【文章內(nèi)容簡介】 冷軋機(jī)積累了一定經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)積極研制新型冷 軋機(jī)組。 冷軋帶鋼的發(fā)展前景 現(xiàn)代軋機(jī)發(fā)展的趨向是連續(xù)化﹑自動(dòng)化﹑專業(yè)化 、 產(chǎn)品質(zhì)量高 、 消耗低。 60 年代以來軋機(jī)在設(shè)計(jì)﹑研究和制造方面取得了很大的進(jìn)展 ， 使帶材冷熱軋機(jī)﹑厚板軋機(jī)﹑高速線材軋機(jī)﹑ H 型材軋機(jī)和連軋管機(jī)組等性能更加完善 ， 并出現(xiàn)了軋制速度高達(dá)每秒鐘 115 米的線材軋機(jī)﹑全連續(xù)式帶材冷軋機(jī)﹑ 4050 毫米寬厚板軋機(jī)和連續(xù)式 H 型 鋼軋機(jī)等一系列先進(jìn)設(shè)備。軋機(jī)用的原料單重增大 ， 液壓 AGC ﹑板形控制﹑電子計(jì)算器過程控制及測(cè)試手段越 來越完善 ， 軋制 品種不斷擴(kuò)大。一些適用于連續(xù)鑄軋﹑控制軋制等新軋制方法 ， 以及適應(yīng)新的產(chǎn)品質(zhì)量要求和提高經(jīng)濟(jì)效益的各種特殊結(jié)構(gòu)的軋機(jī)都在發(fā)展中。 世界軋鋼工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步主要集中在生產(chǎn)工藝流程的縮短和簡化上，最終形成軋材性能高品質(zhì)化、品種規(guī)格多樣化、控制管理計(jì)算機(jī)化等。展望未來，軋鋼工 藝和技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾方面： (1)鑄軋 — 體化。利用軋輥進(jìn)行鋼材生產(chǎn)，因其過程連續(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)，但軋鋼前后工序的銜 接技術(shù)必將有長足的進(jìn)步。在 2O世紀(jì)，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(jìn)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(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。 (2)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(shí)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。無氧化 (或低氧化 )和無酸除鱗 (氧化鐵皮 )這兩項(xiàng)被稱為綠色工藝的新技術(shù)，將使軋鋼過程清潔化。 (3)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(shí)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 10 現(xiàn)了板寬的自由規(guī)程軋制。棒、線材生產(chǎn)的粗、中軋平輥軋勰技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了部分規(guī)格產(chǎn)品的自由軋制。冷彎和焊管機(jī)也可實(shí)現(xiàn)自由規(guī)格生產(chǎn)。這些新技術(shù)使軋制過程柔性化。 (4)高新技術(shù)的應(yīng)用。 2O世紀(jì)軋鋼技術(shù)取得重大進(jìn)步的主要特征是信息技術(shù)的應(yīng)用。板形自動(dòng)控制，自由規(guī)程軋制，高精度、多參數(shù)在線綜合測(cè)試等高新技術(shù)的應(yīng)用使軋鋼生產(chǎn)達(dá) 到全新水平。軋機(jī)的控制已開始由計(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。 (5)鋼材的延伸加工。在軋鋼生產(chǎn)過程中，除應(yīng)不斷挖掘鋼材的性能潛力外，還要不斷擴(kuò)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?zèng)_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(gè)鋼材使用部門。隨著工業(yè)的發(fā)展和軋鋼技術(shù)的進(jìn)步，軋鋼工藝的裝備水平和自動(dòng)控制水平不斷提高，老式軋機(jī)也不斷被各種新型軋機(jī)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(diǎn)也轉(zhuǎn)移到可持續(xù)發(fā)展上，在保證滿足環(huán)保要求的條件下，達(dá)到鋼材生產(chǎn)的高質(zhì)量和低成本。