沫殇17045821
范文一：森吉米尔二十辊轧机
2 森吉米尔二十辊轧机
森吉米尔冷轧机与四辊轧机或其他类型轧机的本质区别是轧制力的传递方向不同。 森吉 米尔冷轧机轧制力从工作辊通过中间辊传到支撑辊装置, 并最终传到坚固的整体机架上。 这 种设计保证了工作辊在整个长度方向的支撑。 这样辊系变形极小, 可以在轧制的整个宽度方 向获得非常精确的厚度偏差。
森吉米尔轧机在结构性能上有如下主要特点:
(1)具有整体铸造 (或锻造 ) 的机架, 刚度大, 并且轧制力呈放射状作用在机架的各个断 面上。
(2)工作辊径小,道次压下率大,最大达 60%。有些材料不需中间退火,就可以轧成很 薄的带材。
(3)具有轴向、径向辊形调整,辊径尺寸补偿,轧制线调整等机构,并采用液压压下及 液压 AGC 系统,因此产品板形好,尺寸精度高。
(4)设备质量轻,轧机质量仅为同规格的四辊轧机的三分之一。轧机外形尺寸小,所需 基建投资少。
森吉米尔冷轧机基本上是单机架可逆式布置, 灵活性大, 产品范围广。 但是亦有极个别 呈连续布置的森吉米尔轧机,如日本森吉米尔公司 1969年为日本日新制钢公司周南厂设计 制造的一套 1270mm 四机架全连续式二十辊森吉米尔轧机。 该轧机第一架为 ZR22-50
图 2— 1 日本日新制钢周南厂四机架全连续式森吉米尔二十辊轧机
森吉米尔冷轧机的形式及命名法介绍如下:
最常用的森吉米尔冷轧机形式是 1-2-3-4型二十辊轧机。例如 ZR33-18″,“Z
森吉米尔冷轧机 1-2型六辊轧机,由 2个传动的工作辊和 4个背衬轴承辊装置组成, 如 ZS06型,“S”表示“板材” ,用来轧制宽的板材,但是它同样可以轧制带材,并且有一 些还用在连续加工线上。
森吉米尔“ZR”型冷轧机有 10个基本型号, 其中 1-2-3-4二十辊轧机 7个; 1-2-3. 型
十二辊轧机 3个; “ZS”1-2型六辊轧机只有 2个基本型号。 1-2型、 l-2-3型以及 1-2-3-4型森吉米尔轧机见图 2— 2。
图 2-2森吉米尔冷轧机形式 i
a-1-2-3-4型; b-1-2-3型; c-1-2型
各型号轧机的背衬轴承外径、工作辊名义直径如下:
轧机型号 背衬轴承直径/mm 工作辊名义直径/mm
1-2-3-4型 :
ZR32 47.6 6.35
ZR34 76.2 10.00
ZR24 120.0 21.50
ZR33 160.0 28.50
ZR23 225.0 40.00
ZR22 300.0 54.00
ZR21 406.4 80.00
1-2-3型 :
ZR15 75.0 12.00
ZRl6 120.0 20.30
ZRl9 225.0 46.OO
1-2型
ZS06 300.0 216.00
ZS07 406.4 280.00
在以上基本型号的基础上派生出一些特殊的型号,在基本型号的词尾和词头加上不同 意义的字母来表示。
基本型号是森吉米尔冷轧机的基本设计, 轧辊布置的几何尺寸提供轧机具有最小直径的 工作辊。派生型号实质上是围绕工作辊直径及轧机开口度的变化而出现的。
ZR21A:单个“A”只出现在 ZR21A 中,它表示该轧机的工作辊直径是 66~76mm ,小于 基本型 ZR21的工作辊直径。
ZR21AA :“A A ”只出现在 ZR21AA 中,它表示该轧机的梅花膛孔位置、中间辊尺寸与基 本型完全不同,并且偏心量也比基本型的大。因此该轧机的工作辊直径比 ZR21A 的更小。 ZR21B 、 ZR22B 、 ZR23B 、 ZR33B 、 ZS07B :单个“B”表示轧机梅花膛孔的垂直距离比基本 型的稍大,允许工作辊直径稍稍加大,而所有中间辊尺寸与基本型相同。
ZR21BB:“船”表示轧机梅花膛孔位置及轧辊尺寸与单个“B”的轧机相同,只是偏心 量加大,以便能够增加工作辊的开口度。
ZR23C、 ZR33C :单个“C”表示在该轧机的“ B ”辊和“C”辊设计了 AS-U-ROLL 辊形调
整装置。以前该型号轧机只有“ A ”辊、 “ D ”辊有手动辊形调整装置,或者没有。
ZR23M :“M”表示该轧机梅花膛孔位置不同于基本型,有一个特别大的工作辊。该轧机 对有色金属轧制有利。
ZR23D :轧辊直径的附加变化不被 A 、 B 、 M 型所覆盖,其直径在 B 、 M 型轧机之间。 ZR21MB:“MB” 表示该轧机梅花膛孔位置与基本型不同, 有一个特别大的工作辊; 另外 边部偏心调整量比基本型有所增大,以便获得更大的轧辊使用范围。
ZR22N:“N”表示该轧机为了特别的用途而有更大的工作辊。
ZR22S:“S” 表示该轧机的梅花膛孔的距离和所有的轧辊的尺寸都比基本型加大, 以便 能够使“S”轧机最小的轧辊可以给基本型轧机使用。
ZR33W:“ W ”表示该轧机提供特殊设计的 AS-U-ROLL 形状控制,以便轧制有严格楔形要 求的带材。
ZR33CW、 ZR23SC :此种有两个字母的组合,通常表示这两个单字母型号的组合特点。 目前森吉米尔轧机的发展水平如下:
(1)轧制带材最大宽度。目前轧制带材最宽的是法国的一台 ZR22-80型轧机,轧制宽度 最大为 2032mm 的软钢及硅钢,厚度偏差为±O.005mm 。
(2)轧制带材最小厚度。轧制带材最小厚度与其宽度和钢种有关。美国轧制硅钢最小厚 度为 O . 002mm , 其宽度为 120mm 。 日本轧制不锈钢, 当宽度为 1220mm 时, 最小厚度为 O. 127mm ; 宽度为 200mm 时,最小厚度为 O.01mm ;轧制有色金属时,最薄可达 O.0018mm(ZR32-4 1/4型,轧制紫铜 ) 。
(3)轧制速度。美国的 ZR21-44型轧机轧制低碳钢的最大速度达 1067m /min ;美国、日 本等国轧制硅钢及不锈钢的 ZR21型轧机轧制速度可达 800m /min 。
一套完整的二十辊森吉米尔轧机, 一般包括轧机工作机座、 卷取机、 开卷机及上料喂料 机构、 AGC 系统、液压系统、冷却系统、排油烟系统等部分。
图 2-3为一台五工位的 ZR-33WF-18型森吉米尔冷轧机机列布置图。
图 2-3森吉米尔冷轧机机列布置图
2. 1 工作机座
森吉米尔轧机的特点之一, 是机架为一个整体铸 (锻 ) 钢件, 并和齿轮机座安装在同一底 板上。 作用在工作辊上的轧制力, 通过中间辊呈放射状分散到各支撑辊装置上, 而各支撑辊 装置为多支点梁的形式, 将轧制力沿辊身长度方向传递给整体机架。 该种形式的轧机的刚度
高于其他形式的轧机。如:轧制同样规格带材的四辊冷轧机的刚度为 4000kN /mm , Sundwig 四柱式二十辊冷轧机的刚度为 4000~5000 kN /mm ,而 Sendzimir 二十辊冷轧机的刚度则为 5000-6000kN /mm 。
森吉米尔二十辊轧机结构如图 2-4所示。
图 2-4森吉米尔轧机结构
2. 1. 1 机架
森吉米尔轧机机架,是在整体铸钢件中加工出 8个梅花状通孔,用以安装支撑辊装置; 与梅花通孔垂直的侧面开有通过带材的四棱锥形 窗口。 分散传到各支撑辊装置上的轧制压 力,在 8个梅花状通孔位置被整体机架所吸收。 森吉米尔轧机机架于 20世纪 30年代 末 40年代初设计出来时,仅用于十二辊轧机,以及一些非常小的二十辊轧机,如 ZR-32型、 ZR-34型,为桌面型轧机,其机架形状为立方体形状,见图 2-5。
随着轧机的增大,设计者开始削去机架各个顶角,呈多面体形状,见图 2-6。 目前大多数二十辊森吉米尔轧机仍为这种形状的轧机。
图 2— 5立方体形状机架
图 2— 6多面体形状机架
图 2— 7机架受力图
. 图 2— 9鼓形机架
图 2— 8机架横截面 (上部 ) 受力图
图 2-7所示为支撑辊装置作用于机架上的作用力。 从上半部分机架受力情况不难看 出, B 、 C 两处力的作用是使机架顶部向上弯曲,而 A 、 D 两处的力则给机架以反方向作 用。由于 B 、 C 两处与 A 、 D 两处的受力大小是不同的,所以需将机架设计成相应的不同 形状,以达到均衡受力。
图 2-8为机架横截面 (上部 ) 受力图。 轧制力在轧辊长度方向最终是通过支撑辊装置 的轴承座 (鞍座 ) 传递给机架的, 机架厚度和形状设计的目的是使机架变形程度最小,受 力最为均衡。机架承受的弯曲力矩,从机架边缘到中心是连续加大的,中心部位力矩最 大,因此机架的断面也应该是中心部位最大,往两边逐渐变小。
根据机架的受力情况,可以计算出机架梁上的不均匀变形。先由计算机对所有轴承支 座受力进行计算,再根据计算结果推出机架的实际模型——最新式的接近于鼓形的机架形 状,见图 2-9。
2. 1. 2 轧辊系统
