1580板带热连轧粗轧机机架设计

1、1580板带热连轧粗轧机机架设计 1580 hot strip rolling mill stand design学 院（系）： 专 业： 机械制造及其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 1580板带热连轧粗轧机机架设计摘 要钢铁行业是国民经济的支柱产业，而热轧带钢生产是钢铁生产中的主要环节。热轧板带钢是钢铁产品的主要品种之一，广泛应用于工业，农业，交通运输业与建筑业。热轧带钢工艺的成熟为冷轧提供了优质的原料，大大满足了国民生产与生活的需要。带钢热连轧生产，按生产过程分为原料准备、加热、粗轧、精轧以及卷取五个区域，另外还有精整工段，其中设有

2、横切、纵切和热平衡等专业机组，根据需要进行热处理。本此设计轧机为四辊热连轧机，重点设计了机架部分。根据轧钢机型式和工作要求及结构不同，轧钢机机架分为闭式和开式两种，本次设计采用闭式机架。机架是轧机的重要部件用来安装整个辊系及轧辊调整装置，并承受全部轧制力。因机架重量大、制造复杂，一般给予很大安全系数，并作为永久使用的不更换零件来进行设计。本次设计内容主要包括确定薄板热连轧生产工艺及设备，设计四辊轧机机架结构及型式，并对机架进行强度、刚度和稳定性等方面的校核。本设计主要采用了采利柯夫计算方法进行闭式机架的强度和变形计算。关键词：热连轧；轧机机架；四辊1580 hot strip rolling

3、mill stand rough designAbstractThe steel industry is the pillar industry of the national economy, Hot rolled strip production is a major part of the production of iron and steel.Hot rolled strip is one of the main varieties of steel products,Widely used in industry, agriculture, transportation and c

4、onstruction industry.Hot rolled strip technology provides high quality raw materials for cold rolling,Greatly meet the needs of national production and life.Hot strip production.In hot strip rolling production, the production process is divided into raw material preparation, heating, rolling, finish

5、 rolling and coiling five regions.In addition to finishing section,which has across-cutting,slitting and heat balance and other professional unit,Heat treatment according to need.The mill si a four-high hot rolling mill. The project is on the design of the Mill Housing. According to the rolling type

6、 and job requirements and different structure,mill Housing frame is divided into two kinds of closed and open.Mill Housing is one of the important components which is used for installing the whole system of Roll,the device which regulates Mill Roll and supporting all of rolling pressure. Mill Housin

7、g has been designed the perpetual and un-substitutive component for its large weight, complex technological process and high safety coefficient. The design content mainly includes the determination of the production process and equipment of hot rolling, design of four high mill stand structure and t

8、ype, and the strength of the mill housing, stiffness and stability and other aspects of checking.Strength and Deformation calculation of Close-top mill housing mainly adopt the Calculation Method of A.I.TselikovKey Words: hot rolling; mill housing; four rollerI目 录摘 要IAbstractII1 绪 论11.1 热轧板带钢发展历史11.

9、1.1 热轧板带钢生产的发展史11.1.2 我国热轧板带钢生产的发展史11.2 热连轧技术的发展现状21.2.1 带钢生产技术的进步21.2.2 热带钢装备技术进步31.3 我国热轧板带钢发展趋势41.3.1 近代热轧板带钢生产技术发展的主要趋向41.3.2 我国热带轧机的发展趋势51.4 热轧板带钢的生产工艺及其特点51.4.1 常规热连轧工艺51.4.2 薄(中，厚)板坯连铸连轧工艺61.5 热轧板带新生产工艺对轧机装备的要求61.5.1 板形、板厚控制技术在新生产工艺中的应用71.5.2 除鳞技术的发展71.6 板、带热轧机的分类71.6.1 特厚板轧机和中厚板轧机81.6.2 行星轧机

10、81.6.3 炉卷轧机81.6.4 连续式轧机92 热连轧生产的工艺过程和设备组成102.1 原料准备102.2 板坯加热及设备组成102.3 粗轧机组112.4 精轧机组122.5 轧后冷却和卷取133 轧机机架143.1 闭式机架143.2 开式机架174 机架主要结构参数195 机架强度和变形计算215.1 机架的材料和许用应力215.2 机架立柱断面形状选择215.3 机架强度计算215.4 机架变形计算295.5 机架倾翻力矩计算315.5.1 传动系统加于机架上的倾翻力矩315.5.2 水平力引起的倾翻力矩325.5.3 支座反力及地脚螺栓的强度计算33参考文献35致 谢36外文翻

11、译.37III1 绪 论1.1 热轧板带钢发展历史1.1.1 热轧板带钢生产的发展史热轧板带钢轧机的发展已有70多年历史，汽车工业、建筑工业、交通运输业等的发展，使得热轧及冷轧薄钢板的需求量不断增加，从而促使热轧板带钢轧机的建设获得了迅速和稳定的发展。从提高生产率和产品尺寸精度、节能技术、提高成材率和板形质量、节约建设投资、减少轧制线长度实现紧凑化轧机布置到热连轧机和连铸机的直接连接布置，热轧板带钢生产技术经历了不同的发展时期。1960年以前建设的热带钢轧机称第一代热带钢轧机。这一时期热带钢轧机技术发展比较缓慢,其中最重要的技术进步是将厚度自动控制（AGC）技术应用于精轧机，从根本上改善了供给

