【文章內(nèi)容簡介】 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)附加的組織應力。 另外，從其對冷軋過程本身的影響來看，輥溫的反?，F(xiàn)象以及輥溫分布規(guī)律的反常或突變均導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。 綜上所述，為了保證 冷軋的正常生產(chǎn)，對軋輥和軋件必須應采取有效的冷卻和控溫措施。 （ 2） 工藝潤滑 ： 冷軋過程中，帶鋼與軋輥接觸表面存在摩擦。為了降低軋制力、減少摩擦的影響，需進行工藝潤滑。工藝潤滑的作用包括： 1）通過潤滑劑在軋輥和帶鋼表面形成一層油膜，當潤滑劑滲入軋輥與帶鋼接觸表面的凸凹部時，可以把帶鋼與軋輥分隔開，從而降低接觸表面的摩擦系數(shù)，降低軋制負荷。 青島理工大學 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 6 2）冷軋過程中，由于劇烈的摩擦及變形功而產(chǎn)生很大的熱量，工藝潤滑劑可以防止粘輥的發(fā)生。 3）工藝潤滑對保護軋輥表面、改善帶鋼的表面質(zhì)量起著重要作用。一方面，在潤滑劑的保護 下，可防止軋輥表面氧化。另一方面，帶有潤滑劑軋制對被軋帶鋼起到了“拋光”作用。 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。 如 表 11所示 ： 表 11 軋制油的組成 冷軋用乳化液應滿足如下要求： 高溫、高壓條件下，具有良好的潤滑特性和冷卻效果 。 脫脂性能良好，潤滑劑軋后易于清除，保證成品帶鋼表面光潔 。 具有良好的化學穩(wěn)定性，帶鋼不易生銹，不易腐蝕 。 具有良好的乳化性能，使用方 便。 成體低，廢 液易處理，無環(huán)境污染。 冷軋過程中油的耗用量還是相當大的?，F(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。 此時乳化劑需滿足濃度、皂化值、 PH 值、鐵含量等要求。 （ 3） 冷軋中采用張力軋制 ： 張力軋制是冷卻的一大特點。所謂“張力軋制”， 就是軋件在軋輥中的輾軋變形是有一定的前張力與后張力作用下實現(xiàn)的 。單位張力 z? 是青島理工大學 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 7 作用在帶材斷面 A 上的平均張應力 [3]： 2/ mmKgATZ ?? 式中 ： T—— 總張力； 張力的主要作用有以下幾個方面： 1） 防止帶鋼在軋制過程中跑偏（即保證正確對中軋制） 。 2)使所軋帶鋼保持平直（包括在軋制過程中的保持板形平直以及軋板型良好） 。 3)降低軋件的變形抗力，便于軋制更薄的產(chǎn)品 。 4)其適當調(diào)整冷軋機主電機負荷的作用。 防止軋件跑偏是冷軋操作中關(guān)系到能否實現(xiàn)軋制的一個重要問題。跑偏將破壞正常板型，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。 防止跑偏的方法有： 1)采用凸行輥縫 ； 2)采用導板夾逼 ； 3)采 用張力軋制 。 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，單位張力似乎應當盡量選的高一些， 但是不 應超過 帶鋼的 屈服極 限 s? ， 根據(jù)以往的經(jīng) 驗，一 般軋機sZ ?? )~(? ；而冷軋薄帶剛 sZ ?? )~(? 。 青島理工大學 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 8 第 2 章 設(shè)計方案的比較 主轉(zhuǎn)動方式 目前，小型四輥冷軋機的主轉(zhuǎn)動方式有如下三種： （ 1） 傳動工作輥 ；（ 2） 傳動支承輥 ；（ 3） 單輥傳動 。 一般是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，就需傳遞支承輥，而傳遞支承輥是靠摩擦力來傳遞工作輥的。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。 為了解決上述問題，防止出現(xiàn)支承輥斷輥、工作輥 輥 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。 在普通的四輥軋機工作中，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。 青島理工大學 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 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。 傳動型式 對于單機座軋機，有可逆式和不可逆的工作制度，現(xiàn)分述如下 [1]： 不可逆式軋機工作制度 小型冷帶軋機采用不可逆式工作制度最多。當采用這種工作制度時，軋輥與軋件的運動方向始終不變，但軋制速度卻有可調(diào)和不可調(diào)兩種，軋制速度不需要調(diào)整的小型冷帶軋機，通常選用交流同步電動機和異步電機。在連續(xù)式冷帶鋼軋機上，為了保證通過每個機座的金屬秒流量相等，保持軋件張力的恒定，需要在軋制過程中不斷調(diào)整軋制速度。這類軋機，一般都采用調(diào)速范圍廣、超載能力大、慣性力矩小的直流電動機來傳動。 運轉(zhuǎn)方式可分 為： 幾乎保持嚴格不變的軋制速度 ；軋件通過時，軋制速度稍微降低；僅在軋機調(diào)整時才調(diào)節(jié)速度；在軋件通過時，在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)軋制速度。 可逆式工作制度 用可逆式冷軋機軋制時，軋輥既能逆轉(zhuǎn)又能調(diào)速。這類軋機采用調(diào)速范圍廣、慣性力矩小的直流電動機傳動。為提高軋機的生產(chǎn)能力，可逆式冷軋機一般都有快速啟動和制動的要求。 目前，對單機座小型冷軋機，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。 