第6章 轧机机座的刚性 6.1 工作机座刚度 6.2 厚度控制的基本原理 6.3 板形控制的基本原理 轧钢机在轧钢时产生的巨大轧制力,通过轧辊、轧辊轴承、压下螺丝、最后传递至机架,由机架来承受。轧钢机上的所有这些零部件都是受力部分,它们在轧制力作用下都要产生弹性变形。因此,轧机受力时轧辊之间的实际间隙要比空载时大。 6.1 工作机座刚度 ?§max.book118.com 基本概念 1、原始辊缝s0 定义:轧机空载时的轧辊间隙。 2、弹跳值f (1)定义:在轧钢时轧机的辊缝增大量。 a、弹跳值是从总的方面来反映轧钢机座受力后轧机变形的大小,它是与轧制力的大小成正比的。 b、在相同的轧制力的作用下,如果轧机弹跳值愈小说明该轧钢机座的刚度愈好。 c、轧机弹跳值的存在并不妨碍轧机轧出一定厚度的轧件,因为对于该轧机可以采用预先调整原始辊缝的办法,使弹跳后的辊缝值恰好与轧件厚度相同。 d、轧机的弹跳值大小将限制轧出钢板的最小厚度。 e、轧机弹跳值对产品质量很大影响,它是决定轧出钢板厚度有波动量的主要因素之一。造成板厚波动的主要因素是一道轧制过程中(s0一定),当轧制压力由于某种原因而发生变化时(例如张力发生变化,轧件温度和机械性能不均匀等),辊缝的弹性增大量也随着变化。由于轧材出辊缝后弹性恢复很小,所以轧机辊缝弹性增大量的变化就是轧出钢板板厚的变化。 3、轧钢机座的刚度 定义:轧机抵抗弹性变形的能力。 §max.book118.com度及其意义 1.机座弹性变形对轧件厚度的影响 在轧制时,由于轧制力的作用,轧钢机工作机座产生一定的弹性变形。在某些轧钢机上,工作机座总的弹性变形量可达2~6mm。这对于成品轧机,特别是宽度较大而厚度较薄的板带轧机,机座的弹性变形对轧机调整和轧件尺寸精度有很大的影响。 以图6-1a(P174页)所示的二辊板带轧机为例,轧件进入轧辊前,轧辊的原始辊缝设为s0当轧制轧件时,在轧制力P作用下,机座在轧辊辊身中部处产生的弹性变形为f。如果轧辊原始辊型为圆柱形,则轧后的轧件断面将呈腰鼓形(图6-1b) (P174页),轧后的轧件厚度也大于原始辊缝S。,即 h = s0 + f 6-1 式中 h ——轧后的轧件厚度(轧后的轧件中部处的厚度); s0 —— 轧辊原始辊缝; f —— 机座弹性变形(机座在轧辊辊身中部处的弹性变形)。 由此可见,机座弹性变形,与轧后的轧件厚度h与轧辊原始辊缝s0的调整密切相关。要想得到厚度为h的轧件,轧辊原始辊缝s0应调整到比轧件厚度h小一个机座弹性变形量f的数值。 机座的弹性变形可以分为两大部分。一部分是轧辊的弯曲变形fw ,另一部分是除轧辊弯曲变形以外的各受力零件的弹性变形fy 。轧辊弯曲变形fw使轧辊轴线挠曲,除了使受载荷轧制力作用下的轧辊辊缝(此辊缝称为有载辊缝)要比轧辊原始辊缝增大外,这一有载辊缝在宽度方向也产生了不均匀变化。另一部分弹性变形fy是由轧辊轴承座、垫板、压下螺丝等零件产生的压缩变形、轧辊的弹性压扁、机架的拉伸变形等造成的。这些变形使轧辊辊缝均匀增加。 由于机座弹性变形f与轧制力有关,如果在轧制过程中的轧制力有波动,则在一定原始辊缝下,机座的弹性变形及轧辊有载辊缝也有相应的波动。这就使轧件沿长度方向的厚度发生变化,产生了纵向厚度偏差。因此,在现代板带轧机上,设置了厚度自动控制装置,使轧机能在轧制过程中调整辊缝,控制轧件的纵向厚度偏差。至于有载辊缝沿宽度方向的不均匀变化,将使轧件产生横向偏差,并导致板形的变化,一般是通过合理的辊型设计,设置辊型调整和板形控制装置等措施来控制的。 