森吉米尔廿辊轧机的设备和轧制特点.docx

2012 年 第 6 期SHANXI METALLURGYNo.6， 2012文 章 编 号 ：1672-1152（2012）06-0039-03森吉米尔廿辊轧机的设备和轧制特点姚红继，王竞东（ 山西太钢不锈钢股份有限公司 ， 山 西 太 原 030003）摘要 ：介绍了森吉米尔廿辊轧机的机架结构 、辊 系 配 置 、调整机构的特点以及厚度 、板形的控制原理和方式 。关 键 词 ：森 吉 米 尔 轧 机 零 凸 度 牌 坊 调 整 机 构中 图 分 类 号 ：TG333文 献 标 识 码 ：B收 稿 日 期 ：2012-07-05对于硬度高、加工硬化倾向强烈且难以轧制的备也越来越多，因此轧机机架的形式就变化为多面体形，使其更利于轧机机架的受力平衡，机架变形最小。钢种，要实现高效率、高精度生产就必须采用机架刚性大、工作辊辊径小的轧机 ，而且要在较大张力的条 件下进行轧制。 森吉米尔廿辊轧机具有整体结构机 架和“ 1-2-3-4” 形式的多层轧辊排列 1 ，工作辊辊径 较小，因此适合于生产冷轧不锈钢 、冷轧硅钢及高精 密合金钢等钢种，而且大多采用单机架可逆式轧制 。辊系布置森吉米尔廿辊轧机的辊系是按“ 1-2-3-4” 且呈 塔形上、下布置，支承辊系采用多辊三层塔形结构 2 ，具1.2有刚 性 大 、稳定性高的特点 ，见 图 1。此 辊 系 最 外 一层为 4 支支撑辊，通过背衬轴承与机架的梅花孔接目前，仅有日本日新制钢公司曾经采用过四机架全触，把轧制力传递到机架上 ，工作辊靠在第一中间辊上，第一中间辊又支撑在第二中间辊上 ，第二中间辊 则支撑在最外层的支撑辊上。连续式森吉米尔廿辊轧机进行过冷轧带钢的生产 。森吉米尔廿辊轧机的设备特点11.1整体结构机架（ 零凸度牌坊）森吉米尔轧机牌坊最主要的特点是“背 衬 轴 承第 二 中 间 辊（ 非 传 动 ）零凸度” ，轴 承 轴C第 二 中 间 辊（ 传 动 ）B设计原理是：利用微机分析牌坊应力和板型偏差的方法建立数学几何模型 ， 使得牌坊在轧制负荷作用下，沿机架宽度方向上的变形均匀一致 ，目的是使牌 坊在大的轧制负荷下对工作辊凸度影响很小或者根本不产生影响。森吉米尔廿辊轧机与其他型号的森吉米尔轧机 机 架 一 样 ，为 重 型 侧 框 架 、锥 型 顶 和 底 板 ，由 整 体 铸（ 锻） 钢制作，一般牌坊刚度在 500 t/mm 左右。 在整体铸（ 锻） 钢件中加工出梅花状的通孔 ，用以安装支 撑辊装置， 不过因辊系布置的不同梅花通孔的数量DA第 一 中 间 辊工 作 辊HEGF图 1轧 机 辊 系 分 布1.3调整机构随着轧机控制技术的不断发展 ，也不相同，在与梅花状通孔垂直的侧面开有四棱锥目前森吉米尔形窗口，也是带钢的出入口。森吉米尔轧机的机架一般有两种形式 ：廿辊轧机已具备多种调整机构 。最主要的调整机构立方体有压下机构、轧辊径向调整机构、轧辊轴向调整机构。形式和多面体形式 1 。 立方体形式是森吉米尔轧机最初制造时所采用的 ， 随着轧机形式的不断变化和 轧制宽度的增加而使轧机的体积不断增大 ， 辅助设压下机构（ 见下页图 2）传统廿辊轧机的压下机构是采用二辊 、 四辊轧 机的电动或液压压下机构 ， 轧制力直接作用在轧辊1.3.1的轴承箱上，而森吉米尔廿辊轧机的压下是依靠安第 一 作 者 简 介 ： 姚 红 继（ 1969 ） ， 男 ， 现在山西太钢不 锈钢股份有限公司 品质部从事不锈钢冶炼 、轧制工艺技术及 质 量 管 理 工 作 ， 工 程 师 。