【文章內(nèi)容簡介】 ，已經(jīng)可以獨立自主的研制出有自主知識產(chǎn)權(quán)和特色的冷軋工藝、設備和控制技術(shù)。 軋鋼先進技術(shù)軋鋼生產(chǎn)技術(shù)，在過去的10余年里有著巨大的發(fā)展，開發(fā)了許多新技術(shù)，有的甚至是革命性變革。在21世紀，能夠減少投資、節(jié)能降耗、降低成本、提高勞動生產(chǎn)率的各種先進技術(shù)工藝和設備，將進一步普及和推廣應用。（1）連續(xù)化 近年來，軋鋼生產(chǎn)內(nèi)部的兩或多個工序的連續(xù)化生產(chǎn)進步迅速，軋鋼技術(shù)向著大型化、高速化、節(jié)能化方向發(fā)展。板壞連鑄直送軋制、薄板壞連鑄連軋和帶鋼連鑄冷軋，既是縮短整個鋼鐵生產(chǎn)流程的新工藝又是實現(xiàn)軋鋼與連鑄連續(xù)化的新技術(shù)。進入21世紀，雙工序和多工序連續(xù)化生產(chǎn)線的類型將有所增加，雙、多工序聯(lián)合生產(chǎn)的數(shù)量將大幅增加。（2）控軋控冷技術(shù) 通過精確控制熱軋加熱條件、軋制條件和冷卻條件，在較大范圍內(nèi)控制鋼板的微觀組織，得到各種不同性能滿足不同用途的熱軋板卷。目前控軋控冷技術(shù)已較普遍地用于中板帶鋼的生產(chǎn)，用于無縫管和型鋼生產(chǎn)的也不斷增多。預計21世紀采用控軋控冷技術(shù)的軋材品種和數(shù)量將大幅度增加。（3）高精度軋制技術(shù) 近10年來，為了保證軋材的幾何開關(guān)和尺寸精度能滿足用戶日益增高的要求，除了采用各種測量儀表、改善軋機剛度、計算機人工智能預報和控制系統(tǒng)外，還開發(fā)和推廣應用了許多提高軋材開關(guān)和尺寸精度的新技術(shù)和新裝置。（4）鋼鐵生產(chǎn)短流程 減少工序、縮短流程是減少投資、提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)能、降低物耗和成本的最佳途徑。因此，在21世紀，各種短流程工藝必將得到加速開發(fā)和推廣應用。包括薄板坯連鑄連軋工藝、帶鋼連鑄－冷軋工藝、自動控制技術(shù)等。 HC軋機在冷軋帶鋼中的應用冷軋帶鋼成品有兩個主要質(zhì)量指標：縱向精度和橫向精度。普通四輥冷軋機由于有剛度很好的支承輥，使軋制帶材的縱向和橫向厚度差都得到了改善。但普通四輥軋機在結(jié)構(gòu)上有一個致命的弱點，即在板寬的范圍以外存在著一個工作輥和支撐輥間的有害接觸區(qū)，如圖11中A所示。這個有害接觸區(qū)對工作輥產(chǎn)生一個有害彎曲，使工作輥在軋制過程中產(chǎn)生一個附加彎曲。另外，板寬范圍以外工作輥和支承輥接觸，也降低了液壓彎輥的效果。為消除四輥冷軋機的有害接觸區(qū)的影響，出現(xiàn)了HC軋機。日本日立公司與新日鐵公司合作，于1970年開始研制新型板帶軋機，1972年發(fā)明了新型HC六輥軋機。HC是英文High Crown Control Mill的簡稱。該軋機輥系由上下對稱的三對輥組成，即工作輥、中間輥和支承輥，其中中間輥可軸向移動，并配置液壓彎輥裝置，因此具有很強的板形控制能力。目前這種新型軋機已廣泛用于冷軋、熱軋及平整機生產(chǎn)中。圖11 四輥冷軋機的有害接觸區(qū)圖12 HC軋機簡圖第一臺問世的HC六輥軋機安裝在日本日立公司日立研究所，它將原有的Φ180／Φ300300三機架冷連軋機的最后一架改裝成六輥HC軋機。試驗成功不久，日本新日鐵八番廠在1974年改裝了一臺生產(chǎn)用單機可逆式HC六輥軋機，確認了該軋機的板形控制能力。同時在生產(chǎn)率、成本、消耗等生產(chǎn)指標方面也有顯著效果。