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1、第一章 轧钢机械设备概论第一节 轧钢生产在国民经济中的地位和作用轧钢生产是将钢锭或连铸坯轧制成钢材的生产环节。现代钢铁联合企业是由炼铁、炼钢和轧钢三个主要生产系统组成的。轧钢车间担负着生产钢材的任务。生产钢材的方法有轧制、锻造、挤压和拉拔等用轧制方法生产钢材，具有生产率高、品种多、生产过程连续性强、易于实现机械化自动化等优点因此，目前约有 90的钢材都是用轧制方法生产的。有色金属成材，也主要用轧制方法。社会主义建设事业对钢材的需要量极大。例如铺设一条 2023km 的双轨铁路，需要 400kt 重型钢轨；制造一艘万吨轮船，约需 6000t 钢板； 铺设一条 5000km 的石油输送管道，需要
2、900kt 无缝钢管；造台大型拖拉机也需 5t 钢材。由此可见扎钢生产在国民经济中的重要地位。将大断面的钢锭或连铸坯轧制成各种小断面的钢材，需要经过屡次轧制依据轧制工艺、轧件断面和品种的不同，钢铁联合企业的轧钢生产系统是由工序上相互联系的假设于不同类型的轧钢车间组成。按轧制工艺和车间的任务。轧钢车间分为两大类：一类是将钢锭轧成钢坯的钢坯车间，其任务是为后续的轧钢车间供给坯料。依据钢锭重量和钢坯品种不同，钢坯车间可分为将大钢锭轧成大方坯和板坯的初轧车间，生产大板坯的板坯车间和轧制小钢锭的开坯车间：另一类是将钢坯进一步轧成各种钢材的成品车间。成品车间有型钢车间，线材车间、钢板车间和钢管车间等。成品
3、轧钢车间生产的钢材种类很多。按钢材断面外形大致可分成三大类：型钢、钢板和钢管。1型钢(1) 简洁断面：圆钢、方钢、扁钢等；(2) 异型断面：角钢、槽钢、工字钢、钢轨等；(3) 特别断面：板桩、涡轮机叶片、拖拉机履带、犁头等。2钢板 薄板、中厚板、装甲板、宽带钢和箔材等。3钢管 无缝钢管、焊接钢管等随着轧制工艺和设备的不断进展，以及国民经济各部门对钢材品种要求不断增长，轧制钢材的品种范围也在日益扩大。近年来，轻型薄壁型钢、周期断面型钢、冷弯型钢、宽翼工字钢等产品得到了进展。此外，机器制造、国防、铁路车辆、矿山等部门需要的某些零件、毛坯等，亦开头用轧制方法生产。例如滚动轴承的滚珠、滚子、内外座圈，
4、球磨机的钢球；机械传动中的齿轮、丝杠；铁路车辆用的车轮和轮箍等。这不仅可以提高这些产品的产量和质量，而且实现了无切屑或少切屑加工，节约了金屑。对某些产品来说，用轧制方法代替原来的锻造或铸造生产，也大大地改善了劳动条件。目前，我国某些机械制造部门(如轴承厂、拖拉机制造厂)，已建立了相应的轧钢车间，用轧制方法生产某些零件毛坯。在某些钢铁企业中，建立了车轮轮箍车间、钢球车间，为国民经济有关部门供给优质的专用机件。第 1 页我国的钢铁工业，特别是轧钢生产，在解放后得到快速进展。目前，我国已自行设计装配了一批较为现代化的大型轧钢机械设备。例如1150 万能式板坯初轧机、950850 轨梁轧机、4200
5、特厚板轧机，2300 冷轧机、1700 热连轧机、700 行星轧机、45 度无扭转线材轧机、车轮箍轧机等。此外，还装备了一大批中小型轧钢车间的机械设备。近几年在引进外国先进的轧钢机械设备的同时，对原有轧钢机械设备进展了卓有成效的技术改造， 为我国钢铁工业的飞速进展奠定了技术根底。其次节 轧钢机械及其分类一、轧钢机械的定义及分类在多数轧钢车间中，轧制钢材的生产过程要经过几个轧制阶段，还要完成一系列的关心工序，如将原材料由仓库运出、加热、轧件送往轧辊、翻转、剪切、矫直、打印、轧件的收集和卷取成卷等。完成由原料到成品的整个轧钢工艺过程中使用的机械设备叫轧钢机械。依据用途的不同，轧钢机械可分为两大类；