二十辊森吉米尔轧机辊系是按 1-2-3-4呈塔形布置, 上下对称设置在机架的 8个梅花孔 内 (见图 2-10和图 2-11) 。上下两个工作辊分别靠在两个第一中间辊上;上下两对第一中间 辊又支撑在 3个第二中间辊上; 而 6个第二中间辊则支撑在外层固定于梅花孔里的 8个支撑
辊组上。
图 2— 10机架辊系图之一
图 2-1 l机架辊系图之二
图 2-12鞍座断面图
a-B(C)辊 (有辊形调整 ) ; b-B(C)辊 (无辊形调整 ) ; c-除 B(C)辊外的其他辊组
b-
图 2-11所示的 8个支撑辊组分别是 A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 、 G 、 H ,每个支撑辊的数个短圆
柱轴承 (亦称背衬轴承,背衬轴承的形状见图 2-20) 和鞍座安装在同一轴上,鞍座断面示于 图 2-12。除辊组 B 、 C 外,其余各支撑辊结构基本相同; B 、 C 辊组视有无径向辊形调整机构 其结构有所不同。 轧机中心线两侧的 4个第二中间辊是传动辊, 由电机通过万向接轴来传动。 两个工作辊是靠 4个传动辊和第一中间辊的摩擦力而驱动的。
8个支撑辊组的心轴及背衬轴承的位置,对机架而言是能够变化的,以准确地控制两个 工作辊之间的距离 (即轧机辊缝 ) 。这是森吉米尔轧机的基本控制运动,这种控制是快速的, 对轧辊而言是平行的,并且位置非常准确。
2. 1. 3轧机调整机构
森吉米尔轧机具有多种调整机构。 在轧制过程中, 通过手动或自动控制系统, 可以十分 灵活地实现各种必须的调整, 从而获得高精度的、 板形优良的成品带材。 这些调整机构分为 3大类:压下调整机构、辊形调整机构、轧辊直径补偿调整机构。
2. 1. 3. 1 压下调整机构
压下调整机构包括上压下调整机构, 即压下机构; 下部压上调整机构, 即轧制线标高调 整机构。
A 压下机构
森吉米尔二十辊轧机的压下, 是通过转动两个上部中间支撑辊组 B 及 C 的偏心环来实现 的 (见图 2-13) 。
图 2-13轧机压下机构
偏心环安装在鞍座的滚针轴承上, 因此它比普通轧机的压下螺丝所受的运动阻力矩要小 得多;在轧制的过程中也能够很轻便灵活地回转。 B 、 C 支撑辊组的结构如图 2-14所示。 B 、 C 支撑辊组偏心环的转动,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 (轴及偏心环 ) ,实现工作辊的压下及抬起。如图 2-15所示,双面齿条 向上移动时,工作辊则向下进行压下;齿条向下移动时, 工作辊则抬起。一般工作辊压下或 抬起的距离仅为双面齿条上移或下移量的二十几分之一。图 2-16为一台 ZR24-14轧机的压 下齿条移动量与轧机压下量的关系曲线。扇形齿轮回转角度大约在 70°左右。
图 2-14 B、 C 支撑辊组结构图
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
图 2-15压下机构示意图
图 2-16齿条移动量与压下量的关系曲线
早期的森吉米尔轧机是采用电动压下机构进行压下的。 电动机传动一根蜗杆, 蜗杆旋转 带动蜗轮转动,蜗轮转动使处于蜗轮中心的双面齿条作上下移动。
现代森吉米尔二十辊轧机都采用液压压下机构调整轧机的开口度。 由机架上面的前后两
个液压缸活塞杆直接驱动压下双面齿条,齿条使固定在 B 、 C 支撑辊组偏心环两端的扇形齿 轮回转。图 2-15中,背衬轴承中心 02,绕鞍座环的中心 01转到 03的位置,背衬轴承的轴 线向下移动了一个距离, 同时也将第二中间辊及第一中间辊向下推动了一个距离, 达到工作 辊压下或抬起的目的。 工作辊压下或抬起的量, 与压下双面齿条的移动量是一种非线性的关 系,与二十辊轧机的几何结构有关,参见图 2-16。
B 轧制线标高调整机构
轧制线标高调整, 是通过转动两个下部中间支撑辊组 F 、 G 的偏心轴来完成的 (图 2-17) 。
图 2-17轧制线标高调整机构
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。 随着工作辊、 中间辊和支撑辊的磨损与重磨, 必须随时进行轧制线标高的调整。 调整的方法是:移动机架下面的一根双面齿条,使固定在 F 、 G 支撑辊偏心轴一端的扇 形齿轮回转,支撑辊背衬轴承便向上或向下移动,下工作辊随之向下或向上移动,以保 证轧制线标高不变。 这样工作辊的端面支撑在其各自的止推轴承上;其次是对称调整辊 缝,以利于穿带和工作辊插入。同时,从轧制开始到轧出成品规格,不需要再次调整下 部轧辊组,便可得到轧制压下的全部行程。
F、 G 支撑辊结构如图 2-18所示。 、 ’
图 2-18 F、 G 支撑辊组结构图
1-背衬轴承; 2-鞍座; 3-偏心环; 4-心轴; 5-扇形齿轮; 6-键
2. 1. 3. 2辊形调整机构
为了获得有平直的板形和沿宽度方向厚度一致的带材, 森吉米尔轧机具有很强的辊形调 整机构。辊形调整机构又分径向调整机构和轴向调整机构。
A 径向调整机构
径向调整机构的基本原理是:在支撑辊 B 、 C 的背衬轴承间的鞍座里,在压下调整机构 的内偏心环外, 再装上一个外偏心环。 该偏心环分别由调整液压缸或液压马达进行单独传动, 如图 2-19所示。任意一个外偏心环的旋转,都能使支撑辊组的轴产生相应的变形,这就能 在一定范围内消除被轧带材局部或整个的厚度不均。
图 2-19 径向辊形调整机构
在老式小型森吉米尔轧机上, 调整是在支撑辊 D 上, 并且是在无载荷的情况下来实现的。 当然也有一部分小型轧机没有设置径向辊形调整机构,如 1985年以前生产的 ZR-24型轧机 没有径向辊形调整机构。 1985年以后美国 WF 公司提供给我国西安、 大连、 北京的三套 ZR-24型二十辊森吉米尔冷轧机设置了径向辊形调整机构。
在大中型的森吉米尔轧机上,径向辊形调整是靠两个上部中间支撑辊 B 、 C 的背衬轴承 间的鞍座里的外偏心环来实现的。它叫做“ AS-U-ROLL ”辊形调整机构,即在轧制过程中使 用液压驱动的辊形调整机构。
B 、 C 支撑辊组的鞍座里装置有双重的偏心环。辊组分解图示于图 2-20。扇形齿轮 1、 内偏心环 4用键固定在心轴 2上, 组成压下调整机构; 外偏心环 5套在内偏心环 4和鞍座环 7之间,在内偏心环、外偏心环和鞍座环之间装有滚针轴承 6,借以减小转动摩擦,用销钉 将外偏心环与两侧的扇形齿轮片 3连接在一起, 组成径向辊形调整机构。 每个鞍座处的液压 传动的双面齿条通过扇形齿轮片带动外偏心环回转, 由于外偏心环相对机架的梅花膛孔是偏 心的, 因此支撑辊心轴在该鞍座部位产生变形, 从而使支撑辊的相应背衬轴承 8位置发生变 化, 通过中间辊使工作辊的相应部分的形状产生变化, 以此来达到调整辊形的目的。 由于在 外偏心环的内外均装有滚针轴承, 因此转动外偏心环的摩擦阻力很小, 该机构在轧制过程中 可以做灵活的微细诃整。
图 2-20 B、 C 支撑辊组分解图 (a)及背衬轴承形状 (TNASWH型 )(b)
1-扇形齿轮; 2-心轴; 3-扇形齿轮片; 4-内偏心环;
5-外偏心环; 6-滚针轴承; 7-鞍座环; 8-背衬轴承
图 2— 21径向辊形调整机构传动原理图
1-减压阀; 2-电液换向阀; 3-液压马达; 4-蜗杆; 5-蜗轮; 6-丝杠; 7-双面齿条
较老的径向辊形调整机构, 是在每个调整位置上安装一套液压马达、 蜗轮蜗杆减速机来 驱动双面齿条上下运动调整辊形的。图 2-21为一台 ZR-22BS-42
新型的径向辊形调整机构, 是采用液压缸的活塞杆直接联结双面齿条, 用滑杆式控制盘 进行控制。 图 2-22及图 2-23为新型径向辊形调整机构示意图及滑杆式控制盘示意图。 滑杆 式控制盘安装在主操作盘上, 起着预置和指示位置的作用。 所有这些滑杆的相对位置, 可以 使操作者一眼就能看出轧辊的形状是水平、 凸形、 凹形还是斜形。 每个滑杆控制器都有各自 的指示灯,当调节时指示灯亮,调节指令完成后指示灯熄灭。
图 2-22新型径向辊形调整机构
图 2-23 新型径向辊形调整机构 (Y-Y剖面 )
一般在工作状态,凸度调节齿条行程仅限于其行程的 1/3~1/2以下,而在换辊时凸 度调节可达齿条的全部行程,以便更换支撑辊时将齿条全部退出。
新型装置的指令响应速度更快,校正时间更短,灵敏度更高,重复性更好。另外,该装 置能与当今的板形传感器及控制装置联用。
新型的径向辊形调整装置的控制原理如图 2-24所示。
指令选择由一套电磁锁紧继电器控制。 这样不仅电源接通时可以保持指令控制, 无电源 时也会因为电磁锁紧继电器储存下了指令选择开关状态, 而继续该指令控制。 这就防止了凸 度调节齿条在重新供电时发生移动现象。