2.机座弹性变形曲线(弹跳方程)与机座刚度 为了控制成品轧件的精度,并为轧机调整和工艺规程的安排创造有利条件,必须对机座弹性变形在数值上加以确定。机座弹性变形量主要是通过实测法来确定的,一般采用以下两种测定方法。 1)轧制法 在冷轧机上,轧件的厚度可以精确测量,一般采用轧制法。即在一定的原始辊缝s0下,轧制不同厚度的轧件,测出轧制力P和轧后的轧件厚度h 。显然,轧后的轧件厚度h与原始辊缝s0之间的差值,即为在此轧制力P作用下的机座弹性变形量f。将测得的数值绘制成机座弹性变形曲线,如图6-2(P175页)中的曲线gkl所示,此曲线称为弹跳曲线。弹跳曲线可以用轧制力P和轧后的轧件厚度h表示。也可以用轧制力P和机座弹性变形f表示。 步骤: (1)在保持轧辊辊缝一定的情况下,用不同厚度的板坯送入轧机轧制,读出轧制每块钢板时的轧制力,并分别测定各块钢板的轧制后的板厚; (2)由测量所得的各块钢板的板厚和原始辊缝值的差值,来确定轧机在各对应轧制力的情况下的弹跳值; (3)绘制轧机弹性曲线,以纵坐标为轧制力,横坐标为弹跳值的关系曲线。 在用轧制法测定机座弹性变形时,应注意不要使轧辊发热,以免因轧辊热膨胀而影响轧辊辊缝的数值。轧制法测定的条件,与实际生产条件最为相近,能测得较精确的数值。如果采用不同宽度的轧件进行轧制,则可得出轧件宽度对机座弹性变形的影响曲线。 2)轧辊压靠法 轧制法不可能在生产中多次经常地进行,大轧机用轧制法也较困难,故出现了第二种方法——轧辊压靠法。用轧辊压靠法测定时,轧辊中没有轧件。轧辊一面空转,一面调整压下螺丝,使上下工作辊直接接触压靠。轧辊接触压靠后,压下螺丝仍继续下降,使轧机工作机座产生弹性变形。显然,由轧辊压靠开始点至轧制力为P时的压下螺丝行程,即为在此轧制力P作用下的机座弹性变形。根据所测数据,可绘制如图6-3(P175页)中的弹跳曲线ok’l’。由于轧辊压靠开始点不易测量,往往可先假定某一压力值P。作为压靠开始点。 步骤: (1)先移动轧辊,使上、下工作辊直接接触 ,此时测压仪读数指向零,即处于零位状态; (2)在保持轧辊回转的情况下,开始调节压下螺丝,使两轧辊逐渐压靠; (3)每增加一定的压靠量时,记录下相应的压下调节量和轧制力; (4)绘制轧机的弹性曲线,以纵坐标为轧制力,以横坐标为压下调节量的关系曲线。 由机座的弹跳曲线可见,在轧制力不大时,机座弹性变形与轧制力成曲线关系,这是因为机座各零件间存在间隙和接触不均匀而形成的。当轧制力P达到一定数值后,机座弹性变形与轧制力就成直线关系,此直线的斜率tana,一般称为机座刚度系数C,即 C = tana = ΔP/Δf 6-2 ? 式中 C ——机座刚度系数,kN/mm; ΔP ——弹跳曲线直线部分的轧制力变化,kN; Δf——弹跳曲线直线部分的机座弹性变形的变化,mm。 由式6-2可看出,机座刚度系数C的物理意义是使机座产生1mm弹性变形所需的轧制力,它表示了机座抵抗弹性变形的能力。机座刚度系数愈大,表示机座的刚度愈好。 由于轧制力一般都比弹跳曲线上非直线段的最大轧制力高,故机座弹跳曲线也可用图6—2的直线表示。此时,轧后的轧件厚度h可近似地用以下公式表示 h = S0 + P/C 6~3 ? 式中S。——轧辊原始辊缝,mm; P ——轧制力,
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