當前位置：鞏義市恒旭機械制造有限公司 > 新聞動態 > 正文
冷軋帶鋼和薄板一般厚度為 0.1-3mm，寬度為 100-2000mm，具有表面光潔、平整、尺寸精度和機械性能好等優點，廣泛應用于汽車制造、電工電器、建筑建材、包裝材料、家用電器等各個行業。隨著時代的進步，各行業對冷軋帶鋼和薄板的質量要求越來越高，尤其在汽車制造行業，其對板材的質量要求已達到********的高度。面對挑戰，各種先進的軋機被設計制造出來。這些軋機采用不同的軋制方式，采用不同的輥系配置。從 4 輥軋制式、6 輥軋制式、8 輥軋制式、12 輥軋制式到 20 輥軋制式，總體的發展趨勢是多輥化和軋輥小徑化。出現這樣的發展趨勢，一定存在著必然性。本文立足于理論研究角度對工作輥輥徑大小的改變對軋制性能的影響進行分析研究，力求發現一點規律，為相關研究人員提供參考。
一、冷軋制過程受力狀況介紹
1、軋制過程簡介
鋼帶的軋制過程，就是鋼帶在通過上下工作輥所限定的輥縫時，受到上下工作輥的滾壓產生塑彈性變形而使鋼帶變薄，從而得到一定厚度的鋼帶的過程。由于軋制過程對鋼帶產生極大的擠壓力，使鋼帶的晶粒被壓扁、拉長，晶格歪扭畸變，晶粒破碎，造成鋼帶的塑性降低，硬度和強度增高，產生加工硬化的現象。與此同時，鋼帶的軋制過程產生很大的變形熱，使帶鋼與軋輥的溫度升高。輥面溫度過高會引起工作輥淬火層硬度下降，影響帶鋼的表面質量和軋輥壽命。輥溫的升高和輥溫分布不均勻會破壞正常的輥形，直接影響帶鋼的板形和尺寸精度。因此，為了保證冷軋的正常生產，對軋輥和帶鋼應采取有效的冷卻措施，如乳化液等。
軋制過程中，由于帶鋼的化學成分和組織不均勻、鋼帶原始厚度不均；軋輥的熱膨脹、軋輥的磨損、軋輥的偏心運轉等；軋機的各部分接觸面間存在間隙及軋機自身彈性變形，都會造成帶鋼厚度的波動。為了保證帶鋼縱向厚度不變，生產中采用恒輥縫控制來實現對其厚度的控制。即通過測厚傳感器反饋的厚度值控制液壓設備動態調整軋制壓力大小，從而保證軋制輥縫中間厚度不變的控制方法。此方法要求軋機具有較高剛性。
當采用恒輥縫控制時，軋制壓力是動態急劇變化的，這就導致工作輥在軋制過程中的彎曲程度也是動態變化的，從而造成帶鋼在寬度方向上，邊沿部分與中間部分的厚度不均現象。恒輥縫法，雖然保證了中間部分厚度一致，但損失了邊沿部分的精度。為此，又產生了一種控制方法：恒壓力控制。
當采用恒壓力控制時，軋制壓力是保持不變的，并不調整由于坯料厚度偏差所形成的帶鋼偏差，此時所得到的帶鋼板型較好。恒壓力控制一般用在平整機操作上，以改善軋件的板形。
在軋制過程中，還可以采用 HC、CVC、UPC 輥板型控制法等動態控制板形的方法來控制板形。
2、軋制過程工作輥受力分析
N0——軋制壓力
N0’——帶鋼對工作輥的反作用力
f 摩擦——帶鋼對工作輥施加的反作用靜摩擦力
Fx——X 方向支座反力
Fy——Y 方向支座反力
M 驅動——驅動轉矩
采用恒輥縫法控制，軋制力是動態急劇變化的，故 N0、N0’也是動態急劇變化的，屬于交變力。這也導致 Fx Fy 時刻處于急劇變化，也屬于交變力。而在帶鋼軋制線速度不變的情況下，即 V0不變時有：
