F l +=2(1370.098900)(1.40.2%0.5%)k =-⨯++=68.66160.01(1370.098900)0.65η=⨯-⨯⨯ =0.3172变形速度 1011021000227534.676050hvRu sh h -∆⨯⨯===++单位轧制力 (1)(2)m p m k u η=++=(1+0.3273)×(68.6616+0.317×34.67) =101.40MPa4.1.2 计算轧制压力 P轧件对轧辊的总压力 P 为轧制平均单位压力 Pm 与轧件和轧辊接触面积 F 之乘积，即 P=m p ×F 接触面积 012b b F l +=0b 、1b －轧制前后轧件的宽度 其中0b =60mm ,= 1b 503mm l －接触弧长的水平投影。
四辊中厚板精轧机机架的强度与刚度计算
四辊中厚板精轧机机架的强度与刚度计算四辊中厚板精轧机机架的强度与刚度计算摘要本轧机为四辊中厚板精轧机，重点设计了机架部分。
机架是轧钢机的重要部件，⽤来安装整个辊系及轧辊调整装置，并承受全部轧制⼒。
因机架重量⼤，制造复杂，⼀般给予很⼤安全系数，并作为永久使⽤的不更换零件来进⾏设计，因此机架必须有⾜够的强度和刚度，以保证其应⼒分布均匀、变形尽可能⼩。
由于轧机机架⽐较复杂、不规则，⼀般采⽤闭式机架的强度和变形计算然后采⽤有限单元法校核机架的应⼒、变形及安全系数。
在以往机架的设计中，安全系数取得很⾼但仍不能保证机架的可靠⼯作，机架的破坏多在压下螺母孔、机架窗⼝转⾓处等压⼒集中⼤的部位，采列柯夫计算⽅法只能求得某些部位的应⼒值，⽽有限单元法能求出整个机架多部位的应⼒场，对其进⾏模拟计算，得出机架最危险的地⽅和应⼒分布规律，获得其变形，计算出轧机机架的刚度。
关键词：轧机机架、闭式机架、强度、刚度⽬录1、概述 (1)1.1 轧机机架 (1)1.2设计⽅案的确定 (1)2设计要求 (1)2.1设计题⽬及要求 (1)2.2设计参数 (1)3.机架的基本尺⼨及校核 (1)3.1机架的类型及结构 (1)3.2机架的主要结构参数 (2)3.3机架的材料和许⽤应⼒ (4)3.4机架强度计算 (4)3.5机架的变形计算 (9)3.6机架的刚度计算 (11)4.结语 (12)参考⽂献 (13)1、概述1.1 轧机机架轧钢机架是设备的⼀个重要⼤型部件，轧辊轴承座及轧辊调整装置等都安装在机架上，其尺⼨和重量最⼤，在轧制过程中承受和抵消其主要负荷，⽽且要求机架的变形要⼩，以满⾜产品的质量要求。
因此机架必须有⾜够的强度和刚度，以保证其应⼒分布均匀、变形尽可能⼩。
根据轧钢机型式和⼯作要求，轧钢机机架分为闭式和开式两种。
闭式机架是⼀个整体框架，具有较⾼强度和刚度。
闭式机架主要⽤于轧制⼒较⼤的初轧机、板坯轧机和板带轧机等。
对于板带轧机来说，为提⾼轧机精度，需要有较⾼的机架刚度，因此采⽤闭式机架。
2014中南大学 塑性加工技术复习题 答案-学生
1.轧制时的咬入条件与稳定轧制条件咬入条件∑Fx≥0 β≥α，摩擦角大于咬入角；稳定轧制条件∑Fx≥0 2β≥α，摩擦角的两倍大于接触角。
2.摩擦角，咬入角，中性角摩擦角：轧制过程中，正压力N与合力R的夹角称为摩擦角，通常用β表示；咬入角：开始咬入时，轧件上的正压力与两轧辊中心连线的夹角通常用α表示；中性角：前滑区接触弧所对应的圆心角，通常用γ表示。
接触角：轧件与轧辊的接触弧对应的圆心角3.厚板轧制与薄板轧制的界定条件（l/），厚板轧制与薄板轧制金属的流动特点，以及利用二者表面残余应力差来消除残余应力的方法（1）厚轧件与薄轧件（按几何形状系数l/来划分）（l/>0.5~1.0）的轧件为薄轧件；（l/<0.5~1.0）为厚轧件；l/=0.5~1.0）视情况而定。
（2）流动特点：1）薄轧件：在比值l/较大时，轧件端面高度较小，变形容易深透。
