预应力轧机

在轧制前对轧机施加预应力，在轧制时就可抵消一部分机座的变形量而使轧机的刚度提高，这种类型的轧机称为预应力轧机。

图1  预应力热轧钢板轧机

1-机架；2-压下装置；3、4-测压仪；5-预应力压杆；

6-上轴承座；7-下轴承座；8-预应力加载液压缸

图1为一种预应力热轧钢板轧机结构示意图。这种轧机比一般钢板轧机增加了预应力压杆5和预应力加载液压缸8。在轧制前，先把辊缝调至要求的位置，然后使液压缸8充液进行预应力加载，施加的最小预紧力P₀为轧制力的1.5倍。

在预紧力P₀的作用下，机架产生拉伸变形l₁，受压零件产生压缩变型l₂。一般情况下，l₁、l₂与P₀成正比(见图2)。

图2  预应力轧机的力和变形的关系

l₁=P₀/K₁                                        (1)

l₂=P₀/K^₂                                                   (2)

式中K₁——机架的刚度系数，K₁=tanα；

        K₂——受压零件的刚度系数，K₂=tanβ。

图2中的直线AB表示机架受力与变形的关系，直线CD表示受压零件受力与变形的关系。轧制时，在轧制力P的作用下，机架的作用力由P₀变为P₁，变形由l₁变为l′₁，增加了δ；受压件的作用力由P₀变为P₂，变形由l2变为l′₂，减少了δ。由图2知。

P=(P₁-P₀)+(P₀-P₂)=δK₁+δK₂=δ(K₁+K₂)               (3)

所以由轧制力P引起的轧机的弹性变形为：

δ= P/K₁+K₂                                                                    (4)

此时，预应力轧机的刚度系数K=K₁+K₂。

对于没有预应力的轧机，在轧制力P作用下，机架和受压零件的弹性变形之和即为轧机的弹性变形δ：

δ=l₁+l₂=P/K₁+P/K₂=P/[K₁K₂/(K₁+K₂)]                            (5)

因此一般轧机的刚度系数K′=(K₁K₂)/(K₁+K₂)，可见

K/K'=(K₁+K₂)/[K₁K₂/(K₁+K₂)]=2+(K₁/K₂)+(K₂/K₁)               (6)

由式6可见，预应力轧机的刚度系数比普通轧机的刚度系数大得多，当K₁=K₂时，K=4K′，这时轧机刚性增大的倍数为最小，而当K₁与K₂相差悬殊时，刚性增大的倍数更为显著。

预应力轧机是20世纪50年代初出现的，目前主要用于生产小型、线材和薄板等要求精度高钢材，生产厚板也有采用预应力轧机的。