通过液压供油系统上的切断阀, 取消液压压力来防止由于通常的伺服阀泄漏而导致的液 压缸移动现象,从而使得控制电源切断时,凸度调节液压缸也依然能保持在原位。
每套偏心机构都由操作台面的基准电位计调节, 偏心机构的定位由一个直接与凸度调节 齿条液压缸相连接的反馈电位计来决定,如图 2-24所示。
基准电位计与反馈电位计组成一个桥式电路,两个电位计触点间的电压代表位置误差。 放大的差值电压作用于伺服阀,从而使凸度调节齿条液压缸动作,将差值渐缩至零。
AS-U-ROLL 辊形调整机构一般设置在 B 、 C 两组支撑辊上。 1991年日本日立公司制造的 K-ZR 二十辊轧机投入运行。该轧机采用了双 AS-U-ROLL 辊形调整机构,分别设置在 A 、 B 和 C 、 D 两对辊组上,即轧机上部 4组支撑辊均可调整,因此平直度的控制能力较调 B、 C 辊组 的单 AS-U-ROLL 机构增加了一倍。图 2-25为 K-ZR 轧机和双 AS-U-ROLL 调整位置示意图。 双 AS-U-ROLL 径向辊形调整机构与单 AS-U-ROLL 结构形式完全一样,只是分别设在 A 、 B 支撑辊组和 C 、 D 支撑辊组而已。
另一种径向辊形调整机构示于图 2-26。 液压马达驱动液压缸活塞端部的钩杆 1, 使鞍 座 环 4及其上的齿片转动,该齿片又带动与其啮合的另一支撑辊上的齿片及鞍座环转动, 由于鞍座环有一定的偏心量,从而实现径向调整。
图 2— 24径向辊形调整装置控制原理图
,
图 2-25 双 AS-U-ROLL 调整位置示意图
B 轴向辊形调整机构
轴向辊形调整机构除了可以促使带材沿横向尺寸均匀外, 还可以用来消除在轧制过
程中由于工作辊弯曲变形而产生的带材边浪。
轴向辊形调整机构的基本原理是:在上下两对第一中间辊上, 在相反的两端将轧辊 加工成锥形,以其相向或相反的轴向移动来调整重合的平行部分 (即有效平面量 ) 的长 度,这样就可以调节带材边部的形状。图 2-27为轴向辊形调整机构示意图。
第一中间辊轴向调整提供了用最少的准备 时间 (轧制两个宽度之间 ) ,轧制不同宽度、 厚度和硬度的钢带的方法。 除 ZR-32和 ZR-34两种机型外, 其他 1-2-3-4型轧机都可以使用。 较早的轴向辊形调整机构不能在轧制过程中进行调整,而是要在轧制之前预先调整好。 轴向移动是由液压马达通过链轮实现的。图 2-28为该种轴向辊形调整机构的传动原理图 (ZR-22BS-42
图 2— 26径向辊形调整机构
1-调整辊形的液压钩杆; 2-滚针; 3-鞍座的滑轨; 4-鞍座环; 5-背衬轴承; 6-偏心套; 7-心轴
图 2-27轴向辊形调整机构示意图
1-工作辊; 2-第一中间辊; 3-工作辊止推轴承
如果轧前预调整不正确,在轧制过程中不得不动用轴向调整机构进行调整,而带负荷整 可能会造成轴向调整机构中传动部分某些薄弱零件损坏。
新型的轴向辊形调整机构 (图 2-29) 可以在轧制过程中进行调整。轴向移动是用液压缸 直接推胜第一中间辊 (图 2-29上图 ) , 或是液压缸通过连杆机构来推啦第一中间辊 (图 12-29下图 ) 。该机构响应速度快,调整时间短。在轧制过程中,当轧制速度大于 15.24 m/min
时,就可以带负荷调节。 第一中间辊的形状 (圆柱部分及圆锥部分长度 ) 、 轴向位移量、平行 部分的有效宽度以及调整部分的图形,均可以在主操作台上的计算机终端上显示出来。
图 2-28轴向辊形调整机构传动原理图
图 2-29新型轴向辊形调整机构传动原理图
2. 1. 3. 3辊径补偿调整机构
由于森吉米尔轧机的机架是一个整体, 辊系排列紧凑, 压下行程小, 当轧辊直径因多次 磨削而变小后, 即使调节压下和压上机构都不能满足轧辊压紧要求。 为了解决这一问题, 在 轧机上设有轧辊辊径补偿调整机构。轧机外侧 4个支撑辊 A 和 _H、 D 和 E 各组成一组辊径补 偿调整机构,在无负荷条件下进行调整 (图 2-30) 。
图 2-30辊径补偿调整机构
支撑辊 A 、 H 和 D 、 E 与支撑辊 F 、 G 的结构基本相似,不同的只是偏心距不同, A 、 H 和 D 、 E 的偏心距较 F 、 G 的小;另外传动偏心轴的不是 F 、 G 所用的扇形齿轮,而是一个完整 的圆柱齿轮,并且设在轧机传动侧一端的心轴上,见图 2-31。
图 2-31 A、 H 和 D 、 E 支撑辊组结构图
1-圆柱齿轮; 2-背衬轴承; 3-鞍座; 4-偏心环; 5-心轴; 6-键
调整有两种形式。一般小型和中型轧机, 由于是进行无负荷调整, 所需动力小,因此采 用人工手动调整;对于大型轧机则使用电动机进行调整。
A 手动调整机构
支撑辊 A 和 H 、支撑辊 D 和 E ,分别在轧机的传动侧用齿轮连接在一起,在操作侧用喷 头架中的手柄进行调整,参见图 2-32。 4个支撑辊的最大调整角度为 180°,在轴端以“ O ” 到“10”分 10等份标出,每一等份为 18°。标记“O”表示装置完全打开,调到“10” ;即 旋转 180°时,表示装置完全闭合,支撑辊轴承位移量为最大值,即偏心环偏心距的 2倍。 支撑辊 A 和 H、 D 和 E 两组辊径补偿装置的调整数值应该相同,以保证轧机的对称性。调整 角度与背衬轴承的位移量以及与工作辊的位移量的关系如图 2-33所示。
图 2-32辊径补偿手动调整机构
1-调整手柄; 2-中间齿轮; 3-圆锥齿轮; 4-心轴; 5-刻度盘及偏心环
图 2-33辊径补偿调整角度与位移量的关系 (ZR33-WF-18
B电动调整机构
一台 ZR-22BS-42型森吉米尔轧机的轧辊辊径补偿电动调整机构如图 2-34所示。 当需要进行辊径补偿调整时, 启动电动机 10, 经蜗杆减速机 9减速后, 其输出轴上 的小伞形齿轮 7带动与之啮合的大伞形齿轮 6旋转,与大伞形齿轮同轴的圆柱齿轮 5, 通过中间齿轮 4, 分别与支撑辊端的圆柱齿轮 3和 8啮合,从而使 D 和 E(A和 H) 支撑辊 心轴旋转,鞍座里的偏心环旋转,使支撑辊背衬轴衬偏移。调整量经连杆 2.传给显示 盘 1显示出来。
与此同时,传动机构还将辊径补偿量同步地传递给位于轧机操作侧正面的指示盘。 支撑辊心轴最大转角为 180°,背衬轴承的最大位移量为两倍偏心距,即 6.35mm 。辊径 补偿调整机构的传动原理如图 2-35所示。
2. 1. 4轧机进出口辅助设备
在轧制第一道时,不管钢带是否轧制,在轧机进出口处都需要有侧导板或立导辊、 压板。在轧制时轧机进出口还必须有导卫板、擦拭器等辅助设备,见图 2-36。
2. 1. 4。 . 1侧导板或立导辊
侧导板或立导辊起固定带材位置的作用, 对称地设置在带材的两侧。 采用手动丝杠 调节开口度,调节时两侧的侧导板或立导辊同时移动,使带材始终处于轧制中心。
图 2— 34辊径补偿电动调整机构
1-显示盘; 2-连杆; 3、 5、 8-圆柱齿轮; 4-中间齿轮; 6-大伞形齿轮; 7-小伞形齿轮;
9-减速机; 10-电动机
图 2— 35轧辊辊径补偿调整机构传动原理图
图 2-36轧机进出口辅助设备示意图
l-压板; 2-擦拭器; 3-立导辊; 4-导卫板
一般小型轧机采用铜质的侧导板, 大中型轧机采用立导辊。 立导辊为淬火的钢辊筒, 两侧各数个,对称布置,使其与带材边部产生尽可能小的摩擦力。在 ZR-24型轧机上; 侧导板和立导辊都有采用的。
2. 1. 4. 2 压板
压板为液压操作,液压缸设置在机架上方。压板的作用是将带材固定在侧导板或立 导辊内;在轧制过程中给带材一个辅助的后张力;擦拭带材表面,防止带材表面的污物 进入轧机。
压板分上压板和下压板,压板的贴面材料与带材的接触面需产生尽可能大的摩擦 力,而且不能擦伤带材表面。现在使用的最好的材料是硬杂木,如桦木、枫木,或层状 酚醛塑料、胶木。也可以使用盖有帆布或毛毡的压板,这种材料具有较好的寿命,又因 为它是多孔结构,因此容易粘附轧机外部或坯料上的砂粒杂质污染物。
2. 1. 4. 3 导卫板
导卫板设置在轧机进出口辊缝的上下两侧,左右对称。
导卫板的作用,首先是保护中间辊及背衬轴承不因断带而损坏;穿带时,引导带材 头部顺利通过轧机辊缝; 同时使冷却介质准确地送到辊缝,以便最大限度地带走轧制时 产生的变形热。
2. 1. 4. 4擦拭器
轧机在轧制时, 由于大量的冷却介质及润滑油在轧机中循环,因此森吉米尔轧机在 出人口均装有带材擦拭器。
在实际轧制中,只有出口处擦拭器起作用。进口处的擦拭器仅起一把刷子的作用, 在带材进入轧机之前, 达到清除一些杂质和在轧机转动之前封闭冷却介质的作用, 使其 不流向开卷机。往往在轧制开始之后,进口侧的擦拭器便抬起。
出口处擦拭器在每个轧制道次中能使带材表面洁净。这点在轧制薄带时更为重要, 特别是以矿物油为冷却介质的轧机,如果大量的轧制袖在带材的表面被带入卷取机,卷 取过程中容易发生滑带事故,影响生产。
