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1、四辊热轧钢板轧机的结构及板形控制摘 要：中厚钢板大约有200年的生产历史，一个国家的中厚板轧机水平也是一个国家钢铁工业装备水平的标志这之一。通过对四辊可逆式轧机的结构及影响板形的一些因素的分析，例如：轧机的压下平衡装置，AGC液压弯辊技术以及矫直机的机理等。进一步加深了对四辊可逆式轧机的结构及板形控制的分析和了解并且对中厚板生产和钢板质量的提高有举足轻重的作用。最后从两个问题分析中得出大多数四辊可逆式中厚板轧机的基本结构大致包括以下几部分：辊系、机架部件、压下平衡装置、轧辊的轴向固定装置等。在板形控制方面控制板形的方法大致包括：设定合理的轧辊凸度，合理的生产安排，合理制定轧制规程以及通过调温控
2、制等。但随着近几年液压弯辊技术的广泛应用，大部分四辊可逆式轧机在原来轧机的基础上运用了液压弯辊技术，进而VC辊，CVC系统，PC轧机，HCW轧机，AGC轧机，CVC轧机这些新一代运用液压弯辊技术的设备应运而生，这些新技术的推广对中厚板的板形控制起到了举足轻重的作用。关键词：机架；压下装置；辊系；平衡装置；轴向固定装置；液压弯辊一、 前言板带轧机自18实际初正式诞生至今，已有210年的发展历史。由于板带钢是应用最广泛的钢材，所以提高板带钢在钢材生产中的比例是世界各国发展的普遍趋势。一般将单张钢板和成卷带钢统称为板带钢。板带材是一种厚度与宽度、长度比相差较大的扁平断面钢材，也称扁平材。新标准产品分
3、类：其中薄板的厚板界限为3mm，窄带钢与宽带钢的 宽度界限为600mm。特厚板（厚度50mm）；厚板（20厚度50mm）；中板（3mm厚度20mm）;热轧薄板(厚度3mm，单张)；冷轧薄板（厚度3mm,单张）；中厚宽钢带（3mm厚度20mm，宽度600mm）；热轧薄宽钢带（厚度3mm,宽度600mm）；冷轧薄宽钢带（厚度3mm,宽度600mm）；热轧窄钢带（宽度600mm）；冷轧窄钢带（宽度600）;镀层板（带）；涂层板（带）、电工钢板（带）。由于板带材有单位体积的表面积大、易成型加工等特点，被称为：“万能钢材”，故广泛用于轮船舰艇、航空、航天器、锅炉、压力容器、汽车、火车、起重机、金属制品、
4、金属结构、屋面板、各种管线等。所以在生产中要求板带产品具有：尺寸精准、板型良好、表面光洁、性能较高。但由于板带的断面特点，在轧制过程中产生极大的轧制力，轧件与轧机同时变形。要满足上述产品要求，就必须发展轧件的变形控制轧机的变形。发展轧件的变形主要有两个途径：（1）降低轧件的变形抗力，如加热轧件、退伙轧件等；(2)改变轧件轧制轧制时的应力状态，如减少摩擦力、增加张力，采用小直径轧辊、异步轧制等。控制轧机的变形主要有两个途径：（1）提高轧机刚度，如增加机架的断面尺寸、缩小轧机应力线长度等；（2）板型控制、厚度和宽度自动控制，板型控制主要是通过变更轧辊的凸度来控制，基本有三种：一种是横移工作辊，如：
5、HC轧机、CVC轧机。另一种是调整工作辊间交叉角度来形成不同凸度辊缝，如PC轧机。第三种是在支撑中间设置液压油腔，在其中注入高压油从而调整支撑凸度的VC轧辊。以提高产品强度、韧性、焊接性能为目标的控制轧制、控制冷却技术得以广泛应用。二、 分析四辊热轧钢板轧机的结构及板形的控制热轧中厚板生产工艺流程（图5-1)一般包括坯料准备、加热、轧制和精整。上图为热轧中厚板的工艺流程图，下面主要剖析轧制工序里面的四辊轧机的结构。 某2300四辊可逆式轧机机座如图5-31所示。由两台2050kW、转速60/120r/min的直流电动机，分别通过万向接轴直接传动工作辊。最大轧制力20000kN，单根主传动轴传递
