黃 煜，尤 磊，蘇 明

(中國重型機(jī)械研究院有限公司，陜西 西安 710032)

1 前言

隨著冶金設(shè)備的發(fā)展，為了提高產(chǎn)品的厚度精度、改善板型，在低碳鋼帶材生產(chǎn)方面，國外陸續(xù)出現(xiàn)了 HC、HCW、HCMW、UC、CVC等軋機(jī)，其中以HC系列軋機(jī)應(yīng)用最為廣泛。在硅鋼、不銹鋼、合金鋼等材料生產(chǎn)方面，有森吉米爾ZR20輥、Z-Hi18輥以及MK-W偏八輥、CR-12輥等多輥軋機(jī)，以森吉米爾的多輥軋機(jī)最為典型。

近年來，隨著彩涂、鍍鋅、鍍鋅板、馬口鐵等材料需求量的增加，對冷軋中寬帶產(chǎn)品的需求也越來越大，同時(shí)材料的厚度也從1.2～0.5 mm左右延伸到最薄0.10 mm。傳統(tǒng)的寬幅單機(jī)架六輥或連軋機(jī)受工作輥直徑偏大等結(jié)構(gòu)限制，一個(gè)軋程很難從來料2～3 mm軋到0.10 mm左右，需要多次退火后軋制，因此帶來能耗大、產(chǎn)能及生產(chǎn)效率比較低等問題;在硅鋼、不銹鋼、合金鋼等薄帶生產(chǎn)上，由于進(jìn)口軋機(jī)一次性投資大，森吉米爾多輥軋機(jī)在輥系開口度上受限制，輥系調(diào)整等方面也比較復(fù)雜，影響了一批潛在用戶的需求。

針對上述情況，中國重型機(jī)械研究院有限公司(中重院)憑借在六輥和多輥冷軋機(jī)領(lǐng)域多年的研究開發(fā)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，通過大量理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)對比、軋輥有限元分析，研發(fā)出了1250 mm-HC十八輥可逆冷軋機(jī)組，本文重點(diǎn)介紹該機(jī)組的基本參數(shù)及特點(diǎn)。

2 1250 mmHC十八輥可逆冷軋機(jī)組的基本參數(shù)

2.1 原料(經(jīng)過酸洗后的熱軋鋼卷)

鋼種 Q215、Q235、08Al、SPHC、SPHD等

厚度/m 1.2～3.0

寬度/mm 800～1050

卷材內(nèi)/外徑/mm Φ508～Φ1800

最大卷重 20 t

2.2 成品規(guī)格

厚度/mm 0.1～1.2

寬度/mm 800～1050

卷材內(nèi)/外徑/mm Φ508/Φ1800

最大卷重/t20

2.3 成品精度

縱向厚差(穩(wěn)速軋制時(shí))

＜ ±0.003 mm(δ＜0.3 mm)

＜ ±1%δ(δ≥0.3 mm)

2.4 機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)

最大軋制壓力/kN 12 000

軋制速度/m/min 0～380～900

卷取張力/kN 14～140

輥側(cè)輥尺寸/mm Φ168×1085

中間輥尺寸/mm Φ370×1250

支承輥尺寸/mm Φ1000～Φ900×1200

工作輥?zhàn)畲箝_口度(新輥)/mm 20

中間輥橫移量/mm 200

傳動(dòng)方式 中間輥傳動(dòng)

3 機(jī)組特點(diǎn)

(1)機(jī)械設(shè)備。1250 mm由HC十八輥可逆冷軋主機(jī)是機(jī)組的核心設(shè)備，如圖1所示。

圖1 1250 mm HC十八輥可逆冷軋主機(jī)圖Fig.1 Diagram of 1250 mm HC 18-roller reversible cold rolling mill

