【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，已經(jīng)可以獨(dú)立自主的研制出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和特色的冷軋工藝、設(shè)備和控制技術(shù)。 軋鋼先進(jìn)技術(shù)軋鋼生產(chǎn)技術(shù)，在過(guò)去的10余年里有著巨大的發(fā)展，開(kāi)發(fā)了許多新技術(shù)，有的甚至是革命性變革。在21世紀(jì)，能夠減少投資、節(jié)能降耗、降低成本、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的各種先進(jìn)技術(shù)工藝和設(shè)備，將進(jìn)一步普及和推廣應(yīng)用。（1）連續(xù)化 近年來(lái)，軋鋼生產(chǎn)內(nèi)部的兩或多個(gè)工序的連續(xù)化生產(chǎn)進(jìn)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(gè)鋼鐵生產(chǎn)流程的新工藝又是實(shí)現(xiàn)軋鋼與連鑄連續(xù)化的新技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)，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(guò)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(wú)縫管和型鋼生產(chǎn)的也不斷增多。預(yù)計(jì)21世紀(jì)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(lái)，為了保證軋材的幾何開(kāi)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(cè)量?jī)x表、改善軋機(jī)剛度、計(jì)算機(jī)人工智能預(yù)報(bào)和控制系統(tǒng)外，還開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用了許多提高軋材開(kāi)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(dòng)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(jì)，各種短流程工藝必將得到加速開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用。包括薄板坯連鑄連軋工藝、帶鋼連鑄－冷軋工藝、自動(dòng)控制技術(shù)等。 HC軋機(jī)在冷軋帶鋼中的應(yīng)用冷軋帶鋼成品有兩個(gè)主要質(zhì)量指標(biāo)：縱向精度和橫向精度。普通四輥冷軋機(jī)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(jī)在結(jié)構(gòu)上有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，即在板寬的范圍以外存在著一個(gè)工作輥和支撐輥間的有害接觸區(qū)，如圖11中A所示。這個(gè)有害接觸區(qū)對(duì)工作輥產(chǎn)生一個(gè)有害彎曲，使工作輥在軋制過(guò)程中產(chǎn)生一個(gè)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(jī)的有害接觸區(qū)的影響，出現(xiàn)了HC軋機(jī)。日本日立公司與新日鐵公司合作，于1970年開(kāi)始研制新型板帶軋機(jī)，1972年發(fā)明了新型HC六輥軋機(jī)。HC是英文High Crown Control Mill的簡(jiǎn)稱。該軋機(jī)輥系由上下對(duì)稱的三對(duì)輥組成，即工作輥、中間輥和支承輥，其中中間輥可軸向移動(dòng)，并配置液壓彎輥裝置，因此具有很強(qiáng)的板形控制能力。目前這種新型軋機(jī)已廣泛用于冷軋、熱軋及平整機(jī)生產(chǎn)中。圖11 四輥冷軋機(jī)的有害接觸區(qū)圖12 HC軋機(jī)簡(jiǎn)圖第一臺(tái)問(wèn)世的HC六輥軋機(jī)安裝在日本日立公司日立研究所，它將原有的Φ180／Φ300300三機(jī)架冷連軋機(jī)的最后一架改裝成六輥HC軋機(jī)。試驗(yàn)成功不久，日本新日鐵八番廠在1974年改裝了一臺(tái)生產(chǎn)用單機(jī)可逆式HC六輥軋機(jī)，確認(rèn)了該軋機(jī)的板形控制能力。同時(shí)在生產(chǎn)率、成本、消耗等生產(chǎn)指標(biāo)方面也有顯著效果。因此HC軋機(jī)的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大到平整、冷連軋、熱連軋領(lǐng)域，軋制品種由黑色金屬擴(kuò)大到有色金屬。我國(guó)于1982年開(kāi)始研制HC軋機(jī)，由冶金部鋼鐵研究總院、陜西延伸設(shè)備廠和東北重型機(jī)械學(xué)院共同研制的我國(guó)第一臺(tái)HC六輥軋機(jī)，并于1985年試車成功。由于HC軋機(jī)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(lái)越廣泛的應(yīng)用。在其基礎(chǔ)上的技術(shù)改進(jìn)和研發(fā)也將越來(lái)越廣泛深入，這也就要求在我國(guó)要有更多的技術(shù)人員加入到這一領(lǐng)域中來(lái)，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。 VII第2章 HC軋機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 第2章 HC軋機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) HC軋機(jī)工作原理 HC軋機(jī)工作原理目前廣泛使用的四輥扳帶軋機(jī)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(lái)控制板形的。