《轧制成形设备》课件：第3章.pptx

1、(1)调整轧辊工作辊轴线的距离，即调辊缝（压下量，平行度）；(2)调整轧制线位置；(3)调整轧辊轴向位置，使有槽轧辊对准孔型；(4)对钢板轧机，调整辊型；(5)更换轧辊或处理事故时，需要的操作。第3章轧辊调整机构及上辊平衡装置3.1 轧辊调整装置的作用与类型（1）按用途分 径向调整装置：平行度、辊缝、轧制线 轴向调整装置：对准孔型、辊型（2）按调整对象分上辊调整装置（压下装置） 二三四辊轧机上，手动、电动、液压 下辊调整装置（压上装置） 板带轧机、三辊型钢轧机, 中辊调整装置三辊轧机 立辊调整装置 特殊轧机轧辊调整装置（3）按驱动方式分手动调整装置优：结构简单、价格低；缺：压下速度低 电动调整

2、装置 液压调整装置优：响应快、反应短、调整精度高；缺：费用 高、行程有限。 轧辊调整装置的结构在很大程度上与轧辊的调整速度、调整距离、调整频率和调整精度有关，各类轧机的上辊调整速度如下表 1、上辊手动调整装置（手动压下装置） 主要用在横列式型钢轧机(1)斜楔调整方式(2)直接转动压下螺丝的调整方式(3)圆柱齿轮传动压下螺丝的调整方式(4)蜗轮蜗杆传动压下螺丝的调整方式 后两种使用较多。 3.2 手动调整装置 2.中辊手动调整装置 三辊型钢轧机的中辊是固定的，中辊调整装置只是按照轴承衬的磨损程度调整轴承的上瓦座，保证辊颈与轴承衬之间的合适间隙 ，调整量较小，常用斜楔机构。 3.下辊手动调整装置

3、三辊型钢轧机上，下辊调整装置的作用与上辊调整装置作用相同，即调整辊缝。 结构有： 压上螺丝式：圆柱齿轮传动，优：调整量大。 斜楔式：横楔式：用于横列式轧机 纵楔式：用于纵列式或连续式轧机。4.应用主要用于型钢轧机和线材轧机P11图16：手动压下、压上装置 电动压下是最常使用的上辊调整装置，通常包括：电动机、减速器、制动器、压下螺丝、压下螺母、压下位置指示器、球面垫块、测压仪等部件。分类：快速压下装置； 板带轧机压下装置一、快速压下装置（不“带钢”压下） 主要用在上辊调节距离大、调节速度快以及调节精度要求不高的轧机上，如初轧机、中厚板轧机、连轧机的粗轧机。1工艺特点（1）行程大，速度快、调整精度

4、相对较小（2）调整时，不带轧制负荷，即不“带钢”压下。2要求（1）惯性小、便于频繁启动、制动；（2）传动效率高、工作可靠；（3）具有克服压下螺丝阻塞事故的机构。（1）采用立式电动机、传动轴与压下螺丝平行布置，圆柱齿轮传动。优点：传动效率高、零件寿命长。 常用的电动压下行程指示器有两种形式： A机械指针盘读数指示器；多用于初轧机或开坯机上，误差较大，指示精度不高(P50页图） B数字显示管指示器；广泛用于热连轧机上，指示精度取决于压下螺丝到指示器之间传动链的精度。 传动轴与压下螺丝交叉布置，圆柱齿轮和蜗轮副联合传动。 用在压下速度不太快的板坯轧机上。 （2）采用卧式电动机注：自整角机是利用自整步

5、特性将转角变为交流电压或由交流电压变为转角的感应式微型电机，在伺服系统中被用作测量角度的位移传感器。 快速电动压下装置由于其压下行程大，压下速度快、动作繁、而且不带钢压下，故生产中易发生压下螺丝的阻塞事故。 原因：由于操作失误、压下量过大等原因造成卡钢、“坐辊”或压下螺丝超限提升而发生压下螺丝无法退回事故。此时，压下螺丝上的载荷超过了压下电机允许的能力，电机无法启动，上辊不能移动、轧机不能正常工作 因此，为了处理堵塞事故，很多轧机都专门设置了压下螺丝回松机构。 主要发生在初轧机上（尤其是立式电动机压下），表现在轧制过程中，已停止转动的压下螺丝自动旋松，使辊缝值变动，造成轧件厚薄不均，严重影响轧

