第一章轧钢机械机械设备的基础知识

第一章轧钢机械设备概论第一节轧钢生产在国民经济中的地位和作用轧钢生产是将钢锭或连铸坯轧制成钢材的生产环节。

现代钢铁联合企业是由炼铁、炼钢和轧钢三个主要生产系统组成的。

轧钢车间担负着生产钢材的任务。

生产钢材的方法有轧制、锻造、挤压和拉拔等．用轧制方法生产钢材，具有生产率高、品种多、生产过程连续性强、易于实现机械化自动化等优点．因此，目前约有90％的钢材都是用轧制方法生产的。

有色金属成材，也主要用轧制方法。

社会主义建设事业对钢材的需要量极大。

例如铺设一条2000km的双轨铁路，需要400kt重型钢轨；制造一艘万吨轮船，约需6000t钢板；铺设一条5000km的石油输送管道，需要900kt无缝钢管；造—台大型拖拉机也需5t钢材。

由此可见扎钢生产在国民经济中的重要地位。

将大断面的钢锭或连铸坯轧制成各种小断面的钢材，需要经过多次轧制．根据轧制工艺、轧件断面和品种的不同，钢铁联合企业的轧钢生产系统是由工序上相互联系的若于不同类型的轧钢车间组成。

按轧制工艺和车间的任务。

轧钢车间分为两大类：一类是将钢锭轧成钢坯的钢坯车间，其任务是为后续的轧钢车间提供坯料。

根据钢锭重量和钢坯品种不同，钢坯车间可分为将大钢锭轧成大方坯和板坯的初轧车间，生产大板坯的板坯车间和轧制小钢锭的开坯车间：另一类是将钢坯进一步轧成各种钢材的成品车间。

成品车间有型钢车间，线材车间、钢板车间和钢管车间等。

成品轧钢车间生产的钢材种类很多。

按钢材断面形状大致可分成三大类：型钢、钢板和钢管。

1．型钢(1)简单断面：圆钢、方钢、扁钢等；(2)异型断面：角钢、槽钢、工字钢、钢轨等；(3)特殊断面：板桩、涡轮机叶片、拖拉机履带、犁头等。

2．钢板薄板、中厚板、装甲板、宽带钢和箔材等。

3．钢管无缝钢管、焊接钢管等随着轧制工艺和设备的不断发展，以及国民经济各部门对钢材品种要求不断增长，轧制钢材的品种范围也在日益扩大。

近年来，轻型薄壁型钢、周期断面型钢、冷弯型钢、宽翼工字钢等产品得到了发展。

轧机机修工理论知识第一节轧钢生产与轧钢工艺一、轧钢的概念轧制一—金属在两个旋转的轧辊之间受到压缩而产生塑性变形，使其横断面缩小，形状改变、长度增加的一种压力加工方式。

它可分为纵轧、横轧和斜轧。

二、轧钢工艺过程（流程）的定义——由钢锭或钢坯轧制成具有一定规格和性能的钢材的一系列加工工序的组合称为轧钢生产工艺过程。

三、轧钢生产基本工序原料的选择与准备、原料的加热、钢的轧制、钢材的轧后冷却和精整等。

四、轧钢机的定义1.轧钢机械的定义轧钢机械设备——轧制生产工艺过程中主要和辅助工序所需的全部机械设备的总称。

轧钢机械设备从总体上可划分为主要设备和辅助设备两大部分。

2.主机列的定义主要设备——轧制过程中完成主要工序（轧制）的机械设备，简称轧钢机或称主机列。

3.辅助设备的定义和分类辅助设备——所有用以完成辅助工序生产任务的机械设备。

它包括：运输设备、加工设备、精整设备。

五、轧钢机的标称1.开坯机和型钢轧机：按轧辊的公称直径或者人字齿轮的中心距来标称。

2.钢板轧机：按轧辊辊身长度来标称。

3.钢管和钢球轧机：按所轧钢管或钢球成品的最大外径来标称。

第二节轧钢机及其分类一、轧钢机的组成轧钢机的主机列由三个基本部分组成：动力部分（主电动机）、传动装置（传动机构）和执行机构（工作机座），在自动化程度较高的轧机上，还具有自动控制部分（属电气设备）。