因此HC軋機的應用范圍逐步擴大到平整、冷連軋、熱連軋領(lǐng)域，軋制品種由黑色金屬擴大到有色金屬。我國于1982年開始研制HC軋機，由冶金部鋼鐵研究總院、陜西延伸設備廠和東北重型機械學院共同研制的我國第一臺HC六輥軋機，并于1985年試車成功。由于HC軋機在改善板形方面的優(yōu)秀表現(xiàn)，其在金屬塑性加工領(lǐng)域所發(fā)揮的作用日益突出，因此得到了越來越廣泛的應用。在其基礎上的技術(shù)改進和研發(fā)也將越來越廣泛深入，這也就要求在我國要有更多的技術(shù)人員加入到這一領(lǐng)域中來，進而推動我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。 VII第2章 HC軋機工作原理及結(jié)構(gòu)特點 第2章 HC軋機工作原理及結(jié)構(gòu)特點 HC軋機工作原理 HC軋機工作原理目前廣泛使用的四輥扳帶軋機通常是采用具有原始凸度的工作輥和工作輥液壓彎輥技術(shù)來控制板形的。但由于原始磨削凸度不能適應軋制規(guī)程的變化，彎輥裝置受輥頸強度和軸承壽命等限制，板形控制的效果不十分理想，需研究新的板形控制方法四輥軋機工作輥的撓度如圖21所示。由于在工作輥與支承想的接觸壓扁上存在著有害接觸部分，即大于軋制帶材寬度的工作輥與支承輥的接觸區(qū)，因此在接觸區(qū)的接觸應力形成一個使軋輥撓度加大的有害彎矩。這樣工作輥的撓度不僅取決于軋制力，而且也取決于軋制帶鋼的寬度，即接觸區(qū)寬度。當軋制帶材寬度在較大范圍內(nèi)變化時，工作輥上由于彈性壓扁不均引起的撓度變化就很大，且反彎作用要被有害彎矩抵消一部分。圖21 普通四輥冷軋機與HC 冷軋機軋輥變形情況比較為此發(fā)明了中間輥可軸向移動的六輥軋機即HC軋機，靠中間輥抽動而消除了輥間的有害接觸部分，從而使工作輥撓曲得以大大減輕，同時也使液壓彎輥裝置能更有效的發(fā)揮控制板形的作用。這就是HC 軋機技術(shù)的中心所在，輥系示意圖如圖21所示。由于采用了中間輥軸向移動機構(gòu)，可根據(jù)原料尺寸、規(guī)格不同而選擇不同的中間輥移動量。圖22 六輥軋機原理圖 HC軋機的板形控制 橫向厚度偏差的有效控制 冷軋帶鋼的凸度值(即帶材中部和邊部的厚度差)δh 可用下式表示：δh = h0 h1 = P/ KH AC F/ KB （21）式中　 h0 、h1 ——帶材中部、邊部厚度/ mm；KH、KB ——軋制力、彎輥力引起的軋機橫向剛度系數(shù)(使帶材中部和邊部產(chǎn)生1mm厚度差所需的軋制力及彎輥力) / kN/ mm；C ——工作輥凸度/ mm；A ——比例系數(shù)；F ——彎輥力/ kN。由于HC 軋機的工作輥、中間輥和支承輥一般均采用平輥，即凸度C = 0 ，故　δh = h0 h1 = P/ KH F/ KB （22）因此，影響帶鋼橫向厚差的因素有兩個，一是軋制力的影響；二是彎輥力的影響。從軋制力的影響來看，HC 軋機具有較大KH值，即具有較大的剛性穩(wěn)定性，這樣，即使軋制狀態(tài)變化時，橫向厚度差也不會發(fā)生太大波動。同時，HC 軋機由于輥身接觸有效長度減小和工作輥輥徑較小，這樣，較小的彎輥力作用下就能使橫向厚度發(fā)生明顯的變化。 中間輥軸移對板形控制的有效性 中間輥軸移量是影響板形的一個重要參數(shù)，其意義如圖23所示。中間輥位置可以用帶材邊部與中間輥輥身端部的距離δ表示：δ=（L – B）/ 2 （23）式中　δ——帶材邊部與中間輥輥身端部的距離/ mm；L ——上、下中間輥端部之間的長度(中間輥寬度) / mm；B ——帶鋼寬度/ mm。圖23 中間輥位置確定示意圖圖24表示了中間輥處于三種不同位置時與板形之間的關(guān)系。