四辊可逆轧机主传动系统设计
摘要
现代中厚板生产过程中四辊可逆轧机成为主要机型，其工作原理是使轧件通过两相对旋转的轧辊以压力进行加工，使其产生塑性变形。本次设计的主要内容是对四辊可逆轧机的主传动系统进行分析、研究、计算，阐述了中厚板轧机的发展概况，确定了主传动机构的组成、机架形式、轧辊的结构特点及轴承形式。对主传动系统力能参数进行了计算，包括轧制力、轧制力矩和主电机功率的计算及校核，以及主要零件强度的计算，如轧辊、轴、轴承。最后对系统的润滑和环保经济性进行分析和讨论。
关键字中厚板；主传动系统；轧辊；轧制力
Four roll reversible mill main transmission system
design
ABSTRACT
Four-high reversing mill plate production process to become a major model，Its working principle is rolling through two relatively rotating roll pressure processing to produce the plastic deformation.The main content of this design is the main drive system of the four-high reversing mill analysis, research, computing, describes the overview of the development of the plate rolling mill. Determine the composition of the main drive mechanism of the rack form of structural features and bearing the form of roll.The main drive system power parameters were calculated, including the calculation and checking of the rolling force, rolling moment and the main motor power. And the major parts strength calculation, such as roll, axle, bearing. Finally, the system of lubrication and environmental protection, economic analysis and discussion
Keyword: Plate mill; Main transmission system; Roll; Rolling force
目录
1. 绪论 ..................................................................................................................................................... V
1.1中厚板轧机发展历史................................................................................................. V
1.2现在中厚板轧机特点................................................................................................. V
1.3轧机主要类型............................................................................................................ V I
1.4轧机设备.................................................................................................................... V I
1.5轧机工作原理........................................................................................................... V II 2．总体方案设计............................................................................................ VIII
2.1主传动机构............................................................................................................. VIII
2.2压下机构................................................................................................................. VIII
2.3轧辊............................................................................................................................ I X
2.4轴承............................................................................................................................ I X
2.5机架............................................................................................................................. X 3．基本参数确定............................................................................................................................... X I
3.1轧辊材料选定 ........................................................................................................................... X I
3.2轧辊参数确定 ........................................................................................................................... X I
3.3工作辊和支承辊辊径尺寸d和l的确定 ....................................................................... XII
3.4轧辊辊头的结构尺寸确定.................................................................................................. XIII 4．轧机主传动系统力能参数的计算 .................................................................................. XV
4．1轧制力的计算 ....................................................................................................................... XV
4.1.1计算单位轧制力p
.................................................................................................... XV
m
4.1.2总轧制力计算............................................................................................................ X VI
4.2轧制力矩计算 ........................................................................................................................ X VI
4.3轧机主电动机力矩与电动机功率计算........................................................................ XVIII
4.3.1电机功率计算......................................................................................................... XVIII
4.3.2主电动机力矩计算......................................................................................................... X IX