6、件质量。原因：压下螺丝升角大于或接近螺丝、螺母间的摩擦角。防止措施：(1)加大压下螺丝止推轴颈的直径，并在球面铜垫上开孔；(2)适当增加螺丝直径。在螺矩不变的条件下，增加螺丝直径不仅能增大摩擦阻力矩，而且还有减少螺纹升角，增强自锁性的作用。 轧件薄而长，轧制速度快、产品精度要求高；（1）轧辊调整量较小；最大提升200-300mm，一般轧制时只有10-25mm，最小时只有几个um。（2）调整精度高；公差：中厚板0.08mm，板带0.015mm，冷轧时更小。 因此要求调整精度在公差范围以内。（3）“带钢”压下；（4）必须动作快、灵敏度高；（5）轧辊平行度要求严格。（两端分开及单独调整）二、板带轧机

7、电动压下装置（1）圆柱齿轮蜗轮副传动图2.3-5（2）两级蜗轮副传动 图2.3-4（3）行星齿轮传动 轧辊平衡装置是上辊径向调整装置的组成部分之一，它与轧辊的压下装置配套共同完成上辊的升降动作。一、轧辊平衡装置的作用1、消除间隙，防止冲击；2、改善咬入条件；3、压下螺丝反转时，提升上辊4、在四辊板带轧机上，避免工作辊与支承辊间打滑。1、弹簧平衡装置 用在上辊调整量很小（不大于50-100mm）的型钢、线材轧机上。优点：简单可靠，价格便宜。缺点：换辊时需要人工拆装弹簧，费力、费时。弹簧的平衡力通过螺母调节。上辊下瓦座平衡弹簧拉杆螺母 教材P11图1-6中12为平衡弹簧，弹簧的平衡力通过螺母调节。

8、 用在轧辊调整量很大的轧机上，如初轧机、板坯轧机、厚板轧机以及大型钢轧机的开坯机上。 结构：P50图2.3-6。平衡力通过调整平衡锤在杠杆上的位置。 优点：工作可靠，操作简单，调整行程大。 缺点：轧机的基础深而结构复杂、惯性力很大，易造成冲击。下辊上辊横梁上辊轴承座支杆2、重锤平衡装置（1）八缸式平衡装置 四个液压缸安装在下工作辊轴承座中支承上工作辊轴承座，平衡上工作辊组和上支承辊本体的重量，在有的轧机上这四个液压缸还有工作辊弯曲缸的作用，用来调整辊型。四个液压缸（较大的）平衡支承辊轴承座与压下螺丝的重量。 结构不同时，液压缸的安装位置可能不同。 应用：主要用在四辊板带轧机上。 优点：结构紧凑

9、，使用方便，易于操作，便于换辊，可控制板型。 缺点：投资较大，维修也较复杂。 结构3、液压平衡装置 工作辊与八缸类似，只是支承辊平衡方式不同。P52图2.3-8。支承辊则用位于机架上面中央位置的一个液压缸通过两根拉杆和两个横梁来平衡。 优点是简化了下支承辊轴承座的加工，此外换辊也更方便。（2）五缸平衡装置 通常，平衡力取被平衡重量的1.2-1.4倍，即过平衡系数K为 K1.2-1.4 PKG对弹簧平衡系统，上辊移动会引起弹簧平衡力的变化，故K可适当取大值。当采用重锤平衡时，平衡锤相对于杠杆支点的力矩比被平衡部件的力矩大20-40%。采用液压平衡时，平衡力P反映在液压缸的工作压力p上， 式中G：

