【正文】 will be strictness under the heavy roll force. Therefore, it’s important to design the rollers’ size and choose of the material, it is must to checkout the rollers and the bearings.Keywords：4high cold rolling mill、roller、roller bearing、roll force本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)III前言50 年代以來(lái)，我國(guó)的鋼鐵工業(yè)取得了巨大的成就，軋鋼生產(chǎn)是將鋼錠或鋼坯軋制成鋼材的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。到 20 世紀(jì) 70 年代初，軋機(jī)的軋輥直徑已增大到了 1500mm。因此，具有更加靈活性軋制品種多、使用要求低的四輥單機(jī)座軋機(jī)也得到了不斷的改進(jìn)和發(fā)展，在中小型鋼廠中得到廣泛的應(yīng)用。針對(duì)目前的現(xiàn)狀和達(dá)到本次設(shè)計(jì)的目的，我有幸去濟(jì)鋼進(jìn)行了實(shí)習(xí)，在具有先進(jìn)技術(shù)水平的中板廠、中厚板廠、冷連軋廠、熱連軋廠等廠的參觀學(xué)習(xí)中，掌握了一些冶金機(jī)械知識(shí)并對(duì)軋機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理等有了一定的了解認(rèn)識(shí)。新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的出現(xiàn)，使冶金生產(chǎn)發(fā)生了巨大的變化，中國(guó)的鋼鐵工業(yè)也在迅速的發(fā)展，鋼產(chǎn)量已躍居世界第一，但主要還是資源消耗式增長(zhǎng)，離世界先進(jìn)的冶金水平還有一定的差距，這就要求我們要不斷地對(duì)軋鋼機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，只有這樣才能使我國(guó)的鋼鐵工業(yè)走到世界的前列。60 年代末，隨著二次冷軋機(jī)和箔材軋機(jī)，平整軋機(jī)光整軋機(jī)的出現(xiàn)，使冷軋的可軋厚度大大減少，目前，最小可達(dá) 。自此以后，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，冷軋都得到廣泛應(yīng)用，軋輥軸頸和軸承的改進(jìn)也促進(jìn)了冷軋機(jī)的應(yīng)用。為了提高產(chǎn)量，冷卷卷重已達(dá) 60t。對(duì)于高速、高產(chǎn)量的帶鋼冷連軋機(jī)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制。4）萬(wàn)能式板坯初軋機(jī)迅速發(fā)展，軋機(jī)帶有立輥，減少軋件翻鋼道次和軋制時(shí)間。冷連軋及普遍應(yīng)用了液壓彎輥技術(shù)，設(shè)置板形儀及靈敏的液壓系統(tǒng)，改善工藝?yán)錆?rùn)技術(shù)，特別是研制出一批有效控制板形的新軋機(jī)，如 HC 軋機(jī)、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)2CVC 軋機(jī)、UC 軋機(jī)等。這樣可提高酸洗、冷軋工序的成材率 1%～3%，提高機(jī)時(shí)產(chǎn)量 30%～50% ，減少中間倉(cāng)庫(kù) 5000～10000 ，降低投資及生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。HC 軋機(jī)正逐步代替具有100 多年歷史的普通四輥軋機(jī)。按機(jī)架排列方案分為單機(jī)可逆（不可逆）式與連續(xù)多機(jī)軋制式兩種。二輥可逆式軋機(jī)也可用于軋制軌梁和中厚板。機(jī)座是由四個(gè)位于同一垂直平面內(nèi)的水平軋輥組成，軋制是在兩個(gè)工作輥中間進(jìn)行的。3） 六輥式軋機(jī)：工作輥靠另一側(cè)卷行彈簧撐開(kāi)，壓下螺絲有電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)，工作輥軸承為抗磨式，而支承輥則采用油膜軸承。其主要特點(diǎn)如下：(1) 具有好的控制性。4） 偏八輥式軋機(jī)：其工作輥直徑約為支承輥直徑的六分之一，且中心線相對(duì)上下支承輥中心連線有較大偏移。由于有多層中間輥和支承輥支承，工作輥的直徑可大大減小，而機(jī)座的剛度與強(qiáng)度都很高。多輥軋機(jī)多用作生產(chǎn)冷軋薄帶鋼。單位張力 是作用在帶材斷面 A 上的平均張z?本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)5應(yīng)力： ( )zTA??2/Kgm式中 T——總張力。