森吉米尔二十辊轧机

1、2森吉米尔二十辊轧机 森吉米尔冷轧机与四辊轧机或其他类型轧机的本质区别是轧制力的传递方向不同。森吉 米尔冷轧机轧制力从工作辊通过中间辊传到支撑辊装置，并最终传到坚固的整体机架上。这 种设计保证了工作辊在整个长度方向的支撑。这样辊系变形极小，可以在轧制的整个宽度方 向获得非常精确的厚度偏差。 森吉米尔轧机在结构性能上有如下主要特点： (1) 具有整体铸造(或锻造)的机架，刚度大，并且轧制力呈放射状作用在机架的各个断 面上。 (2) 工作辊径小，道次压下率大，最大达60%。有些材料不需中间退火，就可以轧成很 薄的带材。 (3) 具有轴向、径向辊形调整，辊径尺寸补偿，轧制线调整等机构，并采用液压压下

2、及 液压AGC系统，因此产品板形好，尺寸精度高。 (4) 设备质量轻，轧机质量仅为同规格的四辊轧机的三分之一。轧机外形尺寸小，所需 基建投资少。 森吉米尔冷轧机基本上是单机架可逆式布置，灵活性大，产品范围广。但是亦有极个别 呈连续布置的森吉米尔轧机，如日本森吉米尔公司1969年为日本日新制钢公司周南厂设计 制造的一套1270mm四机架全连续式二十辊森吉米尔轧机。该轧机第一架为ZR22-50型轧机， 其余三架均为，ZR21-50型轧机，轧制规格为 O.3mM 1270mm不锈钢，卷重22t，轧制速度 600mZmin。图2 1为该四机架全连续式森吉米尔轧机图片。 图2 1日本日新制钢周南厂四机架

3、全连续式森吉米尔二十辊轧机 森吉米尔冷轧机的形式及命名法介绍如下： 最常用的森吉米尔冷轧机形式是 1-2-3-4型二十辊轧机。例如 ZR33-18 ，“ Z是波兰 语Zimna的第一个字母，意思是“冷”；“R表示“可逆的”；“33”表示轧机的型号；“18” 是轧制带材宽度的英寸数。 森吉米尔冷轧机还有 1-2-3型十二辊轧机，但是1-2-3型森吉米 尔冷轧机在1964年以后就不再生产制造了。 森吉米尔冷轧机1-2型六辊轧机，由2个传动的工作辊和 4个背衬轴承辊装置组成， 如ZS06型，“S”表示“板材”，用来轧制宽的板材，但是它同样可以轧制带材，并且有一 些还用在连续加工线上。 森吉米尔“ Z

4、R型冷轧机有 10个基本型号，其中1-2-3-4 二十辊轧机7个；1-2-3 .型 十二辊轧机3个；“ZS1-2型六辊轧机只有 2个基本型号。1-2型、1-2-3型以及1-2-3-4 型森吉米尔轧机见图2 2。 图2-2森吉米尔冷轧机形式i a-1-2-3-4 型; b-1-2-3 型; c-1-2 型 各型号轧机的背衬轴承外径、工作辊名义直径如下： 轧机型号背衬轴承直径/ mm工作辊名义直径/ mm 1-2-3-4 型: ZR32 47.6 6.35 ZR34 76.2 10.00 ZR24 120.0 21.50 ZR33 160.0 28.50 ZR23 225.0 40.00 ZR22

5、 300.0 54.00 ZR21 406.4 80.00 1-2-3型： ZR15 75.0 12.00 ZR16 120.0 20.30 ZRI9 225.0 46.OO 1-2型 ZS06 300.0 216.00 ZS07 406.4 280.00 在以上基本型号的基础上派生出一些特殊的型号，在基本型号的词尾和词头加上不同 意义的字母来表示。 基本型号是森吉米尔冷轧机的基本设计，轧辊布置的几何尺寸提供轧机具有最小直径的 工作辊。派生型号实质上是围绕工作辊直径及轧机开口度的变化而出现的。 ZR21A :单个“A”只出现在 ZR21A中，它表示该轧机的工作辊直径是6676mm小于 基本型Z

6、R21的工作辊直径。 ZR21AA “AA”只出现在ZR21AA中，它表示该轧机的梅花膛孔位置、中间辊尺寸与基 本型完全不同，并且偏心量也比基本型的大。因此该轧机的工作辊直径比ZR21A的更小。 ZR21B ZR22B ZR23B ZR33B ZS07B:单个“ B”表示轧机梅花膛孔的垂直距离比基本 型的稍大，允许工作辊直径稍稍加大，而所有中间辊尺寸与基本型相同。 ZR21BB :“船”表示轧机梅花膛孔位置及轧辊尺寸与单个“ B”的轧机相同，只是偏心 量加大，以便能够增加工作辊的开口度。 ZR23C、ZR33C:单个“ C表示在该轧机的“ B”辊和“ C辊设计了 AS-U-ROLL辊形调整装置

7、。以前该型号轧机只有“ A”辊、“ D”辊有手动辊形调整装置，或者没有。 ZR23M “ M”表示该轧机梅花膛孔位置不同于基本型，有一个特别大的工作辊。该轧机 对有色金属轧制有利。 ZR23D轧辊直径的附加变化不被A、B、M型所覆盖，其直径在 B、M型轧机之间。 ZR21MB :“ MB表示该轧机梅花膛孔位置与基本型不同，有一个特别大的工作辊；另外 边部偏心调整量比基本型有所增大，以便获得更大的轧辊使用范围。 ZR22N :“ N表示该轧机为了特别的用途而有更大的工作辊。 ZR22S : “S”表示该轧机的梅花膛孔的距离和所有的轧辊的尺寸都比基本型加大，以便 能够使“S”轧机最小的轧辊可以给基

8、本型轧机使用。 ZR33W :“W表示该轧机提供特殊设计的AS-U-ROLL形状控制，以便轧制有严格楔形要 求的带材。 ZR33CW、ZR23SC此种有两个字母的组合，通常表示这两个单字母型号的组合特点。 目前森吉米尔轧机的发展水平如下： (1) 轧制带材最大宽度。目前轧制带材最宽的是法国的一台ZR22-80型轧机，轧制宽度 最大为2032mmB勺软钢及硅钢，厚度偏差为O.005mm。 (2) 轧制带材最小厚度。轧制带材最小厚度与其宽度和钢种有关。美国轧制硅钢最小厚 度为O. 002mm其宽度为120mm 日本轧制不锈钢，当宽度为1220mm时，最小厚度为 0.127mm 宽度为200mm时，

