轧钢机压下装置的分类和设计方法
工程论文 2009-07-16 15:54:53 阅读418 评论0 字号：大中小 订阅
压下装置的设计与计算
一、概述
轧机的压下装置是轧机的重要结构之一，用于调整辊缝，也称辊缝调整装置，其结构设计的好坏，直接关系着轧件的产量与质量。压下装置按传动方式可分为手动压下、电动压下和液压压下，手动压下装置一般多用于不经常进行调节、轧件精度要求不严格、以及轧制速度要求不高的中、小型型钢、线材和小型热轧板带轧机上。
电动压下装置适用于板坯轧机、中厚板轧机等要求辊缝调整范围大、压下速度快的情况，主要由压下螺丝、螺母及其传动机构组成。在中厚板轧机中，工作时要求轧辊快速、大行程、频繁的调整，这就要求压下装置采用惯性小的传动系统，以便频繁的启动、制动，且有较高的传动效率和工作可靠性。这种快速电动压下装置轧机不能带钢压下，压下电机的功率一般是按空载压下考虑选用，所以常常由于操作失误、压下量过大等原因产生卡钢、“坐辊”或压下螺丝超限提升而发生压下螺丝无法退回的事故，这时上辊不能动，轧机无法正常工作，压下电动机无法提起压下螺丝，为了克服这种卡钢事故，必须增设一套专用的回松机构。电动压下装置的主要缺点之一是运动部分的惯性大，因而在辊缝调节过程中反应慢、精度低，对现代化的高速度、高精度轧机已不适应，提高压下装置响应速度的主要途径是减少其惯性，而用液压控制可以收到这样的效果。
液压压下装置，就是取消了传统的电动压下机构，其辊缝的调节均由液压缸来完成。在这一装置中，除液压缸以及与之配套的伺服阀和液压系统外，还包括检测仪表及运算控制系统。全液压压下装置有以下优点：
1. 惯性小、动作快，灵敏度高，因此可以得到高精度的板带材，其厚度偏差可以控制到小于成品厚度的1%，而且缩短了板带材的超差部分长度，提高了轧材的成品率，节约金属，提高了产品质量，并降低了成本；
2. 结构紧凑，降低了机座的总高度，减少了厂房的投资，同时由于采用液压系统，使传动效率大大提高；
3. 采用液压系统可以使卡钢迅速脱开，这样有利于处理卡钢事故，避免了轧件对轧辊的刮伤、烧伤，再启动时为空载启动，降低了主电机启动电流，并有利于油膜轴承工作；
4. 可以实现轧辊迅速提升，便于快速换辊，提高了轧机的有效作业率，增加了轧机的产量。
全液压压下也存在一些缺点：压下系统复杂，工作条件要求高，有些元件（如压力传感器、位移传感器及测厚仪等测量元件）和伺服阀等制造精度要求很高，并要求在高温、高压及有振动条件下，工作不应失灵或下降测量精度和控制灵敏度，因此制造困难、成本高，维护保养要求很严格，以保证控制精度。虽然液压压下相对于电动压下还存在着一些缺点，但是由于电动压下无法满足目前正在发展的高生
产率、高产品质量的现代化带轧机的工作要求，因而，采用液压压下的板厚自动控制系统来代替电动压下的板厚自动控制系统已是必然趋势，因而随着科学技术的发展，液压压下板厚自动控制系统将会愈来愈完善。
二、南钢2800中板轧机压下装置
南钢2800中板轧机压下装置，由于轧制范围大，压下启动频繁，且要求辊缝调整精度高，采用了电动压下自动控制（APC ）和液压压下自动厚度控制（AGC ）相结合的联合压下形式。电动APC 用于空载辊缝调整，在压下螺丝顶部的辊缝仪控制下，可进行高速度、高精度的压下辊缝设定；液压压下AGC 用于带钢自动厚度调节，可在轧制过程中，随着坯料厚度、轧制压力以及成品厚度的变化，通过设在窗口底部的测压仪及相应的计算机程序控制，随时对轧辊辊缝进行微量校正，从而可以保证板厚偏差控制在公差规定的范围内，同时由于采用液压AGC 可使卡钢迅速脱开，既节省了时间，也避免了轧件对轧辊的刮伤、烧伤。此种压下装置在目前国内中板轧机中属先进水平行列。
1. 四辊可逆轧机技术规范
最大轧制压力： 55000 KN
最大轧制力矩： 2×1700 KN.m
轧制速度： 0～±2.6～±6.3 m/s
轧辊最大开口度：280 mm
工作辊规格： Φ1000/Φ940×3000 mm
支撑辊规格： Φ1800/Φ1650×2800 mm
压下螺丝： S680×40 mm
压下总速比： 14.49
压下速度： 0～25/37 mm/s
机架立柱断面积：9000 cm2
