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中厚板矫直机支承辊结构优化

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工业技术　
Ｉ■　

中厚板矫直机支承辊结构优化　
李健康张文善　张跃东　
（安阳钢铁集团股份有限公司　河南安阳４５５００４）　

［摘要］介绍了中厚板十一辊矫直机的特点，对该设备的存在的问题与缺点进行了分析并提出了相应的结构优化，改进矫直机设备，缓解制约生产瓶颈，不　
仅提高了钢板质量，降低了吨钢消耗，在实施设备结构优化，进行节能创效方面，还取得了良好的经济效益。　
［关键词］矫直机支承辊交错布置结构优化改进措施　
中图分类号：ＴＧ３３３．２４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１５）０３—００６８一Ｏ１　

１前言　
．
安阳钢铁集团第二轧钢厂十一辊矫直机投用以来，主要对中厚板材的表面　
质量和材料性能进行处理，近年来随着该厂产量的逐年提高，品种和规格的不　断扩大，矫直机支承辊轴承的工作环境越来越差，温度高、负荷大，必然造成支　承辊轴承失效，最终导致频繁更换矫直机辊系。　２改前状况　矫直机设备位于四辊精轧机之后，矫直钢板温度达到６００＂Ｃ～９５０Ｕ，矫直　亩　必须对工作辊、支承辊、钢板表面进行降温和润滑，现场环境恶劣，温度高、湿　度大。原十一辊矫直机下支承辊采用的是２５根外径为？２８０ｍｍ、内径为？２１０玎１Ｉｎ、　宽为３４０ｍｍ的辊套，辊套两端采用调心滚子轴￣５３６２０，两端仅有油封用来挡水　（见图１），在生产过程中支承辊不可避免地会接触到冷却水，当工作辊粘附的氧　化铁皮夹进两辊之间时，就会导致油封受力挤压而破坏，冷却水很容易进入支　承辊内部，轴承也会因进水很快失效，每５根支承辊装在１个箱体，５个箱体交错　装配，采用单辊润滑，在使用过程中，由于装配结构比较紧凑，油管容易受周围　设备挤压而损坏，加油点相对比较多，容易漏点。各个支承辊的位置不同，所受　的载荷也不同，对润滑油的需求量也不同，很难做到按需分配。交错布局的稳定　性相对较差，对支承辊的轴承冲击比较大。诸多因素会导致支承辊得不到良好　润滑，容易导致局部支承辊损坏，更换难度比较大。　３存在问题及分析　随着品种板及小规格板的比例攀升，矫直机已经成为制约生产发展的一个　瓶颈，不仅影响生产节奏，而且与产品质量直接相关，据统计，２０１２年全年共计　更换矫直机辊系达２Ｏ余套次，严重影响生产及产品质量，因此如何对矫直机相　关设备改进，细化矫直工艺，提高矫直机辊系寿命，消除矫直机对产品质量的影　响因素等已经成为亟待解决关键问题。为满足高强度钢板的低温矫直以及用户　对产品的高平直度要求，一方面需保证矫直机有宽的矫直范围，另一方面．要求　矫后钢板的平直度良好且残余内应力最小，对矫直机的性能提出了更高的要　求。　经分析，支承辊结构存在的问题有：　１）支承辊为空心轴套、故障率高，经常出现轴承破碎现象；　２）由于支承辊和工作辊采取交错排列，所以装配精度无法掌握，工作时支　承辊接触率不稳定　３）支撑辊轴承座刚度较差，影响矫直能力的有效发挥；　４）工作辊轴承无有效防水措施，导致轴承使用寿命缩短。　针对以上问题，必须对矫直机下辊系的支承辊结构优化，使其承载能力增　加，使用寿命延长。　６８　ｌ科技博览　图１结构优化前支承辊结构　图２改后支承辊示意图　４结构优化方案及实施　４　１结构优化方案介绍　在不改变原有换辊车体结构尺寸的前提下，根据实际空间尺寸布置支承辊　
辊系。结合现强力矫直机设计理念，对矫直机支承辊辊架架体实施修复改进，将　
原来上支承辊辊架与牌坊接触的４个侧面各增加了ｌ块滑板，支承辊由原来的２５　
