热轧卷编机矫直机的设计

热轧卷编机矫直机的设计

2热轧板材矫直机设计在本文中，我们分析并计算了一种带有代表性的钢冷铬机。热轧分卷机组是热连轧车间精整区的重要机组,它所起的作用是将热轧后的带钢卷分成数个小卷,以便符合客户的条件。五棍热轧板材矫直机是该机组的主要设备之一,以下就该设备的设计过程及其安装调试中出现的故障进行说明。热轧板材矫直机采用平行辊式结构,针对热轧板材厚度偏大,相对精度要求低的特点,粗轧时采用单层辊,对于不同的板材,选择不同的辊径、辊身长度、辊距和轧辊数量,矫直速度也根据板材的规格和产量要求而定。该设计针对的板材参数如下:板材的宽度b=800～1400mm;板材厚度h=1.5～12mm;板料的材料屈服极限σs=490MPa。参考板材弯曲变形时的曲率半径1ρ=2σsEh(1)1ρ=2σsEh(1)式中E——材料的弹性模量。从式(1)可见,当材质一定时,弹性模量和屈服极限为常量,而h愈小,反弯曲半径ρ也愈小,相应的辊径、辊距就愈小。由于设计矫直机所能矫正的板材厚度有一定的范围,所以设计时可按照所能矫直的最薄板材确定轧辊直径D及轧辊之间的距离t,最后一定要用板材最大厚度校正轧辊的强度。以下说明了该矫直机的主要参数设计程序。2.1用小逆差当为了确保轧件反向弯曲得到比原始弯曲曲率1/ρ更大的曲率,D取值要小些,取D=ρ/1.25。由式(1)可得D=Eh2.5σs=252D=Eh2.5σs=252mm(2)修正为260mm,其中为确保不同厚度的板材均能矫正,取h=1.5mm。2.2u3000表达辊子强度辊距t的选择对矫正质量有着重要的影响。确定辊矩t时,既要考虑到钢材的矫正质量,也要考虑辊子的强度条件。最小允许辊距tmax受到强度条件的限制,最大允许辊距tmin则受矫正质量的限制。根据公式t=Dψ≈300t=Dψ≈300mm(3)式中ψ——比例系数,薄板取ψ=0.9～0.95;中厚板取ψ=0.7～0.9,此处取ψ=0.87。2.3ax大100400mm按照一般板材矫正要求,辊身长度取值比板材最大宽Bmax大100～300mm,即L=Bmax+(100～300)mm。此处因对板材的找中控制水平的提高,辊身长度L取1530mm,比板材加宽130mm。2.4减少辊子数量增加辊子数目意味着增加金属的反弯次数,同时有利于提高矫正质量,但也增加了金属的加工硬化程度和矫正功率。因此,根据对板材质量的具体要求而定,在能满足矫正质量要求的前提条件下,尽量使辊子数量减少,这样也会使结构简单,制造成本降低。因此,参照板材的宽厚比(即b/h),辊数取为5个。2.5矫直速度的确定机组速度主要根据生产率确定,同时还应考虑到被矫正产品的种类、温度等因素。一般来说,矫正0.5～4mm的板材取矫直速度为6～0.5m/s;矫正4～30mm的板材矫直速度取为1～3m/s。本机组取为6.7m/s(板厚为1.5～4.5mm)和4.5m/s(板厚为4.5～12.7mm)2种可调速度。2.6总合力及最大压力pmisa矫正时作用在矫正辊上的压力P可利用被矫正板材所需的弯曲力矩来计算。根据公式P=53(n−2)σsbh2L(4)Ρ=53(n-2)σsbh2L(4)以及Pmax=2bh2Lσs(5)Ρmax=2bh2Lσs(5)可求出所有辊子的总合力P及第3辊承受的最大压力Pmax,式中相关的参数取值可参见前面部分。结果由式(4)可得总合力为1.9×106N,由式(5)可得最大压力为7.5×105N。2.7辊子转速、辊径、压下量设计传动总功率由3部分组成:(1)使钢材产生塑性变形的矫正力矩所需的矫直功率N1=σs204EvbhKsΝ1=σs204EvbhΚs其中Ks=2.5;b=1400mm;h=12mm;E=2.1×105MPa;v=4.5m/s。