畢業(yè)論文--四輥熱軋鋼板軋機(jī)的結(jié)構(gòu)及板形控制

1、<p>　　四輥熱軋鋼板軋機(jī)的結(jié)構(gòu)及板形控制</p><p>　　摘 要：中厚鋼板大約有200年的生產(chǎn)歷史，一個(gè)國家的中厚板軋機(jī)水平也是一個(gè)國家鋼鐵工業(yè)裝備水平的標(biāo)志這之一。通過對四輥可逆式軋機(jī)的結(jié)構(gòu)及影響板形的一些因素的分析，例如：軋機(jī)的壓下平衡裝置，AGC液壓彎輥技術(shù)以及矯直機(jī)的機(jī)理等。進(jìn)一步加深了對四輥可逆式軋機(jī)的結(jié)構(gòu)及板形控制的分析和了解并且對中厚板生產(chǎn)和鋼板質(zhì)量的提高有舉足輕重的作用。最后從兩

2、個(gè)問題分析中得出大多數(shù)四輥可逆式中厚板軋機(jī)的基本結(jié)構(gòu)大致包括以下幾部分：輥系、機(jī)架部件、壓下平衡裝置、軋輥的軸向固定裝置等。在板形控制方面控制板形的方法大致包括：設(shè)定合理的軋輥凸度，合理的生產(chǎn)安排，合理制定軋制規(guī)程以及通過調(diào)溫控制等。但隨著近幾年液壓彎輥技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大部分四輥可逆式軋機(jī)在原來軋機(jī)的基礎(chǔ)上運(yùn)用了液壓彎輥技術(shù)，進(jìn)而VC輥，CVC系統(tǒng)，PC軋機(jī)，HCW軋機(jī)，AGC軋機(jī)，CVC軋機(jī)這些新一代運(yùn)用液壓彎輥技術(shù)的設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，這

3、些新技術(shù)的推廣對中厚板的板形控制起到了舉足輕重的作用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)架；壓下裝置；輥系；平衡裝置；軸向固定裝置；液壓彎輥</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　板帶軋機(jī)自18實(shí)際初正式誕生至今，已有210年的發(fā)展歷史。由于板</p><p>　　帶鋼是應(yīng)用最廣泛的鋼材，所以提高板

4、帶鋼在鋼材生產(chǎn)中的比例是世界各國發(fā)展的普遍趨勢。一般將單張鋼板和成卷帶鋼統(tǒng)稱為板帶鋼。板帶材是一種厚度與寬度、長度比相差較大的扁平斷面鋼材，也稱扁平材。新標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品分類：其中薄板的厚板界限為3mm，窄帶鋼與寬帶鋼的 寬度界限為600mm。特厚板（厚度≥50mm）；厚板（20≤厚度＜50mm）；中板（3mm≤厚度＜20mm）;熱軋薄板(厚度<3mm，單張)；冷軋薄板（厚度<3mm,單張）；中厚寬鋼帶（3mm≤厚度＜20mm，寬度

5、≥600mm）；熱軋薄寬鋼帶（厚度<3mm,寬度≥600mm）；冷軋薄寬鋼帶（厚度<3mm,寬度≥600mm）；熱軋窄鋼帶（寬度<600mm）；冷軋窄鋼帶（寬度<600）;鍍層板（帶）；涂層板（帶）、電工鋼板（帶）。由于板帶材有單位體積的表面積大、易成型加工等特點(diǎn)，被稱為：“萬能鋼材”，故廣泛用于輪船艦艇、航空、航天器、鍋爐、壓力容器、汽車、火車、起重機(jī)、金屬制品、金屬結(jié)構(gòu)、屋面板、各種管線等。所以在生產(chǎn)中要求板

6、帶產(chǎn)品具有：尺寸精準(zhǔn)、板型良好、表面光潔、性能較高。但由于板帶的斷面特點(diǎn)，在軋制過程中產(chǎn)生極大的軋制力，軋件與軋機(jī)同時(shí)變形</p><p>　　分析四輥熱軋鋼板軋機(jī)的結(jié)構(gòu)及板形的控制</p><p>　　熱軋中厚板生產(chǎn)工藝流程（圖5-1)一般包括坯料準(zhǔn)備、加熱、軋制和精整。</p><p>　　上圖為熱軋中厚板的工藝流程圖，下面主要剖析軋制工序里面的四輥軋機(jī)的結(jié)構(gòu)。