表层金属所受阻力比中部大，其延伸比中部小，变形呈单鼓形（及出、入口端面向外凸肚）。
此外，因工具形状等因素的影响，是纵向滑动远大于横向滑动，所以金属的变形绝大部分趋于延伸，宽展很小。
随l/不断增加，如轧制极薄带、箔材，轧件高度更小，变形更容易深透，整个变形受接触摩擦力的影响很大。
无论在表层还是轧件中部都呈现较强的三向压缩应力状态。
而且沿断面高向的应力和变形都趋于均匀。
2）厚轧件：随着变形区状态系数l/的减小，高向压缩变形或变形很小，只是外端深入到几何变形区内部，产生“表层变形”的特点，及轧件中心层没有发生塑性变形或变形很小，只有表层金属才发生变形，沿断面高向呈双鼓形。
3）表面碾压可显著减小薄板表面附加拉应力。
由于厚轧件是“表层变形”，表层产生的附加压应力可减小轧件的表层附加拉应力。
4.轧辊直径、板的宽度、压下量、摩擦对宽展的影响（1）随加工率（即压下量）的增大、辊径的增大、摩擦系数的增大，宽展量增加；（2）在摩擦系数和加工率的条件不变时，随轧件宽度增大，宽展增加，当轧件宽度达到一定值，轧件与辊的接触面积增大（水平投影的长宽比减小），金属沿横向流动的阻力增大，大部分金属将向纵向流动，使宽展量不再因宽度增加而显著增加。
轧钢工初级工技能鉴定
莱钢第十届职工职业技能比武轧钢工初级工理论知识合并卷一、判断题（正确的请在括号内打“√”，错误的请在括号内打“×”每题1分，共325分）1.>轧制产品要进行检验，其中表示钢材的塑性好坏的指标是屈服强度。
（）答案：×2.>根据铁碳平衡相图和金属学分析，马氏体是碳在体心立方晶格铁中的过饱和固溶体。
（）答案：√3.>亚共析钢经轧制自然冷却下来的组织为珠光体。
（）答案：×4.>在确定轧机原始辊型值时，一般冷轧带钢轧辊辊型呈微凹形。
（）答案：×5.>某轧钢厂轧机的轧辊工作直径(D)为435mm，轧辊转速(n)为120r/min，计算该轧机的轧制速度5.46m/s 。
（）答案：×6.>合金固溶强化的基本原因是晶粒变细。
（）答案：×7.>对于异型断面的孔型，增大外圆角可使轧辊应力集中减小，增加轧辊的强度。
（）答案：√8.>当使高温奥氏体在C曲线的鼻尖至马氏体开始转变点之间某温转变时，由于转变温度较低，所以得到的转变物质为索氏体。
（）答案：×9.>在现代轧钢生产中，积极推广先进的控制轧制，就是能提高其机械性能。
（）答案：√10.>对于变形区的前滑值，当宽度小于定值时，随宽度增加，前滑值也增加；而当宽度超过此值后，继续增加，前滑值不再增加。
（）答案：√11.>在钢的淬火过程中，奥氏体转变成马氏体时，其冷却速度必须小于临界冷却速度。
（）答案：×12.>轧辊上刻痕有利于轧件咬入。
( )答案：√13.>提高轧制速度，有利于轧件咬入。
( )答案：×14.>轧辊的工作直径就是轧辊的直径。
( )答案：×15.>生铁是含碳量大于2.11％的铁碳合金。
( )答案：√16.>上压力是下辊直径比上辊直径小。
( )答案：√17.>孔型图纸上的辊缝就是轧辊空转时的辊缝。
板带轧机刚度对热轧板形的影响
板带轧机刚度对热轧板形的影响轧机刚度对热轧板形的影响轧机的横向刚度和纵向刚度对于板带轧制⽽⾔⾮常重要，横向刚度直接决定着轧出的板形是否良好，纵向刚度对于板带纵向厚度控制具有重要意义。
板形控制成为板带轧制中的核⼼技术，是实现⾼速稳定轧制的基本条件。
轧机的横向刚度反映了轧机承载辊缝凸度抵抗轧制⼒波动⽽保持不变的能⼒。
板形和板厚是板带材产品的两个重要质量指标，⽽轧机的横向刚度⼜是影响轧件不同位置厚度的关键因素。
⼤部分学者对于纵向刚度的测试通常是在全辊⾯接触条件下进⾏的，这样做的后果是导致板宽对于轧机刚度的影响被忽略，⽽理论分析表明，轧件的宽度对于轧机的刚度是有影响的，并且轧件宽度和轧辊宽度相差越⼤时，轧机刚度越和理论值不⼀致。