9、最小厚度为 O.01mm轧制有色金属时，最薄可达 0.0018mm(ZR32-4 1/4 型，轧制紫铜)。 (3) 轧制速度。美国的 ZR21-44型轧机轧制低碳钢的最大速度达1067m/min ;美国、日 本等国轧制硅钢及不锈钢的ZR21型轧机轧制速度可达 800m/ min。 一套完整的二十辊森吉米尔轧机，一般包括轧机工作机座、卷取机、开卷机及上料喂料 机构、AGC系统、液压系统、冷却系统、排油烟系统等部分。 图2-3为一台五工位的 ZR-33WF-18型森吉米尔冷轧机机列布置图。 图2-3森吉米尔冷轧机机列布置图 It? iW 1 El I. 2. 1工作机座 森吉米尔轧机的特点之一，是

10、机架为一个整体铸(锻)钢件，并和齿轮机座安装在同一底 板上。作用在工作辊上的轧制力，通过中间辊呈放射状分散到各支撑辊装置上，而各支撑辊 装置为多支点梁的形式，将轧制力沿辊身长度方向传递给整体机架。该种形式的轧机的刚度 高于其他形式的轧机。如：轧制同样规格带材的四辊冷轧机的刚度为4000kN/mm Sundwig 四柱式二十辊冷轧机的刚度为40005000 kN/mm而Sendzimir二十辊冷轧机的刚度则为 5000-6000kN / mm 森吉米尔二十辊轧机结构如图2-4所示。 图2-4森吉米尔轧机结构 2 . 1.1 机架 森吉米尔轧机机架，是在整体铸钢件中加工出 与梅花通孔垂直的侧面开有

11、通过带材的四棱锥形 力，在8个梅花状通孔位置被整体机架所吸收。 8个梅花状通孔，用以安装支撑辊装置； 窗口。分散传到各支撑辊装置上的轧制压 森吉米尔轧机机架于20世纪30年代 末40年代初设计出来时，仅用于十二辊轧机，以及一些非常小的二十辊轧机，如 ZR-32型、ZR-34型，为桌面型轧机，其机架形状为立方体形状，见图2-5。 随着轧机的增大，设计者开始削去机架各个顶角，呈多面体形状，见图2-6 目前大多数二十辊森吉米尔轧机仍为这种形状的轧机。 图25立方体形状机架 图26多面体形状机架 图27机架受力图 图29鼓形机架 l!.l 二 TTFTr 1 j H i j I | 1 1 iJ 11

12、 Hill 图28机架横截面（上部）受力图 图2-7所示为支撑辊装置作用于机架上的作用力。从上半部分机架受力情况不难看 出，B C两处力的作用是使机架顶部向上弯曲，而A、D两处的力则给机架以反方向作 用。由于B、C两处与A、D两处的受力大小是不同的，所以需将机架设计成相应的不同 形状，以达到均衡受力。 图2-8为机架横截面（上部）受力图。轧制力在轧辊长度方向最终是通过支撑辊装置 的轴承座（鞍座）传递给机架的，机架厚度和形状设计的目的是使机架变形程度最小，受 力最为均衡。机架承受的弯曲力矩，从机架边缘到中心是连续加大的，中心部位力矩最 大，因此机架的断面也应该是中心部位最大，往两边逐渐变小。 根

13、据机架的受力情况，可以计算出机架梁上的不均匀变形。先由计算机对所有轴承支 座受力进行计算，再根据计算结果推出机架的实际模型一一最新式的接近于鼓形的机架形 状，见图2-9。 2. 1. 2轧辊系统 二十辊森吉米尔轧机辊系是按1-2-3-4呈塔形布置，上下对称设置在机架的 8个梅花孔 内（见图2-10和图2-11）。上下两个工作辊分别靠在两个第一中间辊上；上下两对第一中间 辊又支撑在3个第二中间辊上；而6个第二中间辊则支撑在外层固定于梅花孔里的8个支撑 辊组上。 m E E 图2-1 l机架辊系图之二 图210机架辊系图之一 图2-12鞍座断面图 a-B(C)辊(有辊形调整)；b-B(C)辊(无辊

14、形调整)；c-除B(C)辊外的其他辊组 b- 图2-11所示的8个支撑辊组分别是 A B C D E、F、G H,每个支撑辊的数个短圆 柱轴承（亦称背衬轴承，背衬轴承的形状见图 2-20）和鞍座安装在同一轴上，鞍座断面示于 图2-12。除辊组B C外，其余各支撑辊结构基本相同； B、C辊组视有无径向辊形调整机构 其结构有所不同。轧机中心线两侧的4个第二中间辊是传动辊，由电机通过万向接轴来传动。 两个工作辊是靠4个传动辊和第一中间辊的摩擦力而驱动的。 8 个支撑辊组的心轴及背衬轴承的位置，对机架而言是能够变化的，以准确地控制两个 工作辊之间的距离（即轧机辊缝）。这是森吉米尔轧机的基本控制运动，这

15、种控制是快速的， 对轧辊而言是平行的，并且位置非常准确。 2 . 1. 3轧机调整机构 森吉米尔轧机具有多种调整机构。 在轧制过程中，通过手动或自动控制系统， 可以十分 灵活地实现各种必须的调整，从而获得高精度的、板形优良的成品带材。这些调整机构分为 3大类：压下调整机构、辊形调整机构、轧辊直径补偿调整机构。 2 . 1 . 3. 1 压下调整机构 压下调整机构包括上压下调整机构，即压下机构；下部压上调整机构， 即轧制线标高调 整机构。 A压下机构 森吉米尔二十辊轧机的压下， 是通过转动两个上部中间支撑辊组B及C的偏心环来实现 的（见图2-13）。 i 图2-13轧机压下机构 偏心环安装在鞍座