M 驅動= f 摩擦·r ——力矩平衡，r 為工作輥半徑
從接觸形式上看，工作輥與鋼帶、工作輥與支承輥（或者中間輥）都屬于線接觸，接觸處均存在著急劇變化的交變應力，存在較大應力集中現象。
從彈性變形上看，工作輥受 N0、N0’兩個交變壓力作用，在其上下兩接觸面上產生動態的局部的彈性變形。
二、軋制變形區詳解
假設工作輥剛性無限大，則在軋制力作用下工作輥不存在彈性變形。那么，軋制變形區為圖中理論變形區表明的部分。
實際情況是，工作輥經過表面淬火，表面具有一定厚度的硬化層，硬度較高。但在軋制力作用下，仍然會產生變形，變形量為 A，即壓扁變形量。
帶鋼經過工作輥軋制之后，在出輥縫時，會有一定的彈性恢復形變，變形量為 B。
從圖中可知，由于工作輥及鋼帶都存在彈性變形，使得實際變形區長度 L’大于理論變形區長度。這種變化導致了實際壓入角比理論壓入角 Q 偏大的事實。對壓入順暢及防止打滑都有一定的影響。
三、軋輥輥徑的變化對軋機剛度的影響
從受力分析可知，工作輥受急劇變化的交變應力作用，在上下線接觸部位上存在局部較大應力集中現象，同時接觸部位會產生局部彈性變形。
在生產實際中的工作輥，較大輥徑時一般采用表面淬火處理來生成一定厚度的硬化層，或者再進行表面滲碳、氮等處理，來提高表面硬度。由于輥徑較大，淬火深度無法達到輥心，因而使得心部材料的硬度較低。在實際應用中，受急劇變化的交變應力作用時，由于殼硬里軟，在接觸線上各個位置都會產生內應力梯度，導致各點內部彈性變形不一致，從而更容易產生內部缺陷的累計與擴大，產生疲勞裂紋或表面局部剝落現象。再加上軋制熱的作用，軋輥表面的失效速度會更快，直接影響鋼帶的質量和生產進度。
從變形區的分析中，我們知道，實際變形區長度是大于理論變形區長度的。當采用較大輥徑工作輥時，由于殼硬里軟，接觸線上產生的彈性變形量較整體淬透時的變形量要大，從而使得實際變形區長度變長。在壓力不變的情況下，單位接觸點上的壓強實際是降低的，但鋼帶的屈服極限一定，因而，只有提供更大的軋制力才能提高單位接觸點上的壓應力，才能得到理想的軋制效果。
當工作輥輥徑減小時，會帶來以下幾點好處：
1、工作輥輥徑減小利于整體淬火，使整體具有均一的硬度，在軋制力作用下，彈性變形量會減小，從而減小軋機彈跳，提高了軋機剛性，利于厚度控制。同時，使得軋制變形區的長度也減小，5提高了單位接觸點上的壓強，在相對小一些的軋制力下也能得到理想的軋制效果。當采用多個軋機同時軋制時，利于克服前道軋制產生的加工硬化，保證板厚。
2、工作輥輥徑減小，有利于提高工作輥的疲勞強度，提高工作輥的使用時間，降低工作輥的消耗。（參考文獻 2）
3、工作輥輥徑減小，利于減小軋機彈跳，提高軋機剛性。軋機壁厚相同時，在相同軋制力作用下，內腔高度小的軋機機架的彈性變形量比內腔高度大的軋機機架的彈性變形量要小，從而有利于減小軋機彈跳，提高軋機剛性。
4、工作輥輥徑減小，剛性提高，可以軋制更薄的鋼帶，適應加工的板材范圍變大
五、結論
工作輥輥徑減小，利于節能降耗，利于鋼帶厚度控制，利于軋制更薄鋼帶。
