軋鋼機(jī)械設(shè)備的概念和分類

第一章緒論

1軋鋼機(jī)械設(shè)備的概念和分類

1.1軋鋼機(jī)械設(shè)備的概念（軋鋼生產(chǎn)中完成一系列工藝過程的設(shè)備）

1.1.1主要設(shè)備

①軋鋼機(jī)

以實(shí)現(xiàn)金屬（鋼錠、鋼坯）在旋轉(zhuǎn)的軋輯間依靠軋制壓力作用而發(fā)生塑性變

形的機(jī)械設(shè)備。

②主要設(shè)備的配置一標(biāo)志著軋鋼車間的主要特征。

1.1.2輔助設(shè)備

軋鋼車間除軋鋼機(jī)以外的各種機(jī)械設(shè)備。占設(shè)備總量的比重大，機(jī)械化、自

動(dòng)化程度越來越高。

1.1.3廣義定義

軋鋼車間的所有機(jī)械設(shè)備統(tǒng)稱為軋鋼機(jī)。

2軋鋼機(jī)械設(shè)備的分類

2.1主要設(shè)備的分類

2.1.1按用途分類：按其生產(chǎn)的產(chǎn)品品種規(guī)格分（見表1.1）。

表1」軋鋼機(jī)按用途分類

軋機(jī)類別軋根尺寸（mm）用途

直徑輻身長(zhǎng)度

開坯初軋機(jī)800?1450-將鋼錠或連鑄坯軋成方坯

機(jī)板坯機(jī)1100—1200-將鋼錠或連鑄坯軋成板坯

鋼坯軋機(jī)450?750-將方坯軋成50X50?150X150mm鋼坯

軌梁軋機(jī)750?900-軋制43?50kg/m標(biāo)準(zhǔn)鋼軌,高度240?600mm鋼梁

大型軋機(jī)500?750-軋制大型鋼材:80?150mm方鋼、圓鋼,高度120?

型鋼

240mm工字鋼、槽鋼

軋機(jī)

-

中型軋機(jī)350?500軋制中型鋼材：40?80mm方鋼、圓鋼;高度120nmi

以下工字鋼及槽鋼；50X50-100X100mm角鋼

小型軋機(jī)250?350—軋制小型鋼材:8?40nlm方鋼、圓鋼；20X20-50

X50mm角鋼

線材軋機(jī)20?300—軋制直徑5?32mm線材

鋼板厚板軋機(jī)-2000-5000軋制4?50mm或更厚鋼板

軋機(jī)熱帶鋼軋機(jī)-500—2500軋制400?2300mm寬軋熱帶卷

薄板軋機(jī)-700—1300軋制厚度0.2?4mm、寬度500?1200mm薄板

冷軋冷軋鋼板軋-700-2800軋制寬度600?2500mm冷軋板或帶卷

板帶機(jī)

軋機(jī)冷軋帶鋼軋-150?700軋制厚度0.2?4mm、寬度20?600nmi帶鋼卷

機(jī)

箔材軋機(jī)-200?700軋制厚度0.005-0.012金屬箔

鋼管軋機(jī)--軋制直徑20mm以上或更大的無縫管

--

特種車輪軋機(jī)軋制鐵路車輪

輪箍軋機(jī)--軋制軸承環(huán)或車輪輪箍

軋機(jī)

鋼球軋機(jī)一-軋制鋼球

周期斷面軋--軋制變斷面軋件

機(jī)

齒輪軋機(jī)--軋制齒輪，即滾壓齒輪的齒型

2.1.2按結(jié)構(gòu)分類:

按軋輯數(shù)目及其在工作中的配置形式分（見表1.2）o

表1.2軋鋼機(jī)按構(gòu)造分類

圖示型式名稱用途

1.可逆式有：初軋機(jī)、軌梁軋機(jī)、中厚板軋

二輯式軋機(jī)

一

2.不可逆式有：鋼坯或型鋼連軋機(jī)、疊軋薄

板軋機(jī)、冷軋薄板軋機(jī)及帶鋼軋機(jī)、平整機(jī)

q

三輻式軌梁軋機(jī)，大、中、小型型鋼鋼機(jī)，開軋坯

軋機(jī)

三輯勞特式中板軋機(jī)

（中短浮動(dòng)）

復(fù)二輯式中、小型軋機(jī)

￡中厚板軋機(jī)、寬窄帶鋼軋機(jī)、冷熱薄板軋機(jī)、

J四輻式平整機(jī)

十二輯式冷軋鋼板及帶鋼

c

廿一式冷軋鋼板及帶鋼

偏八輯式冷軋鋼板及帶鋼

（MKW式）

1

w-行星式熱軋板帶卷

I立輻式厚板軋機(jī)、鋼坯連軋機(jī)、型鋼連軋機(jī)

Il..4

1

0一iH型鑰軋機(jī)軋制高度300?1200mm寬邊鋼梁

1J辛斜輯式無縫鋼管穿孔機(jī)、均整機(jī)

#45°式連續(xù)式線材軋機(jī)、鑰管定徑機(jī)、減徑機(jī)

1鋼球軋機(jī)軋制鋼球

三車?yán)バ避堒堉茍A形周期斷面

周期斷面軋

機(jī)

120°式連續(xù)式線材軋機(jī)

等車輪軋機(jī)軋制車輪

可以說，軋輻結(jié)構(gòu)的確定相當(dāng)大程度上決定了軋機(jī)的強(qiáng)度、剛度、軋機(jī)的生

產(chǎn)方式一即決定了能生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)量及其質(zhì)量（尺寸精度、表面質(zhì)量、性

