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最早的寬帶鋼熱連軋機(jī)是1926年在美國投產(chǎn)的。采用四輥式軋機(jī)以提高剛性,生產(chǎn)寬而薄的產(chǎn)品。精軋機(jī)組的主電機(jī)為直流電機(jī),用電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組供電。這代軋機(jī)所用板坯厚150~200mm,寬1200~1550mm,長2.5~5m。從粗軋機(jī)出來的軋件厚度一般為20~30mm,精軋機(jī)最高速度為每秒鐘8~10米。最大卷重小于10噸,單位寬度卷重約8kg/mm。年生產(chǎn)能力約60~200萬噸。1959年中國鞍山鋼鐵公司投產(chǎn)的1700mm半連續(xù)式軋機(jī)就屬于這一類型。

第二代

1961年在美國投產(chǎn),其特點(diǎn)是在軋機(jī)上采用增速軋制工藝。當(dāng)帶鋼從精軋機(jī)出來,前端喂入卷取機(jī)后,精軋機(jī)、輥道和卷取機(jī)同時(shí)加速,使精軋機(jī)速度提高到每秒鐘15~20m,單位寬度卷重達(dá)18~20kg/mm,卷重達(dá)30噸,年生產(chǎn)能力達(dá)400萬噸。在這類軋機(jī)上采用了自動(dòng)厚度控制,測(cè)厚和測(cè)寬儀表,完善的除鐵鱗和帶鋼冷卻控制系統(tǒng),良好的速度控制系統(tǒng)和微張力活套裝置。同時(shí)加大了軋機(jī)剛性和主電機(jī)功率,增設(shè)了快速換輥裝置,并開始采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),提高了表面質(zhì)量和厚度的精度。

第三代

隨著第二代軋機(jī)技術(shù)的成熟和應(yīng)用,結(jié)合連鑄機(jī)和步進(jìn)式加熱爐的發(fā)展,1970~1978年發(fā)展出第三代軋機(jī)。配合這類軋機(jī)的加熱爐能加熱重達(dá)45噸,長達(dá)15m的板坯。并可減少加熱時(shí)產(chǎn)生的黑印,減少板坯表面劃傷,每座爐子的加熱能力達(dá)300噸。單位寬度卷重達(dá)36kg/mm,最高軋制速度達(dá)每秒鐘28.5m。年生產(chǎn)能力達(dá)600萬噸。第三代軋機(jī)有下列特點(diǎn):①減少粗軋機(jī)組的長度,節(jié)省設(shè)備和廠房投資,多數(shù)采用3/4連續(xù)式軋機(jī)。精軋機(jī)列由7個(gè)機(jī)架組成,進(jìn)入精軋機(jī)列的軋件厚度為30~50mm。②軋制成品尺寸范圍為0.8~25mm,但其經(jīng)濟(jì)合理性尚需從全局考慮。③用液壓彎輥裝置控制板形并用帶鋼層流冷卻以提高鋼板質(zhì)量。并試安裝板形檢測(cè)儀閉環(huán)控制板形。④采用計(jì)算機(jī)管理和控制全車間(從板坯庫到成品庫)的生產(chǎn)過程。⑤在降低能耗、提高作業(yè)率、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、提高成材率等方面取得成就,如帶鋼的寬度公差達(dá)到±1mm,厚度公差達(dá)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(dá)到99%。改進(jìn)軋輥材質(zhì),采用軋制潤滑油,延長了軋輥壽命;并裝設(shè)快速換輥裝置,使總換輥時(shí)間由總操作時(shí)間的10~15%減少到4%,有些車間的軋機(jī)作業(yè)率提高90%。

①半連續(xù)式有一臺(tái)破鱗(去掉氧化鐵皮)機(jī)架和1臺(tái)帶有立輥的可逆式機(jī)架;
②3/4連續(xù)式則除上述機(jī)架外,還有2臺(tái)串列連續(xù)布置機(jī)架;
③全連續(xù)式由6~7臺(tái)機(jī)架組成。精軋機(jī)組均由5~7臺(tái)連續(xù)布置的機(jī)架和卷取機(jī)組成。
帶鋼熱軋機(jī)按軋輥輥身長度命名,輥身長度在914mm以上的稱為寬帶鋼軋機(jī)。精軋機(jī)工作輥輥身長度為1700mm的,稱為1700mm帶鋼熱軋機(jī),這種軋機(jī)能生產(chǎn)1550mm寬的帶鋼卷。

帶鋼熱軋按產(chǎn)品寬度和生產(chǎn)工藝有四種方式:寬帶鋼熱連軋、寬帶鋼可逆式熱軋、窄帶鋼熱連軋以及用行星軋機(jī)熱軋帶鋼

工作特點(diǎn)

軋輥軸承是軋鋼機(jī)工作機(jī)座中的重要部件,其特點(diǎn)有:

1、工作負(fù)荷大:由于軋輥的輥身直徑應(yīng)保證強(qiáng)度,而軸承座外形尺寸不應(yīng)大于輥身最小直徑。因而,軋輥軸承的外形尺寸受到限制,單位負(fù)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(yùn)轉(zhuǎn)速度差別大:從JP1-JP6速度相差幾倍。