4.4电机校核................................................................................................................................... XX 5．主要零件强度计算 ................................................................................................................. X XI
5.1轧辊的强度校核.................................................................................................................... X XI
5.1.1支承辊强度校核 ....................................................................................................... X XI
5.1.2工作辊强度校核 .................................................................................................... XXIII
5.1.3工作辊与支承辊间的接触应力校核 ................................................................ XXIV
5.2机架结构尺寸确定及校核............................................................................................... XXVI
5.2.1机架主要结构尺寸的确定 .................................................................................. XXVI
5.2.2机架强度校核........................................................................................................ X XVII
5.3 十字轴万向接轴校核.................................................................................................... XXXIII
5.3.1基本尺寸确定...................................................................................................... XXXIII
5.3.2万向接轴校核...................................................................................................... XXXIV
5.4支承辊轴承校核.............................................................................................................. XXXIV 6．润滑方式 ................................................................................................................................. XXXV 7.经济可行性分析 ................................................................................................................... XXXVI
7.1投资回收期...................................................................................................................... X XXVII
7.2设备合理的更新期 .......................................................................................................XXXVIII 8．环保性分析 .........................................................................................................................XXXVIII
8.1机械设备的环保性 ......................................................................................................... XXXIX
8.2改善机械设备环保性的方法 ....................................................................................... XXXIX 结论 ................................................................................................................................................... XXXIX 致谢 ............................................................................................................................ 错误！未定义书签。参考文献 .............................................................................................................................................. XLI
1.绪论
1.1中厚板轧机发展历史
从世界中厚板的发展来看，中厚板轧机建设已经经历了两次高潮，第一次是50～60年代，出于工业化和建造业的需要，需要大量又厚，又宽，性能又高的中厚板。美国掀起了全球第一次中厚板轧机的建设高潮。一口气新建成以2辊式加4辊式型式，4064mm 尺寸为主中厚板轧机16台，其中4064mm有7台，5000mm以上特宽的有1台。另外改造中厚板轧机8台，同时淘汰了若干台3辊劳特式中板轧机。经过新建和改造后美国中厚板产量猛增，到1957年中厚板产量已提高至1000万t以上。可以生产高强船板、高韧性潜艇用板、高耐候桥梁板，以及X80大口径直缝焊管用板。同时带动了长输管线的建设。第二次是70～80年代，受经济发展的需要，短短几年间便新建以4辊式加4辊式型式4700mm尺寸和4辊式5500mm单机架为主17台中厚板轧机，其中5m以上特宽有4台、四大公司各占1台，4.7m的有5台。使日本中厚板生产很快走向现代化道路，促进了机器、船舶、汽车、家电、交通及现代建筑等各行各业迅速地发展起来。
1.2现在中厚板轧机特点
现代中厚板轧机越来越趋于大型化、精密化、自动化，以满足钢板控制轧制技术的要求，能够生产高强度的合金板。电子计算机的应用使轧机提高了自动化控制程度，中厚板轧机普遍采用了液压AGC（钢板厚度自动控制系统），中厚板的精度和生产效率大幅提高。
随着市场经济的发展，追求质量、品种、效益将是中厚板轧机今后和发展的方向，以宽厚板为主，并有很高的强度，加大轧制力和主传动电机容量，改造的重点是：（1）为保证板坯加热的均匀性，使得轧制的钢板尺寸和性能均匀一致，新建加热炉应采用步进式加热炉。
（2）淘汰三辊粗式轧机，以四辊轧机代替粗轧机，发挥四辊精整线轧机的能力，提高产品的质量。对于单机架的四辊轧机，已经预留了另一架轧机的基础的轧机应尽量及时将另一架轧机安装上去，以实现经济规模。
(3)随着用户的钢板的表面质量和钢板的剪切精度的提高加强精线的改造，冷床采用运载式的冷床，剪机用滚切式双边剪和滚切式定尺剪。
(4)严格控制板坯加热温度，采用控制轧制和控制冷却工艺，加快钢板的冷却速度，
防止晶粒长大，细化铁素体，使珠光体均匀分布，以获得良好的强韧性。
(5)重视热处理设备的完善，逐步提高热处理钢板的生产能力，新建热处理炉应优先考虑选用无氧化辊式热处理炉。
(6)厚度偏差控制是钢板的一项重要指标。要充分利用液压AGC控制技术来提高钢板的尺寸精度，减少厚度偏差。
(7)大力开发和应用板型控制技术，获得良好的板形，减少钢板头尾和两边的切损，提高钢板的成材率。
目前中厚板轧机已经不能满足用户对宽厚板的需要，我国新建宽厚板机组将满足这方面的需求。据统计，我国新上轧机主要以3500mm、3800mm、4300mm、5000mm四辊单机架或双机架为主，其中5米轧机两套，4300mm轧机一套，3800mm轧机3套，3500mm 轧机7套。还有鞍钢营口5000mm宽厚板项目、五矿营口项目、北钢中板项目、包钢中板项目、南阳汉冶、安阳永兴、鄂钢、莱钢等，预计产能在1110万吨左右。这些轧机大多数都是大轧制力(2×104N/mm以上)，大功率(2×103N/mm)，轧制速度7.5m/s，轧件的厚度偏差已达0.08mm，宽度偏差达到5~8mm，长度偏差达10mm以下，镰刀弯减至5mm/m，切头尾长在200mm以内，成材率达95%以上，采用热装炉时燃耗已降至0.6×109J/t以下，及高刚度(2kN/mm以上)的现代化中厚板轧机，大大超过日本和美国现有中厚板轧机性能，将成为全球新一代现代化中厚板轧机，为实现TMCP(中厚板热机械控制处理，即控制轧制和控制冷却技术)工艺，生产高质量、高性能中厚板创造了有利条件。