擦拭器有带式和辊式两种型式。机架两侧各设两对,用液压缸夹紧。
图 2-37带式擦拭器
1-支架; 2-青铜槽; 3-软管
图 2-37所示的为带式擦拭器,是由带有直条纹的耐油橡胶管或聚四氟乙烯管,装 在可移动的青铜或铜质槽内构成的。擦拭器软管可以是圆形的或方形的。方形擦拭软管 可以使用两个面,圆形软管可以转动 4个方位使用之后才更换。
带式擦拭器在实质上是用软管刮去带材表面的冷却介质, 软管在带材表面滑动, 容 易损坏。 通常引起过早损坏的原因是由于松弛或断裂的带材边缘造成的,带材边缘往往 会割坏擦拭器软管。
辊式擦拭器如图 2-38所示。 辊式擦拭器实际上是两对挤干辊, 分别固定在框架上。 挤干辊的水平度和平行度可进行手动调整。下方的两个挤干辊与轧制线标高一致, 不能 上下移动;上方的两个挤干辊框架两端连接有液压缸,控制上挤于辊抬起或压下。 挤干辊有采用钢质辊的,也有采用橡胶辊面的。
亦有带式擦拭器和辊式擦拭器联合使用的情况,见图 2-39。挤干辊靠近轧机, 擦拭软管则布置在轧机外侧。
图 2-38辊式擦拭器
1-液压缸; 2-机架; 3-调整机构; 4-轴承; 5-擦拭辊
图 2-39联合擦拭器
一般小型轧机多采用带式擦拭器,大中型轧机采用辊式擦拭器。
部分采用带式擦拭器的轧机没有单独的压板装置。 在第一道轧制时, 用轧机入口侧的带 式擦拭器代替压板装置的作用。 首先将擦拭软管从金属槽中取出, 在擦拭器位置带材的上下 各放置一块压板,用擦拭器的液压缸将其压紧,作为压板装置使用。
2. 1. 5 张力计和导向辊装置
轧机两边各设置有一套张力计和导向辊装置。 装置包括一个大直径的外侧导向辊、 内侧 小直径的张力计用辊 (测张辊 ) 以及两个压力传感器,见图 2-40。
图 2-40张力计和导向辊装置
1-导向辊; 2-张力辊; 3-压力传感器
导向辊装在耐磨轴承里, 带材在导向辊上的包角是随卷取机上带卷直径变化而变化 的,但是它使内侧测张辊上带材的包角固定不变;另外,它为 AGC 脉冲测速计提供一个 稳定的支撑点。测张辊也装在耐磨轴承里,并被装在压力传感器上。
压力传感器装在测张辊的轴承下。 每个压力传感器测定带材张力 T 作用在测张辊上 的合力 R 的垂直分力 Y 的一半,带材在测张辊上的包角为 180°-α。由图 2-40可知:
由于 α角不变,即 1/sin α为一常数,所以压力传感器测得的压力 Y 与带材的张力 T 呈线形关系。 可以用传感器输出的压力来表示卷取张力, 并对张力进行调整控制。 张力指示 仪表成对地安装在主操作台上。 另外, 每个传感器都有它自身的指示仪表, 操作者可以借助 仪表观察到带材前边 (操作侧 ) 和后边 (传动侧 ) 之间的张力差。 如果带材前边和后边的张力不 相等, 操作者可以利用辊形调整机构, 使带材前后两边的张力相同:这样可以减少带材的断 裂。
现代的二十辊轧机的张力偏差,由于使用张力计,在恒速轧制时可小于±1%,加减速 轧制时小于±2%。
在较早的二十辊轧机上没有设置张力直接测量装置, 采用卷取机传动控制系统间接调节 带材张力,其张力波动范围较大。
2. 1. 6 主传动
二十辊森吉米尔轧机的主传动, 是由直流电动机通过联合齿轮机座和 4根万向接轴带动 第二中间辊外侧的 4根轧辊,其他轧辊均为被动辊,靠摩擦传动。
主电机与联合齿轮机座用齿接手连接。 联合齿轮机座是减速机和齿轮机座的联合体。 主 传动电机轴传动一个轴齿轮, 而该齿轮同时传动与其对角设置的另一轴齿轮; 这一对呈对角
线啮合的轴齿轮轴的另一端, 还有一个节圆直径稍小的轴齿轮, 并且在小轴齿轮的上方或下 方又啮合了一个相同齿数的轴齿轮, 这 4个小轴齿轮的输出轴与万向接轴连接。 这种传动方 式可获得较小的中心距, 从而减小万向接轴的倾斜角, 使传动平稳。 该联合齿轮机座的传动 比为 1:1 。其结构如图 2-41所示。
图 2-4l 联合齿轮机座 (一 )
另外还有其他结构型式的联合齿轮机座。 图 2-42及图 2-43为另外两种联合齿轮机座的 结构图。 传动为加速传动, 具有较小的传动比。 图 2-42为一台 1200mm 二十辊轧机的联合齿 轮机座结构图,传动比 i=O.78。
连接传动辊和齿轮机座的万向接轴在传动辊侧,为了简化换辊而采用爪式联轴节 (图 2-44) ,在齿轮机座侧的接轴端头中有一承受轴向力的止推球轴承,该轴向力通过接轴传递 给齿轮轴的轴承。
图 2-42联合齿轮机座 (二
)
图 2-43联合齿轮机座 (三 )
图 2-44 卡爪啮合的万向接轴
在小型轧机上, 采用带有球支承的球形接轴, 使用该万向接轴时必须对轧机及齿轮 机座侧的支承处给以循环润滑。
轧机 4根传动的万向接轴分为上下两组, 它们和上部第一中间辊轴向调整机构接轴 一样,均设有气动或液压平衡装置。
2. 2卷取机
卷取机用于卷取带材, 并可形成轧制张力。由传动的直流电机通过减速机带动卷筒 旋转。张力是薄带和极薄带材轧制过程中最重要的参数之一,它对带材厚度均匀性、表 面质量 和物理一力学性能都有极大的影响。多辊轧机轧制张力的设置有两个特点:
首先是采用大的单位张力。 当工作辊在水平面内有非常小的相互歪斜时, 相当短的变形 区长度可导致该带材宽度方向严重张力不均, 并可导致带材在轧辊间丧失稳定和造成带材边 部严重撕裂。因此, 多辊轧机轧制时,在所有的轧机工作制度中; 乃至加速和减速时都应保 持恒定的大单位张力。
多辊轧机轧制带材时使用的张力为所轧材料屈服强度的 10%~70%o 另外由于冷轧时 的加工硬化, 各轧制道次材料的屈服强度将随相对压下量的积累而增加。 因此, 多辊轧机轧 制带材的单位张力达到:对于低碳钢为 250~300MPa ; 高碳钢为 200~400MPa ; 不锈钢为 250~ 400MPa ;铬钢为 100~150MPa ;铁镍合金为 350~500MPa ;黄铜为 250~300MPa ;厚度小于 O.05mm 的各种精密合金带材为 600~750MPa 。而在四辊轧机上单位张力仅在 60~100 MPa范围内波动。目前卷取机的总张力可达到 350~400kN 。通常卷取机电机的功率约为主电机 功率的 O.5~O.75倍,现在多辊轧机卷取机电机的功率已和主轧机电机功率一样大。
其次,由于多辊轧机轧制的带材的规格和材质变化大,要求张力的调节范围必须很宽, 一般从 1:50到 1:80。为了扩大张力调节范围,采用由几个不同功率的电机组成的卷取机 传动装置,这些电机由换向联轴节连接。
大的卷取张力在卷筒上产生大的压力, 为了建立大张力, 卷取机卷筒需要有大的刚度和 强度。目前使用的有实心卷筒卷取机和具有特殊刚度和强度的可胀缩卷筒卷取机。
现代的二十辊轧机, 在轧机前后卷取机轴上均设有卷取圈数计数器。 轧机控制系统综合 考虑卷取机卷筒上带材的圈数、 轧制速度、 传动系统的加减速度等因素, 实现轧机自动控制。 一般采用数字脉冲发生器驱动的双向圈数计数器。 计数器直接安装在卷取机轴上, 卷取 机每转一周, 数字脉冲发生器发出 100个脉冲信号; 通过连接电缆, 将脉冲信号输入轧机计 算机系统,并在轧机主操作台上的六位数字圈数显示仪上显示出来。
2. 2. 1可胀缩卷筒卷取机
在卷取过程中, 卷取机卷筒承受着很大的弯曲力和来自带有张力的多层缠绕带材的很大 的径向力。 因此对卷筒有如下要求:卷筒应具有很高的刚度, 以保证其零件在卷取时受径向 载荷的作用而不产生残余变形; 卷筒表面不能有裂纹和凹痕, 否则带材会压人这些裂纹和凹 痕中, 产生表面缺陷; 卷筒应是对称的, 外圆要严格同心, 以消除带卷在卷取过程中的跳动;
卷筒能轻易地将直径缩小到不阻碍卸卷的程度;卷筒应具有将带材端头夹住的钳口。 卷筒采用四棱锥结构, 实心的四棱锥轴在液压缸活塞杆推动下作轴向移动时, 卷筒被胀 开或收缩。四棱锥的锥面倾斜角一般为 7°~7°30″。根据卷筒的长度不同,四棱锥轴分 为几段 (即几个四棱锥面 ) ,卷筒越长,则分段越多。 钳口亦采用液压控制,用几个小液压缸 来带动钳口的活动卡板。
卷取机卷筒直径的大小与张力的大小有关, 并受其强度和生产工艺的限制。 一般采用的 规格为 φ510mm 和 φ610mm ,也有采用 φ558mm 的。
一般轧制窄带材和轧制卷重小的轧机,卷取机卷筒为悬臂式的 (见图 2-45) ;而对于轧 制宽带材和大卷重的轧机, 为了提高卷筒在卷取工作时的刚度, 在其卷筒悬臂端需设卷筒活 动支座 (图 2-46) 。在进行卷取时卷筒活动支座支撑卷筒悬臂端,这时卷筒有了两个支点。 在卸卷时,可将活动支座移开,移开动作由液压缸完成。
图 2-45 臂式卷取机
2. 2. 2实心卷筒卷取机
