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第三章轧辊与轧辊轴承

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本文格式为Word版,下载可任意编辑第三章轧辊与轧辊轴承 第三章轧辊与轧辊轴承 第一节 轧辊的布局与类型 一、轧辊的布局 轧辊是用来对轧件举行轧制加工的工具,它是整个工作机座的中心,机座的其他组件和机构都是为装置、支承和调整轧辊以及引导轧件正确地进出轧辊而设的 1.辊身 辊身是轧辊的中间片面,直接与轧件接触,经常处于高温、高压、受冲击等繁重的工作负荷以及承受高温下用水冷却而产生的内应力 钢板轧机的轧辊辊身呈圆柱形,冷轧板带轧辊的辊身微凸,当它受力弯曲时,可保证良好的板形有时热轧薄板轧辊的辊身微凹,当受热膨胀时,可保持较好的板形型钢轧机轧辊的辊身上有轧槽,根据型钢轧制要求安置孔型(图3—16) 2.辊颈 辊颈安装在轴承中,承受轧制压力,并通过轴承座和压下装置把轧制力传给机架辊颈的外形有圆柱形和圆锥形两类,圆柱形辊颈用于滑动轴承和滚动轴承,圆锥形辊颈用于液体摩擦轴承 3.辊头 辊头和联接轴相连接,传递轧制扭矩辊头的外形有梅花轴头、扁头和带有键槽的圆柱形三种梅花轴头(图3~1)用于和梅花套筒、梅花接轴相连接;扁头(见图3—4)用于和万向接轴相连接;带双键槽的圆柱形辊头,那么用键与套筒合作组成装配式辊头,与万向接轴或齿形接轴连接。

带双键槽的轴头在使用过程中,键槽侧壁轻易崩裂,目前常用易加工的带平台的轴头(图3—2)取代 在四辊板带轧机上,轧辊分为工作辊和支承辊工作辊一般是驱动辊,辊径小,并与高温轧件接触,要求有确定的强度、刚度和较高的耐磨性而支承辊那么主要是承受弯曲负荷,要求有足够的抗弯强度和抗弯刚度,此外,还要考虑支承辊与工作辊问的接触应力 工作辊的布局如图3—2所示辊身为光滑的圆柱外观辊颈使用滚动轴承,在其中部,为了便于拆卸轴承,开有一个小切口(切口宽度应大于轴承间隔环的宽度)辊头为平台布局工作辊两端做成对称的,使传动端和非传动端可互换使用当采用装配式轴头时,为了拆卸滚动轴承,辊头上的扁头务必作成可拆卸的 轧辊的辊身与辊颈的过渡区由于直径的突然变化是受力的危害截面,产生很大的应力集中,设计翩造时应留神采用过渡台阶或过渡圆弧以裁减应力集中 轧辊的布局有实心辊、空心辊和镶套辊三种,一般为实心辊 直径超过400mm的冷轧轧辊,在锻造后,多半在中心镗一个?70~?250的通孔,作成空心辊的理由是一方面可使轧辊热处理后的内应力分布平匀,另一方面,在轧辊外观淬火时,可对轧辊通水内冷,提高淬火效果,保证淬火层的硬度和厚度。

图3—3为采用镶套式辊身布局的支承辊,为俭约高合金材料,辊套媚合金钢 (8CrMoV,8Mn2MoV),芯轴用锻钢其优点是既能保证辊身外观有较高的硬度(HS≥70),又能使辊心有良好的韧性辊套要加热到270℃后热装到芯轴上,过盈量可取为芯轴直径的0.13%为了便于拆卸和安装液体摩擦轴承,其辊颈作成圆锥形,锥度一般取l:5,锥度公差不大于±0.03mm(在直径上测量) 二、轧辊的类型 轧辊按构造分类主要有光面轧辊和有槽轧辊,钢板轧辊按作用的不同又有工作辊和支承辊之分轧辊的工作外观硬度是轧辊的主要性能参数之一根据辊身外观硬度的不同,轧辊可分为软面轧辊(HS=25~35)、半硬面轧辊(HS=35~60)、硬面轧辊(HS=60~85)和特硬轧辊(HS=85~100) 三、轧辊材料的选择 轧辊是轧钢车间经常耗用的工具,其质量好坏直接影响着钢材的质量和产量,因此对轧 辊的性能(主要是强度、耐磨性和确定的耐热裂性)的要求是很严格的因轧机类型和所轧钢材种类的不同,对轧辊材料性能的概括要求也有很大区别 常用的轧辊材料有合金锻钢、合金铸钢和铸铁等。

初轧机和型钢轧机轧辊受力较大,且有冲击负荷,应有足够的强度,而辊面硬度可放在其次位初轧机常用高强度铸钢或锻钢,型钢轧机多用铸钢含Cr、Ni、Mo等合金元素的铸钢轧辊适用于轧制合金钢;含Mn钢及高碳铸钢轧辊多用于轧普碳钢的第一架粗轧机在型钢轧机的成品机架上,成品外形及公差要求严格,要求轧辊有较高的外观硬度及耐磨性,一般选用普遍铸铁轧辊 带钢热轧机的工作辊选择轧辊材料时,以辊面硬度要求为主,多采用铸铁轧辊,或在精轧机组前几架采用半钢轧辊,以减缓辊面的糙化过程而支承辊在工作中主要承受弯矩,且直径较大,要着重考虑强度和轧辊淬透性,因此,多项选择用含Cr合金锻钢 带钢冷轧机的工作辊对辊面硬度及强度均有很高的要求,常采用高强度的合金铸钢其支承辊工作条件与热轧机好像,材料选用也根本一致,但要求有更高的辊面硬度 在冷轧机上为了轧制高碳钢和其他难变形的合金钢,也采用带硬质合金辊套的复合式冷轧工作辊 尽管冷轧工作辊的硬度要求很高(HS>90),但却不使用铸铁轧辊,这是由于当辊径确定以后,可能轧出的轧件最小厚度值和轧辊材料的弹性模数E值成反比,即轧辊材料弹性模数E愈大,可能轧出的轧件厚度愈小,铸铁的E值约为钢的一半,故而冷轧带钢使用铸铁轧辊是不利的。

