【正文】 () MPa? F= 2m 46 6 . 7 0 0 . 3 2 2 5 2 . 1 5 1 0P K N? ? ? ? 20 6 壓下部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 電動(dòng)壓下是上輥調(diào)整裝置中最常用的，通常包括：電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、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)壓儀等部件。在確定 ?? 的曲線圖中，反映出鋼種、變形速度、變形溫度和壓下量對(duì) ?? 的影響。 18 熱軋時(shí)金屬實(shí)際變形抗力確定 在熱軋條件下，加工硬化的影響可忽略不計(jì)， n? ≈ 1，因此熱軋時(shí)金屬實(shí)際抗力公式為： t u snn???? () 圖 碳鋼 Q235 變形速度，變形溫度對(duì)變形抗力的影響 .....ε =40%,——— ε =20% 為了便于實(shí)際應(yīng)用，用試驗(yàn)的方法將上述綜合影響反映在一個(gè)曲線圖中。 根據(jù)研究可知，冷軋時(shí)由于變形速度的影響 小，所以，變形速度影響系數(shù) un 可取為1。 在熱軋生產(chǎn)中，變形速度對(duì)變形阻力的影響顯著。 這是由于熱軋一般是在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的，在強(qiáng)化的同時(shí)存在著強(qiáng)化的消除，通過再結(jié)晶和恢復(fù)使組織均勻長大，從而降低變形阻力。所以在熱軋時(shí)也必須考慮這種情況。 熱軋時(shí)，金屬雖然沒有加工硬化，但實(shí)際上變形程度對(duì)屈服極限是有影響的。 所以在冷軋時(shí)只需要考慮變形程度對(duì)變形抗力的影響。 軋件變形程度 對(duì)金屬變形抗力的影響 變形程度影響系數(shù)可以分為冷軋和熱軋兩種情況。軋制溫度對(duì)盡速屈服極限的影響用變形溫度影響系數(shù) Tn 來表示，其值可查。一般情況是隨著軋制溫度升高，屈服極限下降，這是由于降低了金屬原子間的結(jié)合力。 s? 是在一定條件測(cè)得的，其值可查相關(guān)資料得到。 對(duì)有些金屬在靜態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)中很難測(cè)出 s? ，尤其是在高溫下更困難，這時(shí)可以用屈服強(qiáng)度 ?來代替。如鋼壓縮時(shí)的屈服極限比拉伸的屈服極限比拉伸時(shí)的屈服極限大 10%；而有些金屬壓縮時(shí)和拉伸時(shí)的屈服極限相同。 金屬屈服極限 對(duì)金屬變形抗力的影響 通常用金屬及合金的屈服極限 s? 來反映金屬及合金本性對(duì)實(shí)際變形抗力的影響。 同一化學(xué)成份的金屬和合金，由于組織不同，其變形阻力也不同。 金屬的化學(xué)成分和組織對(duì)變形阻力有顯著的影響。 考慮軋輥的彈性壓扁，在冷軋較硬的合金時(shí)，由于軋輥承受軋件的高壓作用，產(chǎn)生局部彈性壓扁的現(xiàn)象，結(jié)果使接觸弧長度顯著增大，在接觸弧長很小的薄板與帶材軋制中，此影響非常大。 接觸面積的確定 根據(jù)分析，在一般軋制情況下，軋件對(duì)軋輥的 總壓力作用在垂直方向上，或近似于垂直方向上，而接觸面積應(yīng)與此總壓力作用方向垂直，故在一般實(shí)際計(jì)算中接觸面積 F并非軋件與軋輥的實(shí)際接觸面積，而是實(shí)際接觸面積的水平投影。由于厚板、中板軋機(jī)軋機(jī)寬度較大，可近似認(rèn)為是平面變形問題，不考慮寬展的影響，故平均單位壓力公式為 ： ????? （ ） 軋制力平均單位壓力可用下列公式的一般形式表示： Pn???? （ ） 或 T u sP n n n n n n n n? ? ? ?? ?? ???? （ ） 除了 n???? 