实心卷筒一般是一根直径为 φ500mm 的高强度轴, 其上仅有一个带偏心轴的手动钳口装 置。 卷筒在轴承座中旋转, 轴承座的外表面作成滚轮, 可使卷筒沿两根导轨从一个位置滚到 另一个位置。 实心卷筒通过联轴节实现传动, 联轴节用花键固定在减速机低速轴上, 联轴节 的另一端有齿与实心卷筒轴端的齿轮啮合。 液压机构控制联轴节移向卷筒方向使内外齿轮啮 合,卷筒即可传动; 联轴节移向减速机使内外齿脱离后, 卷筒可以在导轨上滚动。 实心卷筒 连接见图 2-47。
图 2-46带活动支点的卷取机
图 2-47实心卷筒连接图
实心卷筒由于结构非常简单,因此精度可以提高;直径大,双支撑, 卷筒本身的挠度和 下垂度很小, 从而使带卷能严格定心, 保证了沿带材宽度方向和长度方向张力有足够的均匀 性,见图 2-48。
图 2-48实心卷筒
实心卷筒卷取机的最大缺点是不能从卷筒上直接将带卷卸下, 必须经过一次重新卷 取,将带卷倒到一个胀缩式卷筒上才能卸下。因此,在带实心卷筒卷取机的轧机上轧制 时,轧机道次必须是奇数,不够灵活。
2. 2. 3 重卷机构
重卷机构包括重卷开卷机、张力计、重卷机、卷筒换位装置等。
2. 2. 3. 1重卷开卷机
为了使带卷的重卷过程不影响轧机生产, 重卷时应将带卷连同卷筒从卷取位置移到 重卷开卷位置,让卷取机进行下一个带卷的卷取。
一般重卷所用张力较小, 开卷机后张力由水冷气动制动器提供,开卷机没有动力装 置。花键型联轴节可使卷筒与制动器啮合或离开。卷筒夹紧、压辊压下及联轴节移动均 为液压控制。开卷机结构很简单,如图 2-49所示。
图 2-49重卷开卷机结构
2. 2. 3. 2 重卷机
重卷机的卷筒是四棱锥可胀缩型, 液压操作。 直流传动电机连接减速机的高速轴, 卷筒 装在减速机的低速轴上。
卷筒由一个单级或两级四棱锥和 4个扇形块组成。手动凸轮式带头钳口装置设置在 4个扇形块中的一块上。
压辊为非传动的自由辊,液压加载。 卸卷器由液压操作, 安置在减速机齿轮箱顶部。重 卷机卷筒结构如图 2-50所示。
图 2-50重卷机卷筒结构
2. 2. 3. 3 张力计
在重卷开卷机和重卷机之间, 设有气动张力计,用于检测并调整水冷气动制动器气 压以控制重卷张力。
2. 2. 3. 4卷筒换位装置
卷取机卷好的带卷需要滚到重卷开卷机位置去倒卷; 重卷开卷机上倒完卷的空卷筒 需要运到卷取机的位置。 如果没有专门的装置来转运卷筒,一般是用车间的吊车将卷筒 吊起,当卷好带材的卷筒滚到重卷开卷机位置后,再将卷筒放在卷取机位置。这需要车 间天车配合,费事。
采用一种卷筒换位装置后,调换卷筒就比较方便灵活了,不需要吊车配合。卷筒换
位装置实际上就是两对可移动的导轨,如图 2-51所示。重卷过程所用时间总比轧机轧 制用时短得多。当重卷完成后,首先将两对可移动导轨往轧机操作侧移动,使原位于轧 机传动侧的一对导轨与轧线的导轨连接,将位于开卷机的空卷筒滚到可移动导轨上,并 用卷筒下液压缸活塞杆上的鞍座顶住卷筒,使其不滚动; 然后导轨带动卷筒向轧机传动 侧方向移动,将卷筒移出轧制线,并使原导轨与轧制线导轨连接;当轧机轧完一个带卷 后,带卷便可以滚到重卷开卷位置;接着将空卷筒再运回轧线,并滚到卷取机位置;最 后将移动导轨移回原处。移动装置采用液压装置操作,导轨对接处设有液压定位销。 2. 2. 4卷纸机 /垫纸机
大张力轧制带材时,卷层间容易出现相对滑移,滑移的结果是损伤带材表面。一般 采用后一道次的开卷张力和前一道次的卷取张力相同或低于前一道次的卷取张力, 或者 在卷层间垫纸的方法来防止卷层间的相对滑移。 特别是对于带材表面质量要求很严的不 锈钢、精密合金材料,在轧机的开卷及卷取机处均设有卷纸 /垫纸机。
图 2-51卷筒换位示意图
每台卷纸机 /垫纸机均有一可胀缩的主轴,主轴与纸卷内孔相匹配。主轴固定在耐 磨轴承里。每台装置由交流力矩马达传动。
2. 2. 5.卸卷装置
可胀缩卷筒卷取机及实心卷筒卷取机的重卷机,每台都设有一套卸卷装置。卸卷装 置包括卷材升降机构和横移机构两部分。参见图 2-52。
升降机构为液压传动, V 形座钢结构件。液压缸布置在 V 形座下部中间位置,液压 缸的两侧有两根大直径的导向棒, 导向棒在青铜轴套内滑动。 V 形座装有可更换的垫板。 横移机构也是采用液压传动的,装有辊轮、带定位器的轨道、地面滑板和滑槽,以
保持地坑始终被盖住。 卷取机及重卷机的卸卷推板应与横移机构同步, 这可以通过调节 液压节流阀来实现。
2. 2. 6卷取张力控制原理卷取机的卷取张力由卷取电动机产生。电动机力矩为:
式中 KM ——比例系数,常数;
①——磁通量;
,枢——电动机电枢电流。
卷取张力 T 与电动机力矩的关系为:
式中 D ——带卷直径。
带卷速度为:
式中行电——电动机的转速;
i——电动机至卷筒的速比。
将式 2-2、式 2-4代入式 2-3得:
电动机电枢电势 E 为:
或
式中 K 。——比例系数,常数;
垂——磁通量;
咒电——电动机转数。
将式 2-6代入式 2-5则得:
其中:
欲使詈 =常数,若 E 不变,口亦不变,则张力 T 与电动机电枢电流 k 成正比。换言 之,在保持线速度钞不变的条件下,一定的电枢电流珠表示一定的卷取张力 T 。张力控 制的实质在于,若卷取线速度不变,采用电流调整器使电枢电流保持恒定,就可以保持 张力恒定。
怎样才能保持卷取线速度不变呢 ? 由于卷取线速度口与带卷直径和带卷转速的乘积 Dn 成正比, 欲使口不变, 随着卷径 D 的变化, 带卷转速必须相应变化。 一般采用电势调 整器调节电动机的磁通量①,以改变电动机转速,使卷取线速度保持不变,这就是卷取 机的速度调节。
卷取机的速度调节除了补偿卷径变化外, 还应包括根据工艺要求, 对机组速度进行 调整。一般来说机组速度的调节,可采用改变电压 (降压 ) 的方法,从基数咒基往下调; 而卷径变小时,调速则采用改变激磁 (弱磁 ) 的方法,从基速孢基往上调。这样就可必最 大机组速度 'Ornax 和最大卷径 D 。诅 x 时的转速为基速挖基。因此,调激磁的调速范围 应保证满足下式:
式中 nrtmx、咒基——分别为卷筒的最大转速、基速;
D、 d ——分别为带卷的外径、内径。
综上所述,电枢电流 j 枢与卷取张力 T 成比例;磁通量①与卷径 D 成比例。在电器 上采用电流调节器和电势调节器来实现恒张力控制。
上述电势电流复合张力调节系统, 用改变磁通的方法来适应卷径的变化,以保证卷 取线速度,从而实现恒张力控制。卷取机处于弱磁条件下土作,不能充分利用电动机力 矩;由于电动机磁通的调速范围往往受到限制,不能满足卷径比的要求,在此情况下不 得不增加电动机容量。 近年来出现的最大力矩张力调整系统,基本上克服了电势电流复 合张力调整系统的缺点。
电动机力矩 M 为:
电动机电势 E 为:
电动机功率 N 为:
式中 E ——电势, V ;
J枢——电流, A 。
卷取功率 N 为:
式中 T ——张力, N ;
口——卷取速度, m /s 。
由式 2-10得:
T=K1磬:暑
=K1K2=常数 (2-12)
由上式可知,只要电枢电流 J 枢随着参值变化而变化,就可以保持张力恒定。
最大力矩张力调节系统, 一部分在满磁通条件下工作, 一部分在弱磁通条件下工作, 因此要合理选择转速咒基。在基数咒基以上调速时,属于调磁通调速,在弱磁通条件下 工作;在
图 2-53卷取过程中 E 、 k 、圣的变化
基数 n 基以下调速时, 属于调电压调速, 始终保持满磁通 (额定磁通 ) 条件下工作, 所以电动 机可发出最大力矩, 最大力矩系统由此而得名。 压缩电动机调速范围是有限制的, 一般认为 电动机变磁场调速范围占整个卷取机调速范围的 65%~85%为宜。过分压缩变磁场调速范 围, 势必导致电动机容量的增加。 卷取过程中电势 E 、 电枢电流 j 权、 磁通量①的变化情况, 如图 2-53所示。
当卷取机电动机在基速以上运行
时,即咒 >咒基,电动机保持电势 -E 为额定值,磁通量①随着卷径 D 的增加而增加,电 动机电枢电流 J 枢保持恒定;在基速以下运行时,即咒 <, z="" 基,卷径="" d="" 增大到="" d="" 基="" (此="" 时转速为咒基="" )="" ,磁通量①达到最大值①一,即磁通量达到饱和值后,随着卷径的增大,="" 转速降低,电势减小,="" j="">
最大力矩张力调速系统具有以下特点:
(1)电动机能处于满磁场运行,可产生较大的张力,它比电势电流复合张力调节系 统所发出的张力大 1. 2~1. 3倍 j ; ,
(2)电动机调速范围不受卷径比的限制,可以用于大卷径比的卷取机。当卷径比大 于 3时,采用最大力矩系统可以选用较小的电动机机座号,可降低电动机容量、飞轮力 矩和投资费用。 2. 3开卷机及上料、喂料机构
●
2. 3. 1开卷机
