第九章 多辊轧机与高精度冷轧钢带

第九章 多辊轧机与高精度冷轧钢带

第一节多辊轧机

1310．多辊轧机有哪些特点?

与一般冷轧机相比，多辊轧机具有以下特点：

(1)多辊轧机的最大特点之一就是采用小直径的工作辊。轧机的辊子数越多，工作辊直径可以越小，轧制带材厚度就越薄。

(2)塔形辊系是典型的多辊轧机结构的另一大特点。塔形辊系使轧制压力成扇形状传递给外层支撑辊。塔形辊子层数越多，即辊子数越多，外层支撑辊承受的轧制压力就会越小，轧辊的挠曲变形量就小。塔形辊系结构能够很好地保证小直径工作辊在垂直平面和水平面内具有较大的刚度和稳定性，从而保证轧制的稳定性，减小轧辊挠曲变形量。

(3)典型的多辊轧机具有多支点梁支撑辊结构。一般冷轧机仅通过简支梁结构的支撑辊辊颈将轧制力传递给轧机机架的两片牌坊；而大多数的多辊轧机，是将轧制力经多支点支撑梁结构的外层支撑辊通过鞍座均匀地传递给机架。

(4)轧机体积小、重量轻。与4辊轧机相比，20辊轧机的重量大致为前者的1／3；设备总重量约为前者的一半。由此，可减少车间生产面积；降低车间高度；减小天车起重吨位；减小磨床及其他辅助设备的吨位，从而减少基建投资。另外，工作辊径小，更换十分方便，可以减少辅助时间，提高生产率；工作辊有效利用率高，并在经济上有理由采用硬质合金工作辊，生产成本降低。

正是由于多辊轧机上述的特点，也随之带来设备制造、安装调整的复杂性；辊系的冷却比较困难，限制了轧制速度的提高。目前森吉米尔20辊轧机的设计最高轧制速度为1067m／min；生产中出现断带时，机内带头不容易清除(整体机架的森吉米尔轧机)；在轧制过程中，支撑辊轴承的摩擦功率损耗、轧辊滚动功率损耗和由于接触辊子数多引起的空程功率损耗，特别是在轧制极薄带材时，这些无用的有害功率损耗大，使轧制总功率消耗与4辊轧机比较相差不多。

1311．多辊轧机有哪些用途?

由于多辊轧机可以采用小直径的工作辊以及它的结构特点，决定了多辊轧机有以下几种用途：

(1)轧制高强度的金属和合金薄带材。由于4辊轧机的工作辊径较大，用来冷轧高强度薄带材，不但不经济，而且在许多情况下在技术上还不可能达到。采用多辊轧机用小直径的工作辊来轧制就比较容易而且经济。

(2)轧制极薄带材。轧机的最小可轧制厚度受工作辊直径的限制，采用大直径的工作辊轧制时往往工作辊的弹性压扁值可以同带材的厚度相比拟，当工作辊本身的弹性压扁值大于轧件厚度时，就妨碍了轧件的继续减薄。

轧辊的弹性压扁，在单位压力相同时，与轧辊直径成正比。当轧辊材质一定时，要减小轧辊的弹性压扁值，就必须减小辊径。为了经济可行地轧制薄带和极薄带材，必须采用尽可能小的直径的工作辊。

(3)轧制高精度带材。多辊轧机，特别是20辊轧机，支撑辊数量多，轧制负荷通过辊系的许多支点传给机架(部分钳式轧机除外)，因此，轧机辊系的刚度较大。支撑辊的长度与心轴直径比L／D轴达5．2～30；钢带横向厚度可以用多点调节支撑辊心轴的曲线来控制，调节非常方便、可靠，从而轧制出横向精度非常高的带材。

1312．多辊轧机为什么能轧制高强度的金属?