16、的滚针轴承上，因此它比普通轧机的压下螺丝所受的运动阻力矩要小 得多；在轧制的过程中也能够很轻便灵活地回转。B C支撑辊组的结构如图 2-14所示。 B C支撑辊组偏心环的转动，是靠上下移动压下双面齿条回转与其啮合的一对扇形齿 轮，从而转动偏心轴（轴及偏心环），实现工作辊的压下及抬起。如图2-15所示，双面齿条 向上移动时，工作辊则向下进行压下；齿条向下移动时，工作辊则抬起。一般工作辊压下或 抬起的距离仅为双面齿条上移或下移量的二十几分之一。图2-16为一台ZR24-14轧机的压 下齿条移动量与轧机压下量的关系曲线。扇形齿轮回转角度大约在70左右。 )345 6 7 A 9 图2-14 B 、C

17、支撑辊组结构图 1-背衬轴承；2-鞍座；3-滚针轴承；4-外偏心环；5-齿轮片；6-内偏心环；7-轴；8-扇形齿轮；9-键 图2-15压下机构示意图 图2-16齿条移动量与压下量的关系曲线 早期的森吉米尔轧机是采用电动压下机构进行压下的。电动机传动一根蜗杆， 蜗杆旋转 带动蜗轮转动，蜗轮转动使处于蜗轮中心的双面齿条作上下移动。 现代森吉米尔二十辊轧机都采用液压压下机构调整轧机的开口度。由机架上面的前后两 个液压缸活塞杆直接驱动压下双面齿条，齿条使固定在B、C支撑辊组偏心环两端的扇形齿 轮回转。图2-15中，背衬轴承中心 02，绕鞍座环的中心 01转到03的位置，背衬轴承的轴 线向下移动了一个距

18、离，同时也将第二中间辊及第一中间辊向下推动了一个距离，达到工作 辊压下或抬起的目的。 工作辊压下或抬起的量，与压下双面齿条的移动量是一种非线性的关 系，与二十辊轧机的几何结构有关，参见图2-16。 B 轧制线标高调整机构 轧制线标高调整，是通过转动两个下部中间支撑辊组F、G的偏心轴来完成的（图2-17）。 图2-17轧制线标高调整机构 轧制线的标高必须与前后导向辊标高相同。如果标高差值较大，将引起轧制带材呈 波浪形。随着工作辊、中间辊和支撑辊的磨损与重磨， 必须随时进行轧制线标高的调整。 调整的方法是：移动机架下面的一根双面齿条，使固定在F、G支撑辊偏心轴一端的扇 形齿轮回转，支撑辊背衬轴承便

19、向上或向下移动，下工作辊随之向下或向上移动，以保 证轧制线标高不变。这样工作辊的端面支撑在其各自的止推轴承上；其次是对称调整辊 缝，以利于穿带和工作辊插入。同时，从轧制开始到轧出成品规格，不需要再次调整下 部轧辊组，便可得到轧制压下的全部行程。 F 、G支撑辊结构如图2-18所示。 、 图2-18 F、G支撑辊组结构图 1-背衬轴承；2-鞍座；3-偏心环；4-心轴；5-扇形齿轮；6-键 2. 1 . 3. 2辊形调整机构 为了获得有平直的板形和沿宽度方向厚度一致的带材，森吉米尔轧机具有很强的辊形调 整机构。辊形调整机构又分径向调整机构和轴向调整机构。 A径向调整机构 径向调整机构的基本原理是：

20、在支撑辊B、C的背衬轴承间的鞍座里，在压下调整机构 的内偏心环外，再装上一个外偏心环。该偏心环分别由调整液压缸或液压马达进行单独传动， 如图2-19所示。任意一个外偏心环的旋转，都能使支撑辊组的轴产生相应的变形，这就能 在一定范围内消除被轧带材局部或整个的厚度不均。 图2-19径向辊形调整机构 在老式小型森吉米尔轧机上， 调整是在支撑辊 D上，并且是在无载荷的情况下来实现的。 当然也有一部分小型轧机没有设置径向辊形调整机构，如1985年以前生产的ZR-24型轧机 没有径向辊形调整机构。1985年以后美国WF公司提供给我国西安、大连、北京的三套ZR-24 型二十辊森吉米尔冷轧机设置了径向辊形调整

21、机构。 在大中型的森吉米尔轧机上，径向辊形调整是靠两个上部中间支撑辊B、C的背衬轴承 间的鞍座里的外偏心环来实现的。它叫做“AS-U-ROLL辊形调整机构，即在轧制过程中使 用液压驱动的辊形调整机构。 B C支撑辊组的鞍座里装置有双重的偏心环。辊组分解图示于图2-20。扇形齿轮1、 内偏心环4用键固定在心轴 2上，组成压下调整机构； 外偏心环5套在内偏心环4和鞍座环 7之间，在内偏心环、外偏心环和鞍座环之间装有滚针轴承6，借以减小转动摩擦，用销钉 将外偏心环与两侧的扇形齿轮片3连接在一起，组成径向辊形调整机构。每个鞍座处的液压 传动的双面齿条通过扇形齿轮片带动外偏心环回转，由于外偏心环相对机架

22、的梅花膛孔是偏 心的，因此支撑辊心轴在该鞍座部位产生变形，从而使支撑辊的相应背衬轴承8位置发生变 化，通过中间辊使工作辊的相应部分的形状产生变化，以此来达到调整辊形的目的。 由于在 外偏心环的内外均装有滚针轴承，因此转动外偏心环的摩擦阻力很小，该机构在轧制过程中 可以做灵活的微细诃整。 图2-20 B、C支撑辊组分解图（a）及背衬轴承形状（TNASW型）（b） 1-扇形齿轮；2-心轴；3-扇形齿轮片；4-内偏心环； 5-外偏心环；6-滚针轴承；7-鞍座环；8-背衬轴承 图2 21径向辊形调整机构传动原理图 1-减压阀；2-电液换向阀；3-液压马达；4-蜗杆；5-蜗轮；6-丝杠；7-双面齿条 较

23、老的径向辊形调整机构，是在每个调整位置上安装一套液压马达、蜗轮蜗杆减速机来 驱动双面齿条上下运动调整辊形的。图2-21为一台ZR-22BS-42轧机的径向辊形调整传动 机构原理图。液压油经减压阀1减压后通过电液换向阀 2进入液压马达3，液压马达轴连接 蜗杆4，带动相啮合的蜗轮 5旋转，蜗轮又带动中心的丝杠6上下移动，其端部连接的辊形 调整双面齿条7也随之作上下运动。这种液压径向辊形调整机构，是采用按钮和机械式指示 器来进行调整的，系统的指令响应速度较慢，校正时间较长，灵敏度较低。 新型的径向辊形调整机构，是采用液压缸的活塞杆直接联结双面齿条，用滑杆式控制盘 进行控制。图2-22及图2-23为新

