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酒钢科技专刊碳钢薄板广设备技术研究论文专集

轧机的刚度研究

牛世刚

1轧机刚度的概念
我们的轧机是五机架六辊连轧机,轧机系列为UCM型UCM轧机
要了解l#轧机的刚度,我们先来了解轧机刚度的概念
轧机刚度,在轧制过程中,轧机的变形抗力通过轧辊最后传给机架从轧辊到机架这一系列受力
部件都要产生一定量的弹性变形,这些受力部件的弹性变形的总和轧机的弹跳是由轧机的弹性变
形引起的,其总变形量可达几个毫米,它包括机架轧辊系统以及压下系统的弹性变形,其中,轧辊变
形占总变形量的40%一70%
为了更好了解轧机刚度的概念,我们引人轧机刚度弹性曲线和系数公式
先来看刚度弹性曲线(如图所示):

札制加

笠,.厂住

由图可见,轧机的弹性曲线并不完全是一条直线,在弹性曲线的起始阶段并不是直线,而是一小段
曲线,这是由于轧机各部件之间存在一定的间隙和接触不均匀之故随着轧制压力的增加,弹性曲线
的斜率逐渐增大.当轧制压力增大到一定数值后,弹性曲线近似地也可看成一条直线实际生产中,轧
机大多工作在弹性曲线的直线段范围内,因此,通常将直线部分的斜率成为轧机的刚度系数K或称
为轧机模数轧机的刚度系数K可用下式表示:

K二扭na
也就是由弹性曲线直线部分的轧制压力变化量与弹性曲线直线部分的机座弹性变形的变化量
的比值
表示轧机弹性变形与轧制压力之间的关系的曲线称为轧机的弹性曲线如图所示,轧制压力越
大,轧机的弹性变形也越大
轧机的等效刚度K:
11_l_1
二++

几几HS三M
式中:KH液压系统刚度

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KS轧机自然刚度
KM轧件塑性系数
2轧机刚度的物理意义及影响因素
轧机刚度系数的物理意义是指轧机工作机座抵抗弹性变形的能力的大小
影响轧机刚度的主要因素:

1轧辊压扁
2轧辊直径
3压下系统及其附件
4轴承油膜厚度
5轧件宽度
6轧辊凸度
7轧制油膜厚度
8轧机的振动
我们对以上项目进行逐项分析:

1轧辊压扁
在冷轧薄带钢轧机上,轧制压力很大若工作辊直径很大,弹性压扁也越大,以致无法轧出薄带
为此,工作最大直径还受被轧带材的最小厚度的限制,根据经验,Dl<(巧o一20(刃)hmin
2轧辊直径
板形受辊系刚度的影响,辊系刚度的变化直接影响带钢的凸度
多辊冷轧机的最大特点是采用小直径的工作辊,工作辊径小,总轧制压力小轧制时轧辊直径的
减小导致变形区接触面积减小,从而使总轧制压力减小在轧制条件相同时,二十辊轧机的轧制压力
约为四辊轧机的1/4轧制压力的减小时轧制力矩减小,从而节约电能30%一40%另外,轧制压力的减
小还会减小摩擦和发热以及轧辊磨损
由于工作辊径小,轧辊的弹性压扁减小,因而每个轧程的总压下量可增大此外,当轧制压力相同
时,与四辊轧机相比,用小辊径的多辊冷轧机可使道次压下量增加,最大可达80%对于同样的变形
量,可用较少的道次来完成此外,多辊冷轧机的工作辊更换十分方便,坚守了辅助时间,从而提高了
效率
多辊冷轧机具有塔形的支承辊系,尤其是森基米尔二十辊轧机,具有整体机架,刚性很好,轧辊挠
度很小,因而可获得高精度的产品
3压下系统及其附件
轧机除了本身固有的刚度外,还可以利用AGC系统来提高其刚度值通过对机架伸长量的完全
补偿,就可以使机架接近于刚体,从而轧制时辊缝就不会随着来料厚度和硬度的波动而变化为了获
得带钢的最佳厚度和平直度,除了对控制系统的稳定性的要求外,通常还要调节AGC系统,以使轧机
具有较高的刚度
4轴承油膜厚度
由于我们的轧辊轴承全部采用滚动轴承,所以此项与我们的轧机没有太大关系,我们暂不作分
析
5轧件宽度
轧件的宽度对我们轧机的刚度关系很大,轧件的宽度不仅影响了轧辊的长度强度关系而且还牵

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扯到轧辊的磨损轧机横向刚度的变化轧件宽度与工作辊的长度关系直接影响到钢板的有害接触区
及轧制板形问题解决的办法就是采用铅垂方向弯曲工作辊或者中间辊和轴向移动圆柱形轧辊,通过
调整大于带材宽度的工作辊与支承辊的接触区的有害接触区域,它迫使工作辊承受了支承辊一个附
件的弯辊力,增加了工作辊的弯曲力矩,使工作辊挠度变大,故板形变坏,同时由于存在这个有害的接
触区,液压反向弯曲轧辊不能有效地发挥作用
6轧辊凸度
轧辊的辊形每个厂家都有自己的特色辊形,不同辊形的轧辊其控制方式虽然基本相同,但是对轧
机刚度的影响却有差别像西马克和奥钢联所使用的CVC+和SMARTCROWN花瓶辊形,其串辊就
可以改变辊缝已达到控制板形的目的,三菱的HC轧机确实采用移动中间辊改变板带的有害