該軋機(jī)主機(jī)特點(diǎn)不同于Z-Hi 18輥軋機(jī)工作輥和左右側(cè)輥共用一個(gè)軸承座的設(shè)計(jì)型式，采用工作輥單獨(dú)軸承座，側(cè)輥分別裝在軋機(jī)前后、上下的布置，側(cè)輥由側(cè)支承座、側(cè)輥、兩根支承輥(背襯軸承)等組成;側(cè)推裝置控制其進(jìn)退，軋制時(shí)根據(jù)不同的工藝參數(shù)，設(shè)定側(cè)輥的位置，從而抵消因小直徑工作輥軋制時(shí)的側(cè)向變形增加其剛度。這種型式具有易于加工，軋機(jī)穿帶時(shí)方便觀察。側(cè)輥的位置檢測和設(shè)定由高精度位移傳感器完成，壓力由壓力傳感器測定，位置和壓力均為反饋回路控制。側(cè)輥和其它輥系一樣預(yù)留重磨量，可根據(jù)使用情況進(jìn)行輥?zhàn)拥男弈?。這種小直徑工作輥加側(cè)輥的輥系方式，既保證軋制時(shí)的軋輥剛度要求，同時(shí)又可滿足極薄帶材的軋制要求，側(cè)輥裝配如圖2所示。

環(huán)境倫理主要是指人與自然之間和諧共生的關(guān)系。然而，隨著工業(yè)文明的發(fā)展，人類一味的索取與侵占自然，在滿足了各種物質(zhì)欲望的同時(shí)，也面臨著精神世界失衡的窘境。人與人之間的和諧關(guān)系也遭到了破壞。尼古拉斯認(rèn)為人類只有尊重、親近自然，與自然重建和諧關(guān)系才能得到救贖。在《勇敢者》中，凱爾與其家人在農(nóng)場和諧生活的場景以及他最終成為湯米和戴安娜心靈慰藉的事實(shí)，成為作者表達(dá)他環(huán)境倫理觀的最好證明。

圖2 側(cè)輥裝配圖Fig.2 Assembly diagram of side support roller

更換工作輥時(shí)，側(cè)輥打開，由換工作輥小車將輥?zhàn)永?側(cè)輥更換由專門的架子放在換工作輥小車上拉出;工作輥軸承座采用鍛鋼件，兩側(cè)配滑板，滑板為高耐磨性的鋁青銅合金。上下工作輥軸承座座落在下中間輥軸承座上并升降，之間由彈簧進(jìn)行平衡，軋機(jī)開口度大，滿足穿帶、換輥的要求。

上下中間輥傳動(dòng)可傳遞較大的軋制力矩，上下中間輥具有橫移功能，具備傳統(tǒng)六輥軋機(jī)減少軋輥有害接觸，軋機(jī)橫向剛性好的特點(diǎn)。中間輥軸承座采用鍛鋼件，帶有滑板，滑板為高耐磨性鋁青銅合金，下軸承座底部帶車輪，軸承座的設(shè)計(jì)滿足快速換輥的要求。中間輥具有正彎和負(fù)彎功能，可對不同情況下材料的板型進(jìn)行調(diào)節(jié)。

支承輥軸承座為鑄鋼件，帶有滑板，滑板為高耐磨性的鋁青銅合金，下支承輥操作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)軸承座上帶有輪子，便于換輥時(shí)移動(dòng)。

輥系軸承均配有相應(yīng)的四列短圓柱軋機(jī)專用高精度滾動(dòng)軸承(工作輥為滾針軸承)，工作輥軸承潤滑為干油潤滑，中間輥軸承和支承輥軸承及側(cè)輥背襯軸承的潤滑為油氣潤滑。

軋機(jī)主傳動(dòng)為單獨(dú)傳動(dòng)的齒輪副，多級減速;齒輪采用合金鍛鋼硬齒面，精度等級5級。通過直流電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)上、下中間輥進(jìn)行軋制;由于采用不同于二十輥的輥系型式，潤滑條件大為改善，軋機(jī)速度最大可達(dá)900 m/min，產(chǎn)能較之有很大提高。

機(jī)組的卷取張力適當(dāng)放大，也適合軋制硅鋼、不銹鋼、合金鋼等難變形帶材。

(2)流體設(shè)備。流體設(shè)備包含AGC液壓壓上系統(tǒng)，平衡、彎輥控制系統(tǒng)，開卷CPC控制系統(tǒng)，液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)，稀油潤滑系統(tǒng)，油氣潤滑系統(tǒng)，工藝潤滑及軋輥冷卻系統(tǒng)及側(cè)輥液壓控制系統(tǒng)等。本文主要介紹十八輥軋機(jī)側(cè)輥液壓控制系統(tǒng)、AGC液壓壓上系統(tǒng)及平衡、中間輥正彎輥控制系統(tǒng)。