7、</p><p>　　某2300四輥可逆式軋機(jī)機(jī)座如圖5-31所示。由兩臺(tái)2050kW、轉(zhuǎn)速60/120r/min的直</p><p>　　流電動(dòng)機(jī)，分別通過萬向接軸直接傳動(dòng)工作輥。最大軋制力20000kN，單根主傳動(dòng)軸傳遞的最大扭矩600kN·m。軋輥尺寸，工作輥徑φ750mm,支撐輥徑φ1300mm，輥身長度2350mm，軋輥開口度200mm 。</p><

8、;p>　?。ㄒ唬?、軋輥與軋輥軸承</p><p>　　工作輥、支撐輥相互位置關(guān)系及形狀尺寸如圖5-32所示。分別代表支撐輥輥頸長度、輥頸直徑、輥身直徑，,dw、Dw分別代表工作輥輥頸長度、輥頸直徑、輥身直徑，L代表軋輥輥身長度。軋輥材料一般采用冷硬鑄鐵、合金鑄鐵和合金鑄鋼，下述的2300四輥軋機(jī)的工作輥和支撐輥均是用60CrMo鑄鋼制成。2300四輥可逆式軋機(jī)軋輥軸承裝配如圖5-33所示。該軋機(jī)工作輥和支撐

9、輥均是采用四列圓錐滾子軸承支承。軸承的游隙可以調(diào)整，根據(jù)使用情況，四列圓錐滾子的各列游隙可相等或不相等配置。近年來，多采用四列圓柱滾子軸承與止推軸承組合的方法，代替四列圓錐滾子軸承。這樣，可在不改變軸承徑向尺寸的情況下，提高軸承軸向和徑向承載能力。工作輥和支撐輥軸承座均由碳素鋼鑄成。上、下工作輥軸承座，分別裝在上、下支撐輥軸承座的Ⅱ形開口內(nèi)。上、下支撐輥軸承座，裝在機(jī)架窗口內(nèi)。工作輥軸承座和支撐輥軸承座的軸向定位，分別由置于換輥側(cè)支撐輥

10、軸承座和機(jī)架上的壓板7、擋板8完成。上支撐輥軸承座的頂部，裝有止推凸球面銅墊9。為使工作輥緊壓到支撐輥上，在工作輥軸承座上各設(shè)有兩個(gè)液壓缸10。</p><p>　　為保證板形控制，除將軋輥磨成凸或凹的輥形外，在有的軋機(jī)上還采用液壓彎輥系統(tǒng)。</p><p><b>　?。ǘ合卵b置</b></p><p>　　2300四輥可逆式軋機(jī)壓下裝置

11、如圖5-34所示。由兩臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)2（116kW）經(jīng)聯(lián)軸器3、減速機(jī)4和蝸桿6、蝸輪9傳動(dòng)壓下螺絲7，在壓下螺母8中轉(zhuǎn)動(dòng)并上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)軋輥調(diào)整。鍛鋼（48SiMn2V）制成的壓下螺絲外徑科50mm、螺距l(xiāng) omm（鋸齒形螺紋）。離合器5可使兩個(gè)壓下螺絲同步或單獨(dú)壓下。無處理卡鋼或“坐輥”事故裝置，若有事故出現(xiàn)，則用天車盤動(dòng)聯(lián)軸器回松。有的軋機(jī)，將壓下螺絲上端做的長一些，能伸出壓下蝸輪箱上蓋，用以回松處理事故，也有的軋機(jī)另裝了一套回松裝

