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轧机的刚度讲解

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热轧粗轧机刚度影响因素分析

热轧粗轧机刚度影响因素分析

1前言自2018年起八钢热轧粗轧机出现轧制状态不稳定，导致轧制板形差，易产生镰刀弯和S 弯，造成热卷箱卷形差，精轧机凸度及浪形难以控制。

轧机刚度是反映轧机结构性能的重要参数，是保证轧机轧制精度的主要指标。

轧机刚度会随着使用过程中的不均匀磨损而降低，轧机刚度降低将对钢带厚度、板形产生不利影响。

维护不到位会使轧机设备精度降低，设备精度直接影响着轧机刚度。

通过解决精度不达标问题，提高轧机总刚度、减少两侧刚度差，改善粗轧机轧制状态，降低粗轧机本体设备事故，同时也提高中间坯的产品质量。

2关于轧机刚度轧机刚度也称为轧机模数，是轧机受力后所有受力部件产生弹性变形的总和，轧辊之间的实际间隙要大于空载时的间隙。

如图1所示，空载时轧辊之间的间隙为理论原始辊缝′0，轧机受力轧制时轧辊辊缝弹性增加值为弹跳值。

在轧制力较低时，与为一非线性的曲线段，该非线性段是由于轧机部件之间的接触变形和存在间隙产生的。

当轧制负荷增加时，曲线的斜率K 也刘鸿涛（新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂）热轧粗轧机刚度影响因素分析摘要:针对八钢热轧厂粗轧机轧制状态不稳定，轧制板形差，易产生镰刀弯和S 弯，造成热卷箱卷形差，精轧机凸度及浪形难以控制等问题，对比分析认为粗轧机刚度对板形影响较大。

统计数据表明粗轧机刚度值自2018年起始终低于4000kN/mm ，远低于最初设计值5000kN/mm ，且传动侧与操作侧两侧刚度差值始终不稳定。

通过对影响轧机刚度因素分析，明确设备精度对轧机刚度变化起着重要作用。

提出了相应改进措施提高设备精度，最终达到稳定轧机刚度的作用。

关键词:轧机刚度；板形；设备精度中图分类号：TG333.13文献标识码：B文章编号：1672—4224（2020）01—0042—05联系人：刘鸿涛，男，46岁，高级工程师，乌鲁木齐（830022）新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂热轧分厂E-mail ：**************.cnLIU Hong-tao（Rolling Mill ，Xinjiang Bayi Iron &Steel Co.,Ltd.）Abstract:In view of the unstable rolling stateof rough rolling mills of hot rolling mill of Bayi Steel,bad rolling shape,easyto produce sickle bend and S-bend,resulting in bad roll shape of hot coil box,and difficult to control the crown and wave shape of finishing mill,etc.,through comparative analysis,it is found that the rigidity of roughing mill has a great influence on the shape of plate.Statistics show that the rigidity value of roughing mill is always lower than 4000kN /mm since 2018,far lower than the original design value of 5000kN /mm,and the rigidity difference between the driving side and the operation side is always unstable.Through the analysis of the factors affecting the mill stiffness,it is considered that the equipment ac-curacy plays an important role in the change of mill stiffness.The corresponding improvement measures are put forward to improve the accuracy of the equipment and finally to stabilize the mill stiffness.Key words:rolling mill rigidity ；flatness ；equipment accuracyAnalysis of Influencing Factors on Rigidity of Hot RollingRoughing Mill增加;轧制负荷达到一定值后，斜率K 趋于一固定值，与趋于线性关系。

轧机刚度的初步探究

轧机刚度的初步探究

1.摘要 (2)2现场的实际问题的引出 (3)3轧机刚度（纵向）的基本概念 (4)3.1刚度的定义 (4)3.2轧机刚度的组成 (4)4轧机刚度的计算 (6)3.32计算轧机刚度的另一种方法的简单介绍 (9)5轧机刚度的检测及评定 (9)5.1轧机刚度的检测方法 (9)5.2轧机刚度的评定 (11)6改善轧机刚度特性的措施 (12)6.1影响轧机刚度的因素。

