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两种典型二十辊轧机的比较分析
摘要：本文对森吉米尔轧机和森德威克轧机两种二十辊轧机的结构特点、板型控制特点、工艺润滑特点等进行了分析总结，对两种轧机的优缺点做了详细阐述，为引进设备时的机型选择提供参考依据，也为冷轧厂制定生产计划提供设备能力支持。
关键词：森吉米尔轧机；森德威克轧机；二十辊轧机；轧机特性

二十辊轧机由于其刚性大的特点，是目前世界上不锈钢冷轧的主力机型，而森吉米尔轧机和森德威克轧机约占二十辊轧机的90%左右。太钢不锈冷轧厂宽幅生产线目前有20辊轧机2台，1650mm森吉米尔整体式轧机和1625mm森德威克分体式轧机各一台，生产时有些订单的生产安排还有些混乱，不能充分发挥轧机各自的特点。因此，需要对两种轧机的特性进行研究分析，从而为制定生产计划提供参考依据。
1 二十辊轧机的辊系配置
二十辊轧机按可逆式单机架布置，生产灵活，产品范围大。其辊系图如图1所示，采用塔形辊系布置，轧制力从工作辊通过中间辊传到支撑辊装置，并最终传到上下机架上。工作辊在整个长度方向上有多点支撑，轧辊弯曲变形极小，在轧件的宽度方向上可以获得非常精确的厚度偏差。
轧机辊系分上下两组，各有10个轧辊。每组由一个工作辊、两个一中间辊、三个二中间辊及四个支撑辊组成。支撑辊利用鞍座及分段轴承实现多点支撑，其余辊均采用直接叠放的方式，无固定支撑。上下6个二中间辊中4个为传动辊，2个为从动辊。各轧辊间靠摩擦传动。

图1 二十辊轧机辊系配置图
（1）支承辊（2）一中间辊、二中间从动辊（3）工作辊（4）二中间传动辊
2 森吉米尔轧机特性
2.1 轧机机架
森吉米尔二十辊轧机是闭口轧机，机架采用整体式，如图2所示。机架整体铸造，刚度大，在整体铸钢件中加工出8个梅花镗孔，用以安装支撑辊装置，保证了轧制力均匀分散于机架上，减少辊系的不均匀变形。设备质量轻，仅为同规格四辊轧机的三分之一，轧机外形尺寸小，所需基建投资少。

图2 森吉米尔轧机机架结构
二十个轧辊按环形叠加式镶嵌在机架内。该轧机是使用了重型侧框架以及从中部到轧机前后侧逐渐变细的锥形顶板和底板结构，使得轧机牌坊在负载下的变形沿轧机宽度上的分布更加均匀，具有“零凸度”的特点。
2.2 压下系统
压下是通过转动两个上部中间支撑辊B、C的偏心环来实现的，B、C辊结构如图3所示。B、C辊偏心环的转动，是靠上下移动压下双面齿条回转与其啮合的一对扇形齿轮，从而转动偏心轴，实现工作辊的压下及抬起。偏心环安装在鞍座的滚针轴承上，因此比普通轧机的压下螺丝所受的运动阻力矩要小得多，在轧制过程中也能够很轻便灵活的回转。

图3 森吉米尔轧机B、C支撑辊结构图
1背衬轴承；2鞍座；3滚针轴承；4外偏心环；5齿轮片；6内偏心环；7轴；8扇形齿轮；9键
2.3 轧制线调整
森吉米尔轧机轧制线标高调整，是通过转动两个下部中间支撑辊F、G的偏心轴来完成的。轧制线的标高必须与前后导向辊标高相同。如果标高差值较大，将引起轧制带材呈波浪形。
2.4 板型控制技术
森吉米尔轧机主要通过可分段调节的支撑辊，一端带锥度并可轴向移动的一中间辊以及带凸度的工作辊和二中间从动辊等手段进行板型控制。
支撑辊B、C辊具有内外双偏心结构，外偏心可分段单独调节，以改变工作辊沿径向位置，实现板型的调节，称为ASU凸度调节。ASU可以对称调节，也可以非对称调节。当出现边浪时，可以增大ASU辊凸度；当出现中浪时，则减小其凸度，这两种情况属对称调节。非对称ASU调节可以使支撑辊轴线倾斜，对带钢的旁弯进行控制。支持辊的凸度调整量是经过二中间辊、一中间辊才传到工作辊上，由于这些轧辊的刚性，ASU对1/4浪等高次平坦度缺陷的调节能力有限。
为了消除由此造成的带钢边浪，一中间辊一端带锥度并可以轴向移动。为防止工作辊上对应一中间锥度转折处过度磨损，以及对应处工作辊辊缝轮廓的突变，一中间辊锥度转折处采用圆角，并且硬度比工作辊的低。一中间辊调节是由两个双液压缸进行的，而且只有轧机在停止状态且轧辊打开时，或者轧制速度大于150 m/min以上时进行。一中间移动速度与负荷的大小成反比，与轧制速度成正比，由于移动速度的限制，其在线调节效果较为滞后。
2.5 工艺润滑
采用轧制油润滑。DMS公司设计了高效的Multi-Bank 冷却系统，保证轧制过程冷却与润滑良好。轧机采用DMS公司拥有专利的SCP刮油系统，该系统刮油效率高，运行维护成本低，噪音小，能够满足对带钢表面质量最严格的要求。
3 森德威克轧机特性
3.1 轧机机架
森德威克二十辊轧机是开口轧机，机架采用分体式，由上下两部分组成，如图4所示。