E-mail：yaohjtisco. 装在两个支撑辊中间的双面齿条带动内偏心环的转动来实现的 2 。 当双面齿条上下运动时，与其啮合的扇形齿轮也进行转动 ，从而带动偏心轴转动来实现山 西 冶 金E-mail:第 35 卷 40 轧制特点厚度控制精确由于森吉米尔轧机采用了整体式牌坊 ， 牌坊的22.1刚性大，因此其厚度控制能力非常强。 随着控制手段BC的增强， 不仅实现了液压压下 ，而且实现了闭环控AD制，可使纵向厚度差0.03 mm，横向板差0.02 mm。工作辊直径小和轧制压力小由于森吉米尔廿辊轧机采用塔式布置的辊系结 构，因此工作辊辊径小，一般为 4565 mm，可实现薄2.2HE规格产品的轧制。由于轧辊与钢带的接触面积与轧GF辊半径的平方根成正比 ，所以工作辊直径越小 ，在变形区与带钢的接触面积就越小 ，从而大大减小了轧制力， 森吉米尔廿辊轧机的轧制力仅为四辊轧机的1/31/4 左 右 ；同 时 可 减 小 轧 辊 挠 曲 变 形 ， 增 大 压 下 率，在较大张力条件下道次压下率可达 60%，总的道次压下率可达 90%。图 2轧 机 压 下 机 构工作辊辊缝的调节。 早期的森吉米尔廿辊轧机是采用电动压下机构传动一套蜗轮蜗杆机构来实现双面厚度和板形实现闭环自动控制厚度闭环控制系统 AGC森吉米尔轧机具有先进 的厚度闭环控制系统 2.3齿条的运动，而现代森吉米尔廿辊轧机已全部实现2.3.1了液压压下机构，使辊缝调节的响应速度更快 ，位置更精确。AGC（ 自动压下控制系统 ） ，左右两侧各有一台相同的 x 射线或 射线测厚仪。x 射线测厚仪的优点是 ： 被测带材温度的变化 、表面水或油的污染 、机械跳动 等对测量结果影响不大。 射线测厚仪具有较高的 测 量 精 度 ，被测带材的温度 、应 力 、表 面 状 况 等 因 素 对测量结果影响不大，可以进行连续测量。 目前的廿 辊轧机测厚仪一般均具有材质补偿功能 ， 即根据不 同材质的合金代码，通过计算机自动给定补偿系数 。轧辊径向调整机构在大型的森吉米尔廿辊轧机上 ， 径向辊型的调 整 是 靠“ ASUROLL” 来 完 成 的 ， 即 依 靠 背 衬 轴1.3.2承间的鞍座里的外偏心环来实现的 。在内偏心环和外偏心环之间、 外偏心环和鞍座之间都装有滚针轴承，这样外偏心环转动时摩擦阻力很小 ，并可以在轧 制过程中实现细微、精确的径向调整。在轧制过程中 2 台测厚仪同时投入使用 ，入口前馈1.3.3轧辊轴向调整机构和出口监控进行全闭环厚度压下控制 。 同时，目前的森吉米尔轧机还具备先进的秒流量控制功能 ， 即在 加减速过程中能模拟测厚仪误差而进行合 理 的 调整，补偿反馈的数据，从而更加精确地进行厚度控制 ，也在一定程度上解决了很多钢厂出现的带钢头尾厚 度异常的问题。 当然在使用过程中，需要定期对测厚仪进行初始化，以保证厚度测量系统的稳定性。轴向调整是指上 、下两对第一中间辊的轴向运动，目的是促进带钢沿横向的厚度分布更均匀和削除带钢在轧制中由于边部减薄而产生的边浪 。