1.3轧机主要类型
四辊可逆轧机成为现代中厚板生产主力型，主要是由于大型直流电机及控制系统制造技术发展，解决了轧机和大扭矩的可逆式拖动，近三十年来，大功率变频调速技术的发展又取代了轧机传动的直流系统。
1.4轧机设备
设备组成：机组由电动机、齿轮联轴器、减速机、齿轮联轴器、人字齿轮座、万向接轴托架、万向接轴、工作机座等组成。由电动机通过一系列传动机构驱动轧机工作进行轧制。
工作机座由压下装置、平衡装置、工作辊装配、支承辊装配、机架装置、轨座等部件组成。
1.5轧机工作原理
工作原理：轧件通过两相对旋转的轧辊以压力进行加工，使其产生塑性变形，称为轧制工艺过程。轧机通过工作辊来完成这一过程。工作辊包含有旋转和移动两种运动。前者靠摩擦力进行轧制运动，由轧机主传动实现；后者用来调节压下量，控制轧件的变形程度，由轧机压下装置实现。
主传动由主电机通过联轴器带动减速机高速轴，减速后由低速轴通过齿轮联轴器与人字齿轮座输入端相联，输出端通过万向节轴分别带动上下工作辊使其产生线速度相等、旋转方向相反的轧制运动。
压下装置共两组，分别安装在机架上面，经左右各一台压下电机及两级涡轮、蜗杆副减速后传递给压下螺杆，压下螺杆由压下螺母固定在每片机架的窗口中间，通过安全臼及液压平衡装置使轧辊上下运动。压下电机出轴上安装有制动器，使压下螺杆获得准确的位置精度。压下装置必须反应灵敏，具有单独点动和左右联动的功能。其主要作用：调整两工作辊之间的距离以保持正确的辊缝开度、给定压下量、调整两工作辊的平衡度，当更换新工作辊后，调整轧制高度。
2．总体方案设计
2.1主传动机构
作用：电动机的运动和力矩传递给轧辊。
单机座轧钢机主传动动类型：
1.通过电动机、减速机、主联轴节、齿轮座、联接轴传给轧辊的型式。这种主传动装置，一般用于不可逆工作的轧钢机。
2.通过电动机、主联轴节和联接轴直接传给轧辊的型式。两个轧辊由各自的电动机单独驱动。这种型式的主传动装置主要用于大型的可逆式轧钢机。
本次设计是四辊中厚板轧机，所以采用的第二种主传动型式，电动机的运动和力矩是通过主联轴节和联接轴而直接传给轧辊，两个轧辊由两台电机分别驱动。传动简图如下：
1-工作机座；2-机架；3-四辊轧机支承辊；4-联接轴；5-中间轴；6-电动机；联接轴平衡装置；8-机架底板；9-地脚螺栓；10-四辊轧机工作辊；
2.1四辊可逆轧机主传动示意图
2.2压下机构
作用：用于调整辊缝，也称辊缝调整装置。
（1）电动压下装置：
由压下电动机、减速机、压下螺丝、压下螺母组成。功能：在机架的上部，由两个
电机驱动，电机一轴和二轴与蜗轮蜗杆减速机联接，蜗轮内孔为内花键，带动压下螺丝转动，机架上部装有螺母，螺母固定在机架内，当压下螺丝转动时，压下螺丝上下移动，从而达到机械压下的目的。润滑方式：稀油循环。
（2）液压压下装置：
由压下电动机、减速机和液压缸组成。液压AGC功能：液压AGC缸安装在机架窗口的上部，每片机架一个，在上支承辊轴承座的顶部与球面垫之间，两个AGC缸同时工作，用于辊缝调整和向支承辊轴承座传递轧制力，每个AGC缸各带三个外置式位移传感器。
本次设计采用的是电动压下，其传动简图如下：
1-电动机；2-制动器；3-齿轮减速机；4-电磁联轴节；5-球面蜗轮副
2.2压下装置示意图
2.3轧辊
按轧机的类型轧辊可分三种：1.带孔的轧辊2.平面轧辊3.特殊轧辊。本设计为中厚板轧机，所以采用平面轧辊。
由辊身、辊颈和轴头三部分组成。辊颈安装在轴承中，并通过轴承座和压下装置把轧制力传给机架。轴头和联接轴相连，传递轧制扭矩。轧辊结构特点：对于四辊轧机，为减小轧制力，应尽量使工作辊直径小些。支承辊直径取决于刚度和强度要求。轧辊还要具有：（1）高的耐滚动疲劳性能（2）良好的抗热裂性、抗热冲击性、抗冷热疲劳性（3）复合层接合能力强（4）较高的耐磨性。
2.4轴承
轴承的样式可分滑动轴承和滚动轴承。本设计采用四列圆柱滚子轴承。因为这种轴
承即可承受径向力，又可承受轴向力，所以不需要采用推力轴承。为了方便换辊，轴承在轴颈上和轴承座内均采用动配合（e8、f8）。由于配合较松，为防止对轴颈的磨损，要求辊颈硬度为HRC=32~36。同时应保证配合表面经常有润滑油。为此，在轴承内圈内孔有一螺旋槽，内圈端面还有径向沟槽。轧辊轴承工作特点：（1）工作负荷大（2）运转速度差别大（3）工作环境恶劣。
2.5机架
机架根据结构不同可分为两类：闭式机架和开式机架。本设计采用闭式机架，具有较高的强度和刚度。由两片机架，上、下横梁，耐磨衬板、工作辊平衡弯辊、接轴夹紧、轴端卡板、换辊轨道等组成。作用：机架用于装配工作辊和支承辊辊系，承受轧制力。同时将耐磨衬板，换辊轨道等装配到机架上。机架通过双头螺栓、螺母固定在轧座上。横梁用于联接操作侧和传动侧机架，上横梁还用于安装上支承辊平衡装置，下横梁用于安装下支承辊换辊拖板。工作辊平衡、弯辊装置用于在轧制过程中使工作辊保持平衡，在需要调整板形情况下施加正弯辊力，并辅助换辊动作完成。接轴夹紧装置安装在机架传动侧，在换辊过程中，伸出夹紧完成工作辊定位；换辊完成，接轴夹紧装置缩回，完成接轴夹紧装置在整个换辊过程的动作功能。支承辊换辊固定轨道安装在机架窗口的下部，位于支承辊滑座与下横梁、机架之间。工作辊换辊提升轨道安装在机架窗口内下工作辊轴承座的下部，提升液压缸位于轨道下固定在机架上，换辊时提升到标高位置。
3．基本参数确定
辊式轧钢机基本参数包括辊身长度L 、工作辊辊径D1、支承辊辊径D2、工作辊辊颈d1、支承辊辊颈d2、轧制速度v 、轧制力P 等
已知的工艺设计参数有 轧件材质：235Q 轧前厚度：mm h 950= 轧后厚度：mm h 851= 轧件宽度：mm b m 2100=
轧制温度：C 1200
轧制速度：s m /4.2
3.1轧辊材料选定
在带钢热轧机的工作辊选择轧辊材料时要求辊面硬度很高，故在选择轧辊材料是多采用铸铁轧辊。而支承辊在工作中主要受弯曲应力，且直径也较大。因此在设计中着重考虑轧辊的强度和轧辊的淬透性。所以，在实际的设计中多选用Cr 合金钢。 工作辊选择材料为：球墨铸铁 支承辊选择材料为：9CrMo
3.2轧辊参数确定
(1)辊身长度确定
在设计中主要是根据所提供的坯料尺寸和实际生产中的辊道宽度来确定辊身长度的，辊身长度决定了轧板带的最大宽度，其关系为 a B L +=max （3.1）
式中 L ——辊身长度
B max ——板带材的最大宽度
a ——随带材宽度而异的余量，当B max <200mm 时，取a=500mm ；当B max >200mm
时，取a=100～200mm
本次设计mm B 2100max = mm a 200=
∴mm L 23002002100=+= (2)工作辊直径确定
由文献[3-3]可知L/D 1=3.0～5.2常用比值3.2～4.5；L/D 2=1.9～2.7常用比值2.0～2.5；D 2/D 1=1.5～2.2常用比值1.6～2.0
比值L/D 2标志着辊系的抗弯刚度，其值越小，则刚度愈高。一般来说，辊身长度较大者，选用较大的比值。辊径比D 2/D 1的选择，主要取决工艺条件。当轧件较厚（咬入角较大）时，由于要求较大的工作辊直径，故选较小的D 2/D 1值；当轧件较薄时，则选较大的D 2/D 1值。因此厚板轧机和热带钢轧机粗轧机座比精轧机座的辊径比小些，热轧机比冷轧机的辊径小些。对支承辊传动的四辊轧机，一般选D 2/D 1=3～4。 D 2=1150～1437mm D 1=511～766mm
根据轧辊强度及允许的咬入角α（或压下量与辊径之比）和轧辊的强度要求来确定。应满足下式：
D 1≥Δh/1-cos α （3.2） 式中D 1——工作辊直径
Δh ——压下量 α——咬入角
由文献[3-1]可知，四辊可逆轧机的最大咬入角α=15。～20。；取α=20。 得
D 1>165.8mm
为安全取D 1=740mm D 2=1250mm
3.3工作辊和支承辊辊径尺寸d 和l 的确定
辊颈直径d 和长度l 与轧辊轴承型式及工作载荷有关。由于受轧辊轴承径向尺寸的限制，辊颈直径比辊身直径要小的多。使用滚动轴承时，由于轴承外径较大，辊颈尺寸不能过大，一般近似地选d=（0.5～0.55）D 因此： d 1=（0.5～0.55）D 1=370～407mm 与实际考虑取d 1=440mm
d 2=（0.5～0.55）D 2=625～687.5mm 与实际考虑取d 2=800mm
L/d=0.83～1.0 根据理论与实际考虑取L 1=600mm L 2=850mm 式中 L 1——工作辊辊颈长 L 2——支承辊辊颈长
3.4轧辊辊头的结构尺寸确定
辊头尺寸指的是轧辊传动端的辊头尺寸。轧辊的辊头基本类型有（1）梅花辊头；（2）万向辊头；（3）圆柱形辊头；（4）带平台的辊头。为了装卸轧辊轴承方便，辊头用可装卸的动配合扁头。此时辊头平台更为适合，其结构尺寸如图
d a 4
3
= （3.3）
d d ）～（95.09.0=
' (3.4) 式中 'd ——轧辊辊头直径 d ——轧辊辊颈
418396440)95.09.0(1～～=?='
d ，取mm 4201='
d
，
～）～（76072080095.09.02=?='
d 取mm 7602='
d 式中 '
1d ——工作辊辊头直径 '
2d ——支承辊辊头直径
mm a 33044043
1=?=
，取mm a 3301= mm a 6008004
3
2=?=，取mm a 6002=
式中 1a ——工作辊辊头平台 2a ——支承辊辊头平台
4．轧机主传动系统力能参数的计算
4．1轧制力的计算
4.1.1计算单位轧制力p m
由文献[2-39]可知p m =n σ′n σ″n σ′″k （4.1） 式中 n σ′——考虑摩擦对应力状态的影响系数 n σ″——考虑外区对应力状态的影响系数 n σ′″——考虑张力对应力状态的影响系数
对于中厚板轧机外区的影响是主要的，所以n σ′=1 ；n σ′″=1；p m =1.15 n σ″k σ 根据文献[2-40]得 n σ″
=（m h l /）
-0.4
（4.2）
式中 L ——接触弧长度
h m ——轧制前后轧件的平均高度 由给定参数可知h m =h 0+h 1/2=（95+85）/2=90mm