24、型径向辊形调整机构示意图及滑杆式控制盘示意图。滑杆 式控制盘安装在主操作盘上，起着预置和指示位置的作用。所有这些滑杆的相对位置，可以 使操作者一眼就能看出轧辊的形状是水平、凸形、凹形还是斜形。每个滑杆控制器都有各自 的指示灯，当调节时指示灯亮，调节指令完成后指示灯熄灭。 图2-22新型径向辊形调整机构 图2-23新型径向辊形调整机构（Y-Y剖面） 一般在工作状态，凸度调节齿条行程仅限于其行程的1 / 31/2以下，而在换辊时凸 度调节可达齿条的全部行程，以便更换支撑辊时将齿条全部退出。 新型装置的指令响应速度更快，校正时间更短，灵敏度更高，重复性更好。另外，该装 置能与当今的板形传感器及控制装

25、置联用。 新型的径向辊形调整装置的控制原理如图2-24所示。 指令选择由一套电磁锁紧继电器控制。 这样不仅电源接通时可以保持指令控制， 无电源 时也会因为电磁锁紧继电器储存下了指令选择开关状态，而继续该指令控制。 这就防止了凸 度调节齿条在重新供电时发生移动现象。 通过液压供油系统上的切断阀，取消液压压力来防止由于通常的伺服阀泄漏而导致的液 压缸移动现象，从而使得控制电源切断时，凸度调节液压缸也依然能保持在原位。 每套偏心机构都由操作台面的基准电位计调节，偏心机构的定位由一个直接与凸度调节 齿条液压缸相连接的反馈电位计来决定，如图2-24所示。 基准电位计与反馈电位计组成一个桥式电路，两个电位

26、计触点间的电压代表位置误差。 放大的差值电压作用于伺服阀，从而使凸度调节齿条液压缸动作，将差值渐缩至零。 AS-U-ROLL辊形调整机构一般设置在B、C两组支撑辊上。1991年日本日立公司制造的 K-ZR二十辊轧机投入运行。该轧机采用了双AS-U-ROLL辊形调整机构，分别设置在A、B和 C D两对辊组上，即轧机上部 4组支撑辊均可调整，因此平直度的控制能力较调B、C辊组 的单AS-U-ROLL机构增加了一倍。图 2-25为K-ZR轧机和双 AS-U-ROLL调整位置示意图。 双AS-U-ROLL径向辊形调整机构与单 AS-U-ROLL结构形式完全一样，只是分别设在A、 B支撑辊组和C、D支撑

27、辊组而已。 另一种径向辊形调整机构示于图2-26。液压马达驱动液压缸活塞端部的钩杆1,使鞍座 环4及其上的齿片转动，该齿片又带动与其啮合的另一支撑辊上的齿片及鞍座环转动， 由于鞍座环有一定的偏心量，从而实现径向调整。 图2-25双AS-U-ROLL调整位置示意图 B 轴向辊形调整机构 轴向辊形调整机构除了可以促使带材沿横向尺寸均匀外，还可以用来消除在轧制过 程中由于工作辊弯曲变形而产生的带材边浪。 轴向辊形调整机构的基本原理是：在上下两对第一中间辊上，在相反的两端将轧辊 加工成锥形，以其相向或相反的轴向移动来调整重合的平行部分（即有效平面量）的长 度，这样就可以调节带材边部的形状。图2-27为

28、轴向辊形调整机构示意图。 第一中间辊轴向调整提供了用最少的准备时间（轧制两个宽度之间），轧制不同宽度、 厚度和硬度的钢带的方法。 除ZR-32和ZR-34两种机型外，其他1-2-3-4型轧机都可以使用。 较早的轴向辊形调整机构不能在轧制过程中进行调整，而是要在轧制之前预先调整好。 轴向移动是由液压马达通过链轮实现的。图2-28为该种轴向辊形调整机构的传动原理图 （ZR-22BS-42轧机）。上下两对第一中间辊各用一个液压马达拖动，液压马达经过减速装置 和链轮的传动，带动螺母旋转螺母轴向固定，故与其中心相啮合的丝杠作轴向移动，通过 连杆带动第一中间辊作轴向移动。同时液压马达的旋转，还通过另一组减

29、速装置，把第一中 间辊的轴向位移在指示盘上予以显示。指示盘有两组，每组由三块刻度盘组成：一块表示第 一中间辊锥形部分的长度；一块表示第一中间辊最大轴向位移量；另一块表示上下第一中间 辊相互平行部分的有效宽度值。轧制前，操作员应根据所轧钢带宽度进行手动轴向调整，一 般使有效重合宽度值为所轧钢带宽度的80%左右。 图226径向辊形调整机构 如果轧前预调整不正确，在轧制过程中不得不动用轴向调整机构进行调整，而带负荷整 可能会造成轴向调整机构中传动部分某些薄弱零件损坏。 新型的轴向辊形调整机构（图2-29）可以在轧制过程中进行调整。轴向移动是用液压缸 直接推胜第一中间辊（图2-29上图），或是液压缸通

30、过连杆机构来推啦第一中间辊（图12-29 下图）。该机构响应速度快，调整时间短。在轧制过程中，当轧制速度大于15.24 m /min时，就可以带负荷调节。 第一中间辊的形状（圆柱部分及圆锥部分长度）、轴向位移量、平行 部分的有效宽度以及调整部分的图形，均可以在主操作台上的计算机终端上显示出来。 图2-28轴向辊形调整机构传动原理图 图2-29新型轴向辊形调整机构传动原理图 2 . 1. 3. 3辊径补偿调整机构 由于森吉米尔轧机的机架是一个整体，辊系排列紧凑，压下行程小，当轧辊直径因多次 磨削而变小后，即使调节压下和压上机构都不能满足轧辊压紧要求。为了解决这一问题，在 轧机上设有轧辊辊径补偿调

