2024年-軋機(jī)的剛度講解課件

1軋機(jī)縱向剛度

6.1

軋機(jī)橫向剛度

6.2第六章軋機(jī)的剛度05五月20242基本要求：重點(diǎn)與難點(diǎn)：

領(lǐng)會(huì)軋機(jī)縱向、橫向剛度的含義；了解影響軋機(jī)剛度的因素及提高剛度的措施；理解軋輥的輥型調(diào)節(jié)原理；掌握軋機(jī)剛度測(cè)定及減小橫向厚差的方法。軋機(jī)橫向剛度及軋輥的輥型調(diào)節(jié)原理

05五月202436.1軋機(jī)縱向剛度

6.1.1軋機(jī)縱向剛度的概念

(1)軋機(jī)工作機(jī)座發(fā)生彈性變形所需外力，用K表示，t/㎜或MN/㎜；即表示機(jī)座抵抗外力發(fā)生彈性變形的能力。軋輥軸承軸承座壓下螺絲壓下螺母軋制壓力比空載輥縫大，其差值稱(chēng)為彈跳值，并與軋制壓力成正比；彈跳機(jī)架

力傳遞的零部件會(huì)發(fā)生彈性變形，使得軋輥軋制時(shí)的實(shí)際輥縫值會(huì)影響軋機(jī)最小可軋厚度。05五月20244圖6-1軋機(jī)彈性、塑性曲線（P-h）圖05五月20245式中，-軋制壓力的改變量，kN；

-彈跳值的改變量，mm；

-軋機(jī)剛度系數(shù)，kN/mm。⑵軋機(jī)彈性變形曲線—彈跳方程

①軋機(jī)彈性變形曲線—軋機(jī)在不同軋制壓力作用下對(duì)應(yīng)工作輥實(shí)際開(kāi)口度，即軋件實(shí)際厚度h構(gòu)成P-h曲線（見(jiàn)圖6-1曲線A、A′)；②當(dāng)時(shí)，曲線近似于直線,曲線的斜率就是軋機(jī)的縱向剛性系數(shù)，即表示當(dāng)軋機(jī)的輥逢值產(chǎn)生單位距離的變化時(shí)，軋制力的增量值，即：05五月20246③軋出軋件的厚度

式中，-軋件厚度，mm；-軋機(jī)彈跳值，mm；-考慮預(yù)壓靠變形后的空載輥縫，mm。05五月20247⑶軋件塑性變形曲線—軋件塑性變形方程

①軋件塑性變形曲線—軋件在不同軋制壓力作用下壓扁對(duì)應(yīng)軋件實(shí)際厚度h構(gòu)成P-h曲線（見(jiàn)圖6-1曲線②塑性剛度系數(shù)③彈塑性曲線—工作點(diǎn)軋輥與軋件相互作用力相等P，即軋件受力塑性曲線與軋機(jī)受力彈性曲線交點(diǎn)—工作點(diǎn)；B、B′)；05五月20248④輥縫轉(zhuǎn)換函數(shù)表明軋制壓力波動(dòng)引起軋件厚度波動(dòng)，要消除它需，但其效率受、制約反向調(diào)整軋機(jī)輥縫05五月202496.1.2軋機(jī)剛度的測(cè)定

⑴軋輥壓靠法⑵軋制法05五月2024106.1.3提高軋機(jī)縱向剛度的措施

⑴縮短軋機(jī)應(yīng)力回線長(zhǎng)度在普通軋機(jī)中，軋機(jī)的彈性變形可近似地用虎克定律來(lái)表示各受力部件的變形之和，即：式中，-軋機(jī)中零件的彈性模數(shù),MPa；、、、-上下橫梁、機(jī)架立柱、上輥軸承至上橫梁的、、-機(jī)架立柱、壓下螺絲和下輥軸承座的斷面積；-上下橫梁斷面慣性矩mm3；-系數(shù)。、、、長(zhǎng)度和下輥軸承座高度，mm；05五月202411

軋機(jī)中受力零件長(zhǎng)度之和就是該軋機(jī)應(yīng)力回線的長(zhǎng)度，因此縮短軋機(jī)應(yīng)力回線的長(zhǎng)度，便能提高軋機(jī)的剛性。根據(jù)這個(gè)原理設(shè)計(jì)成的軋機(jī)，稱(chēng)為短應(yīng)力回線軋機(jī)。

圖6-2軋機(jī)的應(yīng)力回線

a-有機(jī)架；b-無(wú)機(jī)架05五月202412⑵預(yù)應(yīng)力軋機(jī)

圖6-3四輥液壓型預(yù)應(yīng)力軋機(jī)

在軋制前對(duì)軋機(jī)施以預(yù)應(yīng)力，軋機(jī)在軋制時(shí)的變形量可大大減小，從而提高了軋機(jī)的剛性。凡是未工作時(shí)就處于受力狀態(tài)的軋機(jī)，稱(chēng)為預(yù)應(yīng)力軋機(jī)。05五月2024136.1.4軋機(jī)剛度與軋件縱向厚差的關(guān)系⑴設(shè)備狀態(tài)變化時(shí)，軋機(jī)剛性與軋件縱向厚度精度的關(guān)系而：