6、主要设备和关心设备。主要设备是使金属在旋转的轧辊中产生塑性变形(即轧制)的机械，一般称为主机列简称轧钢机。主机列的类型和特征标志着整个轧钢车间的类型和特征。关心设备是指主机以外，用来完成其他一系列关心工序的机械。关心设备数量大、种类多，对整个轧钢车间的生产率、产品的品种、质量、机械化自动化程度和改善工人的劳动条件都具有重要意义。车间机械化程度愈高，关心设备的重量占车间机械设备总重量的比例也愈大，如1700 热轧带钢车间设备总重量 51000t，其中关心设备的重量在 40000t 以上。依据用途，关心设备可分为运输、翻转轧件的机械，例如，加热炉的推钢机，出料机，运送轧件的各种辊道和运输机，引导或
7、使轧件对正孔型的推床，使轧件翻转或调头的翻钢机和回转台，使轧件升降的升降台，冷却并横向运送轧件的冷床等；将轧件切成规定尺寸的机械，例如，各种剪切机和锯切机；精整轧件的机械，例如，矫直机和平坦机；收集轧件的机械，例如，卷取机、垛板机和打捆机等。此外在成卷生产板带材的冷、热轧车间，还有由很多单机组成的各种机组，如酸洗、退火、镀锌(或镀锡)、涂层、横切、纵切等各种机组。二、轧钢机主机列的组成轧钢机是轧钢车间的主要设备，是由一个或者数个主机列组成的。同其他机器一样，轧钢机主机列也是由电动机、传动装置和工作机构组成的， 如图 11 所示。第 2 页工成网其次章 轧制力能参数第一节 轧制的根本概念一、轧制
8、一般，金属通过两个旋转方向相反的轧辊时(图 21)，在轧辊的压力作用下，使金属产生塑性变形，从而转变其断面的外形和尺寸，这种工艺过程称为轧制。被轧制的金属称为轧件。轧制按轧件轧制时的温度不同，分为冷轧和热轧。在金属的再结晶温度以下进展轧制叫冷轧，在金属再结晶温度以上进展的轧制叫热轧。冷轧时，由于产生加工硬化现象，使金属的塑性变形阻力增加。热轧时，由于加工硬化现象被再结晶消退，所以在其它条件一样时，其变形阻力比冷轧时小很多。但冷轧也具有很多优点。二、体积不变定律与最小阻力定律轧件轧制前后的体积，在一般状况下可以认为相等。以 V0 和 V1 表示轧件在轧制前和轧制后的体积，则体积不变的通式为：第
9、25 页将向阻力最小的方向移动。体积不变定律与最小阻力定律，都得到广泛的应用。例如，体积不变定律是计算轧制前后轧件尺寸参数的根本依据；又如，在乎辊身上轧制钢板时，可依据最小阻力定律确定出，轧件主要是在长度方向伸长，而宽度方向增加很小。三、轧制时轧件的变形及其表示方法如图 21，轧制的结果，使轧件的高度由h0 削减到 h1，宽度由 bo 增加到 b1，而长度则由 0 增加到 1。轧件轧制前后的高度之差，称为确定压下量，简称压下量(h)。轧制矩形断面轧件时，其压下量用下式计算：第 26 页工成网第三章 轧钢机第一节 轧 辊一、轧辊的工作特点及分类轧辊是轧钢机最主要的零件之一，轧件通过转动的轧辊产生
10、塑性变形，轧制出符合要求的外形和尺寸精度的产品，工作机座上的其它零部件都是为了安装、支承、调整、更换轧辊和引导轧件正确进出轧辊而设置的。(一)轧辊工作的特点轧辊在轧制过程中直接或间接和轧件接触，强迫轧件产生塑性变形，因此承受很大的轧制压力、轧制力矩及动载荷。由于轧件温度高，轧辊用冷却液冷却，因此工作条件恶劣、繁重，所以对轧辊的强度、刚度、外表硬度、耐磨性、辊形都有较严格的要求，以保证轧件的质量和产量。(二)轧辊的分类轧辊的种类很多，下面按轧机类型及轧辊外表硬度分类：1. 按轧机类型轧辊可分为以下三种(1) 平面轧辊(图 31a)：即板带轧机轧辊，其辊身呈圆柱形。一般热轧钢板轧机轧辊作成微凹形，