31、整机构。轧机外侧4个支撑辊A和_H D和E各组成一组辊径补 偿调整机构，在无负荷条件下进行调整（图2-30）。 图2-30辊径补偿调整机构 支撑辊A、H和D、E与支撑辊F、G的结构基本相似，不同的只是偏心距不同，A、H和 D E的偏心距较F、G的小；另外传动偏心轴的不是F、G所用的扇形齿轮，而是一个完整 的圆柱齿轮，并且设在轧机传动侧一端的心轴上，见图2-31 o 图2-31 A、H和D、E支撑辊组结构图 1-圆柱齿轮；2-背衬轴承；3-鞍座；4-偏心环；5-心轴；6-键 调整有两种形式。一般小型和中型轧机，由于是进行无负荷调整，所需动力小，因此采 用人工手动调整；对于大型轧机则使用电动机进行

32、调整。 A手动调整机构 支撑辊A和H支撑辊D和E,分别在轧机的传动侧用齿轮连接在一起，在操作侧用喷 头架中的手柄进行调整，参见图 2-32 o 4个支撑辊的最大调整角度为180,在轴端以“ O 到“10”分10等份标出，每一等份为 18。标记“ O表示装置完全打开，调到“ 10” ；即 旋转180。时，表示装置完全闭合，支撑辊轴承位移量为最大值，即偏心环偏心距的2倍。 支撑辊A和H、D和E两组辊径补偿装置的调整数值应该相同，以保证轧机的对称性。调整 角度与背衬轴承的位移量以及与工作辊的位移量的关系如图2-33所示。 图2-32辊径补偿手动调整机构 1-调整手柄；2-中间齿轮；3-圆锥齿轮；4-

33、心轴；5-刻度盘及偏心环 图2-33辊径补偿调整角度与位移量的关系 (ZR33-WF-18) B电动调整机构 一台ZR-22BS-42型森吉米尔轧机的轧辊辊径补偿电动调整机构如图2-34所示。 当需要进行辊径补偿调整时， 启动电动机10，经蜗杆减速机9减速后，其输出轴上 的小伞形齿轮7带动与之啮合的大伞形齿轮 6旋转，与大伞形齿轮同轴的圆柱齿轮 5, 通过中间齿轮4,分别与支撑辊端的圆柱齿轮 3和8啮合，从而使D和E(A和H)支撑辊 心轴旋转，鞍座里的偏心环旋转，使支撑辊背衬轴衬偏移。调整量经连杆2 传给显示 盘1显示出来。 与此同时，传动机构还将辊径补偿量同步地传递给位于轧机操作侧正面的指示

34、盘。 支撑辊心轴最大转角为180。，背衬轴承的最大位移量为两倍偏心距，即6.35mm辊径 补偿调整机构的传动原理如图 2-35所示。 2.1. 4轧机进出口辅助设备 在轧制第一道时，不管钢带是否轧制，在轧机进出口处都需要有侧导板或立导辊、 压板。在轧制时轧机进出口还必须有导卫板、擦拭器等辅助设备，见图2-36。 2. 1. 4。. 1侧导板或立导辊 侧导板或立导辊起固定带材位置的作用，对称地设置在带材的两侧。 采用手动丝杠 调节开口度，调节时两侧的侧导板或立导辊同时移动，使带材始终处于轧制中心。 图2 34辊径补偿电动调整机构 1-显示盘；2-连杆；3、5、8-圆柱齿轮；4-中间齿轮；6-大伞

35、形齿轮；7-小伞形齿轮; 9-减速机；10-电动机 内超申心 1 5kW lOOQr-min 轧Fl史却 图235轧辊辊径补偿调整机构传动原理图 图2-36轧机进出口辅助设备示意图 I-压板；2-擦拭器；3-立导辊；4-导卫板 一般小型轧机采用铜质的侧导板，大中型轧机采用立导辊。立导辊为淬火的钢辊筒， 两侧各数个，对称布置，使其与带材边部产生尽可能小的摩擦力。在ZR-24型轧机上； 侧导板和立导辊都有采用的。 2. 1 . 4. 2 压板 压板为液压操作，液压缸设置在机架上方。压板的作用是将带材固定在侧导板或立 导辊内；在轧制过程中给带材一个辅助的后张力；擦拭带材表面，防止带材表面的污物 进入

36、轧机。 压板分上压板和下压板，压板的贴面材料与带材的接触面需产生尽可能大的摩擦 力，而且不能擦伤带材表面。现在使用的最好的材料是硬杂木，如桦木、枫木，或层状 酚醛塑料、胶木。也可以使用盖有帆布或毛毡的压板，这种材料具有较好的寿命，又因 为它是多孔结构，因此容易粘附轧机外部或坯料上的砂粒杂质污染物。 2. 1 . 4. 3 导卫板 导卫板设置在轧机进出口辊缝的上下两侧，左右对称。 导卫板的作用，首先是保护中间辊及背衬轴承不因断带而损坏；穿带时，引导带材 头部顺利通过轧机辊缝； 同时使冷却介质准确地送到辊缝，以便最大限度地带走轧制时 产生的变形热。 2. 1 . 4. 4擦拭器 轧机在轧制时，由于

37、大量的冷却介质及润滑油在轧机中循环，因此森吉米尔轧机在 出人口均装有带材擦拭器。 在实际轧制中，只有出口处擦拭器起作用。进口处的擦拭器仅起一把刷子的作用， 在带材进入轧机之前，达到清除一些杂质和在轧机转动之前封闭冷却介质的作用，使其 不流向开卷机。往往在轧制开始之后，进口侧的擦拭器便抬起。 出口处擦拭器在每个轧制道次中能使带材表面洁净。这点在轧制薄带时更为重要， 特别是以矿物油为冷却介质的轧机，如果大量的轧制袖在带材的表面被带入卷取机，卷 取过程中容易发生滑带事故，影响生产。 擦拭器有带式和辊式两种型式。机架两侧各设两对，用液压缸夹紧。 图2-37带式擦拭器 1-支架；2-青铜槽；3-软管 图

38、2-37所示的为带式擦拭器，是由带有直条纹的耐油橡胶管或聚四氟乙烯管，装 在可移动的青铜或铜质槽内构成的。擦拭器软管可以是圆形的或方形的。方形擦拭软管 可以使用两个面，圆形软管可以转动 4个方位使用之后才更换。 带式擦拭器在实质上是用软管刮去带材表面的冷却介质，软管在带材表面滑动，容 易损坏。通常引起过早损坏的原因是由于松弛或断裂的带材边缘造成的，带材边缘往往 会割坏擦拭器软管。 辊式擦拭器如图2-38所示。辊式擦拭器实际上是两对挤干辊，分别固定在框架上。 挤干辊的水平度和平行度可进行手动调整。下方的两个挤干辊与轧制线标高一致，不能 上下移动；上方的两个挤干辊框架两端连接有液压缸，控制上挤于辊

