轧机机架

　   由两片“牌坊”组成以安装轧辊轴承座和轧辊调整装置﹐需有足够的强度和钢度承受轧制力。机架形式主要有闭式和开式两种。闭式机架是一个整体框架﹐具有较高强度和刚度﹐主要用于轧制力较大的初轧机和板带轧机等。开式机架由机架本体和上盖两部分组成﹐便于换辊﹐主要用于横列式型材轧机。 　　

       此外﹐还有无牌坊轧机。

        轧钢机机架是工作机座的重要部件，轧辊轴承座及轧辊调整装置等都安装在机架上。机架要承受轧制力，必须有足够的强度和刚度。 

      1、组成：机架主要由左右牌坊、联接两块牌坊的连接梁、位于牌坊窗口内侧的滑板等零部件构成。由于牌坊是机架的主体部件，因此仅对牌坊的结构、参数和强度介绍。 

      2、轧机牌坊分类:闭式牌坊和开式牌坊。

闭口式机架的牌坊:

 闭口式牌坊       如右图所示,闭式机架是一个整体框架，具有较高强度和刚度。闭式机架主要用于轧制力较大的初轧机、板坯轧机和板带轧机等。对于板带轧机来说，为提高轧制精度，需要有较高的机架刚度。对于某些小型和线材轧机，也往往采用刚度较好的闭式机架，以获得较好的轧件质量。采用闭式机架的工作机座，在换辊时，轧辊是沿其轴线方向从机架窗口中抽出或装入，这种轧机一般都设有专用的换辊装置。

a、大多是整体铸造的。当牌坊尺寸和重量太大，受到铸造条件或运输条件限制时，则采用电渣焊焊成。 

b、具有较高的强度和刚度。

c、主要用来轧制压力较大或对轧件尺寸要求严格的轧钢机上，如初轧机和板带轧机。 

d、使用闭式牌坊的轧辊换辊时，轧辊沿轴向从牌坊的窗口中进出。 

开口式机架的牌坊：

       开式机架由机架本体和上盖两部分组成(图5-2)，它主要用在横列式型钢轧机上，其主要优点是换辊方便。因为，在横列式型钢轧机上如果采用闭式机架，由于受到相邻机座和联接轴的妨碍，沿轧辊轴线方向换辊是很困难的。采用开式机架，只要拆下上盖，就可以很方便地将轧辊从上面吊出或装入。开式机架主要缺点是刚度较差。影响开式机架刚度和换辊速度的主要关键是上盖的联接方式。常见的上盖联接方式有五种。 

 开口式牌坊      图5-2a是螺栓联接的开式机架，机架上盖(上横梁)用两个螺栓与机架立柱联接。这种联接方式结构简单，但因螺栓较长，变形较大，机架刚度较低。此外，换辊时拆装螺母较费时。 

       图 5-2b是立销和斜楔联接的开式机架，其换辊比螺栓联接较方便。 

       图5-2c是套环和斜楔联接的开式机架，与上述两种形式相比，取消了立柱和上盖上的垂直销孔，用套环代替螺栓或圆柱销。套环的下端用横销铰接在立柱上，套环上端用斜楔把上盖和立柱连接起来。这种结构换辊较为方便。由于套环的断面可大于螺栓或圆柱销，轧机刚性有所改善。 

       图5-2d是横销和斜楔联接的开式机架，上盖与立柱用横销联接后，再用斜楔楔紧。其优点是结构简单，联接件变形较小。但是，在楔紧力和冲击力作用下，当横销沿剪切断面发生变形后，拆装较为困难，使换辊时间延长。 

图5-2e是斜楔联接的开式机架，与上述各种形式的开式机架相比有以下优点：

1)上盖弹跳值小。由于联接件数量少、变形小，使上盖弹跳值减少。

2)联接件结构简单，联接坚固。

3)机架立柱横向变形小。在打紧斜楔后，机架立柱上部被斜楔和机盖止口紧紧挤住，大大减小了立柱的横向变形。 

       由上可知，斜楔联接的开式机架，除了换辊方便外，还具有较高的刚度，故称为半闭口机架。这种机架使用效果较好，得到了广泛应用。 

   a、有用螺栓、套环、销轴、立销和斜楔将上盖和U形架连接的各种方式。 

   b、其强度和刚度均较闭口机架差，而且加工面多，造价高。 

   c、主要用来大中型横列式型钢轧机。 

   d、其突出优点是换辊方便。 

1、作用：用来安装轧辊、轧辊轴承、轧辊调整装置和导卫装置等工作机座中全部零件，并承受全部轧制力的作用。 

2、地位：机架是轧机工作机座中尺寸和重量最大的部件，轧辊轴承和轧辊调整装置都安装在机架上，机架承受巨大轧制力的作用。 

      机架的牌坊是轧机的永久性零部件，因而对它的强度有很高的要求。在设计新轧机或对旧轧机进行强化轧制、扩大品种规格时，都必须对牌坊的强度进行校核，并确保牌坊在轧辊折断时不致产生塑性变形。