(12)6. 2改善轧机刚度特性的方法 (13)6. 3下面针对现场常用的改善轧机刚度的方法 (14)7轧机刚度差与两侧眼缝差的的关系 (17)8轧机当量刚度与厚度控制 (18)8.1造成带纵向刚度差异的原因 (18)9.3轧机当量刚度 (20)9轧机有载，空缝的刚度与板形控制 (22)10.2轧轮有载短缝形状与板形控制 (23)11.板形控制的新技术 (24)10.结语 (26)11.致谢 (26)参考文献 (26)关于轧机刚度的初步研究1.摘要轧机刚度是反映轧机结构性能的重要参数，相关的轧机刚度的指标如，轧机自然刚度，轧机当量刚度，有载限缝的刚度等，这些相关的轧机刚度指标的对热轧板带厚度控制，楔形控制，轧制稳定性等有重要影响。

此外轧机刚度为编制新的合理的轧制规程提供必要的设备性能数据, 并且为实现带钢原度的自动调节及计算机控制提供数据依据⑴。

因此确定轧机刚度，改善轧机刚度特性有重要的实际意义。

本文依据在首钢迁钢1580生产线精轧作业区实习期间学习的内容对轧机刚度进行初步研究。

通过分析现场经常出现的楔形，局部突起等一系列板形不良的问题，通过查阅资料和现场实际探究，排出了其他影响因素，确定了轧机刚度特性为主要原因。

继而对轧机刚度进行初步研究，从轧机刚度的定义，检测，影响因素等进行阐述，结合现场进一步提出了改善轧机刚度特性的途径和方法。

在以上基础上，分析探讨了轧机的当量刚度与厚度自动控制，轧机有载辐缝刚度与板形控制的关系。

关键词：轧机刚度，轧机当量刚度，有载根缝刚度，厚度控制，板形控制2现场的实际问题的引出首钢迁钢1580热轧生产线产品主要以热轧薄板，硅钢，冷轧料为主。

6轧机的刚度讲解PPT幻灯片

6轧机的刚度讲解PPT幻灯片
第六章 轧机的刚度
6.1
轧机纵向刚度
6.2
轧机横向刚度
2020年4月2日星期四
1
基本要求：
领会轧机纵向、横向刚度的含义；了解影响轧机 刚度的因素及提高刚度的措施；理解轧辊的辊型调 节原理；掌握轧机刚度测定及减小横向厚差的方法。
重点与难点：
轧机横向刚度及轧辊的辊型调节原理
2020年4月2日星期四
2
6.1 轧机纵向刚度
6.1.1 轧机纵向刚度的概念
(1) 轧机工作机座发生弹性变形所需外力，用K表示，t/㎜或 MN/㎜；即表示机座抵抗外力发生弹性变形的能力。
轧制压力 轧辊 轴承 轴承座 压下螺丝 压下螺母 机架
力传递的零部件会发生弹性变形，使得轧辊轧制时的实际辊缝 比空载辊缝大，其差值称为弹跳值，并与轧制压力成正比；弹跳 值会影响轧机最小可轧厚度。
S0-考虑预压靠变形后的空载辊缝，mm。
2020年4月2日星期四
6
⑶ 轧件塑性变形曲线—轧件塑性变形方程 ① 轧件塑性变形曲线—轧件在不同轧制压力作用下压 扁对应轧件实际厚度h构成 P-h 曲线（见图6-1 曲线 B、B′)； ② 塑性刚度系数
M P P h h
③ 弹塑性曲线—工作点
轧辊与轧件相互作用力相等P，即轧件受力塑性曲线 与轧机受力弹性曲线交点—工作点；
2020年4月2日星期四
7
④ 辊缝转换函数
h K 1
s K M
表明轧制压力波动引起轧件厚度波动 h，要消除它需
反向调整轧机辊缝 s ，但其效率受 M、K 制约
2020年4月2日星期四
8
6.1.2 轧机刚度的测定 ⑴ 轧辊压靠法 ⑵ 轧制法
2020年4月2日星期四
9

中厚板轧机的刚度和轧件宽度关系的研究[1]

中厚板轧机的刚度和轧件宽度关系的研究[1]