根空心辊套，改为２Ｏ限实心短辊结构，适当增加了辊子长度及直径，轴承座由原　
来单独使用改为５个轴承座合为一体成套使用，将调心滚子轴承５３６２Ｏ改为轴承　
２２３２２ＥＳ，在轴承座内侧加装挡水环，将原有支承辊交错布置方式改为对顶式　
布置，润滑点改为局部集中润滑。这既保证了支承辊的在工作过程中的稳定性，　
又有效的解决了润滑的按需分配，同时也减少了设备故障，使生产畅通无阻，延　
长矫直机辊系在线使用周期，保证了钢板的矫直质量。　
４　２支承辊结构的结构优化　
支承辊由原来的空心辊套，改为实心短辊结构，两端采用调心滚子轴承支　
撑（见图２），每５个支承辊为一组，每组一个连体轴承座。　
相对于空心辊套，实心短辊结构具有承载力强、抗弯曲变形强、辊身刚性好　
等优点。改进之前支承辊结构形式为轴承内圈固定支撑，轴承外圈随辊套旋转。　
改进后为轴承外圈固定支撑，轴承内圈随支承辊轴颈旋转。在矫直速度不变的　
情况下，改前轴承外圈的线速度要大于改后轴承内圈的线速度。由于轴承内外　
圈均为过盈配合，对于改前的情况，当轴承线速度越大时，轴承内外圈发热膨　
胀，导致滚动体内部间隙减小，滚动体受挤压容易破裂。以往更换下来的支承　
辊，打开检查后发现都是轴承破裂造成支承辊卡死。所以改进后的支承辊轴承　
能够具有更长的使用寿命　
４．３布置形式的结构优化　
结构优化前工作辊与支承辊采用两两交叉布置，５１、支承辊一组，每组之间　
相互独立，轴承座与换辊车体之间具有游动间隙，换辊车体与机架之间也有间　
隙，同一根工作辊的５根支承辊存在窜动的可能，造成相对位移　当钢板由机前　
向机后送时，工作辊受力，向一侧挤压，由于间隙的存在，造成只有两根支承辊　
与其接触，另外三根则空载，不能保证５根支承辊同时起到作用。　
结构优化后工作辊与支承辊对顶式布置，每根工作辊由４个支承辊支撑，提　
高辊系承载能力　由于采用整体辊盒，每组支承辊均固定在同一块底座上，每组　
支承辊之间不会发生相对位移，即使在工作辊的作用下，产生位移，也是整体移　
动，所以能够时刻保证４根支承辊同时与工作辊接触。　
５实施效果及效益　
５．１结构优化的效果　
２０１３年全年更换矫直机辊系８次，２０１２年全年更换矫直机辊系２１次，使矫直　
机辊系的使用寿命提升了２．５倍。瓢曲缺陷板同２０１２年相比降低０．０６５％。支承　
辊短辊结构提高了支撑辊轴承径向负载能力，极大降低了辊系事故率，同时由　
于冷却效果改善，可以有效减少支承辊与工作辊辊面的粘浮，提升钢板表面质　
量，减少钢板压痕质量事故。由于支承辊径向负载能力增加，在现有传动基础　
上，可最大程度地发挥矫直能力，为研发高强度钢板创造条件。下辊系改造后，　
原下辊系支承辊可继续在上辊系使用，提高备件的重复利用度，有效减少浪费。　
５．２经济效益分析　：　
机构优化后不但使矫直机辊系的使用寿命有了很大程度的提高，设备故障　
率同去年上半年相比减少了很多，矫直机下支承辊完成投入后，其使用效果明　
显，设备作业率大大为提高，提高了矫直机的整体矫直能力，热轧区双机架的产　
能得到释放，提高矫直机的矫直速度，同时也避免了以往由于矫直机支承辊故　
障而产生的钢板瓢曲质量异议。对于提升产品形象，抢占钢材市场，从而较好的　
产生经济效益，有着重要的意义，由此带来的潜在经济效益更为可观。　
６结语　
通过对中厚板矫直机支承辊结构优化，使支承辊自身装配精度得到提高；　
支承辊可快速拆装，下线后检修维护方便。辊盒整体结构具有较高的刚度。短辊　
结构具有足够的强度，能较好地发挥矫直能力；安装基面具有较好的防锈措施，　

可保证辊系使用精度，支承辊可单组拆卸更换。　
参考文献　
【ｌ１成大先，机械设计手册，北京：化学工业出版社．１９９９．　
［２】濮良贵，纪明刚，北京：机械设计，高等教育出版社．２００１．