一）轧钢机的主电机是整个机列的驱动装置，属电气设备。

二）轧钢机传动装置用来将原动机的动力传递给执行机构。

它由齿轮座、减速机、飞轮、接轴和联轴节组成。

三）工作机座它是轧钢机的执行机构，包括轧辊、轧辊轴承、轧辊调整装置（包括上轧辊平衡装置、机架、导卫装置、轨座等）。

通常情况下，在一个主机列中安装有1~5架工作机座，多的可达9架。

二、轧钢机的分类一）按用途分类轧钢机按用途可分为：初轧机、开坯机、型钢轧机、热轧板带轧机、冷轧板带轧机、钢管轧机、特殊用途轧钢机等。

二）轧钢机按工作机座布置分类单机座、横列式、纵列式、连续式、半连续式、布棋式（棋盘式）等。

第一章概述1、钢材的分类：1）型材占钢材产量的30——35%、品种最多，主要用于建材。

2）板带材占50——66% 应用最广、产量最高3）管材占8~15% 又可分为无缝管与焊管，大多为圆形断面。

此外还有少量的斜轧、横轧、楔横轧等特种轧制产品。

生产机械零件毛坯，齿轮、丝杆、钢球及轴类零件（少切削、无切削零件）。

2、轧钢机械的组成：轧钢机械由轧制机械主设备（主轧机——使轧件产生塑性变形的设备）与辅助设备组成（除主设备及工艺设备以外的一切设备）。

*主设备组成：轧机系统：主机或主机列（工作机座与主传动、电机组成）它决定了轧钢车间的类型与特征。

*辅设备组成：完成一切辅助的工序轧件的运输、搜集、剪切、矫正、清理。

轧钢车间的机械化程度越高则其辅设备重量所占的比例越大。

*常见的轧钢辅设备：剪切类、矫正类、卷取类、运输翻转类、打捆包装类、表面清理加工类。

（教材P20表1-6）3、轧钢机的标称：初轧机与大外径来标称。

如宝钢140无缝钢管轧机，表示型钢轧机——以（最后一架轧机—即成品架次）轧辊的名义直径作为轧机的标称。

钢板轧机——以轧辊的辊身长度来标称。

如2030冷连轧机组，表示轧机的轧辊辊身长为2030mm。

钢管轧机——以能轧制钢管的最其轧制钢管的最大外径为140mm4、按轧辊在机座中的布置分类：可分为具有水平轧辊的轧机、立辊轧机、万能轧机（既有水平辊又有立辊的轧机）与斜辊轧机等。

1）水平式轧机：轧辊水平放置的轧机，应用最广，是最普遍的。

*PC轧机（轧辊成对交叉轧机）：四辊，轧辊成对交错，叫超角度5°，用于冷轧及热轧带材。

*HC轧机（高性能凸度控制轧机）：六辊，用于冷轧普碳及合金钢带材。

*CVC轧机（凸度连续可变轧机）：两辊，用于热轧及冷轧带钢。

2）立式轧机：轧辊垂直放置的轧机，用于不希望翻钢的场合。

3）万能轧机：具有水平辊及立辊的轧机。

4）斜辊轧机：轧辊倾斜放置的轧机。

用于横向——螺旋轧制。

主要用于钢管生产、钢管穿孔、延伸、精整、扩型等。

1、轧钢机械定义：完成由钢锭（钢坯）到成品整个生产过程中所需机械设备的统称。

2、轧钢机械种类：主设备和辅助设备3、主机列组成:主电机、传动装置、工作机座（电气控制装置）4、辅助设备：按用途分：翻钢设备，运输设备，精整设备等。

5、轧钢机的标识方法：(1)型钢轧机：以轧辊名义直径（或齿轮座人字齿中心距）标识，如φ650轧机，φ1150轧机等；(2)板带轧机：以辊身长度（由产品最大宽度确定）标识，如1700轧机，2500轧机等；(3)钢球、钢管轧机：以所轧产品的最大外径标识，如φ76钢管轧机，φ140钢管轧机等；(4)机组：以生产线上的最后成品机架标识，如φ350小型型钢机组。