但由于原始磨削凸度不能適應(yīng)軋制規(guī)程的變化，彎輥裝置受輥頸強(qiáng)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(jī)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(yīng)力形成一個(gè)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(dāng)軋制帶材寬度在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，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(jī)與HC 冷軋機(jī)軋輥?zhàn)冃吻闆r比較為此發(fā)明了中間輥可軸向移動(dòng)的六輥軋機(jī)即HC軋機(jī)，靠中間輥抽動(dòng)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(shí)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(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)量。圖22 六輥軋機(jī)原理圖 HC軋機(jī)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(jī)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(jī)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(gè)，一是軋制力的影響；二是彎輥力的影響。從軋制力的影響來(lái)看，HC 軋機(jī)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(shí)，橫向厚度差也不會(huì)發(fā)生太大波動(dòng)。同時(shí)，HC 軋機(jī)由于輥身接觸有效長(zhǎng)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(duì)板形控制的有效性 中間輥軸移量是影響板形的一個(gè)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(zhǎng)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(shí)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(dòng)量δ=0)，這時(shí)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(dòng)到全部消除有害部分(中間輥鉑向移動(dòng)量δ為“+”)。這時(shí)支承輥通過(guò)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(fù)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(shí)因邊部輥縫小，延伸量大，受到壓應(yīng)力作用而產(chǎn)生邊部浪形。圖24c所示為中間輥移動(dòng)超出了有害接觸部分(中間輥軸向移動(dòng)量δ為“”)。這時(shí)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?jiàn)，依靠調(diào)整中間輥的鈾向位置，可以實(shí)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(duì)板形的控制 彎輥力調(diào)節(jié)板形的作用 在實(shí)際生產(chǎn)中，HC 軋機(jī)中間輥位置是預(yù)先根據(jù)帶鋼寬度設(shè)定的，但由于來(lái)料板形等原因，會(huì)出現(xiàn)板形變化，這時(shí)，需通過(guò)調(diào)節(jié)各機(jī)架(主要是末架) 彎輥力來(lái)進(jìn)行控制。由于HC 軋機(jī)和普通四輥軋機(jī)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(gè)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(dāng)δ= 50mm 變化到 50mm時(shí)，曲線斜率逐漸增大，說(shuō)明在HC 軋機(jī)上，改變中間輥位置使彎輥效果增強(qiáng)。這樣，在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)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(jī)板形控制的穩(wěn)定性 對(duì)于HC軋機(jī)，當(dāng)中間輥調(diào)整到適當(dāng)位置時(shí)，工作輥的擾度不受軋制壓力變化的影響，即HC軋機(jī)具有橫向剛度無(wú)限大的特性。由于HC軋機(jī)橫向剛度大，相對(duì)于一定的軋制壓力波動(dòng)，其板凸度變化較小。因此，HC軋機(jī)大大有助于板形控制的穩(wěn)定，并可促進(jìn)生產(chǎn)率的提高。綜上可以看出，六輥HC軋機(jī)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(jī)在中間輥軸向移動(dòng)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(duì)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(dǎo)致的邊裂甚至斷帶。圖26 軋輥受力和變形的分布 HC軋機(jī)的軋輥驅(qū)動(dòng)HC軋機(jī)軋輥的驅(qū)動(dòng)有三種型式：1)驅(qū)動(dòng)支承輥。這種型式用于平整機(jī)，也有用于舊軋機(jī)改造的HC軋機(jī)。2)驅(qū)動(dòng)工作輥。用于熱軋機(jī)和大型冷軋機(jī)。