12、置。</p><p>　　(三)、上輥平衡裝置</p><p>　　2300四輥可逆式軋機(jī)壓下裝置如圖5-35所示。其由裝于機(jī)架上連接橫梁中部的大液壓缸（圖中未示出）、大柱塞15、一組鉸接的杠桿12、13、14組成。液壓缸柱塞，通過一組接的杠桿將上支撐輥及其軸承座吊起平衡。上工作輥及輥軸承座，由位于下工作輥軸承座內(nèi)的各兩個(gè)小液壓缸柱塞16頂起平衡，使得工作輥緊壓到支撐輥上。平衡力取被平衡零

13、件總重量的1.2~1.4倍。</p><p><b>　　(四)、機(jī)架</b></p><p>　　2300四輥可逆式軋機(jī)機(jī)架裝置如圖5-36所示。該機(jī)架由兩片形狀相同的閉式機(jī)架（牌坊）3,6、上連接橫梁1(可裝上輥平衡裝置液壓缸）、下連接橫梁4、軌座12、底橫梁（底座）13等零件組成。機(jī)架由ZG25MnV制成。為保護(hù)機(jī)架窗口和間隙調(diào)整，窗口兩側(cè)裝有可換鋼質(zhì)襯板9。換

14、輥側(cè)窗口寬度比傳動(dòng)側(cè)寬l0mm。每片機(jī)架窗口頂部的銼孔中，裝有銅質(zhì)的壓下螺母并用壓板7、螺栓8固定。裝有換輥用導(dǎo)軌11。</p><p><b>　?。ㄎ澹⒅鱾鲃?dòng)</b></p><p>　　2300四輥熱軋鋼板軋機(jī)主要傳動(dòng)裝置為兩個(gè)ZD250/83型，功率為2050kW，轉(zhuǎn)速為60~120r/min的直流電動(dòng)機(jī)，通過萬向接軸直接帶動(dòng)工作輥。如圖5-12所示<

15、/p><p>　?。┌逍慰刂频膬?nèi)容</p><p><b>　　1、縱向板厚控制</b></p><p>　　鋼板軋制是與定尺長度豹增大，縱向厚差的減小 板厚尺寸進(jìn)級(jí)范圍的縮小、異形扳軋制及平面板形控制的需要等有關(guān)。縱向扳厚控制越來越受到重視。并已成為現(xiàn)代化中厚板軋機(jī)板形控制所必不可缺的重要手段</p><p>　　在軋

16、制過程中影響頒行的因素主要有坯料厚度偏差，軋件頭尾溫差，黑印，原料強(qiáng)度與硬度不同，軋機(jī)剛度變化，軋輥的磨損、壓扁、撓度及偏心，壓下裝置調(diào)整與檢測偏差等諸多因素，例如軋輥的磨損：軋件與工作輥及工作輥與支撐輥之間的互相摩擦使軋輥的磨損不均勻從而影響輥縫形狀，以此來影響到軋件的板型。使得鋼板縱向板厚不斷變化。 由于中厚扳軋機(jī)軋制速度的不斷提高，5O年代開發(fā)的電動(dòng)AGC已滿足不了負(fù)載情況下快速調(diào)整板厚偏差豹要求。1964年美國伯思斯港廠4064

17、mm 厚板軋機(jī)首先開始使用液壓AGC。經(jīng)3O多年不斷地改進(jìn)與完善，目前，國內(nèi)外中厚板軋機(jī)上已普遍采用這一技術(shù)。</p><p>　　AGC 是根據(jù)材料變形抗力或入口側(cè)鋼板厚度偏差來控制壓下量，使長度方向厚度恒定或很少變動(dòng)。作為板厚控制基礎(chǔ)的厚度計(jì)AGC(GMS AGC)是 板厚計(jì)算公式所計(jì)算出的軋制中的板厚來控制鋼板實(shí)際厚度． GMS AGC有前饋(FF AGC)與反饋(FB AGe)~分</p>