10、被平衡零部件的总重量；n：平衡液压缸的数量； d：液压缸的柱塞直径；K：过平衡系数，1.2-1.4。 对于四辊轧机：工作辊（平衡缸的工作压力）： G 包括上工作辊系、上支承辊本体支承辊： G 包括支承辊轴承、压下螺丝、球面垫、上支承辊本体。-也将上支承辊本体的重量计算在内，是为了保证换辊的需要。24dnGKp三、上辊平衡力的确定 四辊轧机工作辊平衡力，除了考虑上述因素外，还应考虑支承辊与工作辊间不打滑的要求。工作辊与支承辊接触表面不打滑条件是：轧机空载加、减速时，主动辊作用于被动辊表面的摩擦力矩应大于被动辊的动力矩。1、工作辊驱动，支承辊从动时，不打滑条件为：(以支承辊为研究对象）式中： ：工

11、作辊与支承辊之间的摩擦系数， 0.1； Q：上工作辊给支承辊的正压力； D2、d2：分别是支承辊的辊身及辊颈直径；2)(375)(22222222dQdtdnGDDQ22222222)(5 .187)(DQddtdnDGDQ（GD2）2：支承辊的飞轮力矩；（dn/dt）2：支承辊的角加速度； Q2：支承辊轴承上所受的力； 2：支承辊轴承的摩擦系数。(dn/dt)1Q(dn/dt)2Q2 2、支承辊驱动，工作辊从动时，不打滑条件： 式中D1、d1：分别是工作辊的辊身及辊颈直径； (以工作辊为研究对象） （GD2）1：工作辊的飞轮力矩； （dn/dt）1：工作辊的角加速度； Q1：工作辊轴承上所受

12、的力； 2 ：工作辊轴承的摩擦系数。2)(375)(21111121dQdtdnGDDQ11111112)(5 .187)(DQddtdnDGDQ 则上工作辊的平衡力P为： PQG 式中G ：上工作辊平衡系统被平衡件的总重量。 比较PQG 与P（1.2-1.4）G，二者取大值。一、压下螺丝1、组成 头部：与上轧辊轴承座接触，承受来自辊颈的压力和上辊平衡装置的过平衡力； 本体：传递力及运动； 尾部：承受驱动力矩。尾部头部2、结构（1）头部 为了防止端部磨损，并使轧辊轴承具有自位性，端部做成球面形状，与球面铜垫形成止推轴承。凸形：老式，但使凹形球面垫（青铜，耐压性能高）承受拉应力，易破碎；凹形：凸

13、形球面垫受压应力，强度提高。装配式：增大球面止推轴颈，使摩擦力矩Mf增大，防止自松，用在自锁性差的初轧机上。 滚动止推轴承：用在“带钢压下”时，为使电机功率减少与增加启动速度。（2）本体 带螺纹，与压下螺母的内螺纹配合。 锯齿形：传动效率高，主要用在快速压下装置，如不带钢压下（初轧机），手动调整装置。 梯形：强度大，主要用于轧制负荷较大的轧机，如冷轧带钢轧机。 通常为单线螺纹，在初轧机等快速压下装置有时用双线或多线螺纹。（3）尾部 方形：镶有青铜滑板，主要用于快速压下装置的压下螺丝上，如初轧机。 花键形：承载力大，多用在低速重载的带钢轧机。 带键圆柱形：仅用在轻负荷的调整机构中，包括手动在内。

14、（1）压下螺丝的外径d0，螺矩t 压下螺丝上承受的力与轧辊辊颈（四辊轧机为支承辊）上的作用力数值相同，对板带轧机而言，P1P/2。 经过对压下螺丝和轧辊辊颈的强度计算公式进行比较、整理、简化，可得： d0 =(0.55-0.62)d 式中: d为轧辊辊颈直径，对四辊轧机则是支承辊辊颈直径。公式中较小值用于铁质轧辊，系数较大值用于钢质轧辊，公式求出d0后按GB圆整。 压下螺丝的螺距t应按所选定的螺纹外径d0在有关标准中选取，通常： 开坯轧机：t=(0.12-0.16) d0 型钢轧机：t=0.1 d0 四辊热连轧带钢轧机：t=(0.025-0.05) d0 四辊冷带钢轧机：t0.017 d03、

