帶鋼熱軋機

帶鋼熱軋機是一種冶金的專業術語。帶鋼熱軋機是生產厚度為1.2～8mm成卷熱軋帶鋼的。

基本介紹

• 中文名：帶鋼熱軋機
• 套用：工業
• 組成：粗軋機和精軋機

發展歷程

第一代

最早的寬頻鋼熱連軋機是1926年在美國投產的。採用四輥式軋機以提高剛性，生產寬而薄的產品。精軋機組的主電機為直流電機，用電動機－發電機組供電。這代軋機所用板坯厚150～200mm，寬1200～1550mm，長2.5～5m。從粗軋機出來的軋件厚度一般為20～30mm，精軋機最高速度為每秒鐘8～10米。最大卷重小於10噸，單位寬度卷重約8kg/mm。年生產能力約60～200萬噸。1959年中國鞍山鋼鐵公司投產的1700mm半連續式軋機就屬於這一類型。

第二代

1961年在美國投產，其特點是在軋機上採用增速軋制工藝。當帶鋼從精軋機出來，前端餵入卷取機後，精軋機、輥道和卷取機同時加速，使精軋機速度提高到每秒鐘15～20m，單位寬度卷重達18～20kg/mm，卷重達30噸，年生產能力達400萬噸。在這類軋機上採用了自動厚度控制，測厚和測寬儀表，完善的除鐵鱗和帶鋼冷卻控制系統，良好的速度控制系統和微張力活套裝置。同時加大了軋機剛性和主電機功率，增設了快速換輥裝置，並開始採用計算機控制系統，提高了表面質量和厚度的精度。

第三代

隨著第二代軋機技術的成熟和套用，結合連鑄機和步進式加熱爐的發展，1970～1978年發展出第三代軋機。配合這類軋機的加熱爐能加熱重達45噸，長達15m的板坯。並可減少加熱時產生的黑印，減少板坯表面劃傷，每座爐子的加熱能力達300噸。單位寬度卷重達36kg/mm，最高軋制速度達每秒鐘28.5m。年生產能力達600萬噸。第三代軋機有下列特點：①減少粗軋機組的長度，節省設備和廠房投資，多數採用3/4連續式軋機。精軋機列由7個機架組成，進入精軋機列的軋件厚度為30～50mm。②軋製成品尺寸範圍為0.8～25mm，但其經濟合理性尚需從全局考慮。③用液壓彎輥裝置控制板形並用帶鋼層流冷卻以提高鋼板質量。並試安裝板形檢測儀閉環控制板形。④採用計算機管理和控制全車間(從板坯庫到成品庫)的生產過程。⑤在降低能耗、提高作業率、改進產品質量、提高成材率等方面取得成就，如帶鋼的寬度公差達到±1mm，厚度公差達到0.05mm，廢品率降到0.02%，氧化鐵鱗損失降為0.7%，切頭量為0.05～0.1%，成材率達到99%。改進軋輥材質，採用軋制潤滑油，延長了軋輥壽命；並裝設快速換輥裝置，使總換輥時間由總操作時間的10～15%減少到4%，有些車間的軋機作業率提高90%。

軋機組成

帶鋼熱軋機由粗軋機和精軋機組成。粗軋機組分半連續式、3/4連續式和全連續式三種：

①半連續式有一台破鱗（去掉氧化鐵皮）機架和1台帶有立輥的可逆式機架；②3/4連續式則除上述機架外，還有2台串列連續布置機架；③全連續式由6～7台機架組成。精軋機組均由5～7台連續布置的機架和卷取機組成。帶鋼熱軋機按軋輥輥身長度命名，輥身長度在914mm以上的稱為寬頻鋼軋機。精軋機工作輥輥身長度為1700mm的，稱為1700mm帶鋼熱軋機，這種軋機能生產1550mm寬的帶鋼卷。
帶鋼熱軋按產品寬度和生產工藝有四種方式：寬頻鋼熱連軋、寬頻鋼可逆式熱軋、窄帶鋼熱連軋以及用行星軋機熱軋帶鋼。

