四辊冷轧机压下系统设计

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1 绪 论 1.1 选题背景

钢产量是一个国家经济实力的体现，为了生产更多的钢材就要有更先进的炼钢轧钢技术，现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专业化和大型化,产品质量高,消耗低。这是对钢材要求不断提高产品产量和质量，提高劳动生产率，降低原材料和能源消耗以及产品成本的发展结果，这也是和轧钢设备制造水平有关的重型机器制造，电机制造，计算机自动控制以及液压等科学技术的发展密切相关的。所以制造优秀的轧机是是提高钢产量的一个重要方式，为了轧制出理想的轧件必须有良好的压下装置进行轧辊的调整，所以我选择的课题是设计冷轧机压下系统，良好的压下系统能够确保轧制出精度高质量好的轧件。

1.2 国内外研究成果

60年代以来轧机在设计、研究和制造方面取得了很大的进展，使带材冷热轧机、厚板轧机、高速线材轧机、H型材轧机和连轧管机组等性能更加完善，并出现了轧制速度高达每秒钟 115米的线材轧机、全连续式带材冷轧机、5500毫米宽厚板轧机和连续式 H型钢轧机等一系列先进设备。轧机用的原料单重增大，液压 AGC、板形控制、电子计算机程序控制及测试手段越来越完善，轧制品种不断扩大。一些适用于连续铸轧、控制轧制等新轧制方法，以及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中。1480年意大利人 达·芬奇（Leonardo da Vinci）设计出轧机的草图。1553年法国人布律列尔(Brulier)轧制出金和银板材,用以制造钱币。此后在西班牙、比利时和英国相继出现轧机。图1为1728年英国设计的生产圆棒材用的轧机。英国于1766年有了串列式小型轧机，19世纪中叶，第一台可逆式板材轧机在英国投产，并轧出了船用铁板。1848年德国发明了万能式轧机，1853年美国开始用三辊式的型材轧机（图2），并用蒸汽机传动的升降台实现机械化。接着美国出现了劳特式轧机。1859年建造了第一台连

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轧机。万能式型材轧机是在1872年出现的；20世纪初制成半连续式带钢轧机，由两架三辊粗轧机和五架四辊精轧机组成。

四辊轧机现在很普遍，在热轧钢板，冷轧板带中广泛应用。四辊轧机机座由四个位于同一垂直平面内的水平轧辊组成，轧制是在两个工作辊中间进行的，多数为工作辊驱动，支承辊则靠与工作辊相摩擦旋转。近年，冷轧带钢开始采用支承辊传动。机架刚度大,辊系采用轧机专用轴承,压下蜗轮为二次包络面,压下力大 ,适用于开坯中轧及精轧,是轧制普碳钢、合金钢、不锈钢、铜、铝等理想的轧机设备。轧辊的位置需要调整以保证轧件按给定的压下量轧出所要求的断面尺寸，尤其在初轧机，板坯轧机，万能轧机上，几乎每轧一道都需要调整轧辊辊缝。调整轧辊与辊道水平面间的互相位置，在连轧机上还要调整各机座间轧辊的相互位置，以保证轧线高度一致，保证有槽轧辊对准孔型。在板带轧机上要调整轧辊辊型以减小板带材的横向厚度差并控制板型。

轧辊调整装置的作用主要是调整轧辊在机架中的相对位置，以保证要求的压下量、精确的轧件尺寸和正常的轧制条件。压下装置也称上辊调整装置，它是用途最广的一种轧辊调整装置，安装在所有的二辊、三辊、四辊和多辊轧机上，就驱动方式而言，压下装置可分为手动的、电动的、和液压三类。

手动压下装置大多数用于型钢轧机上，也用于小型热轧或者冷轧钢板的带钢轧机上。轧辊的手动调整通常可用移动楔块，转动压下螺丝或转动压下螺母等方法来实现。手动压下装置的优点是结构简单、价格低廉。缺点是体力劳动繁重，压下速度和压下能力较小。

电动压下装置是由电动机通过齿轮减速箱或蜗轮减速箱或行星轮减速箱传递运动，它可以用于所有的轧机上，其优点是移动距离可以较大的数值，速度和加速度亦可达到一定的要求，压下能力较大。缺点是结构复杂、反应时间较长、效率较低。