11、受热膨胀时，可获得较好的板型；冷轧钢板轧机轧辊作成微凸形，在轧制时，轧辊产生弯曲，以获得良好的板型。(2) 有槽轧辊(图 31b)：它用于轧制大、中、小各种型钢，线材及初轧开坯。在辊面上刻有轧槽使轧件成型。(3)特别轧辊：它用于车轮轧机、钢球轧机及穿孔机等专用轧机上。这种轧机的轧辊具有各种不同外形。2. 轧辊按硬度可分为四类，见表 31。二、轧辊的主要参数(一)轧辊的构造轧辊是由辊身、辊颈和辊头三局部组成(图 31)。辊颈安装在轴承中，并通过轴承座和第 80 页压下装置将轧制力传给机架。辊头和联接轴相连，传递转矩和运动。辊身则是轧辊的工作部份，它使轧件产生塑性变形。(二)轧辊的主要参数及确定原
12、则轧辊构造的主要参数是辊身的名义直径 D 和辊身长度 L。其次是辊颈和辊头的尺寸。1轧辊名义直径 D 和辊身长度 L 确实定(1) 初轧机和型钢轧机轧辊的名义直径 D 和辊身长度 L 确实定 初轧机和型钢轧机轧辊的名义直径 D 既是轧钢机的主要参数，也是轧辊构造的主要参数。轧辊名义直径 D 确定后，轧辊的其他构造参数也可初步随之确定。由于初轧机和型钢轧机的轧辊辊身上是有孔型的，因此，通常取初轧机和型钢轧机齿轮座的中心距作为轧辊的名义直径。大型初轧机，无齿轮座，以辊身最大直径为标称，致使这种轧辊的名义直径D 均大于其工作直径 Dg。为避开孔型槽切入过深，轧辊的名义直径D 和工作直径 Dg 的比值
13、一般不大于 14。辊身工作直径 Dg 确实定原则：是在保证轧辊强度的前提下，依据轧辊的咬入条件来确定。因此，轧辊的工作直径 Dg 应满足下式:带有孔型的轧辊辊身长度 L 主要取决于孔型配置、轧辊的强度和刚度。因此粗轧机轧辊的辊身较长，以配置足够的孔型；精轧机轧辊，尤其是成品轧机轧辊的辊身较短，以增大轧辊的刚度，提高产品的尺寸精度。各类轧机轧辊 L 与D 的关系可参考表 32。(2) 板带轧机轧辊的名义直径 D 和辊身长度 L 确实定 板带轧机轧辊的主要尺寸参数是辊身长度上，它是板带轧机的标称。在确定板带轧机轧辊尺寸时，首先应依据所轧钢板的最大宽度 bmax 来确定辊身长度 L，然后再依据强度、
14、刚度和有关工艺条件确定其辊径 D。辊身长度 L 可依据下式确定：Lbmax+a(32)式中 a依据钢板宽度选取的余量。当 bmax4001200mm，a100mm；bmax1000 2500mm，a=150200mm；对 bmax2500mm，a=200400mm。辊身长度确定后，对二辊轧机可依据轧辊强度及咬入条件，参照表 33 确定辊径 D(板带轧机轧辊的名义直径就是工作直径)。第 81 页工成网第四章 剪切机与锯机第一节 剪切机的根本类型轧钢车间生产的产品一般都要切头切尾并切成定尺长度。依据轧件的断面外形和对墙面质量要求的不同，所实行的切断方法也不同。剪切机通常用来切断方坯、扁坯、钢板和一些条形钢材剪切机的生产率一般应大于轧钢机的生产率，以适应轧钢机的进展。轧钢车间使用的剪切机有多种构造型式。通常，剪切机依据工作原理、刀片外形和用途的不同，可分为以下几种根本类型。1. 平行刀片剪切机 平行刀片剪切机的两个刀片是彼此平行的(图 41d)，通常用于横向热切方形和矩形断面的钢坯，故又称为钢坯剪切机。此类剪切机有时也用两个成型刀片来冷剪轧件(例如管坯及小型圆钢等)，此时刀刃的外形与被剪切的轧件