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 11 第二章 設(shè)計(jì)方案的比較 傳動(dòng)型式 對(duì)于單機(jī)座軋機(jī)，有可逆式和不可逆的工作制度，現(xiàn)分述如下： 一． 不可逆式軋機(jī)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(gè)軋輥的旋轉(zhuǎn)方向不變，而軋輥的轉(zhuǎn)速則有不變與可變兩種。根據(jù)軋制速度來分析，不可逆式工作制度在實(shí)際生產(chǎn)操作中 有以下幾種運(yùn)轉(zhuǎn)方式： 1. 幾乎保持嚴(yán)格不變的軋制速度； 2. 軋件通過時(shí)，軋制速度稍微降低 —— 在這種軋機(jī) 的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置中 裝有飛輪，所以當(dāng)軋件通過時(shí)，軋輥轉(zhuǎn)速降低，這時(shí)飛輪釋放動(dòng)能，而在間隙時(shí)間內(nèi)，飛輪的轉(zhuǎn)速升高以儲(chǔ)存動(dòng)能； 3. 僅在軋機(jī)調(diào)整時(shí)才調(diào)節(jié)速度 —— 這種工作適度是不經(jīng)常調(diào)整的，但當(dāng)軋件的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置中有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的可能，以便在軋制某一段端面時(shí)得到最有利的速度，而當(dāng)軋件通過軋輥期間，軋制速度則基本保持不變。 4. 軋件通過時(shí)，在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)軋制速度 —— 這種工作制度常采用低速將軋件咬入，這樣能保證將軋件順利的咬入而又不會(huì)產(chǎn)生沖擊。當(dāng)軋件咬入后，則用較高的速度軋制，而在軋制終了前為使軋件不致拋離軋輥很遠(yuǎn)，可將軋制速度降低，這種工作制度相當(dāng)便利，雖然轉(zhuǎn)動(dòng)裝置造價(jià)較高，但總的看來生產(chǎn)是合理的。 二． 可逆式工作制度 可逆式工作制度是當(dāng)一道軋完之后，為了能在原來的軋輥間進(jìn)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(jìn)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(jìn)行的。 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。 主轉(zhuǎn)動(dòng)方式 目前，小型四輥冷軋機(jī)的主轉(zhuǎn)動(dòng)方式有如下三種： 1. 傳動(dòng)工作輥 一般是電機(jī)通過減速器與齒輪座來直接傳 遞工作輥，這種形式對(duì)于軋制過程比較本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 12 有利，但是對(duì)于較小的軋機(jī)，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(dá)到要求時(shí)，就需傳遞支承輥，而傳遞支承輥是靠摩擦力來傳遞工作輥的。這樣將會(huì)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(dòng)部件。同時(shí)還要考慮軋輥與軋件間的打滑問題。 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(dòng)等措施來解決。本次設(shè)計(jì)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(shí)采用單輥驅(qū)動(dòng)又會(huì)帶來一系列新的問題。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(dòng)軋制時(shí)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(diǎn)，以保證受力零件的正常工作，同時(shí)又有利于增大壓下量，減小道次，從而提高軋機(jī)的工作效率。 在普通的四輥軋機(jī)工作中，盡管其主機(jī)列通常是有主電機(jī)通過減速機(jī)和齒輪座傳遞兩個(gè)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(jī)的傳動(dòng)帶來很大的影響：在薄帶軋制中常出現(xiàn)量接軸傳動(dòng)力矩的分配不均，某個(gè)接觸力矩為零或趨近于零。