能指標(biāo)等），也即是說，首先，設(shè)備是為工藝服務(wù)的，工藝需要決定所需設(shè)備；

反過來，一旦確定了設(shè)備，則設(shè)備決定了能否生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的產(chǎn)品。

2.1.3按軋機(jī)布置形式分類：

按軋機(jī)相互位置關(guān)系、軋件運(yùn)動(dòng)方向分類。在線主軋機(jī)工藝平面布置形式簡(jiǎn)

圖（見圖1.1）。

II

u~IF—―~~$-4

J_iiLIIIITI9ITnTII

新滬滬滬滬滬

圖L1各種軋機(jī)布置簡(jiǎn)圖

a-單機(jī)座；b-縱列式雙機(jī)座；c、d、e-橫列式；f、g-連續(xù)式；h、i-半連續(xù)式；j-串列往復(fù)式

2.2輔助設(shè)備分類

①切斷設(shè)備（火焰切割機(jī)、各種剪切機(jī)、鋸切機(jī)）；

②矯直設(shè)備（壓力矯直機(jī)、輯式矯直機(jī)、拉伸彎曲矯直機(jī)等）；

③控制軋件尺寸與形狀的設(shè)備（卷取機(jī)、活套支撐奇器、圍盤、檢測(cè)設(shè)備等）；

④表面加工設(shè)備（酸洗機(jī)組、鍍層機(jī)組、清洗機(jī)組、打印機(jī)、除鱗機(jī)等）；

⑤改善組織性能設(shè)備（緩冷坑、退火裝置、淬火設(shè)備、加熱爐、控軋控冷設(shè)

備）；

⑥輸送設(shè)備（輜道、推床、翻鋼機(jī)、冷床、吊車、推出鋼機(jī)等）；

⑦包裝設(shè)備（打捆機(jī)、包裝機(jī)）。

2軋鋼機(jī)的構(gòu)成

2.1主機(jī)列

軋鋼機(jī)有一個(gè)或多個(gè)主機(jī)列組成，主機(jī)列包括原動(dòng)部分（提供動(dòng)力或能源、

傳動(dòng)部分（將能源動(dòng)力傳遞、分配給執(zhí)行部分）及執(zhí)行部分（直接完成金屬塑性

變形-軋輯）（見圖1.2?圖L5）。

圖1.2單電機(jī)、單傳動(dòng)、單機(jī)座軋鋼機(jī)

1-主電機(jī)；2-電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸節(jié)；3-飛輪；4-主減速器；5-主聯(lián)軸節(jié)：6-人字齒輪機(jī)座：7-半萬向接軸:

8-軋輻

圖1.3單電機(jī)、單傳動(dòng)、多機(jī)座軋鋼機(jī)

1-主電機(jī)；2-電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸節(jié)；3-主減速器；4-主聯(lián)軸節(jié)；5-人字齒輪機(jī)座；6-半方向接軸；7-軋短；8-梅

花接

圖1.4單電機(jī)、多傳動(dòng)、多機(jī)座軋鋼機(jī)

1一主電機(jī)；2—電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸節(jié)；3一主減速器：4一主聯(lián)軸節(jié);

5-認(rèn)字齒輪機(jī)座；6-萬向接軸；7-軋輯；8-中間軸；9-圓錐齒輪

圖1.5雙電機(jī)、雙傳動(dòng)、單機(jī)座軋鋼機(jī)

1-主電機(jī)；2-電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸節(jié)；3-中間軸；4萬向接軸；5-軋輯

2.2軋鋼機(jī)工作機(jī)座（見圖1.6）

圖1.6450型鋼軋機(jī)工作機(jī)座

1-軋短；2-機(jī)架；3-機(jī)架蓋；4-軋短軸承；5-壓下螺絲：6-壓下螺絲調(diào)整手柄；7-壓下螺絲；

8-壓下上螺絲調(diào)整手柄；9-軌座；10-固定螺絲；11-軋輯軸向調(diào)整壓板：12-平衡彈簧；13-機(jī)架下橫梁

①軋輻一直接完成金屬塑性變形；

②軋輯軸承一支持固定軋輻，與軋輻構(gòu)成輻系；

③軋輯輯調(diào)整裝置一（包括軸向、徑向、水平位置、平衡、定位）；

④機(jī)架一（安裝固定輻系、調(diào)整裝置、平衡裝置及導(dǎo)衛(wèi)裝置）；

⑤軋輯導(dǎo)衛(wèi)裝置一引導(dǎo)軋件進(jìn)出軋輯;

⑥平衡裝置一平衡軋輯及接軸；

⑦軌座（地腳板）一固定機(jī)架于基礎(chǔ)上。

3軋鋼機(jī)的標(biāo)稱

3.1標(biāo)稱方法

①型鋼軋機(jī)一以軋輯輻身的名義直徑，即人字齒輪機(jī)座中心距（人字齒輪機(jī)

座節(jié)圓直徑）D。命名，軋鋼車間多機(jī)架軋制時(shí)，以末架軋輯輻身名義直徑命名之;

②板帶軋機(jī)一以軋輻輻身長(zhǎng)度B。標(biāo)稱之；

③鋼管軋機(jī)一以能軋產(chǎn)品的最大外徑命名。

3.2較完整標(biāo)稱一個(gè)軋鋼車間軋機(jī)

軋機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)品的品種規(guī)格/軋輻輻身主要尺寸/軋機(jī)結(jié)構(gòu)特征（數(shù)目、配置

形式）/軋機(jī)臺(tái)數(shù)/軋機(jī)布置形式/軋機(jī)工作制度。

例：

①①790X4H/V〃①450X6H/V〃①410X6H/V〃①340X6H/V30萬噸連續(xù)

式棒材軋機(jī)；

（2）0400X1/0430X4//0300X2X3//0265X2X420萬噸半連續(xù)式復(fù)

二重式線材軋機(jī)；

③1700二輯/I700四輻可逆/I700X2四輕〃1700X7四輯400萬噸

3/4式熱連軋帶鋼軋機(jī)。

4軋鋼機(jī)械設(shè)備的發(fā)展方向

①大型化

01300-01500初軋/帶鋼2135-2285/冷帶2500；錠10-20噸甚至

25-70噸，線材100-500-2000-4000kg?