12、冷轧机的原料板带钢的厚度差。20世纪六、七十年代是热轧板带钢轧机发展的重要时期。同时连铸技术发展成熟，促使热连轧机从最初使用钢锭到使用连铸坯，从而大幅度提高产量并能够为冷轧机提供更大的钢卷。热轧板带钢轧机的生产工艺过程是钢铁工业生产中自动化控制技术最发达的工序。60年代后新建的热带钢轧机很快采用了轧制过程计算机控制，将热轧板带钢轧机的发展推向一个新的发展阶段，这一时期新建的轧机称为第二代热带钢轧机。1969年至1974年在日本和欧洲新建的轧机称为第三代热带钢轧机。20世纪80年代，板带钢生产更加注重产品质量，同时对于低凸度带材需求量不断增长，这使板带钢板形控制技术成为热轧板带钢轧制技术重要课题

13、之一。90年代，热轧板带钢在工艺方面有重大突破，1996年日本川崎钢铁公司成功开发无头连续轧制板带钢技术，解决了在常规热连轧机上生产厚度0.81.2 mm超薄带钢一系列技术难题。热连轧生产线的产品规格最薄达0.8mm，但实际生产中并不追求轧制最薄规格，因为薄规格生产的故障率高，辊耗大，吨钢酸洗成本高等。待技术发展到故障率等降低后,才能经济地批量生产。1.1.2 我国热轧板带钢生产的发展史我国热连轧带钢的发展，大体经历了三个阶段：第一阶段,以大企业为主,以解决企业有无为主要目的的初期发展阶段。这个时期热轧板带钢轧机建设只能靠国家投入，由于资金、技术等限制,轧机水平参差不齐。1989投产的宝钢20

14、50mm轧机代表了当时国际先进水平,采用了一系列最先进的热连轧生产技术。但是，这个时期投产的二手设备则是国外五六十年代的装备 ( 1994年投产的太钢1549mm轧机、梅钢1422mm轧机) ，整体技术水平相对落后，在安装过程中进行了局部改造 ，但整体技术水平提高有限。还有两套国产轧机投产：1980年投产的本钢1700mm轧机和1992年投产的攀钢1450mm轧机，这两套轧机的整体水平不高，产品与国际水平差距较大。但在当时条件下,这几套轧机满足了国民经济建设的需要，同时培养了一大批技术人才。第二阶段，全面提高技术水平,瞄准世界最高、最新技术，全面引进阶段。20世纪90年代以后,各大企业均以引进

15、国外最先进技术为主。如1999年投产的鞍钢 1780mm轧机、1996年投产的宝钢1580mm轧机 ，是世界传统热连轧带钢轧机最先进水平的代表,除通常现代化轧机采用的先进技术以外，还采用了轧线与连铸机直接连接的布置形式，板坯定宽压力机,，PC板形控制系统,强力弯辊系统，轧辊在线研磨,中间辊道保温技术和带坯边部感应加热技术，轧机全部采用交流同步电机和GTO电源变换器及4级计算机控制，精轧机采用了全液压压下及AGC技术。国内还引进了三套薄板坯连铸连轧生产线,即1999年投产的珠钢1500mm薄板坯生产线、邯钢1900mm薄板坯生产线和2001年投产的包钢1750mm薄板坯生产线，这些生产线是当时世

16、界最先进的薄板坯生产线。这些生产线的引进使我国拥有了新一代热连轧带钢生产技术。第三阶段,这个阶段是近几年开始的，是以提高效益、调整品种结构、满足市场需要和提高企业竞争能力为目的的发展阶段。由于近年国家经济快速发展,对钢材需求不断增加,因此除国营大中型企业外，中小型企业,甚至民营企业都把生产宽带钢作为今后发展的重点,或引进或采用国产技术，或建设传统热连轧宽带钢轧机或建设薄板坯连铸连轧生产线。同时,这个阶段对引进的二手轧机和原技术较落后的国产轧机进行了全面技术改造，使其达到了现代化水平。国外刚出现的半无头轧制技术、铁素体加工技术、高强度冷却技术、新型卷取机等,在一些轧机上也已应用。目前我国热连轧技

17、术装备已完全摆脱落后状态,并已处于世界先进水平之列。1.2 热连轧技术的发展现状1.2.1 带钢生产技术的进步最近十几年,热连轧技术有了很大的进步,在热轧带钢轧机布置形式的发展方面,总结起来,主要有六种形式：1.典型的传统热带钢连轧机组，这种机组通常是2架粗轧机,7架精轧机，2台地下卷取机,年总产量350550万t ，生产线的总长度400500m,有一些新建的机组装备了定宽压力机( SP)。这类轧机采用的铸坯厚度通常为200250mm,特点是产量高,自动化程度高,轧制速度高(20 m/ s 以上)，产品性能好。2.紧凑型的热连轧机,通常机组的组成为1架粗轧机，1台中间热卷箱,56架精轧机,12

18、台地下卷取机，生产线长度约300m ，年产量200300万t。采用的铸坯厚度200mm 左右，投资比较少,生产比较灵活，由于使用热卷箱温度条件较好，可以不用升速轧制(轧制速度14 m/ s左右) 。3.新型的炉卷轧机机组,通常采用1台粗轧机,1台炉卷轧机，12台地下卷取机，产量约100万t ，其中有的生产线可以生产中板也可以生产热轧板卷，主要用于不锈钢生产，投资较小，生产灵活,适合多品种。4.热轧带钢的另一生产形式是薄板坯连铸连轧，按结晶器的形式不同，分别有多种形式,如SMS开发的CSP、DANIELY开发的H2FRL等,由薄板坯铸机、加热炉和轧机组成,刚性连接,铸坯厚5090mm,产量120