側(cè)輥液壓控制系統(tǒng)的每個(gè)側(cè)輥由兩個(gè)伺服油缸單獨(dú)控制，每個(gè)側(cè)輥油缸裝置包含兩個(gè)伺服油缸及其控制閥組。每個(gè)油缸配有內(nèi)置式高精度位移傳感器一個(gè)，控制閥組上設(shè)有伺服閥、壓力傳感器、鎖閥等共四臺(tái)，分別安裝在牌坊的入口上、下方及出口上、下方。側(cè)輥油缸速度:快進(jìn)、快退v=15 mm/s;實(shí)現(xiàn)兩油缸位置同步、定位精度及側(cè)輥壓靠力閉環(huán)控制，軋制時(shí)側(cè)輥的位置保持不變或根據(jù)需要在線調(diào)整，從而保證工作輥在軋制時(shí)的穩(wěn)定性。

由中重院自主開發(fā)的AGC液壓壓下控制系統(tǒng)已在多條機(jī)組中應(yīng)用，其作用是為軋機(jī)輥縫給定和控制，與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、測厚儀及壓下油缸裝置構(gòu)成厚度自動(dòng)控制。每個(gè)壓下油缸裝置上均安裝有壓力傳感器，內(nèi)置高精度位移傳感器，并配有集成閥塊。油缸形式為壓上式活塞缸。為保護(hù)機(jī)械設(shè)備和液壓元器件，系統(tǒng)中設(shè)置了完備的超壓保護(hù)環(huán)節(jié)，位移傳感器采用進(jìn)口產(chǎn)品。

中間輥正負(fù)彎輥控制系統(tǒng)采用抗污染能力強(qiáng)動(dòng)態(tài)特性好的射流管電液伺服閥，與壓下系統(tǒng)相匹配，彎輥力控制精確，頻響特性好、性能穩(wěn)定可靠。

(3)自動(dòng)化系統(tǒng)。該機(jī)組整個(gè)控制系統(tǒng)采用了全數(shù)字直流傳動(dòng)裝置、先進(jìn)的TDC控制器。遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過兩級網(wǎng)絡(luò)將軋機(jī)供配電、交流和直流電機(jī)控制、TDC系統(tǒng)、遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)、人機(jī)界面(HMI)聯(lián)為一體，且配置了進(jìn)口張力計(jì)和激光測速儀，從而構(gòu)成較為現(xiàn)代化的軋機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)AGC控制系統(tǒng)組成主要有AGC操作顯示站，AGC控制站，軋機(jī)壓下液壓缸的壓力檢測、軋機(jī)軋制入口、出口速度檢測、輥縫檢測等數(shù)據(jù)采集裝置。

基礎(chǔ)自動(dòng)化采用一臺(tái)西門子高性能TDC控制器，完成十八輥軋機(jī)AGC控制、側(cè)輥控制、工藝操作控制、液壓系統(tǒng)控制、傳動(dòng)系統(tǒng)控制。TDC控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)與操作站(HMI)和過程及管理計(jì)算機(jī)連接，通過通訊完成軋機(jī)的操作及監(jiān)視控制。

對于十八輥軋機(jī)，工作輥側(cè)輥的控制尤為重要。工作輥側(cè)輥控制是一套伺服控制系統(tǒng)，與AGC系統(tǒng)工作狀態(tài)密切相關(guān)，控制具有非常高的實(shí)時(shí)性;該系統(tǒng)具有側(cè)輥位置控制、壓力控制、側(cè)輥位置初始化等功能;工作輥側(cè)輥控制系統(tǒng)由TDC控制器、I/O接口模塊等組成。

4 結(jié)語

中重院開發(fā)的1 250 mm HC十八輥可逆冷軋機(jī)組目前在國內(nèi)已推廣兩條機(jī)組，其機(jī)械、液壓、電氣設(shè)備組成的合理

(1)與六輥軋機(jī)比，該軋機(jī)工作輥直徑小，可以軋制更薄的帶材，道次壓下量更大。

(2)與偏八輥軋機(jī)比，該軋機(jī)中間輥具有橫移動(dòng)能，軋制成品板形好。

(3)與20輥軋機(jī)比，該軋機(jī)輥系開口度大，操作方便。

［1］ 鄒家祥．軋鋼機(jī)械［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1980．

［2］ 張景進(jìn)．板帶冷軋生產(chǎn)［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2006．

［3］ 徐樂江．板帶冷軋機(jī)板型控制與機(jī)型選擇［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2007．