15、压下螺丝的主要参数(2)压下螺丝的强度校核 压下螺丝主要受轴向压力作用，由外径d0确定出主要参数后，便可按其强度条件对压下螺丝进行强度校核。 式中d min：压下螺丝最小直径，一般在螺丝头端接近止推铜垫（或推力轴承）处； P1：作用在螺丝（轧辊辊颈）上的最大压力； b：压下螺丝材质的强度极限； n：压下螺丝强度计算的安全系数，一般选取为6。(P55) 一般压下螺丝的长径比往往小于5，不必进行稳定性校核，如长径比大于5，需校核稳定性。 ndPb2min14压下螺母是轧机机座中重量较大的易损零件。国产1150初轧机和4200厚板轧机的压下螺母重达1.8t和4.1t。螺母通常用贵重的耐磨的高强度青铜

16、或黄铜铸成。1、齿形与压下螺丝相啮合，也有锯齿形和梯形之分，依压下螺丝而定。2、压下螺母的高度H通常选用耐磨青铜，其薄弱环节是挤压强度，根据经验公式：H（1.2-2） d03、螺母的外径D压下螺母的外径D根据它的端面和机架在接触面上的挤压强度选定，根据经验公式： D（1.5-1.8）d0 式中d0：压下螺丝外径二、压下螺母1、静力矩（M0j） 在计算压下电动机的功率之前，首先计算压下螺丝的传动力矩。传动压下螺丝所需的静力矩，也就是压下螺丝的阻力阻力矩，包括止推轴承的摩擦力矩和螺纹之间的摩擦力矩。 Mj=Mj1+Mj2 式中Mj：作用在压下螺丝上的静力矩； Mj1：螺纹之间的摩擦力矩； Mj2：

17、止推轴承的摩擦力矩； 其中Mj1 P：作用在每根压下螺丝上的力； d2：压下螺纹的中径； ：压下螺丝的摩擦角， ，螺纹之间的摩擦系数0.1， 为螺纹工作面牙形角，锯齿形螺纹为3. ：螺纹升角，压下时用正号，提升时用负号， t螺矩。)(221tgdPMjcos1utgdta三、压下电动机的功率 其中Mj2的计算为：式中 ：压下螺丝头部端面与球面垫间的摩擦系数， 0.15-0.18； ：推力轴承摩擦系数， 0.01； d3：压下螺丝端头直径； ：推力轴承平均直径。作用在压下螺丝上的力P的计算分两种： 对不“带钢”压下的初轧机和板坯粗轧机 P（QG）/2式中Q：上轧辊平衡力； G：被平衡部件（包括轧

18、辊组件，压下螺丝）的总重量。 通常Q（1.2-1.4）GP（0.1-0.2）G “带钢”压下的轧机（冷、热轧带钢轧机） P P/2式中 P ：轧制力，此时过平衡力（QG）与轧制力相比可忽略不计。 2322322PjjdPMdPM（Nm）（球面垫）（Nm）（推力轴承）2Pd2 22 压下电机传动的静力矩：式中 i：总传速比； ：总传动效率；2、动力矩MOD 作用在压下电机轴上的动力矩，产生在电机频繁起动且对起动的速度有一定要求时，其值为： 式中 ：折算到压下电机轴上全部转动零件的飞轮力矩； ：压下电机的角加速度， 200-600r/min/siMMjj0dtdnGDMD375202GDdtdn/

19、dtdn/作用在压下电机上的力矩M包括静力矩M0j和动力矩M0D，即： MM0jM0D所以，每根压下螺丝所需的功率： (kw) 式中n：电机额定转数，r/min； i：传动系统总速比； ：传动系统总的机械效率。iMnN95503、压下电机的功率1、具有高的响应速度 以往复运动的液压缸取代压下螺丝，免去了大量的转动零部件，大大地减少了运动件的惯量，从而获得了极高的响应速度。2、调整精度高 运动惯性极小，液压传动有良好的刚性，因而负载运动时速度波动小，可以获得很高的定位精度。 最小可控移量：电动0.01mm，液压0.001mm3、过载保护简单可靠 液压系统有自动及快速的卸压装置，可以防止轧辊及其轴