中厚板轧机的刚度和轧件宽度关系的研究论文摘要：本文探讨了利用正常生产中的过程操作数据分析2500mm中厚板轧机在不同轧件宽度下的弹跳特性，得到有工程实用价值的刚度模型；结果表明在轧制不小于半个辊面宽度范围内的板带时，刚度的减小是非线性的，而且轧机辊面越宽，刚度相对于板宽的衰减越显著；关键词：弹跳方程刚度衰减系数建模⒈前言：轧机的弹跳方程是板带厚控系统中不可忽缺的模型，它描述了辊缝、轧制力和厚度这三个关键工艺参数的内在联系，是厚控系统中轧机特性、轧件特性和工艺模型之间的技术纽带；轧制过程开始前，首先要通过弹跳方程计算压下规程给定的设定厚度和预报压力对应的辊缝设定值以便预摆辊缝，其次在轧制过程中要利用弹跳方程实时计算瞬时厚度和道次平均厚度，以实现AGC调节和辊缝自校正功能；具有一个高精度弹跳模型是任何高精度厚控系统的先决条件之一；中厚板轧机的弹跳方程一般通过全辊面压靠测试，在压力较小时模型具有明显的非线性特性，一般可用二次多项式描述；当压力较大时弹跳曲线近似为直线，此时可用“刚度”这一参数来描述；全辊面弹跳方程的测试和建模技术已经成熟。

弹跳方程的原理、测试和建模本身并不复杂，主要困难在于如何确保计算弹跳量所需的辊缝、压力和厚度信号有足够高的精度，特别是“真实辊缝”信号的测量和估计值一定要有足够的精度。

轧制过程中轧机的实际弹跳曲线与轧件宽度有关，当轧件宽度显著偏离全辊面宽度时，轧机刚度和整个弹跳方程也会严重偏离全辊面压靠得到的结果。

虽然得到不同宽度下轧机的弹跳特性对于实时控制很重要，但由于受现场实验条件的限制，这方面的系统研究资料较少。

生产过程中一般凭经验建立一个低精度的经验模型使用，当大批量轧制相对较宽板时，这一方法是可行的，特别是当工况和轧制力稳定时，刚度误差产生的厚差通过调整弹跳方程的“零点”可有效补偿。

随着市场需求的变化，轧制过程可能需要在宽度大范围变化的产品之间频繁切换，此时实际刚度频繁的大幅度变化带来的误差将无法得到及时有效的补偿，导致厚度计算不准，辊缝设定误差加大，从而也破坏了工况的稳定，进一步恶化了刚度误差的影响，这种影响还特别容易引起AGC调节过程不稳定的出现[4]。

实验 1 轧钢机工作机座刚度的测定 (轧制法)

实验 1 轧钢机工作机座刚度的测定 (轧制法)

实验1 轧钢机工作机座刚度的测定（轧制法）一、实验目的掌握轧钢机工作机座自然刚度的测定方法，加强对工作机座自然刚度的理解。

二、实验原理轧制过程中，在轧制力的作用下，轧件产生塑性变形，其厚度尺寸和断面形状发生变化。

与此同时，轧件的反作用力使工作机座中的轧辊、轧辊轴承、轴承座、垫板、压下螺丝和螺母、牌坊等一系列零件相应产生弹性变形。

通常将这一系列受力零件产生的弹性变形总和称为工作机座或轧机的弹跳值。

轧件厚度、初始辊缝和轧制力的关系可以用弹跳方程来表示，最简单的表达形式为：h＝S0+f＝S0+P/K式中h—轧件出口厚度；S0—轧辊初始辊缝；f—机座的弹性变形；K—轧机刚度系数，它表示轧机抵抗弹性变形的能力；P——轧制力。

轧机刚度系数K的大小取决于轧制力和轧机的弹性变形。

如果能测得不同轧制力下对应的轧机弹跳值，就可以绘出轧机的弹性变形曲线，曲线的斜率即为轧机的刚度系数。

三、实验器材装有测压仪（或测压头）的实验轧机1台不同厚度铝板试件若干游标卡尺（或千分尺）1把四、实验内容及步骤1、检查实验轧机，保证轧机正常运转；2、将原始辊缝调到0.4mm，并保持恒定；3、分别将厚度为5.6mm、6.5mm、7.1mm、8.8mm的四种规格铝板试件按顺序编号，在调好的辊缝中依次进行轧制，记录轧制压力，测出每道次铝板试样轧后厚度。

