【文章內(nèi)容簡介】 常板型，引起操作事故甚至設(shè)備事故，若不很好加以控制，將不能保證冷軋的正常進行。 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 。 通過 改變卷取機，開卷機及軋機主電機的轉(zhuǎn)速以及各架壓下可以使軋制力，張力在較大的范圍內(nèi)變動。借助準確可靠的測試儀，并使之與自動控制系統(tǒng)結(jié)成閉環(huán)，可以按要求實現(xiàn)恒張力控制，配備這種張力閉環(huán)控制系統(tǒng)是現(xiàn)代冷軋機的起碼要求。 生產(chǎn)中張力的選擇主要是平均單位 z? ，從理論上講，單位張力似乎應(yīng)當盡量選的高一些，但是不應(yīng)超過帶鋼的屈服極限 s? ，根據(jù)經(jīng)驗，一般軋機 z? =（ ~） s? ；而冷軋薄帶剛 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。由于加工硬化，使金屬變形抗力增大，軋制壓力升高，金屬的塑性降低，容易產(chǎn)生脆斷。當鋼種一定時，加工硬化程度與冷軋的變形程度有關(guān)，變形程度愈大，加工硬化愈嚴重。加工硬化 超過一定程度后，因金屬過于硬脆而不能繼續(xù)軋制。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。 在冷軋生產(chǎn)過程本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 6 中，每次軟化退火之前完成的冷軋工作稱為一個“軋程”，在一定的條件下，鋼質(zhì)愈硬，成品愈薄，所需之軋程愈多 。 冷軋中采用工藝冷卻 冷軋過程中變形熱與摩擦熱使軋件和軋輥溫度升高，故需要采用有效的人工冷卻。軋制速度越高，冷卻問題顯得尤為重要。如何合理的強化冷卻過程的冷卻已成為發(fā)展現(xiàn)代冷軋機的 重要的研究課題。實驗研究與理論分析表明，冷軋板 帶鋼的變形功有 84%~88%轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使軋件與軋輥的溫度升高。因此我們必須 采取適當?shù)拇胧?吸走或控制這部分熱量，即便變形發(fā)熱率，單位時間發(fā)出的熱量 q 。其表達式為： BqhJ?? ??? ? ? ? 式中 系數(shù) ?= ~ ?—— 小于 1 的修正系數(shù)； B—— 所軋材的寬度 ； J —— 機械功的熱當量 ； ? —— 軋制時的平均單位壓力 ； ?—— 軋制速度； h? —— 該道次的絕對壓下量 。 油的冷卻能力比水差得多。 水是比較理想的冷卻劑，因其比熱大，吸熱率比較高且成本低廉。水的比熱比油大一倍，熱傳導(dǎo)率為油的 倍，揮發(fā)潛熱大 10 倍以上。由于水具有如此優(yōu)越的吸熱的性能， （只有某些特殊的軋機，由于工藝潤滑與軋輥軸 承共用一種潤滑劑，才采用全部油冷，但為了保證冷卻效果，需給予足夠大油量。）固大多數(shù)生產(chǎn)軋機都傾向與水或以水為主的冷卻劑。從實現(xiàn)強大軋制的角度來看，我們所關(guān)心的是如何提高冷卻液的冷卻能力，即提高冷卻效果。有物理學(xué)可知一定質(zhì)量的液體在單位時間內(nèi)所吸收的熱量可表示為： 12()q m t t c??? 式中 m—— 單位時間所需冷卻液的體積 ； ? —— 比重； c—— 冷卻液的比熱 ； 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 7 2t 、 1t —— 冷卻液前后的溫度。 由此 可知，在冷卻液種類和冷卻系統(tǒng)均一定的情況下，為增加 q，只有增加流量m，但這往往受到原有冷卻設(shè)施的限制，所以通常是改變冷卻液的種類和增加冷卻液的溫度來增加其吸熱能力。冷卻液簡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，實際資料表明，即使在采用有效的工藝冷卻的條件下 ，冷軋板卷在卸卷后的溫度優(yōu)勢仍達 130~150oc ，甚至還要高，由此可見在軋制變形區(qū)的料溫一定比這還要高，輥面溫度過高會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。 