森吉米尔轧机的开卷机与其他类型轧机的开卷机没有什么区别, 开卷机的型式是通 用的。
开卷机卷筒的胀缩,在小轧机上可以采用手动来完成,一般采用液压胀缩卷筒。卷 筒轴芯采用单锥体或双锥体, 在轧制带材宽度较小的轧机上采用单锥体四棱锥,在宽度 较大的轧机上采用双锥体四棱锥。 , 2
开卷机一般为非传动的,仅设置一个点动传动装置,以便将带材头部送出。点动传
动装置由一台交流齿轮电机和一个离合器组成,可做正、反向点动。
开卷时的后张力由一个水冷气动制动器提供。 调整施加在制动器上的空气压力,从 而使带卷在卷径逐渐变小的过程中保持张力恒定。
开卷机机架上设有由液压操纵的压辊,压紧带卷不让带卷松卷。压辊为非传动的自 由辊。
为了使带卷始终保持在轧机中心的位置, 部分开卷机采用浮动开卷,设有自动对中 定位装置,它配有单独的电源、测头等 (装在与其相邻的喂料机上 ) 。
一台单锥体浮动开卷机示于图 2-54,卷筒结构示于图 2-55。
图 2-54单锥体浮动开卷机
图 2-55开卷机卷筒结构示意图
2. 3. 2上料机构
开卷机上料机构有多种形式,常见的有上料小车、固定上料装置、开卷箱等。
2. 3. 2. 1上料小车 ,‘ 大型轧机上一般多使用上料小车上料。上料小车与卸 料小车结构形式基本一样,包括带卷升降机构和横移机构两部分。 。” 。 , 、 升降机构为液压传动, 支座由两个非传动辊子组成, 带卷支承在辊子上, 参见图 2— 52、 图 2-56。
图 2-56固定上料装置
横移机构亦为液压传动,并设有放置 2~3个带卷的鞍座。
2. 3. 2. 2固定上料装置
在中小型轧机上, 由于带卷宽度不很大, 当使用浮动开卷机开卷时可以使用固定上料装 置 (图 2-56) 上料。
固定上料装置无横移机构,液压缸托起带卷上升或下降,使带卷中心对准开卷机卷筒, 开卷机移动将卷筒穿进带卷中心。支座由两个辊子组成,其他结构同上料小车。
2. 3. 2. 3开卷箱
个别森吉米尔轧机使用开卷箱上料。 开卷箱可以将带头直接送到喂料机, 采用开卷箱时 不需要有开卷机。
开卷箱结构如图 2-57所示。带卷用吊车吊到开卷箱内的两个座辊上,其中一个座辊可 以用人工或电动机进行传动, 将带卷头部送到喂料装置。 在喂料装置工作向前移送带材之后, 用离合器将传动的座辊与传动机构脱开成为自由辊, 此时带卷靠喂料机构往前移送带材而使 带卷在座辊上旋转。在开卷箱两侧设有液压缸推动的推板,将带卷控制在轧制线中.央。
图 2-57开卷箱结构图
开卷箱结构简单,造价低, 但是对于厚度小于 2. 5~3mm 的带材不宜使用,特别是当带 材板形不好时更不能使用, 因为开卷箱内开卷时由于板形的原因, 带卷会左右窜动, 外层带 材松开,带材较薄时承受不住侧向推力,造成带材卷边甚至撕裂,而不能进行轧制。 2. 3. 3喂料机构 。
喂料机构是将装在开卷机上的带卷头部从开卷机上引出, 将其矫直, 并且从机前卷取机 卷筒上方越过,送入轧机,一直送到机后卷取机,或者送到机前卷取机卷筒进行重新卷取。 如果在矫直设备后设有液压剪时,带材可以在此进行切头。
喂料机构包括刮板、直头机及上摆式导板台,见图 2-58。
森吉米尔轧机的刮板式直头机主要有两种形式:刮板式三辊直头机和刮板式五辊矫
图 2-58喂料机构 l一刮板; 2一三辊直头机; 3一上摆式导板台
直机。
中小型轧机一般采用刮板式三辊直头机 (参见图 2-58) 。 刮板装在直头机人口侧, 液 压缸动作使导板升到开卷位置; 可伸缩刮板在液压缸作用下使开卷刀伸向带卷;开卷机 转动将带头从导板上引向直头机。直头机由两个压紧辊和一个弯曲辊组成。 下压紧辊为 传动辊,固定不动;上压紧辊和弯曲辊为非传动辊,由液压缸带动可以上下移动。当带 头进人压紧辊后, 液压缸带动上压紧辊压下夹持带头向前移动, 同时弯曲辊向上移动将 向下弯曲的带材头部向上弯曲变形而被矫平, 弯曲辊液压缸配有行程调节器。直头机出
口侧设有上摆式导板
图 2-59三辊直头机
台。导板台的活动由导板摆动和伸缩两个动作组成,均由液压缸完成。导板台从直头机 跨过机前卷取机一直伸到轧机,将矫直的带头引入轧机。导板台表面衬有聚氨酯板,以 尽量避免划伤带材。当第一道轧制或倒带完成后,导板台缩短并上摆到高位。
三辊直头机的另一种形式如图 2-59所示,并带有液压剪。
一般大型的轧机采用刮板式五辊矫直机喂料。它同样包括刮板装置和上摆式导板 台。五辊矫直机由一对夹送辊和 5个矫直辊组成; 7个辊子均为传动辊;上夹送辊可以 在液压缸作用下抬起或压下; 下部 3个矫直辊位置固定, 而上部两个矫直辊则在液压缸 控制下可以上下移动,以调整矫直弯曲量将带材矫直。
一种五辊矫直机的结构如图 2— 60所示。
图 2-60五辊矫直机
2. 4液压系统
一般二十辊森吉米尔轧机的液压系统包括压下液压系统、 辊形调整液压系统及辅助 液压系统等玉个独立的系统。根据轧机结构,部分轧机没有辊形调整液压系统;也有一 些轧机共用一个液压系统。
2. 4. 1压下液压系统
轧机压下液压系统的工作压力,视轧机大小、轧制材料、轧制速度等因素,以及轧机 生产年代早晚的不同而差别较大,大致在 3. 5~14MPa 的范围内。
一台 ZR-33WF-18森吉米尔二十辊轧机的轧机液压站 (包括压下液压系统和辊形调整 液压系统 ) 原理图示于图 2-61。
该液压站包括油箱、油泵、冷却器、滤油器、控制仪表等。
油箱一般采用不锈钢制作,以防止油箱生锈。
油泵一般采用变量柱塞泵。该泵具有压力高、流量大、流量可调节等特点,而且结 构紧凑、寿命长、噪声小、效率高。
为了避免由于相对运动引起杂质对零件的磨损,必须滤除液压油中的杂质。由于二 十辊轧机是一种非常精密的加工机器, 对液压油内杂质含量要求非常苛刻。 液压系统对 油中杂质的要求是以最大颗粒度为标准的,要求油的过滤精度为小于 5肛 m 的特精级。 高压下工作的液压油, 在经液压系统工作后油温会升高, 一般不得高于 60℃。 当回 油温度高于上述温度时, 必须采用冷却器以降低油温。 通常冷却器皆安装在回油管路上。 用于冷却的热交换器形式很多, 但在液压系统中, 一般多用列管式冷却器 (见图 2— 62) 。 水为
图 2-61轧机液压站原理图
图芝一 62列管式冷却器冷却介质,从管内通过,油从简体内管间流过。水在管内的流 程多设计为二程式。水管用黄铜制作,而不用钢管,因为钢管清洗困难,且易生锈。 图 2-63为一台 ZR-24-14
目前森吉米尔轧机液压压下系统的液压缸及控制调节装置主要有机械一液压压下、 电气 一液压压下两种类型。 、
2. 4. 1. 1机械一液 ff, . ff,--F
机械一液压压下是采用机械的行星凸轮及随动阀机构来控制液压系统进行轧机压下操 作,包括调整轧制压下量、轧制过程中的自动调节及换辊时的快速抬起。
图 2— 63复合泵液压系统原理图
图 2— 64行星凸轮及随动阀机构设置图
行星凸轮及随动阀机构设置在轧机传动侧, 通过小齿轮与压下活塞杆齿条啮合, 参见图 2稍。
机械一液压压下的工作原理是:机械一液压压下系统如图 2— 65所示, 复合泵输出的压 力油分为两个系统, 高压小容量压力油经控制阀驱动液压马达; 低压大容量压力油经随动阀 推动压下油缸上下移动。
图 2— 65机械一液压压下系统
l一随动阀; 2一压差计; 3一压下油缸; 4一上工作辊位置指示器; 5一 B 、 c 支撑辊; 6一行星凸轮及随动阀; 7一液压马达; 8一速度调节阀; 9一电磁阀; lO 一压力调节阀; 11一电动机; 12一油箱; 13一大容量低压叶片泵; 14一小容量高压叶片泵; 15一吸人过 滤器
、 图 2— 66随动阀杆的动作原理图 l一端盖; 2一螺栓; 3一垫圈; 4一中心齿轮; 5一支架; 6一螺母; 7一螺栓; 8一端盖; 9一小轴; 10一行星齿轮; 11一蜗轮; 12一套子;
13一壳体; 14一凸轮; 15一凸轮架; 16一螺栓; 17一垫圈;
18一垫圈; 19一轴; 20一半月键; 2l 一螺栓; 22一端盖; 23一蜗杆; 24一随动阀杆 行星凸轮及随动阀机构中随动阀杆的动作原理及液压随动阀的工作原理见图‘2— 66及图 2-67。如图 2-66所示,压下时,液压马达启动带动蜗杆 23,使蜗轮 11顺时针方向转 动, 通过行星齿轮 10使中心齿轮 4逆时针方向转动。 由于中心齿轮 4和凸轮 14固定在同一 根轴 19上,故凸轮 14也随之转动。凸轮位置的变化,使图 2-67中的随动阀杆产生位移, 阀的下开口度增大,压力油经随动阀进入压下油缸的下腔;与此同时,阀的上开口度减小, 压力油缸的上腔与回流管相通。 压下油缸内上下腔的压差, 使下活塞杆产生向上的移动, 工 作辊压下。
图 2-67液压随动阀的工作原理图 .