4、将测得的数据列入下表中。

5、整理数据，绘制轧机自然刚度变形曲线。

表一0.88表二初始辊缝S0=0.4mm表三五、实验要求1、将实验原理和过程写入实验报告。

2、将每次轧制的轧制力数据和轧件出口厚度数据写入实验报告。

3、利用坐标纸在P-h坐标系中，绘制轧制法测定的轧钢机弹性变形曲线，并求出自然刚度系数。

K=tgα=△P/△h实验二轧钢机工作机座刚度的测定（压靠法）一、实验目的掌握轧钢机工作机座自然刚度的测定方法，加强对工作机座自然刚度的理解。

二、实验原理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。

轧机刚度计算公式

轧机刚度计算公式

轧机刚度计算公式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：轧机是金属加工中常用的一种设备，通过对金属坯料进行轧制，可以得到满足不同要求的金属板材、金属型材等产品。

轧机的刚度是轧机正常运行的重要指标之一。

只有良好的轧机刚度，才能确保轧机在高速运行时稳定性好，轧制出来的产品质量高。

那么，轧机刚度如何计算呢？下面就让我们来详细了解一下轧机刚度计算公式。

轧机刚度是指轧机在工作时受到外力变形的抵抗能力。

也就是说，在轧机受到外部压力作用时，轧机的刚度就是轧机抵抗外力的能力。

计算轧机刚度的公式是由轧机的结构和材料力学性能等多个因素共同决定的。

一般来说，轧机的刚度可以通过弹性模量、泊松比等参数来计算。

接下来，我们来看一下轧机刚度的计算公式。

一般来说，轧机的刚度可以通过以下公式来计算：K= E /(L^3)K为轧机的刚度，E为轧机的弹性模量，L为轧机的有效长度。

弹性模量是指当轧机受到外力后发生弹性变形的能力，是刻画轧机材料力学性能的重要参数。

有效长度是指轧机在轧制过程中受到外力作用的长度。

通过上面的公式，我们可以得出轧机的刚度。

在实际应用中，计算轧机的刚度可以帮助我们更好地了解轧机的性能，并对轧机进行优化设计。

只有通过科学的计算方法来确定轧机的刚度，才能保证轧机在工作时的稳定性和高效性。

第二篇示例：轧机是热轧生产线中的重要设备，用于通过不断的轧制过程将金属坯料变形成所需要的厚度和形状。

在轧机的设计和操作中，轧机的刚度是一个重要的参数，直接影响轧机的性能和轧制效果。

轧机的刚度计算公式可以帮助工程师准确地评估轧机的性能，并进行优化设计。

在轧机的设计中，刚度是指轧辊和轧机结构在受力作用下的变形程度。

轧机的刚度可分为弹性刚度和塑性刚度两部分。

弹性刚度指轧机在受力时的变形程度，主要由轧辊本身的材料和形状决定。

而塑性刚度则是指轧机在受力时，金属坯料的变形程度，主要受到轧机结构设计和工艺参数的影响。

轧机的刚度计算需要考虑轧辊和轧机结构的参数，以及金属坯料的物理性质。

宽厚板热轧机刚度测试与分析

宽厚板热轧机刚度测试与分析摘要：刚度数据准确性直接影响到模型设定精度、轧制稳定性等。

本文对某热轧生产线刚度测试方法和相关测试数据的解析方法进行了分析，并重点研究基于精轧压靠数据的轧机刚度测量方法。

关键词：宽厚板；热轧机；轧机刚度；测试轧机在轧制轧材时，机座会产生弹性变形，即“弹跳”，弹性变形的系数与轧机的刚度有一定的关系，同时会影响轧材的尺寸精度，对于板带轧机，特别是宽度较大，轧材较薄的轧机，对精度影响就更大。

传统的轧机刚度主要是通过直接法和间接法进行测试，但是测试结果都存在着一定的偏差，采用直接法进行刚度测试需要断开AGC功能，会影响到轧机运行的稳定性，造成所测试的轧机刚度数据存在偏差的情况；第二种方法主要基于轧制数据的分析，其解析的结果会受到轧机的工作条件、操作参数等影响，难免产生误差，所测试的结果同样会存在缺陷。

本文提出了一种基于压靠数据解析的刚度分析方法。

1 轧机的刚度测试由于无法向全辊面压靠一样，对不同板宽条件下的轧机弹跳方程进行测试，因而对不同宽度下轧机的弹跳特性研究的难度较高。

一般来说，现代化的轧机都会配备计算机厚控系统，进而有利于对轧机的轧制数据进行记录分析。

在实际生产阶段可以利用的测试方法有两种：一是采用不同宽度的实验样品的直接轧板实验法；二是基于对不同宽度产品的轧制，对轧机的工作状态数据进行分析研究。

1.1 直接法直接法是对轧制不同规格实验样板的过程中轧机的工作参数进行记录分析，要求实验过程中需要中断所测试机架AGC功能，实验样板的变化参数为样板的厚度以及宽度，在轧机进行轧制过程中轧制力需要处于变动的状态，此时可以通过轧制力的变化来测定轧机刚度变化的曲线，进而能相对准确地表达出不同宽度条件下的刚度。