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?？梢哉J(rèn)為，軋輥的傳動(dòng)力矩在兩軋輥上的分配并不總是大致想當(dāng)相等的。在運(yùn)轉(zhuǎn)中的軋機(jī)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(dòng)力矩永為正值，而輥頸稍小者，其 傳動(dòng) 力矩可在負(fù)值至正值的廣大范圍內(nèi)變化， 這 是薄帶鋼軋制的軋機(jī)傳動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)于這類軋機(jī)，在一定的條件下實(shí)際上是單輥傳動(dòng)的。一般看來，當(dāng)軋件較薄時(shí)使用預(yù)壓力較大，直徑稍小的軋輥上，其傳動(dòng)接 觸可能實(shí)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(shí)現(xiàn)單輥傳動(dòng)。 在主機(jī)列中，自然可將齒輪座從設(shè)計(jì)中取消，減 小設(shè)備的投資，降低動(dòng)力傳傳遞的能量消耗，從而取得一定的經(jīng)濟(jì)效果 并可充分利用換輥，在操作上也會(huì)有許多方便。 壓下裝置的結(jié)構(gòu)形式 壓下裝置目前有電動(dòng)壓下和液壓壓下兩種結(jié)構(gòu)型式。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 13 一、 電動(dòng)壓下 電動(dòng)壓下是最常用的上輥調(diào)整裝置。通常包括：電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、壓下螺絲、壓下螺母、壓下位置指示器、球面墊塊和測(cè)壓儀等，在可逆式板軋機(jī)的壓下裝置中，有的還 安裝有壓下螺絲回松機(jī)構(gòu)，以處理卡鋼事故。 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。按照壓下速度，電動(dòng)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(dòng)的布置形式，快速壓下裝置有兩種類型：（ 1）采用立式電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)軸與壓下螺絲平行的布置形式；（ 2）采用臥式電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)軸與壓下螺絲垂直交叉布置形式。 2. 板帶軋機(jī)電動(dòng)壓下裝置 冷、熱軋板帶軋機(jī)的電動(dòng)壓下速度約為 ~。由于板帶軋機(jī)的軋件既薄又寬又長 ，而且軋制速度快，軋制精度要求較高，這些工藝特征使其壓下裝置有如下特點(diǎn)：（ 1）軋輥調(diào)整量?。唬?2）調(diào)整精度高；（ 3）經(jīng)常的工作制度是“頻繁的帶鋼壓下”；（ 4）動(dòng)作快，靈敏度高；（ 5）軋輥平行度的調(diào)整要求嚴(yán)格。 板帶軋機(jī)電動(dòng)壓下的結(jié)構(gòu)形式： 四輥冷軋機(jī)的電動(dòng)壓下大多采用圓柱 齒輪 — 蝸輪副傳動(dòng)或兩級(jí)蝸輪副傳動(dòng)的形式。在設(shè)計(jì)中選擇壓下裝置的電動(dòng)機(jī)和減速器配置方案是十分重要的。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；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。 ： 電動(dòng)壓下裝置一般壓下速度比較大，可實(shí)現(xiàn)快速壓下要求；在快速壓下裝置工作的時(shí)候，上軋輥可以進(jìn)行快速的、大行程的、頻繁的調(diào)整、且軋輥調(diào)整時(shí)、不帶軋制負(fù)荷、即不帶鋼壓下。電動(dòng)壓下的壓下裝置采用慣性較小的傳動(dòng)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)頻繁的調(diào)整；同時(shí)，傳動(dòng)效率較高，并且工作可靠性高；電動(dòng)壓下裝置采用了壓下回松裝置，能夠有效地克服壓下絲桿“坐輥”或“卡鋼”等阻塞事故。但是由于結(jié)構(gòu)的限制，可能采用復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)；并且 傳動(dòng)系統(tǒng)小，則造價(jià)較高，動(dòng)作迅速、靈敏度較低。