6、的最大扭矩600kNm。轧辊尺寸，工作辊径750mm,支撑辊径1300mm，辊身长度2350mm，轧辊开口度200mm 。 （一）、轧辊与轧辊轴承工作辊、支撑辊相互位置关系及形状尺寸如图5-32所示。分别代表支撑辊辊颈长度、辊颈直径、辊身直径，,dw、Dw分别代表工作辊辊颈长度、辊颈直径、辊身直径，L代表轧辊辊身长度。轧辊材料一般采用冷硬铸铁、合金铸铁和合金铸钢，下述的2300四辊轧机的工作辊和支撑辊均是用60CrMo铸钢制成。2300四辊可逆式轧机轧辊轴承装配如图5-33所示。该轧机工作辊和支撑辊均是采用四列圆锥滚子轴承支承。轴承的游隙可以调整，根据使用情况，四列圆锥滚子的各列游隙可相等或不
7、相等配置。近年来，多采用四列圆柱滚子轴承与止推轴承组合的方法，代替四列圆锥滚子轴承。这样，可在不改变轴承径向尺寸的情况下，提高轴承轴向和径向承载能力。工作辊和支撑辊轴承座均由碳素钢铸成。上、下工作辊轴承座，分别装在上、下支撑辊轴承座的形开口内。上、下支撑辊轴承座，装在机架窗口内。工作辊轴承座和支撑辊轴承座的轴向定位，分别由置于换辊侧支撑辊轴承座和机架上的压板7、挡板8完成。上支撑辊轴承座的顶部，装有止推凸球面铜垫9。为使工作辊紧压到支撑辊上，在工作辊轴承座上各设有两个液压缸10。 为保证板形控制，除将轧辊磨成凸或凹的辊形外，在有的轧机上还采用液压弯辊系统。 （二）压下装置 2300四辊可逆式轧
8、机压下装置如图5-34所示。由两台直流电动机2（116kW）经联轴器3、减速机4和蜗杆6、蜗轮9传动压下螺丝7，在压下螺母8中转动并上下移动，实现轧辊调整。锻钢（48SiMn2V）制成的压下螺丝外径科50mm、螺距l omm（锯齿形螺纹）。离合器5可使两个压下螺丝同步或单独压下。无处理卡钢或“坐辊”事故装置，若有事故出现，则用天车盘动联轴器回松。有的轧机，将压下螺丝上端做的长一些，能伸出压下蜗轮箱上盖，用以回松处理事故，也有的轧机另装了一套回松装置。(三)、上辊平衡装置2300四辊可逆式轧机压下装置如图5-35所示。其由装于机架上连接横梁中部的大液压缸（图中未示出）、大柱塞15、一组铰接的杠杆
9、12、13、14组成。液压缸柱塞，通过一组接的杠杆将上支撑辊及其轴承座吊起平衡。上工作辊及辊轴承座，由位于下工作辊轴承座内的各两个小液压缸柱塞16顶起平衡，使得工作辊紧压到支撑辊上。平衡力取被平衡零件总重量的1.21.4倍。(四)、机架 2300四辊可逆式轧机机架装置如图5-36所示。该机架由两片形状相同的闭式机架（牌坊）3,6、上连接横梁1(可装上辊平衡装置液压缸）、下连接横梁4、轨座12、底横梁（底座）13等零件组成。机架由ZG25MnV制成。为保护机架窗口和间隙调整，窗口两侧装有可换钢质衬板9。换辊侧窗口宽度比传动侧宽l0mm。每片机架窗口顶部的锉孔中，装有铜质的压下螺母并用压板7、螺栓
10、8固定。装有换辊用导轨11。（五）、主传动 2300四辊热轧钢板轧机主要传动装置为两个ZD250/83型，功率为2050kW，转速为60120r/min的直流电动机，通过万向接轴直接带动工作辊。如图5-12所示（六）板形控制的内容 1、纵向板厚控制钢板轧制是与定尺长度豹增大，纵向厚差的减小 板厚尺寸进级范围的缩小、异形扳轧制及平面板形控制的需要等有关。纵向扳厚控制越来越受到重视。并已成为现代化中厚板轧机板形控制所必不可缺的重要手段在轧制过程中影响颁行的因素主要有坯料厚度偏差，轧件头尾温差，黑印，原料强度与硬度不同，轧机刚度变化，轧辊的磨损、压扁、挠度及偏心，压下装置调整与检测偏差等诸多因素，例
11、如轧辊的磨损：轧件与工作辊及工作辊与支撑辊之间的互相摩擦使轧辊的磨损不均匀从而影响辊缝形状，以此来影响到轧件的板型。使得钢板纵向板厚不断变化。 由于中厚扳轧机轧制速度的不断提高，5O年代开发的电动AGC已满足不了负载情况下快速调整板厚偏差豹要求。1964年美国伯思斯港厂4064mm 厚板轧机首先开始使用液压AGC。经3O多年不断地改进与完善，目前，国内外中厚板轧机上已普遍采用这一技术。AGC 是根据材料变形抗力或入口侧钢板厚度偏差来控制压下量，使长度方向厚度恒定或很少变动。作为板厚控制基础的厚度计AGC(GMS AGC)是 板厚计算公式所计算出的轧制中的板厚来控制钢板实际厚度 GMS AGC有
