1780精轧机工作辊设计

第1章概论

1.1轧钢生产在国民经济中的主要地位与作用

轧钢生产是将钢锭及连续铸坯轧制成材的生产环节。用轧制的方法生产钢材，具有生产率高、品种多、生产过程连续性强、易于实现自动化等优点。钢材的生产方法有轧制、锻造、挤压、拉拔等。用轧制方法得到的钢材，具有生产过程连续性、生产效率高、品种多、质量好、易与机械化、自动化等优点，因此得到广泛的应用。目前，约有90 ﹪的钢都是经过轧制成材的。有色金属成材，主要也用轧制的方法。

轧钢生产在国民经济中所起的作用是十分显著的。钢铁工业生产中，除少量的钢用铸造或铸造方法制成零件外，炼钢厂生产的钢锭与连铸坯有85～90％以上要经过轧钢车间轧成各种钢材，供应国民经济各部门。可见在现代钢铁企业中，作为使钢成材的轧钢生产，在整个国民经济中占据着异常重要的地位，对促进我国经济快速发展起十分重要的作用。

1.2国内外轧钢机械的发展状况

十九世纪中叶轧钢机械只是轧制一些熟铁条的小型轧机，设备简陋，产量不高；有的轧机是用原始的水轮来驱动。大上个世纪五十年代以后，钢的产量大增；各先进工业国的铁路建设与远洋航运的发展，蒸汽驱动的中型、大型轧机先后出现了。上个世纪的电气化使功率更大的粗轧机迅速发展起来。上个纪50～70年代，由于汽车、石油、天然气的运输，电器电子工业与食品罐头工业的发展，钢材生产是以薄板占优势为特征的。