轧机纵向刚度随轧制速度的增⼤是减⼩的，⽽轧机纵向刚度随轧制速度的变化不是单调的，⽽是波动的。
其原因是轧制速度对轧机刚度的影响是通过轧制速度的变化影响轴承油膜厚度的变化，导致辊缝⼤⼩变化⽽影响轧机刚度的。
因为低速时⽀承辊的动压轴承油膜厚度减⼩，⽀承辊的可活动范围减⼩，即轧制时弹跳值减⼩，所以刚度变⼤；随着轧制速度的增加，轴承油膜厚度增⼤，从⽽⽀承辊的可活动范围增⼤，即轧制时弹跳值增⼤，所以刚度减⼩。
⽽轧制速度的变化，并不改变⼯作辊与⽀承辊间的有害接触区，从⽽⽀承辊给⼯作辊的有害弯矩也不变化，⼯作辊的弯曲也不受影响，所以轧件的板凸度受轧制速度的影响⽐较微⼩，轧制速度对横向刚度的影响也很微⼩。
轧机的纵向刚度：1、理论依据在板带轧制过程中，由于存在轧制⼒，⽽⼯作辊⼜是弹塑性体，所以在轧制⼒的作⽤下⼯作辊要被压扁和变形，从⽽导致辊缝⽐预设定值要⼤，即产⽣了弹跳。
纵向刚度反应了轧机所能轧制的厚度精度，是厚度⾃动控制系统中不可或缺的影响因素。
根据轧制⼒和辊缝值可得到轧机变形的弹性曲线，该曲线并不完全是⼀条直线，在弹性曲线的起始阶段是⼀⼩段曲线，这是由于轧机各部件之间存在⼀定的间隙和接触不均匀之故。
轧机刚度计算公式
轧机刚度计算公式
轧机刚度计算公式是用于评估轧机在轧制过程中的刚度或硬度的公式。
这里给出一种常用的轧机刚度计算公式：K = (E × h) / (3(1 - ν^2)L)
其中，
K 表示轧机的刚度或硬度；
E 表示材料的弹性模量；
h 表示轧机辊缝的厚度；
ν表示材料的泊松比；
L 表示轧机辊缝的长度。
这个公式基于轧机辊缝为矩形的假设，适用于一些典型的轧机辊缝结构。
然而，实际上不同轧机的辊缝形状和结构可能会有所不同，因此还需要根据具体的轧机设计和工作条件来选择合适的计算公式。
需要注意的是，轧机刚度计算涉及到材料力学和轧机工艺方面的知识，对于准确的计算结果，建议咨询专业领域的工程师或相关文献。
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《材料工程设备》 讲授人：张正富
四辊轧机弯辊受力图 a-正弯工作辊；b-负弯工作辊；c-正
（3）弯曲支持辊 支持辊外伸辊头上装有液压缸,使上下支持辊间作用有弯辊力F. 弯辊力作用方向与轧制力同向,对支持辊的弯曲与轧制力引起的弯曲方向相反, 也称正弯支持辊.
负弯工作辊效果较好,所需弯辊力也小,设备结构也简单.
曲线斜率就是轧机的纵向刚性系数,即,辊 缝产生单位变化时,轧制力的增量,即：
P K f
式中,ΔP为轧制压力的变化量(kN); Δf 为弹跳值的改变量(mm); K为轧机刚度 系数(kN/mm).
轧机弹性、塑性曲线(P-h)图
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若轧机弹性变形曲线为一直线,则,轧出轧件厚度可用下式表示：
提高板带材的平直度和缩小横向厚差的途径：
① 轧辊预先加工成凸形;
② 控制轧辊的热凸度:用调节辊温分布的方法来调整辊形; ③ 机械弯辊: 抵消轧辊轧制时的弯曲变形; ④ 新型轧机,改善轧件平直度.
板带材轧机中,广
泛采用各种板形控 制轧机,配合液压弯
辊,对轧辊凸度进行
有效控制.
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四辊轧机弯辊受力图 a-正弯工作辊；b-负弯工作辊；c-正弯支持辊
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（2）负弯工作辊 工作辊轴承座和支承辊轴承座间装上液压缸,使其间作用有弯辊力F. 对工作辊来说,弯辊力作用方向与轧制力反向,它对工作辊的弯曲与轧制力引起 的弯曲方向相同. 它使轧制时工作辊挠度增加—增加工作辊挠度的方法.
