新型HC十八辊可逆冷轧机组

2011-11-18黄煜，尤磊，苏明

重型机械 2011年4期

黄煜，尤磊，苏明

(中国重型机械研究院有限公司，陕西西安 710032)

1 前言

随着冶金设备的发展，为了提高产品的厚度精度、改善板型，在低碳钢带材生产方面，国外陆续出现了 HC、HCW、HCMW、UC、CVC等轧机，其中以HC系列轧机应用最为广泛。在硅钢、不锈钢、合金钢等材料生产方面，有森吉米尔ZR20辊、Z-Hi18辊以及MK-W偏八辊、CR-12辊等多辊轧机，以森吉米尔的多辊轧机最为典型。

近年来，随着彩涂、镀锌、镀锌板、马口铁等材料需求量的增加，对冷轧中宽带产品的需求也越来越大，同时材料的厚度也从1.2～0.5 mm左右延伸到最薄0.10 mm。传统的宽幅单机架六辊或连轧机受工作辊直径偏大等结构限制，一个轧程很难从来料2～3 mm轧到0.10 mm左右，需要多次退火后轧制，因此带来能耗大、产能及生产效率比较低等问题;在硅钢、不锈钢、合金钢等薄带生产上，由于进口轧机一次性投资大，森吉米尔多辊轧机在辊系开口度上受限制，辊系调整等方面也比较复杂，影响了一批潜在用户的需求。

针对上述情况，中国重型机械研究院有限公司(中重院)凭借在六辊和多辊冷轧机领域多年的研究开发及应用经验，通过大量理论计算、结构对比、轧辊有限元分析，研发出了1250 mm-HC十八辊可逆冷轧机组，本文重点介绍该机组的基本参数及特点。

2 1250 mmHC十八辊可逆冷轧机组的基本参数

2.1 原料(经过酸洗后的热轧钢卷)

钢种 Q215、Q235、08Al、SPHC、SPHD等

厚度/m 1.2～3.0

宽度/mm 800～1050

卷材内/外径/mm Φ508～Φ1800

最大卷重 20 t

2.2 成品规格

厚度/mm 0.1～1.2

宽度/mm 800～1050

卷材内/外径/mm Φ508/Φ1800

最大卷重/t20

2.3 成品精度

纵向厚差(稳速轧制时)

＜ ±0.003 mm(δ＜0.3 mm)

＜ ±1%δ(δ≥0.3 mm)

2.4 机组主要技术参数

最大轧制压力/kN 12 000

轧制速度/m/min 0～380～900

卷取张力/kN 14～140

辊侧辊尺寸/mm Φ168×1085

中间辊尺寸/mm Φ370×1250

支承辊尺寸/mm Φ1000～Φ900×1200

工作辊最大开口度(新辊)/mm 20

中间辊横移量/mm 200

传动方式中间辊传动

3 机组特点

(1)机械设备。1250 mm由HC十八辊可逆冷轧主机是机组的核心设备，如图1所示。

图1 1250 mm HC十八辊可逆冷轧主机图Fig.1 Diagram of 1250 mm HC 18-roller reversible cold rolling mill

该轧机主机特点不同于Z-Hi 18辊轧机工作辊和左右侧辊共用一个轴承座的设计型式，采用工作辊单独轴承座，侧辊分别装在轧机前后、上下的布置，侧辊由侧支承座、侧辊、两根支承辊(背衬轴承)等组成;侧推装置控制其进退，轧制时根据不同的工艺参数，设定侧辊的位置，从而抵消因小直径工作辊轧制时的侧向变形增加其刚度。这种型式具有易于加工，轧机穿带时方便观察。侧辊的位置检测和设定由高精度位移传感器完成，压力由压力传感器测定，位置和压力均为反馈回路控制。侧辊和其它辊系一样预留重磨量，可根据使用情况进行辊子的修磨。这种小直径工作辊加侧辊的辊系方式，既保证轧制时的轧辊刚度要求，同时又可满足极薄带材的轧制要求，侧辊装配如图2所示。

环境伦理主要是指人与自然之间和谐共生的关系。然而，随着工业文明的发展，人类一味的索取与侵占自然，在满足了各种物质欲望的同时，也面临着精神世界失衡的窘境。人与人之间的和谐关系也遭到了破坏。尼古拉斯认为人类只有尊重、亲近自然，与自然重建和谐关系才能得到救赎。在《勇敢者》中，凯尔与其家人在农场和谐生活的场景以及他最终成为汤米和戴安娜心灵慰藉的事实，成为作者表达他环境伦理观的最好证明。

