新型八辊轧机介绍

刘 鹏 韩志勇

(中冶京诚工程技术有限公司 北京100176)

·设备介绍·

新型八辊轧机介绍

刘 鹏①韩志勇

(中冶京诚工程技术有限公司 北京100176)

介绍一种带有背衬轴承的新型八辊轧机。该八辊轧机支撑辊采用多点支撑的背衬轴承，通过液压缸带动齿条推动偏心齿轮，从而使背衬轴承压下，通过中间辊传递，达到工作辊压下调节的目的。相对于传统的四、六辊轧机，该形式的轧机具有如下特点：辊系小、轧机整体重量轻、压下快速响应。该轧机具有多种的板形调节手段，例如中间辊横移、工作辊正负弯、背衬轴承调节等。八辊轧机目前已形成450、800、1250、1450系列，其中1250以及1450系列轧机已成功运用到五机架连轧生产线中，生产线速度最高达到800m/min。

八辊轧机 背衬辊轴承 板形调节

1 前言

从20世纪90年代开始，中国引进国外的技术与装备，相继建成了产能在120～210万t规模的冷轧生产线。而投资较少，规模中等的冷轧生产线相对较少。为了顺应市场需求，中冶京诚开发了产能在50～80万t且投资较少的八辊轧机系列产品。该产品投入市场以来，由于投资少、见效快，得到了市场的高度认可。从2007年开始，中冶京诚致力于新一代的八辊轧机的开发，实现了宽幅(1250和1450)轧机的投产，速度达到600～800m/min， 一些新的技术应用到新型的八辊轧机中。新型八辊轧机的技术参数如表1所示。

表1 新型八辊轧机的主要参数

2 新型八辊轧机的技术特点

不同于传统的四辊或六辊轧机，八辊轧机有着它自身的一些特点。在某些方面，八辊轧机的性能要优于传统的四辊或六辊轧机。

2.1 八辊轧机的辊系

八辊轧机的辊系来源于森吉米尔六辊轧机，采用1-1-2的辊系，一对中间辊加到工作辊和背衬辊之间，如图2所示。

图1 森吉米尔六辊轧机辊系

图2 八辊轧机辊系

如图1所示， 在森吉米尔六辊轧机的辊系中，背衬轴承之间的间隙在工作辊上很容易形成辊印，这种印记会直接反映到带钢表面。而在图2的八辊轧机中，由于在背衬轴承和工作辊之间增加了中间辊，因而有效地消除了带钢表面的辊印。

2.2 八辊轧机的牌坊

在传统的六辊轧机牌坊中，牌坊只有2点受力，受力比较集中，如图3所示。八辊轧机的牌坊具有较好的受力条件，牌坊有8个受力点，能把压制力有效地进行分解传递，这样就可以减小牌坊的尺寸及重量，有效的节约了制造成本，如图4所示。八辊轧机牌坊的外形图如图5所示。重量约为传统单机架轧机的1/3。

图3 传辊4(6)辊轧机牌坊受力

图4 八辊轧机牌坊受力

图5 八辊轧机牌坊三维图

2.3 八辊轧机的传动形式

在旧系列的八辊轧机中，采用工作辊传动，受到工作辊扭矩的限制，工作辊不能设计得太小。而新型八辊轧机采用中间辊驱动，如图6所示，这种传动方式可以使工作辊的尺寸设计得比较小，可以有效地减小轧制力，从而使得轧机的结构尺寸以及驱动电机大幅减少，节约成本及能耗。

图6 八辊轧机传动形式

2.4 八辊轧机工作辊窜动的自动连接装置

工作辊的窜动是八辊轧机板形调节的控制方式之一，如图7所示。工作辊窜动装置设计成自动连接的形式，通过液压缸驱动的T型头旋转90o，使工作辊和工作辊窜动装置能有效地脱开或连接，提高了工作辊的换辊效率。

图7 工作辊窜动的自动连接装置

2.5 背衬轴承单独调节装置

在新型八辊轧机中，背衬轴承的压下量可以单独进行调节。如图8所示，背衬轴承与芯轴有一定的偏心量，通过液压缸带动齿条的伸缩来驱动偏心齿轮，从而达到调整压下量的目的。在八辊轧机的每根支撑辊芯轴上，装有5个背衬轴承，每个背衬轴承都可以单独调节，这样可以通过控制每个背衬轴承不同的压下量，来形成板宽方向的支撑辊各种凸度，从而达到调整板形的目的。

