《軋制成形設備》課件：第2章-1

1、 軋輥是軋機上較貴重的易耗零件，其機加工和熱處理工序都很繁重。因此合理選擇軋輥的的尺寸和結(jié)構(gòu)，正確地選擇軋輥材料，盡可能精確地計算軋輥的強度、剛度是軋機設計、正確使用、維護過程中極其重要的一環(huán)，是我們專業(yè)必須掌握的一部分知識。 這部分我們主要講述以下幾方面的內(nèi)容：（1）軋輥概述；（2）軋輥的類型與結(jié)構(gòu)；（3）軋輥的參數(shù)；（4）軋輥的重車率；（5）軋輥的材質(zhì)；（6）軋輥的強度計算；（7）四輥板帶軋機工作輥偏移量的確定。中小型支承輥冷軋工作輥 最高光潔度可達到 R0.01 花紋板軋輥型鋼軋輥 1、軋輥所受的載荷a.機械載荷。承受較大的軋制壓力、軋制力矩。有時還有動載荷，如咬入瞬間以及軋制速度變化時

2、，具有周期性的特點。b.熱載荷。熱軋時，軋輥輥身交替受到軋件高溫和冷卻水的作用，從而產(chǎn)生熱循環(huán)應力，易在軋輥表面形成網(wǎng)狀裂紋。比如熱軋鋼時，其軋件的溫度通常在1100至1200之間，而冷卻水的溫度則只有幾十度。c.摩擦磨損。軋件表面與軋輥間的相對滑動引起摩擦磨損。軋制過程中的前滑、后滑、咬入以及卡鋼等，均能引起軋件表面與軋輥間的相對滑動，致使軋輥輥身產(chǎn)生劇烈磨損。a.磨損失效。軋輥在正常使用條件下，軋輥使用一定時間以后，需對軋輥進行重車、重磨，當磨損達到軋輥允許的總重車量后，就會因輥身的表面硬度喪失和強度削弱而報廢。b.折斷。主要由于軋制壓力過大和應力集中。其斷裂原因有兩點： 屬于軋輥材料或軋

3、輥制造質(zhì)量的原因，比如軋輥內(nèi)部有鑄造縮松、縮孔、以及裂紋等； 軋制工藝、軋輥使用、操作不當?shù)?。軋輥的幾種斷裂形式(P28)2 2、軋輥的破壞、失效主要形式、軋輥的破壞、失效主要形式 攀成鋼棒材車間2009年7月10日軋輥案例，此軋輥為新軋輥7月9日檢修更換。a.材料要求：具有較高的強度和耐磨性能。軋輥在軋制過程中承受著金屬變形抗力而引起的交變應力的作用，因此材料需要較高的強度。從上面軋輥的工作特點可知，軋件表面與軋輥間的相對滑動致使軋輥輥身產(chǎn)生劇烈磨損，因此還要求材料具有較高的耐磨性。b.結(jié)構(gòu)要求：具有足夠的剛度和制造、安裝精度。軋輥在軋制過程中的彈性變形及其形狀和位置誤差，對軋材的精度有直接

4、影響，因此要求軋輥具有足夠的剛度和制造、安裝精度。3、對軋輥的要求1、類型A. 軋輥按軋機類型分a.板帶軋機軋輥：輥身呈圓柱形。b.型鋼軋機軋輥：輥身上有刻槽。a.實心輥。無內(nèi)孔，較普遍b.空心輥。有內(nèi)孔，1.主要便于預熱和冷卻軋輥2.工藝孔，即使軋輥經(jīng)熱處理后的內(nèi)應力分布均勻，以及在軋輥表面淬火時，可對軋輥通水內(nèi)冷，提高淬火效果。內(nèi)孔作用：B. 按有無內(nèi)孔分 鑄造輥離心鑄造 鍛造輥 鑲套輥 堆焊軋輥 粉末冶金軋輥 噴射沉積復合軋輥鑲套輥堆焊軋輥C.按制造方法分軋輥由輥身、輥頸、輥頭(軸頭)三部分組成。輥輥身身2、結(jié)構(gòu)(1).輥身工作部分，直接與軋件接觸。不同類型的軋機具有不同的輥身形狀 型鋼