图2 侧辊装配图Fig.2 Assembly diagram of side support roller

更换工作辊时，侧辊打开，由换工作辊小车将辊子拉出;侧辊更换由专门的架子放在换工作辊小车上拉出;工作辊轴承座采用锻钢件，两侧配滑板，滑板为高耐磨性的铝青铜合金。上下工作辊轴承座座落在下中间辊轴承座上并升降，之间由弹簧进行平衡，轧机开口度大，满足穿带、换辊的要求。

上下中间辊传动可传递较大的轧制力矩，上下中间辊具有横移功能，具备传统六辊轧机减少轧辊有害接触，轧机横向刚性好的特点。中间辊轴承座采用锻钢件，带有滑板，滑板为高耐磨性铝青铜合金，下轴承座底部带车轮，轴承座的设计满足快速换辊的要求。中间辊具有正弯和负弯功能，可对不同情况下材料的板型进行调节。

支承辊轴承座为铸钢件，带有滑板，滑板为高耐磨性的铝青铜合金，下支承辊操作侧、传动侧轴承座上带有轮子，便于换辊时移动。

辊系轴承均配有相应的四列短圆柱轧机专用高精度滚动轴承(工作辊为滚针轴承)，工作辊轴承润滑为干油润滑，中间辊轴承和支承辊轴承及侧辊背衬轴承的润滑为油气润滑。

轧机主传动为单独传动的齿轮副，多级减速;齿轮采用合金锻钢硬齿面，精度等级5级。通过直流电机分别驱动上、下中间辊进行轧制;由于采用不同于二十辊的辊系型式，润滑条件大为改善，轧机速度最大可达900 m/min，产能较之有很大提高。

机组的卷取张力适当放大，也适合轧制硅钢、不锈钢、合金钢等难变形带材。

(2)流体设备。流体设备包含AGC液压压上系统，平衡、弯辊控制系统，开卷CPC控制系统，液压传动控制系统，稀油润滑系统，油气润滑系统，工艺润滑及轧辊冷却系统及侧辊液压控制系统等。本文主要介绍十八辊轧机侧辊液压控制系统、AGC液压压上系统及平衡、中间辊正弯辊控制系统。

侧辊液压控制系统的每个侧辊由两个伺服油缸单独控制，每个侧辊油缸装置包含两个伺服油缸及其控制阀组。每个油缸配有内置式高精度位移传感器一个，控制阀组上设有伺服阀、压力传感器、锁阀等共四台，分别安装在牌坊的入口上、下方及出口上、下方。侧辊油缸速度:快进、快退v=15 mm/s;实现两油缸位置同步、定位精度及侧辊压靠力闭环控制，轧制时侧辊的位置保持不变或根据需要在线调整，从而保证工作辊在轧制时的稳定性。

由中重院自主开发的AGC液压压下控制系统已在多条机组中应用，其作用是为轧机辊缝给定和控制，与计算机系统、测厚仪及压下油缸装置构成厚度自动控制。每个压下油缸装置上均安装有压力传感器，内置高精度位移传感器，并配有集成阀块。油缸形式为压上式活塞缸。为保护机械设备和液压元器件，系统中设置了完备的超压保护环节，位移传感器采用进口产品。

中间辊正负弯辊控制系统采用抗污染能力强动态特性好的射流管电液伺服阀，与压下系统相匹配，弯辊力控制精确，频响特性好、性能稳定可靠。

(3)自动化系统。该机组整个控制系统采用了全数字直流传动装置、先进的TDC控制器。远程通讯网络技术通过两级网络将轧机供配电、交流和直流电机控制、TDC系统、远程I/O系统、人机界面(HMI)联为一体，且配置了进口张力计和激光测速仪，从而构成较为现代化的轧机自动化控制系统。

计算机AGC控制系统组成主要有AGC操作显示站，AGC控制站，轧机压下液压缸的压力检测、轧机轧制入口、出口速度检测、辊缝检测等数据采集装置。

基础自动化采用一台西门子高性能TDC控制器，完成十八辊轧机AGC控制、侧辊控制、工艺操作控制、液压系统控制、传动系统控制。TDC控制器通过工业以太网与操作站(HMI)和过程及管理计算机连接，通过通讯完成轧机的操作及监视控制。

对于十八辊轧机，工作辊侧辊的控制尤为重要。工作辊侧辊控制是一套伺服控制系统，与AGC系统工作状态密切相关，控制具有非常高的实时性;该系统具有侧辊位置控制、压力控制、侧辊位置初始化等功能;工作辊侧辊控制系统由TDC控制器、I/O接口模块等组成。