(2)辊子沿钢材的滚动摩擦力矩造成的功率消耗N3=Pmn975000Ν3=Ρmn975000式中m——辊子与钢材的滚动摩擦系数,m=0.8mm;n——辊子的转速,n=60vπD=330r/minn=60vπD=330r/min。(3)辊子轴承的摩擦力矩造成的功率消耗N2=Pμd2n975Ν2=Ρμd2n975式中μ——辊轴轴承摩擦系数,μ=0.005(滚子轴承);d——矫正辊辊颈直径,d=0.1675m。经计算得总功率:N=N1+N2+N3=199.3kW。板材由开卷机开卷后,通过穿台机进入入口夹送辊,之后经侧导板使板材沿中心线运行,可使矫直辊的长度缩短。矫直机采用框架式焊接结构,相应地在保证刚度的前提下减轻了整机的重量,缩短了制造周期。根据每个辊子压下量的不同,采用了小变形量矫正方案,所谓小变形量矫正方案即假设矫直机上排工作辊每个辊子均可单独进行调整,且每个辊子压下量的调整原则是使进入该辊的钢材经过反弯和弹复之后,其最大原始曲率应该完全消除。下三辊在同一个轴承座,上辊分别调整的结构,由此保证板材矫直质量。矫直辊采用鼓形辊,即辊面为弧线状,以保证矫直过程中矫直辊变形后,辊面与板材仍为直线接触。每个上辊的压下量调整使用电动微调,而大行程的升降调整是由2个液压缸分别提升两侧的轴承座。为保证两侧能够平行升降,采用了同轴齿轮齿条平行机构,压下量数据是由脉冲发生器反馈到控制台,实现自动设定调整。机架的上横梁也是压下涡轮蜗杆减速机的箱体。3导向柱的压下和油气动力在现场试车时,出现了压下装置沿着导向柱漏油的现象。压下调整的工作过程是通过电机传动蜗杆涡轮,涡轮的内孔与定位套为螺纹联接,涡轮转动使定位套上下移动,从而实现定位。当要求压下时,液压缸动作,连接导向柱的活塞杆下落,使活塞杆的轴肩端面接触到定位套的上表面处,因导向柱直接与上矫直辊的轴承座连接,所以可以定位上辊的高度位置。确定开口度大小,调整定位套的上下位置,即可得到上辊不同的压下量,每确定一个压下量,液压缸动作一次,活塞杆带动导向柱运行一次。漏油发生在导向柱与减速箱体下表面的密封处,该处密封圈是骨架密封,主体材料是聚胺脂,在导向柱滑动处连续漏油,且表现为不均匀,不稳定状态。针对该问题,分别进行了如下检测:对导向柱原始密封处的侧隙的实测;压下液压缸活塞杆及导向柱的自身同轴度;同步齿轮轴键槽同轴度测量。再结合现场漏油情况,经分析得出产生漏油的直接原因是由于压下装置中导向柱的垂直度误差偏大,导致其在运动过程中产生摆动,进而挤压密封圈,造成密封失效,引起漏油。所以产生该问题的原因是导向柱的垂直度不符合要求。4导向柱的垂直度经过对测量数据分析得知,产生该问题的原因是由于连接液压缸的部件尺寸误差超出允许值许多,使液压缸无法保持垂直,影响到导向柱的垂直度;同步齿轮轴的键槽不同轴,使导向柱在运动过程中产生位移形变;原结构在密封处无导向套,导向杆依靠密封圈完成,造成密封圈磨损。针对问题分别进行如下改进措施:用软胶管代替钢管,以保证液压缸活塞杆垂直,确保导向柱垂直;修正同步齿轮键槽的同轴度,排除对导向柱的影响;对密封装置进行改进,增加一导向套,保证导向柱的垂直位移。再次运行,故障消除。1矫直机的分类及特点钢板在加热、轧制、热处理以及各种精整加工等加工过程中,由于塑性变形不均匀,加热和冷却不均匀,运输和堆放、板材成卷放置等原因,致使轧制出来的产品常常产生不同程度的弯曲、瓢曲、波浪弯等塑性变形,使其内部产生残余应力。为此,轧后钢材必须经过矫正,以达到国家规定的质量标准。所以,要求一种专用的机械设备进行矫正加工,即矫直机。对于不同品种规格的轧材,需采用不同结构形式和不同规格的矫直机。所以矫直机的结构形式多种多样,矫直方式也不尽相同,就其用途和工作原理可分为:(1)压力矫直机;(2)辊式矫直机;(3)管棒材矫直机;(4)张力矫直机;(5)拉伸弯曲矫直机;(6)扭转矫直机。各种矫直机的结构形式也千差万别,就是矫直同一类