L=h ΔR R=D 1/2=740/2=370mm Δh=h 0-h 1=95-85=10mm L=10370?=60.8m 所以n σ″=（
90
8.60）-0.4
=1.18 相对压下量ε 由文献[2-1]可知ε=
0h h Δ=0
1
0h h h -*100% (4.3) =10/95 =10%
变形速度计算 ∵h m =90mm l=60.8mm ∴L/h m <2
因此采用粘着理论计算即
1
m ln u h h l V r =
(4.4)
式中V r ——轧制速度 l ——接触弧长度 h 0——轧制前轧件高度 h 1——轧制后轧件高度 ∴u m =
85
95
ln 8.602400=4.4mm ·s -1
变形阻力计算
根据文献[2-10]查得材质Q235变形阻力
σ=K ε·σ30 （4.5） 式中K ε——变形程度影响系数K ε=0.84
σ30——1200。C 变形速度4.4mm ·s -1下ε=30%的变形阻力 σ30=60MPa ∴σ=0.84?60=50.4MPa 综上p m =1.15?1.18?50.4=68.4MPa 4.1.2总轧制力计算
轧件对轧辊的总压力P 为轧制平均单位压力p m 与轧件和轧辊接触面积F 之乘积 P=F p m ? （4.6） 对于中厚板轧机P=m m p L b ?? （4.7） 式中b m ——轧机厚度 2100mm
L ——接触弧长度的水平投影 60.8mm p m ——单位轧制力
所以P=2100?10-3?60.8?10-3?68.4?106=8.7×106N=8.7MN
4.2轧制力矩计算
传动轧辊所需力矩为轧制力矩M Z ，由工作辊带动支承辊的力矩M R 与工作辊轴承中摩擦力矩M f1三部分之和，即
1f R z k M M M M ++= （4.8） 求轧制力矩M Z
a P M z ?= （4.9） 式中 P ——轧制力
a ——轧制力臂，其大小a=L/2 L ——接触弧长度 ∴M Z =8.7?106?
2
8.60?10-3
=264.48kN ·M 求工作辊传动支承辊的力矩M R
M R =R ·c （4.10） R=
）
（φ
γθ+cos s Pco （4.11）
式中θ——工作辊与支承辊连心线与垂直夹角，θ=arcsin
2
22
1e +
γ——轧辊连心线与反力R 的夹角，γ=arcsin
2
2
2D m
+ρ
c ——反力R 对工作辊的力臂，c=mcos γ+2
1
D sin γ D 1——工作辊直径，D 1=740mm D 2——支承辊直径，D 2=1250mm
e ——工作辊轴线相对支承辊轴线的偏移距，由于工作偏移距的数值（一般为5～10mm ）相对工作辊与支承辊直径来说很小，所以在计算时，可以为e=0 因此，θ= 0
φ——前后张力对轧制力方向影响的偏角，因为是厚板轧机所以φ= 0
2ρ——轧辊轴承处摩擦圆半径，2ρ=
2
2
d μ 2d ——支承辊轴颈直径2d =800mm
μ——轧辊轴承摩擦系数，由文献[2-60]可知μ=0.004
∴2ρ=
2
650
?0.004=1.6mm m ——滚动摩擦力臂距离，一般m=0.1～0.3mm ∴γ=arcsin
2
22D m
+ρ2
12502
.06.1arcsin
+== 17.0
R=）（φ
γθ+cos s Pco =17
.0cos 107.86?=8.7?106N
c=mcos γ+2
1D sin γ=0.2cos0.17+sin0.17?2740=1.4mm
综上
M R =R ·c=8.7?106?1.4?10-0.3=12.18KN ·M 求工作辊轴承摩擦力矩M f1 根据文献[2-128]得
M f1=F ·1ρ (4.12) 式中F ——工作辊轴承处反力，F=Rsin （γθ+）
1ρ——工作辊处轴承摩擦圆半径，1ρ=
μ2
1
d 1d ——工作辊辊颈直径，1d =440mm
μ——轧辊轴承摩擦系数，由文献可知μ=0.004
∴1ρ=
004.02
440
?=0.88mm F=8.717.0sin 106??=25.81KN 综上
M f1=F ·1ρ=25.81331088.010-???=0.023KN ·m ∴ M K =M Z +M R +M f1
=264.48+12.18+0.023
=276.68KN ·M
传动两个工作辊总传动力矩为∑K M =2M k =2?276.68=553.36KN ·m
4.3轧机主电动机力矩与电动机功率计算
4.3.1电机功率计算 根据文献[3-1]可知电机功率 N=
η
95501
n M K (4.13)
式中 M K ——轧辊驱动力矩，M K =276.68KN ·m n 1——电机转速，r/min
η——传动效率，2
2··轴
万轴ηηηη==2298.096.098.0??=0.89 1
160D v
n π=
(4.14) 式中 v ——轧制速度 D 1——工作辊直径 ∴1160D v n π=
=740
14.32400
60??=62rad/min ∴N=
η95501n M K =89
.055.962
68.276??=2018.25KW 根据文献[3-128]选电机型号为ZD-250/83 额定功率2050KW 额定电压800V 额定转速60r/min 最高转速180r/min GD 2=72t/m 2 M er =9.55
er
er
n N =9.55?602050=326.29KN ·m
4.3.2主电动机力矩计算
由文献[2-149]可知主电动机轴上的力矩由四部分组成，即 don kon f f z D M M M i
M M M ±+++=21
(4.15)
=
don kon f z
M M M i
M ±++ 式中 D M ——主电动机力矩
z M ——轧辊上的轧制力矩，四辊轧机z M =Pa+Rc
f M ——附加摩擦力矩，即当轧制时由于轧制力作用在轧辊轴承、传动机构及其他
转动件中的摩擦而产生的附加力矩，f M =
21f f M i M +
kon M ——空转力矩，即轧机空转时，由于各转动件的重量所产生的摩擦力矩及其
他阻力矩，一般取额定功率的5%
don M ——动力矩，轧辊运转速度不均匀时，各部件由于有加速度或减速所引起的
惯性力所产生的力矩，本次设计轧辊运转速度为匀速所以don M =0
i ——电动机和轧辊之间的传动比，本设计采用电动机直接带动轧机，所以i =1 由文献[2-156]可知
i
M i
M M M K
f Z f )
11
(
)
11
(
1
1
1
2-=+-=ηη (4.16) 式中 1η——主电动机到轧辊之间的传动效率，不包括空转力矩的损失，取1η=0.98
∴=-=i
M M K
f )
11
(
1
2η?-)198.01(276.68=5.65KN ·m z M =Pa+Rc=276.68+12.18=288.86KN ·m kon M =0.05M er =0.05?326.29=16.31KN ·m 综上
f kon Z D M M M M ++==288.86+16.31+11.84+5.65+0.023=310.843KN ·m
kon f Z
j M M i
M M ++=
max =288.86+16.31+5.65+0.023=310.84KN ·m 4.4电机校核
4.3.1过载校核 由文献[2-161]可知 e M =9.55
=er
er
n N 9.551802050=108.76KN ·m (4.17) er j M M K max ==
8.276
.10884
.310= ＜〔K 〕=2.5～3.0 (4.18) 所以电机合格
定尺剪 卸钢链称重打捆机点数器 钢坯 大棒轧机倍尺剪夹尾器双转毂加热炉初轧中轧预精轧精轧机组水冷箱 工艺布置图
二高线 加 热 炉 钢坯出炉 2 4 8 6 10 12 14 15-16 17-18 6架粗轧机 1#剪 6架中轧机 2#剪 2架中轧机 4架预精轧机组 NTM RSM 集卷站
1、 一高线 1.1 一高线简介 线棒工序一高线作业区为线棒材复合生产线，其中线材生产线是国内最早引进的现代化高速线材生产线之一，其轧机关键设备从德国德马克公司引进，电控系统从瑞典ABB 公司成套引进。2001年底，酒钢公司又在原高线厂房成品跨增加大规格直条棒材精轧机、棒材高速上料系统及精整设备，使其成为即具备盘卷线材生产能力，又具备直条棒材生产能力的线、棒复合生产线。新建的棒材生产线关键设备达到世界领先水平，是国内第一条速度超过30m/s 的单线棒材生产线，其主要机械设备由意大利西马克公司引进，电控系统从德国西门子公司引进。一高线具有线、棒材共50万吨的年设计生产能力，其中高速棒材产能30万吨，高速线材产能20万吨，棒材捆重4吨，线材卷重1吨，目前已达到60万吨的能力，可进行线材和棒材的交替生产，以满足不同用户的需求。 一高线采用大断面连铸方坯，一火成材，大压缩率使组织均匀、致密，先进的自动张力控制和多活套无张力控制保证了轧件通条尺寸均匀，线材精轧机组采用大辊径碳化钨辊环，产品表面光洁美观，精轧前、精轧内和精轧后都采取了有效的轧件水冷措施，产品理化性能得以合理控制，其优良的加工使用性能得到了用户的一致好评。目前一高线可生产普通碳素钢、焊接用钢、中高碳钢和合金结构钢五大类钢钟，这些钢种都具有成熟的生产工艺和质量控制手段，投放市场以来深受用户的欢迎。 1.2 一高线工艺流程 生产时从原料库将150方、6米长（150mm ×150mm ×6000mm ）的钢坯吊放到加热炉上料台架上，进行入炉加热，按加热工艺规定将钢坯加热好后，用出钢机将钢坯推出炉子进行轧制。 ⑴、 轧制?5.5mm ～?14mm 高速线材时，钢坯经9架粗轧机组、4架中轧机组、4架预精轧机组及10架线材精轧机组轧制出成品，然后立即进入4段水冷箱进行控制冷却，通过水冷将线材降至所需要的温度，进入吐丝机布圈后落在空冷运输辊道上，散卷线材在空冷辊道上完成最终相变，使机械性能和内部组织达到工艺需求，然后进行集卷、剪头、打包、检查、取样、挂标志牌，最后卸卷入库。 → →→ → → ⑵、 轧制?8mm ～?16mm 的光面直条或带肋钢筋时，钢坯经10架线材精轧机组轧制出成品；轧制?18mm ～?32mm 的光面直条或带肋钢筋时时，钢坯经4架预精轧机组轧制后，经运输导槽弯曲导送至2架棒材精轧机组轧制出成品。线材精轧机组和棒材精轧机组生产出来的各种规格的棒材产品，各自经过水冷箱喷水冷却，进行在线水冷降温，然后送至成品倍尺剪分段剪切，分段后的倍尺交替进入双转毂并经尾部制动器制动减速抛入冷床冷却。冷却后的倍尺，经输送辊道运输至冷剪剪成商品定尺。定尺进行检查、短尺及废次品剔出、计数与分离、收集、打捆、称重、挂标志牌、卸卷，最后用天车吊入成品库。 一高线轧制?8mm ～?32mm 的圆钢或螺纹棒材工艺流程 1.3 主要设备产能及性能指标 加热炉 功能：将钢坯加热至1050℃~1150℃ 技术性能：200m 2蓄热式步进加热炉，最大加热能力为每小时110吨，加热钢坯长度为5.7m~6.25m 。 主要特点：上海嘉德公司设计，烟台工业炉厂制造，燃烧介质为纯高炉煤气，这是酒钢公司第二座畜热式加热炉。 粗中轧 功能：将钢坯轧制成?52mm 的圆钢。 技术性能：1~4架轧辊直径600mm ，5~9架480mm ，中轧10~13架350mm 。 主要特点：太原矿山机械厂制造，水平二辊轧机，单线连续式布置，直流调速电机单独传动。 预精轧 功能：将粗中轧过来的红坯轧制成?17mm~?21.5mm 的圆钢。 技术性能：14~17架轧辊直径275mm 。 主要特点：德国德马克公司进口，14、16架为悬臂水平轧机，15、17架为悬臂立式机架，单线连续式布置，直流调速电机单独传动。