5、軋機有槽輥身 板帶軋機圓柱輥身對于板帶軋機，有時為了控制板型，還做成微凹、微凸的輥身。 熱軋板帶軋輥輥身微凹，當受熱膨脹時，可保持較好的板型。 冷軋板帶軋輥輥身微凸，當受力彎曲時，可保持較好的板型。(2).輥頸 支承部分，安裝在軸承中。 形狀有圓柱形和圓錐形，與選用的軸承有關。 圓柱形：滑動軸承，滾動軸承 圓錐形：液體摩擦軸承，錐度通常為15。 輥頸與輥身交界處是應力集中部位，屬于薄弱環(huán)節(jié)，應有過渡圓角。(3).輥頭(軸頭) 傳遞扭矩，與聯(lián)接軸相接。 形狀有梅花型、萬向節(jié)型、帶雙鍵型三種，與聯(lián)接軸有關。 當軋輥不轉(zhuǎn)動扭矩時（如工作輥驅(qū)動的支承輥），以及只有單側(cè)傳動時，軋輥可以不做成專門的輥頭，

6、而僅在輥頸外留有可供換輥的起吊部分。 軋輥尺寸參數(shù)包括輥身直徑、輥身長度、輥頸直徑、輥徑長度、輥頭尺寸等，其中輥身直徑和輥身長度是表征軋輥尺寸的基本參數(shù)，所以我們先看輥身直徑與輥身長度的確定。1、輥身直徑D和輥身長度L的確定 對型鋼軋機，軋輥直徑越大，可刻槽就越深，也就有軋出更大規(guī)格的型材，故軋輥的直徑可反映該軋機所能生產(chǎn)的品種規(guī)格。對板帶軋機其輥身長度才能反映軋機所能生產(chǎn)的品種規(guī)格。因此在確定輥身尺寸時，對有刻槽的初軋機和型鋼軋機，先確定最重要的參數(shù)輥身直徑D，對板帶軋機，也是先確定最重要的參數(shù)輥身長度L。在確定輥身參數(shù)之前，先看看兩個與輥身直徑相關的概念.名義直徑（公稱直徑）D：型鋼軋機是

7、指人字齒輪座的中心距或人字齒輪的節(jié)圓直徑。初軋機則是指輥環(huán)外徑。工作直徑Dg：軋輥與軋件接觸變形而直接工作的直徑。板帶軋機：Dg輥環(huán)外徑初軋機：Dg孔型槽底直徑復雜斷面型鋼軋機：Dg接觸面的平均值對于有槽軋輥，為了防止軋輥切槽過深而影響強度，要求：D/ Dg1.4A. D的確定 根據(jù)以下三方面的確定D(1). 初軋機與型鋼軋機軋輥的D與La.強度條件，軋輥各處的計算應力應小于許用應力。 通常材料力學的許用應力是材料的強度除以安全系數(shù)，為了保證軋輥的強度，并考慮到軋制時的沖擊負荷、應力集中和疲勞等因素的影響，通常安全系數(shù)較大，取n=5。b. 咬入條件式中h ：壓下量 ：最大允許咬入角，不同的軋制

8、條件下取值不同，具體取值可教材P16表2.1-1。c. D/ Dg1.4 u最后對輥身直徑進行標準化，如初軋機有750、850、1150等，橫列式型鋼軋機有300、500、650、800。 初軋機與型鋼軋機的軋輥輥身長度與孔型布置的數(shù)目和軋輥強度有關，輥身越長，可配置的孔型數(shù)目愈多，但降低了軋輥的彎曲強度，根據(jù)各類軋機的用途及分工不同，其輥身長度與軋輥的名義直徑的比值L/D也不相同 初軋機：L/D2.2-2.7 型鋼軋機：粗軋L/D2.2-3.0 精軋L/D1.5-2.0軋輥輥身直徑與輥身長度的最終確定，都必須通過強度驗算。B. L的確定A. L的確定 輥身長度是表征板帶軋機的特征的重要參數(shù)，

