軋機(jī)軋制過(guò)程中的彈性變形分析
在軋制過(guò)程中，金屬受軋輥?zhàn)饔枚苄宰冃危ぷ鳈C(jī)座（和軋輥）受金屬的反作用力則產(chǎn)生彈性變形，使軋機(jī)的輥縫發(fā)生變化,影響軋件尺寸。因此,在設(shè)計(jì)、使用和控制軋機(jī)時(shí)，要確定軋機(jī)的彈性變形量。
軋機(jī)的輥縫彈跳量和剛性系數(shù) 軋機(jī)的剛性即軋機(jī)工作機(jī)座抵抗彈性變形的能力。軋制時(shí)的輥縫隨所受的軋制力（rolling force）而增大,軋制時(shí)輥縫和空載時(shí)輥縫之差的平行平均值叫作輥縫彈跳量（圖1）。
軋機(jī)的輥縫彈跳量與軋制力的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為軋機(jī)彈性曲線(xiàn)（圖2）。此曲線(xiàn)的斜率(k)稱(chēng)為軋機(jī)剛性系數(shù)，在其直線(xiàn)部分意義為產(chǎn)生單位彈跳量所需的軋制力。圖2中的載輥縫的實(shí)測(cè)值，但經(jīng)常用的是由曲線(xiàn)的直線(xiàn)部分外推而得到的空載設(shè)定輥縫S0。
為空
四輥式軋機(jī)的輥縫彈跳量由圖3中各部件彈性變形量組成，各部件所占比例通常約為：機(jī)架占10～16％，壓下裝置占4～20％，輥系占 40～70％，其余為軋輥軸承、軸承座、壓力墊和調(diào)心板等(表1)。
影響軋機(jī)剛性系數(shù)的主要因素是軋機(jī)結(jié)構(gòu)、尺寸,特別是輥系尺寸。軋制條件如軋制速度和板寬也有影響:前者使油膜軸承的油膜厚度變化；后者影響輥系變形。實(shí)際應(yīng)用時(shí)常把軋機(jī)剛性系數(shù)定為常數(shù)，按不同軋制條件作適當(dāng)修正。中國(guó)幾種板帶軋機(jī)剛性系數(shù)見(jiàn)表2。
軋機(jī)彈跳方程 板帶出口厚度h,空載時(shí)設(shè)定輥縫S0，軋制力P和軋機(jī)剛性系數(shù)k之間
根據(jù)軋機(jī)彈性曲線(xiàn)有以下關(guān)系：
此式稱(chēng)為軋機(jī)彈跳方程，式中P/k即為輥縫彈跳量。
軋制狀態(tài) 板帶軋機(jī)的軋制狀態(tài)可由圖4的軋機(jī)彈性曲線(xiàn)和軋件塑性曲線(xiàn)來(lái)描述。軋件塑性曲線(xiàn)是軋制力與壓下量的關(guān)系曲線(xiàn)，曲線(xiàn)上的某點(diǎn)切線(xiàn)的斜率Q稱(chēng)為軋件塑性系數(shù)。圖4中兩曲線(xiàn)的交點(diǎn)就是該軋制條件下的軋制狀態(tài)（軋制力和軋件出口厚度）。分析圖4可看出，當(dāng)軋機(jī)彈性曲線(xiàn)位置不變時(shí),即當(dāng)在一定的軋機(jī)和輥縫設(shè)定值的條件下,影響軋件厚度變化的因素就是改變軋件塑性曲線(xiàn)位置的因素：①帶坯厚度；②軋件變形抗力。為縮小軋件厚度波動(dòng)值的有效方法是提高軋機(jī)剛性系數(shù)，亦即使軋機(jī)彈性曲線(xiàn)變陡。現(xiàn)代設(shè)計(jì)的軋機(jī)都選擇較大的剛性。由于軋機(jī)尺寸的限制，不能完全依靠增大軋機(jī)剛性來(lái)改善軋件尺寸精度，因此發(fā)展出板帶軋制的自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)（AGC）。