②高速化

熱連軋帶鋼30m/s、冷帶41m/s、棒材25m/s、線材5-13-40-100-160m/so

③連續(xù)化

棒線材的無頭軋制、連鑄連、異型材連軋、帶鋼連軋。

④自動(dòng)化

帶鋼AGC厚控系統(tǒng)，帶鋼寬度控制系統(tǒng)、棒線材及型材計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系

統(tǒng)。

第二章軋鋼機(jī)

1軋相

1.1概述

1.1.1載荷（軋輻軋制時(shí)所受載荷）

①機(jī)械載荷

軋制壓力P越大，轉(zhuǎn)矩越大，則軋輻上彎曲應(yīng)力、傳動(dòng)輜上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、輯

面間的接觸應(yīng)力也越大；同時(shí)，在軋件咬入瞬間及軋制過程中速度的變化會(huì)引起

動(dòng)負(fù)荷，導(dǎo)致軋輻上的應(yīng)力變化。

②摩擦

輻身表面與軋件之間由于變形區(qū)中的前后滑、軋件咬入打滑或卡鋼造成相對(duì)

運(yùn)動(dòng)，而造成軋輻表面劇烈摩擦。

③熱負(fù)荷

熱軋時(shí)軋輻輻身受軋件高溫及冷卻水交替作用，產(chǎn)生的熱循環(huán)應(yīng)力；冷軋時(shí)

由于軋件變形熱效應(yīng)，軋輯表層也產(chǎn)生熱循環(huán)應(yīng)力。

1.1.2軋輻的主要失效形式

①磨損達(dá)到一定輻次（反復(fù)車削，輻身表層硬度喪失，強(qiáng)度削弱而報(bào)廢。

②輻面剝落軋輯受到循環(huán)應(yīng)力交替作用表面產(chǎn)生掉塊形成凹坑。

③斷輻（折斷）

過大軋制壓力產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力是斷輻的主要原因；軋制時(shí)如冷卻水足夠，單

純的熱應(yīng)力不至于斷輻，但由此產(chǎn)生的細(xì)小的裂紋擴(kuò)展，形成應(yīng)力集中源加上一

定的機(jī)械負(fù)荷作用或斷水可能致斷輯；鑄造時(shí)的殘余應(yīng)力一般不至于斷輯。

1.1.3設(shè)計(jì)要求

①工藝要求：合理的結(jié)構(gòu)、尺寸、材質(zhì)一以保證成品的尺寸精度、表面質(zhì)量

及產(chǎn)量。

②壽命要求：工作時(shí)間適當(dāng)一軋餛需要一定的強(qiáng)韌性、耐磨性、耐熱性及耐

剝落性；材質(zhì)特性值一機(jī)械性能和硬度。

1.2軋輻的結(jié)構(gòu)和參數(shù)（見圖2.1.1）

1.2.1分類

有槽軋輻/平軋輻/特殊軋輻。

1.2.2軋輻的結(jié)構(gòu)（見圖2.1.1）

圖2.1.1軋較的結(jié)構(gòu)

1-輻身；2-輯頸；3-輻頭

a-梅花形的輻頭；b-扁頭形的輯頭；c-帶雙鍵形的輯頭

①輯身

工作部分，軋槽，平輯或微凸、微凹型。

②輻頭

傳動(dòng)連接或吊裝部分，其形狀由連接軸型式確定，梅花型、單鍵型、雙鍵型、

萬向節(jié)型。

③輯頸支持固定軋輯部分，即安裝軸承及軸承座部分。形狀由軸承型式確定,

滑動(dòng)軸承或圓柱滾動(dòng)軸承為圓柱體，液體摩擦軸承或球面滾柱滾動(dòng)軸承為圓錐

形。輯頸、身交界處為應(yīng)力集中處應(yīng)用過度圓弧連接，屬于強(qiáng)度薄弱環(huán)節(jié)。

1.2.3軋輻的主要參數(shù)

1.2.3.1型鋼軋輻主要參數(shù)

①輯身直徑

⑴軋輯公稱直徑，即軋機(jī)標(biāo)稱直徑D?,輯環(huán)直徑D,工作直徑Dg,為避免

軋輻切

槽過深，D/DgWL4；

式中，。-軋輯切槽最深處應(yīng)力；M,-軋輻切槽最深處彎矩；W-軋輯切槽最深處

抗彎截面系數(shù)，匕】-軋輻需用應(yīng)力。

5—

⑶咬入條件：l-cosamax（2.1.2）

式中，壓下量；&，ax-最大允許咬入角。

②輻身長(zhǎng)度

主要取決于孔型配置（含導(dǎo)衛(wèi)尺寸、輻環(huán)間距、邊輻環(huán)）及輻身強(qiáng)度。其輻

身長(zhǎng)度與名義直徑之比L/D0=k（如下表2.1.1）o

表2.1.1輻身長(zhǎng)度與名義直徑之比

軋機(jī)初開坯型鋼型鋼中板裝三餛

類型軋機(jī)軋機(jī)粗軋機(jī)精軋機(jī)軋機(jī)甲板薄板

K2.2-2.72.0-3.01.5-2.51.5-2.02.2-2.72.2-2.81.5-2.2

③輻頸尺寸（見表2.1.2)