因此，防止跑偏的方法有：（1）采用張力軋制；（2）采用凸形輥縫；（3）采用導(dǎo)板夾逼。z?s 冷軋中產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象在冷軋中，冷軋是在金屬再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的軋制，金屬的晶粒被破碎且不能產(chǎn)生再結(jié)晶回復(fù)，導(dǎo)致金屬產(chǎn)生加工硬化。因此板帶經(jīng)一定的冷軋總變形量之后，須經(jīng)熱處理（再結(jié)晶退火或固溶處理） ，恢復(fù)塑性，降低變形抗力，以利于繼續(xù)軋制。如何合理的強(qiáng)化冷卻過(guò)程的冷卻已成為發(fā)展現(xiàn)代冷軋機(jī)的重要的研究課題。h?油的冷卻能力比水差得多。 ）固大多數(shù)生產(chǎn)軋機(jī)都傾向與水或以水為主的冷卻劑。冷卻液簡(jiǎn)單地噴澆在軋輥和軋件上，與高壓冷卻液霧化，冷卻效果大大不同，實(shí)際資料表明，即使在采用有效的工藝?yán)鋮s的條件下，冷軋板卷在卸卷后的溫度優(yōu)勢(shì)仍達(dá) 130~ ，甚至還要高，由此可見(jiàn)在軋制變形區(qū)的料溫一150oc定比這還要高，輥面溫度過(guò)高會(huì)引起工作輥淬火層硬度的下降，并有可能促使淬火層內(nèi)發(fā)生組織分解（殘余奧氏體的分解） ，使輥面出現(xiàn)附加的組織應(yīng)力。 冷軋中的工藝潤(rùn)滑生產(chǎn)實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)表明，采用天然油脂作為冷軋的工藝潤(rùn)滑劑在潤(rùn)滑效果上優(yōu)于礦物油，這是由于天然油脂與礦物油在分子的結(jié)構(gòu)上與特性上有質(zhì)的差別所致。并且易于軋后的板面去除，不留任何影響質(zhì)量的殘?jiān)忍攸c(diǎn)?？梢暂^好的解決油的循環(huán)使用問(wèn)題，在這種情況下水是作為冷卻劑與載油劑而起作用的。棒、線材生產(chǎn)的粗、中軋平輥軋制技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了部分規(guī)格產(chǎn)品的自由軋制。利用軋輥進(jìn)行鋼材生產(chǎn)，因其過(guò)程連續(xù)、高效、可控且便于計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)的應(yīng)用，在今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，以輥軋為特征的連續(xù)軋鋼技術(shù)仍將是鋼鐵工業(yè)鋼材成型的主流技術(shù)。同時(shí)，低能耗、低成本的鑄軋一體化，也是棒、線、型材生產(chǎn)發(fā)展的方向。酸洗除鱗是冷軋生產(chǎn)中最大的污染源，新開(kāi)發(fā)的無(wú)酸清潔型(AFc)除鱗技術(shù)，可使帶鋼表面全無(wú)氧化物、光滑，并具有金屬光澤。按照我國(guó)走新型工業(yè)化道路的要求，軋鋼技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到可持續(xù)發(fā)展上來(lái)。軋機(jī)的控制已開(kāi)始由計(jì)算機(jī)模型控制轉(zhuǎn)向人工智能控制，并隨著信息技術(shù)的發(fā)展，將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的最優(yōu)化，使庫(kù)存率降低，資金周轉(zhuǎn)加快，最終降低成本。另外根據(jù)實(shí)習(xí)參觀和結(jié)合以前經(jīng)驗(yàn)繪出工程圖。目前，對(duì)單機(jī)座小型冷帶軋機(jī)，采用可逆式有很多有優(yōu)點(diǎn)，它能大大提高生產(chǎn)效率，以減少板帶鋼的吊運(yùn)與安裝。這樣將會(huì)碰到關(guān)于工作輥力的傳遞問(wèn)題，這就是要增大軋輥的傳動(dòng)部件。由于采用單輥傳動(dòng)，使兩個(gè)工作輥?zhàn)匀粫?huì)產(chǎn)生一定的速度差，從而使軋制力有所降低，據(jù)實(shí)際分析證明，當(dāng)變形區(qū)長(zhǎng)度上出現(xiàn)搓扎區(qū)，一般可能使軋制壓力下降約 5~20%。由于輥頸差事實(shí)上不可能消除，使用較大的預(yù)壓力亦是必要。另一方面，由于軋件較薄，又是成卷軋制的，咬入條件能夠保證，有可能實(shí)現(xiàn)單輥傳動(dòng)。采用“壓上式”時(shí)，在軋機(jī)上部可以設(shè)置不帶剛壓下的電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)以便做大行程的調(diào)整。在這一裝置中，除液壓缸外，還有與之配套的伺服閥、液壓系統(tǒng)及檢測(cè)儀表及運(yùn)算控制系統(tǒng)。壓下裝置的結(jié)構(gòu)與軋輥的移動(dòng)距離、壓下速度和動(dòng)作頻率等有密切的聯(lián)系。2. 