外，所有系數(shù)都大于 1，在有些張力大而外端摩擦力小的情況下， n???? 可能達(dá)到 ，實(shí)際上，這一系數(shù)對(duì)單位壓力影響最大，而且隨軋制條件和外摩擦的變化，此系數(shù)能在很大范圍內(nèi)變化：平均 n???? =。 初軋機(jī)其軋制特點(diǎn)是軋件厚度大， mlh 的比值較小，一般為 ～ ，當(dāng) mlh ＜ 1時(shí)，外區(qū)金屬對(duì)應(yīng)力狀態(tài) 的影響是主要的，而外摩擦對(duì)應(yīng)力狀態(tài)的影響 不是主要的，此15 時(shí)可取外摩擦影響系數(shù) n?? =1，初軋時(shí)無張力，故張力影響系數(shù) n???? =1。 根據(jù)各類軋機(jī) 軋制條件的差別，主要反映在軋件高度，各道壓下量和軋輥半徑等參數(shù)的不同上。 （ 3） 張力的影響 張力軋制時(shí)，變形區(qū)金屬在軋制方向產(chǎn)生附加應(yīng)力，使三向應(yīng)力狀態(tài)的水平方向主應(yīng)力減小，這就降低了平均單位壓力。這種不均勻變形的趨勢(shì)，受到變形區(qū)前后端外部金屬的限制，引起變形區(qū)內(nèi)水平應(yīng)力的增加，因而使單位壓力增高。 (2) 外區(qū)金屬影響 即變形區(qū)以外金屬對(duì)單位壓力的影響，主要是由于軋制時(shí)變形區(qū)內(nèi)金屬的不均勻變形引起變形區(qū)外的盡速局部變形，從而改變了變形區(qū)內(nèi)金屬的應(yīng)力狀態(tài)，使單位壓力加大。 外摩擦對(duì)單位壓力的綜合影響，用 n?? 來表示。另一方面，由于軋輥直徑減小將使接觸面積減小，也會(huì)使軋制力降低。 軋輥直徑對(duì)單位壓力的影響，一般以軋輥直徑與軋件厚度的比值反映，隨著比值的減小，單位壓力也降低 。 試驗(yàn)表明，隨著軋件厚度的增加，單位壓力相應(yīng)降低。 水平應(yīng)力是單位壓力和單位摩擦力在水平方向投影 的代數(shù)和除以該截面軋件的厚度得到的。 s? — 普通靜態(tài)機(jī)械試驗(yàn)條件下的金屬屈服極限。 圖 作用在軋輥上的力 00 s in s inc o s c o s c o sl l lrd x d x d xP P x T x T x??? ? ?? ? ?? ? ? （ ） 13 上式右邊的第二項(xiàng)和第三項(xiàng)分別為后滑和前滑區(qū)摩擦力在垂直方向上的分力，它們與第一項(xiàng)相比，其值甚小，可以忽略不計(jì)，則軋制力可寫 成下式： 0lP Pxdx?? （ ） 常用下式表示： .P PF? .P PF? （ ） P — 接觸面上的單位壓力 F — 接觸弧面積 Px — 單位壓力 影響平均單位壓力的因素 影響平均單位壓力的因素有：軋件的力學(xué)性能因素 ， 軋件應(yīng)力狀態(tài)特性因素 。 軋制力： P=Pm 設(shè)計(jì)中所使用的軋輥材料是無限冷硬鑄鐵。即軋輥材料的彈性模數(shù) E 愈大，可能軋出的軋件厚度愈小。其輥心材質(zhì)與輥套材料的熱膨脹系數(shù)應(yīng)十分接近，以防軋輥發(fā)熱時(shí)，損壞輥套。其支承輥工作條件與熱軋機(jī)相似，材料選用也基本相同，但要求有更高的輥面硬度 。而支撐輥在工作中主要受彎曲，且直徑較大，要著重考慮強(qiáng)度和軋輥淬透性，因此，多選用含 Cr 合金鍛鋼。在型鋼軋機(jī)的成品機(jī)架上，成品形狀及公差要求嚴(yán)格，要求軋輥有較高11 的表面硬度及耐磨性，一般選用普通鑄鐵軋輥。初軋機(jī)常用高強(qiáng)度鑄鋼或鍛鋼；香港粗軋機(jī)多用鑄鋼。 軋輥材料選擇 軋輥材料的選擇與軋輥工作特點(diǎn)及損壞形式有密切關(guān)系。