轧钢机机架强度和变形的计算，一般可采用如下步骤：

1)将机架结构图简化成为刚架，即以机架各断面的中性轴的连线组成框架，近似地处理成直线或规整的圆弧线段，并确定求解断面的位置；

2)确定静不定阶数，如一般闭式机架是三次静不定问题，需作一系列假设来简化模型，降低静不定阶数；

3)确定外力的大小及作用点；

4)根据变形谐调条件，用材料力学中任一种方法(卡氏定理，莫尔积分法，图乘法，力法等)求解静不定力和力矩；

5)根据计算截面的面积、惯性矩、中性轴线的位置及承载情况，求出应力和变形。

机架的材料和许用应力：

机架一般采用含碳量为0.25％～0.35％的ZG260—500，其强度限σb =500～600MPa，延伸率δ5=12％～16％。 

由于机架是轧机中最贵重和最重要的零件，必须具有较大的强度储备。一般机架的安全系数不小于10，对于ZG270—500来说，许用应力[σ] 

采用以下数值 

对于横梁  [σ]≤50～70MPa 

对于立柱  [σ]≤40～50MPa

为了防止机架在过载时破坏，在轧辊断裂时机架要不产生塑性变形。根据这一要求，机架的安全系数为 

nj  >   ng  . σb/σs 

式中 nj  ——机架的安全系数； 

     ng ——轧辊的安全系数； 

    σb——机架材料的强度限； 

    σs——机架材料的屈服限。 

工作机座是通过地脚螺栓和轨座安装并固定在地基上的。

轧钢机机架是安装在轨座上，而轨座则固定在地基上。轨座又称地脚板，它要保证工作机座的安装尺寸精度，并承受工作机座的重量和倾翻力矩。 

1、作用：①使机架在它上面安装得稳固和方便；   ②应尽可能减少工作机座对地基的单位压力。 

图5-7 型钢轧机的轨座图；  图5-8 具有矩形支承表面的轨座； 

 轨座

1700冷连轧机采用了如图5-9所示的轨座，其结构较为简单。而且，机架是直接用地脚螺栓固定在轨座上。这就省去了机架与轨座间的固定螺栓，也便于安装和维修。这种轨座实际上在地基与机架之间起垫板作用。

 轨座

为了拆装方便，在某些型钢轧机上，机架底脚与轨座采用斜楔联接(图5-10)。它是通过销子2、斜楔5和6，将机架固定在轨座上。

 轨座

1、作用：用来把工作机座和轨座联接起来的零件。

2、计算：

 一般地脚螺栓直径，可根据轧辊直径D选取。

 对于D≤500mm的轧机，d＝0.1D＋10  mm;

 对于D > 500mm的轧机，d＝0.08D＋10  mm;

一、轧机机架牌坊磨损

磨损原因：

        钢铁生产过程中，热轧机械设备的工况十分恶劣，特别是轧机在工作过程中，轧制冷却水遇到红灼的钢坯迅速雾化，夹带着从钢坯表面脱落的氧化铁粉末向四周喷射，轧辊通过轴承座对机架牌坊造成较大的冲击，使轧机机架牌坊内侧窗口面、机架牌坊底面等均出现不同程度的腐蚀磨损, 使轧机机架与轧辊轴承座间隙难以有效控制管理，时常出现轧机机架与轧辊轴承座间隙超过管理极限值现象。轧机牌坊间隙增大恶化了轧机主传动系统的工作条件，使主传动振动冲击大，钢锭咬入时容易发生打滑，影响到板形的控制，对产品质量造成很大影响。

轧机牌坊修复技术的对比：

        绝大部分轧机牌坊材质为普通铸钢件，在长期服役中窗口表面易受到腐蚀磨损的作用而造成工作条件恶化。通常采用在线机加工的方法对牌坊进行修复，即通过机械加工去除材料，清除牌坊表面受损层找平接触面，扩大的尺寸通过增加衬板厚度来补偿。这种修复方式操作简单方便，但未改变牌坊面的性质，使用一段时间后牌坊表面又会受到腐蚀磨损而失效，而且多次机加工将会对牌坊的强度和刚度产生不利影响。考虑到轧机对刚度的敏感性，可供加工的余量不多，该修复方法只能是权宜之计。采用手工电弧焊可恢复机加工后去除材料扩大的尺寸，但在这样的刚性结构上进行大面积电弧堆焊，可能造成牌坊结构的变形。如果结构发生扭曲，失稳变形这将是致命的，无法再进行矫正，这是工厂生产中决不允许发生的事情。因此该修复方法将带来较大的风险，一般不予采用。

 轧机机架牌坊磨损修复       采用高分子复合修复材料来解决轧机牌坊磨损，高分子复合修复材料具备优越的粘着力，可以牢固附着在金属基材表面，长期工作而不会脱落；产品自身具有极高的抗压强度，即使在高达1900吨的轧制力作用下，材料也不会损坏；独特的高分子结构赋予材料良好的抗冲击性能，可以吸收轴承座对牌坊的冲击，避免了磨损的产生；同时产品具有良好的耐腐蚀性能，可使牌坊表面免受冷却水的侵蚀。采用美嘉华-福世蓝2211F高分子金属修复材料修复轧机牌坊磨损，不用去除材料，不影响牌坊整体强度和刚度，更无补焊热应力造成的变形，为企业很好的解决了多年无法解决的问题。

        美嘉华技术操作简单不需要专用设备，只需简单准备修复模板、平尺、框式水平仪等相关工具，即开始修复操作，通过试装修复模板并测量、调整、定位；表面处理、调和涂抹材料；安装模板压出配合尺寸、材料固化；拆除模板后修磨表面、再次涂抹材料、安装紧固衬板，用时3天，材料费用几万元就使价值数百万元的设备恢复了运行精度要求。采用2211F高分子金属复合材料技术操作简单，一般不需要专用设备，而且对于多数设备问题可以现场修复，方便快捷。