板帶軋機(jī)電動(dòng)壓下裝置本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)13冷、熱軋板帶軋機(jī)的電動(dòng)壓下速度約為 ~。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)壓下機(jī)構(gòu)時(shí)，不僅應(yīng)滿足壓下的工藝要求（壓下速度、加速度、壓下能力及壓下螺絲的單獨(dú)調(diào)整方式等） ，而且還應(yīng)考慮其他因素，如：電動(dòng)機(jī)、減速器能否布置得開(kāi)；換輥、檢修和處理事故時(shí)，吊車吊鉤能否進(jìn)入；設(shè)備檢修是否方便等。液壓平衡裝置是由液壓缸產(chǎn)生的推力來(lái)進(jìn)行工作的，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，工作靈敏度高，平衡效果好，在小型冷軋機(jī)上廣泛使用。在某些情況下，由于受軋輥軸承尺寸的限制，可采用滾針軸承。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)15第 3 章 設(shè)計(jì)計(jì)算 軋制力能主要參數(shù)的確定第一道次加工過(guò)程中，鋼坯厚度由 被軋制到 .（1）本道次壓下量 = = =?01?（2）本道次壓下率 = =%0??%?.9527m10?（3）平均壓下率 由于存在加工硬化現(xiàn)象，在計(jì)算冷軋薄板平均單位壓力時(shí)，軋件材料變形阻力（對(duì)冷軋亦可稱為屈服極限）需按考慮加工硬化后的選用。b （通常取 ， 。為計(jì)算方便取為常數(shù)，由表 31 查得取 ??表 31 冷軋低碳鋼時(shí)的摩擦系數(shù)（6）金屬材料變形抗力 ????式中 m—板帶軋制時(shí)取 m=。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，冷軋薄帶鋼是允許咬入角為 。l計(jì)算接觸面積實(shí)際是計(jì)算接觸弧長(zhǎng)度。lq?式中 ——考慮壓扁時(shí)的接觸弧長(zhǎng)度；39。?hR??、 、 公式聯(lián)解，一般可采用迭代法，其具體步驟如下：39。l本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)193）再將 帶入 計(jì)算公式，再求得 ；39。 39。1il?39。l件與軋輥的接觸面積和總軋制力。l——接觸弧長(zhǎng)度的水平投影 ；sinlRh???? ——軋制前后軋件平均高度；mh ——軋輥彈性模數(shù)，取 ；E210EMPa ——泊松比，對(duì)于鋼軋輥取 ；? .3?? ——常數(shù)， ，對(duì)于鋼軋輥取 。39。2 2101()(.5)(()2mlhsm ml lCeh h?????????因?yàn)?，整理得： ； 39。???? ?????將 代入式 求得： 39。mp39。39。?~.4????式中 ——咬入角， ；?arcos(1)72hR????取 ???則 。1fMRM1KRf??（1） 求軋制力矩 ZZPa?式中 ——軋制力；P ——軋制力臂，其大小與軋制力作用點(diǎn)及前后張力大小有關(guān)，a時(shí)， ，其中：10T?1sin2Da?——工作輥直徑；D——不考慮張力時(shí)軋制力作用點(diǎn)對(duì)應(yīng)的軋輥中心角；?本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)24 ——前后張力對(duì)軋制方向影響的偏轉(zhuǎn)角。工作輥的這種自由狀態(tài)會(huì)造成軋件厚度不均，軋輥軸承遭受沖擊，工作輥和支承輥之間正常摩擦關(guān)系將被破壞以及軋輥磨損加劇等不良后果。F根據(jù)工作輥力的平衡條件，正向軋制時(shí)，工作輥臨界偏移距 0102022 ())()() m??????????單向帶張力軋制時(shí)，工作輥應(yīng)向出口方向偏移，可取。 軋輥的基本尺寸及校核 軋輥的類型及結(jié)構(gòu)軋輥按照軋機(jī)類型可分為板軋機(jī)軋輥和型鋼軋機(jī)軋輥兩大類。軸頭和聯(lián)接軸相連，傳遞軋制扭矩。DdLl（1）軋輥名義直徑 和輥身長(zhǎng)度 。軋輥工作表面的每次重車量為 ，重磨量為 ，~~.5m使用。dl軋輥輥頸尺寸 和輥頸長(zhǎng)度 與軋輥軸承型式及工作載荷有關(guān)。r此設(shè)計(jì)軋輥軸承使用滾動(dòng)軸承，由于軸承外徑較大，輥頸尺寸不能過(guò)大，一般取， 。39。22145ll?（4）軋輥傳動(dòng)端的型式與尺寸本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)28軋輥除基本尺寸外，還有軸頭型式與尺寸的選擇問(wèn)題，本軋機(jī)為工作輥傳動(dòng)，傳動(dòng)端為雙鍵傳遞扭矩。1(0~)dm?39。2）軋輥的材質(zhì)、熱處理或加工工藝不合要求等。