圖24b所示為理想狀態(tài)(中間輥軸向移動量δ=0)，這時工作輥與支承輥的有害接觸部分完全被消除，因而板形最平直。圖24a所示為中間輥未移動到全部消除有害部分(中間輥鉑向移動量δ為“+”)。這時支承輥通過中間輥與工作輥的剩余接觸部分給工作輥附加彎曲，使工作輥產(chǎn)生負彎曲，即工作輥中間輥縫增大、兩邊輥縫減少。結(jié)果軋出中間厚、兩邊薄的凸形軋件。同時因邊部輥縫小，延伸量大，受到壓應力作用而產(chǎn)生邊部浪形。圖24c所示為中間輥移動超出了有害接觸部分(中間輥軸向移動量δ為“”)。這時工作輥出現(xiàn)正彎曲現(xiàn)象，軋出中間薄、兩邊厚的凹形軋件，帶材中部延伸大于邊部延伸，形成中部瓢曲?？梢?，依靠調(diào)整中間輥的鈾向位置，可以實現(xiàn)軋輥凸度調(diào)節(jié)．獲得板形修正的能力。圖24 中間輥軸移對板形的控制 彎輥力調(diào)節(jié)板形的作用 在實際生產(chǎn)中，HC 軋機中間輥位置是預先根據(jù)帶鋼寬度設定的，但由于來料板形等原因，會出現(xiàn)板形變化，這時，需通過調(diào)節(jié)各機架(主要是末架) 彎輥力來進行控制。由于HC 軋機和普通四輥軋機相比，其有害接觸區(qū)消除之后，彎輥力所產(chǎn)生的橫向剛度值KB變成一個較小值如圖25。圖中曲線的斜率即為單位彎輥力控制板形的能力。由圖可知，當δ= 50mm 變化到 50mm時，曲線斜率逐漸增大，說明在HC 軋機上，改變中間輥位置使彎輥效果增強。這樣，在生產(chǎn)過程中通過調(diào) 圖25 彎輥與板形節(jié)彎輥力，帶鋼板形的調(diào)節(jié)就變得因張力變化而十分有效。 HC軋機板形控制的穩(wěn)定性 對于HC軋機，當中間輥調(diào)整到適當位置時，工作輥的擾度不受軋制壓力變化的影響，即HC軋機具有橫向剛度無限大的特性。由于HC軋機橫向剛度大，相對于一定的軋制壓力波動，其板凸度變化較小。因此，HC軋機大大有助于板形控制的穩(wěn)定，并可促進生產(chǎn)率的提高。綜上可以看出，六輥HC軋機具有良好的板形穩(wěn)定性和較大的板形調(diào)節(jié)性，且六輥HC軋機在中間輥軸向移動量和工作輥、中間輥彎輥力匹配合理的條件下，可使軋制力對稱分布，如圖26所示。所軋制的帶鋼邊部厚度差極小，減小下道工序的剪邊量，提高成品率，也可防止由于邊部厚度不均而導致的邊裂甚至斷帶。圖26 軋輥受力和變形的分布 HC軋機的軋輥驅(qū)動HC軋機軋輥的驅(qū)動有三種型式：1)驅(qū)動支承輥。這種型式用于平整機，也有用于舊軋機改造的HC軋機。2)驅(qū)動工作輥。用于熱軋機和大型冷軋機。3)驅(qū)動中間輥。用于中、小型冷軋機。對于驅(qū)動中間輥的HC軋機，工作輥是通過中間輥摩擦帶動的，對于驅(qū)動支承輥的HC軋機，力矩從支承輥傳到中間輥，再由中間短傳到工作輥。 HC軋機的類型工程中通常把中間輥做軸向移動和工作輥液壓彎輥的軋機稱為HC軋機；中間輥軸向移動的六輥軋機稱為HCM軋機；工作輥軸向移動的四輥軋機稱為HCW軋機；中間輥和工作輥均可軸向移動的六輥軋機稱為HCMW軋機。把中間輥軸向移動和工作輥、中間輥都設有液壓彎輥的軋機稱為UC軋機；把在UC軋機基礎上再增設有工作輥做軸向移動的軋機稱為UCMW軋機。這些軋機都是以HC軋機的設計思想為基礎，因此稱為HC系列軋機。 HC軋機結(jié)構(gòu)及特點 HC軋機的結(jié)構(gòu)HC軋機的六個軋輥成一列布置，工作輥有液壓正彎或正、負彎，它的彎輥力效果比一般四輥軋機的彎輥力效果增大約三倍以上，因此彎輥力可選擇較小值。通過彎輥力變化進行在線板形微調(diào)補償，實現(xiàn)板形的閉環(huán)控制。