3、工作環(huán)境惡劣:軋制時(shí),軋輥都要用水冷卻且有氧化鐵皮飛濺。

使用壽命

滾動(dòng)軸承的徑向游隙和軸承使用壽命的關(guān)糸

由于滾動(dòng)軸承的徑向游隙的大小,直接影響到軸承內(nèi)部負(fù)荷分布狀況,特別會(huì)影響到軸承內(nèi)最大滾動(dòng)體負(fù)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(gè)重要因素。軸承的徑向游隙可以是正值,也可以是負(fù)值。當(dāng)軸承徑向游隙約為負(fù)值時(shí),即負(fù)荷率為0.7~0.8時(shí),軸承的使用壽命最長。當(dāng)負(fù)荷率小于0.5時(shí),由于軸承內(nèi)負(fù)荷區(qū)域減小,最大滾動(dòng)體負(fù)荷增大,因而軸承的使用壽命明顯下降。當(dāng)負(fù)荷率大于0.8時(shí),軸承處于過大的負(fù)游隙狀況下工作,軸承發(fā)熱量大,使用壽命下降更明顯。

滾動(dòng)軸承工作溫度和軸承使用壽命的關(guān)糸

其關(guān)糸主要在許容動(dòng)負(fù)荷C值的降低,工作溫度越高,許容動(dòng)負(fù)荷C值越低,進(jìn)而軸承的使用壽命就越低。滾動(dòng)軸承材料的硬度和軸承使用壽命的關(guān)糸

滾動(dòng)軸承工作表面材料的硬度對(duì)軸承使用壽命的影響,主要反映在滾動(dòng)軸承額定動(dòng)負(fù)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于上述范圍,則額定動(dòng)負(fù)荷C有下降趨勢(shì)。

鋼材熔煉法和軸承壽命的關(guān)糸

鋼材中的非金屬夾雜物對(duì)接觸疲勞會(huì)產(chǎn)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(yīng)力的作用下易產(chǎn)生疲勞裂紋。鋼材中非金屬夾雜物數(shù)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,必須采用有效的冶煉方法,用真空熔煉多次較好。當(dāng)鋼材經(jīng)多次熔煉后,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(duì)于重要的軸承材料常采用真空重熔煉一次或真空脫氣精煉后的鋼材,這時(shí)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(yīng)力與軸承使用壽命的關(guān)糸

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

潤滑對(duì)軸承使用壽命的關(guān)糸

實(shí)踐證明:當(dāng)潤滑油高度清潔時(shí),即軸承的潤滑狀態(tài)處于最佳時(shí),滾動(dòng)軸承是耐疲勞的。但軸承在多數(shù)情況下處于混合摩擦狀態(tài),也就是說滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)工作表面,盡管有足夠的潤滑油,但并不能形成全油膜狀態(tài),潤滑油內(nèi)含雜質(zhì)越多,混合摩擦越多,潤滑狀態(tài)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(zhuǎn)速、額定動(dòng)負(fù)荷以及當(dāng)量負(fù)荷是計(jì)算軸承壽命的的基本參數(shù)。對(duì)軋機(jī)軸承來說,因其特殊的工況條件,選擇參數(shù)受到限定,即軸承所能承受的當(dāng)量負(fù)荷,應(yīng)當(dāng)在其額定動(dòng)負(fù)荷值的30%以下,否則軸承負(fù)載過重。軋機(jī)軸承的額定壽命與該軸承負(fù)荷比值的10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(dòng)負(fù)荷值高15%以上,所以前者比后者的額定壽命要高出60%。二輥軸承與支承輥軸承的選型對(duì)窄帶鋼軋機(jī)有著舉足輕重的作用,并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(fù)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。另外由于負(fù)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(fù)荷能力,選用了游隙較小的軸承。軋機(jī)軸承的精度等級(jí)對(duì)使用壽命也有影響。由于軋機(jī)轉(zhuǎn)速的限定,二輥軸承與支承輥軸承的動(dòng)壓潤滑油膜一般較薄,因此高精度等級(jí)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(xù)性保持得更好,潤滑更理想。因此選用了P6級(jí)精度的軸承。如軸承座設(shè)計(jì)和制造不當(dāng),將導(dǎo)致軸承受力不均,降低軸承壽命。對(duì)軸承座的要求是:軸承座負(fù)荷區(qū)應(yīng)留有足夠的壁厚,一般情況下,不應(yīng)小于軸承直徑的1/3。軸承座應(yīng)具有調(diào)心性,避免因軋輥撓曲變形而使軸承受到偏載。應(yīng)以調(diào)整好的機(jī)架窗口襯板為基面,保持軸承座孔軸線與之平行。在每次安裝軸承時(shí)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(tài)。

潤滑和密封

鋰基、鋁基、聚脲基潤滑脂都是軋機(jī)軸承理想的潤滑劑。對(duì)于低速、重載的窄帶鋼軋機(jī),為了在軸承滾道上形成動(dòng)壓油膜,要求這些潤滑脂基礎(chǔ)油有較高的粘度,一般不低于320mm/s。潤滑脂應(yīng)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(shí)能起到減磨作用。因此采用了二硫化鉬鋰基脂潤滑油。窄帶鋼熱軋機(jī)通常受到較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷,軸承震動(dòng)大,潤滑脂易流失。因此要求潤滑脂有較強(qiáng)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,其余部分保存在軸承內(nèi)部空間起密封作用。密封不良也是軋機(jī)軸承損壞的一個(gè)主要原因。如果外界污物侵入軸承座內(nèi),最先污染的是靠近外側(cè)的潤滑脂,使軸承零件表面出現(xiàn)磨損,隨著污物的增加,磨損面會(huì)不斷擴(kuò)大,沿圓周方向形成裂紋并逐漸擴(kuò)展,最終使套圈開裂。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)報(bào)廢軋輥、軸承座等相關(guān)部件。為此安裝了油封裝置。