19、200万t ，轧机的布置形式有粗轧加精轧为2 + 5布置,1+ 6布置,也有7架精轧机组成的生产线。薄板坯连铸连轧的特点是生产周期短、产品强度高、温度与性能均匀性好，但是表面质量、洁净度控制方面比传统厚板坯的难度大。5.国外发展的无头(半无头)轧制技术，日本是在传统的粗轧机后设立热卷箱，飞焊机，把中间坯前一坯的尾部和下一坯的头部焊接在一起，进入精轧机组时形成无头的带钢进行轧制，在卷取机前再由飞剪剪断，该生产线可以20 m/ s的速度轧制生产。0. 81. 3 mm厚的带钢。德国发展的是半无头轧制技术,他们利用薄板坯连铸连轧的生产线,铸造较长的铸坯,如200m，进人精轧,并且轧后进行剪切，在精轧

20、机组中形成有限的无头连轧。这种生产线的特点是适合于稳定生产薄规格的带钢，减少了薄规格带钢生产中的轧废和工具损失。欧洲还在开发基于薄板坯连铸连轧技术的无头轧制技术，通过进一步提高铸坯的拉速，使连轧机和连铸机的速度得到匹配，实现真正的连铸连轧。6.正在开发的生产热带钢的技术是薄带直接连铸并轧制的技术，钢水在2 个辊中铸成56mm的带钢，经过1架或2架轧机进行小变形的轧制和平整，生产出热带钢卷。欧洲、日本和澳大利亚都进行过类似的试验，2004年美国NUCOR建立了工业试验厂，德国的THYSSEN-KRUPP也建立了相同的试验工厂，据介绍年产50万t的带钢厂已经试验成功，但是关于生产的稳定性、成本、产

21、品质量、产品范围和应用领域的进一步报道尚未见到。1.2.2 热带钢装备技术进步现在热连轧机很多的技术发展依然集中在板形、厚度精度、温度与性能的精准控制、表面的质量控制等方面,比如广泛使用的强力弯辊(WRB)系统、工作辊窜辊( HCW、CVC)和对辊交叉( PC)技术，工作辊的精细冷却、高精度的数学模型的不断改进等,都使热轧产品的质量不断提高。值得提出的新型轧机技术是日本2000年发明的在热连轧机组的最后3个机架上采用单辊驱动和不同辊径工作辊轧制技术(SRDD),该技术是轧制中驱动大直径的下工作辊(直径620mm),而较小直径的上工作辊从动,其优点是轧制中有剪应力产生,降低轧制力、减少边降和增大

22、压下量。在国内称为异步轧制技术,国内的实验室实验也表明,该生产方法对降低轧制力有明显的效果。在目前的情况下用低温大变形生产超细晶粒钢和超高强度钢,这种设备是很有效的,但是关于质量、稳定性等方面尚无进一步的报道。所有新建的轧机都有完善的检测技术和手段,如厚度、宽度、速度、凸度、平直度、表面等,使带钢的精度更高，质量更好。1.3 我国热轧板带钢发展趋势1.3.1 近代热轧板带钢生产技术发展的主要趋向1.热轧板带材短流程、高效率化。这方面的技术发展主要可分两个层次：(1)常规生产工艺的革新。为了大幅度简化工艺过程，缩短生产流程，充分利用冶金热能，节约能源与金属等各项消耗，提高经济效益，不仅充分利用连

23、铸板坯为原料，而且不断开发和推广应用连铸板坯直接热装与直接轧制技术。(2)薄板坯和薄带坯的连铸连轧和连续铸轧技术是近十年来兴起的冶金技术的大革命，随着这一技术的逐步完善，必将成为今后建设热轧板带材生产线的主要方式。2.生产过程连续化。近代热轧生产过程实现了连续铸造板坯、连续轧制和连铸与轧制直接衔接连续化生产，使生产的连续化水平大大提高。3.采用自动控制不断提高产品精度和板形质量。在板带材生产中，产品的厚度精度和平直度是反映产品质量的两项重要指标。由于液压压下厚度自动控制和计算机控制技术的采用，板带纵向厚度精度已得到了显著提高。但板带横向厚度(截面)和平直度(板形)的控制技术往往尚感不足，还急待

24、开发研究。为此而出现了各种高效控制板形的轧机、装备和方法。这是近代板带轧制技术研究开发最活跃的一个领域。4.发展合金钢种及控制轧制、控制冷却与热处理技术，以提高优质钢及特殊钢带的组织性能和质量。利用锰、硅、钒、钦、银等微合金元素生产低合金钢种，配合连铸连轧、控轧控冷或形变热处理工艺，可以显著提高钢材性能。近年来，由于工业发展的需要，对不锈钢板、电工钢板(硅钢片)、造船钢板、深冲钢板等生产技术的提高特别注意。各种控制钢板组织性能的技术，包括对组织性能预报控制技术得到了开发研究和重视。1.3.2 我国热带轧机的发展趋势1.热轧带钢轧机建设进一步发展。近年我国热连轧带钢生产发展极其迅速，邯钢、南钢、