39、抬起或压下。 挤干辊有采用钢质辊的，也有采用橡胶辊面的。 亦有带式擦拭器和辊式擦拭器联合使用的情况，见图2-39。挤干辊靠近轧机， 擦拭软管则布置在轧机外侧。 图2-38辊式擦拭器 1-液压缸；2-机架；3-调整机构；4-轴承；5-擦拭辊 |I 图2-39联合擦拭器 一般小型轧机多采用带式擦拭器，大中型轧机采用辊式擦拭器。 部分采用带式擦拭器的轧机没有单独的压板装置。在第一道轧制时，用轧机入口侧的带 式擦拭器代替压板装置的作用。首先将擦拭软管从金属槽中取出， 在擦拭器位置带材的上下 各放置一块压板，用擦拭器的液压缸将其压紧，作为压板装置使用。 2. 1 . 5张力计和导向辊装置 轧机两边各设置

40、有一套张力计和导向辊装置。装置包括一个大直径的外侧导向辊、内侧 小直径的张力计用辊（测张辊）以及两个压力传感器，见图2-40。 图2-40张力计和导向辊装置 1-导向辊；2-张力辊；3-压力传感器 导向辊装在耐磨轴承里，带材在导向辊上的包角是随卷取机上带卷直径变化而变化 的，但是它使内侧测张辊上带材的包角固定不变；另外，它为AGC脉冲测速计提供一个 稳定的支撑点。测张辊也装在耐磨轴承里，并被装在压力传感器上。 压力传感器装在测张辊的轴承下。每个压力传感器测定带材张力T作用在测张辊上 的合力R的垂直分力Y的一半，带材在测张辊上的包角为180 - a。由图2-40可知： Y = Tsina（2-1

41、： 因此： T=Y 81 na 由于a角不变，即1 /sin a为一常数，所以压力传感器测得的压力Y与带材的张力 T 呈线形关系。可以用传感器输出的压力来表示卷取张力，并对张力进行调整控制。 张力指示 仪表成对地安装在主操作台上。另外，每个传感器都有它自身的指示仪表，操作者可以借助 仪表观察到带材前边（操作侧）和后边（传动侧）之间的张力差。如果带材前边和后边的张力不 相等，操作者可以利用辊形调整机构，使带材前后两边的张力相同：这样可以减少带材的断 裂。 现代的二十辊轧机的张力偏差，由于使用张力计，在恒速轧制时可小于土1%,加减速 轧制时小于土 2%。 在较早的二十辊轧机上没有设置张力直接测量装

42、置，采用卷取机传动控制系统间接调节 带材张力，其张力波动范围较大。 2. 1 . 6 主传动 二十辊森吉米尔轧机的主传动， 是由直流电动机通过联合齿轮机座和4根万向接轴带动 第二中间辊外侧的4根轧辊，其他轧辊均为被动辊，靠摩擦传动。 主电机与联合齿轮机座用齿接手连接。联合齿轮机座是减速机和齿轮机座的联合体。主 传动电机轴传动一个轴齿轮，而该齿轮同时传动与其对角设置的另一轴齿轮；这一对呈对角 方又啮合了一个相同齿数的轴齿轮，这4个小轴齿轮的输出轴与万向接轴连接。这种传动方 式可获得较小的中心距，从而减小万向接轴的倾斜角，使传动平稳。该联合齿轮机座的传动 比为1： 1。其结构如图2-41所示。 图

43、2-41联合齿轮机座（一） 另外还有其他结构型式的联合齿轮机座。 图2-42及图2-43为另外两种联合齿轮机座的 结构图。传动为加速传动，具有较小的传动比。图2-42为一台1200mm二十辊轧机的联合齿 轮机座结构图，传动比i=0.78。 连接传动辊和齿轮机座的万向接轴在传动辊侧，为了简化换辊而采用爪式联轴节（图 2-44），在齿轮机座侧的接轴端头中有一承受轴向力的止推球轴承，该轴向力通过接轴传递 给齿轮轴的轴承。 图2-42联合齿轮机座（二） 图2-43联合齿轮机座（三） 1. KTHu I U EZJJ 1 图2-44 卡爪啮合的万向接轴 在小型轧机上，采用带有球支承的球形接轴， 使用该万

44、向接轴时必须对轧机及齿轮 机座侧的支承处给以循环润滑。 轧机4根传动的万向接轴分为上下两组，它们和上部第一中间辊轴向调整机构接轴 一样，均设有气动或液压平衡装置。 2. 2卷取机 卷取机用于卷取带材，并可形成轧制张力。由传动的直流电机通过减速机带动卷筒 旋转。张力是薄带和极薄带材轧制过程中最重要的参数之一，它对带材厚度均匀性、表 面质量和物理一力学性能都有极大的影响。多辊轧机轧制张力的设置有两个特点： 首先是采用大的单位张力。 当工作辊在水平面内有非常小的相互歪斜时，相当短的变形 区长度可导致该带材宽度方向严重张力不均，并可导致带材在轧辊间丧失稳定和造成带材边 部严重撕裂。因此，多辊轧机轧制时

45、，在所有的轧机工作制度中；乃至加速和减速时都应保 持恒定的大单位张力。 多辊轧机轧制带材时使用的张力为所轧材料屈服强度的10%70% o另外由于冷轧时 的加工硬化，各轧制道次材料的屈服强度将随相对压下量的积累而增加。因此，多辊轧机轧 制带材的单位张力达到： 对于低碳钢为250300MPa高碳钢为200400MPa不锈钢为250 400MPa铬钢为100150MPa铁镍合金为 350500MPa黄铜为 250300MPg厚度小于 O.05mm的各种精密合金带材为600750MPa而在四辊轧机上单位张力仅在60100 MPa 范围内波动。目前卷取机的总张力可达到350400kN。通常卷取机电机的功