18、<p>　　FF AGC是從前一道次鋼板匠度方向的扳厚偏差及實(shí)際軋制力，來預(yù)測下一道次軋制模型，并以下一道次板厚偏差為零來進(jìn)行控制。以前， FFAGC用于響應(yīng)性慢的屯動(dòng)AGC ；現(xiàn)在， 以響應(yīng)速度快近接 射線的測厚儀測出板厚，并得知軋制力變化。利用FF AGC調(diào)整輥縫，并考慮測厚延時(shí)、AGC響應(yīng)滯后和后滑率等因素，即可隨時(shí)跟蹤縱向板厚變化，實(shí)現(xiàn)全長扳厚高精度的控制，達(dá)到551xm 的偏差要求。若FFAGC與超補(bǔ)償AGC 相配合

19、，對黑印部位進(jìn)行過壓下，則可以補(bǔ)償厚差。</p><p>　　FB AGC是隨時(shí)反饋實(shí)際軋制參數(shù)，根據(jù)其測量結(jié)果進(jìn)行板厚控制。FB AGC有相對值(鎖定值)AGC和絕對值(目標(biāo)厚度)AGC之分 前者是采用設(shè)定軋制力與開始軋制時(shí)的實(shí)際軋制力相比，并鎖定頭部厚度這一方式來補(bǔ)償厚度變化 一般相對值A(chǔ)GC 用在開始道次，最后幾道次則用絕對值A(chǔ)GC，但若軋制力之差達(dá)2500MPa以上時(shí)，應(yīng)繼續(xù)用相對值A(chǔ)GC。由于軋制力變化

20、而引起的板厚變化，則采用絕對值A(chǔ)GC加以補(bǔ)償以達(dá)到目標(biāo)厚度。</p><p>　　液壓AGC (HAGC)除了具有上述的軋前輥縫設(shè)定、控制縱向板厚變化黑印修正及頭部鎖定等功能之外，還用于MAC 、ATLAS 、DBR及返回咬入法等扳形控制手段，以及錐形、梯形、圓形、異寬、異厚、帶肋及防撓等異形扳的軋制中。為此，要求HAGC 具有較高的性能，可將響應(yīng)性快的直動(dòng)型伺服閥直接安置于液壓缸上，以提高其響應(yīng)性， 而壓下由直

21、接數(shù)字系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制，即}瘦壓缸位置控制由數(shù)字信息處理機(jī)來執(zhí)行， 這樣可大大提高其控制精度。</p><p>　　日本鹿島廠厚板軋機(jī)采用近接測厚儀式自學(xué)習(xí)與監(jiān)控的FFAGC后．實(shí)現(xiàn)了全K板厚高精度控制，也使平面板形與板寬控制水平大大提高一步。</p><p><b>　　2．橫向板形控制</b></p><p>　　中厚板的橫向板形控制義稱為凸度

22、扳形控制。</p><p>　　由于中厚扳凸度的存在會(huì)使板厚偏差值增大，這對任何構(gòu)件均有不良的影響，特別是對橋梁和多層容器的性能影響更大，容易產(chǎn)生彎曲和剪切應(yīng)力，降低工作應(yīng)力與安全系數(shù)。另外，當(dāng)一塊寬扳剖分為兩條板時(shí)，將造成鋼板兩邊厚度不一致，這也會(huì)影響到用戶的使用。因此，現(xiàn)代中厚板生產(chǎn)已將減少鋼板凸度提高到非常重要的地位，它是提高生產(chǎn)效益的一項(xiàng)重要措施</p><p>　　中厚板凸度是由

23、軋輥撓度、不均勻磨損、溫度變化、輥型不適及偏心等因素所造成的．另外，軋機(jī)剮度和軋件溫差對其影響也很大。其中，軋輥撓度對鋼板凸度的影響昂為明顯。因此，許多減少鋼板凸度的措施都是從減少軋輥撓度出發(fā)的 早期采用過燙輥的辦法，目前所采用的補(bǔ)償與修正軋輥撓度的措旌有加大支承輥及機(jī)架立柱斷面，合理設(shè)計(jì)機(jī)架、輥系、原始輥型，由寬扳至窄扳的軋制順序，彎：[作軋輥，彎支承輥，同時(shí)彎【 作軋輥利支承輥，以及采用階梯輥、VC輥、HCW 軋機(jī)、PC軋機(jī)及CVC