輯頸直徑d、輯頸長(zhǎng)度1、輯頸與輯身過度圓弧半徑r與軸承型式、工作載

荷及輯頸強(qiáng)度、軸承壽命有關(guān)。

表2.1.2軋輻尺寸比例

軋機(jī)類型d/D1/dr/D

初軋機(jī)0.55~0.71.00.065

開坯及型鋼軋機(jī)0.55-0.630.92~1.20.065

二輯型鋼軋機(jī)0.6~0.71.20.065

小型及棒線材軋機(jī)0.53-0.551.0+(20-30mm)0.065

中厚板軋機(jī)0.67-0.750.83~1.00.1-0.12

二輯薄板軋機(jī)0.75~0.80.8~1.0r=50?90mm

④輯頭尺寸

根據(jù)連接軸的型式確定。

⑴梅花輯頭外徑dl與輻頸直徑d的關(guān)系（見表2.L3及表2.1.4）o

表2.1.3花輯頭外徑與輯頸直徑的關(guān)系

軋機(jī)類型三輻型鋼與線材軋機(jī)二輻型鋼軋機(jī)中板軋機(jī)二輻薄板軋機(jī)

dd-(10-20mm)d-10mm(0.9-0.94)0.85d

表2.1.4梅花頭尺寸

4Dirih/>圖示

1401482990100

1501623195no

16017633105120

18019638IIS130

20021641130ISO

22023844140160

2402584915S175

26027854170200

28030058185215

30032062195225

32034066210240

3403627022525S

37039277245275

3904128028290

420448275305

45048094295325

⑵萬向接軸的輻頭一扁頭尺寸(如圖2.1.1(b)所示)。

Di=D-(5~15)mm；s=(0.25~0.28)Dimm；a=(0.5?0.6)Dinrai

b=(0.15~0.20)mm；c=(0.5~1.0)bmm

1.2.3.2板帶軋耨主要參數(shù)

①輻身長(zhǎng)度L

短身長(zhǎng)度L是表征板帶軋機(jī)特征的重要參數(shù)。

L=bmax+A(2.1.3)

中，院「所軋板帶的最大寬度，mm；△-隨板帶寬度而異的余量(見表2.1.5),

mmo

表2.1.5輯身長(zhǎng)度的余量

Uax板帶的最大寬度<200200-12001000-2500>2500

△50100-200150-200200-400

③輯身直徑

⑴強(qiáng)度條件、咬入條件分別按式（2.1.1）及式（2.1.2）確定；

⑵按軋輯最小可軋厚度人n”n（四輯軋機(jī)指工作輯的輯身直徑）確定：

D:0?28.心叫

）：（K-%）（2.1.4）

式中，f一軋輯與帶材間的摩擦系數(shù)；E-軋輯的彈性模量，MPa；%n-帶材最小

可軋厚度，mm；K-帶材的平面變形抗力，K=l15%MPa；%-平均張力，

%,=（"+Tj/2MPa；分別為后、前張力,MPa。

⑶冷軋板帶時(shí)工作輯直徑

張力軋制:%”（1500-2000）3；無張力軋制:DigY1000%n

⑷支持較直徑取決于軋機(jī)的剛度要求，DJD\=3-4

?=K'/0.3（2.1.5）

式中，K'-軋機(jī)剛度系數(shù)，t/mnio

1.3軋輻的材質(zhì)及輻面硬度要求

軋輻輻面硬度高、韌性好、耐熱龜裂性好，以保證抗彎強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度所需的機(jī)

械性能及軋材表面加工質(zhì)量和軋輻的耐磨性能。

1.3.1常用材料

①合金鍛鋼

熱軋軋輯：55Mn2、55Cr、60CrMnMo.60SiMnMo

冷軋軋輯:9Cr、9CrV、9Cr2W、9Cr2M。、60CrMoV

②合金鑄鋼

隨著電熔渣技術(shù)的發(fā)展，合金鑄鋼軋幅的質(zhì)量在逐漸提高。

③鑄鐵軋輜

⑴普通鑄鐵軋輯、合金鑄鐵軋輯、球墨鑄鐵軋輜。

⑵根據(jù)鑄型不同，可分為半冷硬軋輻、冷硬軋輻、無限冷硬軋輻。

⑶半冷硬軋輯表層無明顯白口層，HS250；冷硬軋輻表層有明顯的白口層,

中間麻口層，心部灰口層，HS260；無限冷硬軋餛表層有明顯的白口層，中間麻

□層少HS265。

④半鋼軋輯

(c=1.4-1.8%)介于鑄鋼與鑄鐵之間-過共析鋼組織，兼有鑄鋼強(qiáng)度、耐熱龜

裂性及鑄鐵耐磨性。

1.3.2各類軋機(jī)軋輯材質(zhì)選擇，即輯面硬度的選擇(見圖2.L1)

70

60

S

H

550

Z40

掣

出

雙

201....