軋輥軸承 軋輥軸承用來支承轉(zhuǎn)動的軋輥，并保持軋輥在機架中正確的位置 。 軋輥軸承與一般軸承的工作條 件差別很大，其特點： 承受能力很高，這是因為軸承受外圍尺寸的限制和在較短的輥頸內(nèi)可用很大的許用應力所決定的 ； 運轉(zhuǎn)速度差別大 ； 青島理工大學 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 工作環(huán)境惡劣。 軋輥軸承 的性能與摩擦功率的損耗成正比，表征了軸承的發(fā)熱率。其 主要形式是滾動軸承與 滑動軸承。滾動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，可采用滾針軸承。 板帶軋機上多用滾動軸承。 壓下裝置的結(jié)構(gòu)形式 壓下裝置目前 就驅(qū)動方式而言 有 手動的、電動的和液壓的三種 結(jié)構(gòu)型式 [1]。 手動壓下 其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單 ，價格低。其缺點是體力勞動繁瑣，壓下速度和壓下能力較小。 電動壓下 電動壓下是最常用的上輥調(diào)整裝置。 是電動機通過圓柱齒輪減速箱和渦輪減速箱傳遞運動的，它可以用于所有的軋機上，如初軋機、板坯軋機、冷板帶軋機等。其優(yōu)點是移動距離可達較大的數(shù)值，壓下能力較大，缺點是結(jié)構(gòu)復雜、反應時間較慢、效 率較低。 壓下裝置的結(jié)構(gòu) 在很大程度上與軋輥的調(diào)整速度、調(diào)整距離 、 調(diào)整頻率、和調(diào)整精度有關(guān) 。按照壓下速度 的大小 ，電動壓下裝置可分為快速壓下裝置和 慢速 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。 這類壓下裝置多用在初軋機、板坯軋機、中厚板軋機、連軋機組的可逆式粗軋機上。其工藝特點是： 1） 工作時要求大行程、快速和頻繁的升降軋輥。 2） 軋輥調(diào)整時，不“帶鋼”壓下，即不帶軋制負荷壓下。 （ 2） 慢速壓下裝置 這類裝置通常用在熱軋或冷軋薄板和帶鋼軋機上，其軋制速度很高。軋制精度要求也高。所以這類壓下裝置具有以下特點： 1） 較小的軋輥調(diào)整量與較高的調(diào)整精度； 2） 帶鋼壓下； 3） 必須動作快，靈敏度高； 4） 軋輥平行度的調(diào)整要求嚴格。 液壓壓下 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)整軋輥輥青島理工大學 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 11 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） 快速響應性好，調(diào)整精度高 ； 2） 過載保護簡單、可靠 ； 3） 機械傳動效率高 ； 4） 便于快速換輥，提高軋機作業(yè)率 ； 5） 采用標準液壓元件，簡化了機械結(jié)構(gòu)，消耗的功率小，效率高。 軋 輥平衡裝置 平衡裝置的作用是消除軋制系統(tǒng)間隙， 避免沖擊。 提升上軋輥，用來大大降低咬入 軋件時的沖擊和工作輥的頻繁換輥。上輥 平衡裝置有重錘平衡、彈簧平衡、液壓平衡三種形式。 現(xiàn)在在小型冷軋機上，廣泛使用液壓平衡裝置，它是由液壓缸產(chǎn)生的推力來進行工作的。液壓平衡優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，工作靈敏度高，平衡效果好。 設(shè)計方案的確定 本設(shè)計采用： 不可逆工作制度， 電動 驅(qū)動 支撐輥 ， 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 ，壓下裝置為電動壓 下，上輥為單缸平衡，輥型調(diào)整采用液壓 壓下彎輥，直流電動機。 青島理工大學 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 第 3 章 設(shè)計計算 設(shè)計題目及要求 設(shè)計題目： ? 190/? 500? 450mm四輥冷軋機設(shè)計之四 —— 軋鋼機機架設(shè)計 。 設(shè)計要求： 在滿足生產(chǎn)工藝及強度、剛度的條件下尺寸盡量小 。 運用所學專業(yè)知識，完成冷軋機單體設(shè)計 。 對已有設(shè)備進行綜合分析，提出最佳方案 。 完成軋鋼機機架設(shè)計和有限單元法分析。 軋鋼機架 類型 如 圖 31 所示： 圖 31 機架 原始數(shù)據(jù) 1.、 軋制帶材 25Cr2MoVA(調(diào)質(zhì)處理 )； 2.、 帶寬 B=200mm,帶厚 0h =,帶長 L=450mm,成品厚度 1h =； 3.、 軋輥直徑 190/500mm； 4.、 軋制速度 v=2m/s； 5.、 張力 0150T T KN?? 。 軋輥參數(shù)的確定 工作輥直徑 1D =190mm； 青島理工大學 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 13 支承輥直徑 2D =500mm； 軋輥材料 。 工作輥 ： 92rC Mo輥面硬度 HS=90~95； 支承輥 ： 92rC Mo輥面硬度 HS=60~65。 軋制力能 計算 主要參數(shù)的確定 本道次加工過程中，鋼板厚度由 被軋制為 ， 鋼板材料為25Cr2MoVA。 （ 1） 本道次壓下量 mmhhh ?????? （ 2） 本道次壓下率 %%100 %1000 ?????? h h? (31) （ 3） 金 屬材料的屈服極限 s? 材料屈服極限是使試樣產(chǎn)生給定的永久變形時所需要的應力，金屬材料試樣承受的外力超過材料的彈性極限時，雖然應力不再增加，但是試樣仍發(fā)生明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象稱為屈服，即材料承受外力到一定程度時，其變形不再 與外力成正比而產(chǎn)生明顯的塑性變形，產(chǎn)生屈服時的應力稱為屈服極限，圖 32 為屈服極限圖。 由圖 33 得 ： as MP515?? 。 圖 32 屈服極限 圖