24、軋機(jī)等，現(xiàn)將中厚扳橫向板形控制的幾種主要方式列表3， 可以進(jìn)行比較。</p><p>　　中厚板的橫向板形控制雖逐漸完善起來，但仍朱達(dá)到理想的階段 各公司均以白有技術(shù)為基礎(chǔ)，探索出各白的控制方式，總的目標(biāo)是趨向丁綜合控制。</p><p>　　目前，若單一采用彎輥裝置米控制鋼扳凸度變化，則控制范同比較窄，且很不穩(wěn)定。因?yàn)?，生產(chǎn)中隨著軋制鋼板塊數(shù)的增加，軋輥不均勻磨損加大，對鋼板凸度的控制能

25、力隨之逐漸減弱， 義無法進(jìn)行輥型的動(dòng)態(tài)變動(dòng)，因此，控制的局限性很大。雖然彎輥后可減少換輥次數(shù)，延 換輥周期，但換輥周期還取決于軋輥表面的光潔度 因而白60年代中厚板軋機(jī)采用彎輥技術(shù)以來，其控制橫向板型的效果并不明顯，故許多軋機(jī)已停用這一方法。并且7O年代開始， 由于支承輥直徑的加粗， 使彎支承輥技術(shù)已被放棄。</p><p>　　近幾年來，日本和德國都在研制可靈活控制橫向扳形的新型中</p><

26、;p><b>　　表2 橫向板型控制</b></p><p>　　厚扳軋機(jī)，這些軋機(jī)都配有彎工作軋輥裝置，使其可發(fā)揮出應(yīng)有作用。目前，除PC軋機(jī)有2套在生產(chǎn)以外，其它型式軋機(jī)都只有1套在試生產(chǎn)中，至今還沒有一種型式被廣泛推廣與肯定。</p><p>　　3、平面板形的控制及典型缺陷</p><p><b>　?。?）板型控制&l

27、t;/b></p><p>　　申厚板軋制需要展寬操作，不但在扳坯度方向軋制，而且寬度方向也要軋制，這造成鋼板4個(gè)邊都會(huì)有不均勻的變形。中厚扳長度比冷熱帶短很多，成材率低沏頭尾及切邊損失約占金屬損耗的一半以上。減少頭尾的魚尾與舌頭，以及邊部的鼓肚、塌邊、迭疊及鐮刀彎等不規(guī)整變形的損失，使之接近于矩形鋼板，是中厚扳平面扳形控制的目的，在減少切頭尾方面，軋機(jī)操作者將鋼坯對中，扶正后再送人軋機(jī)，避免了咬偏、咬斜而

28、產(chǎn)生較大的斜頭尾；在軋制過程中，用導(dǎo)向桿進(jìn)行道次間自動(dòng)調(diào)整方法，主要用于調(diào)整鋼板因軋機(jī)剛性產(chǎn)生的左右偏差、正反轉(zhuǎn)之差，以及板坯厚度左右偏差，來預(yù)防軋制后產(chǎn)生的鐮刀彎?？刂坪冒逍魏螅羟杏嗔孔匀痪蜏p小，它己成為提高成材率的極為有效的措施。</p><p>　　妨礙中厚板矩形化的主要因素是展寬工序。另外，板坯形狀、尺寸、黑印，軋機(jī)剛度，軋輥撓度、輥型、磨損及偏心， 以及軋件溫差等因素對平面扳形的影響也很大。</

29、p><p>　　目前， 中厚板平面板形控制方式除水島自動(dòng)平面板型控制法、道次間自動(dòng)平整、法狗骨軋制法、立輥軋制法返回咬入法幾種以外， 許多廠都有自家的專利技術(shù)，并且很多都是從一項(xiàng)技術(shù)衍生與發(fā)展表3 國外主要廠家采用的平面控制技術(shù)</p><p>　　起來的，各種方式有自己的功能，其中日本水島廠創(chuàng)制的MAS法使用比較普遍。 1989年我國舞鋼創(chuàng)制的返回l咬入法對鋼錠軋制成鋼板也起到了很好作用。&

