【正文】 輥軋機一般多采用工作輥傳動，其工作輥和支撐輥直徑之比約為1比3，機架具有較大的剛度，～、寬度最大為2080mm的低碳冷軋帶鋼和鍍鋅、鍍錫及涂層基帶，也可軋制不銹鋼、硅鋼等合金帶鋼。HC軋機利用軋輥軸向串動裝置，就能適應帶鋼寬度變化的要求，使輥身接觸長度作相應的改變。軋機工作時可以通過調(diào)節(jié)中間輥的橫向移動量來改變軋輥的接觸長度，既改變壓力分布規(guī)律，以此消除軋制力變化對橫向厚度差的影響。中間輥一側帶有錐度，在橫移時能消除帶寬外側輥面上有害的接觸段。 CVC(Continuously Variable Crown)軋機 CVC軋機是SMS公司在HCW軋機的基礎上于1982年研制成功的。CVC輥和彎輥裝置配合使用可調(diào)輥縫達600微米。CVC的基本原理是將工作輥輥身沿軸線方向一半削成凸輥型，另一半削成凹輥型，整個輥身成S型或花瓶式軋輥，并將上下工作輥對稱布置，通過軸向對稱分別移動上下工作輥，以改變所組成的孔型，從而控制帶鋼的橫斷面形狀而達到所要求的板形。CVC軋機的缺點是：軋輥形狀復雜，特殊，磨削要求精度高，必須配備專門的磨床。此外隨著軋輥竄動，熱輥型及磨損輥型亦將竄動。 PC（Paired Crossed Mill）軋機PC軋機為軋輥成對交叉軋機，其工作原理是相互平行的上工作輥，上支承軸中心線與相互平行的下工作輥，下支承輥軸中心線的交叉成一定角度，從而達到控制帶鋼凸度和平直度的目的。PC軋機比單輥交叉所承受的軸向力要小，在PC軋機結構上設計有能夠承受軸向力的止推裝置來克服軸向力，止推裝置安裝在工作輥操作側軸端。因此，通過根據(jù)軋制條件設定適合的交叉角，可以得到任意的目標帶鋼凸度。PC軋機的缺點：軋機結構略復雜，軸向力大（達到軋制力的8%～10%）將使軸承壽命縮短，使維護工作量加大，并增加了軋制力的測量的滯后性。對于牌坊立柱而言這要損失牌坊垂直穩(wěn)定性，如果軸承座兩側沒有空隙補償，還使軸承座的約束減少，軋輥系的水平穩(wěn)定性下降。而軋輥抽動的CVC方式正好相反，磨削曲線復雜，傳動側的抽動裝置增加設備，但軸承座受牌坊內(nèi)側約束，水平穩(wěn)定性絲毫不受影響，相比PC而言，優(yōu)點更多一些。下表列出常規(guī)連軋機的參數(shù)： 表3 常規(guī)連軋機的參數(shù)軋機形式規(guī)格mm產(chǎn)品厚度mm軋制速度m/s卷重t工作棍直徑mm電動機容量kw四機座170025002025303550060033600五機座170021852530406058566046700六機座120014503040354061032500而其中五機架連軋機是典型的高效率冷軋機，其生產(chǎn)品種、規(guī)格的范圍較寬，、寬度可達2000mm的帶鋼。因此五機架連軋機是一種應用最為廣泛的連軋機，在各中全連續(xù)冷軋生產(chǎn)獲得了廣泛的應用。本設計選擇的軋機是四輥CVC軋機。應用規(guī)模僅次于HC軋機，世界上目前已建有50臺套以上。四輥CVC軋輥的軸向抽動將直接改變輥縫的幾何形狀(圖1)。從CVC系統(tǒng)原理可知，隨CVC上輥和下輥移動方向和距離的不同，軋輥的有效凸度也會發(fā)生變化。調(diào)整CVC輥型參數(shù)可直接改變調(diào)節(jié)區(qū)域和調(diào)節(jié)幅度； ，但壓力分布有些變化。CVC輥的抽動可以在軋制過程中進行，參與板形閉環(huán)控制； ，CVC輥的抽動與彎輥力的配合，可以有效糾正四次板形缺陷。本設計把各類軋機在應用等方面作了一個整體的比較， PC、CVC、HC等新型冷軋機是成熟可靠且有發(fā)展的冷軋機，在板形控制、板的凸度控制、帶鋼邊部超薄、自由軋制、大壓下量軋制等諸多方面均具有一定的優(yōu)越性。4 冷軋參數(shù)設計及校核 壓下規(guī)程設計壓下規(guī)程的主要內(nèi)容包括：原料卷尺寸選擇；各軋機壓下量分配及速度制度選擇；軋機機組壓下量分配及速度制度確定；各道力能參數(shù)計算及設備能力校核。理論方法是從充分滿足制定軋制規(guī)程的原則（在設備能力允許的條件下盡量提高產(chǎn)量和在保證操作穩(wěn)便的條件下提高質量）出發(fā)，按預設條件通過理論數(shù)學模型計算或圖表方法，以求最佳的軋制規(guī)程。