直接轧板法的优点在于操作简单、能够对数据进行直接的分析，模型处理过程较为稳定，缺点在于实验板不好准备，在实验过程中需要对实验不同宽度和厚度的状态下进行实验研究，其缺点是要准备合适的实验板，对实验板的宽度和厚度具有不同的研究，需要进行专门实验，分组测试，而且实验过程要保证轧制力有显著变化。

轧机刚度


《材料工程设备》 讲授人：张正富
四辊轧机弯辊受力图 a-正弯工作辊；b-负弯工作辊；c-正
（3）弯曲支持辊 支持辊外伸辊头上装有液压缸,使上下支持辊间作用有弯辊力F. 弯辊力作用方向与轧制力同向,对支持辊的弯曲与轧制力引起的弯曲方向相反, 也称正弯支持辊.
负弯工作辊效果较好,所需弯辊力也小,设备结构也简单.
曲线斜率就是轧机的纵向刚性系数,即,辊 缝产生单位变化时,轧制力的增量,即：
P K f
式中,ΔP为轧制压力的变化量(kN); Δf 为弹跳值的改变量(mm); K为轧机刚度 系数(kN/mm).
轧机弹性、塑性曲线(P-h)图
《材料工程设备》 讲授人：张正富
若轧机弹性变形曲线为一直线,则,轧出轧件厚度可用下式表示：
提高板带材的平直度和缩小横向厚差的途径：
① 轧辊预先加工成凸形;
② 控制轧辊的热凸度:用调节辊温分布的方法来调整辊形; ③ 机械弯辊: 抵消轧辊轧制时的弯曲变形; ④ 新型轧机,改善轧件平直度.
板带材轧机中,广
泛采用各种板形控 制轧机,配合液压弯
辊,对轧辊凸度进行
有效控制.
《材料工程设备》 讲授人：张正富
四辊轧机弯辊受力图 a-正弯工作辊；b-负弯工作辊；c-正弯支持辊
《材料工程设备》 讲授人：张正富
（2）负弯工作辊 工作辊轴承座和支承辊轴承座间装上液压缸,使其间作用有弯辊力F. 对工作辊来说,弯辊力作用方向与轧制力反向,它对工作辊的弯曲与轧制力引起 的弯曲方向相同. 它使轧制时工作辊挠度增加—增加工作辊挠度的方法.
短应力线轧机
《材料工程设备》 讲授人：张正富
（2）预应力轧机
若在轧制前对轧机施以预应力,轧机在轧制时的变形量可大大减小,从

第6章 轧机机座的刚性(改)

h = S0’+ ( P- P0 )/C 6-4
式中
S0’——人工零位的轧辊辊缝指示器读数，mm； P0 ——轧辊预压靠力，kN。
式6-4为采用人工零位时的弹跳方程。采用 人工零位操作，可以消除压靠曲线非直线段零位 的不稳定性，使弹跳方程便于应用。 式 6-3 或式 6-4 所示的弹跳方程，对于轧机 的调整有重要意义。例如，在实际操作时，要应 用弹跳曲线或弹跳方程来确定轧辊原始辊缝。弹 跳方程也是分析轧机厚度控制的一个有力工具。 此外，由于弹跳方程直接表示了轧件厚度 与轧辊辊缝和轧制力的关系，可以用来作为间接 测量轧件厚度的一个基本公式。
h = S0 + P/C 6～3
式中S。——轧辊原始辊缝，mm； P ——轧制力， kN。 式6—3称为机座弹跳方程，它反映了轧件厚度与机座 弹性变形的关系。
由于机座各零件间存在的间隙和接触不均匀是 一个不稳定因素，弹跳曲线的非直线部分经常是变 化的。在现场操作时，为了消除非直线段的影响， 往往采用人工零位法进行轧制。即在轧制前，先将 轧辊预压靠到一定的压力P。，并将此时的轧辊辊缝 指示器读数设为零，称为人工零位。即为轧后的轧 件厚度h，可用以下公式表示
§6.1.4.2板带钢轧机工作机座刚度系数的选择 1、类比法 是参考生产条件相近已投产使用的轧机的刚度 系数值和板带的生产情况，确定所需设计的新轧 机的刚度系数。这是长期以来普通采用的方法。 由于不需要进行任何定量的计算而完全依赖经验， 因而也是最简单的方法。但是其结果很难获得合 理的轧机刚度系数值。 2、简易估算法 是按轧机最大允许轧制压力 Pmax和产品大纲中最 薄成品厚度hmin估算工作机座刚度系数。其估算 式为：C＝Pmax /．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。