46、率约为主电机 功率的O.5O.75倍，现在多辊轧机卷取机电机的功率已和主轧机电机功率一样大。 其次，由于多辊轧机轧制的带材的规格和材质变化大，要求张力的调节范围必须很宽， 一般从1 : 50到1: 80。为了扩大张力调节范围，采用由几个不同功率的电机组成的卷取机 传动装置，这些电机由换向联轴节连接。 大的卷取张力在卷筒上产生大的压力，为了建立大张力，卷取机卷筒需要有大的刚度和 强度。目前使用的有实心卷筒卷取机和具有特殊刚度和强度的可胀缩卷筒卷取机。 现代的二十辊轧机，在轧机前后卷取机轴上均设有卷取圈数计数器。轧机控制系统综合 考虑卷取机卷筒上带材的圈数、轧制速度、传动系统的加减速度等因素，实现

47、轧机自动控制。 一般采用数字脉冲发生器驱动的双向圈数计数器。计数器直接安装在卷取机轴上，卷取 机每转一周，数字脉冲发生器发出 100个脉冲信号;通过连接电缆，将脉冲信号输入轧机计 算机系统，并在轧机主操作台上的六位数字圈数显示仪上显示出来。 2. 2. 1可胀缩卷筒卷取机 在卷取过程中，卷取机卷筒承受着很大的弯曲力和来自带有张力的多层缠绕带材的很大 的径向力。因此对卷筒有如下要求： 卷筒应具有很高的刚度，以保证其零件在卷取时受径向 载荷的作用而不产生残余变形；卷筒表面不能有裂纹和凹痕，否则带材会压人这些裂纹和凹 痕中，产生表面缺陷；卷筒应是对称的，外圆要严格同心，以消除带卷在卷取过程中的跳动；

48、 卷筒能轻易地将直径缩小到不阻碍卸卷的程度；卷筒应具有将带材端头夹住的钳口。 卷筒采用四棱锥结构， 实心的四棱锥轴在液压缸活塞杆推动下作轴向移动时，卷筒被胀 开或收缩。四棱锥的锥面倾斜角一般为77 30。根据卷筒的长度不同，四棱锥轴分 为几段（即几个四棱锥面），卷筒越长，则分段越多。 钳口亦采用液压控制，用几个小液压缸 来带动钳口的活动卡板。 卷取机卷筒直径的大小与张力的大小有关，并受其强度和生产工艺的限制。一般采用的 规格为0 510mm和$ 610mm 也有采用0 558mm的。 一般轧制窄带材和轧制卷重小的轧机，卷取机卷筒为悬臂式的（见图2-45）;而对于轧 制宽带材和大卷重的轧机，为了

49、提高卷筒在卷取工作时的刚度，在其卷筒悬臂端需设卷筒活 动支座（图2-46）。在进行卷取时卷筒活动支座支撑卷筒悬臂端，这时卷筒有了两个支点。 在卸卷时，可将活动支座移开，移开动作由液压缸完成。 图2-45 臂式卷取机 2. 2. 2实心卷筒卷取机 实心卷筒一般是一根直径为0500mm的高强度轴，其上仅有一个带偏心轴的手动钳口装 置。卷筒在轴承座中旋转，轴承座的外表面作成滚轮，可使卷筒沿两根导轨从一个位置滚到 另一个位置。实心卷筒通过联轴节实现传动，联轴节用花键固定在减速机低速轴上，联轴节 的另一端有齿与实心卷筒轴端的齿轮啮合。液压机构控制联轴节移向卷筒方向使内外齿轮啮 合，卷筒即可传动；联轴节移

50、向减速机使内外齿脱离后，卷筒可以在导轨上滚动。实心卷筒 连接见图2-47。 图2-46带活动支点的卷取机 图2-47实心卷筒连接图 实心卷筒由于结构非常简单，因此精度可以提高；直径大，双支撑，卷筒本身的挠度和 下垂度很小，从而使带卷能严格定心，保证了沿带材宽度方向和长度方向张力有足够的均匀 性，见图2-48。 图2-48实心卷筒 实心卷筒卷取机的最大缺点是不能从卷筒上直接将带卷卸下，必须经过一次重新卷 取，将带卷倒到一个胀缩式卷筒上才能卸下。因此，在带实心卷筒卷取机的轧机上轧制 时，轧机道次必须是奇数，不够灵活。 2. 2. 3 重卷机构 重卷机构包括重卷开卷机、张力计、重卷机、卷筒换位装置等

51、。 2. 2. 3. 1重卷开卷机 为了使带卷的重卷过程不影响轧机生产，重卷时应将带卷连同卷筒从卷取位置移到 重卷开卷位置，让卷取机进行下一个带卷的卷取。 一般重卷所用张力较小，开卷机后张力由水冷气动制动器提供，开卷机没有动力装 置。花键型联轴节可使卷筒与制动器啮合或离开。卷筒夹紧、压辊压下及联轴节移动均 为液压控制。开卷机结构很简单，如图2-49所示。 图2-49重卷开卷机结构 2 . 2. 3. 2 重卷机 重卷机的卷筒是四棱锥可胀缩型，液压操作。直流传动电机连接减速机的高速轴，卷筒 装在减速机的低速轴上。 卷筒由一个单级或两级四棱锥和4个扇形块组成。手动凸轮式带头钳口装置设置在4 个扇形

52、块中的一块上。 压辊为非传动的自由辊，液压加载。卸卷器由液压操作， 安置在减速机齿轮箱顶部。重 卷机卷筒结构如图 2-50所示。 图2-50重卷机卷筒结构 2. 2. 3. 3 张力计 在重卷开卷机和重卷机之间，设有气动张力计，用于检测并调整水冷气动制动器气 压以控制重卷张力。 2. 2 . 3. 4卷筒换位装置 卷取机卷好的带卷需要滚到重卷开卷机位置去倒卷；重卷开卷机上倒完卷的空卷筒 需要运到卷取机的位置。 如果没有专门的装置来转运卷筒，一般是用车间的吊车将卷筒 吊起，当卷好带材的卷筒滚到重卷开卷机位置后，再将卷筒放在卷取机位置。这需要车 间天车配合，费事。 采用一种卷筒换位装置后，调换卷筒

53、就比较方便灵活了，不需要吊车配合。卷筒换 位装置实际上就是两对可移动的导轨，如图2-51所示。重卷过程所用时间总比轧机轧 制用时短得多。当重卷完成后，首先将两对可移动导轨往轧机操作侧移动，使原位于轧 机传动侧的一对导轨与轧线的导轨连接，将位于开卷机的空卷筒滚到可移动导轨上，并 用卷筒下液压缸活塞杆上的鞍座顶住卷筒，使其不滚动；然后导轨带动卷筒向轧机传动 侧方向移动，将卷筒移出轧制线，并使原导轨与轧制线导轨连接；当轧机轧完一个带卷 后，带卷便可以滚到重卷开卷位置；接着将空卷筒再运回轧线，并滚到卷取机位置；最 后将移动导轨移回原处。移动装置采用液压装置操作，导轨对接处设有液压定位销。 2. 2 .

