轧机的刚度讲解

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。
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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
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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。
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(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。
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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。
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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
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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
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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
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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。
18
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：
h 1 P