液压压下装置主要用于冷、热板带轧机上，其主要特点是具有较高的响应速度，很短的反应时间，很高的调整精度。但其费用较高，控制的行程有限。

20多年来,我国国民经济的高速发展带动了国内金属加工工业的快速发展,也促进了国内轧制技术的不断进步。目前国内的轧制生产企业正进入一个重整状态,大量的投资用于更新技术和设备。除大、中型轧制企业引进先进的国外加工设备外,更多的中、小型轧

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制企业购买的是国产设备,从而大大刺激和促进了我国铝加工设备的自主设计和研制,也不同程度地促进了国产轧制设备的技术进步。

近年来由于强力冷轧机的发展(主电机功率 及压下能力加大),单机架可逆冷轧及双机架可逆冷轧机已成为发展趋势.由于机架数目的减少,仪表配置容易齐全,因而控制方案灵活多变,不仅设备投资大为减少,而且保证了产品质量.北京科技大学高效轧制国家工程研究中心的\小冷轧项目\就是在这种背景下确立的目的是对冷轧机组的国产化摸索一些经验和作法,以供国内钢厂新建 或改造时鉴和参考.机组由左右卷取机,左右张力计,中间张力计,4辊冷轧机,4/18辊可换冷轧机,上卷,卸卷小车,联合齿箱,左右测厚仪及激光测速仪等组成.机组并设有液压压下专用液压站和通用液压站及工艺润滑站. 带钢张力的控制精度对带钢冷连轧机轧制稳定性和成品带钢的质量有着极大的影响.它一般可分为直接张力控制和间接张力控制两种类型前者是通过张力计直接检测张力的实际值,经张 力控制器送人系统构成闭环控制;后者则是通过控制其他参数而间接达到恒张力控制,它包括最大力矩法和恒电流恒电势两种控制法.

1.3 课题研究的内容

本次研究的课题为四辊可逆轧机压下系统设计，本次主要设计电动压下系统。设计的主要内容有：首先通过实习和所查资料确定设计方案并进行方案评述; 其次根据所给定的基本参数计算轧制力以及选择电动机容量;设计压下螺丝和压下螺母并进行强度和刚度校核;选择轴承并进行寿命校核；设计蜗杆传动和减速器中的齿轮传动，并进行环保性和经济性分析。

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2总体方案设计

四辊轧机现在很普遍，在热轧钢板，冷轧板带中广泛应用。四辊轧机机座由四个位于同一垂直平面内的水平轧辊组成，轧制是在两个工作辊中间进行的，多数为工作辊驱动，支承辊则靠与工作辊相摩擦旋转，近年，冷轧带钢开始采用支承辊传动。轧辊调整装置的作用主要是调整轧辊在机架中的相对位置，以保证要求的压下量、精确的轧件尺寸和正常的轧制条件。压下装置也称上辊调整装置，它是用途最广的一种轧辊调整装置，安装在所有的二辊、三辊、四辊和多辊轧机上，就驱动方式而言，压下装置可分为手动的、电动的、和液压三类。

手动压下装置大多数用于型钢轧机上，也用于小型热轧或者冷轧钢板的带钢轧机上。轧辊的手动调整通常可用移动楔块，转动压下螺丝或转动压下螺母等方法来实现。手动压下装置的优点是结构简单、价格低廉。缺点是体力劳动繁重，压下速度和压下能力较小。

电动压下装置是由电动机通过齿轮减速箱或蜗轮减速箱或行星轮减速箱传递运动，它可以用于所有的轧机上，其优点是移动距离可以较大的数值，速度和加速度亦可达到一定的要求，压下能力较大。缺点是结构复杂、反应时间较长、效率较低。

液压压下装置主要用于冷、热板带轧机上，其主要特点是具有较高的响应速度，很短的反应时间，很高的调整精度。但其费用较高，控制的行程有限。

由于此次设计为小型轧机考虑到成本和效率，所以采电动压下装置。 电动压下也有许多的传动方式，有蜗轮蜗杆传动和齿轮传动等，下图显示了两种压下装置一种是双电机的电动压下，一种是单电机的电动压下。