四辊轧机刚度的计算分析


图 1 机架有限元模型
轧制过程中 , 机架受力很复杂 , 包括轧制 力 、摩擦力 、附加力 、冲击力等 , 但以轧制力为 最大 , 其它力远小于轧制力 , 因此忽略其它力的 影响 , 只取轧制力为外载荷 。上下横梁中部为对 称面 , 地脚螺栓处为刚性约束 (六个自由度 ) 。 在上横梁的下表面和下横梁的上表面分别施加 10MN的轧制力 (轧制力为 40 MN , 单片机架受力 为 20 MN , 二分之一机架受力为 10 MN ) 。
mm
(最 大 辊 径
)和
δ R
=
51055 mm (最小辊径 ) 。
313 轴承座及轴承座与牌坊间的变形量
根据文献 [ 3 ] , 有
δc = 810 ×10 - 8 P ×01102
= 01326 mm
(2)
式中 , P为轧制力 , N。 314 机架刚度及各部分变形所占比例
(1)对最大辊径 , 总的变形量为 11275 + 31614 + 013264 = 51215 mm
357
66014
2500 2478113 31198
357
66014
2800 2846317 31483
对上述数据进行线性回归 , 得到最大直径的
辊系刚度为 11 069 kN /mm , 最小直径的辊系刚度
为 7 913 kN /mm。则轧制力为 40 000 kN时 , 辊系
变形分别为
δ R
=
31614
;
(
3
)轴承座及轴承座与牌坊间的变形量
δ C
。
3 轧机刚度计算
311 牌坊变形的有限元分析 根据所提供的图纸建立牌坊的几何模型 , 并
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的变化时，轧制力的增量值，即：
K P f
式中，P -轧制压力的改变量，kN；
f -弹跳值的改变量，mm；
K -轧机刚度系数，kN/mm。
5
③ 轧出轧件的厚度
hS0f S0P KP0
式中，h-轧件厚度，mm；
f -轧机弹跳值，mm；
S 0 -考虑预压靠变形后的空载辊缝，mm。
6
⑶ 轧件塑性变形曲线—轧件塑性变形方程 ① 轧件塑性变形曲线—轧件在不同轧制压力作用下压 扁对应轧件实际厚度h构成 P-h 曲线（见图6-1 曲线 B、B′)； ② 塑性刚度系数
✓ 板带材厚度变化幅度比较小。
26
⑶ 正弯支持辊法 ① 辊系及工作辊支持辊受力图
图6-5-3 正弯支持辊辊系及工作辊支持辊受力图 a-辊系受力图；b-支持辊受力图；c-工作辊受力图
27
② 延长支持辊辊颈安装液压缸，轧机结构复杂，弯辊力F 与轧制力同向，对支持辊弯曲效果与轧制压力引起的弯 曲方向相反；
CP
P
hb
式中，C P -轧机横向刚性系数，kN/mm；
P -轧制力,kN；
h b -板带材中部与边部的厚度差，mm。
16
(3) 板带横向厚差产生的原因
① 轧辊弯曲变形 D f —采用凸辊辊型控制； ② 轧辊磨损 Dm —采用凸辊辊型控制； ③ 轧辊弹性压扁Dr —采用液压弯辊控制； ④ 热膨胀不均匀变形热凸度 Dt —采用凹辊辊型，
③ 优点：正弯工作辊需要的弯辊力小，设备结构简单 ； ④ 缺点：
✓增加辊面边缘接触应力，增加工作辊轴承、辊颈、支 持辊轴承、轴颈、压下螺丝、机架负荷; ✓影响支持辊使用寿命； ✓ 相对于负弯工作辊，板带材厚度变化幅度加大。
24
⑵ 负弯工作辊法 ① 辊系及工作辊支持辊受力图
图6-5-2 负弯工作辊辊系及工作辊支持辊受力图 a-辊系受力图；b-支持辊受力图；c-工作辊受力图
成的轧机，称为短应力回线轧机。
11
⑵预应力轧机
图6-3 四辊液压型预应力轧机
* 在轧制前对轧机施以预应力，轧机在轧制时的变形量可大大减小，从而提高了 轧机的刚性。凡是未工作时就处于受力状态的轧机，称为预应力轧机。 12
6.1.4 轧机刚度与轧件纵向厚差的关系
⑴ 设备状态变化时，轧机刚性与轧件纵向厚度精度的关系
37
图6-14 F1机架轧辊磨损曲线
38
6.2.2.4 HC轧机
6-15-1 HC轧机
39
40
6.2.2.5 PC轧机
图6-15 PC轧机原理图 a-支持辊轴线交叉；b-工作辊轴线交叉；c-成对轧辊轴线交4叉1
图6-16 PC轧机的凸度调节能力