25、安钢、武钢、宣钢、承钢等也正在规划建设热带轧机。如果所有轧机全部建成,产能得到发挥,则带钢产量将很可观，我国钢材板带比低、薄板长期供不应求的状况将根本改变。2.轧机的国产化率逐步提高。进入21世纪以后,除热连轧带钢产量大幅度提高、轧机建设快速发展以外,轧机国产化问题也有了长足进步。目前由国外总承包的项目国产化率普遍达到70 %以上,有的达到90 %。而且一些项目已做到全部国产化,如鞍钢1700、2150mm轧机、济钢1700mm轧机、莱钢1500mm轧机、新丰1700mm轧机、唐钢1700mm轧机等,由国内总承包,装备全部国内设计制造,少量关键件在国外自主采购。国内装备虽然在整体技术水平上与外

26、国先进水平有一定差距,但已达到较高水平，以鞍钢1700mm轧机为例,其质量水平与其1780mm轧机相差不大。国产装备的另一优势是价格优势。如引进国外的薄板坯连铸连轧生产线一般需投资2023亿人民币,但采用国产中等厚度薄板坯仅需1517亿人民币,其产量与国外生产线基本相同。3.世界最新技术不断被采用。目前国内已建和在建热轧生产线中采用了许多最新技术,如半无头轧制技术,其在国外刚开发不久,国内已有多条生产线采用或预留 (唐钢、马钢、涟钢、本钢、通钢等)；如高性能控制器,西门子刚推出新一代闭环工艺与传动控制器 TDC,国内已有太钢 1549mm轧机、武钢2250mm轧机采用,北京科技大学国家轧制中心

27、承担的莱钢 1500mm轧机自动化控制系统也采用了该控制器,使我国紧跟国外最先进的技术发展。事实表明,在采用最新技术方面热连轧领域已处于国际前沿水平。1.4 热轧板带钢的生产工艺及其特点1.4.1 常规热连轧工艺常规厚板坯热连轧生产工艺具有诸多特点: (1)生产能力大；(2)产品品种规格范围宽、产品精度高、质量稳定,规格可覆盖全部板材产品,产品最宽可达2000mm 以上,可生产包括汽车板、家电板、硅钢、管线板、造船板、容器板等高纯净度、高精度和高强度的全部热轧产品；(3)生产效率高、成材率高、自动化程度高；(4)压缩比大于其他各种工艺；(5)近年来常规板坯连铸和热连轧工艺取得突破性进展,包括连

28、铸坯热送热装和直接轧制技术、无头轧制技术、连铸板坯结晶器在线调宽技术、定宽压力机调宽技术等。因此目前这种生产工艺仍是大型或特大型钢铁联合企业建设热轧宽带钢轧机的首选。由于连铸连轧工艺生产环节多、工艺流程长、占地面积大、能耗较高,因此生产成本相对较高；生产优质高档产品时,需配备技术含量高的炼钢、精炼和连铸设施,投资相应增大；此外,生产超薄带钢的难度大,生产成本高。1.4.2 薄(中，厚)板坯连铸连轧工艺由于薄板坯 (厚度为50mm)连铸连轧时铸坯薄、拉速高,易产生纵向裂纹,因而造成板坯表面质量差,组织不均匀,限制了很多品种的生产。在对于表面光洁度要求不高的场合下，其产品能够部分取代冷轧产品，省去

29、冷轧各个环节。尤其坯料连续铸造后，在轧制前仅有一次补热，生产过程得到简化，降低了成本。为了扩大生产品种,将出结晶器的铸坯厚度增加到90mm,经软压下后减薄到70mm ,形成中薄板坯连铸连轧的生产方式,可实现铁素体轧制,能生产包晶钢等。中厚板坯连铸连轧也是在薄板坯连铸的基础上,将铸坯厚度增至90150mm,轧制工艺和设备配置接近常规工艺,使带坯温度和性能更均匀,生产品种不断扩大,逐步接近常规工艺生产的品种范围。薄板坯连铸连轧生产工艺具有的特点是: (1)生产能力适中,适合中型钢铁企业生产板材, 2流连铸机经济规模可达250万t左右；(2)布置紧凑、设备重量轻、厂房面积小、流程短、能源和动力消耗较

30、少、生产运行成本较低；(3)采用半无头轧制工艺 ,适合批量生产1.5mm以下薄规格热轧板 ,实现“以热代冷”；(4)生产一般用途板材和超薄带钢的市场竞争力较强。由于薄板坯连铸拉坯速度较高 ,因而铸坯易产生横向角裂和表面纵裂等缺陷 ,使带钢表面质量不及常规工艺产品水平；此外,也不利于生产要求压缩比较大的品种。目前,薄板坯连铸连轧生产的产品只能覆盖板材品种的70 %80 % ,还有相当一部分产品 ,如汽车面板、超深冲板和表面质量要求高的板材、高钢级管线板、奥氏体不锈钢板、部分高碳钢板等尚处于开发试验阶段。鉴于此,世界上已投产的40多条薄板坯连铸连轧生产线,中低档产品约占80%。中等厚度板坯连铸连轧

31、工艺的拉坯速度处于薄板坯与传统厚板坯之间,连铸坯内在质量有很大提高,板材质量优于薄板坯工艺。因此学术界认为,该工艺在理论上生产的产品质量有可能与常规工艺接近,可达到传统厚板坯的水平。1.5 热轧板带新生产工艺对轧机装备的要求热带钢连轧机在现代轧钢工艺中可以认为是比较成熟的技术和设备,装备的发展也是围绕着上述的一些新工艺进一步优化的过程,传统的热轧工艺与上述的一些新工艺相比,除在设备布置上带来变化之外,在温度制度、速度制度、变形制度上也有所变化,这些变化对轧机装备的设计提出了新的要求。薄板坯连铸连轧工艺的温度制度,较传统热轧带钢生产工艺有较大不同,板坯温度均匀,温差不大于10,且在轧制过程中板坯

