100mm带钢精轧机设计

100mm带钢精轧机设计内容摘要：

外突出。 冷轧生产方式解决了上述缺陷。 就是说它不存在热轧带钢生产中所特有的温度不均匀的问题，因而可以保证产品获得厚度甚小（可达 ）长度很大的带钢。 冷轧配以正确的热处理，就能够制造出依带钢用途而决定的具有最好性能的产品。 诸如生产深冲压用的带钢以及其他软态钢。 这种状态的带钢，往往具有高的延伸性、低的强度或硬度，以保证深冲的要求。 冷轧时，由于产生 “加工硬化 ”效应，显 著的改变了带钢的力学性能。 因此借助冷轧时带钢 “加工硬化 ”的作用，用选择冷轧时的压下量和选择热处理制度的方法，可以比较容易的在很大范围内调整带钢的力学性能及工艺性能。 诸如冷硬状态、特硬状态、软状态、半软状态、半硬状态等各种状态的产品。 这是热轧所不能达到的。 虽说热轧后带钢的力学性能，在某种条件下能近似冷轧退火后的力学性能，但这种力学性能既不同于完全冷轧后的 [3]。 也不同于完全退火的力学性能。 其抗拉强度往往低于完全冷轧而高于完全退火的，其延伸性也低于完全退火而高于完全冷轧的。 问题最大的是，热轧后的带钢的力学性能 波动很大，一般是难以控制的。 此外冷轧完全可以保证带钢的精确尺寸和相当均匀的性能。 此外，目前的热轧工艺水平不能保证带钢表面免于氧化，以及由于氧化铁皮而带来的表面质量不良，因此他不适于生产表面光洁度要求较高的带钢。 由于带钢 的冷轧往往是在温室下进行，其表面不产生氧化铁皮，因此能保证产品获得较高的表面光洁度（ 通常 ～ ）由于冷轧后的带钢表面良好，不存在热轧带钢出现的麻点、氧化铁皮压入、粘结等缺陷，在多数情况下，不须在加工就能直接使用。 可见，采用冷轧方法生产带钢优点是很多的，归结起来有以下几点： 得到热轧方法很难得到的极薄带钢。 使产品具有很高且范围很广的力学性能及工艺性能。 能保证获得高精度尺寸、厚度偏差小、延带钢的宽度及长度方面的厚度均匀 板型良好、表面光洁的各种带钢。 成本低，收得率高。 轧制速度高，具有根高得生产率。 沈阳理工大学学士学位论文 4 冷轧工艺特点 冷轧产品之所以较热轧方式生产得产品有许多优点，使于冷轧工艺特点分不开得，冷轧 具有如下工艺特点： 冷轧是在金属再结晶温度以下进行的轧制。 在冷轧中，金属的晶粒被破碎且不能产生再结晶回复，导致金属产生加工硬化。 由于加工硬化，使金属变形抗力 增大，轧制压力升高，金属的塑性降低，容易产生脆断。 当钢种一定时，加工硬化程度与冷轧的变形程度有关，变形程度愈大，加工硬化愈严重。 加工硬化超过一定程度后，因金属过于硬脆而不能继续轧制。 因此板带经一定的冷轧总变形量之后，须经热处理（再结晶退火或固溶处理），恢复塑性，降低变形抗力，以利于继续轧制。 生产过程中每次软化热处理之前完成的冷轧工作，称之为一个 “轧程 ”。 由此可见，在一定的轧制条件下，钢的变形抗力愈高，成品的尺寸愈宽愈薄，所需的轧程就愈多。 带钢冷轧机型式 在冷状态下轧制带钢的轧机，通常称为带钢冷轧机。 带钢冷轧机的形式是多种多样的，按照轧辊的数目及排列方式，可分为：二辊、四辊、六辊、十二辊、二十辊、三十六辊及复合式等。 尽管冷轧机的轧辊数目各不相同，但有一点是相同的，既所有冷轧机都只有两个工作辊，而其余的轧辊是为了防止工作辊弯曲、变形和损坏的支撑辊。 一般工作辊的直径越小，其支撑辊数目越多；工作辊的直径越小，冷轧是压力减小越小。 然而，工作辊冷却越困难。 反而，工作辊的直径越大，刚性也就越好。 因此对于各种不同的轧制条件，一般的说也很有不同的单一的最佳的轧辊直径。 总之，工作辊直径的减小，对轧制过程是有利的。 首 先，可以降低轧制力和轧制能量，有利于轧制变形，从而使介于二次中间退火之间的北轧制带钢获得的总压下率可以增大。 其次，在小直径的轧辊上进行轧制，由于弹性压扁值不大，因此，可以适于轧制高变形抗力性质的带钢（如不锈钢、硅钢及其它高合金钢），并可使轧出的带钢沿带钢宽度上和长度上的厚度波动值小于其它较大工作辊直径的轧机所轧制出带钢厚度的波动值。 小直径工作辊的采用，还可以使带钢宽度较小的情况下轧制时减少甚至消除在带钢侧边边缘上所形成裂纹的可能，特别是轧制薄带钢时这一点是十分重要的。 另外，由于工作辊直径的减少，使轧机的尺寸 的重量降低，使其结构紧凑，因而缩减占地面积。 