图6-17 PC轧机的轴向力
42
作业
某热连轧带钢厂精轧机组7个机架均为负弯工作辊的四辊轧机，轧 制管线钢时测得的末架F7轧制部分工艺数据如下表所示。
表1 末架F7轧制部分工艺数据
轧件出口温度
（℃）
902
898
895
896
轧制压力（t）
800
810
820
830
轧件出口厚度 （mm）
6.310
6.320
6.330
6.340
试轧回件答边中下差（列mm问） 题0.0841
0.0805
0.0861
0.0872
(1) F7机架轧机的纵向刚度系数是多少？
(2) 若已知F7机架的塑性刚度系数为350t/mm，则其辊缝转换函数
第六章 轧机的刚度
6.1
轧机纵向刚度
6.2
轧机横向刚度
1
基本要求：
领会轧机纵向、横向刚度的含义；了解影响轧机 刚度的因素及提高刚度的措施；理解轧辊的辊型调 节原理；掌握轧机刚度测定及减小横向厚差的方法。
重点与难点：
轧机横向刚度及轧辊的辊型调节原理
2
6.1 轧机纵向刚度
6.1.1 轧机纵向刚度的概念
D 2 mi na0a1xmi na2xm 2 i na3xm 3 in
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C CVC轧辊热凸度
⑴轧辊热凸度模型 目前使用的轧辊热凸度模型为： D R 4*i n 1E m* iT iT BA*S D R* i ß
现场实际使用的热凸度 C R 是轧辊中央截面热膨胀与距带钢边部40mm处
6.2.2.3 CVC轧机 A CVC轧辊原理
图6-7 CVC轧辊凸度控制原理 a-零凸度；b-正凸度；c-负凸度
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B CVC轧辊凸度
图6-9 CVC轧辊凸度解析
上辊辊形曲线为： y 1 (x ) a 0 a 1 x a 2 x 2 a 3 x 3 下轧辊的辊形曲线为： y 2 ( x ) a 0 a 1 ( 2 L x ) a 2 ( 2 L x ) 2 a 3 ( 2 L x ) 3
热膨胀之差，即：
1 C R D C2( D C 4L 0 D C 4R 0)
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⑵ CVC轧机工作辊热凸度测量和计算 ①工作辊热凸度测量
图6-11 轧辊磨削前冷热辊形曲线
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② 工作辊热凸度计算
CVC轧辊的基准直径 D 0 为：
D 0D mid 2 d ( l1 e ＋ 2)
冷热状态下，沿轧辊辊身任意截面处的实际辊径 D
25
② 设专门液压缸于工作辊与支持辊轴承座间，弯辊力F与 轧制力反向，增加工作辊扰度，凸度大于轧制力产生扰 度，负弯补偿凸度；
③ 优点： ✓ 负弯工作辊效果较好，它所需要的弯辊力也小，设备结构
也简单; ✓ 不影响压下螺丝、机架负荷，且减轻辊面间接触应力、
支持辊辊颈、轴承、轴承座工作负荷，改善支持辊工作条 件，提高其寿命。
的工艺因素对轧件厚度的影响，应采用刚性系数大的轧机。
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6.2 轧机横向刚度
6.2.1 轧机横向刚度概念
图6-4 四辊轧机轧辊变形情况比较
a-一般四辊轧机；b-HC轧机
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⑴ 横向刚度的概念
四辊板带轧机由于支持辊弯曲变形和工作辊、支持辊间不均匀 接触变形，工作辊产生弯曲变形，实际辊缝呈凸形，轧件亦呈凸 形，即轧件沿宽度方向产生了厚差，工作辊弯曲程度的大小反映 轧机横向刚度大小，即横向抵抗轧机弯曲变形的能力。
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当轧辊正向（上轧辊向右）移动S距离时，所形成的实际有效凸度为：
C 2 y 1 ( L S ) y 1 ( 0 ) y 1 ( 2-2 L )S