32、头部进入轧机,板坯的其他部分仍在炉内保温,不存在温降问题。传统热轧带钢生产,由于在轧制过程中存在温度降,为避免因温度降造成的头尾温差,产生的厚度精度差,板形不好和性能不均匀一致等质量问题,在轧制过程中必须要升速轧制。而薄板坯连铸连轧工艺,不存在上述问题,轧机生产能力远大于连铸机的生产能力,即使两台连铸机供坯,轧机的生产能力也是有富裕的。因此没有必要进行升速轧制。薄板坯连铸连轧工艺中每架轧机压下率较传统热轧机的压下率高, 轧机负荷较传统轧机要高,这是由薄板坯连铸连轧采用大压下和高刚度轧制工艺决定的。但不采用升速轧制对轧机减少负荷有所帮助。在设计中要对机架、轧辊进行优化设计,特别是为降低轧制力在后

33、几架轧机上尽量采用小直径工作辊。在生产中由于轧制压力增加,板形控制与厚度控制比传统轧制有更高的要求。1.5.1 板形、板厚控制技术在新生产工艺中的应用板形控制是带钢轧机的关键技术,各轧机制造商在此方面都下大力气开发,呈现出多种板形控制技术。这些技术可大致分为工艺方法和设备方法。从设备方法来讲,主要有原始凸度法、液压弯辊法,调整轧辊凸度法,轧辊变形自补偿法,阶梯形支承辊法,抽动轧辊法,在线磨辊法,轧辊交叉法等。其中抽动轧辊法中的CVC、HC结合弯辊技术得到广泛应用,交叉辊法的PC轧机,其板形控制能力较强,综合性能优良,是目前发展较快的板形控制法,但交叉轧辊带来的较大的轴向力给设备设计带来不便,且

34、交叉机构较为复杂,是其得到广泛应用的巨大障碍。板厚自动控制技术方面,液压AGC已得到普遍的认可,采用短行程压下缸,以减少油柱高度提高响应速度,已成为业界的共识。1.5.2 除鳞技术的发展热轧带钢在轧制过程中除鳞效果的好坏,直接影响到带卷产品的质量。传统热轧带钢生产,均采用高压水除鳞系统,水压达1518MPa,采用多次除鳞,即粗轧前、精轧前及机架间进行除鳞。随着薄板坯连铸连轧工艺的出现,给除鳞技术带来了一个新课题,薄板坯的氧化铁皮在板坯表面很薄且很粘,氧化铁皮很难去除,因此高压水鳞系统水压高达到35MPa,在奥钢联的实验机组上水压曾高达55MPa。提高水压对除鳞有一定作用, 但带来一些问题, 如

35、高压系统的维修保养工作量增加,事故率增加。进一步优化除鳞机喷嘴到板坯表面的距离和角度,以达到更高的除鳞效果；开发新型高压水流量喷嘴,使水流压力高,且冲击到板坯表面的水量小,从而减少板坯表面温降,这是高压水除鳞设备的发展方向。1.6 板、带热轧机的分类板、带热轧机形势繁多，通常可分为特厚轧机（或宽厚板轧机）、中厚板轧机、中板轧机、叠轧薄板轧机、窄带轧机、行星轧机、炉卷轧机及连轧机等。从轧制工艺来说，有单张和成卷轧制之分。除特厚板和厚板轧机之外，现代化轧机多趋向于成卷轧机工艺，以提高生产率和成品质量。1.6.1 特厚板轧机和中厚板轧机特厚板和中厚板轧机多采用单基座四辊轧机，或在前面再增设一台二辊或

36、四辊轧机而构成双击座形式。生产产品除国防用钢板外，大量用于造船、大直径焊管、高压锅炉容器及大型建筑构件等。原料大多用初轧坯或扁锭，近年来也有使用连铸坯的。这种类型的轧机特点是轧辊辊身长，轧机刚度大，轧制是承受的载荷大。它的产品范围很大，从厚度4毫米到250毫米以上，甚至有的达到400毫米。例如2800轧机可以生产450毫米的中厚板，4200毫米轧机可以生产8250毫米的钢板。现代化的特厚板轧机所用的坯料重达45吨以上。轧辊辊身长度达5500毫米，支承辊直径达2000毫米牌坊立柱断面达10000，年生产能力单机座达150万吨，双机座达200吨。1.6.2 行星轧机板坯在快速加热炉中加热到所需温度

37、后，经过立辊轧边，高压水除鳞装置清除氧化铁皮后，由送料辊通过导板喂入行星轧机进行轧制。轧出的带材由精轧机平行星辊留下的周期性增厚部分。行星轧机与精轧机之间设有活套支持器，带钢与轧机间保持有均匀的张力。从精轧机出来的带钢，在运输辊道上由飞剪切去头尾，并喷水冷却到卷曲温度，送入卷取机卷成带卷。行星轧机除了典型的二辊式，尚有单辊行星轧机和双层行星辊的行星轧机，前者可以简化复杂的同步机构，后者据称可以不设精轧机。行星轧机可以热轧厚度26毫米的钢带（有时最小厚度可达0.8毫米）。目前国外轧辊辊身长度为1450毫米的行星轧机能生产宽度为1300毫米的带卷。轧制速度一般不大于2m/s。这种轧机的缺点是生产能