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连轧中型生产线矫直机改进及工艺优化

连轧中型生产线矫直机改进及工艺优化

总第 北 冶金
Ｈ ＥＢ Ｅｌ ＭＥ ＴＡＬＬ ＵＲＧＹ
Ｔｏ ｔ ａ ｌ ＮＯ ２ｌ １
２ ０ １ ３， Ｎｕ ｍｂｅ ｒ ７
连 轧 中型 生 产 线 矫 直 机 改 进 及 工 艺 优 化
冯 向 工
（ 河北钢铁集团
宣钢公司 ， 河北
宣化
０ ７ ５ １ ０ ０ ）
摘要 ： 介 绍 了宣 钢 连 轧 中 型生 产 线 Ｋ Ｘ Ｊ ８ ０ ０矫 直 机 在 生 产 中存 在 的 弯 曲 、 尺寸超差 、 磨损、 扭转、 波 浪 湾 等 产 品缺 陷 。通 过 分 析 论 证 ， 用 ＫＸ Ｊ ９ ０ ０矫 直 机取 代 Ｋ Ｘ Ｊ ８ ０ ０矫 直 机后 ， 增 强 了喷 水 系 统 的 冷 却 能 力 、 改
ｓ ｒａ ｔ ｉ ｇ ｈｔ ｅ ｎ ｉ ｎｇ ｒ ｏｌ ｌ ｅ ｒ ｒ ｅ ｄ ｕｃ ｅ ｄ，ｔ ｈ ｅ ｗｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｅ ｘｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｎ ｇｌ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｌ ｙ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ｅ ｄ， ａ ｎ ｄ Ｓ Ｏ ｔ ｈｅ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎｇ ｐ ｉ ｅ ｃ ｅ ｓ ｄ ｅ －
Ｉ Ｍ ＰＲＯＶＥＭ ＥＮＴ ＯＦ Ｓ ＴＲＡＩ ＧＨＴＥＮＥＲ Ｄ Ｍ ＥＤｎＪ Ｍ Ｓ ＥＣＴＩ ＯＮ ＣＯＮＴＩ ＮＵＯＵＳ ＲＯＬＬ Ｇ Ｌ Ｅ ＡＮＤ Ｉ ＴＳ Ｐ ＲＯＣＥＳＳ ＯＰ Ｔ Ｉ ＺＡＴＩ ＯＮ
Ｆｅ ｎ ｇ Ｘｉ ａ ｎ ｇ ｇ ｏｎ ｇ
提升装 备水 平 、 调 整产 品结构 的重点 工程 之一 ， 产 品
主要 有 １ ０ ＃～ ２ ８ ＃ 槽钢 、 ８ ＃～ ２ ０ ＃ 角钢 、 １ ０ ＃～ ２ ５ ＃ 工 字 钢 和 Ｕ１ ８～Ｕ ２ ９矿 用 钢及 ５ ０～１ １ ０ ｍｍ 圆 钢 ， 钢
机床支承件结构设计方案优化选择

机床支承件结构设计方案优化选择

机床支承件结构设计方案优化选择机床支承件是机床上承受加工力和转矩的重要部件，其设计方案的优化选择将直接影响机床的加工精度和稳定性。

在机床支承件结构设计方案优化选择时，需要综合考虑支承件的工作环境和加工工艺和所需的刚度、重量和成本等因素，以实现最优的设计方案。

首先，支承件的设计应该具有合适的工作环境适应能力。

机床工作环境一般具有高温、重载、高速等特点，支承件应该能够适应这些工作条件。

因此，在材料选择上，要选择能够承受高温和重载的合金钢、铸铁或其他高强度材料。

此外，在工作条件下，支承件还需要有良好的抗疲劳性能，以确保长期可靠的工作。

其次，支承件在加工精度上也具有重要的作用。

支承件的设计应尽量精确，以保证所制作的机床部件在加工过程中的精度和稳定性。

在支承件的设计中，采用优化结构和材料选用的方式可以有效地提高支承件的刚度和稳定性，增加维修和维护的周期，并降低使用成本。

在设计方案中，还需要考虑支承件的重量和成本。

过度的重量会影响机床的工作速度和稳定性，成本则是影响生产商可承受范围的因素之一。

一般来讲，支承件的设计需要在降低重量和降低成本之间实现平衡，以达到最合适的设计方案。

最后，在机床的加工工艺方面，机床支承件的设计还需要具备特定的形状和结构，以适应加工所需的工艺要求。

在此基础上，可以通过设计方案的调整，减小机床所需的加工工艺和时间，提高工作效率和稳定性。

综上所述，机床支承件结构设计方案的优化选择需要综合考虑工作环境、加工精度、成本和加工工艺等方面的因素。

在实际应用中，可以通过对各项因素进行权衡，选择最佳的设计方案，以提高机床的整体性能和使用寿命。

相关数据分析可以帮助我们更好地了解一个事物或现象的特点、趋势和影响因素。

以下是分析一组数据的示例：以某家电企业的销售数据为例，假设该企业在过去五年（2016-2020年）的销售人民币总额如下：2016年：10亿元2017年：11亿元2018年：12亿元2019年：14亿元2020年：13亿元首先，我们可以对这组数据进行简单的整体分析。