此 外，從其對冷軋過程本身的影響來看，輥溫的反常現(xiàn)象以及輥溫分布規(guī)律的反?；蛲蛔兙鶎?dǎo)致正常輥面條件的破壞，直接有害于板形與軋制精度。同時，輥面過高也會使冷軋工藝潤滑劑失效（油膜破裂），使冷軋不能順利進行。 因此 ，為了保證冷軋的正常生產(chǎn)，對軋 輥和軋件必須應(yīng)采取有效的冷卻和控溫措施。 冷軋中的工藝潤滑 生產(chǎn)實踐與實驗表明，采用天然油脂作為冷軋的工藝潤滑劑在潤滑效果上優(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。 冷軋采用工藝潤滑的主要作用是減少金屬的變形抗力這不但有助于保證已有的設(shè)備能力條件下實現(xiàn)更大的壓力，而且還可使軋機能夠經(jīng)濟上可行的地生產(chǎn)厚度更小的產(chǎn)品。此外，采用有效的工藝潤滑也直接對冷軋過程的發(fā)熱率以及軋輥的溫度起到了良好的影響，在軋制某些產(chǎn)品時采用的工藝潤滑還可以防止金屬粘輥的作用。 冷軋潤滑效果 的優(yōu)劣誠然是衡量工藝潤滑劑的重要指標，但是一種真正有經(jīng)濟實用價值的工藝潤滑劑還應(yīng)來源廣，成本低，便于保存。并且易于軋后的板面去除，不留任何影響質(zhì)量的殘渣等特點。目前還只有為數(shù)不多的幾種工藝潤滑劑能滿足上述要求。但是，冷軋過程中油的耗用量還是相當大的。 現(xiàn)在，可以通過乳化劑的作用把少量油于大量水混合起來制成乳狀潤液?？梢暂^好的解決油的循環(huán)使用問題，在這種情況下水是作為冷卻劑與載油劑而起作用的。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 8 軋鋼技術(shù)的發(fā)展前景 軋鋼工業(yè)的技術(shù)進步主要集中在生產(chǎn)工藝流程的縮短和簡化上，最 終形成軋材 品種規(guī)格多樣化、 性能 高品質(zhì)化、控制管理計算機化等。未來 軋鋼工藝和技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾方面： (1) 軋制過程柔性化。板帶熱連軋生產(chǎn)中壓力調(diào)寬技術(shù)和板形控制技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了板寬的自由規(guī)程軋制。棒、線材生產(chǎn)的粗、中軋平輥軋 制 技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了部分規(guī)格產(chǎn)品的自由軋制。冷彎和焊管機也可實現(xiàn)自由規(guī)格生產(chǎn)。這些新技術(shù)使軋制過程柔性化。 (2) 鑄軋 — 體化。利用軋輥進行鋼材生產(chǎn)，因其過程連續(xù)、高效、可控且便于計算機等高新技術(shù)的應(yīng)用，在今后相當一段時間 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) 。在 2O世紀，由于連鑄 的發(fā)展，已經(jīng)逐步淘汰初軋工序。而連鑄技術(shù)生產(chǎn)的薄帶鋼直接進行冷軋，又使連鑄與熱軋工序合二為一。鑄軋的一體化，將使軋制工藝流程更加緊湊。同時，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。 (3) 軋制過程清潔化。在熱軋過程中，鋼的氧化不僅消耗鋼材與能源，同時也帶來環(huán)境的污染，并給深加工帶來困難。因此，低氧化燃燒技術(shù)和低成本氫的應(yīng)用都成為無氧化加熱鋼坯的基本技術(shù)。酸洗除鱗是冷軋生產(chǎn)中最大的污染源，新開發(fā)的無酸清潔型 (AFc)除鱗技術(shù)，可使帶鋼表面全無氧化物、光滑，并具有金屬光澤。 (4) 鋼材 的延伸加工。