轧机是实现金属
轧制过程的设备,泛指完成
轧材生产全过程的装备﹐
简介
实现金属轧制过程的设备。泛指完成
轧材生产全过程的装备,包括有
放卷机,辊压系统,
驱动系统,
液压系统,控制系统,拆辊装置等组成。但一般所说的轧机往往仅指主要设备。据说在14世纪欧洲就有轧机,但有记载的是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。
命名方式
按轧制品种、轧机型式和
公称尺寸来命名。“公称尺寸”的原则对型材轧机而言,是以齿轮座
人字齿轮节圆直径命名;
初轧机则以
轧辊公称直径命名;板带轧机是以工作轧辊
辊身长度命名;钢管轧机以生产最大管径来命名。有时也以轧机发明者的名字来命名。
主要设备
工作机座
由轧辊﹑轧机牌坊、
轴承座、轴承、自带收放卷或收放料平台、底座﹑轧辊调整装置﹑上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。
轧辊
轧辊轴承
支承轧辊并保持轧辊在机架中的固定位置。
轧辊轴承工作负荷重而变化大﹐因此要求轴承
摩擦系数小﹐具有足够的强度和刚度﹐而且要便于更换轧辊,如
圆柱滚子轴承等。不同的轧机选用不同类型的轧辊轴承。圆柱滚子轴承刚性大,摩擦系数小,承受压力大,方便轧辊拆卸,但价格比较高。
滚动轴承的刚性大﹐摩擦系数较小﹐但承压能力较小﹐且
外形尺寸较大﹐多用于板带轧机
工作辊。
滑动轴承有半干摩擦与
液体摩擦两种。半干摩擦轧辊轴承主要是
胶木﹑铜瓦﹑尼龙瓦轴承﹐比较便宜﹐多用于型材轧机和
开坯机。
液体摩擦轴承有
动压﹑静压和静 - 动压三种。优点是摩擦系数比较小﹐承压能力较大﹐使用工作速度高﹐刚性好﹐缺点是油膜厚度随速度而变化。液体摩擦轴承多用于板带轧机
支承辊和其它高速轧机。
机架
由两片“口字牌坊”组成以安装轧辊轴承座和轧辊调整装置﹐需有足够的强度和钢度承受
轧制力。机架形式主要有闭式和开式两种。
闭式机架是一个
整体框架﹐具有较高强度和刚度﹐主要用于轧制力较大的初轧机和板带轧机等。口字机架下方可装置
换辊导轨,外接换辊小车组成,便于换辊。
座
用于安装机架﹐并固定在地基上﹐又称地脚板。承受工作
机座的重力和倾翻力矩﹐同时确保工作机座安装尺寸的精度。
轧辊调整装置
用于调整辊缝﹐使
轧件达到所要求的断面尺寸。上辊调整装置也称“压下装置”﹐有手动﹑电动和液压三种。手动压下装置多用在型材轧机和小的轧机上。电动压下装置包括电动机﹑
减速机﹑
制动器﹑
压下螺丝﹑压下螺母﹑压下
位置指示器﹑球面垫块和
测压仪等部件﹔它的
传动效率低﹐运动部分的转动惯性大﹐
反应速度慢﹐调整精度低。 70 年代以来﹐板带轧机采用 AGC( 厚度自动控制 ) 系统后﹐在新的带材冷﹑热轧机和厚板轧机上已采用液压压下装置﹐具有
板材厚度偏差小和
产品合格率高等优点。
上轧辊平衡装置
用于抬升上辊和防止轧件进出轧辊时受冲击的装置。形式有﹕弹簧式﹑多用在型材轧机上﹔重锤式﹐常用在轧辊移动量大的初轧机上﹔液压式﹐多用在四辊板带轧机上。
为提高
作业率﹐要求轧机换辊迅速﹑方便。换辊方式有 C 形钩式﹑套筒式﹑小车式和整机架换辊式四种。用前两种方式换辊靠吊车辅助操作﹐而整机架换辊需有两套机架﹐此法多用于小的轧机。小车换辊适合于大的轧机﹐有利于自动化。如今﹐轧机上均采用快速自动换辊装置﹐换一次轧辊只需 5 ~ 8 分钟。
传动装置
由电动机﹑减速机﹑齿轮座和连接轴等组成。齿轮座将传动力矩分送到两个或几个轧辊上。
辅助设备 包括
轧制过程中一系列辅助工序的设备。如原料准备﹑加热﹑翻钢﹑剪切﹑
矫直﹑冷却﹑探伤﹑热处理﹑酸洗等设备。
附属设备
有供﹑配电﹑轧辊
车磨﹐润滑﹐供﹑排水﹐供燃料﹐压缩空气﹐液压﹐清除
氧化铁皮﹐机修﹐电修﹐排酸﹐油﹑水﹑酸的回收﹐以及环境保护等设备。
品种分类
轧机可按轧辊的排列和数目分类,可按机架的排列方式分类.
