【正文】 電機(jī)功率大，側(cè)壓能力大，具有 AWC 功能，在軋制過程中對(duì)帶坯進(jìn)行調(diào)寬、控寬及頭尾形狀控制，不僅可以減少連鑄板坯的寬度規(guī)格．而且有利于實(shí)現(xiàn)熱軋帶鋼板坯的熱裝，提高帶坯寬度精度和減少切損。第 3 章 車間布置及主要設(shè)備的選擇11圖 有 AWC 功能的重型立輥軋機(jī)的結(jié)構(gòu)圖 表 31 立輥軋機(jī)的各種性能參數(shù) 軋輥 φ640/φ580380 毫米調(diào)寬范圍 800~1450 毫米調(diào)整速度 30 毫米/ 秒壓下形式 電動(dòng)+液壓軋制力 最大 100 噸壓下量 板坯厚度為 90 毫米時(shí)最大 7 毫米（ 毫米/邊）板坯厚度為 70 毫米時(shí)為最大 30~35 毫米（15~ 毫米/邊）軋制速度 最大 22 轉(zhuǎn)/ 分（用新輥）主傳動(dòng)電機(jī) 2—AC88KW0—150rpm 成對(duì)的水平電機(jī)軋輥開口度 最大 1770 毫米（換輥時(shí) 1840 毫米）最小 800 毫米AWC 行程 50 毫米（2）立軋的變形特點(diǎn)與平軋完全不同，經(jīng)立輥軋機(jī)的軋制后的板坯具有一下形狀特點(diǎn)：①板坯立軋的狗骨變形，如圖 （a ）所示。立輥的輥徑越大，狗骨形越小。帶有狗骨形的板坯經(jīng)過后步平輥軋機(jī)軋制后，較厚的邊部金屬將向?qū)捪蛄鲃?dòng)，造成軋件繼續(xù)寬展，因而影響寬度精度，降低寬度控制效果。經(jīng)過側(cè)壓后的板坯，在頭尾部分產(chǎn)生嚴(yán)重的寬度不均，板坯頭尾在軋制方向金屬流動(dòng)阻力小于板坯中部，形成頭尾兩側(cè)向中間的圓弧形，使頭尾寬度收縮，最終形成端部內(nèi)凹的形狀，即所謂的“舌頭” 及“魚尾”。 而頭尾之間的部分，由于金屬沿軋制方向流動(dòng)阻力加大，在長度方向的延伸受到限制，形成板坯兩側(cè)厚度方向的凸起高于頭部。板坯的寬厚比較大時(shí)，如果采用立輥軋機(jī)軋制，容易使板坯拱起，造成板坯失穩(wěn)發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)壓縮調(diào)寬技術(shù)的設(shè)備是定寬壓力機(jī)（SP Sizing Press）[9]。與立輥軋機(jī)相比，SP 軋機(jī)具有以下優(yōu)勢：（ 1）板帶成材率提高。 （2）調(diào)寬能力提高。 （3）調(diào)寬實(shí)效提高。 （4）寬度精度提高。定寬壓力機(jī)的主要形式有長錘頭和短錘頭兩種 [11]。如圖 （a ）所示，特點(diǎn)是壓縮模具長度略大于板坯長度，板坯遍布在全長上同時(shí)受到壓縮。該定寬壓力機(jī)是一次將板坯壓縮至目標(biāo)寬度，由于是整個(gè)板坯長度上同時(shí)進(jìn)行壓縮，所以需要特別大的壓縮力。②短錘頭定寬壓力是用短錘頭替代長錘頭。圖 （a ） 長錘頭定寬壓力機(jī) 圖 （b） 短錘頭定寬壓力機(jī)短錘頭定寬壓力機(jī)主要有兩種形式：一種間歇式，如圖 所示。另一種是連續(xù)式，如圖 所示。這種運(yùn)動(dòng)軌跡為一橢圓形曲線，可以保證板坯在首壓縮的過程中以一定速度前進(jìn)，不必是板坯停下來等待。顯然這種連續(xù)式定寬壓力機(jī)的生產(chǎn)效率比間斷式的要高得多 [20]。