机架窗口高度： 7950 mm
机架窗口宽度： 1850/1860 mm
二次除磷压力： 19.6 MPa
冷却水压力： 1 MPa
各平衡缸压力： 15/21 MPa
上工作辊平衡缸：4×Φ200/Φ140×373
下工作辊平衡缸：4×Φ170/Φ125×190
上支撑辊平衡缸：1×Φ450×475
压下电机： ZZJ820，N=320 KW，n=550/1100r/min
支撑辊轴承： ZYC1350-84KLH ，油膜轴承
2. 基本数据
⑴支撑辊光辊单重： G ① = 82012 Kg
⑵油膜轴承重量： G ② = 25065 Kg
⑶油膜轴承随动件： G ③ = 12800 Kg
⑷上工作辊重量： G ④ = 40578 Kg
⑸上支撑辊轴承座单重：G ⑤ = 23300 Kg
⑺轧机导卫装置移动件单重：G ⑥ = 24500 Kg
⑻平衡系统自重： G ⑦ = 19420 Kg
压下装置的设计与计算
⑼AGC 缸重量（一对）：G ⑧ = 12200 Kg
⑽压下螺丝及头部组件：G ⑨ = 19292 Kg
3. 轧辊的平衡验算
⑴ 工作辊平衡力：
K1 = 11QG
Q1 = η1 F1 = η1nP421dπ= 0.85×4×10.2×15×420x2π= 163425.65 Kg G1 = G①+G③+G④ = 82012+12800+40578 = 135390
得 K1 = 11QG = [1**********]5.65 = 1.21
K1 —作辊的郭平衡系数，取1.1～1.3
Q1 —作辊平衡力，即平衡油缸所产的实际推力
F1 —作辊平衡油缸的理论推力
η1 —虑摩擦损失时，油缸的效率，可取0.85
G1 —被平衡的重量，包括上工作辊部件、上支撑辊光辊及随动件重量 ⑵ 支撑辊平衡力：
K2 = 22QG
Q2 = η2 F2 = η2nP422dπ= 0.85×1×10.2×15×454x2π= 206835.59 Kg G2 = G②- G③+2×G⑤+G⑥+G⑦+G⑧+G⑨
= 25065-12800+2×23300+24500+19420+12200+19292= 134277 Kg 得 K2 = 22QG = [1**********]5.59 = 1.54
K2 —支撑辊的过平衡系数，取1.1～1.3
Q2 —支撑辊平衡力，即平衡油缸所产的实际推力
F2 —支撑辊平衡油缸的理论推力
η2 —考虑摩擦损失时，油缸的效率，可取0.85
G2 —被平衡的重量和
⑶ 总平衡力
K0 = 00QG = 2121GQQ++G =
[***********].59163425.65++ = 1.37
K0 —— 总的过平衡系数，取1.1～1.3
Q0 —— 总平衡力，即所有平衡油缸所产的实际推力
G0 —— 被平衡的总重量和
4. 压下装置的设计与计算
⑴ 压下装置的力能参数
a 、确定作用于每个压下螺丝上的力
当轧辊提升时，P′= 21P0′= 21(F-μF-G)
式中
P0′—— 当轧辊提升时，作用在两个压下螺丝上的力
G —— 被平衡件的总重量 G = G0 = 269667 Kg
F —— 油缸的理论推力，可表示为
F = P（421dπn1+422dπn2）
P —— 油缸的工作压力
d1 n1—— 工作辊的平衡油缸柱塞直径和油缸数量
d2 n2—— 支撑辊的平衡油缸柱塞直径和油缸数量
μ —— 油缸柱塞上的摩擦系数，取0.1～0.2
则F = 15×10.2×（420x2π×4+454x2π×1）= 435601.5 Kg
P = 21（0.9×435601.5-269667）=61187.2 Kg
当轧辊下降时，P″= 21P0″= 21(F+μF-G)= 21（1.2×435601.5-269667）
=126527.4 Kg
b 、确定作用在每个压下螺丝上的静力矩
当轧辊提升时，Mj′= 4d'Pp0- tg（.-a ）+μ2″P0′4'dp
式中
P0′—— 当轧辊提升时，作用在两个压下螺丝上的力
dp —— 螺纹的平均直径，dp = 68-0.75×4 = 65 cm
. —— 螺纹中的摩擦角，.=tg-1μ1