高强度的金属轧制所需的变形功要比轧制普碳钢时大得多。比如，铬镍不锈钢1Crl8Ni9Ti，在变形程度为80％时的抗拉强度达1840MPa，而碳含量为0．08％的优质结构钢08F，在80％变形量时的强度极限仅为696MPa。因此，轧制高强度的金属应尽量减小变

形抗力。

为了减小变形抗力，可以采用中间退火(或淬火)、减小工作辊直径或减小道次压下量的办法实现。但是，采用中间退火(或淬火)及减小道次压下量的方法是不经济的，并且当工作辊本身的弹性压扁值大于轧件厚度时，轧件不可能再轧薄；而采用减小工作辊直径的办法，即采用多辊轧机则是合适的。

轧制时，被轧带材对轧辊的总压力P可用式9-1计算：

P=FP (9-1)

式中：P——平均单位压力，Pa；

2 F——接触面积，mm。

对于简单的轧制情况，当工作辊直径相同时，轧件对轧辊的接触面积可用下式计算： F BR h (9-2)

式中：B——带材宽度，mm；

R——轧辊半径，mm；

h——绝对压下量，mm。

从式9-2可看出，接触面积与轧辊半径的平方根成正比。当带材宽度、压下量相同时，辊径越小接触面积也越小。

从式9-l、式9-2可以得出结论：多辊轧机采用了小直径的工作辊，轧辊直径的减小导致变形区接触面积减小，从而使轧制力减小，因此可以轧制高强度的金属。

在轧制条件相同的情况下，20辊轧机的轧制压力约为4辊轧机的l／4～l／3。 1313．多辊轧机为什么能轧制极薄带材?

轧机的最小可轧制厚度受工作辊直径的限制，往往轧辊的弹性压扁值可以同带材的厚度相比拟，当工作辊本身的弹性压扁值大于轧件厚度时，就妨碍了轧件的继续轧薄。

轧辊的弹性压扁值，在单位压力相同时，与轧辊直径成正比。当轧辊材质一定时，要减小轧辊的弹性压扁值，就必须减小辊径。为了经济而可行地轧制薄带和极薄带材，必须采用尽可能小的直径的工作辊。

在4辊轧机上采用小直径工作辊不能保证它们在轧制方向上的稳定性和补偿用小辊径而降低的侧向刚度。塔形辊系的多辊轧机很好地解决了使用小直径工作辊的技术问题。因此，采用多辊轧机能够轧极薄带材。

辊径与带材厚度的关系可以用式9-3表示：

D 0.28Ehmin

K (9-3)

式中： D——工作辊直径，mm；

E——轧辊弹性模量，Pa；

hmin——带材最小可轧厚度，mm；

μ——轧辊与带材间的摩擦系数；

K——1．15σs，Pa；

σs——材料的屈服强度，Pa；

σ——由带材张力产生的应力。

σ可由下式求出： 1式中： 0，Pa； 2

σ0——后张力，Pa；

σ1——前张力，Pa。

1314．多辊轧机为什么能轧制高精度带材?

带材的高精度是指带材的尺寸精度和板形质量，即带材的纵向厚度精度和平直度。20世纪60年代至70年代中期，由于液压压下厚度自动控制(HAGc)技术的采用，带材纵向厚度精度得到了明显的提高。但是，由于现代4辊轧机(包括VC、HC、UC、HCW、CVC、UPC、PC等轧辊为简支梁结构的轧机)，轧机的支撑辊辊子数量少，支撑辊的支点间的距离大，因此产生挠度大。为了进一步增大轧辊的刚度，4辊轧机支撑辊的长度L与直径D之比值已经接近于1，甚至小于1。因此，带材的横向厚度(或称横截面)和平直度(或称板形)的控制很困难，并且不是随意可以改变某个部位的。

多辊轧机，特别是20辊轧机，支撑辊数量多，轧制负荷通过辊系的许多支点传给机架(部分钳式轧机除外)，因此，轧机辊系的刚度较大。支撑辊的长度与心轴直径比L／D轴达5．2～

30；带钢横向厚度可以用多点调节支撑辊心轴的曲线来控制，调节非常方便、可靠，从而轧制出横向精度非常高的带材。

1315．多辊轧机是怎样发展起来的?

冷轧钢带的轧制最初是在2辊、4辊轧机上进行。随着科学技术和工业的发展，需要更薄的带材，原有的4辊轧机已经不能满足这一要求。因为4辊轧机的轧辊直径比较大，轧制时轧辊本身产生的弹性压扁值往往比所要轧制的带材厚度还要大。轧辊的弹性压扁值，在单位压力相同时，与轧辊直径成正比。当轧辊材质一定时，要减小轧辊的弹性压扁值，就必须缩小辊径；而轧辊辊径的减小，相应又会出现轧辊刚度不够的问题。为了解决这一对矛盾，便出现了具有小的轧辊直径，同时又 …… 此处隐藏：2638字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……