1一回油孔; 2一进油缸孔; 3一随动阀杆; 4一弹簧; 5一进油孔
调整压下量的方法是:如图 2-66所示,当凸轮将随动阀杆推向上方时,通向压下油缸 上腔的孔开放,压下活塞杆下移。由于齿条和小齿轮啮合又带动轴 19旋转,通过支架 5使 行星齿轮 10公转, 此公转与自转汇合后, 中心齿轮 4和凸轮 14的转动都停止, 从而使随动 阀杆保持在固定的位置上。
自动调节的方法是:如图 2-66所示,在轧制过程中,当轧制力增大时,因 B 、 C 支撑辊 偏心不能自锁, 工作辊会上升, 通过活塞杆上的齿条使轴 19转动, 行星齿轮 10公转。由于 蜗轮 11不转,所以行星齿轮 10同时产生自转,带动凸轮 14转动,随动阀杆向下移动,使 压下油缸下腔压力增加, 压下活塞杆上移, 工作辊压下。 反之, 当轧制力变小时工作辊靠近, 则活塞杆的齿条、轴、齿轮等与上述转向相反,随动阀杆向上,压下油缸上腔压力增加,压 下活塞杆下移,工作辊抬起。
换辊的方法是:开动液压马达向压下油缸上腔供油,压下活塞杆下移,使工作辊抬起, 至最大开度时,进行换辊。
此压下系统的响应时间一般为 0. 2~0. 6s 。
2、 . 4. 1. 2电气一液. ~-,ff,-T
电气一液压压下采用位置传感器, 经过电液伺服阀的转换和放大控制压下装置进行轧机 压下操作。 压力油从油泵经单向阀、 过滤器和电液伺服阀送人压下油缸的上下腔; 调压阀控 制系统的压力, 多余的压力油从该阀经冷却器返回油箱; 蓄势器经常向系统补充压力油, 以 保证系统的正常工作。
电气一液压压下系统根据传感器的不同有:位置传感器电气一液压压下系统、 半转式液
压缸传感器电气一液压压下系统、数字感应型位置传感器电气一液压压下系统等形式。 (1)位置传感器压下系统如图 2-68所示。
图 2-68位置传感器电气’液压压 F 系统 ,
1一油泵; 2一单向阀; 3一过滤器; 4一电液伺服阀; 5一调压阀; 6一冷却器; 7一 蓄势器;
8一步进电机; 9一位置传感器; IO--B,C 支撑辊; 11一上工作辊位置指示器; 12一压
力计;
13一压差计; 14一液压缸; 15一放大器
该系统由步进电机、 传感器、放大器、电液伺服阀等构成。传感器由磁感线圈和线圈中 间的连杆组成, 连杆与磁感线圈相对应的部分是软铁, 其余部分为不锈钢。 开始时处于静止 状态,磁感线圈与连杆软铁对应,线圈没有信号输出。
压下时, 步进电机 8带动位置传感器 9的外壳向上移动, 由于位置传感器的连杆与活塞 杆刚性固定在一起, 因此传感器的磁感线圈与连杆软铁产生相对位移, 磁感线圈发出电信号, 该电信号经放大后输入电液伺服阀 4,使压下油缸下腔的通路打开,上腔与回油通路相通, 在上卞腔压力差的作用下,活塞杆开始向上移动, 工作辊压下。抬起时,动作顺序与压下时 相反。
在轧制过程中, 如因某种因素使轧制力增大时, 压下支撑辊的非自锁性, 将使活塞杆产 生向下的位移, 即工作辊抬起, 与此同时位置传感器的连杆软铁也要向下移动, 这时在位置 传感器的磁感线圈中将产生一个使活塞杆上升的负反馈信号, 经放大后送人电液伺服阀, 使
图 2-69半转式电气一液压压下系统 l一油箱; 2一电机; 3一泵; 4一压力计; 5一单 向阀; 6一调压阀; 7一冷却器; 8一过滤器; 9一蓄势器; . 10一电液伺服阀; 11一放大器; 12一上工作辊位置指
示器; 13一 B,C 支撑辊; 14一压差计; 15一半转
式液压缸; 16一传感器
下腔油路开大, 上腔油路关小, 上下腔的压力增量将与轧制力的增量相平衡, 活塞向上移动 使压下回到原来的位置。
步进电机的回转可以采用手动和自动两种方案。该系统的响应时间一般为 0. 03~ 0. 05So
(2)半转式液压缸传感器压下系统如图 2-69所示。
该系统是由半转式液压缸带动齿轮转动, 使压下齿条上下移动, 从而实现轧辊的压下或 抬起。
首先根据轧材的厚度设定轧辊开口度,给定轧制压下量。在轧制过程中,带材变厚时, 轧辊上升使压下齿条向下移动; 因齿条与两边的小齿轮啮合, 小齿轮则转动; 又因小齿轮与 半转式液压缸传感器在同一轴上, 于是传感器开始转动并发出脉冲信号, 经放大器放大, 传 给电液伺服阀来控制半转式液压缸流量的大小, 使半转式液压缸旋转, 则压下齿条向上移动, 从而使轧辊压下恢复到原来的位置。
该系统的响应时间也为 0. 03~0. 05s 。
(3)数字感应型位置传感器压下系统如图 2-70所示。
索尼磁尺 (Sony Magnescale)是数字感应型位置传感器的一个典型例子。它
应用于带材轧机 (四辊及多辊轧机 ) 的厚度控制, 它输出的脉冲信号与位移相一致, 而且在标 尺上有移动的方向。
索尼磁尺由磁尺、 读数器和检测器 3个主要部件组成。 图 2— 71是索尼磁尺原理示意图, 信号在磁尺上以某一节距被磁化记录。 这种磁尺是由大量的单隙小磁头按照磁力模式, 以相 同的间距成直线排列相互连接构成系列。 这种磁头在使用时仅仅是读数信号被检测, 而不同 波长的交流信号和直流信号都被排除。
当一个载波正弦信号 sinmt /2被输入到多隙磁头里,且磁头沿着磁尺移动时,瞬间它 就会产生谐波信号 e 】和 e2,并且:
图 2-70数字感应型位置传感器压下系统 1一放大器; 2—沌液伺服闽; 3一 B,C 支撑辊; 4一上工作辊位置指示器;
5一压下液压缸; 6一数字感应型位置传感器
式中 E ——载波信号最大振幅;
z——相对于磁尺的磁头位移;
∞——圆频率;
A——两磁头间距;
￡——时间。
图 2-71索尼磁尺原理 1一第一读数器; 2一第二读数器; 3一检测器; 4一磁尺
检测器是对方程式 2— 13和式 2— 14所表示的信号进行不断校正的电路, 使它们能用于各 种用途。 检测器会在读数的正弦和余弦波通过零位置时产生脉冲。 这些脉冲被用作数字显示。 在对正弦和余弦波作比较细致的处理后, 就可以对零位置处的那些脉冲测量值之间进行内插 值运算,同时也可以检测位移方向。
该系统的响应快,从磁头接受磁尺信号到检测器给出脉冲信号,时间为 O ~20t~s。 2. 4. 2辊形调整液压系统
这里的辊形调整液压系统是指径向辊形调整系统。 而轴向辊形调整仅作为辅助液压 系统的一个液压机。
径向辊形调整机构有采用液压缸直接调整和采用液压马达、 蜗杆减速机带动螺杆进行调 整两种形式之分,要求液压站提供的液压油压力也不同。 ,
采用液压缸直接调整形式是最新型的方式,指令响应速度快、校正时间短、灵敏度高、 重复性好。采用液压缸直接移动双面齿条,要求液压油压力较高,图 2— 61为一台 ZR-33WF 一 18”轧机的辊形调整液压站原理图 (与压下液压站一起 ) ,液压油压力为 10. 5MPa 。 一般辊形调整系统的结构与压下液压系统的完全相同, 仅压力或流量有所不同, 并且往 往还共用一个油箱 (见图 2-61) 。
液压缸数量与 B(C)支撑辊鞍座数量相同,见图 2-72。
图 2-72是辊形调整系统的控制调节原理图,包括了液压和电器的控制调节装置。液压
范文二：森吉米尔二十辊轧机-换辊小车
森吉米尔二十辊轧机换辊小车
前 言
本文所介绍的换辊小车是森吉米尔二十辊轧机更换工作辊和第一中间辊所设计的。
森吉米尔轧机
目 录
1. 二十辊森吉米尔轧机简介
2. 换辊小车的功能介绍
3．换辊小车的控制系统
3.1 辊小车的液压控制系统
3.2 辊小车的电气控制系统
4．换辊小车的结构设计
4．1行走机构的设计
4．2升降机构的设计
4．3辊台的结构设计
5．换辊小车的安装说明
6．换辊小车的使用维护说明
1. 二十辊森吉米尔轧机简介
1932年，波兰工程师森吉米尔发明了轧机机架为整体式结构的多辊冷轧机，1945年制造出第一台二十辊轧机。
森吉米尔轧机机架为一整体铸件，采用特殊铸钢或铸铁制造，如下图
范文三：2 森吉米尔二十辊轧机
A 径向调整机构