650全液压四辊可逆轧机技术协议1 设备主要工艺参数 1.1 原料：经酸洗后的热轧卷板、热轧中宽带钢 材质：优质碳素钢、低合金钢 厚度：δ≤4.5 mm 最大强度极限：бb=610 N/mm2 最大屈服极限：бs=360 N/ mm2 宽度：≤650 mm 卷径：Φ508/Φ900～Φ1650 mm 最大卷重：8 T 1.2 成品 成品厚度：≥0.2 mm 带钢宽度：≤520 mm 卷径：Φ508/Φ900～Φ1650 mm 最大卷重：8T 成品厚度公差：0.01～0.02 mm（去掉头尾各8米） 1.3 主要技术参数： 最大轧制力：5000 KN 最大轧制力矩：35 KN . M 最大轧制速度：8 m/s 穿带速度：0.3 m/s 开卷最高速度：3.3 m/s 卷取最高速度：8.2 m/s 卷取张力：0～60 KN 工作辊规格：Φ220/Φ190×650 mm 支撑辊规格：Φ650/Φ680×600 mm 开卷机卷筒直径：Φ480～Φ520 mm 卷取机卷筒直径：Φ488～Φ508 mm
轧制线标高：+1000 mm 最大弯辊力：400 KN 冷却液类型：乳化液 工艺润滑系统流量：1000 L/min 稀油润滑系统流量：250 L/min 稀油润滑系统压力：0.4 Mpa 稀油润滑系统介质：中负荷No20 机组进料方向： 液压系统压力：压下、弯辊液压系统：3～25Mpa 一般液压系统：0～10Mpa 设备总重量：约140 T 传动方式：工作辊传动 年产量： 传动电机： 主机电机Z560-2A 440V 600KW n=600～1400rpm 1台 卷取电机Z4-355-11 440V 180KW n=500～1500rpm 2台 开卷电机Z4-250-41 440V 75 KW n=500～1500rpm 1台 2 设备组成 2.1 机械设备 2.1.1 开卷机1台 悬臂机构，由传动装置和卷筒组成，传动装置为二级减速箱，卷筒为四棱锥结构，主要参数为： 卷筒工作直径：Φ500 mm 卷筒涨缩范围：Φ452～Φ544 mm 开卷速度：≤3.3 m/s 开卷张力：4～30 KN 对中移动范围：±50 mm 对中横移缸：缸径Φ125 mm，
六辊轧机操作说明 主电机启动前必须满足如下条件，液压系统、润滑系统工作正常,支撑辊轨道提升缸下落，中间辊、支撑辊平衡缸顶起，工作辊、中间辊轨道支撑装置操纵缸收回，工作辊、中间辊轨道提升缸下落，接轴托架使托架与万向接轴分离，中间辊卡紧缸卡住中间辊，中间辊轴向抽动缸以“高速”将中间辊设置在预定位置，工作辊弯辊缸顶起，工作辊、支撑辊轴向固定缸卡住其轴承座，支撑辊油膜轴承系统启动，压下缸到位，机架间导板处于工作位置，乳化液开启。 轧钢过程中压下缸由伺服阀调整压下行程，工作辊弯辊缸通过比例减压阀调整弯辊力的大小，中间辊轴向抽动缸以“低速”调整中间辊的轴向位置，实现板型控制。 更换工作辊和中间辊时主电机停止（当电机停止时，齿轮座上安装的两个接近开关使工作辊扁头停在竖直方向，便于换辊时万向接轴与工作辊对接），乳化液关闭，机架间导板移开，支撑辊油膜轴承系统关闭，压下缸收回，工作辊及上支撑辊轴向卡板打开，支撑辊平衡缸将上支撑辊顶起至牌坊窗口上表面，中间辊轴向抽动缸将中间辊快速移至初始状态后，中间辊卡紧缸打开，工作辊弯辊缸回落，工作辊、中间辊轨道提升缸抬起，人工在操作侧用销子将下工作辊轴承座与下中间辊轴承座卡在一起，人工在操作侧和传动侧上工作辊轴承座与上中间辊轴承座之间放置垫块，上中间辊平衡缸回落，使上中间辊轴承座落在上工作辊轴承座上的垫块上，二辊辊面分离，工作辊、中间辊轨道支撑装置操纵缸伸出，使支撑装置转动到换辊轨道下，工作辊、中间辊轨道提升缸回落将轨道下放到支撑装置上，接轴托架缸托住万向接轴，人工拆除工作辊弯辊缸的液压管线后，便具备了换辊条件，台车移动缸以“高速”将台车向轧机方向推出5100mm，接近开关发出停止信号，工作辊、中间辊换辊缸伸出，人工将台车上部挂钩挂在下工作辊轴承座的换辊钩上，工作辊、中间辊换辊缸缩回，将上下工作辊及上下中间辊一起拉出到横移小车上，台车以“低速”退回5100mm到换辊位置，接近开关发出停止信号，人工摘掉挂钩，台车止动销操纵缸将锁紧销拉出，换辊小车横移缸推出1724.5mm,将准备好的新辊横移到换辊位置,旧辊同时移出。台车止动销操纵缸将锁紧销推回锁住横移小车，台车移动缸以“低速”将台车向轧机方向推出5100mm，接近开关发出停止信号，工作辊、中间辊换辊缸伸出，将新辊推到轧钢位置，台车退回完成工作辊、中间辊更换。 单独更换工作辊时，上中间辊平衡缸不回落，上中间辊轴承座与上工作辊轴承座间不放置垫块，也不用销子将下工作辊轴承座与下中间辊轴承座连在一起，其余操作程序同上，便可单独更换工作辊。 更换支撑辊时，工作辊、中间辊以从牌坊中拉出，下支撑辊轴向固定缸将卡板打开，上支撑辊平衡缸回落，同时支撑辊轨道提升缸升起，碰到机械限位后停止，轨道提升缸锁紧保压，轨道不得下落，并将台车下部挂钩挂在下支撑辊换辊钩上，台车移动缸以“低速”将上下支撑辊一起拉出牌坊约5700mm，手动停止台车，人工摘下挂钩，台车后退约1300mm，以便吊装支撑辊，接近开关发出停止信号，吊走旧支撑辊，换上新支撑辊后，将新辊推回到轧钢位置，完成支撑辊更换。 相反操作程序可以具备轧钢条件。 由于六辊轧机的牌坊是利用原四辊轧机的牌坊，牌坊窗口高度尺寸较小，因此当轧辊直径在不同的范围时，更换工作辊、中间辊的轨道有三个不同的高度，为实现这三个高度，换辊小车有十二种零件，接轴托架和工作辊、中间辊轨道支撑装置分别有一种零件，也有三个高度与之相对应，参见日方提供的相关装配图。既换辊时，如轧辊直径范围变化较大，同时也需要更换上述零件。 北京冶金设备研究设计总院 2003年11月
轧钢中出现的问题解答 1怎样控制轧制力？ 轧制力大板型不好控制，轧辊温度不均，轧辊承受能力下降。新换工作辊一般用大张力可以减少轧制力，轧制2-3卷以后可以减小。 相对而言轧制力太小厚度不好控制。可以减小张力轧辊阻力增大轧制力相对也能大一些. 2怎样控制厚度波动？ 轧制过程中出现厚度波动大首先降速和减少张力差，厚度波动大的可以把监控取消。 对于厚度波动在20ym以内速度应该在500米以下，波动在20ym以上速度在300米以下。 3裂边怎样造成的？ 1轧辊边部粗糙度低。 2带钢边部出现色差。 3总变形量太高，最后道次压下量太大，有可能轧后产生边裂。 4原料有边浪起鼓涨裂。 5酸洗剪边不好。 4怎样控制裂边断带？ 裂边严重时减少工作辊弯辊力，降低轧制速度，减少出口张力。使带钢边部承受的张力减小，不会把裂边拉断。发现带钢边部起鼓及时更换工作辊。\ 5在轧制过程中，带纲出现跑偏错卷的原因是什么？如何处理？
在轧制过程中，带钢出现跑偏一般在穿带或甩尾时发生，造成带钢跑偏的主要原因有以下几个方面： 1由于来料的原因来料板形不好，有严重的边浪或错边，使开卷机对中装置不能准确及时地进行有效调节，造成第一道次带钢跑偏，采取措施是轧制速度不要太高，及时调节压下量侧位置或及时停车。 2操作原因由于操作压下摆动调节不合理，造成带钢跑偏。 3电气原因由于在轧制过程卷取机张力突然减小或消失造成带钢跑偏、断带。4轧辊由于轧辊磨削后有严重的锥度，使压下找不准，在轧制中给操作压下摆动增加了难度，轻者会产生严重一边浪造成板形缺陷，重者造成跑偏断带。 5开卷对中装置故障、灯管或接受装置污染等，使跑偏装置失效造成第一道次跑偏。 6主控工、机前、机后怎样控制头尾勒辊？ 1在轧制带头、带尾时，主控工应该及时的加大出口张力5KN左右，启车后轧制力减小时，在把出口张力调整到工艺要求的数量。由于带头、带尾速度较低，造成轧制力大、厚度不好控制，弯辊跟不上易勒辊。 2机前、机后要及时观察轧制力、板型。轧制力大时及时加大弯辊。观察板型及时调整辊缝调偏，以免造成跑偏勒辊。 7无压偏情况下出现勒辊注意事项有那些？ 一般无压偏的情况下勒辊，注意事项有：道次变形量是否过大、轧制力是否过大、弯辊力是否太小以及启车时有无失张现象。 8轧制过程中带钢表面突然出现色差该这么办？
太原科技大学 课程设计 题目：100万吨热连轧工艺设计 院系：材料科学与工程学院 专业：机械设计及其自动化 班级：机自0911班 学生姓名：张骁康 学号：200812030534 指导老师：杨霞 日期：2013年1月4日
目录 一.题目及要求 二.工艺流程图 三.主要设备的选择 3.1立辊选择 3.2轧机布置 3.3粗轧机的选择 3.4精轧机的选择 3.5工作辊窜辊系统 四．压下规程设计与辊型设计 4.1压下归程设计 4.2道次选择确定 4.3粗轧机组压下量分配 4.4精轧机组压下量分配 4.5校核咬入能力 4.6确定速度制度 4.7轧制温度的确定 4.8轧制压力的计算 4.9传动力矩 五．轧辊强度校核 5.1支撑辊弯曲强度校核 5.2工作辊的扭转强度校核 2
六．参考文献 3