38、力不高，结构复杂，工作时振动大，设备磨损快，作业率低。优点是设备重量和厂房生产面积都较小，板坯经一个道次就能轧成薄板，压缩率高达90%以上，因此轧件头尾温差小，轧制温度容易控制。同时由于压下量大，轧制时轧件温度可上升大200,因此加热温度可较低。由于行星轧机具有以上特点，适于小批量、多品种特别是加工温度范围窄及难于变形的特属钢和高合金钢的生产。1.6.3 炉卷轧机炉卷轧机的工作机座前后部分，设有带保温炉的卷取机，因此可以在热状态下实现成卷带钢的可逆轧制。板坯在连续式加热炉中加热后，通过高压水除鳞，然后在二辊宽展轧机和带立辊的四辊万能轧机上分别轧制一定道次，将板坯成厚1020毫米的带坯，在飞剪机

39、上切除头尾，然后喂入带炉内卷取机的四辊可逆式精轧机进行可逆轧制。由于每道轧制轧件端部均需通过轧辊，因而每道次开始时都需以咬入速度（0.52.5m/s）轧制，使轧件端部容易进入卷取机。咬入后，卷取机与轧机同步升速到正常轧制速度，而在每道次终了时，必须及时制动，以轧件尾部进入保温炉内。这样频繁改变的操作制度必须依赖自动控制才能实现并限制了轧机速度的提高。一般在炉卷机上轧制35道次，轧成要求厚度后，通过运输辊道冷却到卷取温度，在成品卷取机上卷成钢卷。炉卷轧机的 优点是可以轧制变形温度单位较窄的难变形钢种，并且可以调节炉温，控制轧件的众轧温度；其次，与连轧机相比，设备重量轻，占地面积小。其缺点是轧机操

40、作复杂，金属烧损多，轧出带钢厚度偏差大，表面质量及板形均较差，生产能力也不高，因而影响到它的广泛使用。1.6.4 连续式轧机热带钢连轧机主要用来生产成品厚度为1.216（或0.825）毫米的热轧宽带钢。由板坯初轧机或连续铸钢机供给坯料。经过清理的板坯，在加热炉中加热到要求温度（约1250）后通过破鳞机清除加热时产生的氧化铁皮，再送到粗轧机组轧成厚度为2040毫米的带坯，然后由中间辊道输送到精轧机组上进行轧制。在进入精轧机前，先经飞剪切去头尾，经破鳞机清除中间辊道上形成的再生氧化铁皮，在精轧机组上轧成要求厚度的带钢通过输出辊道，经强制冷却到卷取温度（约600），并在卷取机上卷成钢卷，经过打捆，称

41、量，打印等工序，由链式运输机送到钢卷仓库对方冷却。宽带钢热连轧机按粗轧机组的不同配置可分为全连续式，半连续式和四分之三连续式，双可逆式粗轧机等型式。全连续式与半连续式相比，除生产能力更大外，还具有操作简单，成品质量较好的优点。近年来，出现了四分之三连轧机，除生产能力与全连轧机相仿外，还具有投资较省，适应性较大和适于分期建设等优点。现代化宽带钢热连轧机尽管设备重量大，投资高，建设时间长，但由于它具有生产能力大，经书收得率高及产品是质量稳定、操作简单、适于自动化等显著优点，因此获得广泛的应用。本次设计按照任务书要求主要设计四辊轧机机架结构及型式，相关零部件设计及校核。2 热连轧生产的工艺过程和设备

42、组成带钢热连轧生产作业线，按生产过程分为原料准备、加热、粗轧、精轧以及卷取五个区域，另外还有精整工段，其中设有横切、纵切和热平衡等专业机组，根据需要进行热处理。2.1 原料准备热连轧带钢所用的原料主要是连铸板坯和初轧板坯。由于连铸坯的诸多优点，加之比初轧坯物理化学性能均匀，且便于增大坯重，故对热带连轧更为合适，其所占比重日益增大。热带连轧机所用板坯厚度一般150300mm，多数为200250mm，最厚达350mm。近代连轧机完全取消了展宽工序，以便加大板坯长度，采用全纵轧制，故板坯宽度要比成品宽度大，由立辊轧机控制带钢宽度，而其长度则主要取决于加热炉的宽度和所需坯重。板坯重量的增大可以提高产量

43、和成材率，但也受到设备条件，轧件终轧温度和头尾允许温差，以及卷取机所允许的板卷最大外径等的限制。目前板卷单位宽度的重量不断提高，达到1530kgmm。2.2 板坯加热及设备组成由于成品质量和公差要求日需严格，因此板坯的加热质量也就越来越得到重视。连轧机的板坯加热设备，是由35座连续式或步进式加热炉组成。加热温度一般为12501280.连续式加热炉的优点是建造费用低，燃料消耗和动力消耗也较少，机械设备简单，便于维护；缺点是加热过程中钢坯与滑道接触造成局部黑印和容易产生钢坯低面划伤，板坯厚度相差不能太大，均热时带氧化铁皮较多，停炉检修时炉内钢坯排空困难及炉子长度受板坯最小厚度的限制等。当采用步进式

44、加热炉时，由于钢坯在炉内没有滑动，钢坯间保持有一定的间隙，步进机构动作可根据灵活变更，因而基本上消除了连续式加热炉所存在的缺点，同时也扩大了炉子的生产能力。目前，步进式加热炉炉底强度一般可达700800公斤/，最大产量可达420。现代化的加热炉均为多段式，各段温度能单独调节，并将均热段沿炉宽方向分成两个控制区，是板坯后段温度稍高于前端，以补偿轧制是的温降。近年来，加热炉开始采用电子计算机自动控制系统每块板坯的加热过程，使加热质量、燃料消耗、加热能力等更趋于理想。采用不同的上料方式将原料送到上料辊道，在上料辊道上有的设置清洗装置，用水冲洗板坯表面，有的也设置称量、打印设备，对板坯测重。板坯用推钢