制定壓下規(guī)程的方法和步驟為：（1）在咬入能力允許的條件下，按經(jīng)驗分配各道次壓下量；（2）制定速度制度，計算軋制時間并確定逐道次軋制溫度；（3）計算軋制壓力、軋制力矩及總傳動力矩；（4）校驗軋輥等部件的強度和電機功率； （5）按制定規(guī)程的原則和要求進行必要的修正和改正。 壓下系數(shù)分配法制定壓下分配假定bi為各道壓下系數(shù)分配系數(shù)，總壓下量為，各道次壓下量為：……………………………………………………………（1）表4壓下系數(shù)分配機架數(shù)壓下分配系數(shù)bi123452345由表4可以確定5機架連軋機組的各道次壓下分配系數(shù)bi分別為：。表6 冷軋時f值與軋制速度的關系潤滑劑軋制速度m/s3以下10以下20以下大于20乳化液～——礦物油～～棕櫚油冷軋鋼板時咬入角一般為4176。176。再根據(jù)………………………(4)表8 各道次中性角道次12345中性角根據(jù)Sh=……………………………………(5)表9 各道次前滑值 道次前滑12345Sh 張力確定冷軋采用大張力軋制，張力使變形區(qū)三向應力狀態(tài)改變，由三向壓應力轉為兩拉一壓，大大降低總軋制力。抗力將越來越高，按照抗力的15%選擇各道張力。表10 各道張力道次后張力/MPa前張力/MPaF11109F2120110F3150140F4220150F540200 軋制速度的確定制定軋機速度制度包括：確定末架的穿帶速度和最大軋制速度；計算各架速度及調(diào)速范圍；選擇加減速度以及帶鋼過焊縫時的速度等。一般冷軋帶鋼為提高軋機產(chǎn)量而用高的軋制速度；軋制寬大及鋼質硬的帶鋼時，應采用低的軋制速度。 注：。即：h1v1=h2v2=……h(huán)nvn=C……………………………………………………（6）各機架軋制速度的計算：已預設末架出口軋制速度為，由經(jīng)驗依次向前減小以保持微張力軋制。表13 各機架的軋制參數(shù)機架號F1F2F3F4F5速度m/s軋輥轉速r/min1942655137701174減速比i加減速度的選擇近代帶鋼冷連軋機精軋一般采用一級加速和一級減速軋制方式，即帶鋼在連軋機以恒速運轉下進行穿帶，并在卷取機實現(xiàn)穩(wěn)定卷取后開始進行加速，直至軋機轉速達到穩(wěn)定軋制階段最大轉速時加速結束。確定加速度的數(shù)值，應考慮到主電機的功率、帶鋼長度、板形、帶鋼厚度變化、冷卻水的控制及卷取溫度等因素的影響。本設計采用加減速的加速度絕對值相等的設計方法，并參照唐鋼經(jīng)驗取一級加、。第一道次：壓下量Δh=，冷軋壓下率為24％。 計算空載輥縫由于軋機的彈跳，使軋出的鋼板厚度h等于原來的空載輥縫再加上彈跳，或者說：原來空載輥縫等于軋出鋼厚減去彈跳。影響輥縫形狀的因素。它使輥縫中部尺寸大于邊部尺寸，帶鋼產(chǎn)生斷面凸度。軋制時軋件變形功轉化的熱量，摩擦和高溫軋件所傳遞的熱量都會使軋輥變熱。由于加熱和冷卻的條件沿輥身長度是不一致的，在各種綜合因素的影響下，軋輥中部比端部的熱膨脹大，從而使軋輥產(chǎn)生熱凸度，影響輥縫的形狀。工作輥與軋件之間、工作輥與支承輥之間的摩擦會使軋輥磨損。決定輥縫形狀的不是彈性壓扁的絕對值，而是壓扁值沿輥身長度方向的分布狀況。對這種軋件邊部局部變薄的影響通常在輥型設計時不予考慮。這就使輥與輥之間彈性壓扁沿輥身長度方向也不是均勻分布的。工作輥與支承輥間彈性壓扁值的分布規(guī)律與它們之間壓力的分布規(guī)律是一致的。軋輥原始輥型是在考慮熱凸度、彎曲撓度、軋輥壓扁后，為滿足軋制時設定凸度而選定。它同帶鋼的壓下量及帶鋼本身的厚度為同一數(shù)量級，在后幾個機架里，甚至比帶鋼厚度還要大一些。因此，輥縫數(shù)值的準確確定，關鍵在于準確確定軋制力，并且，要安裝有彎輥裝置和自動檢測裝置，以便很好的控制板形。（彈跳曲線的非直線部分是變化的）；軋后的軋件厚度h可用以下公式近似表示：h=S0+( P P0)/C式中： S0—— 人工零位的軋輥輥縫指示器讀數(shù)，mm；P0 ——軋輥預壓靠力，P0=4000kN；P ——。因而有，表17 各機架軋制力矩機架號F1F2F3F4F5軋制力矩/8748598044831886125622583 附加摩擦力矩的計算組成附加摩擦力矩的基本數(shù)值有兩大項，一為軋輥軸承中的摩擦力矩，另一項為傳動機構中的摩擦力矩，下面分別論述。