一题目及要求 1.1计题目 已知原料规格为1.5~19.6×1250~1850mm，钢种为Q345A，产品规格为19.6×1250mm。 1.2的产品技术要求 （1）碳素结构钢热轧板带产品标准（GB912-89)，尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB-709-88标准 钢板长度允许偏差 切边钢板宽度允许误差 2)表面质量：表面要缺陷少，需要平整，光洁度要好。 1
二工艺流程图 坯料→加热→除鳞→定宽→粗轧→(热卷取→开卷)→精轧→冷却→剪切→卷取 三主要设备的选择 轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，因此，轧钢机能力选取的是否合理对车间生产产量、品种和规格具有非常重要的影响。 选择轧钢设备原则： （1）有良好的综合技术经济指标； （2）轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简单，维修方便； （3）有利于实现机械化，自动化，有利于工人劳动条件的改善； （4）备品备件要换容易，并有利于实现备品备件的标准化； （5）在满足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑； （6）保证获得质量良好的产品，并考虑到生产新品种的可能； 热带轧机选择的主要依据是：车间生产的钢材品种和规格。轧钢机选择的主要内容是：选取轧机的架数、能力、结构以及布置方式。最终确定轧钢机的结构形式及其主要技术参数。 3.1立辊选择 立压可以齐边（生产无切边带材）、调节板坯宽度并提高除磷效果。立压轧机包括：大立辊、小立辊及摆式压力机三种，各自特点如下： 大立辊：占地较多，设备安装在地下，造价高，维护不方便。而其能力较强，用来调节坯料宽度。 小立辊：能力较小，多用于边部齐边。 摆式侧压：操作过程接近于锻造，用于控制头尾形状，局部变形，提高成材率效果较好。缺点是设备地面设备占用场地较多，造价较高。 本设计采用连铸坯调宽，生产不同宽度带卷，选择小立辊齐边。 3.2 轧机布置 现代热带车间分粗轧和精轧两部分，精轧机组大都是6~7架连轧，但其粗轧机数量和布置却不相同。热带连轧机主要区分为全连续式，3/4连续式和1/2连续式，以及双可逆粗轧等。（1）全连续式： 全连续式轧机的粗轧机由5~6个机架组成，每架轧制一道，全部为不可逆式。这种轧制机产量可达500~600万吨/年，产品种类多，表面质量好。粗轧全连轧布置见图1a。但设备多，投资大，轧制流程线或厂房长度增大。而且由于粗轧时坯料短，轧机效率低，连轧操作难度大，效果并不很好，所以一般不采用粗轧连轧设计。 2
附录2 文献综述 一、课题的国内外现状 HC 轧机全名为HITACHI HIGH CROWNCONT ROLMILL，即日立中心高性能轧辊凸度控制轧机。该机型是日立公司于1972 年研究开发的轧机，两年后正式投入工业化应用。它具有普通四辊冷轧机不能达到的性能和优点，首先在日本得到推广使用，继而受到全世界的瞩目，广泛用于热轧和冷轧生产中的单机可逆轧机、连轧机和平整机。其主要结构特点是:在支撑辊和工作辊之间加入一对能够沿着轧辊轴向相对移动的中间辊，通过中间辊的相对移动来改变轧制压力在带钢方向上的分布，加上工作辊的正负弯辊作用，对改善带钢板形起到了明显的效果。 在国外，除日本各大钢铁公司普遍采用HC轧机机型外，美国、德国、加拿大、瑞典、巴西、墨西哥、韩国等国家均从日本引进了该轧机。 在国内，武汉钢铁公司为生产镀锡板基板，1987年首先引进1250HC六辊轧机，之后上海宝钢、辽宁鞍钢等国内各大钢铁公司先后引进了这种轧机机型。在引进设备的同时，国内相关单位也开始跟踪并开发国产的HC六辊轧机。国产大型六辊轧机已成功地用于工业生产，而且主要的技术水平和功能已达到国外同类设备水平。但是，六辊轧机种工作辊弯辊、中间辊横移、中间辊弯辊三种方式与带材板型的检测、控制相结合，实施有效的闭环控制，目前国内虽然在这方面也取得了不少成绩，但在精确度和稳定性方面仍然需要花大力气研究。 二、现有的主要研究成果 随着科学技术的不断进步，日本最近几年又在HC轧机的结构上进行了改进，推出了一些新型的HC轧机。例如，HCMW 轧机是综合HC轧机和HCM轧机的优点，其特点是中间辊和工作辊都能轴向移动。 在国内，HC轧机方面的研究也取得了很多可喜的成绩：降低轧辊表面缺陷的措施，预防轧辊剥落的措施，预防轧辊断裂的措施。近几年来，随着控制理论的发展，人们不断把一些新型控制方法引入板形自动控制系统中，以弥补PID控制中很难满足高精度控制要求的不足，比如基于动态负荷分配的板形控制方法。在日本，成品机架或成品道次采用软刚度的方法
冷轧机，是在“再结晶”温度（包括常温）下将一定厚度的板材轧成目标厚度的设备。传统的冷轧机都是用力矩电机和直流电机来控制的。冷轧机的设备一般由3部分组成，即开卷机、主机、卷取机（可逆轧机不分开卷和卷取）。冷轧机主要用途：冷轧机用于轧制普碳、优特中炭钢、铝、铜、锌等金属带材。应用领域：冷轧机主要应用在钢铁行业、冶金行业等。 闭式机架是一个将上下横梁与立柱制成一体的封闭式整休框架。闭式机架大多是整体铸造的，闭式机架具有较高的强度和刚度，故主要用于轧制力较大或对轧件尺寸要求严格的轧机，如初轧机、板带材轧机，也在质量要求较高的高速线材轧机和型材轧机上得到了广泛应用。采用闭式机架的工作机座，在换辊时，轧辊沿其轴线方向从机架窗口抽出或装入，这种轧机一般设有专用的换辊装置。 1700热轧带钢连轧机精轧机座机架 1-轨座；2、12-机架；3，10，13-螺栓；4-支持辊换辊小车；5-横梁； 6，8-键；7-滑板；9-箱形横梁；11-支持辊轴向压板；14-测压头；15-下横梁
1.工艺简况 本生产线采用四段式连续加热炉，计算机模糊控制技术控制钢坯的加热温度；轧机布置形式为往复跟踪式布置，二辊式轧机；第一、二机架为直流、可逆式，第3～6机架为交流电动机传动、不可逆；成品轧件经热锯后冷却、离线矫直、检验入库。本轧机以生产型钢为主，年设计能力30万吨；使用的主要燃料为焦炉煤气，连铸扁坯和方坯一火成材。 2.产品大纲 槽钢12#~16#工字钢14#~16#角钢8#~12.5#球扁钢14#~20#轮辋钢7.00T、7.50V 矿用槽帮钢和刮板钢 圆钢Φ50~Φ66、Φ75 薄板坯9.5~15.33240 3.生产工艺制度 （1）轧制道次 5-3-1-1-1-1 3-3-1-1-1-1 （2）开、终轧温度 开轧温度：1050℃~1180℃ 终轧温度：800~950℃左右 轧制周期控制在5分钟以内 三、加热工艺技术操作规程 3.1 技术条件（包括技术参数、设备参数等） 3.1.1 加热炉技术参数： a) 尺寸：有效尺寸32016*4524 b)形式：四段连续式侧出料推钢加热炉 c)进料排数： 1排 d)使用燃料：焦炉煤气（热值：15910KJ/Nm3） e)加热钢料材质：普碳钢、低合金钢 f)炉底强度：508Kg/h2m2
二、轧制压力计算 根据原料尺寸、产品要求及轧制条件，轧制压力计算采用斯通公式。详细计算按如下步骤进行。 1、轧制力计算： 首先要设定如下参数作为设计计算原始数据： 1.1轧制产品计算选用SPCC ，SPCC 常温状态屈服强度MPa S 200=σ； 1.2成品最大带宽，B=1000mm ； 1.3轧制速度，m in /12m in /20m m v MAX 常轧制速度（鉴于人工喂料），正=； 1.4轧辊直径g D ； α cos 1-?≥ h D g 轧制时的单道次压下量-?h ；；数咬入角，取决于摩擦系b μα- ；取用煤油作为润滑剂，则轧制摩擦系数，轧制采06.0=-b b μμ ?=<433.3b actg μα 代入数据计算得 35.1=?h 则mm h D g 17.793cos 1=-?≥ α 05.1=?h 则mm h D g 585cos 1=-?≥ α 2.1=?h 则mm h D g 705cos 1=-?≥ α 取mm D g 860~810= 初定轧辊直径：mm D g 860= 2、根据来料厚度尺寸数据，选择最典型的一组进行轧制压力计算，初步道次分配见下表：
3、轧制压力计算 3.1、第1道次轧制压力计算 3.1.1、咬入条件校核 ?=??= ?2878.3180π R h ，即满足咬入条件 3.1.2、变形区长度l mm h R l 7945.21=??= 3.1.3、平均压下率ε 106.04.0εεε?+?= 00=ε 83.201=ε% 则，%5.126.04.010=?+?=εεε 经第1道次轧制后材料的变形阻力：MPa S 7.3799.334.2256 .01=?+=εσ 3.1.4、求解轧辊弹性压扁后的接触弧长度l ' 依次求解Y 、Z ，最后得出接触弧长度l ' a-求解诺莫图中Y m h k C Y μ σσ)2 (210+- = N mm R C /90900 3= ； MPa k S S 335)2 ( 15.11 0=+=σσ 力轧制时的前张力、后张、-10σσ，人工辅助咬入为无张力轧制，前后 张力均为零； mm h H h m 375.52 =+= 代入以上各项数据，得Y=0.0415 b-求解诺莫图总Z 2 ??? ? ??=m h l Z μ，代入各项数据，得Z=0.105
1200六辊可逆冷轧机电气自动化系统控制方案
1概述 根据《1200六辊可逆冷轧机技术规格电气招标书》所提供的工艺设备和技术要求，并参考了同类型的单机架六辊可逆冷轧机的工艺技术，编写了本电气传动及基础自动化控制的技术方案。 2 供电 2.1 电气设备运行条件 1）电气设备运行环境要求 环境温度 现场：0~40?C 电气室：10~35?C 操作室：25±5?C 空气湿度：相对湿度≤95%且无凝露； 污染等级：III级，无火灾爆炸危险、无导电性尘埃、不腐蚀金属物及不破坏绝缘介质的环境。 2）电气设备运输及储存环境要求 环境温度-20~65?C ； 空气湿度及污染等级要求与运行时相同。 3）电气设备使用的电压等级及技术条件 本机组所使用电气设备电压等级符合我国国家标准，主要用电设备的电压等级为： ◆供电电压及频率：10±5%kV，50±1Hz ◆低压供电电压：AC380/220V ◆交流电动机电压：AC380V ◆直流电动机电压：DC440~660V ◆电磁阀：DC24V