[20槽钢轧辊孔型和矫直辊孔型设计优化创新

[20槽钢轧辊孔型和矫直辊孔型设计优化创新

[20槽钢轧辊孔型和矫直辊孔型设计优化创新摘要槽钢孔型采用的弯腰式和大斜度式存在孔型设计复杂，轧件脱槽难度大，轧辊磨损快等缺点，在项目实施过程中只有不断优化孔型系统和导卫系统，优化各种生产工艺参数，才能保证实现 [20槽钢稳定生产，形成了公司新的效益增长点。

关键词：孔型优化工艺改进1、前言由于前几年建材行业发展迅速，产量快速释放，导致产能严重过剩，加之企业间无序、恶意竞争，国外反倾销力度加大，银行抽贷等多种不利因素的影响，产品价格持续下滑，钢厂盈利状况迅速恶化。

在这种局面下，为加快转型，集团公司投资新建型材生产线，以槽钢稳定的生产，实现更大的经济效益。

2、新技术开发应用条件型材生产线于2015.9投产，投资3.2亿元，是集团公司决策实施的担负重大产品结构调整任务的现代化型钢生产线，年设计生产能力为50万吨，总体工艺装备处于国内领先水平，首创1+1+X型钢生产线工艺布置方案。

该生产线主要采用了加热炉大错位步进梁技术、钢坯不同断面及不同定尺优化布料技术、双除鳞高压水除鳞技术、BD轧机辊系整体预装整体上线技术、BD轧机自动轧钢技术、成品尺寸形状高精度自动检测技术、连轧机双速比减速机技术、冷床强制风机冷却技术、收集台架与全自动码垛机一体化技术等。

3、技术研究思路或方案、方法3.1技术开发思路对于在生产[20槽钢过程中出现成品出现塌肩，两肩充满度不够，料型稳定性较差，表面划伤严重，且轧机调整困难，调试时间较长等一系列问题。

为了实现[20槽钢的生产稳定性，提高生产效率和产品质量，采取问题汇总逐一击破。

3.2具体工艺开发方案3.2.1 孔型系统优化设计3.2.1.1 断面孔型设计：孔型系统设计以操作方便、投资最少、稳定生产为原则，BD1配辊采用多个孔型系统共用，槽钢孔型系统采用弯腰大斜度孔型系统，整个孔型设计充分考虑到腿的增长，肩的填充，斜度大对成品的影响，以及钢坯断面条件、轧机负荷及生产线的高效、稳定。

具体如下：（1）消除塌肩现象，优化K2孔-K7孔型，塌肩现象表现在肩部塌下，肩部填充不良，为保证有足够的金属填充，将K2孔-K7孔型的腰宽分别增大，利于肩部充满。

中厚板辊式矫直过程算法模型修正

中厚板辊式矫直过程算法模型修正

中文摘要中文摘要近年来，我国的钢铁工业经历了前所未有的发展，板带材的产量也逐年增长。

随着人们对板带材的质量要求不断提高，中厚板矫直机作为改善板材质量的关键设备也显得越来越重要。

但是由于我国对矫直技术的研究起步较晚，因此对矫直技术的研究仍存在不足之处，导致国内的矫直机在矫直质量、矫直效率及自动化水平上与国外相比仍有一定的差距。

本课题以实验室“十一辊全液压矫直平台”项目为依托，对中厚板辊式矫直机的关键技术进行了研究。

根据矫直理论和辊式矫直原理，本文对中厚板矫直机进行了工艺参数分析，通过理论分析，分析了包辛格效应和中性层偏移对矫直过程的影响，建立了截面分层的矫直内弯矩算法，并建立了十一辊矫直机矫直解析模型，从而可以计算出辊式矫直机的各种力能参数，并给出了矫直过程中截面上各种应力与应变的分布规律。