短应力线轧机
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（2）预应力轧机
若在轧制前对轧机施以预应力,轧机在轧制时的变形量可大大减小,从
而提高了轧机的刚性. 凡是未工作时就处于受力状态的
轧机,称为预应力轧机.
预应力轧机目前主要用于连轧小 型、线材、板带材轧机.
四辊液压型闭式预应力轧机
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弯曲工作辊调节灵敏度高.普通四辊轧机上以弯曲工作辊居多;
宽板带轧机以弯曲支持辊效果为好.
四辊轧机弯辊受力图 a-正弯工作辊；b-负弯工作辊；c-正弯支持辊
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8.2.2.2 UPC轧机
德国西马克和德马克公司分别开发出工作辊横移式UPC和CVC轧机. 二者工作原理相同.
K K M
为了尽量减轻轧辊偏心、轴承油膜厚度波动等外扰量(辊缝变化)对轧件
厚度的影响, 应采用刚性系数小的轧机! 《材料工程设备》 讲授人：张正富
(2) 工艺因素变化时,轧机刚性与轧件纵向厚度精度的关系.
来料厚度、轧制温度、摩擦系数、轧制速度、张力波动等,会引起轧制
压力变化.
仅由轧制力变化引起轧件厚度波动时,有：
板形能力很强.
广泛用于热轧、冷轧板带材中.
CVC轧辊凸度控制原理 a-零凸度；b-正凸度；c-负凸度
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（2）CVC轧辊凸度
CVC轧辊凸度解析
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8.2.2.4 HC轧机
20世纪70年代由日立公司研制.
六辊轧机: 在四辊轧机工作辊和支承辊间增加轴向上可做相反移动的中间辊. 四辊轧机工作辊和支承辊有效接触长度恒定,使带材宽度以外的接触部位成为有害 接触区,使工作辊承受了支承辊作用的一个附加弯曲力,从而,使其挠度变大,带材板形 变坏、边部减薄. HC中间辊可据带材宽 度轴向移动,改变工作辊 和支承辊接触应力状态, 克服了有害接触. HC的刚性稳定,且能高 效控制板形.
工作辊弯曲程度反映了轧机横向刚性大小. 横向刚度也是轧机抵抗横向弹性变形的能力! 与纵向刚度不同的是,横向刚度具有抵抗横向弯曲变形的能力.
P CP hb
Cp为轧机横向刚性系数(kN/mm); P为轧制力(kN); δhb为板带材中部与边部的厚度差(mm).
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提高轧机刚性可以从下面两方面来采取措施. （1）缩短轧机应力回线长度
在普通轧机中, 轧机弹性变形f可近似用虎克定律来表示为各受力部
件的变形之和.
l3 l3 l13 P l2 f k E 2 A2 A3 A3 I1
式中,E为轧机中零件的弹性模量(MPa);
8.1.4 轧机刚度与轧件纵向厚度的关系
轧机刚性对轧件纵向厚度有极为密切的关系.
影响纵向厚度精度的两大因素: 设备状况变化; 工艺因素波动. (1) 设备状态变化时,轧机刚性
与轧件纵向厚度精度的关系.
辊缝变化对板厚变化的影响:
h S
P K
P P h h
其中, P M 称为材料塑性刚度系数. h K 1 h S S M K M 1 K 其中,扰动影响系数为 m
l1 , l2 , l3 , l3
分别为上下横梁、机架
立柱、上辊轴承至上横梁的长度、下辊轴承座高度(mm); 矩(mm4); k为系数.
A2 , A3 , A3
分别
为机架立柱、压下螺丝、下辊轴承座的断面积(mm2); I1为上下横梁截面惯性
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在一定轧制力下,轧机弹性变形是受力零件长度和断面积的函数.
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用实际轧制过程中轧机弹-塑性曲线图来了解轧制力变化对辊缝弹性增大量的
影响. 纵坐标表示轧制力P,横坐标表示轧辊开口度h. 弹性变形曲线A与横坐标轴的交点,即为理 论原始辊缝. 在轧制负荷较低时,有一非线性段,但在高
负荷部分曲线斜率逐渐增加,趋于一固定值.
1 h P K
此时,扰动影响因素为 m
1 K
.
为了尽量减轻引起轧制力波动的工艺因素对轧件厚度的影响,应采
用刚性系数大的轧机!