54、 4卷纸机/垫纸机 大张力轧制带材时，卷层间容易出现相对滑移，滑移的结果是损伤带材表面。一般 采用后一道次的开卷张力和前一道次的卷取张力相同或低于前一道次的卷取张力，或者 在卷层间垫纸的方法来防止卷层间的相对滑移。特别是对于带材表面质量要求很严的不 锈钢、精密合金材料，在轧机的开卷及卷取机处均设有卷纸/垫纸机。 图2-51卷筒换位示意图 每台卷纸机/垫纸机均有一可胀缩的主轴，主轴与纸卷内孔相匹配。主轴固定在耐 磨轴承里。每台装置由交流力矩马达传动。 2. 2 . 5 .卸卷装置 可胀缩卷筒卷取机及实心卷筒卷取机的重卷机，每台都设有一套卸卷装置。卸卷装 置包括卷材升降机构和横移机构两部分。参见图

55、 2-52。 升降机构为液压传动，V形座钢结构件。液压缸布置在 V形座下部中间位置，液压 缸的两侧有两根大直径的导向棒， 导向棒在青铜轴套内滑动。V形座装有可更换的垫板。 横移机构也是采用液压传动的，装有辊轮、带定位器的轨道、地面滑板和滑槽，以 保持地坑始终被盖住。 卷取机及重卷机的卸卷推板应与横移机构同步，这可以通过调节 液压节流阀来实现。 阳2T2卸卷装时 2. 2 . 6卷取张力控制原理卷取机的卷取张力由卷取电动机产生。电动机力矩为: M二K何切枢 式中K 比例系数，常数； 磁通量； ，枢电动机电枢电流。 卷取张力T与电动机力矩的关系为: (2-3) 式中D带卷直径。 (2-4) 带卷速

56、度为： nDn电 60 式中行电电动机的转速； i电动机至卷筒的速比。 将式2-2、式2-4代入式2-3得: 枢枢 D60 vi JTZZ 电 (2-5) _ 2兀?皿/枢并电 60 vi 电动机电枢电势E为： E KgW电 或 b= e K申 比例系数，常数； 垂磁通量； 咒电电动机转数。 将式2-6代入式2-5则得： T二2ttKmJ枢兀电E (2-6) 式中Ko 60 vKen 电 其中: 匚廳=常数 欲使詈=常数，若E不变，口亦不变，则张力 T与电动机电枢电流k成正比。换言 之，在保持线速度钞不变的条件下，一定的电枢电流珠表示一定的卷取张力T。张力控 制的实质在于，若卷取线速度不变，采

57、用电流调整器使电枢电流保持恒定，就可以保持 张力恒定。 怎样才能保持卷取线速度不变呢 ？由于卷取线速度口与带卷直径和带卷转速的乘积 Dn成正比，欲使口不变，随着卷径D的变化，带卷转速必须相应变化。 一般采用电势调 整器调节电动机的磁通量，以改变电动机转速，使卷取线速度保持不变，这就是卷取 机的速度调节。 卷取机的速度调节除了补偿卷径变化外，还应包括根据工艺要求，对机组速度进行 调整。一般来说机组速度的调节，可采用改变电压（降压）的方法，从基数咒基往下调； 而卷径变小时，调速则采用改变激磁 （弱磁）的方法，从基速抱基往上调。这样就可必最 大机组速度Ornax和最大卷径 0诅x时的转速为基速挖基。

58、因此，调激磁的调速范围 应保证满足下式： (2-8) 式中nrtmx、咒基一一分别为卷筒的最大转速、基速； D、d分别为带卷的外径、内径。 综上所述，电枢电流j枢与卷取张力T成比例；磁通量与卷径 D成比例。在电器 上采用电流调节器和电势调节器来实现恒张力控制。 上述电势电流复合张力调节系统，用改变磁通的方法来适应卷径的变化，以保证卷 取线速度，从而实现恒张力控制。卷取机处于弱磁条件下土作，不能充分利用电动机力 矩；由于电动机磁通的调速范围往往受到限制，不能满足卷径比的要求，在此情况下不 得不增加电动机容量。 近年来出现的最大力矩张力调整系统，基本上克服了电势电流复 合张力调整系统的缺点。 电动

59、机力矩M为： M = KmI枢 电动机电势E为： E = Ke0n 电 电动机功率N为： N-E/枢 xl3 (2-9) 式中E电势，V； J 枢电流，A。 卷取功率N为: N诜 (2-10) 式中T张力，N; 口一一卷取速度, 由式2-10得： m/ s。 T 二 102N10.2EJ枢 xio? V izDn 电 60 i 理乙枢 x 10 x 60* nDn电 令102心吩60、心则上式为: (2-11) Ki为枢 若I枢“2爲则: T=K1磬：暑 二K1K2二常数（2-12） 由上式可知，只要电枢电流 J枢随着参值变化而变化，就可以保持张力恒定。 最大力矩张力调节系统，一部分在满磁通条

60、件下工作， 一部分在弱磁通条件下工作, 因此要合理选择转速咒基。在基数咒基以上调速时，属于调磁通调速，在弱磁通条件下 工作；在 图2-53卷取过程中E、k、圣的变化 基数n基以下调速时，属于调电压调速，始终保持满磁通(额定磁通)条件下工作，所以电动 机可发出最大力矩， 最大力矩系统由此而得名。 压缩电动机调速范围是有限制的，一般认为 电动机变磁场调速范围占整个卷取机调速范围的65%85%为宜。过分压缩变磁场调速范 围，势必导致电动机容量的增加。卷取过程中电势 E、电枢电流j权、磁通量的变化情况， 如图2-53所示。 当卷取机电动机在基速以上运行 时，即咒 咒基，电动机保持电势-E为额定值，磁通