二辊
结构简单、用途广泛。它分为可逆式和不可逆式。前者有初轧机、
轨梁轧机、
中厚板轧机等。不可逆式有钢坯
连轧机、
叠轧薄板轧机、薄板或带钢冷轧机、
平整机等。80年代初最大的
二辊轧机的辊径为1500毫米,辊身长3500毫米,轧制速度3~7米/秒。
三辊
轧件交替地从上下辊缝向左或向右轧制,一般用作
型钢轧机和轨梁轧机。这种轧机已被高效二辊轧机所取代。
劳特式三辊
上下辊传动,
中间辊浮动,轧件从中辊的上面或下面交替通过。因中辊的直径小,可减少轧
延力。常用于轧制轨梁、
型钢、
中厚板,也可用于小钢锭开坯。这种轧机渐为四辊轧机所取代。
四辊
工作辊直径较小,传递
轧制力矩,轧延压力由直径较大的支承辊承受。这种轧机的优点是
相对刚度高、
压下量大、轧延力小,可轧制较薄的板材。有可逆和连轧两种,广泛用作
中厚板轧机、板带热轧或冷轧机以及平整机等。
五辊
有两种:一种是C-B-S(接触-弯曲-拉直)轧机,它是一种带有使轧件弯曲的小直径(为工作辊的1/20)空转辊的四辊轧机,其压下
量比通常的四辊轧机大许多倍。轧件围绕小空转辊发生塑性
弯曲变形,可
轧制难变形的金属和合金带材。另一种是中间小辊的位置可沿轧机入口或出口方向调节,以保持轧件正确的厚度,用来轧制厚度公差很小的
不锈钢、碳钢和
有色金属带材。
HC
高性能的、可控制辊型
凸度的轧机。相当于在四辊轧机的工作辊与支承辊之间增设一对可
轴向移动的中间辊,并将两中间辊辊身的相应端部分别调整到与带钢两边缘对应的位置,以提高
压力分布和工作辊
弹性压扁的均匀性,保证带钢的
尺寸精度并可减少其边缘的超薄量和开裂等缺陷。
HC轧机宜用作冷轧
宽带钢。
偏八辊
它是四辊轧机的变型。工作辊直径为支承辊的1/6,且作相对的偏移,以防止工作辊的水平弯曲,轧制力比四辊轧机小一半。工作辊的稳定性好、水平刚度高,可用以轧制须用
二十辊轧机轧制的部分产品。它的结构及其调整却比二十辊轧机简单得多。这种轧机可改装为二、四、八、十六辊几种型式,适宜多品种的需要,因而又称多用途轧机。它有可逆和连轧两种,用于
冷轧难变形钢、
硅钢和有色金属带材。
六辊
由一对工作辊和两对支承辊组成,有较稳定的辊系。但它的刚性与四辊轧机相仿,且操作不便,因而应用不广,一般用于轧制高精度
海底电缆的铜带。
多辊
有十二辊、二十辊和三十六辊 3种型式。轧机中部一对直径最小的轧辊是工作辊,其余均为支承辊。它具有相对刚度高、压下量大、轧延力小、可轧极薄的带材等优点。初期的
多辊轧机由工作辊传动,后来用
中间支承辊传动。可轧制宽 200~1000毫米,厚0.02~0.0015毫米的箔材。
两个大直径支承辊带动两组行星辊系,
板坯或扁锭一次通过即可热轧成薄带,
压下率达90~95%。若在
前道工序配以
连铸机,
后道工序配以平整机则可简化
热轧带钢的
生产工艺。大型
行星轧机的辊身长度可达1450毫米。
万能
由一组成对的水平辊和立辊组成,所有轧辊都由动力传动。用于轧制板坯或
扁钢。
万能钢梁
结构与
万能轧机相似,唯有立辊与水平辊的轴线置于同一垂直平面内,而且立辊是从动的。适于轧制高度为300~1200毫米的