12、前馈(FF AGC)与反馈(FB AGe)分FF AGC是从前一道次钢板匠度方向的扳厚偏差及实际轧制力，来预测下一道次轧制模型，并以下一道次板厚偏差为零来进行控制。以前， FFAGC用于响应性慢的屯动AGC ；现在， 以响应速度快近接 射线的测厚仪测出板厚，并得知轧制力变化。利用FF AGC调整辊缝，并考虑测厚延时、AGC响应滞后和后滑率等因素，即可随时跟踪纵向板厚变化，实现全长扳厚高精度的控制，达到551xm 的偏差要求。若FFAGC与超补偿AGC 相配合，对黑印部位进行过压下，则可以补偿厚差。FB AGC是随时反馈实际轧制参数，根据其测量结果进行板厚控制。FB AGC有相对值(锁定值)AG
13、C和绝对值(目标厚度)AGC之分 前者是采用设定轧制力与开始轧制时的实际轧制力相比，并锁定头部厚度这一方式来补偿厚度变化 一般相对值AGC 用在开始道次，最后几道次则用绝对值AGC，但若轧制力之差达2500MPa以上时，应继续用相对值AGC。由于轧制力变化而引起的板厚变化，则采用绝对值AGC加以补偿以达到目标厚度。液压AGC (HAGC)除了具有上述的轧前辊缝设定、控制纵向板厚变化黑印修正及头部锁定等功能之外，还用于MAC 、ATLAS 、DBR及返回咬入法等扳形控制手段，以及锥形、梯形、圆形、异宽、异厚、带肋及防挠等异形扳的轧制中。为此，要求HAGC 具有较高的性能，可将响应性快的直动型伺服
14、阀直接安置于液压缸上，以提高其响应性， 而压下由直接数字系统负责控制，即瘦压缸位置控制由数字信息处理机来执行， 这样可大大提高其控制精度。日本鹿岛厂厚板轧机采用近接测厚仪式自学习与监控的FFAGC后实现了全K板厚高精度控制，也使平面板形与板宽控制水平大大提高一步。2横向板形控制中厚板的横向板形控制义称为凸度扳形控制。由于中厚扳凸度的存在会使板厚偏差值增大，这对任何构件均有不良的影响，特别是对桥梁和多层容器的性能影响更大，容易产生弯曲和剪切应力，降低工作应力与安全系数。另外，当一块宽扳剖分为两条板时，将造成钢板两边厚度不一致，这也会影响到用户的使用。因此，现代中厚板生产已将减少钢板凸度提高到非常
15、重要的地位，它是提高生产效益的一项重要措施中厚板凸度是由轧辊挠度、不均匀磨损、温度变化、辊型不适及偏心等因素所造成的另外，轧机剐度和轧件温差对其影响也很大。其中，轧辊挠度对钢板凸度的影响昂为明显。因此，许多减少钢板凸度的措施都是从减少轧辊挠度出发的 早期采用过烫辊的办法，目前所采用的补偿与修正轧辊挠度的措旌有加大支承辊及机架立柱断面，合理设计机架、辊系、原始辊型，由宽扳至窄扳的轧制顺序，弯：作轧辊，弯支承辊，同时弯【 作轧辊利支承辊，以及采用阶梯辊、VC辊、HCW 轧机、PC轧机及CVC轧机等，现将中厚扳横向板形控制的几种主要方式列表3， 可以进行比较。中厚板的横向板形控制虽逐渐完善起来，但仍
16、朱达到理想的阶段 各公司均以白有技术为基础，探索出各白的控制方式，总的目标是趋向丁综合控制。目前，若单一采用弯辊装置米控制钢扳凸度变化，则控制范同比较窄，且很不稳定。因为，生产中随着轧制钢板块数的增加，轧辊不均匀磨损加大，对钢板凸度的控制能力随之逐渐减弱， 义无法进行辊型的动态变动，因此，控制的局限性很大。虽然弯辊后可减少换辊次数，延 换辊周期，但换辊周期还取决于轧辊表面的光洁度 因而白60年代中厚板轧机采用弯辊技术以来，其控制横向板型的效果并不明显，故许多轧机已停用这一方法。并且7O年代开始， 由于支承辊直径的加粗， 使弯支承辊技术已被放弃。近几年来，日本和德国都在研制可灵活控制横向扳形的新型中表2 横向板型