HC軋機的結(jié)構(gòu)與四輥軋機無多大區(qū)別，其關(guān)鍵的不同處在于HC軋機有一套軸向移動裝置，如圖27所示。中間輥的鈾向移動可用液壓缸的拉、推來實現(xiàn)，與CVC軋機的軸向移動機構(gòu)相似。將中間輥軸承座與液壓缸連接裝置安裝在操作側(cè)，便于操作和換輥，油壓回路采用同步系統(tǒng)保證上下中間輥對稱移動，中間輥移動油缸在機架左右立柱內(nèi)側(cè)上，易于加工維護。圖27 HC軋機結(jié)構(gòu)簡圖—傳動側(cè)；—工作側(cè) HC軋機的特點實踐證明六輥HC軋機在結(jié)構(gòu)與性能上有以下一些優(yōu)點：（1）六輥HC軋機具有相當大的板形調(diào)節(jié)性和良好的板形穩(wěn)定性，因此可以采用大壓下率而不影響帶鋼的板形，所以能提高生產(chǎn)效率，節(jié)省能源。（2）由于六輥HC軋機可以改善冷軋帶鋼的板形質(zhì)量，所以冷連軋機最后一臺機座對于帶鋼厚度的控制將不受板形控制的影響。（3）六輥HC軋機可使帶鋼的板形具有良好穩(wěn)定性，因此可以采用較小直徑的工作輥進行軋制。根據(jù)有關(guān)算式可知工作輥直徑與軋制壓力成正比，即當工作輥直徑越小，則軋制壓力就越小，因此可提高壓下率的效果，節(jié)省能源。（4）通常四輥軋機要根據(jù)將要軋制的不同寬度規(guī)格的帶鋼準備不同凸度的軋輥，軋輥儲備量大。而六輥HC軋機由于其中問輥的軸向可調(diào)性，不必準備大量的備用軋輥。（5）由于六輥HC軋機具有良好的板形穩(wěn)定性和較大的板形調(diào)節(jié)性，所以在確定軋制道次時可以不考慮帶鋼的板形問題。（6）六輥HC軋機在中間輥軸向移動量和工作輥、中間輥彎輥力匹配合理的條件下，可使所軋制的帶鋼邊部厚度差極小，減小下道工序的剪邊量，提高成品率，也可防止由于邊部厚度不均而導致的邊裂甚至斷帶。（7）為提高熱軋成品帶鋼的板形質(zhì)量，六輥HC軋機用于熱連軋精軋區(qū)域?qū)⒊蔀榘l(fā)展方向。 第3章 HC軋機主要技術(shù)特性及結(jié)構(gòu)說明 工藝流程圖第3章 HC軋機主要技術(shù)特性及結(jié)構(gòu)說明圖31 1開卷機 2夾送輥 3矯直輥 4液壓剪 5左卷取機 6左轉(zhuǎn)向輥 7左真空除油裝置 8六輥軋機 9右真空除油裝置 10右轉(zhuǎn)向輥 11右卷取機 軋機主要技術(shù)特性最大軋制力： 12000kN最大軋制力矩： 100kN/m最大軋制速度： 900m/min喂料速度： 30 m/min開卷張力： 6~60kN卷曲張力： 6~120 kN工作輥規(guī)格： Φ300/Φ2601050mm中間輥規(guī)格： Φ370/Φ3401050mm支承輥規(guī)格： Φ950/Φ8501000mm中間輥橫移量： 177。100mm工作輥最大開口度： 20mm機架牌坊窗口尺寸： 高寬=34401090mm機架立柱斷面積： 540630=340200mm2 軋機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)說明（1）機架 它主要由兩片牌坊、上下橫梁和工作輥彎輥裝置等組成。在彎輥裝置中首次設計采用了雙排并列布置同步伸縮式彎輥缸，彎輥力大而結(jié)構(gòu)小，使軋機內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為緊湊合理。（2）輥系 輥系是軋機的核心部分，它包括支承輥、中間輥、工作輥。支承輥軸承采用D級四列圓柱滾子軸承、油霧潤滑技術(shù)。，該精度可以將支承輥的偏心量控制在最小范圍內(nèi)。（3）中間輥橫移裝置 它被安裝在機架窗口內(nèi)部兩側(cè)滑槽中間并將中間輥置于其中的u形框架?？蚣苌嫌袡C械夾緊機