◆电磁抱闸：AC220V ◆控制电压：AC220V，DC24V ◆保护地：接地电阻<4Ω ◆系统地：接地电阻<4Ω 2.2低压供配电 辅传动供电系统 （1）辅传动供电系统单线图见MCC单线图。 （2）MCC设备(见附表) 由于本机组负荷较小，因此不设负荷中心。本机组负荷MCC（即马达控制中心）将采用GGD3柜，包含MCC的受电、馈出回路、UPS 系统、比例、伺服阀控制回路和照明开关柜，开关柜额定短路短时承受能>80kA/s。 额定短路分断能力与电网短路电流相适应，Icu >50kA 根据需要配置必要的电流、电压表计，端子板采用Phoenix端子。 单机架可逆冷轧机组设一套MCC，不同容量不同控制类型的回路至少有一个备用回路。 注①：主传动电动机均配置有空间加热器，这些加热器是在长期停机时防止电机绕组受潮而设置的。由本MCC供电。 注②：为了保证乳化液站的检修供电，需要检修电源或者备用一路供电回路。 (3) UPS电源 为保证控制系统运行的可靠性，机组设置一套容量为10kV A的UPS 电源为机组控制系统（PLC、AGC控制器、HMI设备等）提供可靠稳定电源。电池和逆变器选用进口产品。 容量：10kV A，30min；进线：220V AC
Technology Proposal of 500mm 4Hi Non-reversing cold rolling mill 500mm 4辊不可逆冷轧机组 25th Dec, 2008
1.0. Summary 概述 500MM four roller irreversible cold rolling mill is used to roll hot rolled coils,which are ordinary carbon steel as material and 2mm as thickness, into cold rolled coils which are 1.5mm thick and have required surface hardness 500MM 四辊不可逆轧机组是在常温状态下，将材质为普通碳钢，厚为2MM热轧带卷，轧制成厚为1.5MM 并具有所需光洁度的冷轧带卷 2.0. Material specification 材料规格 Material: hot rolled coilds 材料: 低碳钢 Delegate steel No.: Q235B Q355B 代表钢号 2.1. Input material size 来料的尺寸 Width: 300mm - 400 mm 宽度 Thickness: 2.0 mm 厚度 Outer diamete r of steel coil: MaxΦ2000 钢卷外径 Inner diameter of steel coil: Φ610mm 钢卷内径 Max. coil weight: 8t 最大卷重 2.2. Finished product size 成品的尺寸 Width: 300mm - 400 mm 宽度
毕业设计 题目：六辊轧机轧辊装置的设计 学生： 学号： 院（系）： 专业： 指导教师： 2011 年 6 月 3日
目录 摘要 (1) ABSTRACT (2) 1．概述 (4) 1.1国内外发展现状及特点 (4) 1.2 轧辊装置的组成和工作原理 (4) 2．方案设计 (5) 2.1轧辊传动方案的设计 (5) 2.2压下量调整机构的设计 (5) 2.3中间辊横移机构的结构设计 (6) 2.4轧件宽度调整机构的设计 (7) 3．零件结构和尺寸的设计 (9) 3.1工作辊 (9) 3.1.1工作辊的设计 (9) 3.1.2工作辊轴承的选用 (11) 3.2中间辊 (12) 3.2.1中间辊的设计 (12) 3.2.2中间辊轴承的选用 (14) 3.2.3中间辊横移机构 (14) 3.3支承辊 (16) 3.3.1支承辊的设计 (16) 3.3.2支承辊轴承的选用 (18) 3.4轧件宽度调整机构 (19) 4．校核 (20) 4.1轧制力计算 (20) 4.2轧辊强度分析 (22) 4.3支承辊弯曲强度的验算 (25) 4.4轧辊辊面接触强度的验算 (26) 4.4.1 工作辊与中间辊之间的辊面接触强度 (26) 4.4.2 中间辊与支撑辊之间的辊面接触强度 (27) 5安装与调试 (29) 5.1维护和保养 (29) 5.2液压系统维护 (29)
5.3润滑系统维护 (29) 6．总结 (30) 7.致谢 (31) 参考文献 (32)
六辊轧机轧辊装置的设计 摘要 国产六辊冷轧机从上世纪80年代起就在国内成功运行，但只是一些单机架的 中小型冷轧机。进入21世纪以来，经济快速发展，对高质量板（带）材的需求也 在迅速增长。具有国际先进水平的高速现代化冷轧机的开发和研制成为当务之急。 采用辊缝连续可变凸度控制技术的六辊冷轧机在生产实践中不断的凸显出它 的优点：由于辊缝断面可以连续调整，对规定的轧制参数具有高度适应性；由于 使用经过优选的工作辊，压下量可以很大；轧出的带材，有良好的平直度和表面 质量；轧件边部减薄明显改善；由于轧辊的库存量可以明显减少，即整个产品范 围可以用同一个辊轧制，因而降低了轧辊的成本。目前，具有板形控制功能的轧 机有日立HITACHI的HC（UC）、德国SMS公司的CVC轧机、法国CLECM公司开发 的DSR轧机、以北科大为代表的VCL以及依靠鞍钢和一重等国内力量自主开发的VCMS新一代六辊冷轧机。 为了满足对冷轧机高速、高效、高质量、低成本、低能耗、易维护等一些生 产要求，经过对比，我们发现采用辊缝连续可变凸度控制技术的六辊冷轧机可以 兼顾满足我们的生产需求。所以高速现代化的六辊冷轧机必是目前以及将来的重 点发展方向。 通过六辊轧机轧辊装置的设计，使我在结构设计和装配、制造工艺以及零件 设计计算、机械制图和编写技术文件等方面得到综合训练；并对已经学过的基本 知识、基本理论和基本技能进行综合运用。从而培养我具有结构分析和结构设计 的初步能力；使我树立正确的设计思想、理论联系实际和实事求是的工作作风。 本装置主要由五个部分组成。第一部分是工作辊；第二部分是中间辊及其横移机构；第三部分是支承辊；第四部分是压下量调整机构；第五部分是机架。 关键字：六辊冷轧机，中间辊横移，凸度控制
燕山大学 Inventor课程设计 二辊轧机机构装配设计 专业班级： 小组名单： 指导老师： 2012年10月 前言
计算机辅助设计普遍应用在机械行业，为了摆脱图版，使工程设计人员减轻劳动强度，应用计算机为其服务，进行设计及修改。 二辊轧机课程设计主要通过对轧机二 维图纸的分析，加深锻炼认识分析图纸的能力，通过Inventor软件对个零件的绘制，进一步熟悉该软件的各种绘图功能，掌握各种零件的绘制过程和技巧。在轧机设计中，会接触到各种各样的轧机结构件，可以使设计者充分了解轧机结构，利用项目与实体结合，把课程学到的知识应用到实物上，提高学习兴趣，为课程设计及专业课乃至今后的工作打下基础。 目录
第一章二辊轧机介绍 (1) 第二章机架结构介绍 (2) 2.1 机架结构介绍 (2) 2.2 机架绘制及组装 (3) 第三章辊系结构设计 (4) 3.1 辊系结构介绍 (5) 3.2 主要零件 (5) 3.3 辊系视图 (7) 3.4 装配图 (8) 第四章压下结构设计 (9) 4.1 压下结构介绍 (9) 4.2 压下结构视图 (9) 4.3 压下机构装配 (10) 第五章总的装配图 (13) 第六章小结 (14) 6.1组员分工 (14) 6.2 心得与体会 (15) 6.3 参考文献 (16) 第一章二辊轧机结构介绍
该设备为低碳钢、有色金属板材冷轧实验设备。具有先进的轧制工艺参数计算机采集装置，可进行轧制过程的压力、转矩、电机功率、转速等参数的测量。因此、在该设备上可进行材料轧制工艺的研究和冷轧件的开发。 结构组成 1 机架结构 2 辊系结构 3 压下结构
附件1 机组工艺流程、技术参数及装机水平 1.1工艺流程描述 1.1.1 经酸洗处理后的热轧带卷由天车吊放到开卷机操作侧的受卷台上(此受卷台可以同时存放两个带卷)。上卷小车鞍座在受卷台下上升使带卷内孔对准开卷机卷筒中心后，小车继续向前运动将带卷套在开卷机卷筒上并使带卷在宽度方向上与机组中心线对中。开卷机卷筒涨径撑起带卷。上卷小车鞍座下降至下极限后小车退回到受卷台第二个带卷下面等候上第二卷。压辊压住带卷，人工将捆带剪断、拉走。开头机刮板抬起对准带卷头部，同时开卷机活动支承闭合，开卷机以穿带速度转动，使带头沿着刮板进入开头机，上夹送辊、上矫直辊压下夹送、矫直，进入切头剪，切下不合格的带头。如此反复数次，直到将不合格的带材头部全部剪下为止。机组继续以穿带速度将带材向前推进，先后经过导板、机前转向辊、机前张力装置、激光测速仪、测厚仪台架(此时测厚仪处于机组轧线以外)、机前辊式吹扫除油装置、可开合的对中导卫装置，六辊冷轧机、机后辊式吹扫除油装置、测厚仪台架、圆盘剪(此时测厚仪、圆盘剪均处于机组轧线以外)、激光测速仪、机后张力装置、机后转向辊、最后进入机后卷取机(此时卷取机卷筒处于缩径状态)。 1.1.2当带材进入机后卷取机钳口后，机前导卫装置合上，对中带材。机后卷取机卷筒涨径同时钳口动作夹住带头，卷取机压辊压上卷筒，卷取机活动支承闭合，卷筒启动开始卷取带材。卷取带材2～3圈后，AGC液压缸压上，建张，同时卷取机压辊、开头机上夹送辊、上矫直辊抬起，机前、机后激光测速仪、测张装置、测厚仪投入，机前导卫装置打开，工艺润滑乳化液自动从带材入口喷向轧辊，机组升速轧制。轧制到带尾时，机组减速轧制，开卷机压辊压住带卷，当带尾过机前转向辊进入轧辊前机组停止轧制，乳化液自动停喷，打开辊缝，卸张，