在高速度下調(diào)整軋件厚度偏差，壓下機(jī)構(gòu)動(dòng)作迅速，但反應(yīng)不太靈敏，且傳動(dòng)系統(tǒng)慣性大 、加速度大。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 14 二、 液壓壓下 在冷軋機(jī)組和平整機(jī)上，可以采用“壓下式” ， 也可以采用“壓上式”。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?！皦合率健钡囊簤焊自O(shè)置在機(jī)架的上部，這種結(jié)構(gòu)造價(jià)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，需 配備不同厚度的墊塊。但它的最大優(yōu)點(diǎn)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(hù)也方便。 上輥平衡裝置 平衡裝置的作用是消除軋制系統(tǒng)間隙，提升上軋輥，用來大大降低咬入軋件時(shí)的沖擊和工作輥的頻繁換輥。上滾平衡裝置有重錘平衡、彈簧平衡、液壓平衡三種形式。 軋機(jī)的型式不同，對(duì)平衡裝置的要求也不一樣。 四輥板帶軋機(jī)上軋輥平衡裝置有一下特點(diǎn)： （ 1）由于工作輥和支承輥之間靠摩擦傳動(dòng)以及工作輥和支承輥的換輥周期不同，故工作輥和支承輥應(yīng)分別平衡； （ 2）上輥移動(dòng)的行程較?。ㄗ畲笮谐淌前磽Q輥決定的），移動(dòng)的速度不高； （ 3）工作輥換輥頻繁，平衡裝置的設(shè)計(jì)需要使 換輥方便； （ 4）在單張軋制的可逆四輥軋機(jī)上，工作輥平衡裝置應(yīng)滿足空載加、減速時(shí)工作輥和支承輥之間不打滑的要求。 軋輥軸承 軋輥軸承與一般軸承的工作條件差別很大，其特點(diǎn)： （ 1）工作負(fù)荷大； （ 2）運(yùn)轉(zhuǎn)速度差別大； （ 3）工作環(huán)境惡劣。 軋輥軸承主要形式是滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承主要是用雙列球面滾子軸承，四列圓錐滾子軸承。在某些情況下，由于受軋輥軸承尺寸的限制，可采用 圓柱滾子 軸承。 設(shè)計(jì)方案的確定 本設(shè)計(jì)采用：不可逆工作制度，驅(qū)動(dòng)工作輥，壓下裝置為電動(dòng)壓下，上輥為單 缸平衡，工作輥軸承選用 雙列 滾針 軸承，支承輥軸承選用四列 圓柱滾子軸承。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 15 第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)題目及要求 設(shè)計(jì)題目： ?190/?500450 四輥冷軋機(jī)（電動(dòng)壓下）設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求： 、剛度的條件下尺寸盡量??； ，完成冷軋機(jī)單體設(shè)計(jì)； ，提出最佳方案； 。 原始數(shù)據(jù) 1. 軋制帶材 Q235； 2. 原材料 帶寬 B=200mm,帶厚 0h =,成品厚度 1h =,軋制規(guī)格： →→ → ； 3. 軋輥直徑 190/500mm； 4. 軋制速度 v=。 軋輥參數(shù)的確定 1D =190mm 2D =500mm 工作輥： 9Cr 輥面硬度 HS=90~95 支承輥： 9Cr2Mo 輥面硬度 HS=60~65 計(jì)算 主要參數(shù)的確定 第一道次加工 過程中，鋼坯厚度由 被軋制到 . （ 1） 本道次壓下量 h? = 01hh? =? = （ 2） 本 道次壓下率 0hh? ?? 100%? = 100%? =% 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 16 （ 3） 金屬材料的屈服極限 1s? 圖 31 冷態(tài)下變形阻力曲線 由圖 31 得： 1s? =460 aMP （ 4） 變形抗力的確定 因?yàn)? ?? 所以得 1 460 529K X M Pa?? （ 5） 張力的選取 張力軋制是冷軋帶鋼的特點(diǎn)，也可以減小軋制力 防止帶 鋼跑偏，由經(jīng)驗(yàn)可知對(duì)于低碳鋼和普通碳鋼材料張力可取小點(diǎn)，取 0T =1T =50KN 。 （ 6） 摩擦系數(shù)的確定 冷軋時(shí)由于出口和入口軋件的速度與軋輥的速度不同步，從而產(chǎn)生前滑和后滑現(xiàn)象。摩擦力將阻礙金屬的變形，摩擦系數(shù)對(duì)軋制力影響較