6、轧辊功能是轧机在工作中直接与轧件接触并使其产生塑性变形的重要部件，是易损件。

对高产、优质、低耗各项经济指标有很大的影响7、轧辊结构组成：（按轧机类型分为：板轧机轧辊和型钢轧机轧辊两大类）（1）辊身：轧辊中间部分，与轧件直接接触使其塑性变形性能要求：1高强度，以承受高载荷2高刚性，以减小弹性变形3良好的热稳定性4高的表面硬度及抗疲劳强度（2）辊颈：轧辊支承部分，与轧辊轴承装配在机座中，将轧制力经压下装置传递给机架（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）工作特点：承受大的弯矩和扭矩；面压力高；pν值高；存在应力集中；氧化铁皮的摩擦。

性能要求：1足够的强度、硬度及耐磨性；2表面要光洁、无麻点和裂纹；3要有防铁皮装置。

（3）轴头：传递动力部分，与联接轴连接，转动轧辊分类: 1梅花轴头2万向轴头3带键槽或圆柱形轴头4平台辊头（目前常用此代替双键槽的轴头）8、轧辊种类：按构造分：光面辊（平辊）,有槽辊；按用途分:工作辊，支承辊；按辊身表面硬度分：软面轧辊,半硬面轧辊,冷硬面轧辊,无限冷硬面轧辊。

9、无支承辊轧辊强度计算包括有轧槽和无轧槽10、轧辊轴承作用:（1）用来支承转动的轧辊（2）保持轧辊在机架中的正确位置。

特点：（1）工作负荷大（2）运转速度差别大（3）工作环境恶劣；性能要求：（1）足够的强度、刚度（2）摩擦系数要小，要耐冲击（3）结构上，径向尺寸尽量小（4）要有良好的润滑和冷却条件（5）便于换辊分类：按相对运动分滑动轴承，滚动轴承；按结构分：开式轴承，闭式轴承；按摩擦分半干摩擦轴承，液体摩擦轴承11、金属衬开式轴承用途：生产工艺落后的叠轧薄板轧机，旧式冷轧板带轧机等12、非金属衬开式轴承用途：轧制精度不高的轧机如型钢轧机、中厚板轧机等13、液体摩擦（油膜）轴承应用：高速重载轧机，如热轧、冷轧四辊轧机的支承辊14、液压摩擦轴承类型：1动压轴承2静压轴承3静—动压轴承15、动压油膜轴承应用：用于不经常启动、制动、正反转、调速的高速重载高精度轧机16、静压油膜轴承应用：能满足各种载荷及速度要求17、静—动压油膜轴承应用：既适用于各种轧制情况，又减小静压系统的能耗18、滚动轴承用途：轧制力较小、轧制精度较高的轧机的轧辊，如线棒材轧机、小型钢轧机、钢管轧机；四辊轧机的工作辊及低速小轧制力的支承辊等19、滚动轴承类型：四列圆锥滚子轴承，双列向心球面滚子轴承（用于中小型冷轧机的辊系结构及轴承装置），四列圆柱滚子轴承20、轧辊调整装置种类：上辊调整装置、下辊~~，中辊~~，立辊~~和特殊轧机的调整装置（根据各类轧机工艺要求分类）21、轴向调整装置：孔型轧制：对正轧槽，以保证正确的孔型；非孔型轧制：对正辊身；22、径向调整装置：调整两工作辊轴线之间的距离，以保证正确的辊缝；调整两工作辊间的平行度；调整轧制线的高度，以保证轧制线一致。