然后通过有限元分析软件Marc对辊式矫直过程进行了模拟。

最后，对中厚板辊式矫直机进行了实验研究，设计了矫直力的测试装置，并对矫直力进行了现场测试。

通过对比我们发现，矫直过程的分层计算方法与有限元模拟得到的矫直力与实测值差距很小，证实了分层计算方法与有限元模拟的可行性。

总之，本文采用分层计算、有限元模拟以及实验研究等方法对辊式矫直过程进行了研究，其结果可以对我国中厚板辊式矫直技术的发展提供理论依据和科学指导。

同时，本文采用的分层计算方法为矫直理论的进一步发展提供了新的研究手段。

关键词：辊式矫直机；矫直力；分层计算；测试中文摘要ABSTRACTABSTRACTIn recent years, steel industry in our country undergo a unprecedented development, the production of strip also keeps a higher increase each year. Along with the unceasing enhancement of users to the strip quality requirement, the leveler as a key equipment for ensuring strip quality, determine the productivity and quality of the strip. But because of the slow development of straightening theory, the weak links of in researching straightening technology, the straightening equipments in the country still has a gap compared with foreign.This topic takes straightening project in testing laboratory as a backing, has conducted the research to technologies of strip roller straightened. According to the straightening theory and the roller straightening principle, this paper carried on processing parameter analysis by using roller straightened to straightening strip, analyzed the influence of the packet singh effect and neutral layer migration to the process of straightening, the calculation model of leveling process is developed. By the calculation mode, all kinks of straightening force was worked out, and also given the stress and strain distribution laws of leveling process. Finally, a straightening force testing equipment was designed, and straightening force was tested. The gap of straightening force among layered calculation, the test value and layered calculated value, the results confirmed the correctness of layered calculation.In short, this paper combined analysis calculation, layered calculation and experimental methods to study the process of strip roller straightening, the result could provide the development of strip roller straightening technology. Meanwhile, the layered calculation methods used in this paper provides a new means of research for the further development of the straightening theory.Key words : Roller straightener ; Straightening force ; Layered calculation ; TestABSTRACT目录目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 国内外中厚板辊式矫直机研究概况 (2)1.2.1 国外中厚板辊式矫直机发展概况 (2)1.2.2 国内中厚板辊式矫直机发展概况 (3)1.3 中厚板辊式矫直过程研究概况 (3)1.4 本文的研究目的及研究内容 (4)1.5 本章小结 (5)第二章辊式矫直机矫直基本理论 (7)2.1 弹塑性弯曲理论 (7)2.1.1 研究弹塑性弯曲所引用的假设 (7)2.1.2弹塑性弯曲的定义 (7)2.1.3 弹塑性弯曲的曲率 (8)2.1.4板材在弹塑性弯曲中的力矩及曲率方程 (10)2.2 辊式矫直机简介 (11)2.2.1辊式矫直机工作原理 (11)2.2.2辊式矫直机的结构特点 (12)2.2.3辊式矫直机的分类 (12)2.3 辊式矫直机的矫直方案 (15)2.4 本章小结 (16)第三章中厚板辊式矫直过程数学模型的建立 (19)3.1 中厚板辊式矫直机压下模型的建立 (19)3.1.1入、出口矫直辊压弯量的确定 (19)3.1.2各矫直辊处板材弯曲曲率的确定 (22)3.1.3矫直过程中内力矩方程 (22)3.1.4矫直力的计算 (24)3.2 中厚板辊式矫直机弹塑性弯曲过程中的分层计算方法 (24)3.2.1关于包辛格效应 (33)3.2.2关于中性层偏移 (35)3.2.3分层计算方法的建立 (37)目录3.3 中厚板辊式矫直机连续弯曲过程矫直模型的建立 (40)3.4 实例计算及结果分析 (42)3.5 本章小结 (48)第四章中厚板辊式矫直过程的有限元模拟 (50)4.1有限元模型的建立 (50)4.1.1模型的简化 (50)4.1.2单元类型的选择 (51)4.1.3材料模型的选择 (51)4.1.4网格划分 (52)4.1.5接触的处理 (53)4.1.6载荷工况的定义及作业参数的定义 (54)4.1.7 后处理 (56)4.2模拟结果分析 (56)4.2.1中厚板辊式矫直过程分析 (56)4.2.2 中厚板辊式矫直过程应力应变分析 (57)4.2.3中厚板辊式矫直过程中矫直力分析 (62)4.3本章小结 (63)第五章中厚板辊式矫直过程的实验研究 (64)5.1 实验的目的 (64)5.2 实验设备简介 (64)5.3 实验仪器简介 (66)5.4实验步骤 (66)5.5实验结果分析 (68)5.6本章小结 (70)结论 (72)参考文献 (74)致谢 (74)攻读学位期间发表的学术论文目录 (74)第一章绪论第一章绪论1.1研究背景矫直，简单的说就是利用材料的弹塑性性质，使轧件在矫直辊间受压产生正向或反向的弹塑性弯曲变形，在弹复后变直或减少原有的弯曲程度，使之成为合格产品的工艺过程。