图8 背衬轴承单独调节装置

1-背衬轴承; 2-芯轴; 3-偏心环; 4-齿轮; 5-齿条

2.6 新型的换辊小车

在旧式八辊轧机中，只能通过换辊车进行上中间辊和工作辊的更换，而且换辊车的刚度较低，换辊时，换辊车变形比较大，如图9所示。在新型八辊轧机中，对换辊车进行了重新设计，在增加换辊车刚度的情况下，实现了上支撑辊也可用换辊车进行换辊。如图10所示。

图9 旧式八辊轧机换辊车

图10 新式八辊轧机换辊车

2.7 背衬辊修磨装置

在传统的多辊轧机中，背衬辊都是发运到轴承制造厂单独进行修磨的。目前，新设计了八辊轧机的专用磨床，可以在背衬轴承装配好之后进行轧辊的修磨，这样就可以根据实际情况，修磨生产实际需要的真实辊形，增加了调控手段，节约了修磨时间。如图11所示。

图11 新型八辊轧机背衬辊修磨装置

2.8 八辊轧机的配套磨床

如图12所示，六辊轧机中，支撑辊的辊径达到φ1500mm，与之配套的磨床也比较庞大。而八辊轧机中，背衬轴承外径为φ520mm，而中间辊的辊径为φ450～φ485，配套φ500的外圆磨床即可达到要求，这样大大降低了磨辊间的投资，如图13所示。

图12 六辊轧机的支撑辊磨床

图13 八辊轧机的配套磨床

3 新型八辊轧机的理论计算

3.1 轧机牌坊的计算

如图14中，通过对新型八辊轧机牌坊的有限元分析，优化了牌坊结构，增加了牌坊的刚度。旧式的八辊轧机，轧制力设计最大为11000kN，在牌坊1450mm的长度范围内，最大的弯曲变形为0.097mm。而新型的八辊轧机，轧制力提升到13000kN，在牌坊1450mm的长度范围内，最大的弯曲变形减小到0.06mm。

3.2 背衬轴承的分析

在新型的八辊轧机中，轧制力从11000kN提高到13000kN，背衬轴承的直径由φ410mm提升到φ520mm。通过计算，当轧制力为9000kN时，直径φ410mm的背衬轴承与中间辊的最大接触应力为334MPa, 而同样的轧制力，φ520mm的背衬轴承与中间辊的最大接触应力为283MPa，减小了15%，这样就增加了背衬轴承的使用寿命。

图14 牌坊的有限元分析

4 结论

八辊轧机由于投资小，见效快，有着比较广阔的市场前景。通过增大背衬轴承直径、改成中间辊驱动模式、改进工作辊窜动自动连接机构、增强换辊小车功能、增加背衬轴承修磨装置等不断地改进提高，八辊轧机已能很好地适应于50～80万t规模的钢铁冷轧企业，实现了800m/min较高速的连轧生产。同时，八辊轧机技术也适用于单机架可逆轧机的形式，值得推广。

[1]栾绍钧. 带钢冷轧机的设备结构变革. 冶金设备, 2005 (5): 17-20, 59.

[2]江东海. 八辊冷轧机设计原理及发展. 第二届冶金设备设计交流会文集, 2008: 129-134.

[3]谭川. 基于ANSYS Workbench二十辊森吉米尔轧机机架优化设计. 机械工程师, 2013 (11): 65-67.

[4]邹家祥, 施东成主编. 轧钢机械理论与结构设计(上册). 北京: 冶金工业出版社, 1993.

Introduction of New Cold Rolling Mill of 8-Roll

Liu Peng Han Zhiyong

(MCC Capital Engineering & Research Incorporation Limited, Beijing 100176)

This paper shows a new cold rolling of 8-roll with the back-up bearing roll. Back-up bearing is used to the 8-roll cold rolling mill. By the servo-cylinder to push forward the eccentric gear, the work roll can be pushed down which is pass through the intermediate roll. By contrast with the 4 or 6 rolling mill, it has some characteristics, such as: the smaller roller system, lighter weight, the fast response for the screw down. This kind of the cold rolling mill has many strip flatness adjustments, such as the intermediate roll shifting, the work roll bending and the back-up bearing roll adjusting. A series of this type of mills such as 450, 800, 1250, 1450 series have been produced into the factory. The mills for 1250 and 1450 series have been applied in five-stand cold rolling mill, and the rolling speed of 800m/min has been realized.

8-roll cold rolling mill Back-up bearing roll Flatness adjustments

刘鹏，男，1977年出生，毕业于北京科技大学机械电子工程专业，硕士，高级工程师

TG332

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2015.04.012

2015-05-20)