其主要技術(shù)參數(shù)如下表 4：表 32 定寬壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)寬度壓下量（mm ） 最大 350壓力機(jī)負(fù)荷（MN） 最大 22（普通鋼，1050176。則根據(jù)公式 可得： nphH???軋制總道次數(shù)為 n= 。初步確定粗軋 6 道，精軋 6 道。由于精軋機(jī)的設(shè)計(jì)沒有太大的區(qū)別，我們通常所說全連續(xù)式、3∕4 連續(xù)式、半連續(xù)式和其它第 3 章 車間布置及主要設(shè)備的選擇15形式都是根據(jù)粗軋區(qū)軋機(jī)的布置形式來命名的。（1）全連續(xù)式所謂全連續(xù)式并不是說所有軋機(jī)構(gòu)成連軋，只是說在整個(gè)軋制過程中軋件始終沿一個(gè)方向前進(jìn)，沒有逆向。全連續(xù)式粗軋機(jī)的布置形式主要有兩種：一種是全部軋機(jī)呈跟蹤式連續(xù)布置；另一種是前幾架軋機(jī)為跟蹤式，后兩架為連軋布置 [12]。 R1 R2 R3 R4 R5 R6圖 典型的全連續(xù)式粗軋機(jī)的布置全連續(xù)式粗軋機(jī)在一、二代熱軋帶鋼軋機(jī)中居多，因受當(dāng)時(shí)的控制水平和機(jī)械制造能力的限制，粗軋機(jī)軋制速度較低，且都是以斷面大、長度短的初軋板坯為原料，所以軋機(jī)產(chǎn)量取決于粗軋機(jī)的產(chǎn)量。隨著粗軋機(jī)控制水平的提高和軋機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，粗軋機(jī)的軋制速度提高了，生產(chǎn)能力增大了，粗軋機(jī)的布置形式也發(fā)生了很大變化，相繼發(fā)展了 3∕4 連續(xù)式和半連續(xù)式。（2） 3∕4 連續(xù)式3∕4 連續(xù)式粗軋機(jī)由可逆式軋機(jī)和不可逆式軋機(jī)組成，其布置形式有 2 架軋機(jī)，3 架軋機(jī)或 4 架軋機(jī)。 河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院16 圖 3∕4 連續(xù)式粗軋機(jī)的布置典型的 3∕4 連續(xù)式粗軋機(jī)由 4 架軋機(jī)組成，第 1 架為二輥可逆式軋機(jī)，第2 架為四輥可逆式軋機(jī)。3∕4 連續(xù)式粗軋機(jī)的軋制工藝是：板坯在可逆式軋機(jī)上往復(fù)軋制 3～5 道次，在不可逆式軋機(jī)上軋制 l 道次。對(duì)于年產(chǎn) 300 萬噸左右規(guī)模的帶鋼廠，采用 3∕4 連軋機(jī)較為適宜。（3）半連續(xù)式半連續(xù)式粗軋機(jī)由 1 架或 2 架可逆式軋機(jī)組成。②由 1 架二輥可逆式軋機(jī)和 1 架四輥可逆式軋機(jī)組成，如圖 所示。第 3 章 車間布置及主要設(shè)備的選擇17 四輥可逆 四輥可逆圖 四輥可逆式軋機(jī)半連續(xù)式粗軋機(jī)與 3∕4 連續(xù)式粗軋機(jī)相比，具有設(shè)備少、生產(chǎn)線線短、占地面積小、投資省等特點(diǎn)，且與精軋機(jī)組的能力匹配較靈活，對(duì)多品種的生產(chǎn)有利。本設(shè)計(jì)考慮到實(shí)際生產(chǎn)情況，從縮短生產(chǎn)線長度、減小占地面積、節(jié)約設(shè)備投資等方面考慮，選擇近年來常用的半連續(xù)式粗軋機(jī)布置方式。