050100150

離輕面距離(mm)

圖2.1.2各類軋輯硬度曲線

①初軋機(jī)

以強(qiáng)度和咬入條件為第一位一保證軋輯的強(qiáng)度，抗沖擊性能；硬度第二，HS

225-40；合金鑄鋼、鍛鋼：60SiMnMo、40Cr、50CrNi>60CrMoVo

②型鋼軋機(jī)強(qiáng)度及耐磨性均衡,HS>40-50,4=720-785MPa。粗軋：鑄

鋼、球墨鑄鐵軋輻，ZG70、ZG70Mn、ZG75Mo；精軋：冷硬鑄鐵，HSN60,硬度耐

磨性要求較高，強(qiáng)度次之。

③熱軋板帶

工作輯：前兒架受咬入和強(qiáng)度條件限制用鑄鋼；后兒架主要考慮產(chǎn)品尺寸精

度要求，硬度要求高，強(qiáng)度次之，用無限冷硬鑄鐵，HS=58-85o

支持輻：以剛度強(qiáng)度為主，硬度次之HS=40-50；60CrMo>60CrMnMo>60SiMnMoo

④冷軋板帶

工作輻：硬度、強(qiáng)度要求均要好HS=90-100,鍛鋼，9Cr、9CrZ、9Cr2W、9Cr2M。、

8CrMnV>9CrV、GCrl5；不用鑄鐵輻,因?yàn)镋鑄鐵=1/2E鋼,影響最小可軋厚度;

支持輻：9CrZ、9Cr2Mo>8Mn2MoV、9CrV、40Mn2MoB、60CrMnMo、45CrNiW0

⑤疊軋薄板

工作環(huán)境：400-500℃,軋制壓力較大；冷硬球墨鑄鐵復(fù)合澆鑄軋輯，HS2

65。

⑥軋輻硬度沿輻面深度分布曲線（見圖2.1.3）；軋輻特點(diǎn)及其用途見表

2.1.60

表2.1.6軋輯特點(diǎn)及其用途

類另U輯面工作特點(diǎn)硬度范圍（HS）主要用途

硬而脆，耐磨性高，用于成品道次可58-85小負(fù)荷精軋輯

冷硬鑄鐵軋餛得光滑軋件表面

如鑄造白口鑄鐵，可帶孔型35-70型鋼粗軋機(jī)中間機(jī)座

無限冷硬鑄鐵軋輻耐磨性、抗熱龜裂性及強(qiáng)度適中55-85各種熱軋板帶鋼軋機(jī)工作相，小型及

線材軋輯

冷硬球墨鑄鐵軋轆50-70二輻疊軋薄板及三輻勞特中板軋輻

球墨鑄鐵軋輯無限球墨鑄鐵軋餛50-70各種型鋼相，負(fù)荷較大的熱軋板帶工

作相，平整機(jī)支持相

球墨鑄鐵初軋輻，強(qiáng)度韌性高，抗熱34-45初軋輯

裂、耐磨性優(yōu)于鋼輻

半冷硬軋掘硬度落差小，可開深槽38-50大中型型鋼軋粗，小型粗軋輻、熱軋

管機(jī)軋輻

強(qiáng)度高，耐磨性較差30-50初軋輯、大眾型粗軋輯、熱軋板帶支

鑄鋼軋輻復(fù)合鑄鐵輻（內(nèi)部為鑄鋼），合金含40-70持相

量稍高，比普通鑄鋼耐磨立輯、穿孔機(jī)軋輯

強(qiáng)度及耐磨性兼?zhèn)?，硬度落差小，?5-75中小負(fù)荷初軋輻，各種型鋼軋輻，各

半鋼軋輕開深槽，其中也可有鍛造產(chǎn)品，強(qiáng)度高，種熱軋板帶工作輯，熱軋管軋輯

可減少斷輻事故

熱軋用，強(qiáng)度高，不易粘輻（有色金30-70初軋相，有色金屬軋輯

屬）55-90支持相

鍛鋼軋輻支持輻用，強(qiáng)度高，耐磨85-100冷軋工作相

冷軋用，強(qiáng)度高，耐磨性及表面質(zhì)量

好

高路鑄鐵軋轉(zhuǎn)耐磨性好，強(qiáng)度韌性高55―90熱軋帶鋼粗軋機(jī)精軋前工作輻，冷軋

帶鋼工作輻，小型及線材精軋?zhí)?/p>

碳化鋁（硬質(zhì)合金）耐磨性極好，彈性壓扁小，軋相表面HRC（洛氏）小型圓鋼、螺紋鋼及線材軋輻，高速

軋輯精度高50-80線材軋機(jī)輻環(huán)，二十根軋機(jī)工作轅

1.4軋輯的強(qiáng)度效核

1.4.1概述

①軋輻強(qiáng)度效核的必要性

⑴設(shè)計(jì)不合理，強(qiáng)度不合理，額定載荷下斷裂；

⑵材質(zhì)選用不合理，熱處理工藝不合理，加工工藝不合理；

⑶生產(chǎn)中使用不當(dāng)，如軋低溫鋼、斷冷卻水、壓下規(guī)程不合理造成軋制壓力

過大；

⑷車?yán)ッ鎰兟洌航佑|應(yīng)力過大、疲勞一需進(jìn)行接觸應(yīng)力效核。

②軋輻強(qiáng)度效核的一般形式

式中，一計(jì)算的危險(xiǎn)截面應(yīng)力，MPa；n-安全系數(shù)，大或等于5,是軋鋼機(jī)