AGC 按測(cè)厚方式分為兩類(lèi):①用測(cè)厚儀直接測(cè)厚并通過(guò)調(diào)整設(shè)定輥縫或張力來(lái)控制厚度。通常前者用于粗調(diào)，后者用于精調(diào)。②用測(cè)厚計(jì)原理間接測(cè)厚，即根據(jù)測(cè)量的軋制力，用彈跳方程算出軋制厚度。此法沒(méi)有直接測(cè)厚儀的滯后缺點(diǎn)，但精度稍差，一般需用測(cè)厚儀校正監(jiān)控。當(dāng)出現(xiàn)厚度差時(shí)，輥縫調(diào)整量ΔS與厚度差Δh的關(guān)系為：
為了快速調(diào)整輥縫，現(xiàn)代軋機(jī)采用電－液伺服控制的液壓缸代替電動(dòng)壓下螺絲；響應(yīng)時(shí)間可在0.02秒以下，壓下速度快，幾乎在軋機(jī)彈跳產(chǎn)生的同時(shí)就給予壓下補(bǔ)償，保持軋機(jī)輥縫恒定，相當(dāng)于軋機(jī)剛性系數(shù)為無(wú)窮大。考慮控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和軋制板形等需要，可調(diào)整補(bǔ)償系數(shù)，相當(dāng)于改變軋機(jī)剛性系數(shù)。因?yàn)檐垯C(jī)具有剛性系數(shù)可變的優(yōu)點(diǎn)，所以又稱(chēng)變剛性軋機(jī)。
軋機(jī)的軋輥撓度和橫向剛性系數(shù) 軋制時(shí)輥身中部和邊部輥縫差的增量Δx 稱(chēng)為軋輥撓度（圖5）。
軋輥撓度與軋制力關(guān)系曲線(xiàn)的斜率表示軋機(jī)橫向剛性特性,稱(chēng)軋機(jī)橫向剛性系數(shù),其意義是產(chǎn)生單位撓度所需的軋制力。軋輥撓度影響板帶的橫向厚度和板形（對(duì)型棒材尺寸影響很小，可忽略不計(jì)）。撓度也隨軋制力增大而增加。
軋輥撓度主要由輥系的以下四部分變形組成：軋輥彎曲撓度，軋輥剪切撓度，工作輥和支撐輥之間的彈性壓扁，工作輥與軋件接觸彈性壓扁。影響軋輥撓度的主要因素是：輥系尺寸，軋制力，軋輥凸度（原始磨削凸度、熱凸度和磨損）。組成輥系撓度的四部分難于分別測(cè)定，只能用軋板法測(cè)量總的軋輥撓度，即測(cè)量軋板橫斷面凸度來(lái)繪出軋制力與軋輥撓度的關(guān)系曲線(xiàn)，求出軋機(jī)的橫向剛性系數(shù)。也可用理論計(jì)算分別求出上述四部分變形，再求總和，然后同實(shí)測(cè)值比較。
為了獲得良好的板帶橫斷面尺寸精度和板形，僅用加大工作輥徑和增加支撐輥徑或輥數(shù)來(lái)減少撓度是有限的，需用控制輥形的方法抵償所產(chǎn)生的撓曲。控制輥形的方法有兩種：①用加熱或控制冷卻液的方法，控制軋輥的熱凸度。這種方法由于熱慣性等而不能迅速進(jìn)行調(diào)整，難于準(zhǔn)確控制。②機(jī)械方法。主要用液壓彎輥，或在多輥軋機(jī)中抽動(dòng)中間輥；此法調(diào)整迅速有效，并可與板形檢測(cè)儀組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
液壓彎輥，在軋輥軸承座間安裝推力液壓缸，調(diào)整液壓力以改變彎曲力的大小，使工作輥或支撐輥產(chǎn)生正彎或負(fù)彎,控制輥形和板形（圖6）。此種裝置（主要是工作輥彎曲）已廣泛用于各種板帶軋機(jī)上，效果較好。
日本日立制作所近來(lái)發(fā)展出可抽動(dòng)中間輥來(lái)改變撓度，控制輥形的六輥軋機(jī)（圖7）,即HC軋機(jī)（HighCrown Control Mill）。這種措施的優(yōu)點(diǎn)是控制精度高，可使橫向剛性系數(shù)接近無(wú)窮大，可以更有效地控制輥形和板形，現(xiàn)正在各種板帶軋機(jī)上推廣應(yīng)用。日本的VC支撐軋輥等也是發(fā)展中的輥形和板形控制裝置。
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