辊环

冶金工程名词

辊环 (roll collar)是属于型材轧辊辊身上轧槽之间或轧槽以外的部分。辊环位于辊身两端的端辊环可防止氧化铁皮落入轴承；位于相邻两孔型之间的中间辊环则主要用来分开孔型和承受侧向压力。辊环的基本参数是辊环高度和辊环宽度。辊环高度即为轧槽深度。在确定中间辊环宽度时，主要考虑辊环的强度和导卫装置安装与调整的方便。

基本信息

辊环位于辊身两端的端辊环可防止氧化铁皮落入轴承；位于相邻两孔型之间的中间辊环则主要用来分开孔型和承受侧向压力。辊环的基本参数是辊环高度和辊环宽度。辊环高度即为轧槽深度。在确定中间辊环宽度时，主要考虑辊环的强度和导卫装置安装与调整的方便。

辊环强度

辊环强度取决于轧辊的材质和轧槽深度。铸铁轧辊的开口孔型的中间辊环宽度一般等于相邻两孔型中最深的轧槽深度值，对钢轧辊或辊身短的轧辊可适当减小些。在闭口孔型中，如轧辊材质为铸钢，辊环宽度可取为轧槽深度的0.8～1.0倍，铸铁轧辊则取为轧槽深度的1.2～1.5倍。选择辊环宽度时还要考虑侧压力的大小和辊环根部圆弧半径大小的影响。侧压力小、辊环根部圆弧半径较大时，可取较窄的辊环宽度。

辊环宽度

端辊环的宽度主要是根据经验选取的。对于中、小型轧机一般选为50～100mm；三辊开坯机为60～150mm；大型与轨梁轧机为100～150mm，初轧机为50～100mm。确定辊环宽度，还要考虑导卫装置的安装与调整的操作条件，取决于导板的厚度或导板箱的尺寸及调整螺丝的长度和操作所需位置的大小。

应力分析

在悬臂式轧机上广泛采用辊环轧辊,辊环轧辊在轧制过程中所受的应力与普通轧机轧辊相比不同。主要原因是辊环为一个环形辊,装在轧辊轴上。要使辊环与轧辊轴连为一体,则必然使辊环产生装配应力; 在轧制过程中辊环直接与高温轧件接触,辊环与轧辊轴所产生的热应力也是不相同的; 同时辊环还要受到轧制应力的作用。在这些应力的作用下,对辊环进行应力分析,可为正确安装、使用轧辊,提高辊环的使用寿命提供理论依据。

辊环应力

按热应力和装配应力沿辊环均匀分布,故可选辊环的的任一截面进行应力叠加。对于轧制力引起的应力,在AB 截面的内层产生拉应力、外层产生压应力,而在CD 截面的内层产生压应力、外层产生拉应力。

在进行辊环的应力叠加时,因辊环辊身长度较小,故未考虑沿辊环轴向产生的热应力。同时轧制压力对辊环还作用有径向应力,由于影响辊环使用寿命的主要是切向应力,因此也忽略了径向应力的影响。

按上述计算的各种应力值,叠加后辊环的应力分布见图8所示。

应力分析

轧辊辊环在轧制过程中,受到轧制应力、热应力和装配应力的作用。当装配应力不变时,为保证辊环的使用安全,轧制应力和热应力应保证辊环强度的许用值。对于一定材料的轧辊辊套,其许用值为常值。故以许用值为依据可以得到在不同热应力和轧制应力下的轧制情况,也即不同的轧辊辊环内外温差可以对应有不同的轧制压力。

当装配应力为常值时,以辊环的许用应力为依据(辊环强度极限为50 kg /mm2 ) ,在未考虑安全系数时,热应力与轧制应力的对应关系见表4。

总结

1.辊环轧辊在轧制过程受装配应力,热应力和轧制应力的作用。辊环所受应力为沿截面各应力值的代数和;

2.在轧制过程辊环内径切向拉应力最大,采用复合材料辊环有利于提高轧辊使用寿命。内层可用铸钢材料提高强韧性,外层用铸铁材料提高硬度和耐磨性;

3.在一定的装配应力下,在保证辊环强度的前提下,热应力与轧制应力变化趋势相反。所以辊环内外层温差较大时,应适当降低轧制压力;

4.轧制过程辊环温差、轧制力等参数应稳定。若上述参数波动过大,在温差与轧制力都提高时,容易损坏辊环;