其中，

稱(chēng)為材料的塑性剛度系數(shù)。此時(shí)擾動(dòng)影響系數(shù)為。為了盡量減輕軋輥偏心和軸承

當(dāng)輥縫由于軋輥偏心和軸承油膜厚度波動(dòng)而變化時(shí)，會(huì)引起輥縫變化，軋制力也隨之而變，對(duì)彈跳方程求增量，這時(shí)引起板厚變化為：油膜厚度波動(dòng)等外擾量對(duì)軋件厚度的影響，應(yīng)采用剛性系數(shù)小的軋機(jī)。05五月202414⑵工藝因素變化時(shí)，軋機(jī)剛性與軋件縱向厚度精度的關(guān)系

工藝影響因素包括來(lái)料厚度、軋制溫度、摩擦系數(shù)、軋制速度、張力波動(dòng)等，當(dāng)這些工藝參數(shù)變化時(shí)，軋制壓力會(huì)發(fā)生變化，使軋件厚度產(chǎn)生波動(dòng)，但軋機(jī)名義輥縫不變。僅由軋制力變化引起軋件厚度波動(dòng)時(shí)，有：此時(shí)擾動(dòng)影響系數(shù)為。為了盡量減輕引起軋制力波動(dòng)的工藝因素對(duì)軋件厚度的影響，應(yīng)采用剛性系數(shù)大的軋機(jī)。05五月2024156.2軋機(jī)橫向剛度6.2.1軋機(jī)橫向剛度概念

圖6-4四輥軋機(jī)軋輥?zhàn)冃吻闆r比較a-一般四輥軋機(jī)；b-HC軋機(jī)05五月202416

四輥板帶軋機(jī)由于支持輥彎曲變形和工作輥、支持輥間不均勻接觸變形，工作輥產(chǎn)生彎曲變形，實(shí)際輥縫呈凸形，軋件亦呈凸形，即軋件沿寬度方向產(chǎn)生了厚差，工作輥彎曲程度的大小反映軋機(jī)橫向剛度大小，即橫向抵抗軋機(jī)彎曲變形的能力。式中，-軋機(jī)橫向剛性系數(shù)，kN/mm；-軋制力,kN；-板帶材中部與邊部的厚度差，mm。⑴橫向剛度的概念

05五月202417(3)板帶橫向厚差產(chǎn)生的原因①軋輥彎曲變形②軋輥磨損③軋輥彈性壓扁④熱膨脹不均勻變形熱凸度⑤原始輥型車(chē)削加工問(wèn)題—提高輥型設(shè)計(jì)水平—采用凸輥輥型控制；—采用凸輥輥型控制；—采用液壓彎輥控制；—采用凹輥輥型，冷卻水控制；

及加工制作水平。05五月202418(2)提高板帶材的平直度和縮小橫向板厚差的途徑

⑴軋輥預(yù)先加工成凸形輥；操作和管理上是很麻煩的，需要準(zhǔn)備許多不同凸度的軋輥。⑵用調(diào)節(jié)輥溫分布的辦法來(lái)調(diào)整輥形，即控制軋輥的熱凸度；采用控制軋輥熱凸度的方法燙輥時(shí)間長(zhǎng)、熱凸度變化緩慢，只能作為輥型調(diào)節(jié)的一種輔助手段。⑶采用機(jī)械彎輥的方法，以抵消軋輥在軋制時(shí)的彎曲變形；⑷采用各種新型軋機(jī)，改善軋件的凸度和平直度。*目前，在板帶軋機(jī)中廣泛采用了各種板型控制軋機(jī)，配合采用液壓彎輥的方法，對(duì)軋輥凸度進(jìn)行有效的控制。05五月20241905五月20242005五月2024216.2.2軋輥的輥型調(diào)節(jié)6.2.2.1液壓彎輥裝置圖6-5四輥軋機(jī)彎輥受力圖a-正彎工作輥；b-負(fù)彎工作輥；c-正彎支撐輥05五月202422有無(wú)液壓彎輥輥系受力情況的比較05五月202423⑴正彎工作輥法

①輥系及工作輥支持輥受力圖

圖6-5-1正彎工作輥輥系及工作輥支持輥受力圖a-輥系受力圖；b-支持輥受力圖；c-工作輥受力圖05五月202424②下工作輥軸承座上裝有液壓缸，彎輥力F與軋制力同向，減小工作輥擾度，軋制時(shí)抵消軋制力產(chǎn)生擾度，輥凸度?。虎蹆?yōu)點(diǎn)：正彎工作輥需要的彎輥力小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；④缺點(diǎn)：持輥軸承、軸頸、壓下螺絲、機(jī)架負(fù)荷;增加輥面邊緣接觸應(yīng)力，增加工作輥軸承、輥頸、支影響支持輥使用壽命；