在軋鋼生產(chǎn)過程中，要不斷擴大多種鋼材的延伸加工產(chǎn)業(yè)，如開發(fā)自潤滑鋼板用于各種沖壓件生產(chǎn)，減少沖壓廠潤滑油污染；開發(fā)建筑帶肋鋼筋焊網(wǎng)等，把鋼材材料生產(chǎn)、服務(wù)延伸到各個鋼材使用部門。隨著工業(yè)的發(fā)展和軋鋼技術(shù)的進步，軋鋼工藝的裝備水平和自動控制水平不斷提高，老式軋機也不斷被各種新型 軋機所取代。按照我國走新型工業(yè)化道路的要求，軋鋼技術(shù)發(fā)展的重點 轉(zhuǎn)移到可持續(xù)發(fā)展上 來 。 (5) 高新技術(shù)的應(yīng)用。軋鋼技術(shù)取得重大進步的主要特征是信息技術(shù)的應(yīng)用。板形自動控制，自由規(guī)程軋制，高精度、多參數(shù)在線綜合測試等高新技術(shù)的 應(yīng)用使軋鋼生產(chǎn)達到全新水平。軋機的控制已開始由計算機模型控制轉(zhuǎn)向人工智能控制，并隨著信息技術(shù)的發(fā)展，將實現(xiàn)生產(chǎn)過程的最優(yōu)化，使庫存率降低，資金周轉(zhuǎn)加快，最終降低成本。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 論文主要研究內(nèi)容 本設(shè)計 主要對 19 0 / 50 0 45 0? ? ?四輥冷軋機的軋輥系統(tǒng)， 軋輥是軋鋼機在工作中直接與軋件接觸并使金屬產(chǎn)生塑性變形的重要部件 ，是軋制板材的作用部件，軋輥的設(shè)計制造好壞直接關(guān)系到產(chǎn)品的板形、質(zhì)量以及整個軋鋼機的外形尺寸、加工能力等一系列問題。 對 所需要的尺寸參數(shù)進行計算確定，對軋輥進行必要的校 核， 并且 根據(jù)軋輥尺寸 實際應(yīng)用情況選擇合適的軸承 。 結(jié)合所學(xué)知識設(shè)計 VB 計算程序，對軋制力的計算建立了模型，使后續(xù)道次的計算簡便準確。另外根據(jù)實習參觀和結(jié)合以前經(jīng)驗繪出工程圖。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 第 2 章 設(shè)計方案的確定 工作制度 對于單機座軋機，有可逆式和不可逆的工作制度。本設(shè)計為單機座軋機， 現(xiàn)分述如下： 可逆式工作制度 可逆式工作制度是當一道軋完之后，為了能在原來的軋輥間進行下一道軋制，將軋輥反轉(zhuǎn)，這樣軋件便在軋輥間反復(fù)進行軋制。在這種工作制度下，軋件的咬入和拋出也是 在降低扎輥轉(zhuǎn)速的情況下進行的。 目前，對單機座小型冷帶軋機，采用可逆式有很多有優(yōu)點，它能大大提高生產(chǎn)效率，以減少板帶鋼的吊運與安裝。 不可逆式軋機工作制度 不可逆式的工作制度應(yīng)用最廣，在這種工作制度下，每個軋輥的旋轉(zhuǎn)方向不變，而軋輥的轉(zhuǎn)速則有不變與 可變的兩種。根據(jù)軋制速度來分析，不可逆式工作制度在實際生產(chǎn)操作中 有以下幾種運轉(zhuǎn)方式 ： （ 1） 幾乎保持嚴格不變的軋制速度； （ 2）軋件通過時，軋制速度稍微降低； （ 3） 僅在軋機調(diào)整時才調(diào)節(jié)速度 ； （ 4） 在軋件通過時，在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)軋制速度 。 主 傳 動形式 目前，小型四輥冷軋機的主轉(zhuǎn)動方式有 三種： （ 1） 傳動 工作輥 （ 2） 傳動 支撐輥 （ 3） 單輥傳動 電機通過減速器與齒輪座來直接傳遞工作輥，這種形式對于軋制過程比較有利，但是對于較小的軋機，它又受到工作輥輥頸和方向接軸所能傳遞的扭轉(zhuǎn)力矩的限制，而傳遞工作輥不能達到要求時，就需傳遞支撐輥，而傳遞支承輥是靠摩擦力來傳遞工本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 11 作輥的。這樣將會碰到關(guān)于工作輥力的傳遞問題，這就是要增大軋輥的傳動部件。同時還要考慮軋輥與軋件間的打滑問題。 