30、lt;/p><p>　　7O年代連鑄扳坯數(shù)量迅速增加，鋼錠急劇減少。當(dāng)時(shí)．中厚扳軋機(jī)的產(chǎn)量比收得率更受重視， 曾出現(xiàn)過“立輥無用論” 。9O年代開始， 軋機(jī)開【率頻頻下降， 而提高收得率，降低成本已成為主題。近幾年來．在中厚板軋機(jī)上附設(shè)立輥軋機(jī)又被重視起來，一些原先預(yù)留有立輥軋機(jī)的中厚扳軋機(jī)紛紛安裝上新的立輥軋機(jī)，有的新建機(jī)組也上了立輥軋機(jī)， 取得了應(yīng)有的效益。</p><p>　　日本發(fā)明了

31、無切邊軋制厚板的生產(chǎn)技術(shù)，它可采用銑邊加工邊部方式，每邊加上量可控制在20ram 以下。銑邊機(jī)布置在切邊與切頭剪之聞，為螺旋直線切削型，銑刀直徑為0]000ram ， 2 把刀， 進(jìn)刀速度為42ram／rain，每邊銑邊量可達(dá)25ram ，板厚為4．5—80ram 銑削采用中心、邊部及直線3個(gè)位置控制，板寬精度可達(dá)±o．5mm以下，保證用戶不需要再加工。</p><p>　　但是，中厚板軋機(jī)附設(shè)立輥軋機(jī)

32、后軋機(jī)產(chǎn)量會(huì)有所下降，～般達(dá)10％ 20％，而成材率則可提高1％---3％．取舍時(shí)必有所權(quán)境另外，在精軋機(jī)上附設(shè)立輥軋機(jī)時(shí)，還有一個(gè)寬厚比不得大于150的橫向剛性問題，雖然采用了壓輥等措施補(bǔ)救此限制，但至今操作仍不理想， 尚需有一段實(shí)踐提高的過程。</p><p><b>　　三、 結(jié)論</b></p><p>　　熱軋四輥可逆軋機(jī)是繼二輥可逆軋機(jī)和三輥勞特軋機(jī)之后代

33、表著新一代軋制水平的軋機(jī)。在保證較大的軋制力的條件下，采用閉口式機(jī)架及快速換輥小車的換輥系統(tǒng)，再加上液壓彎輥技術(shù)的應(yīng)用，更好的控制了板形，壓下裝置采用壓下螺絲和液壓配合使用，大行程的壓下采用壓下螺絲螺母壓下，較精確的壓下采用液壓壓下。通過對四輥熱軋板帶軋機(jī)結(jié)構(gòu)的分析，使我們對四輥熱軋板帶軋機(jī)的結(jié)構(gòu)有了較為系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，對以后的板帶熱軋機(jī)的升級(jí)起到了借鑒的作用。</p><p>　　通過對板形控制的分析，使我們認(rèn)識(shí)到

34、了影響板形的因素，但中厚板的板形控制由于眨寬多，道次往復(fù)軋制，需要轉(zhuǎn)鋼操作，田此，控制難度較人。雖然該技術(shù)已發(fā)展多年，但目前仍處 發(fā)展和完善階段，特別是橫向板形控制和精軋立輥軋邊技術(shù)，至今還處于開發(fā)階段，并未找到一個(gè)理想的控制方式。中厚扳扳形控制是一項(xiàng)報(bào)有發(fā)展前途的技術(shù) 它可以使坯軋制成近似矩形的鋼板，切頭尾及切邊的余鼙很少， 成材率達(dá)96％ 以上：軋制成不切邊或齊邊鋼板，只切頭尾、不切邊或銑邊，成材率選97％Ll上：軋制成矩形鋼板，

35、既不切頭尾， 也不切邊，成材率可達(dá)98％ 上，只有燒損與取試樣的消耗。目前，世界上還沒有一個(gè)廠能夠生產(chǎn)出矩形鋼板， 應(yīng)該向此方向努力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。ㄒ唬┲泻癜迳a(chǎn) 張景進(jìn) 北京冶金出版社 2005 .3</p><p>　?。ǘ┸堜摍C(jī)械 文慶明 化學(xué)工業(yè)出版社 2004.