；故有，；；；；。此傳動系統(tǒng)的附加摩擦力局根據(jù)傳動效率按下式計算： ……………………………（12） 式中： ——換算到主電動機軸上的傳動機構的摩擦力矩；——傳動比。所以，傳動機構中的摩擦力矩可以表示為： ………………………………（13）故有，；；；；；所以由總的附加摩擦力矩可以得到：；；；；；表18各軋機的附加摩擦力矩機架號F1F2F3F4F5附加摩擦力矩/8748598044831886125622583 空轉力矩的確定空轉力矩可以根據(jù)下式求得： ……………………………（14）由于是新軋機，表示額定轉矩，其大小為：； 式中： p——電動機的額定功率，本設計取每架軋機的額定功率為4250KW；n——電動機的轉速，轉速為1200r/min。因此，電機軸上的總傳動力矩為： ……………………………………………（15）故有， 電機能力驗算為了校核和選擇主電動機，除了知道其負荷之外，尚須知軋機負荷隨時間變化的關系圖，力矩隨時間變化的關系圖稱為靜負荷圖。本設計采用全連續(xù)軋制，只需計算每個道次之間的時間，假設每架軋機間距為5m，于是有：繪制一個軋制周期內(nèi)第五架軋機的電機負荷圖如下（不考慮不同的軋制速度對軋制力矩的影響）：升速穩(wěn)定軋制過焊縫拋尾降速t(s)由于帶鋼卷重為25噸，假設在軋制過程中金屬損失為4％，根據(jù)體積不變，可以求得最后成品帶卷的長度：再根據(jù)體積不變原理，可以求得：各段的純軋時間為：純軋時間總和為=+++208+=各段的間隙時間=+++=計算等效力矩為軋機工作時電動機的負荷是間斷式的不均勻負荷，而電動機的額定力矩是指電動機在此負荷下長期工作，其溫升在允許的范圍內(nèi)的力矩。校核電動機溫升條件為，校核電動機的過載條件為：式中： ——電動機的額定力矩180——電動機的允許過載系數(shù)，直流電動機；交流同步電動機，；本設計??；——軋制周期內(nèi)最大的力矩，第四道注：可知，滿足電動機溫升條件！??！注：可知，滿足電動機過載條件！??！對于新設計的軋機，需要根據(jù)等效力矩計算電動機的功率，即： Kw………………………………(17)式中： n——電動機的轉速，1200r/min；η——有電動機到軋機的傳動效率。如果此時力矩圖形為梯形，如圖31所示，則等效力矩為： ………………………(18)式中：——轉速未超過基本轉速時的力矩；——轉速超過基本轉速時乘以修正系數(shù)后的力矩。首先，工作輥和支撐輥之間有彎曲載荷的分配問題；其次，工作輥和支撐輥之間存在著相當大的接觸應力。顯然，支撐輥的抗彎斷面系數(shù)較工作輥大得多，即支撐輥有很大的剛性。在計算支撐輥時，通常按承受全部軋制力的情況考慮。支撐輥的彎曲應力和彎曲應力分布見圖4。圖4 四輥軋機支撐輥計算簡圖支撐輥輥身中部33斷面處彎矩是最大的。軋輥輥頸尺寸和輥頸長度可以通過下式確定：，；取。帶入公式可以算得：；；。其他道次的校核得到的結果也均滿足要求。扭轉應力為 ……………………………………………………(23) 式中：——作用在一個工作輥上的最大傳動力矩；——工作輥傳動端的扭轉斷面系數(shù)。工作輥與支撐輥連心線與垂直線夾角為： θ=arcsin[e/(R1+R2)] ……………………………………………(26)其中 e——工作輥相對于支撐輥的偏心距一般e=5～10mm取e=5mm；R1——工作輥半徑；R2——支撐輥半徑。工作輥軸承處的反力（摩擦力）：Pf=Psinφ+Pssin(θ+γ) ………………(28)反力Ps對工作輥的力臂：S=mcosγ+R1sinγ……………………………………(29)把前面的數(shù)據(jù)代入上式計算得：φ=, θ=,d=650mm, ρ2=, γ=, PS=, Pf=, S=,d1=210mm, f1=,ρ1=.Mk=Pa+PsS+Pfρ1=++=1780 kNm扭轉應力經(jīng)計算為：τk=Mk/Wk= MPa本本設計工作輥為合金鍛鋼許可扭應力約為[τ]=730MP，可見工作輥的彎曲應力遠遠小于該許用應力，故能滿足生產(chǎn)要求。如假設輥間作用力沿軸向均勻分布，由彈性力學知，輥間接觸問題可簡化成一個平面應變問題。半徑方向產(chǎn)生的法向正應力在接觸面的