由于對(duì)影響軋輥強(qiáng)度的各種因素（如溫度應(yīng)力、殘余應(yīng)力、沖擊載荷值等）很難準(zhǔn)確計(jì)算，為此，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)軋機(jī)的彎曲和扭轉(zhuǎn)一般不進(jìn)行疲勞校核，而是將這些因素的影響納入軋輥的安全系數(shù)中（為了保護(hù)軋機(jī)其他重要部件，軋輥的安全系數(shù)是軋機(jī)各部件中最小的） 。在輥頸的 斷面和 斷面上彎曲1?2應(yīng)力應(yīng)滿足強(qiáng)度條件，即本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)30 ???????式中 ——總軋制 ； ? 、 —— 和 斷面的1d?2直徑， ， ；3m247d?圖 37 四輥軋機(jī)支承輥計(jì)算簡(jiǎn)圖 、 —— 和 斷面至支反力 處的距離， ， 1C21?22P135Cm?275?——許用彎曲應(yīng)力，對(duì)于合金鍛鋼軋輥，當(dāng)強(qiáng)度極限 時(shí)，bR 70~bMPa?。若認(rèn)為兩個(gè)軸承反力間的距離 等于兩個(gè)壓下3 l螺絲的中心距 ，而且把工作輥對(duì)支承輥的壓力簡(jiǎn)化成均布載荷（計(jì)算誤差不超過(guò)0l） 。(15)bNmPaR????????（3）工作輥與支承輥間的接觸應(yīng)力工作輥和支承輥之間承載時(shí)有很大的接觸應(yīng)力，在軋輥設(shè)計(jì)及使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行校核計(jì)算。最大壓應(yīng)力及接觸區(qū)寬度 可2b由下式計(jì)算。在軋輥接觸區(qū)中，除了需校核最大正壓力 外，對(duì)于軋輥體內(nèi)的最大切應(yīng)力也max?應(yīng)該進(jìn)行校核，如下圖 39 所示。 軋輥的變形計(jì)算 軋輥在軋制力和軋制力矩作用下，將發(fā)生彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、輥間彈性壓扁等變形，這些變形均不得超過(guò)允許值。 為軋制力， 為軋件寬度， 為qPb?bL輥身長(zhǎng)度， 為支反力作用點(diǎn)到輥邊的距離。?????帶入數(shù)值得： ??2?則支承輥輥身中點(diǎn)總撓度： ???（2）軋輥輥身中點(diǎn)與軋件邊緣處的撓度差值 39。12f??彎矩引起的 ??39。26?則軋輥輥身中點(diǎn)與軋件邊緣處的撓度差值： 39。f 39。 ??引力引起的 39。39。39。 212./K??帶入數(shù)值得： 39。39。 軋輥軸承的工作特點(diǎn)軋輥軸承是軋鋼機(jī)工作機(jī)座中的重要部件，由于各類軋機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作條件差別很大，因而必須采用不同類型的軸承。492NA主要參數(shù)： 125wFm?150D?? 基本額定載荷 38rCKN2or本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)38圖 313 雙列滾針軸承 軋輥軸承的校核 支承輥軸承強(qiáng)度校核支承輥軸承承受很大的軋制力，以承受軸向載荷為主。對(duì)于板帶軋機(jī)：rFa ~.1arF? 故 ， ， 。.?106 () hn????????????????? 工作輥軸承壽命校核工作輥的兩端各有兩個(gè)滾針軸承。3687FfK6 103129.() hnP?????????????????故兩軋輥的軸承均符合要求。但是在高軋制力時(shí)，機(jī)構(gòu)的變形會(huì)很明顯。本設(shè)計(jì)軋本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)41機(jī)為單機(jī)座小型四輥冷軋機(jī)，零部件多采用標(biāo)準(zhǔn)件，加工件要求加工精度和裝配精度很高，具有高剛性，所以外形尺寸緊湊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，便于安裝，維護(hù)費(fèi)用較低，比較適用于中小型鋼廠軋制低碳鋼。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)及有關(guān)參考資料，對(duì)所設(shè)計(jì)的題目進(jìn)行了縝密的考慮、對(duì)比，選擇方案，對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行主要參數(shù)的計(jì)算并做必要的檢驗(yàn)校核，使所學(xué)理論知識(shí)前后得到貫通，并且應(yīng)用于實(shí)踐，增強(qiáng)實(shí)際的動(dòng)手能力，開(kāi)闊了思維。眾多問(wèn)題的出現(xiàn)，使我更進(jìn)一步懂得了“書(shū)到用時(shí)方恨少”蘊(yùn)含的哲理及“學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)再學(xué)習(xí)”的