沈阳理工大学学士学位论文 5 鉴于采用小直径辊有以上特点，目前为得到高精度、优质量的冷轧带钢，已日趋采用小直径工作辊而多支撑辊的带钢冷轧机。 本设计采用五辊轧机可减小工作辊的直径，有利于减小接触弧长度，有利于使轧制厚度更薄，强度更高和难轧的品种。 也能提高轧机对板型尤其是高次浪形的控制能力。 沈阳理工大学学士学位论文 6 ２ 精轧机压下装置总体方案设计 辊调整装置的分类及作用 轧辊调整装置的作用主要是调整轧辊在机架中的相对位置，以保证要求的压下量，精确的轧件尺寸和正常的轧制条件。 轧辊的调整装置主要有轴向调整装置和径 向调整装置两种 [7]。 轧辊的轴向调整主要用来对正轧槽，以保证正确的孔型形状。 一般只用简单的手动机构来完成。 轧辊的径向调整装置其作用是需要进行下述操作时径向调整两工作辊之间的相对位置： 整两工作辊轴线之间的距离，以保持正确的辊缝开度，给定压下量。 调整两工作辊的平行度。 当更换直径不同的新轧辊时，调整轧制线的高度。 更换轧辊或处理事故（如卡钢）时需要的其它操作。 轧辊径向调整装置的结构与轧机的形式和轧辊的位置有密切关系，大致可以分为：上辊调整机构；下辊调整机构；中辊调整机构及轧辊侧向调整机 构等类型。 在本次设计中主要对上辊调整机构加以设计。 上辊调整机构 上辊调整机构应有最广，通常称为压下装置，用于具有水平轧辊的二辊、三辊、四辊以及多辊轧机上，其结构在很大程度上与轧辊的移动速度、移动距离和没小时移动次数有关。 如表 、 所示。 表 各种轧机的上辊移动（调整）速度 轧机类型 上辊移动速度（毫米 /秒） 750～ 850 初轧机 中板轧机：粗轧机座 精轧机座 型钢轧机 钢管穿孔机、二辊叠板轧机 90～ 180 30～ 60 20～ 40 2～ 5 1～ 2 沈阳理工大学学士学位论文 7 薄板热轧机 薄板及带钢冷轧机 ～ ～ 表 上辊调整装置的分类 类型 驱动方式 用途 快速调整装置 (移动速度大于 1 毫米／秒 ) 电动 主要用于轧辊移动行程较大并需要逐道调整的轧机，如初轧机、中板轧机等。 旧式的叠板轧机虽然上辊移动行程不大，但需要逐道调整辊缝，所以亦采取较快的移动速 慢速调整装置 (移动速度小于 1 毫米／秒 ) 手动 主要用于孔型相互位置不变的型钢轧机与线材轧机上，只在调整及换辊时才使用，也用在某些钢坯及带钢小型连轧机 电动 用于各种带钢轧机 上，也用在板带材的平整机上 压下装置的分类及简介 手动压下装置 主要用于不经常调整辊缝的型钢轧机与线材轧机上，调整工作主要是在正式轧钢之前完成的，对速度没有特殊的要求，属于手动慢速调整装置。 常用的手动压下装置有： ； ； 螺丝的调整方式如图 ；。 其中目前主要采用的是。 电动压下装置 冷、热轧板带轧机的电动压下速度一般在 ～ ，有时压下速度也可达到 3m/s，所以电动压下装置分为快速调整压下装置和慢速调整压下装置，习惯上把带钢的压下装置（一般其速度大于 1mm/s）称为快速压下装置，把带钢的压下装置（一般其速度小于 1mm/s）称为慢速压下装置。 快速压下装置多用于可逆式热轧机上，如初轧机、板坯轧机、中厚板轧机连轧机组的可逆式粗轧机等 [2]。 这种压下对装置要求：采用惯性小的传动系统，以便频繁的启动、制动；有效的传动效率和工作的可靠性必需有克服压下螺丝阻塞事故的措施。 而本设计中采用冷轧带钢方式，所以采用慢速压下装置，初步选取压下速度 为。 沈阳理工大学学士学位论文 8 图 斜楔式调整装置 图 直接传动压下螺丝的调整装置 沈阳理工大学学士学位论文 9 图 圆柱齿轮传动压下螺丝的调整装置 板带轧机电动压下装置 冷、热轧板带轧机的电动压下速度约在 ～ （有时也可以达到3mm/s）。 由于压下速度的绝对值小，过去曾称为 “慢速压下机构 ”。 现代化的高速轧机上，为了实现钢的厚度控制，需要压下机构以很高的速度对轧辊位置作微量调整。 轧机压下装置的特点 板带轧机的轧件既薄又宽又长，并且轧制速度快，轧件精度要求高，这些工艺特 征使它的压下装置又以下特点： （ 1） 轧辊调整量较小。 上辊提升高度一般为 100～ 200mm，在还棍操作时，最大行程也只有 200～ 300mm。 