軸承

廣義的軸承壽命可以理解為:當軸承的噪音、振動、精度等技術性能參數超過初始值， 並無法滿足機械設備需要時， 可稱為軸承的“噪音壽命”、“精度壽命”的終止。對填有潤滑脂的密封軸承， 當因潤滑脂失效而導致軸承無法正常運轉時， 則又可稱為“潤滑脂壽命”的終止。由於熱軋機軸承的消耗較大， 研究其軸承的使用壽命， 對減少軸承消耗， 降低窄帶鋼生產成本具有重要意義。

工作特點

軋輥軸承是軋鋼機工作機座中的重要部件， 其特點有：

(1)工作負荷大:由於軋輥的輥身直徑應保證強度，而軸承座外形尺寸不應大於輥身最小直徑。因而， 軋輥軸承的外形尺寸受到限制， 單位負荷大。通常軋輥軸承的單位壓力， 比一般用途的軸承高2 ～ 4倍， 甚至更高。

(2)運轉速度差別大:從JP1— JP6速度相差幾倍。

(3)工作環境惡劣:軋制時， 軋輥都要用水冷卻且有氧化鐵皮飛濺。

使用壽命

滾動軸承的徑向游隙和軸承使用壽命的關糸

由於滾動軸承的徑向游隙的大小， 直接影響到軸承內部負荷分布狀況， 特別會影響到軸承內最大滾動體負荷的變化， 因此軸承的徑向游隙是影響軸承使用壽命的一個重要因素。軸承的徑向游隙可以是正值， 也可以是負值。當軸承徑向游隙約為負值時， 即負荷率為0.7 ～ 0.8時， 軸承的使用壽命最長。當負荷率小於0.5時， 由於軸承內負荷區域減小， 最大滾動體負荷增大， 因而軸承的使用壽命明顯下降。當負荷率大於0.8時， 軸承處於過大的負游隙狀況下工作， 軸承發熱量大， 使用壽命下降更明顯。

滾動軸承工作溫度和軸承使用壽命的關糸

其關糸主要在許容動負荷C值的降低， 工作溫度越高， 許容動負荷C值越低， 進而軸承的使用壽命就越低。滾動軸承材料的硬度和軸承使用壽命的關糸

滾動軸承工作表面材料的硬度對軸承使用壽命的影響， 主要反映在滾動軸承額定動負荷C值的下降， 軸承元件的材料表面硬度一般為HRC58 -64， 如果軸承元件的材料表面硬度低於上述範圍， 則額定動負荷C有下降趨勢。

鋼材熔煉法和軸承壽命的關糸

鋼材中的非金屬夾雜物對接觸疲勞會產生不利的影響， 在金屬表層下的不易塑性變形的氧化物、夾雜物和材料基體之間， 在外界交變應力的作用下易產生疲勞裂紋。鋼材中非金屬夾雜物數量越多， 則軸承的疲勞壽命越低。要減少鋼材中非金屬夾雜物， 必須採用有效的冶煉方法，用真空熔煉多次較好。當鋼材經多次熔煉後， 雖然軸承的疲勞壽命有所提高， 但鋼材的成本卻顯得太昂貴。因此， 對於重要的軸承材料常採用真空重熔煉一次或真空脫氣精煉後的鋼材， 這時軸承的使用壽命已足以滿足其性能要求。

軸承材料表層殘留應力與軸承使用壽命的關糸

軸承元件在熱處理過程中， 如處理不當會產生較大的熱應力；在磨削過程中如冷卻不充分或磨削量太大， 也會產生磨削應力；在軸承和軸殼配合時， 因配合過盈量太大， 也會產生配合應力;甚至軸承工作表面的有害缺陷，也會引起材料表層殘留應力的變化。一般情況下， 這些由外界因素所產生的材料表面額外的殘留應力都屬於正應力。(拉應力)一個通過正常冷熱加工的和正確使用的軸承， 在其工作表層應殘留負應力(壓應力)。材料表層的殘留壓應力， 可抑制疲勞裂縫的產生和擴展速度， 從而延長軸承疲勞壽命。與此相反， 殘留拉應力卻會降低軸承的疲勞壽命。