因此， 為了解決上述問題，防止出現(xiàn)支承輥斷輥、工作輥方頭扭斷等現(xiàn)象，可采用異徑軋制、單輥驅(qū)動等措施來解決 。 本次設(shè)計由于軋制力與軋制力矩不是很大，故不需考慮此問題，但同時采用單輥驅(qū)動又會帶來一系列新的問題。由于采用單輥傳動，使兩個工作輥自然會產(chǎn)生一定的速度差，從而使軋制力有所降低，據(jù)實際分析證明，當變形區(qū)長度上出現(xiàn)搓扎區(qū)，一般可能使軋制壓力下降約 5~20%。由于單傳動軋制時上下輥速度的配合是自然的，過程簡單易行，無需復(fù)雜的控制系統(tǒng)。采用異徑軋制，并盡可能的減小空轉(zhuǎn)輥的直徑，充分發(fā)揮小輥的軋制可降低軋制壓力的優(yōu)點，以保證受力零件的正常工作，同時又有利于增大壓下量，減小道次，從而提高軋機的工作效率。 對于普通的四 輥軋機 ，盡管其主機列通常是有主電機通過減速機和齒輪座傳遞兩個工作輥，但是在預(yù)壓力作用下， 由于工作輥徑的差別等原因，給冷軋薄帶鋼軋機的傳動帶來很大的影響， 在薄帶軋制中常出現(xiàn)量接軸傳動力矩的分配不均，某個接觸力矩為零或趨近于零。由于輥頸差事實上不可能消除，使用較大的預(yù)壓力亦是必要?？梢哉J為，軋輥的傳動力矩在兩軋輥上的分配并不總是大致想當相等的。在運轉(zhuǎn)中的軋機上，即從軋輥空轉(zhuǎn)，壓靠以至軋制 階段，輥頸稍大的軋輥接觸中傳動力矩永為正值，而輥頸稍小者，其傳動 力矩可在負值至正值的廣大范圍內(nèi)變化，者是薄帶鋼軋制的軋機傳動特 點，對于這類軋機，在一定的條件下實際上是單輥傳動的。一般看來，當軋件較薄時使用預(yù)壓力較大，直徑稍小的軋輥上，其傳動接觸可能實際上不起作用，甚至反而有害。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，有可能實現(xiàn)單輥傳動。 在主機列中，自然可將齒輪座從設(shè)計中取消，減小設(shè)備的投資，降低動力傳傳遞的能量消耗，從而取得一定的經(jīng)濟效果，并可充分利用換輥，在操作上也會有許多方便 。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 壓下裝置的結(jié)構(gòu)形式 壓下裝置目前有液壓壓下和電動 壓下兩種結(jié)構(gòu)型式。 液壓壓下 在冷軋機組和平整機上，可以 采用“壓下式”也可以采用“壓上式”。采用“壓上式”時，在軋機上部可以設(shè)置不帶剛壓下的電動壓下機構(gòu)以便做大行程的調(diào)整?！皦合率健钡囊簤焊自O(shè)置在機架的上部，這種結(jié)構(gòu)造價較高，所需的液壓缸行程也很大，它的懸掛裝置較為復(fù)雜，而且為了適應(yīng)磨損后的軋輥直徑，許配備不同厚度的墊塊。但它的最大優(yōu)點是電液伺服閥可裝在液壓缸附近，這不僅提高液壓缸的反應(yīng)速度，而且伺服閥的工作條件好，維護也方便。 液壓壓下裝置是用液壓缸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓下螺絲、螺母來調(diào)整軋輥輥縫的。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)及檢測儀表及運 算控制系統(tǒng)。與電動壓下裝置相比較，液壓壓下裝置有如下特點： （ 1） 快速響應(yīng)性好，調(diào)整精度高 ； （ 2） 機械傳動效率高； （ 3） 便 于快速換輥，提高軋機作業(yè)率； （ 4）過載保護簡單，可靠。 電動壓下 電動壓下是最常用的上輥 調(diào)整裝置。通常包括：電動機、減速器、制動器、壓下螺絲、壓下螺母、壓下位置指示器、球面墊塊和測壓儀等，在可逆式板軋機的壓下裝置中，有的還安裝有壓下螺絲回松機構(gòu)，以處理卡鋼事故。 壓下裝置的結(jié)構(gòu)與軋輥的移動距離、壓下速度和動作頻率等有密切的聯(lián)系。按照壓下速度，電動壓下裝置可分為快速壓下裝置 和板帶壓下裝置兩大類。 1. 快速壓下裝置 由于其壓下速度一般大于 1mm/s，故稱為快速壓下裝置。按照傳動