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第六章工作机座刚度与轧件厚度控制

第一节工作机座刚度与轧件厚度关系

一、工作机座弹性变形对轧件厚度的影响

轧制时，在轧制压力作用下轧件产生塑性变形。同时，在轧件反力的作用下，工作机座中的轧辊、轴承、轴承座、垫板、压下螺丝和螺母、机架等一系列受力零件，也产生相应的弹性变形，总变形量可达几毫米(2～6)。对于成品轧机，尤其是板宽较大的板带轧机，机座的弹性变形对轧件尺寸精度有很大影响。

图6一l表示了二辊钢板轧机的弹性变形情况。轧件进入轧辊前，轧辊的原始辊缝设为，如果轧辊的原始辊型为圆柱形，那么辊缝是均匀的。当轧制时，在轧制力P作用下，机座产生弹性变形，使实际辊缝呈不均匀地增大．轧制后的轧件断面呈中部较厚的弧形，轧件的厚度大于原始辊缝，设机座在轧辊辊身中部处产生的弹性变形为，那么

(6—1)

式中——轧制后的轧件厚度；

——轧辊原始辊缝；

——机座弹性变形(机座在轧辊辊身中部处的弹性变形量)。

由上式可见，机座弹性变形对轧制后的轧件厚度影响很大，要想得到厚度为的轧件，轧辊的原始辊缝应调整到比轧件厚度小一个机座弹性变形量的数值。

机座的弹性变形可分为两局部。一局部是除轧辊弯曲变形以外的其他各受力零件的弹性变形，包括由轴承、轴承座、垫板、压下螺丝、螺母等零件产生的压缩变形，轧辊的弹性压扁，机架立柱的拉伸变形和机架横梁的弯曲变形等造成的。这些变形使轧辊辊缝均匀地增大。另一局部是轧辊的弯曲变形，使轧辊轴线挠曲，除了加大原始辊缝外，还使辊缝在宽度方向产生不均匀变化，这使轧件沿宽度方向产生横向厚度偏差。

由于机座的弹性变形，是由轧制力产生的，如果在轧制过程中轧制力有波动，那么在一定原始辊缝下，机座的弹性变形也有相应的波动，这就使轧件沿长度方向的厚度发生变化，产生了纵向厚度偏差。对于纵向厚度偏差，在现代板带连轧机上，设置了厚度控制装置，使轧机能在轧制过程中迅速调整辊缝，控制轧件的纵向厚度偏差。至于轧件沿宽度方向产生的横向厚度偏差，。一般是通过合理的辊型没计、辊型凋整等措施来控制的。

由上可知，机座的弹性变形直接影响轧后的轧件厚度以及轧件的纵向和横向的厚度偏差，因而也影响到轧机的调整、轧制工艺规程的制定和辊型设计等。

二、机座弹性变形曲线、弹跳方程及刚度概念

为了控制成品轧件厚度精度，必须对机座的弹性变形在数值上加以确定。目前，可以用计算法获得近似值，但为了得到精确值，最可靠的方法还是通过实验，对机座弹性变形进行测定。一般采用以下两种测定方法。

1．轧制法

在冷轧机上，轧件的厚度可以精确测量，一般采用轧制法，即在一定的原始辊缝下，轧制不同厚度而宽度相同的一组板坯，分别测出轧制力和轧后的轧件厚度，测得的板厚减去轧辊原始辊缝值。即为在相应的轧制力作用下的机座弹性变形量。将测得的与数值一一对应绘成曲线，即为机座弹性变形曲线，如图6—26所示。机座弹性变形曲线也称为弹跳曲线。

在用轧制法测定机座弹性变形时，应注意不要使轧辊发热，以免轧辊热膨胀而影响轧辊辊缝的数值。用轧制法测定，符合生产实际情况，能测得较精确的数值。

2．轧辊压靠法

轧制法不可能在生产中屡次经常地进行，大轧机用轧制法也较困难，此时可用轧辊压靠法。用压靠法测定时，轧辊中役有轧件。轧辊一面空转，一面调整压下螺丝，使上下工作辊直接接触压靠。轧辊接触压靠后，压下螺丝仍继续下降，压靠力使工作机座产生弹性变形。将压下螺丝的移动量(相当于机座的弹跳值，从轧辊辊缝指示器读出)与压下时的压靠力(相当于轧制力)一一对应，即可绘成机座的弹跳曲线，如图6—2c中的曲线。用压靠法测定时，因与实际轧制情况有所不同，测量误差较大。

由机座弹跳曲线可见，在轧制力不大时，机座弹性变形曲线与轧制力成曲线关系，这是因为机座各零件间存在间隙和接触不均匀而形成的。当轧制力到达一定值后，机座弹性变形与轧制力成直线关系，此直线的斜率tan?(图6—26)一般称为机座刚度系数，或称为自然刚度系数，以C(kN／mm)表示，即

式中——弹跳曲线直线局部的轧制压力变化量，kN；

——机座变形的变化量，mm。

机座刚度系数C的物理意义是使机座产生1mm弹性变形所需的轧制力，它表示了机座抵抗弹性变形的能力。机座的刚度系数愈大，表示机座的刚度愈好；在同样大轧制力作用下，机座弹性变形愈小。

将实测得到的弹跳曲线，按式(6—2)计算直线段的斜率，即得到机座的刚度系数C。注意，机座的弹跳曲线或刚度系数是在一定的工艺条件下，即不变的轧制速度和一定板宽