1700mm带钢平整机的机械结构分析

肖帆+姜辰

摘 要：本文介绍了1700mm带钢平整机的原理和机械结构，对其相关的设计参数进行了研究，分析了其机械性能，得出了其具有的特性。

关键词：平整机；带钢；机械结构；轧制力；表面质量

中图分类号：TG333 文献标识码：A

带钢是金属制品、结构件、机械制造中广泛应用的重要钢材。近年来，市场上随着对带钢的需求量加大，同时要求带钢的性能和外观质量也越来越高。而冷轧后的带钢，材质软不适用于加工，外观质量差，达不到所需要的标准。本课题研发1700mm带钢平整机，能够改善带钢的性能、提高带钢的表面质量。

一、平整机的原理

平整机的原理是通过轧辊对带钢进行小压下量的轧制变形，来提高带钢的机械性能；通过控制带钢的延伸率，使带钢表面获得需要的平直度和粗糙度，来提高带钢的表面质量。

二、平整机的主要技术参数（表1）

三、轧制力的计算

轧制力是轧制时轧件给轧辊的总压力，是轧机负载水平的主要参数，是设计轧机的基本依据。

1.平均总压下率εm

εm=ε×60%=3×60%=1.8%

2.变形助理σ

从加工硬度系数表可查得硬化系数：a=205，n=0.28

σ=a×εn=205×0.0180.28=66.56kg/mm2

3.变形抗力1.15σ

1.15σ=1.15×66.56=76.547kg/mm2

4.单位压力1.15σ-q

1.15σ-q=76.547-3=73.547kg/mm2

5.变形区长度L

6.变形区平均厚度Hm

7.诺模图Z坐标

8.诺模图Y坐标

9.诺模图X坐标

根据诺模图Y、Z坐标，从诺模图曲线查得X=0.39

10.弹性压扁影响系数m

m=（ex-1）/x=（e0.39-1）/0.39=1.223

11.平均单位压力Pm

Pm=（1.15σ-q）×m=73.547×1.22=89.95kg/mm2

12.轧辊弹性压扁后变形区长度L'

13.总轧制力P

P=Pm×B×L'=89.95×1700×12.2928=18797.5kN

四、平整机的结构特点

本课题研究的1700mm带钢平整机为闭式机架四辊平整机，由机架装配、辊系装配、轧制线标高调整装置、主传动装置、轧辊清理装置、防跳辊等几部分组成。

1.机架装配

机架装配为平整机的主体部分之一，辊系等其他部分均装于机架内。它主要由两片铸钢机架通过上横梁连接在一起，下部用螺柱及螺母垫圈与两块地脚板把合成一体后座于基础上，再用地脚螺栓固定在基础上。在两片机架的窗口内侧还装有工作辊及支承辊用的平衡弯辊缸块，共4个缸块，每个缸块上装有4个工作辊弯辊缸及一个支承辊平衡缸，工作辊弯辊缸活塞杆上的缸头装入工作辊轴承座和T形槽内，当平整机平整时不同的液压压力使工作辊产生不同的正负弯辊力，防止工作辊轴向传动。支承辊平衡缸活塞杆顶在上面支承辊轴承座下部，当平整机平整时用来平衡上支承辊系的重量。

2.辊系装配

辊系装配为平整机的核心部分。辊系装配主要包括上、下支承辊装置及上、下工作辊装置。上、下支承辊装置主要由支承辊轴承座、四列圆柱滚子轴承、深沟球轴承、轴承盖等组成。考虑轧制力很大，支承辊轴承选用四列圆柱滚子轴承，其轴向力由深沟球轴承来承受。上、下工作辊装置主要由工作辊、工作辊轴承座、四列圆锥滚子轴承、及轴承盖等组成。

3.轧制线标高调整装置

由于在带钢的平整过程中工作辊及支承辊都要发生磨损，所以轧制线标高也随之发生变化，轧制线标高调整装置就是根据辊子的磨损量，来调整上辊的轧制线的标高。上辊的轧制标高是由安装在支承辊轴承座与机架窗口上横梁之间阶梯垫来调整，阶梯垫由两个液压缸驱动。下辊的轧制线标高由液压缸来调整。

4.主传动装置

主传动装置是平整机工作的动力，它主要由主電机、制动器、安全联轴器、主减速机、万向接轴、接轴夹紧装置等组成。平整机与机组配套采用交流变频调速电机，电机尾部装有制动器，以备紧急停车时用。在主电机与主减速机之间还装有安全联轴器。1700mm平整机采用只传动下工作辊的传动方式，在主减速机与工作辊之间选用十字轴式万向接轴来传递扭矩。

5.轧辊清理装置

由于在平整过程中，带钢上的氧化铁皮及其他脏物等可能会附于支承辊辊面上，这样在平整过程中，由于轧制压力很大，支承辊上的脏物就可能划伤工作辊辊面，从而影响板材表面质量。轧辊清理装置的作用就是对支承辊面进行清理。轧辊清理装置由上轧辊清理装置及下轧辊清理装置组成，每套清理装置磨头伸缩由1个气缸驱动，磨头沿辊子轴向移动。

6.防跳辊

1700mm平整分卷机组速度较高，高速切分时，带钢容易产生跳动而划伤工作辊的表面，此时装于平整机入口侧的防跳辊抬升缸活塞杆向上伸出，将防跳辊抬升，使辊面高于轧制线，与相关设备形成微张力，使带钢绷紧，不产生跳动。防跳辊本身为自由辊，用两支座把合于连杆上，连杆中间与抬升缸缸头铰接成一体，连杆两侧分别与两摆臂铰接，两摆臂用中心轴及支座把合于机架上。

结语

通过对1700mm带钢平整机工作原理和机械结构的介绍，对其相关的设计参数的分析，可以得出通过平整机的带钢，具有良好的机械性能和表面质量，能够达到对带钢质量所需的标准。并且随着社会的发展，对钢的需求加大。平整机其发展空间必然十分广阔，应用前景非常可观。

参考文献

[1]邹家祥.轧钢机械设计[M].北京：冶金工业出版社，1988.

[2]包喜荣.轧钢工艺学[M].北京：冶金工业出版社，2013.

[3]濮良贵.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.