总则 1、适用范围: 本规程适用于热轧圆钢和热轧带肋钢筋生产。 产品规格为φ14、φ16、φ18、φ20、φ22、φ25、φ28、φ32、φ36、φ40 热轧圆钢和热轧带肋钢筋，热轧圆钢以符号φ表示，热轧带肋钢筋以符号表示。2、生产工艺流程图： 原料准备- 加热- 轧制- 倍尺剪切- 冷却- 定尺剪切- 检查- 打包- 过磅- 入库 3、生产工艺流程简述： 本车间轧机采用6—6—6串列式全连续工艺布置，轧机机组为平立交替布置，全线实现无扭轧制。生产工艺流程如下：原料150mm方连铸坯由15吨刚性耙式电磁吊成批地吊放在步进式台架下料端，由拨钢机单根顺序地拨到原料输送辊道上，经人工检查挑出短尺和废料，合格钢坯经过输送辊道送入加热炉内进行加热到1100℃～1250℃。接到要钢信号时，启动摩擦式出钢机将其推出一段，然后由拉钢机将其全部拉出至机前辊道送入粗轧机组进行轧制，在粗轧机组进行6道轧制后，轧件经过1#飞剪切头后进入中轧机组，经过6道次轧制，经2#飞剪切头，通过水平侧活套形成器进入精轧机组，粗、中轧实现微张力轧制，中轧机组和精轧机组之间实现无张力轧制。轧件在精轧机组进行轧制后，经过意大利倍尺飞剪剪切成倍尺后，由冷床前输送辊道送入步进式冷床冷却，然后由500吨冷剪剪切成定尺，经过人工检查后，由打包机打包、称重、人工挂牌后入库堆放。 4、棒材孔型系统： 棒材粗轧机组采用扁箱—立箱—变态椭圆—圆—椭圆—圆孔型系统，中轧、精轧机组采用椭圆—圆孔型系统，热轧带肋钢筋成品孔及成品前孔采用平椭圆—螺纹孔型系统。 5、有关生产的台帐、卡片、检验报告等质量记录均由有关岗位操作人员、检查人员按格式逐项认真填写并签名。所有记录、台帐、卡片、检验报告均应妥善保管。 6、各生产岗位操作人员、管理人员严格执行本岗位规程。
2150四辊可逆粗轧机主传动设计 摘 要 2150四辊可逆粗轧机是现代热轧带钢轧机发展方向的重要标志，主要用于热轧带钢生产线的钢坯初轧，其工作能力直接影响产品的质量和产量。20世纪90年代以来热轧技术迅猛发展，对初轧机的要求愈加严格。本次设计根据鞍钢热轧厂的技术要求对2150可逆式粗轧机主传动系统进行设计，使电动机通过万向接轴直接带动工作辊转动。本文首先提出了课题的研究背景和意义，论述了轧钢机在国内外的发展现状，介绍了本次设计的内容和方法。重点是通过对轧制力、轧制力矩等主要参数的计算，选择合适的电动机，校核合格后对联接轴、联轴器进行选择和校核，此外还对一些零件进行设计，其中包括工作辊、支承辊尺寸参数设计，机架主要参数设计及校核。最后叙述了现代热轧轧机的润滑方式和特点、主传动系统的维护及故障诊断技术在轧机维护中的应用。 关键词 : 粗轧机；带钢热轧生产线；主传动系统
The Design of Main Driving System of 2150 4-rolls Reversing roughing Mill ABSTRACT The 2150 reversing rougher is the important attribution of hot strip rolling nowadays. It is used for slab cogging on the hot strip production line ，its work capacity influents directly to the product quality and output. During the 20th century, the 90th hot rolling technology is developed with a quite fast speed ，so the mill discipline is increasingly strict. This design is especially for the 2150 reversing rougher main transmission for the Angang Hot Rolling Plant according some specification, make the electromotor through universal joint spindle drive directly with the working roll. Firstly, this paper introduces the background and meaning of the topic, recite clearly of the rolling mill at home and abroad actuality，It also presents the content and means of this design. The main points are the calculation of the rolling force, rolling torque and some other main parameters, select the electromotor which can satisfy the volume, check the qualification, and then choose and check the coupling spindle and coupling, furthermore, we also design some part of the mill ,therein , include size parameter design of the working rolls and backing rolls ,major parameter of the strand design and check. At last, also recites the means of the lubrication and the feature of the rolling mill, application among that of main transmission attendance and trouble diagnosis technology at rolling mill. Keywords: roughing mill；hot strip rolling production line； main transmission
热轧工艺流程----初学必看 1.主轧线工艺流程简述 板坯由炼钢连铸车间的连铸机出坯辊道直接送到热轧车间板坯库，直接热装的钢坯送至加热炉的装炉辊道装炉加热，不能直接热装的钢坯由吊车吊入保温坑，保温后由吊车吊运至上料台架，然后经加热炉装炉辊道装炉加热，并留有直接轧制的可能。 连铸板坯由连铸车间通过板坯上料辊道或板坯卸料辊道运入板坯库，当板坯到达入口点前，有关该板坯的技术数据已由连铸车间的计算机系统送到了热轧厂的计算机系统，并在监视器上显示板坯有关数据，以便工作人员进行无缺陷合格板坯的核对和接收。另外，通过过跨台车运来的人工检查清理后的板坯也需核对和验收，并输入计算机。进入板坯库的板坯，由板坯库计算机管理系统根据轧制计划确定其流向。 常规板坯装炉轧制：板坯进入板坯库后，按照板坯库控制系统的统一指令，由板坯夹钳吊车将板坯堆放到板坯库中指定的垛位。轧制时，根据轧制计划，由板坯夹钳吊车逐块将板坯从垛位上吊出，吊到板坯上料台架上上料，板坯经称量辊道称重、核对，然后送往加热炉装炉辊道，板坯经测长、定位后，由装钢机装入加热炉进行加热。 碳钢保温坑热装轧制：板坯进入板坯库后，按照板坯库控制系统的统一指令，由板坯夹钳吊车将板坯堆放到保温坑中指定的垛位。轧制时，根据轧制计划，由板坯夹钳吊车逐块将板坯从保温坑取出，吊到板坯上料台架上上料，板坯经称量辊道称重、核对，然后送往加热炉装炉辊道，板坯经测长、定位后，由装钢机装入加热炉进行加热。 直接热装轧制：当连铸和热轧的生产计划相匹配时，合格的高温连铸板坯通过加热炉上料辊道运到称量辊道，经称重、核对，进入加热炉的装炉辊道，板坯在指定的加热炉前测长、定位后，由装钢机装入加热炉进行加热。其中一部分通过卸料辊道运输的直接热装板坯需通过吊车吊运一次放到上料辊道后直接送至加热炉区。如果炼钢厂可以实现直接热装板坯由上料辊道运送，则可减少部分吊车吊运作业。 板坯经加热炉的上料辊道送到加热炉后由托入机装到加热炉内，加热到设定温度后，按轧制节奏要求由出钢机托出，放在加热炉出炉辊道上。 加热好的板坯出炉后通过输送辊道输送，经过高压水除鳞装置除鳞后，将板坯送入定宽压力机根据需要进行侧压定宽。定宽压力机一次最大减宽量为350 mm。然后由辊道运送进入第一架二辊可逆粗轧机轧制及第二架四辊可逆粗轧机进轧制，根据工艺要求将板坯轧制成厚度约为30-60mm的中间坯。在各粗轧机前的立辊轧机可对中间坯的宽度进行控制。 在R2与飞剪之间设有中间废坯推出装置，用于将中间废坯推到中间辊道的操作侧台架上。
燕山大学 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称： 1780热连轧四辊可逆粗轧机三 维结构设计及分析 学院（系）：里仁学院 年级专业：轧钢-12-3班 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 3月16日
(一) 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1.1 选题的背景及意义 采用轧制成型法来生产钢板材，具有生产率高、板厚规格多、生产过程连续性强、易于实现机械化自动化等诸多优点。早期，我国依靠从国外大规模引进冷轧、热连轧技术，随着国内各高校以刚才生产企业对轧制技术研究与实践经验的丰富，现以成形了一套成熟轧制技术[1]。 国外发展出的无头轧制技术，利用薄板坯连铸连轧的生产线，将铸造较长铸坯进行精轧，且轧后进行剪切，在精轧机组中形成有限的无头连轧，适合于稳定生产薄规格的带钢[2-3]。德国开发出基于薄板坯连铸连轧技术的无头轧制技术，通过提高铸坯的拉速，使连轧机和连铸机的速度得到匹配，实现板料的连铸连轧。 现代热连轧技术发展主要集中在对板形、厚度精度及板料表面质量控制等，因此，这对轧机设备性能及质量稳定性、可靠性有更高要求，对轧机系统高精度要求也越来越高，四辊轧机作为板带材生产的主要设备，对产品精度起着不可忽视的作用[4]。 现代中厚板轧机越来越趋于大型化、精密化、自动化，以满足钢板控制轧制技术的要求，能够生产高强度的合金板。采用热装炉时燃耗已降至0.6×109J/t以下，及高刚度(2kN/mm以上)的现代化中厚板轧机，大大超过日本和美国现有中厚板轧机性能，生产高质量、高性能中厚板创造了有利条件[5-6]。 因此，本课题选择对热连轧四辊可逆粗轧机结构进行设计与分析，对提高其工作可靠性因素进一步研究。该课题对提高热连轧设备的应用，具有深远的社会价值与经济效益。 1.2 轧钢机械设备的发展与应用现状 随着国内钢材总产量逐年的提高，对轧钢设备的能力也逐渐由向大型化、高速化、连续化、自动化的发展方向，以满足钢材生产能力需求。对于大型化轧机设备，一方面是增加卷重，例如热连轧卷重可以达45吨，冷连轧卷重最高可达60吨，伴随坯料增重，相应的需要提高对加热设备、轧机