其缺點(diǎn)是強(qiáng)度低于鋼軋輥。 無限冷硬軋輥：表面是白口層，但白口層與灰口層之間沒有明顯界限，輥面硬度HS≥ 65。 半冷硬軋輥：軋輥表面沒有明顯的白口層，輥面硬度 HS≥ 50。鑄造軋輥時(shí)，采用不同的鑄造，可以得到不同硬度的鑄鐵軋輥。隨著電渣重熔技術(shù)的發(fā)展，合金鑄鋼的質(zhì)量正逐步提綱，今后合金鑄鋼軋輥將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。 冷軋軋輥用鋼有 9Cr、 9Cr 9CrV、 9Cr2W、 9Cr2Mo、 60CrMoV、 80CrNi3W、 8CrMoV等 。 合金鍛鋼 用于軋輥的合金鍛鋼，在我國“國家標(biāo)準(zhǔn)”中已有規(guī)定， GB/T 13314－ 1991 標(biāo)準(zhǔn)中列出了熱軋軋輥和冷軋軋輥用鋼。 9 在本設(shè)計(jì)中取 12dd ＝ 22ld = 02Bd = 則 2 mm? 2 mm? 0 mm? 總結(jié)：上面 所計(jì)算的這種方法的依據(jù)是根據(jù)板帶軋機(jī)的尺寸計(jì)算方法介紹而來的，但是本方法計(jì)算出來的尺寸在后面計(jì)算軋制力和選擇軸承的時(shí)候， 軋輥的強(qiáng)度、剛度和有關(guān)工藝條件不容易滿足 ，所以本 設(shè)計(jì)另外用 初軋機(jī)的尺寸計(jì)算方法來確定軋輥的尺寸， 即為初軋機(jī)的尺寸計(jì)算方法所計(jì)算的尺寸數(shù)據(jù)，后面的計(jì)算均是根據(jù) 的數(shù)據(jù)來進(jìn)行計(jì)算的。熱軋機(jī)上取 ～ 。 使用滾動(dòng)軸承時(shí)，由于軸承外徑較大，輥頸尺寸不能過大，一般近 似地選1d=(～) 1D 11ld ＝ ～ 在本設(shè)計(jì)中取1d＝ 1D ＝ 1000＝ 取 11ld ＝ 1l = 軋輥傳動(dòng)端的尺寸 工作輥輥頸直徑與傳動(dòng)端直徑之比值約為 ～ (輥頸直徑稍大于傳動(dòng)端直徑 )。由于受軋輥軸承徑向尺寸的的限制，輥頸直徑比輥身直徑要小得多。 由 [1]表 13，取最大重車率為 6％ 。軋輥工作面的每次重車量為 ～ 5mm；重磨量為 ～ ，軋制直徑減小到一定程度后，就不能再使用。在本設(shè)計(jì)中取 ? 為 18176。Δ h＝ 0h 1h ＝ 250205＝ 45mm ? —— 是最大咬入角，它和軋輥與軋件間的 摩擦系數(shù)有關(guān)。 軋輥工作直徑 1D 可根據(jù)最大咬入角 ? (或壓下量與輥頸之比1hD? )和軋輥的強(qiáng)度要求來確定。但工作滾最小直徑受棍頸和軸頭的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和軋件咬入條件的限制。當(dāng) maxb =400～ 1200 時(shí)， a≈ 100mm；當(dāng) maxb =1000～ 2500時(shí)， a≈ 150～ 200mm；當(dāng)鋼板更寬時(shí)， a=200～ 400mm。因此，有孔型的軋輥其名義直徑均大于其工作直徑。 初軋機(jī)和型鋼軋機(jī)的軋輥輥身是有孔型的，因此，軋輥的名義直徑應(yīng)有確切的含意。 在本設(shè)計(jì)中取 12dd ＝ 22ld = 02Bd = 則 2d =341mm 2l =443mm 0B ＝ 273mm 7 軋輥的 直徑 的 棍身長度 確定 方法二 初軋機(jī)與型鋼軋機(jī)的軋輥名義直徑 D，既是軋機(jī)的主要參數(shù)，也是軋輥尺寸的主要參數(shù)。熱軋機(jī)上取 ～ 。 