1、轧钢机由工作机座（机架，辊系，压下，弯辊、换辊装置，平衡装置）、传动装置（接轴，齿轮座，减速机，联轴器）及主电机组成，这一机器系统称为主机列。

2、轧钢机的标称：钢坯轧机和型钢轧机的主要性能参数是轧辊的名义直径，因此，钢坯及型钢轧机是以轧辊名义直径标称的，或用人字齿轮座齿轮节圆直径标称。

当轧钢车间中装有数列或数架轧机时，则以最后一架精轧机轧辊的名义直径作为轧钢机的标称。

钢板车间轧钢机的主要性能参数是轧辊辊身长度，因此，钢板机是以轧辊辊身长度标称的。

钢管车间轧钢机则是以直接以其能够轧制的钢管最大外径来标称的。

3、轧辊各部分作用:辊径安装在轴承中，并通过轴承座和压下装置把轧制力传给机架。

轴头与连接轴相连，传递轧制扭矩。

辊身是轧辊的中间部分，直接与轧件接触，井使其产生塑形变形，是轧辊的工作部分。

4、轧机平衡○1弹簧式平衡装置○2重锤式平衡装置○3液压式平衡装装置 5、闭式机架强度计算简化假设（1）每片机架只在上下横梁中间断面处受有垂直力R ，而且这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，即机架的外负荷是对称的。

（2）机架结构对窗口的垂直中心线是对称的，而且不考虑由于上下横梁惯性矩不同所引起的水平内力。

（3）上下横梁和立柱交界处是刚性的，即机架变形后，机架转角仍保持不变。

6、机座弹性变形量h=S 0+f=S 0+P/C, 测定方法：轧制法、轧辊压靠法7、提高工作机座刚度途径：①合理确定各个受力零件的尺寸，提高承载零件的刚度，包括:a,增大轧辊直径;b,缩短辊身长度;c ，采用多列圆柱滚动轴承或液体摩擦轴承;d,增大压下螺丝的直径，采用短应力线轧机②采用预应力轧机8、工作机座厚度控制方法：调整压下、调整张力、调整轧制速度9、工作机座的自然刚度：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，是工作机座产生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，是机座固有的属性。

10、剪切力计算：（1）平行刃剪P K F τ= (τ为单位剪切阻力，F 为最大原始断面积)（2）斜刃剪：P=P 1+P 2+P 3（3)圆盘剪：11、（1)大变形矫正方案:使具有不同原始曲率的轧件经过几次剧烈的反弯(大变形)以消除其原始曲率的不均匀度，形成单值曲率，然后按照矫正单值曲率轧件的方法加以矫正。

第一章轧钢基本知识1.1 钢的分类1.1.1 金属和合金金属是广泛存在于自然界中的化学元素,是一种不透明的结晶材料,通常具有高强度和优良的导电性、导热性、延展性和反射性。

一般经铸造、压力加工、焊接等工序可制成各种形状的零件或钢材。

金属种类很多，可分为有色金属和黑色金属两大类。

合金是两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素按一定配比构成的。

合金改变了原来单一金属的物理及化学性质，但一般仍具有金属的一些通性，因此合金使用更为广泛。

1.1.2 钢和铁通常把含碳量在 2.0%以上的铁碳合金称为铁，它由铁、碳元素和较多的共生杂质组成。

钢是含碳量在0.04～2.3%之间的铁碳合金。

为了保证钢有一定的韧性和塑性，一般含碳量不超过 1.7%，也有个别钢种的含碳量大于2.0%。

钢的主要元素是铁、碳，通常还有硅、锰、硫、磷等元素，但碳元素含量比生铁少。

钢既有较高的强度，又有较好的韧性，可用压力加工方法制成各种产品。

钢的分类钢按含有合金元素的百分比可分为碳素钢和合金钢。

1 碳素结构钢的分类a）、按含碳量分为：低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（0.25%＜C≤0.6%）、高碳钢（C＞0.6%）。

b）、按品质分为：普通质量钢（S≤0.035%～0.050%；P≤0.035%～0.045%）、优质钢（S、P均≤0.035%）、高级优质钢（S、P均≤0.025%）。