3)驅(qū)動(dòng)中間輥。用于中、小型冷軋機(jī)。對(duì)于驅(qū)動(dòng)中間輥的HC軋機(jī)，工作輥是通過(guò)中間輥摩擦帶動(dòng)的，對(duì)于驅(qū)動(dòng)支承輥的HC軋機(jī)，力矩從支承輥傳到中間輥，再由中間短傳到工作輥。 HC軋機(jī)的類型工程中通常把中間輥?zhàn)鲚S向移動(dòng)和工作輥液壓彎輥的軋機(jī)稱為HC軋機(jī)；中間輥軸向移動(dòng)的六輥軋機(jī)稱為HCM軋機(jī)；工作輥軸向移動(dòng)的四輥軋機(jī)稱為HCW軋機(jī)；中間輥和工作輥均可軸向移動(dòng)的六輥軋機(jī)稱為HCMW軋機(jī)。把中間輥軸向移動(dòng)和工作輥、中間輥都設(shè)有液壓彎輥的軋機(jī)稱為UC軋機(jī)；把在UC軋機(jī)基礎(chǔ)上再增設(shè)有工作輥?zhàn)鲚S向移動(dòng)的軋機(jī)稱為UCMW軋機(jī)。這些軋機(jī)都是以HC軋機(jī)的設(shè)計(jì)思想為基礎(chǔ)，因此稱為HC系列軋機(jī)。 HC軋機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) HC軋機(jī)的結(jié)構(gòu)HC軋機(jī)的六個(gè)軋輥成一列布置，工作輥有液壓正彎或正、負(fù)彎，它的彎輥力效果比一般四輥軋機(jī)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(guò)彎輥力變化進(jìn)行在線板形微調(diào)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)板形的閉環(huán)控制。HC軋機(jī)的結(jié)構(gòu)與四輥軋機(jī)無(wú)多大區(qū)別，其關(guān)鍵的不同處在于HC軋機(jī)有一套軸向移動(dòng)裝置，如圖27所示。中間輥的鈾向移動(dòng)可用液壓缸的拉、推來(lái)實(shí)現(xiàn)，與CVC軋機(jī)的軸向移動(dòng)機(jī)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(duì)稱移動(dòng)，中間輥移動(dòng)油缸在機(jī)架左右立柱內(nèi)側(cè)上，易于加工維護(hù)。圖27 HC軋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖—傳動(dòng)側(cè)；—工作側(cè) HC軋機(jī)的特點(diǎn)實(shí)踐證明六輥HC軋機(jī)在結(jié)構(gòu)與性能上有以下一些優(yōu)點(diǎn)：（1）六輥HC軋機(jī)具有相當(dāng)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(jī)可以改善冷軋帶鋼的板形質(zhì)量，所以冷連軋機(jī)最后一臺(tái)機(jī)座對(duì)于帶鋼厚度的控制將不受板形控制的影響。（3）六輥HC軋機(jī)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(jìn)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(dāng)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(jī)要根據(jù)將要軋制的不同寬度規(guī)格的帶鋼準(zhǔn)備不同凸度的軋輥，軋輥儲(chǔ)備量大。而六輥HC軋機(jī)由于其中問(wèn)輥的軸向可調(diào)性，不必準(zhǔn)備大量的備用軋輥。（5）由于六輥HC軋機(jī)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(shí)可以不考慮帶鋼的板形問(wèn)題。（6）六輥HC軋機(jī)在中間輥軸向移動(dòng)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(dǎo)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(jī)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(jī)主要技術(shù)特性及結(jié)構(gòu)說(shuō)明 工藝流程圖第3章 HC軋機(jī)主要技術(shù)特性及結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖31 1開(kāi)卷機(jī) 2夾送輥 3矯直輥 4液壓剪 5左卷取機(jī) 6左轉(zhuǎn)向輥 7左真空除油裝置 8六輥軋機(jī) 9右真空除油裝置 10右轉(zhuǎn)向輥 11右卷取機(jī) 軋機(jī)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(kāi)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?zhàn)畲箝_(kāi)口度： 20mm機(jī)架牌坊窗口尺寸： 高寬=34401090mm機(jī)架立柱斷面積： 540630=340200mm2 軋機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)說(shuō)明（1）機(jī)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(shè)計(jì)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(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為緊湊合理。（2）輥系 輥系是軋機(jī)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(jí)四列圓柱滾子軸承、油霧潤(rùn)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(jī)架窗口內(nèi)部?jī)蓚?cè)滑槽中間并將中間輥置于其中的u形框架。框架上有機(jī)械夾緊機(jī)