总的来说，轧钢机械向着大型、连续、高速和计算机控制方向发展。

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1.2.1带钢热连轧机发展

带钢热轧机分为连续式带钢热轧机、四辊及多辊可逆式轧机、炉卷轧机和行星式轧

机等。

带钢热连轧机分为全连轧、1/2连轧和3/4连轧机。

带钢连续式热轧机主要是生产1.0～16（20）毫米的热钢板卷的，其生产的品种以

普通炭钢为主。

在世界上美国首先在1926年采用了热连轧板机，这台轧机安装在哥伦比亚钢铁公司，轧机规格为1030毫米，是1/2连轧，只是有一个粗轧机架，是近代热连轧机的雏形。

四十年代以前，带钢热连轧机，几乎全部集中在美国。

1961～1971年，美国新建了11台辊身长度为1473毫米以上的热连轧机，称为“第

二代轧机”。第二代轧机具有轧制速度高、产量高、自动话程度高的特点。

我国从1966～1970年开始发展热连轧板机，1700毫米3/4热连轧板机以投产，其

他规格的热连轧板机还有1450毫米半连轧、1450毫米全连轧、750毫米全连轧等。

这些年来，薄钢板的生产比重日趋增加，这是现代轧钢生产发展的一个趋势。热轧

钢板是汽车、造船、桥梁、电机、化工等工业不可缺少的原料，也是冷轧机的坯料，随

着焊管、冷弯型钢的发展，钢板的需要量日益增长。

现代带钢热连轧机发展趋势是提高产量、扩大品种、提高精度、提高自动化程度。

采取的主要措施有：提高轧制速度、加大带卷和坯料重量、建造宽辊身的全连轧、粗轧

机架近距离布置、采用快速换辊装置、提高产品精度和轧机刚度、采用板厚自动控制系统、精轧机轧辊辊型控制、采用计算机控制。

90年代以来，钢铁生产短流程迅速开发和推广，薄板坯连铸连轧工艺的出现，正在改变着传统的热轧机市场。自1987年7月第一套薄板坯连铸连轧生产线在美国纽柯公

司投产以来，到1997年已建成的有33套。连铸连轧技术是将钢的凝固成型与变形成型

两个工序衔接起来，将连铸坯在热状态下继续送入精轧机组，直接轧制成带卷产品。德

国西马克公司的CSP技术、德马克公司的ISP技术、奥钢联开发的Conroll技术等都有

用户采用。

1.2.2新型热带轧机精轧机的种类

目前，新型热带轧机主要有以下几种形式：带液压弯辊技术（WRB）的轧机，CVC

轧机、PC轧机、HC轧机以及WRS轧机等，现分别介绍如下：

(1)液压变辊技术

第一种：弯工作辊的方法（如图1-1）。这又可以分为两种方式：①反弯力加在两工作辊瓦座之间。即除工作辊平衡油缸以外，尚配有专门提供弯辊力的液压缸，使上下工作辊轴承座受到与轧制压力方向相同的弯辊力N1，结果是减小了轧制时工作辊的挠度。这称为正弯辊。②反弯力加在两工作辊与支持辊的瓦座之间，使工作辊轴承座受到一个与轧制压力方向相反的作用力N1，结果是增大了轧制时工作辊的挠度，这称为负弯辊。2热轧薄板轧机多采用弯工作辊的方法。

第二种：弯曲支持辊的方法。这种方法是反弯力加在两支持辊之间。为此，必须延长支持辊的辊头，在延长辊端上装有液压缸，使上下支持辊两端承受一个弯辊力N2。此力使支持辊挠度减小，即起正弯辊的作用。弯曲支持辊的方法多用于厚板轧机，它比弯工作辊能提供较大约挠度补偿范围，且由于弯支持辊时的弯辊

挠度曲线与轧辐受轧制压力产生的挠度曲线基本相符合，故比弯工作辐更有效，对于工作辊辊身较长(L／D大于4)的宽板轧机，一般以弯支持辊为宜。弯曲支持辊的方法如图1-2所示。

图1-1弯工作辊(左图减小工作辊的挠度；右图增加工作辊的挠度)

图1-2弯曲支持辊

(2)CVC轧机

CVC 轧机是SMS公司在HCW轧机的基础上于1982年研制成功的。CVC轧机与HCW轧机的不同之处在于CVC轧机的工作辊原始辊型为S形,而HCW轧机的工作辊原始辊型为平辊,其相同点都是采用工作辊轴向串动技术来控制板形。CVC 工作辊的轴向移动量为±100mm ,其效果相当于常规磨辊凸度在100μm 到500μm之间变化的效果。S 形辊的半径差仅为273μm,上下轧辊线速度之差最大仅为0.076% ,相当于带钢前滑值的1%。CVC系统的工作辊辊身比支撑辊辊身长出可移动的距离,以确保支承辊不会压到工作辊边缘。由于工作辊具有S形曲线,工作辊与支承辊是非均匀接触,实践表明, 这种非均匀接触对轧辊磨损和接触应力不会产生太大的影响。

CVC轧机和弯辊装置配合使用可调辊缝达600μm。CVC在精轧机组的配置一般是, 前几个机架采用CVC辊主要控制凸度,后几个机架采用CVC辊要控制平直度。我国宝钢2050mm热带钢轧机7个精轧机架均采用CVC轧机,可调凸度400μm, F1～F5弯辊装置可调凸度150μm,合计550μm。宝钢采用CVC的作用是F1～F4改善凸度, F5～F7改善平直度。到目前为止, 全世界已投产近70台CVC 热轧机。

CVC轧制原理图:在轧辊末产生轴向移动时，轧辊构成具有相同高度的辊缝，其有效凸度等于零（图1-3(a)）。如果上辊向左移动，下辊向右移动时，板材中心处两个轧辊轮廓线之间的辊缝变大，此时的有效凸度小于零(图1-3(b))。如果上辊向右移动下辊向左移动时，板材中心处两个轧辊轮廓线之间的辊缝变小，这时的有效凸度大于零(图1-3(c))。CVC轧辊的作用与一般带凸度的轧辊相同，但其主要优点是凸度可以在最小和最大凸度之间进行无级调整，这是通过具有S形曲线的轧辊作轴向移动来实现的。CVC 轧辊辊缝调整范围也较大，与弯辊装置配合使用时如1700热轧机的辊缝调整量可达600μm左右。通过工作辊轴向移动可以获得工作辊辊缝的正负凸度的变化从而实现对带钢凸度的控制。其凸度控制能力和工作辊轴向移动量为线性变化关系,凸度控制能力可以达到1.0mm。