求出系数 a 2 、 a 3 为： a22((L L S Sm m))ai32nxC (LmiS nm (L)i2n(SSm m)ai3xC nSm ma)axx
是多少？
(3) F7机架轧机的横向刚度系数是多少？
(4) 说明正弯工作辊的原理，画出辊系受力图、工作辊及支承辊受
力图，有何特点?
(5) 从设备角度谈谈如何提高轧机的纵向刚度系数，如何减少轧43 件 的横向厚差？
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有无液压弯辊辊系受力情况的比较
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⑴ 正弯工作辊法 ① 辊系及工作辊支持辊受力图
图 6-5-1 正弯工作辊辊系及工作辊支持辊受力图 a-辊系受力图；b-支持辊受力图；c-工作辊受力图
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② 下工作辊轴承座上装有液压缸，弯辊力 F 与轧制力同向， 减小工作辊扰度，轧制时抵消轧制力产生扰度，辊凸度小；
(1) 轧机工作机座发生弹性变形所需外力，用K表示，t/㎜或 MN/㎜；即表示机座抵抗外力发生弹性变形的能力。
轧制压力 轧辊 轴承 轴承座 压下螺丝 压下螺母 机架
力传递的零部件会发生弹性变形，使得轧辊轧制时的实际辊缝 比空载辊缝大，其差值称为弹跳值，并与轧制压力成正比；弹跳 值会影响轧机最小可轧厚度。
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6.1.3 提高轧机纵向刚度的措施
⑴ 缩短轧机应力回线长度
在普通轧机中，轧机的弹性变形f 可近似地用虎克定律来表示 、
各受力部件的变形之和，即：
、
f E P2lA 22 A l33A l3 3 klI13 1
式中，E-轧机中零件的弹性模数,MPa；
l1 、l 2
l、 3
、l
' 3
-上下横梁、机架立柱、上辊轴承至上横梁的
⑶采用机械弯辊的方法，以抵消轧辊在轧制时的弯曲变 形；
⑷采用各种新型轧机，改善轧件的凸度和平直度。
* 目前，在板带轧机中广泛采用了各种板型控制轧机，配合 采用液压弯辊的方法，对轧辊凸度进行有效的控制。
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19
20
6.2.2 轧辊的辊型调节
6.2.2.1 液压弯辊装置
图6-5 四辊轧机弯辊受力图 a-正弯工作辊；b-负弯工作辊；c-正弯支撑辊
冷却水控制； ⑤ 原始辊型车削加工问题 D0 —提高辊型设计水平
及加工制作水平。
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(2) 提高板带材的平直度和缩小横向板厚差的途径
⑴ 轧辊预先加工成凸形辊；操作和管理上是很麻烦的， 需要 准备许多不同凸度的轧辊。
⑵用调节辊温分布的办法来调整辊形，即控制轧辊的热 凸度；采用控制轧辊热凸度的方法烫辊时间长、热凸度变 化缓慢，只能作为辊型调节的一种辅助手段。
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图6-1 轧机弹性、塑性曲线（P-h）图
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⑵ 轧机弹性变形曲线—弹跳方程
① 轧机弹性变形曲线—轧机在不同轧制压力作用下对应工 作辊实际开口度，即轧件实际厚度 h 构成 P-h 曲线
（见图6-1 曲 线A、A′)；
② 当 PP0 时，曲线近似于直线,曲线的斜率就是轧机的
纵向刚性系数，即表示当轧机的辊逢值产生单位距离
⑵工艺因素变化时，轧机刚性与轧件纵向厚度精度的关系
工艺影响因素包括来料厚度、轧制温度、摩擦系数、轧制速度、张力 波动等，当这些工艺参数变化时，轧制压力会发生变化，使轧件厚度产生 波动，但轧机名义辊缝不变。仅由轧制力变化引起轧件厚度波动时，有：
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