图4 森德威克轧机机架结构
下机架固定，在下机架的四个角上各有一根导柱，可以活动的上机架沿着这四根导柱准确地上下移动，并由四个液压缸来调整辊缝和轧制力。其优点是：第一，轧机开口度大，方便穿带；第二，出现断带或缠辊故障时，可以较方便的处理故障；第三，轧辊辊径使用范围宽，轧辊使用寿命长，可降低运行成本。但由于是分体结构，机架的整体刚性较森吉米尔轧机稍差。
轧机支承辊底座为矩形平面，加工精度比梅花镗孔高，表面可进行渗碳处理，耐磨性好。
四立柱轧机上机架可以倾斜，可以十分方便的轧制具有楔形断面的轧件。轧机前有上下两个门，两门间留有间隙，操作人员能观察到辊缝出带材的轧制状况。这些是整体式轧机不具有的。
3.2 压下系统
采用全液压压下，四个液压缸直接作用在四个导柱上，液压缸的升降直接带动上机架整体上下移动，液压缸采用同步形式，伺服阀安装在液压缸上，每个液压缸有两个压力传感器，可以直接测量轧制力。上下机架安装有四个位置传感器，可以直接测量辊缝。并且液压缸直接作用在上机架上，压下的响应时间短( < 20ms)、位置控制精度高(±0. 001mm)。
3.3 轧制线调整
采用楔形调整机构，如图5所示。下机架支撑辊底座做成一个斜面，与一个楔块相配合。用液压缸左右移动楔块，支撑辊底座及其整个下部辊系就可以上下移动从而保持轧制线不变。该机构允许工作辊和中间辊有较大的工作范围；由于背衬轴承中心线没有相对变化，可以保持成套轧辊轧制力的分布最佳；该支撑辊鞍座结构较为简单。

图5 轧制线楔形调整机构
3.4 板型控制技术
四立柱轧机可以将上机架倾斜，以轧制具有楔形断面的带材，1625mm轧机倾斜量可达±2mm。
森德威克轧机的支撑辊径向调整机构在A、D辊上，通过直接移动鞍座位置来使固定心轴产生弯曲变形，其辊形调整基本原理和森吉米尔轧机是一样的。
森德威克轧机的4个一中间辊的一端也具有锥形。在上辊的操作侧加工出锥度，在下辊的传动侧加工出锥度。上下各两支一中间辊的圆锥段长度是不同的，一支较长，称为Q辊，适合于在轧制时消除可遇到的四分之一部位的浪形；一支较短，称为E辊，适合于调整带材边缘至带材宽度的八分之一部位的板形。
3.5 工艺润滑
采用轧制油润滑。轧机轧制油冷却系统采用SUNDWIG拥有专利的撞击式喷嘴系统取代了传统的钳口式喷嘴系统，它能让轧制油垂直喷射到带钢表面，产生“涌动流”，可以使冷却效果提高30%。
森德威克轧机的喷油导板有特殊设计，在断带的情况下可以保护辊系不受伤害。

森德威克轧机刮油系统采用一组毡辊（内）、一组铜辊（外）和两组空气吹扫系统，其刮油效果较好，但不及DMS公司的SCP刮油系统。
4 结论
森吉米尔整体式轧机和森德威克分体式轧机在结构特点、板型控制、工艺润滑等方面各有优缺点，在设备选择和制定生产计划时一定要牢牢把握住这些特点，作出正确合理的选择。

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