2）粗軋機(jī)的各種參數(shù)（1）材料的選擇由于熱軋的時(shí)候工作輥表面溫度高，又受到水的激冷，表面冷熱反復(fù)循環(huán)產(chǎn)生工作應(yīng)力，熱疲勞應(yīng)力使得軋輥表面產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋，工作輥選擇以輥面硬度為主。支撐輥受壓力大主要受的是彎曲應(yīng)力，而且直徑較大并要著重考慮強(qiáng)度和軋輥的淬透性，因此多采用含鉻的合金鍛鋼。②為創(chuàng)造良好的變形條件，強(qiáng)度高的帶鋼要求采用較小的工作輥徑。④輥身長度與輥頸的比值不能超過允許值，否則工作輥會(huì)彎曲，所以要求輥頸采用較大的值。表 33 粗軋機(jī)的各種性能參數(shù) 河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院18名稱 立輥 粗軋機(jī) 粗軋機(jī)符號(hào) E1 R1 R2軋機(jī)形式 二輥 四輥可逆 四輥可逆輥徑/mm 1000/900 1150/1000 1150/1000輥身長度/mm 450 1780 1780主電機(jī)形式 DC AC AC主電機(jī)功率/KW 2700 8000 8000壓下裝置形式 液壓 液壓 液壓最大軋制力 /KN 3000 25000 25000 保溫裝置1）保溫裝置的概述保溫裝置位于粗軋與精軋之間，用于改善中間帶坯溫度均勻性和減小帶坯頭尾溫差。常用的保溫裝置主要有保溫罩和熱卷箱，其共同的特點(diǎn)是不用燃料，保持中間帶坯溫度。分別敘述如下：（1）保溫罩。罩子上裝有隔熱材料，罩子所在輥道是密封的。（2）熱卷箱。采用熱卷箱，不僅可保持帶坯的溫度，而且可大大縮短粗軋與精軋之間的距離。熱卷箱的優(yōu)點(diǎn)有：①減少中間坯頭、尾溫差，確保帶鋼軋制溫度。②精軋機(jī)可以采用恒速或加速軋制。尤其對(duì)原有熱軋生產(chǎn)線的改造。熱卷箱可起到緩沖作用，延長精軋及卷板后部工序處理時(shí)間，降低了中間廢品率。C。③ 對(duì)于管線鋼不能降低精軋機(jī)功率，不可實(shí)現(xiàn)恒速軋制，不能減少精軋機(jī)數(shù)量。④熱卷箱的耗資比保溫罩大，維護(hù)比較復(fù)雜，一旦出問題會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)線，而且沒有保溫罩的控制靈活 [15]。參考國內(nèi)寶鋼、鞍鋼生產(chǎn)線，對(duì)比熱卷箱與保溫罩的各自優(yōu)勢與不足，綜合考慮保溫罩的諸多特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)最終選擇保溫罩實(shí)現(xiàn)保溫。這樣不僅可以滿足本設(shè)計(jì)的要求，還有利于日后擴(kuò)大產(chǎn)品規(guī)格數(shù)量。2）邊部加熱器板坯出爐后，經(jīng)輥道運(yùn)輸，高壓水除鱗和粗軋機(jī)組軋成精軋坯，溫度有明顯地降低，一般要降低 200℃左右，尤其是邊部降低更為明顯。雖然邊部加熱器由諸多優(yōu)點(diǎn)，單考慮經(jīng)費(fèi)問題，決定暫時(shí)不上，故預(yù)留邊部加熱器的位置和基礎(chǔ)。其危害是：①“舌形 ”、 “魚尾形” 部分比其他部分溫度低，軋制時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊。③尾部的長 “魚尾形”會(huì)影響板卷的打捆質(zhì)量。