45、机推入加热炉内，推钢机的两个推杆一般可以单独的联合操作，以适应推单排长坯和双排短坯的需要。现代化连续式加热炉炉长可达板坯厚度的280倍，推钢机的推力达400吨以上。步进式炉的出钢机只用来将板坯推入炉内，一次只退一块，因而设备可以大大减轻。2.3 粗轧机组粗轧机组的任务是将板坯轧制成符合精轧机组所要求的带坯。其质量要求：（1）表面清洁，彻底清除一次氧化铁皮。（2）侧边整齐，宽度符合要求尺寸。（3）带坯厚度达到精轧机组的要求，为此粗轧机组应尽量用大压下量，一般要完成总变形量的70-80%。粗轧区的布置形式是根据产量、板卷重量等诸多因素决定的。粗轧区的布置形式主要有全连续式、34连续式、半连续式和其

46、它形式。由于全连轧生产线过长，目前广泛采用的是12连轧和34连轧。(1)全连续式全连续式粗轧机通常由4到6架不可逆式轧机组成，前几架为二辊式，后几架为四辊式。全连续式粗轧机的布置形式主要有两种：一种是全部轧机呈跟踪式连续布置；另一种是前几架轧机为跟踪式，后两架为连轧布置。全连续式粗轧机在一、二代热轧带钢轧机中居多，因受当时的控制水平和机械制造能力的限制，粗轧机轧制速度较低，且都是以断面大、长度短的初轧板坯为原料，所以轧机产量取决于粗轧机的产量。全连续式粗轧机每架轧机只轧道，轧件沿一个方向进行述连续轧制，生产能力大，因此在当时发展较快。随着粗轧机控制水平的提高和轧机结构的改进，粗轧机的轧制速度提

47、高了，生产能力增大了，粗轧机的布置形式也发生了很大变化，相继发展了34连续式和半连续式。相比之下，全连续式粗轧机的优点就不明显了，而且其生产线长、占地面积大、设备多、投资大、对板坯厚度范围的适应性差等缺点更加突出，所以近期建设的粗轧机已不再采用全连续式。(2) 34连续式34连续式粗轧机由可逆式轧机和不可逆式轧机组成，其布置形式有2架轧机，3架轧机或4架轧机。34连续式粗轧机的轧制工艺是：板坯在可逆式轧机上往复轧制35道次，在不可逆式轧机上轧制l道次。34连续式粗轧机兼有全连续式粗轧机的优点，又克服了它的缺点，与其相比具有生产线短、占地面积小、设备少、投资省、对板坯厚度范围的适应性好等优点。且

48、生产能力也不低，适应于多品种的热轧带钢生产。我国热轧宽带钢粗轧机采用34连续式布置的有宝钢2050mm、武钢1700mm、太钢1549mm。(3)半连续式半连续式粗轧机由1架或2架不可逆式轧机组成。半连续式粗轧机与34连续式粗轧机相比，具有设备少、生产线线短、占地面积小、投资省等特点，且与精轧机组的能力匹配较灵活，对多品种的生产有利。近年来，由于粗轧机控制水平的提高和轧机结构的改进，轧机牌坊强度增大，轧制速度也相应提高，粗轧机单机架生产能力增大，轧机产量已不受粗轧机产量的制约，从而半连续式粗轧机发展较快。我国热轧宽带钢粗轧机采用半连续式布置的有宝钢1580mm鞍钢1780mm、攀钢1450mm

49、、武钢2250mm。(4)其他形式粗轧机除了以上3种基本布置形式粗轧机的布置形式外，还有逆道次式和紧凑式。2.4 精轧机组坯进入精轧机组之前，首先要进行测温、测厚并接着用飞剪切去头部和尾部，切头目的是为了去除由于温度过低的前端引起的辊面压痕和轧件辊印划伤等缺陷，并防止“舌头”、“鱼尾”卡在机架间的导卫装置或辊道缝隙和卷取机缝隙中，有时还要切去后端，以防后端的“鱼尾”或“舌头”给卷取及其后的精整工序带来困难。带钢坯切头后即进行除鳞，现在轧机在飞剪与第一架精轧机间设置高压水除鳞箱以及在精轧机前几架之前设有高压水喷头清除次生氧化铁皮，除鳞后进去精轧机轧制，精轧机一般是由6-7架四辊轧机组成连轧。目前

50、，轧制工序中采取低速穿带再与卷取机同步升速进行高速轧制，使得轧制速度大幅提高。目前末架的轧制速度一般已提高到24m/s，最大可达到28m/s。为了保证轧辊与机座有足够的强度和刚度，需增大辊径和立柱断面。目前精轧机架增多，头几架压下量和轧制力矩增大，为保证扭转强度便于咬入，要求增大工作辊径，特别是前几架工作辊径，后面的轧机，由于压下量变小，可采用较小的工作辊径。为适应高速轧制，必须有相应的速度快，准确性高地压下系统和必要的自动控制系统，才能适应轧制中及时而迅速准确的调整各项参数变化的需要。精轧机压下装置有电动压下和液压压下，液压压下优点是调节速度块、灵敏度高、惯性小、效率高、其响应速度比电动压下