c）、按用途分为：结构钢、工具钢。

d）、碳素结构钢按质量和用途分为：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和碳素工具钢等。

2合金的分类合金钢是在碳钢基础上，为了提高钢的机械性能、物理和化学性能，改善钢的工艺性能，在冶炼时有目的地加入一些合金元素的钢。

合金钢种类繁多，为了便于管理、选用和比较研究，根据某些特性，从不同的角度出发，可以把它们分成若干具有共同特点的类别。

a）、按钢的化学成分分类①按钢中所含合金元素的种类可分为：锰钢、铬钢、硼钢、硅钢、硅锰钢、铬镍钢等。

②按钢中合金元素总含量可分为：低合金钢、中合金钢、高合金钢。

轧钢基础知识第一章：钢材品种及其生产系统1钢材有那些加工方法？在钢材工业生产中，绝大多数钢材是经过压力加工制成的。

所谓压力加工就是用不同的工具，对金属施加压力，使之产生塑性变形，制成一定形状的加工方法。

压力加工方法很多，除轧制外还有锻造、冲压、挤压、冷拔、热扩、爆炸成型等。

2什么叫轧钢？怎么分类？在旋转的轧辊间改变钢锭、钢坯形状的压力加工过程叫轧钢。

轧钢的目的与其它压力加工一样，一方面是为了得到需要的形状例如钢板、钢管、带钢、线材以及各种型钢等；另一方面是为了改善钢的内部质量，提高钢的力学性能。

轧钢方法按轧制温度不同可分为热轧和冷轧；按轧制时轧件与轧辊的相对运动关系不同可分为纵轧、横轧和斜轧；按轧制产品的成型特点还可分为一般轧制和特殊轧制。

周期轧制、旋压轧制、弯曲成型等都属于特殊轧制方法。

3什么叫热轧？什么叫冷轧？钢锭或钢坯在常温下很难变形，不易加工，一般情况下都需要加热到1100-1250C进行轧制，这种轧制工艺叫热轧。

大部分钢材热轧方法生产。

但是因为在高温下钢的表面生成氧化铁皮，使热轧钢材表面粗糙，尺寸波动大，所以要求表面光洁、尺寸精确、力学性能好的钢材，以热轧半成品或成品为原料再用冷轧方法生产。

在常温下的轧制一般理解为冷轧，然而，从金属学观点看，热轧与冷轧的界限应以金属的再结晶温度来区分，即低于再结晶温度的轧制为冷轧；高于再结晶温度的轧制为热轧。

钢的再结晶温度一般为450-600C。

4有那些轧钢生产系统？在钢铁联合企业中，为生产特定钢材和达到一定生产规模而建立起来的相互之间有一定联系的多套轧机的组合谓之轧钢生产系统。

按照轧制产品的种类，轧钢生产系统可分为型钢生产系统、钢管生产系统、钢板生产系统以及由它们组成的混合生产系统。

此外还有合金钢生产系统。

按照生产规模的大小，轧钢生产系统有年产100万吨以上的为大型生产系统10-100万吨之间的中型生产系统和年产10万吨以下的小型生产系统。

5型钢生产系统的特点是什么？生产各种型钢产品的轧钢生产系统叫型钢生产系统，一般型钢生产系统的年产量都不超过300万吨，但由于许多国家的型钢在热轧钢材总量中占有较大的比例（一般占30-35%，有的占50%），故这是常见的一种单一化的轧钢生产系统。