使用滾動(dòng)軸承時(shí)，由于軸承外徑較大，輥頸尺寸不能過大，一般近似地選1d=(～)D1 11ld ＝ ～ 在本設(shè)計(jì)中取1d＝ 1D ＝ 650＝ 輥頸的直徑還應(yīng)根據(jù)滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑選取，根據(jù) 參考文獻(xiàn) [2], 選取工作輥 取 11ld ＝ 1l =560mm 軋輥傳動(dòng)端的尺寸 工作輥輥頸直徑與傳動(dòng)端直徑之比值約為 ～ (輥頸直徑稍大于傳動(dòng)端直徑 )。由于受軋輥軸承徑向尺寸的的限制，輥頸直徑比輥身直徑要小得多。軋輥從開始使用直到報(bào)廢，其全部重車量與軋輥名義直徑的百分比稱為重車率。 6 由 [1]表 33查得 在本設(shè)計(jì)中取1LD =4 2LD = 21DD = 由于 L=2340mm 則 1D =585mm 2D =936mm 在軋制過程中 ,軋輥輥面因工作磨損，需不 止一次地重車或重磨。表中，比值2LD 標(biāo)志著輥系的抗彎剛度，其值愈小則剛度愈高。支撐輥直徑主要取決于剛度和強(qiáng)度的要求。當(dāng) maxb =400～ 1200 時(shí)， a≈ 100mm；當(dāng) maxb =1000～ 2500時(shí)， a≈ 150～ 200mm；當(dāng)鋼板更寬時(shí)， a=200～ 400mm. 在本設(shè)計(jì)中 maxb =2150，故 取 a=190mm 則 L=2150+190=2340mm 對(duì)于四輥軋機(jī)，為減小軋制力，應(yīng)盡量使工作輥直徑小些。 通常各種軋機(jī)的軋輥的 L 與 D 均有一定的比例，其比值參考表 。 板帶軋機(jī)軋輥的主要尺寸是輥 身長度 L(L 也標(biāo)志著板帶軋機(jī)的規(guī)格 )和直徑 D。 表 各種軋機(jī)的最大咬入角和 1/HD? 軋制情況 最大咬入角 ()? 最大比值 1/HD? 軋輥與軋件的摩擦系數(shù) 熱軋 在有刻痕或焊痕的軋輥中軋制初軋柸或鋼柸 24～ 32 1/6～ 1/3 ～ 軋制型鋼 20～ 25 1/8～ 1/7 ～ 軋制帶鋼 15～ 20 1/14～ 1/8 ～ 5 自動(dòng)軋管機(jī)熱軋鋼管 12～ 14 1/60～ 1/40 在潤滑條件下冷軋帶鋼 在較光潔的軋輥上軋制 5～ 10 1/130～ 1/23 ～ 在表面經(jīng)很好磨光的軋輥中軋制 3～ 5 1/135～ 1/130 ～ 同上，用潤滑油潤滑 2～ 4 1/600～ 1/200 ～ 軋輥的強(qiáng)度條件是軋輥各處的計(jì)算應(yīng)力應(yīng)小于許用應(yīng)力。 軋輥的工作直徑 D1 可根據(jù)最大咬入角和軋輥的強(qiáng)度要求來確定。因此，有孔型的軋輥其名義直徑均大于其工作直徑。初軋機(jī)的軋輥棍身是有孔型的，因此，軋輥的名義直徑應(yīng)有確切的含義。 軋輥 直徑和棍身長度的確定 方法一 初軋機(jī)和型鋼軋機(jī)的軋輥名義直徑 D，既是軋機(jī)的主要參數(shù)，也是軋輥尺寸的主要參數(shù)。我國大鋼廠從 70 年代已用先進(jìn)的連軋軋機(jī) ，連軋機(jī)采用了一整套先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，全線生產(chǎn)過程和操作監(jiān)控均由計(jì)算機(jī)控制實(shí)施，軋件在幾架軋機(jī)上同時(shí)軋制，大大提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。 在再結(jié)晶溫度以上的軋制稱為熱軋；在再結(jié)晶溫度以下的軋制稱為冷軋。軋制的目的是使被軋制的材料具有一定形 狀、尺寸和性能。對(duì)于壓下螺絲在螺母中頻繁快速移動(dòng)的初軋機(jī)，采用稀油潤滑，螺母壽命可提高 倍。 (4) 解決壓下裝置在 生產(chǎn)中常遇到的問題： ① 壓下螺絲的阻塞事故，設(shè)置壓下螺絲回松機(jī)構(gòu)； ② 軋制過程中防止壓下螺絲自動(dòng)旋松，壓下螺絲自動(dòng)