51、块的多，因此，逐渐被采用。但由于其维护较困难，控制范围又受到液压缸的活塞杆的限制，所以有的轧机将液压与电动压下结合使用，以电动压下为粗调，液压压下为精调。对于轧机轧辊的更换周期取决于轧机的产量，精轧机工作辊一般约为四小时，轧制1500-3000吨成品换辊一次，支持辊一般使用7-15天更换一次。为快速换辊，现在多采用转盘式和小车横移式换辊机构。为使带钢厚度及机械性能均匀，必须调整轧机出口速度以控制终轧温度，即使带钢首尾保持一定的终轧温度，在机架间设有在喷水装置也可起一定作用。精轧入口和出口处设有温度测量装置，精轧后设有测宽仪和X射线测厚仪。测厚仪与轧机架上的测压仪、活套支持器、速度调节器及厚度自

52、动调节装置组成厚度自控系统，以控制带钢厚度精度。2.5 轧后冷却和卷取精轧机以高速轧出的带钢经过输出辊道，采用层流冷却法在数秒的时间里冷却到卷取温度，然后卷成板卷，再送去精整加工。3 轧机机架热带钢连轧机分粗轧和精轧两个机组。粗轧机组工作机座的结构形势有立辊机座、二辊式水平机座、二辊万能式机座和四辊万能式机座。精轧机组均为四辊式机座。热带钢连轧机的四辊式工作机座是传动工作辊的，支承辊主要用来承受轧制压力。工作机座由轧辊、轧辊轴承及轴承座、轧辊调整机构（包括压下机构和平衡装置）、机架、导卫装置、换辊装置、活套支持器等组成。其中轧机机架式轧机工作机座中尺寸和重量最大的部件，其重量约占整个工作机座重

53、量的4550%。轧钢机机架是工作机座的重要部件，其尺寸及重量最大，机架牌坊约为机架重量的7080%，为工作机座重量的3040%，为轧机主机列重量的2025%。轧辊轴承座及轧辊调整装置等都安装在机架上。机架因为要承受轧制力，所以必须有足够的强度和刚度。根据轧钢机型式和工作要求及结构不同，轧钢机机架分为闭式和开式两种。3.1 闭式机架闭式机架如图3.1所示，它是一个整体框架，因为具有较大的强度和刚度，主要用于大型初轧机，板坯轧机和板带轧机。对于板带轧机来说，为了提高轧制精度，需要有较高的机架刚度。对于某些小型轧机和线材轧机，也往往采用闭式机架，以获得较好的轧件质量。采用闭式机架的工作机座，在换辊时

54、，轧辊是沿其轴线方向从机架窗口中抽出或装入，这种轧机一般都设有专用的换辊装置。图3.1 闭式机架见图根据加工及运输的条件，机架牌坊有整体式和组合式。整体式铸造机架应用得最广如图3.2。组合式机架有三种基本形式：一是焊接式，如图3.3为4200特厚板轧机机架简图，每片机架重320t，分四块用电渣焊焊成整体。图3.4为5590特大型板材轧机机架简图，每片机架中590t，由于受到制造及运输条件的限制，牌坊采用组合式，两个立柱及上、下横梁用大型螺栓热装连接，以止口定位，并用斜楔固紧。图3.5为本次设计的机架。图3.2 整体铸造机架图3.3 焊接式机架图3.4 组合式机架 图3.5 本次设计的机架3.2

55、 开式机架开式机架由机架本体和上盖两部分组成如图3.6，它主要用在横列式轧机上，其主要优点是换辊方便。因为，在横列式轧机各机座紧靠在一起，沿轧辊轴向换辊时困难的，采用开式机架，只要拆下上盖，就可以很方便地将轧辊从上面吊出或装入。开式机架的主要缺点是刚度较差。影响开市机架刚度和换辊速度的主要关键是上盖的联接方式。常见的上盖联接方式有五种图3.6 开式机架上盖联接方式a螺栓联接；b立销和斜楔；c套环和斜楔联接；d横销和斜楔联接；e斜楔联接图3.6a是螺栓联接的开式机架，机架上盖（上横梁）用两个螺栓与机架立柱联接。这种联接方式结构简单，但因螺栓较长，变形较大，机架刚度较低。此外，换辊时拆装螺母较费时

56、。图3.6b是立销和斜楔联接的开式机架，其换辊比螺栓联接方便。图3.6c是套环和斜楔联接的开式机架，与上述两种形式相比，取消了立柱和上盖上的垂直销孔，用套环代替螺栓或圆柱销。套环的下端用横销铰接在立柱上，套换上端用斜楔把上盖和立柱联接起来。这种结构换辊较为方便。由于套环的断面可大于螺栓或圆柱销，轧机刚性有所改善。图3.6d是横销和斜楔联接的开式机架，上盖与立柱用横销联接后，再用斜楔楔紧。其优点是结构简单，联接件变形较小。但是，在楔紧力和冲击力的作用下，当横销沿剪切断面发生变形后，拆装较为困难，使换辊时间延长。图3.6e是斜楔联接的开式机架，与上述各种形式的开式机架相比有以下优点:（1）由于联接件数量少、变形小，使上盖弹跳值减少。（2）联接件结构简单，联接坚固。（3）机架立柱横向变形小，在打紧斜楔后，机架立柱上部被斜楔和机盖止口紧紧挤住，大大减小了立柱的横向变形。由上可知，斜楔联接的开式机架，除了换辊方便外，还具有较高的刚度，故称为半闭口机架。这种机架使用效果较