中最小的安全系數(shù)，體現(xiàn)了軋輯鑄造缺陷、溫度應(yīng)力、應(yīng)力集中、沖擊負(fù)荷等因

素的影響。1.4.2型鋼軋輻的強(qiáng)度效核

1.4.2.1型鋼軋輻承受的載荷特點(diǎn)

①軋制壓力可簡(jiǎn)化為集中載荷，因軋件寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輯面寬度；

②軋輻上可能承受多個(gè)集中載荷（三輻軋機(jī)交叉軋制時(shí)或多線軋制）；

③軋輯上工作輯徑可能不等；

④多機(jī)架軋制時(shí)，須正確判斷危險(xiǎn)機(jī)座及該機(jī)座中危險(xiǎn)軋輯的危險(xiǎn)點(diǎn)，有時(shí)

輻身、幅頸、輻頭的危險(xiǎn)點(diǎn)可能不在同一個(gè)軋輯上。

1.4.2.2型鋼軋輻的受力分析及內(nèi)力圖（見圖2.1.3）

X

圖2.1.3軋輻的受力及內(nèi)力圖

1.4.2.3輻身強(qiáng)度效核

由受力圖結(jié)合力的平衡方程可知：

R1+尺2=P(2.1.7)

PX-R2a=0(2.1.8)

R,=—P

~a(2.1.9)

R=(a-X)p

a(2.1.10)

”(a-X)X「

M-------P

Da(2.1.11)

斷面的彎曲應(yīng)力為：

M,)M萬ri

<7-.......=----r<［同

D3

WD0.1D

式中：飛、魚-軋輯軸承座上的支反力，N；加。-輯身斷面的彎矩，N.m；。-軋

輻輻身最小直徑，mm；a-兩根壓下螺絲的中心距，mm；x-支反力到危險(xiǎn)點(diǎn)的距離,

mm。

1.4.2.4輯頸強(qiáng)度效核

輯頸上受彎扭組合變形，危險(xiǎn)點(diǎn)在傳動(dòng)側(cè)輻頸、輻身交界處。

輯徑與輯身相接處的彎矩最大，其值為：

式中：用，一輻徑與輻身相接處的彎矩；d-短頸直徑；R-支反力，由于作用在軋

輯上的軋制力不對(duì)稱，故軋輻兩端的支反力大小不同，計(jì)算時(shí)應(yīng)取數(shù)值較大者；

c-支反力(壓下螺絲中心)至輯身邊緣的距離，近似取為輯頸長(zhǎng)度1的一半。

輻頸上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：

T:吃一M“

"一叱，一。2/(2.1.14)

n~i+Mf+M0+Md(2.1.15)

式中：M"-作用在彎曲應(yīng)力計(jì)算側(cè)的幅頸與餛身交界處之短頸扭矩，N.m；Mz-

軋制力矩，N.m；傳動(dòng)過程中消耗的摩擦力矩，N.m；例。-空轉(zhuǎn)力矩，N.m；

動(dòng)力矩,N.m。

輻頸強(qiáng)度按彎矩合成應(yīng)力考慮。因軋輻材質(zhì)不同，故采用不同的計(jì)算公式:

1)采用鋼軋輻，按第四強(qiáng)度理論：

%=弼+3%(2.1.16)

2)采用鑄鐵軋輻時(shí)，按莫爾理論：

(7/1=0.375cr〃+0.625^(7；+4rj

(2.1.17)

%<⑸

(2.1.18)

1.4.2.5輻頭強(qiáng)度效核

輯頭上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力(輯頭截面如圖2.1.4所示)：

.='777L-H=(。?5-0.6)[cr]

%，(2.1.19)

式中：W"-輯頭抗扭截面系數(shù)，mm\。-輻頭扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，MPa；加“_傳動(dòng)該軋輯

最大扭矩，N.mm。

①對(duì)于平臺(tái)式輯頭

叱,=fo.325—-O.I25L,3=fo.65---0.45%

I4JIJ⑵1.20)

式中：h-扁頭厚度，mm；d「扁頭直徑，mm。

—b

雙*樽平臺(tái)K爬形

圖2.1.4軋機(jī)軋輻*昆頭型式

②帶單鍵槽的輯頭:

W=0.19d；

n(2.1.21)

③帶雙鍵槽的輻頭:

%=0.184：

(2.1.22)

④矩形斷面的輻頭:

(2.1.23)

式中，〃-矩形斷面長(zhǎng)短邊的影響系數(shù)。

1.4.3二根板帶軋機(jī)的軋輯強(qiáng)度效核

①二輻受力分析及內(nèi)力圖(見圖2.2.5)

n

圖2.L5二輯受力分析及內(nèi)力圖

②軋輻強(qiáng)度效核

⑴幅身校核：

_Mmm_(a/4-b/8)P<[.

。D八[八3一10」

WD01D(2.1.24)

⑵輯頸強(qiáng)度效核口

0J-Pc-Pl

,叼0.2J30.4/T」⑵125)

再按式(2.1.14、(2.1.16、(2.1.17、(2.1.18)計(jì)算。

③輯頭的校核：

按式(2.1.19)及式(2.1.20)或(2.1.21)或(2.1.22)或(2.1.23)計(jì)

算。1.4.4四輻板帶軋機(jī)的軋輻強(qiáng)度效核

1.4.4.1四輯板帶軋機(jī)軋輯強(qiáng)度效核項(xiàng)目(見表2.1.7)

表2.1四輻板帶軋機(jī)軋輯強(qiáng)度效核項(xiàng)目

計(jì)算部位工作輻支持輻

驅(qū)動(dòng)方式輻身根頸輯頭輻身輻頸輯頭

作*昆驅(qū)動(dòng)彎曲應(yīng)力略扭轉(zhuǎn)應(yīng)力彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力/