轉(zhuǎn)鼓式切頭飛剪可以安裝兩對(duì)刀，一對(duì)采用圓弧形剪刃，用于切頭，將坯頭切成圓弧形，從而有益于咬入和減少?zèng)_擊，另一對(duì)刀用于切尾，采用直剪刃。4）新型熱帶軋機(jī)的種類目前，新型熱帶軋機(jī)主要有以下幾種形式：帶液壓彎輥技術(shù)（WRB ）的軋機(jī)、CVC 軋機(jī)、 PC 軋機(jī)、 HC 軋機(jī)以及 WRS 軋機(jī)等，現(xiàn)分別介紹如下：（1）液壓變輥技術(shù)第一種：彎工作輥的方法（如圖 ） 。即除工作輥平衡油缸以外，尚配有專門提供彎輥力的液壓缸，使上下工作輥軸承座受到與軋制壓力方向相同的彎輥力 N1，結(jié)果是減小了軋制時(shí)工作輥的撓度。②反彎力加在兩工作輥與支持輥的瓦座之間，使工作輥軸承座受到一個(gè)與軋制壓力方向相反的作用力 N1，結(jié)果是增大了軋制時(shí)工作輥的撓度，為負(fù)彎輥。第 3 章 車間布置及主要設(shè)備的選擇21 圖 彎工作輥（左圖減小工作輥的撓度；右圖增加工作輥的撓度）第二種：彎曲支持輥的方法。為此，必須延長支持輥的輥頭，在延長輥端上裝有液壓缸，使上下支持輥兩端承受一個(gè)彎輥力 N2。彎曲支持輥的方法多用于厚板軋機(jī)，它比彎工作輥能提供較大程度補(bǔ)償范圍，且由于彎支持輥時(shí)的彎輥曲線與軋輻受軋制壓力產(chǎn)生的曲線基本相符合，故比彎工作輻更有效，對(duì)于工作輥輥身較長（L∕D 大于 4）的寬板軋機(jī)，一般以彎支持輥為宜。 圖 彎曲支持輥示意圖 （2）CVC 軋機(jī)CVC 軋機(jī)是 SMS 公司在 HCW 軋機(jī)的基礎(chǔ)上于 1982 年研制成功的。CVC 軋制原理圖 :在軋輥末產(chǎn)生軸向移動(dòng)時(shí)，軋輥構(gòu)成具有相同高度的輥縫，其有效凸度等于零（圖 （a） ） 。如果上輥向右移動(dòng)下輥向左移動(dòng)時(shí)，板材中心處兩個(gè)軋輥輪廓線之間的輥縫變小，這時(shí)的有效凸度大于零（圖 （c） ） 。CVC 軋輥輥縫調(diào)整范圍也較大，與彎輥裝置配合使用時(shí)如 1780 熱軋機(jī)的輥縫調(diào)整量可達(dá) 600μm 左右。其凸度控制能力和工作輥軸向移動(dòng)量為線性變化關(guān)系,凸度控制能力可以達(dá)到 。 CVC 軋機(jī)的缺點(diǎn)是: 軋輥形狀復(fù)雜、特殊, 磨削要求精度高而且困難, 必須配備專門的磨床；無邊部減薄功能；帶鋼易出現(xiàn)蛇形現(xiàn)象。HC 軋機(jī)的主要特點(diǎn)有：①具有大的剛度穩(wěn)定性。②具有很好的控制性。HC 軋機(jī)還沒有液壓彎輥裝置，由于中間輥可軸向移動(dòng)，致使在同一軋機(jī)上能控制的板寬范圍增大了。（4）PC 軋機(jī) 對(duì)輥交叉（PC）軋制技術(shù)（ Pair CrossRoll） 。PC 軋機(jī)的工作原理是，通過交叉上下成對(duì)的工作輥和支撐輥的軸線形成上下工作輥間輥縫的拋物線，并與工作輥的輥凸度等效。因此帶材凸度變化量為： rC???因此，如圖 所示，調(diào)整軋輥交叉角度即可對(duì)凸度進(jìn)行控制 PC 軋機(jī)具有很好的技術(shù)性能：（1）可獲得很寬的板形和凸度的控制范圍，因其調(diào)整輥縫時(shí)不僅不會(huì)產(chǎn)生工作輥的強(qiáng)制撓度，而且也不會(huì)在工作輥和支撐輥間由于邊部第 3 章 車間布置及主要設(shè)備的選擇23撓度而產(chǎn)生過量的接觸應(yīng)力。 （2）不需要工作輥磨出原始輥型曲線。圖 PC 軋輥交叉角與等效輥凸度（5）WRS 軋機(jī)WRS 軋機(jī)實(shí)際就是工作輥橫移式四輥軋機(jī)，其板凸度控制有兩種方法，即工作輥不帶錐度和帶錐度。5）六架精軋機(jī)的確定及選擇精軋機(jī)是成品軋機(jī)，是熱軋帶鋼生產(chǎn)的核心部分，軋制產(chǎn)品的質(zhì)量水平主要取于精軋機(jī)組的技術(shù)裝備水平和控制水平。精軋機(jī)組是決定產(chǎn)品質(zhì)量的主要工序。F1~F6 均有正彎輥系統(tǒng)。支撐輥采用油膜軸承并有靜壓系統(tǒng)；軋機(jī)工作側(cè)工作輥軸承座配有加緊裝置，用于保證軋制過程中輥系的穩(wěn)定，為了保證軋制線水平，上下支撐輥軸承座上（下部）裝有調(diào)整墊進(jìn)行補(bǔ)償。軋機(jī)出口側(cè)均安裝冷卻水管，工藝潤滑裝在進(jìn)口上下刮水板架上，除塵噴水安裝在每個(gè)機(jī)架的出口側(cè)。支承輥尺寸 Φ11501780mm mm ；輥頸尺寸 Φ600mm。F5F6： PC 軋機(jī)交叉角度 度工作輥尺寸 Φ6801780mm ；輥頸尺寸 Φ310mm。軋制力 4000 噸；電機(jī)功率 AC5000KW。就驅(qū)動(dòng)方式看有三種形式：手動(dòng)壓下、電動(dòng)壓下和液壓壓下裝置。電動(dòng)壓下裝置可用于所有軋機(jī)，移動(dòng)距離、速度和加速度都可達(dá)到一定要求，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，反應(yīng)時(shí)間長、效率低。90 年代建設(shè)的新熱帶鋼軋機(jī)，多數(shù)采用液壓壓下裝置，少數(shù)軋機(jī)采用電動(dòng)壓下加液壓壓下裝置。液壓缸的行程 有 3 種：短行程（小于 50mm） 、中行程（小于 200 mm） 、長行程（大于 200mm） 。中長行程除了有 AGC 功能之外還承擔(dān)輥縫預(yù)設(shè)定功能。第 3 章 車間布置及主要設(shè)備的選擇251壓下螺絲；2牌坊；3壓力塊； 4支撐輥軸承座；5磁尺；6 液壓缸 ； 7支 承 輥 .圖 液壓壓下裝置 活套裝置活套裝置設(shè)置在精軋機(jī)組兩機(jī)架間，是熱連軋機(jī)組必須配備的，活套裝置類型有氣動(dòng)型、電動(dòng)型、液壓型三種形式，目前普遍使用的是電動(dòng)型和液壓型。活套一個(gè)完整的起落周期包括起套、活套調(diào)整、落套三個(gè)部分。起套過程要求在 1s 內(nèi)完成，以避免帶鋼在無張力控制狀態(tài)下軋制產(chǎn)生厚度波動(dòng)段過長。落套是帶鋼尾部離開前一機(jī)架是活套降回機(jī)械零位以避免帶鋼甩尾的過程。落套過程中的活套輥不應(yīng)突然下降，應(yīng)是帶鋼在軋機(jī)中順利通過，落套過程時(shí)間要求小于 。氣動(dòng)型活套裝置現(xiàn)已基本淘汰。有的廠家為進(jìn)一步提高活套響應(yīng)速度采用了液壓型活套，由液壓缸直接驅(qū)動(dòng)活套輥，如武鋼 2250mm 精軋機(jī)活套為液壓活套。如寶鋼 2050mm 精軋機(jī)組 FF2 機(jī)架就采用了上述張力控制技術(shù)。它的功能是將精軋機(jī)組軋制的帶鋼以良好的卷形，緊緊地?zé)o擦傷的卷成