在轧辊的常用材料中: 1)用于轧辊的合金锻钢,在我国重型机械标准JB/ZQ4289—86标准中列出了热轧轧辊和冷轧轧辊用钢 热轧轧辊用钢有:55Mn2、55Cr、60CrMnMo、60SiMnMo等 冷轧轧辊用钢有:9Cr、9Cr2、9CrV、9Cr2W、9Cr2Mo)、60CrMoV、80CrNi3W、8CrMoV等 2)用于轧辊的合金铸钢种类尚不多,也没有统一标准 3)铸铁可分为普遍铸铁、合金铸铁和球墨铸铁采用不同的铸型,可以得到半冷硬、冷 硬及无限冷硬铸铁 表3—1列出了片面轧机轧辊材料及辊面硬度 其次节轧辊尺寸 轧辊辊身直径和辊身长度既是轧钢机的主要参数,也是轧辊尺寸的主要参数当轧辊 直径D确定以后,轧辊的其它尺寸受强度、刚度或布局上的限制也将随之确定 一、轧辊辊身直径D和辊身长度L确实定 1.初轧机和型钢轧机 这些轧机的轧辊都是有轧槽的,轧辊直径是以名义直径(或公称直径)表示的:对型钢轧机是以齿轮座的中心距作为轧辊名义直径;初轧机那么把辊环外径作为名义直径。

因此,有槽轧辊其名义直径均大于其工作直径(指槽底直径)为了制止轧槽切入过深,轧辊名义直径与工作直径的比值一般不大于1.4 轧辊工作直径D1要根据允许咬入角?(或压下量与辊径之比△h/D1)和轧辊的强度要求来抉择各种轧机的最大允许咬人角可参考表3—2 按照轧辊的咬入条件,轧辊的工作直径Dl应得志下式要求 D1??h (3—1) 1?cosa 带有轧槽的轧辊辊身长度L取决于孔型配置、轧辊的抗弯强度和刚度因此,粗轧机的辊身较长,以便配置较多的孔型,而精轧机轧辊尤其是成品轧机轧辊的辊身较短,这样可提高轧辊刚度,从而提高产品尺寸精度通常各种轧机轧辊的L与D均有确定比例,其比值可参考表3~3 按照式(3—1)计算后确定的轧辊名义直径,应符合国家规定的轧钢机系列标准 2.板带轧机轧辊 板带轧机辊身长度标志着板带轧机的规格抉择板带轧机轧辊尺寸时,应首先确定辊身长度,然后再根据强度、刚度和有关工艺条件确定其直径 辊身长度L比所轧钢板的最大宽度b大一个适当的裕量?,即 L=b+? 式中 ?值视钢板宽度而定,当 b=400~1200mm时 ?=100mm b=1000~2500mm时 ?=150~200mm b更大时 ?=200~400mm 辊身长度确定以后,对二辊轧机可根据皎人条件及轧辊强度,参照表3—3确定辊径D。

对于四辊轧机,为裁减轧制力,应尽量使工作辊直径取得小些,但工作辊最小直径受辊颈和辊头的扭转强度及轧件咬入冬件的限制支承辊直径主要取决于刚度和强度要求 四辊轧机的辊身长度L确定以后,可根据表3—4确定工作辊直径D1和支承辊直径D2 比值L/D2标志着辊系的抗弯刚度,其值愈小那么刚度愈高 辊径比D2/D1的选择,主要取决于工艺条件,其值视轧机的用途而略有不同一般说,当轧件较厚时(咬人角较大),要求较大的工作辊直径,应选较小的D2/D1值;当轧件较薄时,那么选较大的D2/D1值因此粗轧机组比精轧机组的辊径比小些,热轧机比冷轧机的辊径比小些 对于支承辊传动的四辊轧机,一般选D2/D1=3~4 在冷轧板带轧机上,轧制压力很大,若工作辊直径过大,那么弹性压扁值也大,以致无法轧出合格产品为此,工作辊最大直径还受所轧板带最小厚度hmin加的限制根据阅历 有张力轧制时 D1<(1500~2000) hmin 无张力轧制时 D1<1000 hmin 3.轧辊的重车 在轧制过程中,轧辊辊面因工作磨损,需不止一次地重车或重磨。

轧辊工作外观的每次重车量为0.5~5mm,重磨量为0.01~0.5mm轧辊直径减小到确定程度后,即不能再使用轧辊从开头使用直到报废,其全部重车量与轧辊名义直径的百分比称为重车率 初轧机轧辊的重车率受咬入才能和辊面硬度的限制;板带轧机轧辊只受外观硬度的限 制各种轧机轧辊的最大重车率见表3—5 二、轧辊辊颈直径d和辊颈长度f确实定 辊颈直径和长度与轴承的型式和工作载荷有关,直径d受轴承径向尺寸的限制,而且辊颈与辊身的交界面,往往是最薄弱环节只要条件允许,辊颈直径和辊颈与辊身的过渡圆角r均应选得大些 使用滑动轴承的轧机,辊颈尺寸(d/D、l/d和r/D比值)列于表3—6中 — 8 —。

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