在轧制过程中，轧辊的调整行程更小，最大 10～25mm，最小只有几个 m。 （ 2） 调整精度高。 目前，热轧宽带钢的纵向厚度差以提高到 ～ ，甚至达到 （冷轧带钢的公差范围就更小）。 压下装置的调整精度应在厚度公差范围以内。 （ 3） 经常的工作制度是 “频繁的带钢压下 ”。 在轧制过程中，为了消除带钢的厚度沈阳理工大学学士学位论文 10 不均匀和保证轧制精度 ，压下装置必需随时在轧制负荷下调整辊缝，也就是 “带钢压下 ”。 此外，为了消除机座弹性变形的影响，在轧制前，对轧辊进行零位调整时也要需要进行工作辊颈预压靠紧操作 [3]。 这些都说明，板带轧机的压下装置应按照带钢工作负荷调整轧辊条件来设计。 （ 4） 必需动作快，灵敏度高。 为在高速度下调整轧件的局部厚度差，压下装置必需动作迅速、反应灵敏。 这是板带轧机压下装置最主要的技术特征。 从压下机构本身讲，要达到这一点，关键在于很小的惯性，以便使整个系统又很大的加速度。 （ 5） 轧辊平行度的调整要求严格。 由于带材的宽度比很大（热轧带钢的 b/h可达1000 以上，冷轧带材和薄铁板，其不 b/h 可达 6000～ 13000），因此上下轧辊应严格保持平行。 压下机构除了应保持两个压下螺丝同步运行外，还应便于每个压下螺丝单独调整。 近几年来，由于带材轧制速度的提高，上述压下装置的公 艺 性要求更趋严格。 在热轧连轧精轧机组的后 机 架，电动压下装置由于惯性大，所以很难满足快速、高精度的调整轧棍缝的要求，因而开始采用电动于液压相结合的方式。 在现代的冷连轧机组中，几乎已全部采用了液压压下装置。 板带轧机电动压下的结构形式 板带轧机的电动压下大多采用圆柱齿轮－蜗轮副传动或两级 蜗轮副传动。 如图 ； 图 两级蜗轮副传动 图 圆柱齿轮－蜗轮副传动 沈阳理工大学学士学位论文 11 在轧机设计中，辊系调整系统的设计是至关重要的，其精度直接影响到加工产品的精度。 图 压下系统 压下方案的确定 结合以上有关压下知识，分析各种压下装置的特点，在本次设计中采用电动压下，蜗轮 —圆柱齿轮副传动形式。 本设计采用电动压下，需要电机控制，而且由于电机转速过快，直接连接压下螺丝，则压下螺丝旋转速度过快会使压下速度增加，这样单位的压下量过 大难于准确急停压下电机，所以很难控制厚度。 即使能够控制，由于电机旋转惯性停机后带动压下螺丝旋转一定的角度，则会影响轧件的厚度，使厚度偏差很大。 所以在电机与压下螺丝中间加上一个蜗轮－圆柱齿轮副。 其中蜗轮－蜗杆部分选取蜗轮蜗杆减速机，圆柱齿轮部分自行设计。 如图 沈阳理工大学学士学位论文 12 为了保证轧机的结构紧凑，决定将电机与减速器支撑与轧机上方，双压下螺丝－压下螺母分别作用在两个上轴承上，电机通过电磁离合器与减速器相连，一个电机带动两个压下装置，可以实现同时压下也可以实现单独压下。 这样当下轧辊定位以后，安装上轧辊时如果上轧辊由于轴 承座的原因而导致上轧辊轴线与中心线不平行，达不到要求的平行度时，则可以以其中一个轴承的基础，固定不动，单独上抬或压下另一个轴承座，直到调节到两工作辊平行度达到所要求的平行度为止，这种调节方式很方便。 沈阳理工大学学士学位论文 13 ３ 轧制力的确定 压下量计算与分析 确定压下量的依据和原则 合理地制定压下规程是保证冷轧窄带钢生产优质、高产的最主要条件，是冷轧带钢生产中的一个基本的、综合性的技术课题。 压下规程也称为压下制度，其实质是确定各道次的出口厚度，压下制度是所有轧制工艺制度中最重要 的一个工艺制度。 生产实践证明，对于同一号的钢带，采用各种不同的压下规程，会得到各种不同的结果。 因此，压下规程制定得正确与否，将直接关系到轧机的产量和产品质量。 制定压下规程的主要依据是：带钢交货标准的各项要求，用户提出的特殊要求，被轧带钢的力学性能，轧机设备的能力和生产条件等因素。 制定压下规程的任务是：根据轧机的性能及轧制带钢的特点正确地掌握用一定尺寸的坯料 (钢种一定 )轧成所要求规程的成品带钢，确定轧制过程中的每道次的压下量 [4]。 压下规程的内容：包括坯料的选择，拟订轧制方案道次压下量选择和分配，轧制压力、轧制力矩的计算，咬入条件，设备强度及电机能力的校核等。 因此，制定压下规程时，必须根据综合性能，设备能力及轧制要求，充分利用带钢塑性，。