支持輯驅(qū)動(dòng)彎曲應(yīng)力（合成）略/彎曲應(yīng)力彎扭合成應(yīng)力扭轉(zhuǎn)應(yīng)力

1.4.4.2工作輻驅(qū)動(dòng)軋輻強(qiáng)度效核

⑴四輯軋機(jī)輯系受力分析（見圖2.1.6）、工作輻受力圖及其內(nèi)力圖（見圖

2.1.7a）支持輯受力圖及內(nèi)力圖（見圖2.1.7b）

圖2.1.6四短軋機(jī)輯系受力分析圖

（a）工作輻受力圖及其內(nèi)力圖（b）支持輯受力圖及內(nèi)力圖圖

圖2.1.7工作輻、支持輻受力圖及內(nèi)力圖

⑵工作輯強(qiáng)度效核

工作輯輯身垂直面最大彎矩:

M孫max=(L_8)P/8(2.1.26)

工作輯輯身最大彎曲應(yīng)力:

a="如max=（L-b）Pw向

%0.80：

(2.1.27)

工作輻輻頭最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：

.="W㈤=（0.5-0.6）⑸

(2.1.28)

⑶支持輯強(qiáng)度效核

支持輯輯身最大彎矩：

"mmax=（2""P/8

(2.1.29)

支持輯轉(zhuǎn)身最大彎曲應(yīng)力：

0="D2max=W-.4r1

ax

購(gòu)08。：(2.1.30)

支持輯輯頸最大彎矩：

此2max=2"2(2.1.31)

支持輯輯頸最大彎曲應(yīng)力：

c二PCJ（一）＜3

d2mm0.2退0.4/

⑵1.32)

1.4.4.3支持輻驅(qū)動(dòng)軋輻強(qiáng)度效核

⑴四輻軋機(jī)輻系受力分析（見圖2.1.8）、工作輯受力圖及其內(nèi)力圖（見圖

2.1.9a）、支持輯受力圖及內(nèi)力圖（見圖2.1.9b）

圖2.1.8四輻軋機(jī)輯系受力分析圖

圖2.1.9工作輻、支持輯受力圖及內(nèi)力圖

⑵工作輯強(qiáng)度效核

①工作較輻身最大彎曲應(yīng)力（垂直）

MzClmax=(L-b)psr1

°D1max-l

Wt―0.80：J

⑵1.33)

②工作輯輻身最大彎曲應(yīng)力（水平）

工作輻承受支持輻沿輻身全長(zhǎng)加于其上的水平摩擦力：

T二y

°2（2.1.34）

輻身中央的水平彎矩：

%。"=（2。。-4/8

(2.1.35)

輯身中央的水平彎曲應(yīng)力：

_例如max_Wo-L）P<

""ax———-080：-

(2.1.36)

③輻身中央之合成彎曲應(yīng)力

bp—7^51max+Cr￡Hmax-[°]

(2.1.37)

⑶支持輻強(qiáng)度效核

支持輻輯身最大彎曲應(yīng)力:

CT="-max=(—二［P<向

2max

W2O.8D2L

(2.1.38)

②支持輯輯頸強(qiáng)度效核

支持輻輻頸最大彎曲應(yīng)力：

*ax3⑸

0.2%0.4%(2.1.39)

支持輻輻頸危險(xiǎn)斷面扭轉(zhuǎn)應(yīng)力:

Td2=-----=--------7—H

卬“0.2"

+3

%=加婿<[CT](2.1.40)

③支持輯輯頭最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力:

考或明（。5-06）⑸

(2.1.41)

1.4.4.4接觸應(yīng)力的計(jì)算（見圖2.110）

四輯軋機(jī)工作輯與支持輯接觸面及工作輻與軋件接觸面，在軋制力作用下均

將產(chǎn)生大的交變接觸應(yīng)力，但由于輻間接觸面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作輻與軋件間的接觸

面積，故兩輯間產(chǎn)生很大的交變接觸應(yīng)力，致輯面產(chǎn)生剝落。

圖2.1.10軋輯接觸面上的應(yīng)力與深度關(guān)系

⑴正應(yīng)力（半徑方向的法向正應(yīng)力）

半徑方向的法向正應(yīng)力接觸面的中間最大，按赫茲公式計(jì)算:

=Iq」M)

'+長(zhǎng)2)?！?(2.1.42)

式中，q-加在接觸面表面單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷；n、n-工作輯與支持輯的半徑；

KJ*K

Ki、K?-與軋輻材質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，‘您I,2您2,E1、E?-軋輻材料的

彈性模量，5、U「軋輯材料的泊松比。

?！岸?0.418^55=0.637:

當(dāng)R=E,u尸山時(shí)，VJb-接觸壓扁寬度)。

此應(yīng)力雖大，但變形區(qū)中材料近似三向壓縮狀態(tài)，無大的危害。

⑵切應(yīng)力z

表面深度z=0.39b時(shí)：

-=0.304<Tmax<H=(0.5-0.6)[<T](2,1.43)

⑶/

以深度z=0.25b為對(duì)稱的交變應(yīng)力，在x=±0.425b處：

Ra=0-256<Tmax<㈤=(0.5-0.6)[cr]的/44)

%，，是造成幅面剝落的主要原因。

1.4.5軋輯幾種典型的斷裂形式(見表2.1.7)