为实现上述目的，轧机上、下两对第一中间辊的 相反两端被加工成锥形 ， 通过调整其相互重合的平 行部分的长度来达到调整带钢边部板形的目的 。 早 期的森吉米尔廿辊轧机的轴向调整是由液压马达通 过链轮实现的，不能在轧制过程中进行调整。为使响应速度快和调整时间短 ， 现代森吉米尔 廿辊轧机的轴向移动已采用液压缸直接推 （ 拉） 第 一 中 间 辊 ， 或是通过连杆机构来 推（ 拉 ） 第 一 中 间 辊，从而大大提高了轧辊的横向响应速度 。 当轧机的 轧制速度大于 15.24 m/min 时，就可实现第一中间辊 带负荷调整。板型自动控制系统 AFC带钢板型控制系统包括板形检测仪 、 控制装置 和执行机构，现代轧机一般都可实现板型自动控制 ，该技术在森吉米尔廿辊轧机上的应用大幅度提升了板型质量。森吉米尔廿辊轧机板型控 制的基本思想是 ：操 作工在带钢轧制前通过人机接口向控制系统输入带2.3.22012年 第 6 期姚 红 继 ，等 ：森吉米尔廿辊轧机的设备和轧制特点 41 钢板型的目标曲线； 在轧制过程中牌坊左右两侧的板型仪测量辊检测到带钢实际板型后反馈给控制系 统；控制系统自动将测量数据与目标曲线进行比较 ， 根据两者的差值向 AS-U 和 一中间辊反馈调整指 令，AS-U 凸度块和一中间辊将根据控制系统的调整 指令（ 前馈 AFC 和后馈 AFC） 不断进行压下量和轴 向窜动的调整； 通过带钢在多道次轧制过程中不断 被调整，使板形得到优化和改善，直至轧制结束。AS-U 凸度调整机构位于中间两个支撑辊之间 ，由 7 个凸度块组成，每个凸度块由相应的液压缸带动齿条转动，使中间辊产生相应的凸度变形 ，用于控消 除 边 浪制沿带钢宽度方向不同区段的凸度压下量 ，带钢中部板型。以改善图 3 一中间辊示意图 一中间辊的主要功能是进行轴向移动 （ 见 图3） ，辊子 端 部 为 锥 形 ，辊子轴向移动的行程不同 ，其小，适合于生产冷轧不锈钢 、冷轧硅钢及高精密合金钢等钢种，而且大多采用单机架可逆式轧制 ，是目前锥度作用在带钢上的量也不同 ，上辊控制带钢驱动生产高合金钢，尤其是高等级不锈钢产品及超薄不侧的板型，下辊控制带钢操作侧的板型。除 AS-U 凸度调整和一中间辊轴向移动两种基 本的板型控制功能外 ， 目前森吉米尔廿辊轧机的板型仪自动控制系统还具备温度补偿和边部补 偿 功能，能够更加有效地修正改善轧制板型。锈钢带 3 的主要轧机形式。参 考 文 献 1潘 纯 久 .二十辊轧机及高精度冷轧钢带生 产 M .北 京 ： 冶 金工 业 出 版 社 ，2003.李 登 超.不锈钢板带材生产技 术 M .北 京 ：化学工业出版社 ，2008.严 彪.不 锈 钢 手 册 M .北 京 ：化学工业出版社 ，2009.（ 编辑：胡玉香） 2结语森 吉 米尔廿辊轧机具有整体结构机架和 “ 1-2-3-4” 形式的多层轧辊排列 ， 工 作 辊 辊 径 较3 3Introduction of the Equipmentand Rolling Processing forSendzimir ZR MillYAO Hongji， WANG Jingdong（ Shanxi Taigang Stainless Steel Co., Ltd., Taiyuan 030003, China）Abstract:The specific of stand struc