宽缘钢梁。
盘式穿孔机
轧件轴线低于圆盘轴线,圆盘旋转时使轧件顶着
芯棒螺旋前进,将实心的圆钢顶轧成空心的毛坯管,适用于轧制60~150的
无缝钢管。另有一种
斜轧式
穿孔机,其鼓形的轧辊
斜交并旋转,工作原理与盘式穿孔机相似,适于轧制60~650的无缝钢管。斜轧穿孔机与图7中的自动轧管机、均整轧机、
定径(减径)机和
斜辊矫直机配套为无缝钢管热轧机组。
轮箍
由一对立辊轧延轮箍的内外圆,一对斜置的锥形辊轧延轮箍的两端面。用于轧制车轮或滚动轴承的内环和外环。
圆球
圆球轧机有螺旋半圆槽的轧辊,
棒料在旋转的轧辊间螺旋前进而
被轧成圆球,可轧制直径60~650毫米的圆球。
选择
按生产的产品品种、规格、质量和产量的要求来选定成品或半成品轧机的类型和尺寸,并配备必要的辅助、起重运输和
附属设备,然后根据各种因素的要求最后加以平衡选定。
发展
现代轧机发展的趋向是
连续化、自动化、专业化,
产品质量高,消耗低。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。
故障维修
由于轧机工作时环境恶劣,在
工作过程中,轧制
冷却水遇到红灼的
钢坯迅速雾化,夹带着从钢坯表面脱落的
氧化铁粉末向四周喷射,轧辊通过轴承座对机架牌坊造成较大的冲击,使轧机机架牌坊内侧窗口面、机架牌坊底面等均出现不同程度的
腐蚀磨损, 使轧机机架与轧辊轴承座间隙难以有效
控制管理,时常出现轧机机架与轧辊轴承座间隙超过管理
极限值现象。轧机牌坊间隙增大恶化了轧机主
传动系统的
工作条件,使主传动振动冲击大,钢锭咬入时容易发生打滑,影响到
板形的控制,对产品质量造成很大影响。
绝大部分轧机牌坊材质为普通铸钢件,在长期服役中窗口表面易受到腐蚀磨损的作用而造成工作条件恶化。通常采用在线
机加工的方法对牌坊进行修复,即通过机械加工去除材料,清除牌坊表面受损层找平接触面,扩大的尺寸通过增加衬板厚度来补偿。这种修复方式操作简单方便,但未改变
牌坊面的性质,使用一段时间
后牌坊表面又会受到腐蚀磨损而失效,而且多次机加工将会对牌坊的强度和刚度产生不利影响。考虑到轧机对刚度的
敏感性,可供加工的余量不多,该修复方法只能是权宜之计。采用
手工电弧焊可恢复机加工后去除材料扩大的尺寸,但在这样的
刚性结构上进行大面积电弧堆焊,可能造成牌坊结构的变形。如果结构发生扭曲,失稳变形这将是致命的,无法再进行矫正,这是工厂生产中决不允许发生的事情。因此该修复方法将带来较大的风险,一般不予采用。
时至今日可采用
高分子复合材料来解决轧机牌坊磨损。高分子复合修复材料具备优越的粘着力,可以牢固附着在金属基材表面,长期工作而不会脱落;产品自身具有极高的
抗压强度,即使在高达1900吨的轧制力作用下,材料也不会损坏;独特的
高分子结构赋予材料良好的抗冲击性能,可以吸收轴承座对牌坊的冲击,避免了磨损的产生;同时产品具有良好的耐腐蚀性能,可使牌坊表面免受冷却水的侵蚀。采用特殊材料修复轧机牌坊磨损,不用去除材料,不影响牌坊整体强度和刚度,更无补焊
热应力造成的变形,为企业很好的解决了多年无法解决的问题。