表2.1.7幾種典型的斷裂形式

原因分析

鋼板軋輯根身中間部位斷裂，斷口較平直為軋制壓力過高、

軋輻激冷等原因。如斷口由一圈氧化痕跡，則為環(huán)狀裂紋發(fā)

展造成

帶孔型軋根在槽底部位斷裂，常發(fā)生在九根式用后期。如

新輻出現(xiàn)斷裂應(yīng)檢查軋制壓力、鋼溫、壓下量等工藝機(jī)軋輻

材質(zhì)

根頸根部斷裂，常發(fā)生在加工軋輻時(shí)根部圓角半徑r過

GES-小，造成應(yīng)力集中，應(yīng)加大圓角半徑。軸承溫度過高也可能

出現(xiàn)根頸斷裂

根頸扭斷，斷口呈45°,當(dāng)扭矩過大時(shí)傳動(dòng)端可能出現(xiàn)

（一卜_^根頭扭斷，常從根頭根部斷裂

LJ^-當(dāng)冷軋薄帶鋼時(shí)，軋輯壓靠力過大，此時(shí)扭矩可大于軋制

~力矩，啟動(dòng)軋機(jī)可能斷輯頭_______________________________

1.5四輻板帶軋機(jī)工作輻的穩(wěn)定性及臨界偏移量的確定

1.5.1四輻板帶軋機(jī)存在偏移量的原因

⑴為保證工作輻在軋制過程中不產(chǎn)生徑向跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)、水平方向移動(dòng)，

甚而交叉歪斜，則需軋輯壓下裝置作用于支持輯軸承座上以控制徑向跳動(dòng)；軸承

座止推軸承控制其軸向竄動(dòng)；水平方向需不變一定數(shù)值的約束力（產(chǎn)生摩擦力矩

將工作輻壓靠在支持輻身上）從而保證工作輻的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定軋制。

⑵由于工作輯與其軸承；支持輯軸承與其軋輻；軸承與軸承座間；支持輯軸

承座與機(jī)架窗口間由于裝配關(guān)系均存在間隙，如無水平約束力，軋輻會(huì)水平移動(dòng),

破壞工、支間的摩擦條件。

⑶工、支持輯水平方向存在一定偏移量一產(chǎn)生一定水平約束力一作用在工

作輻輯頸上與摩擦園相切，使工作輻壓靠在支持輻上。

1.5.2工作相驅(qū)動(dòng)時(shí)的臨界偏移量的確定

⑴軋輯受力分析（見圖2.1.11、圖2.1.12）

圖2.1.11工作較未偏移時(shí)的軋輻受力圖2.1.12工作輯驅(qū)動(dòng)時(shí)工作輻正向偏移的受力

①支持輯受力分析作用在支持輻軸承上的支反力2R,方向切于支持輯摩擦

園上；工作較給予的作用力P。，Po=2R,方向相反作用在同一直線上，與垂線夾

角為U+3）,二力平衡；由力矩平衡可知，支反力2R產(chǎn)生摩擦力矩

Mf=2R?p=Ru2d2

J2o

②工作輻受力分析

同樣，支持輻給予工作輻反作用力必與P。大小相等，方向相反；軋件給工

作輯反作用力P（軋制壓力）與軋輯垂線得夾角為“；水平力外、作用在工作較

輻頸上且切于工作輻摩擦園，位于工作輻輻心線以下，產(chǎn)生的摩擦阻力矩

M[=2R-/?,=Ru，1

-O

⑵從圖2.1.10可知:

①軋制壓力與垂線的夾角”：

3=sin-1

7?i+7?2R+D?(2.1.45)

②輯心連線與垂線的交角3:

ThF?F

(2.1.46)

③輻心連線與邦交角力：

(2.1.47)

④工作輯力的平衡條件：

ZFy=0Pcos(A+3)—Pacos=0

p°=cos”p

°cos(/l+6)(2.1.48)

Z=0Psin"+Pacos(/i+Px-0

P*=Psin收+Psin(4+b)=P|sin夕+tan(4+3)cos-]@[49)

結(jié)合式(2.1.45)、(2.1.46)、(2.1.47)、(2.1.48)、(2.L49),且°

則：Px=P(4+6+〃)(2.1.50)

⑤工作輯失穩(wěn)條件：

P,=M4+b+〃）=o,2wo則：（4+b+M=o

整理得工作輯臨界偏移量e。：

2+d+T,,一T”

2D2P

2⑵1.51)

物理意義：表明工作輯驅(qū)動(dòng)時(shí)，當(dāng)工作輯偏向軋件出口方向值時(shí)，工作輯

完全失不急。

1.5.3支持輻驅(qū)動(dòng)時(shí)的臨界偏移量的確定

參看圖2.1.13、圖2.L14,同理可推出支持輯驅(qū)動(dòng)時(shí)，工作輯偏向軋件出

口方向e。時(shí)，工作輯完全失穩(wěn)。

式中，a-軋制力臂，a=(p^h-R}o

圖2.1.13工作輯未偏移時(shí)的軋輯受力圖圖2.1.14支持輜驅(qū)動(dòng)時(shí)上作輜正向偏移的受力

1.5.4結(jié)論

⑴無論誰(shuí)為主動(dòng)輯，無論工作輯偏向入口還是出口，均可選取合適的

e=e+(4-5)mm,同樣可獲得所需的水平力乙,°,保證工作輻軋制穩(wěn)

定,eT'P'，o

⑵相同的偏移量，對(duì)工作輻驅(qū)動(dòng)而言，向出口方向偏移，對(duì)支持幅而

言