20、承的过载和破坏。4、可灵活地改变轧机的当量刚度，实现对轧机从“恒辊缝”到“恒压力”的控制，以适应各种轧制及操作情况。5、简化了机械结构，传动效率高，又便于快速换辊，提高轧机作业率。 液压压下装置是目前轧机压下装置中最先进的一种型式，当代高速、高精度的带材轧机以装备液压压下装置为鲜明的特征。通常习惯将配置有液压压下装置的轧机称为液压轧机。1、液压缸的结构 活塞式更普遍 柱塞式2、配置（1）压下式 将液压缸悬挂在上支承辊轴承座和机架上横梁之间。 优点：工作环境好，维护方便；电液伺服阀可装在液压缸附近，提高响应速度。 缺点：结构复杂，造价高，（吊挂装置） 液压缸行程较大。 应用：主要用在冷连轧机组或

21、平整机上。（2）推上式 主要安装在热连机组的最后一架上，也可用于冷连轧机组中。 优点：拆装方便。AGC：Automatic gauge control.液压AGC：采用液压压下的轧件厚度自动控制系统。1、组成部分（1）测厚部分主要检测轧件的实际厚度。X测厚仪：以X射线管作射线源，测量方式分单光束、双光束两类，可 连续测量，测量范围015mm，最大达26mm，设定精度为0.1%。同位素测厚仪：采用90Sr、106Ru(钌 (ruthenium)、241Am(一种放射性金属元素,用高能氦核轰击铀而产生 americium元素符号Am)、137Cs、60Co作为放射源，测量范围根据测量射源强度及被测

22、金属材料在05mm, 040mm或45100mm间选择，精确度为0.1%0.15%。，广泛用于冷、热带钢轧机和铝材轧机的厚度检测。激光测厚仪。三、液压AGC（2）厚度比较和调节部分 主要检测轧件的实际厚度与轧件的给定厚度（所要求的轧件厚度）比较，得出厚度偏差值dh，根据工艺要求给出辊缝调节系数Cp后，输出辊缝调节量讯号ds。（3）辊缝调节部分 主要根据辊缝调节量讯号，通过液压装置对辊缝进行相应的调整，以减少或消除轧件的纵向厚度偏差。2、分类 根据轧件的测厚方法，液压AGC可分为三类。（1）采用直接测厚法的液压AGC 测厚仪在轧机出口处测轧件厚度h 比较得到厚度偏差dhA 输出调节量讯号dS 优

23、点：控制系统简单； 缺点：控制精度不高，有较大滞后性； 应用：一般用在轧制速度不高的轧机上。2）采用间接测厚法的液压AGC 用轧制力P来间接测量轧件厚度，故又称PAGC，是目前应用较广的一种形式。优点：滞后小，能较好地改善轧件的厚度偏差，装置简单，便于维护； 缺点：轧件厚度的测量精度较低。（3）预控液压AGC (1)(2)的共同缺点：不能矫正检测处的轧件厚度偏差，因为从检测出厚度偏差到调整辊缝都有一个滞后时间。 预控液压AGC原理： 在轧机入口处设置测厚仪测h 比较dh 调节讯号ds 优点：能及时消除检测处的轧件厚度偏差； 缺点：属于开环控制，不能检测控制效果。 为了提高控制精度，预控AGC往往与PAGC联合使用。现代带钢轧机组，在机组入口和出口处一般都设有测厚仪，而中间各架轧机的工作机座则基本上采用PAGC系统。 3特点（P6263）1.王聪颖. 天铁热轧粗轧机压下系统分析及改进. 天津冶金，2014年，第3期，41-43。2.靳懿，同国庆，刘德福. 板带轧机电动及液压压下联合控制系统. 中国机械，2014年，第5期，249-250.3.曾良才. 板带轧机液压AGC综合测试系统及故障诊断研究D. 武汉理工大学 , 2005.