轧钢基础知识第一章：钢材品种及其生产系统1钢材有那些加工方法？在钢材工业生产中，绝大多数钢材是经过压力加工制成的。

所谓压力加工就是用不同的工具，对金属施加压力，使之产生塑性变形，制成一定形状的加工方法。

压力加工方法很多，除轧制外还有锻造、冲压、挤压、冷拔、热扩、爆炸成型等。

2什么叫轧钢？怎么分类？在旋转的轧辊间改变钢锭、钢坯形状的压力加工过程叫轧钢。

轧钢的目的与其它压力加工一样，一方面是为了得到需要的形状例如钢板、钢管、带钢、线材以及各种型钢等；另一方面是为了改善钢的内部质量，提高钢的力学性能。

轧钢方法按轧制温度不同可分为热轧和冷轧；按轧制时轧件与轧辊的相对运动关系不同可分为纵轧、横轧和斜轧；按轧制产品的成型特点还可分为一般轧制和特殊轧制。

周期轧制、旋压轧制、弯曲成型等都属于特殊轧制方法。

3什么叫热轧？什么叫冷轧？钢锭或钢坯在常温下很难变形，不易加工，一般情况下都需要加热到1100-1250C进行轧制，这种轧制工艺叫热轧。

大部分钢材热轧方法生产。

但是因为在高温下钢的表面生成氧化铁皮，使热轧钢材表面粗糙，尺寸波动大，所以要求表面光洁、尺寸精确、力学性能好的钢材，以热轧半成品或成品为原料再用冷轧方法生产。

在常温下的轧制一般理解为冷轧，然而，从金属学观点看，热轧与冷轧的界限应以金属的再结晶温度来区分，即低于再结晶温度的轧制为冷轧；高于再结晶温度的轧制为热轧。

钢的再结晶温度一般为450-600C。

4有那些轧钢生产系统？在钢铁联合企业中，为生产特定钢材和达到一定生产规模而建立起来的相互之间有一定联系的多套轧机的组合谓之轧钢生产系统。

按照轧制产品的种类，轧钢生产系统可分为型钢生产系统、钢管生产系统、钢板生产系统以及由它们组成的混合生产系统。

此外还有合金钢生产系统。

按照生产规模的大小，轧钢生产系统有年产100万吨以上的为大型生产系统10-100万吨之间的中型生产系统和年产10万吨以下的小型生产系统。

5型钢生产系统的特点是什么？生产各种型钢产品的轧钢生产系统叫型钢生产系统，一般型钢生产系统的年产量都不超过300万吨，但由于许多国家的型钢在热轧钢材总量中占有较大的比例（一般占30-35%，有的占50%），故这是常见的一种单一化的轧钢生产系统。

第一章概述1、钢材的分类：1）型材占钢材产量的30——35%、品种最多，主要用于建材。

2）板带材占50——66% 应用最广、产量最高3）管材占8~15% 又可分为无缝管与焊管，大多为圆形断面。

此外还有少量的斜轧、横轧、楔横轧等特种轧制产品。

生产机械零件毛坯，齿轮、丝杆、钢球及轴类零件（少切削、无切削零件）。

2、轧钢机械的组成：轧钢机械由轧制机械主设备（主轧机——使轧件产生塑性变形的设备）与辅助设备组成（除主设备及工艺设备以外的一切设备）。

*主设备组成：轧机系统：主机或主机列（工作机座与主传动、电机组成）它决定了轧钢车间的类型与特征。

*辅设备组成：完成一切辅助的工序轧件的运输、搜集、剪切、矫正、清理。

轧钢车间的机械化程度越高则其辅设备重量所占的比例越大。

*常见的轧钢辅设备：剪切类、矫正类、卷取类、运输翻转类、打捆包装类、表面清理加工类。

（教材P20表1-6）3、轧钢机的标称：初轧机与大外径来标称。

如宝钢140无缝钢管轧机，表示型钢轧机——以（最后一架轧机—即成品架次）轧辊的名义直径作为轧机的标称。

钢板轧机——以轧辊的辊身长度来标称。

如2030冷连轧机组，表示轧机的轧辊辊身长为2030mm。

钢管轧机——以能轧制钢管的最其轧制钢管的最大外径为140mm4、按轧辊在机座中的布置分类：可分为具有水平轧辊的轧机、立辊轧机、万能轧机（既有水平辊又有立辊的轧机）与斜辊轧机等。

1）水平式轧机：轧辊水平放置的轧机，应用最广，是最普遍的。

*PC轧机（轧辊成对交叉轧机）：四辊，轧辊成对交错，叫超角度5°，用于冷轧及热轧带材。

*HC轧机（高性能凸度控制轧机）：六辊，用于冷轧普碳及合金钢带材。

*CVC轧机（凸度连续可变轧机）：两辊，用于热轧及冷轧带钢。

2）立式轧机：轧辊垂直放置的轧机，用于不希望翻钢的场合。

3）万能轧机：具有水平辊及立辊的轧机。

4）斜辊轧机：轧辊倾斜放置的轧机。

用于横向——螺旋轧制。

主要用于钢管生产、钢管穿孔、延伸、精整、扩型等。