相對(duì)于負(fù)彎工作輥，板帶材厚度變化幅度加大。05五月202425⑵負(fù)彎工作輥法

①輥系及工作輥支持輥受力圖

圖6-5-2負(fù)彎工作輥輥系及工作輥支持輥受力圖a-輥系受力圖；b-支持輥受力圖；c-工作輥受力圖05五月202426②設(shè)專(zhuān)門(mén)液壓缸于工作輥與支持輥軸承座間，彎輥力F與軋制力反向，增加工作輥擾度，凸度大于軋制力產(chǎn)生擾度，負(fù)彎補(bǔ)償凸度；③優(yōu)點(diǎn)：

支持輥輥頸、軸承、軸承座工作負(fù)荷，改善支持輥工作條件，提高其壽命。

不影響壓下螺絲、機(jī)架負(fù)荷，且減輕輥面間接觸應(yīng)力、

負(fù)彎工作輥效果較好，它所需要的彎輥力也小，設(shè)備結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單;

板帶材厚度變化幅度比較小。05五月202427⑶正彎支持輥法

①輥系及工作輥支持輥受力圖圖6-5-3正彎支持輥輥系及工作輥支持輥受力圖a-輥系受力圖；b-支持輥受力圖；c-工作輥受力圖05五月202428②延長(zhǎng)支持輥輥頸安裝液壓缸，軋機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，彎輥力F與軋制力同向，對(duì)支持輥彎曲效果與軋制壓力引起的彎

③優(yōu)點(diǎn)：不影響輥面間接觸應(yīng)力、支持輥輥頸、軸承、軸承座負(fù)荷；但增加壓下螺絲、機(jī)架負(fù)荷。

*負(fù)彎支持輥削弱了支持輥的輥頸強(qiáng)度，用得較少。曲方向相反；

05五月2024296.2.2.2UPC軋機(jī)圖6-6UPC軋機(jī)原理示意圖e-偏心值；S-移動(dòng)行程*UPC軋機(jī)輥型呈雪茄型，沿整個(gè)輥身長(zhǎng)度磨成偏離輥身中央凸度漸變的形狀，輥身的最大直徑位于輥身中央e處。上下工作輥反向配置，并可作相對(duì)的軸向移動(dòng)，不同的移動(dòng)位置可形成不同的輥縫形狀，從而可適應(yīng)較大范圍的板型控制。該軋機(jī)配以工作輥彎輥裝置作微調(diào)之用，效果較理想。05五月2024306.2.2.3CVC軋機(jī)圖6-7CVC軋輥凸度控制原理a-零凸度；b-正凸度；c-負(fù)凸度ACVC軋輥原理05五月202431BCVC軋輥凸度圖6-9CVC軋輥凸度解析上輥輥形曲線為：

下軋輥的輥形曲線為：05五月202432當(dāng)軋輥正向（上軋輥向右）移動(dòng)S距離時(shí)，所形成的實(shí)際有效凸度為：求出系數(shù)、為：

系數(shù)和可根據(jù)邊界條件確定，CVC軋輥的最大、最小直徑分別對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸和，則有：05五月202433CCVC軋輥熱凸度⑴軋輥熱凸度模型目前使用的軋輥熱凸度模型為：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用的熱凸度是軋輥中央截面熱膨脹與距帶鋼邊部40mm處熱膨脹之差，即：05五月202434⑵CVC軋機(jī)工作輥熱凸度測(cè)量和計(jì)算圖6-11軋輥磨削前冷熱輥形曲線①工作輥熱凸度測(cè)量

05五月202435②工作輥熱凸度計(jì)算

CVC軋輥的基準(zhǔn)直徑為：冷熱狀態(tài)下，沿軋輥輥身任意截面處的實(shí)際輥徑為：05五月202436

圖6-12F7機(jī)架軋輥熱凸度

圖6-13F7機(jī)架輥身表面溫度沿輥身長(zhǎng)度上分布05五月202437DCVC軋輥磨損

根據(jù)軋輥在實(shí)際工作條件下輥磨損的原因,可分為三種：機(jī)械磨損或摩擦磨損；化學(xué)磨損；熱磨損。工作輥的磨損主要是由于工作輥與軋件間以及工作輥與支承輥間相互摩擦所引起的,這種相互摩擦包括滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦。

CVC軋輥的磨損主要取決于輥縫幾何形狀和軋制壓力，影響軋輥中部磨損深度的主要因素有軋制壓力、帶材參數(shù)、機(jī)架參數(shù)、軋制帶材長(zhǎng)度等。

CVC軋機(jī)工作輥磨損測(cè)量。

05五月202438圖6-14F1機(jī)架軋輥磨損曲線05五月2024396.2.2.4HC軋機(jī)6-15-1HC軋機(jī)05五月20244005五月2024416.2.2.5PC軋機(jī)

圖6-15PC軋機(jī)原理圖a-支持輥軸線交叉；b-工作輥軸線交叉；c-成對(duì)軋輥軸線交叉05五月202442圖6-16PC軋機(jī)的凸度調(diào)節(jié)能力

圖6-17PC軋機(jī)的軸向力05五月202443軋件出口溫度（℃）902898895896軋制壓力（t）800810820830軋件出口厚度（mm）6.3106.3206.3306.340軋件邊中差（mm）0.08410.08050.08610.0872表1末架F7軋制部分工藝數(shù)據(jù)

某熱連軋