潤滑對軸承使用壽命的關糸

實踐證明：當潤滑油高度清潔時， 即軸承的潤滑狀態處於最佳時， 滾動軸承是耐疲勞的。但軸承在多數情況下處於混合摩擦狀態， 也就是說滾動軸承的滾動工作表面， 儘管有足夠的潤滑油， 但並不能形成全油膜狀態， 潤滑油內含雜質越多， 混合摩擦越多， 潤滑狀態越差， 軸承使用壽命越低。

使用

二輥軸承與支承輥軸承軸承的轉速、額定動負荷以及當量負荷是計算軸承壽命的的基本參數。對軋機軸承來說， 因其特殊的工況條件， 選擇參數受到限定， 即軸承所能承受的當量負荷，應當在其額定動負荷值的30%以下， 否則軸承負載過重。軋機軸承的額定壽命與該軸承負荷比值的10³成正比， 在相同外型尺寸下， 四列圓柱滾子軸承要比四列圓錐滾子軸承的額定動負荷值高15%以上， 所以前者比後者的額定壽命要高出60%。二輥軸承與支承輥軸承的選型對窄帶鋼軋機有著舉足輕重的作用， 並且二輥軸承與支承輥軸承在前幾年的消耗量一直較大， 近兩年選擇負荷能力較大的四列圓柱滾子軸承， 收到了明顯效果， 噸鋼軸承消耗大幅下降。另外由於負荷角的大小與軸承游隙成反比， 為了使四列圓柱滾子軸承有較大的負荷能力，選用了游隙較小的軸承。軋機軸承的精度等級對使用壽命也有影響。由於軋機轉速的限定， 二輥軸承與支承輥軸承的動壓潤滑油膜一般較薄， 因此高精度等級的軸承因具有較低的滾道表面粗糙度， 故而能使油膜的連續性保持得更好， 潤滑更理想。因此選用了P6級精度的軸承。如軸承座設計和製造不當， 將導致軸承受力不均， 降低軸承壽命。對軸承座的要求是:軸承座負荷區應留有足夠的壁厚， 一般情況下， 不應小於軸承直徑的1/3。軸承座應具有調心性， 避免因軋輥撓曲變形而使軸承受到偏載。應以調整好的機架視窗襯板為基面， 保持軸承座孔軸線與之平行。在每次安裝軸承時檢查軸承座孔圓柱度是否符合要求， 保證軸承有較好的受力狀態。

潤滑和密封

鋰基、鋁基、聚脲基潤滑脂都是軋機軸承理想的潤滑劑。對於低速、重載的窄帶鋼軋機， 為了在軸承滾道上形成動壓油膜， 要求這些潤滑脂基礎油有較高的粘度， 一般不低於320mm² /s。潤滑脂應含有極壓添加劑， 在一定溫度下與軸承滾道合成極壓膜， 低速時能起到減磨作用。因此採用了二硫化鉬鋰基脂潤滑油。窄帶鋼熱軋機通常受到較強的衝擊負荷， 軸承震動大， 潤滑脂易流失。因此要求潤滑脂有較強的粘附性， 可以牢牢地附著在零件表面， 一部分在滾道上潤滑軸承， 其餘部分保存在軸承內部空間起密封作用。密封不良也是軋機軸承損壞的一個主要原因。如果外界污物侵入軸承座內， 最先污染的是靠近外側的潤滑脂， 使軸承零件表面出現磨損， 隨著污物的增加， 磨損面會不斷擴大， 沿圓周方向形成裂紋並逐漸擴展， 最終使套圈開裂。嚴重時還會報廢軋輥、軸承座等相關部件。為此安裝了油封裝置。