9、板帶軋機軋輥的輥身長度應與所軋板帶的寬度相適應，輥身長度L應大于所軋板材的最大寬度bmaxLbmax其中為隨板帶寬度而異的余量。bmax200mm, =50mmbmax200mm, =100-200mm的具體取值應考慮軋機的裝機水平，有無張力和工人操作水平等因素。 對于板帶軋機的輥身參數(shù)，先確定輥身長度L，然后我們再根據(jù)強度、剛度和有關工藝條件來確定其直徑D。(2)、板帶軋機軋輥的L與D通常四輥軋機支承輥的輥身長度與工作輥的輥身長度相等，對無彎輥裝置的中小型冷帶軋機，為了減少帶材的同帶差、增大軋機的橫向剛度，有時將支承輥輥身長度設計成小于工作輥輥身長度。四輥軋機支承輥：輥身長二輥軋機：軋輥直徑

10、可根據(jù)咬入條件及軋輥的強度來確定，與初軋機、型鋼軋機的軋輥輥身直徑確定方法相同。四輥軋機：D1：工作輥輥身直徑，D2：支承輥輥身直徑 在確定輥身直徑時，特別是工作輥直徑時，除了考慮咬入條件、強度條件外，還應考慮軋機軋出的最小板厚hmin ，當輥身直徑過大時，軋輥的壓扁變形較大，無法軋出所需的薄板，因此D1應盡量小。 B. D的確定 軋輥產(chǎn)生彈性壓扁時可能軋制的最小板厚。在一定軋機上軋制一定的產(chǎn)品時，隨著板帶的逐漸變薄，壓下越來越困難。當板帶薄至某一限度后，不管如何旋緊壓下螺絲或加大液壓壓下的壓力，不管反復軋制多少道，由于軋輥產(chǎn)生彈性壓扁而不可能再使產(chǎn)品變薄。這一極限厚度稱為最小可軋厚度。 按斯

11、通(MDStone)推導的計算公式，最小可軋厚度：hmin=3.58DK / E 公式中D為工作輥直徑；為摩擦系數(shù)；K為金屬平面變形抗力；E為機械彈性模量。冷軋時，D1與hmin存在一定的關系，根據(jù)經(jīng)驗 帶張力軋制：D1（1500-2000）hmin 無張力軋制：D11000hmin此外，D1還可由斯通(MDStone) 公式確定式中 E：軋輥的彈性模量 hmin：帶材最小厚度 f：軋輥與帶材間的摩擦系數(shù) k：帶材的條件屈服極限，k=1.15 s Pa p ：平均張力。 p （T0T1）/2Pa 其中T0后張力，T1前張力。 四輥軋機的D1、D2也可根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定，對165臺軋機進行了統(tǒng)計，

12、其統(tǒng)計數(shù)據(jù)為：厚板寬帶鋼軋機冷軋板帶粗軋精軋L/D13.2-4.51.7-2.82.4-2.82.5-2.9D2/D11.6-2.01.3-1.51.9-2.12.5-2.9支承輥直徑D2：是決定工作機痤彈跳值的主要參數(shù)，取決于所需剛度與強度。D2k/0.3其中k：軋機所需的剛度系數(shù)。2、軋輥輥頸尺寸d和輥頸長度l的確定3、輥頭型式與尺寸自學10min P18-19 在軋制過程中，由于軋輥表面磨損，經(jīng)過一定時間后，表面光潔度、平直度等下降，將影響軋件的質(zhì)量，則需要對軋輥表面在車床上進行重車、在磨床上進行重磨。 通常每次重車量為0.5-5mm，重磨量為0.01-0.5mm，軋輥直徑減少到一定程度后，由于強度和表面硬度降低，就不能