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8.2 轧机横向刚度
8.2.1 轧机横向刚度概念
板带材横向厚差、平直度与轧机横向刚性密切相关. 四辊轧机上,因支持辊的弯曲变形、支持辊与工作辊间不均匀接触变 形,使工作辊产生弯曲,轧出的板带材沿板宽方向会出现厚差.
受力零件长度之和就是轧机应力回线的长度,故,缩短轧机应力回线长度,
便能提高轧机刚性. 据此原理设计的轧机,称为 短应力回线轧机. 可制成二辊、三辊、或四 辊形式, 用于型、线材、中 厚板、直至板带材轧机上.
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轧机的应力回线 a-有机架；b-无机架(短应力线轧机)
P h S0 f S0 K
式中,h为轧件厚度(mm); f为轧机弹跳值(mm);S0为考虑预压靠变形后的空 载辊缝(mm).
在相同轧制力作用下,弹跳值越小, 轧机刚性越好. 轧机刚性表示轧机抵抗弹性变形能力. 对于轧制薄板带材有时即使采用预压紧的办法(如,轧机预压靠力P0), 轧机的弹跳值仍然大于其厚度,无法轧出较薄的板带材. 轧机弹跳值大小将限制轧出轧件的最小厚度！
PC轧机原理图 a-支持辊轴线交叉；b-工作辊轴线交叉；c-成对轧辊轴线交叉
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思考题： (1) 何为轧机纵向刚度系数,轧机辊缝转换函数及其物理意义是什么? (2) 如何测定轧机纵向刚度系数及提高轧机纵向刚度系数的措施? (3) 何为轧机横向刚度系数,与轧机纵向刚度系数的异同点? (4) 减小板带材横向厚差的方法有哪些? (5) 影响轧辊辊型的因素有哪些,说明辊型调节的几种主要方法. (6) CVC、PC轧机控制板形的原理及其异同点?
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8.1.2 轧机刚度的测定
只要能测出对应轧制压力的轧机弹跳值,即可求出轧机刚性系数.
（1）轧辊压靠法 增加一定压靠量时,记录下相应的压下调节量和轧制力,绘成纵坐标为轧 制力、横坐标为压下调节量的关系曲线,即,轧机弹性曲线. —静态刚度. 由于两轧辊间弹性压扁与实际压扁变形有区别,故,测量得到的轧制刚度 大于实际刚度. （2）轧制法
轧机刚度
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8.1 轧机纵向刚度
8.1.1 轧机纵向刚度的概念
轧制时产生的巨大轧制力,通过轧辊、轴承、压下螺丝,最后传递到 机架,由机架来承受. 轧机上所有这些受力部件都要产生弹性变形. 故,轧机受力时轧辊之间的实际间隙要比空载时为大. 将空载时轧辊间隙称为理论原始辊缝 S0 ,把轧制时轧机辊缝弹性增 大量称为弹跳值。
四辊轧机轧辊变形情况比较 a-一般四辊轧机；b-HC轧机
8.2.2 轧辊的辊型调节 8.2.2.1 液压弯辊装置
可分为三种类型： （1）正弯工作辊 下工作辊轴承座上装有液压缸,使上下工作辊轴承座间作用有弯辊力F. 弯辊力作用方向与轧制力同向,它对工作辊弯曲与轧制力引起的弯曲方向相反. 它使轧制时工作辊挠度减小—减小工作辊挠度的方法.
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四辊轧机轧辊变形情况比较 a-一般四辊轧机；b-HC轧机
HC可用于所有板带材轧制.
现代化酸洗-冷连轧,酸洗-冷连轧-连续退火机组上,几乎全选用了HC.
HCW、K-WRS、HCM、HCMW、UCM、UCMW
各种类型HC轧机板凸度和平直度控制方法
HC轧机类型 HCW、K-WRS HCM HCMW
UPC轧辊呈雪茄形: 沿整个辊身长度磨成偏离辊身中央凸度渐变的形状;辊身最 大直径位于离辊身中央e处.
上下工作辊反向配置,并可做相对的轴向移动;不同移动位置可形成不同的辊缝形
状;从而,可适应较大范围的板形控制.
UPC轧机原 理示意图 e-偏心值；S移动行程
《材料工程设备》 讲授人：张正富
8.2.2.3 CVC轧机 （1）CVC轧辊原理 CVC辊身曲线呈S形. 两个形状相同的轧辊相互倒置1800配置. 经两轧辊沿相反方向对称移动,辊缝凸度可连续由最小值变到最大值;故,控制