径向调整机构的基本原理是:在支撑辊 B 、 C 的背衬轴承间的鞍座里,在压下调整机构 的内偏心环外, 再装上一个外偏心环。 该偏心环分别由调整液压缸或液压马达进行单独传动, 如图 2-19所示。任意一个外偏心环的旋转,都能使支撑辊组的轴产生相应的变形,这就能 在一定范围内消除被轧带材局部或整个的厚度不均。
图 2-19 径向辊形调整机构
在老式小型森吉米尔轧机上, 调整是在支撑辊 D 上, 并且是在无载荷的情况下来实现的。 当然也有一部分小型轧机没有设置径向辊形调整机构,如 1985年以前生产的 ZR-24型轧机 没有径向辊形调整机构。 1985年以后美国 WF 公司提供给我国西安、 大连、 北京的三套 ZR-24型二十辊森吉米尔冷轧机设置了径向辊形调整机构。
在大中型的森吉米尔轧机上,径向辊形调整是靠两个上部中间支撑辊 B 、 C 的背衬轴承 间的鞍座里的外偏心环来实现的。它叫做“ AS-U-ROLL ”辊形调整机构,即在轧制过程中使 用液压驱动的辊形调整机构。
B 、 C 支撑辊组的鞍座里装置有双重的偏心环。辊组分解图示于图 2-20。扇形齿轮 1、 内偏心环 4用键固定在心轴 2上, 组成压下调整机构; 外偏心环 5套在内偏心环 4和鞍座环 7之间,在内偏心环、外偏心环和鞍座环之间装有滚针轴承 6,借以减小转动摩擦,用销钉 将外偏心环与两侧的扇形齿轮片 3连接在一起, 组成径向辊形调整机构。 每个鞍座处的液压 传动的双面齿条通过扇形齿轮片带动外偏心环回转, 由于外偏心环相对机架的梅花膛孔是偏 心的, 因此支撑辊心轴在该鞍座部位产生变形, 从而使支撑辊的相应背衬轴承 8位置发生变 化, 通过中间辊使工作辊的相应部分的形状产生变化, 以此来达到调整辊形的目的。 由于在 外偏心环的内外均装有滚针轴承, 因此转动外偏心环的摩擦阻力很小, 该机构在轧制过程中 可以做灵活的微细诃整 。
图 2-20 B、 C 支撑辊组分解图 (a)及背衬轴承形状 (TNASWH型 )(b)
1-扇形齿轮; 2-心轴; 3-扇形齿轮片; 4-内偏心环;
5-外偏心环; 6-滚针轴承; 7-鞍座环; 8-背衬轴承
图 2— 21径向辊形调整机构传动原理图
1-减压阀; 2-电液换向阀; 3-液压马达; 4-蜗杆; 5-蜗轮; 6-丝杠; 7-双面齿条
较老的径向辊形调整机构, 是在每个调整位置上安装一套液压马达、 蜗轮蜗杆减速机来 驱动双面齿条上下运动调整辊形的。图 2-21为一台 ZR-22BS-42
新型的径向辊形调整机构, 是采用液压缸的活塞杆直接联结双面齿条, 用滑杆式控制盘 进行控制。 图 2-22及图 2-23为新型径向辊形调整机构示意图及滑杆式控制盘示意图。 滑杆 式控制盘安装在主操作盘上, 起着预置和指示位置的作用。 所有这些滑杆的相对位置, 可以 使操作者一眼就能看出轧辊的形状是水平、 凸形、 凹形还是斜形。 每个滑杆控制器都有各自 的指示灯,当调节时指示灯亮,调节指令完成后指示灯熄灭。
图 2-22新型径向辊形调整机构
图 2-23 新型径向辊形调整机构 (Y-Y剖面 )
一般在工作状态,凸度调节齿条行程仅限于其行程的 1/3~1/2以下,而在换辊时凸 度调节可达齿条的全部行程,以便更换支撑辊时将齿条全部退出。
新型装置的指令响应速度更快,校正时间更短,灵敏度更高,重复性更好。另外,该装 置能与当今的板形传感器及控制装置联用。
新型的径向辊形调整装置的控制原理如图 2-24所示。
指令选择由一套电磁锁紧继电器控制。 这样不仅电源接通时可以保持指令控制, 无电源 时也会因为电磁锁紧继电器储存下了指令选择开关状态, 而继续该指令控制。 这就防止了凸 度调节齿条在重新供电时发生移动现象。
通过液压供油系统上的切断阀, 取消液压压力来防止由于通常的伺服阀泄漏而导致的液 压缸移动现象,从而使得控制电源切断时,凸度调节液压缸也依然能保持在原位。
每套偏心机构都由操作台面的基准电位计调节, 偏心机构的定位由一个直接与凸度调节 齿条液压缸相连接的反馈电位计来决定,如图 2-24所示。
基准电位计与反馈电位计组成一个桥式电路,两个电位计触点间的电压代表位置误差。 放大的差值电压作用于伺服阀,从而使凸度调节齿条液压缸动作,将差值渐缩至零。
AS-U-ROLL 辊形调整机构一般设置在 B 、 C 两组支撑辊上。 1991年日本日立公司制造的 K-ZR 二十辊轧机投入运行。该轧机采用了双 AS-U-ROLL 辊形调整机构,分别设置在 A 、 B 和 C 、 D 两对辊组上,即轧机上部 4组支撑辊均可调整,因此平直度的控制能力较调 B、 C 辊组 的单 AS-U-ROLL 机构增加了一倍。图 2-25为 K-ZR 轧机和双 AS-U-ROLL 调整位置示意图。 双 AS-U-ROLL 径向辊形调整机构与单 AS-U-ROLL 结构形式完全一样,只是分别设在 A 、 B 支撑辊组和 C 、 D 支撑辊组而已。
另一种径向辊形调整机构示于图 2-26。 液压马达驱动液压缸活塞端部的钩杆 1, 使鞍 座 环 4及其上的齿片转动,该齿片又带动与其啮合的另一支撑辊上的齿片及鞍座环转动, 由于鞍座环有一定的偏心量,从而实现径向调整。
图 2— 24径向辊形调整装置控制原理图
,
图 2-25 双 AS-U-ROLL 调整位置示意图
B 轴向辊形调整机构
轴向辊形调整机构除了可以促使带材沿横向尺寸均匀外, 还可以用来消除在轧制过
程中由于工作辊弯曲变形而产生的带材边浪。
轴向辊形调整机构的基本原理是:在上下两对第一中间辊上, 在相反的两端将轧辊 加工成锥形,以其相向或相反的轴向移动来调整重合的平行部分 (即有效平面量 ) 的长 度,这样就可以调节带材边部的形状。图 2-27为轴向辊形调整机构示意图。
第一中间辊轴向调整提供了用最少的准备 时间 (轧制两个宽度之间 ) ,轧制不同宽度、 厚度和硬度的钢带的方法。 除 ZR-32和 ZR-34两种机型外, 其他 1-2-3-4型轧机都可以使用。 较早的轴向辊形调整机构不能在轧制过程中进行调整,而是要在轧制之前预先调整好。 轴向移动是由液压马达通过链轮实现的。图 2-28为该种轴向辊形调整机构的传动原理图 (ZR-22BS-42
图 2— 26径向辊形调整机构
1-调整辊形的液压钩杆; 2-滚针; 3-鞍座的滑轨; 4-鞍座环; 5-背衬轴承; 6-偏心套; 7-心轴
图 2-27轴向辊形调整机构示意图
1-工作辊; 2-第一中间辊; 3-工作辊止推轴承
如果轧前预调整不正确,在轧制过程中不得不动用轴向调整机构进行调整,而带负荷整 可能会造成轴向调整机构中传动部分某些薄弱零件损坏。
新型的轴向辊形调整机构 (图 2-29) 可以在轧制过程中进行调整。轴向移动是用液压缸 直接推胜第一中间辊 (图 2-29上图 ) , 或是液压缸通过连杆机构来推啦第一中间辊 (图 12-29下图 ) 。该机构响应速度快,调整时间短。在轧制过程中,当轧制速度大于 15.24 m/min
时,就可以带负荷调节。 第一中间辊的形状 (圆柱部分及圆锥部分长度 ) 、 轴向位移量、平行 部分的有效宽度以及调整部分的图形,均可以在主操作台上的计算机终端上显示出来。
图 2-28轴向辊形调整机构传动原理图
图 2-29新型轴向辊形调整机构传动原理图
2. 1. 3. 3辊径补偿调整机构
由于森吉米尔轧机的机架是一个整体, 辊系排列紧凑, 压下行程小, 当轧辊直径因多次 磨削而变小后, 即使调节压下和压上机构都不能满足轧辊压紧要求。 为了解决这一问题, 在 轧机上设有轧辊辊径补偿调整机构。轧机外侧 4个支撑辊 A 和 _H、 D 和 E 各组成一组辊径补 偿调整机构,在无负荷条件下进行调整 (图 2-30) 。
图 2-30辊径补偿调整机构
支撑辊 A 、 H 和 D 、 E 与支撑辊 F 、 G 的结构基本相似,不同的只是偏心距不同, A 、 H 和 D 、 E 的偏心距较 F 、 G 的小;另外传动偏心轴的不是 F 、 G 所用的扇形齿轮,而是一个完整 的圆柱齿轮,并且设在轧机传动侧一端的心轴上,见图 2-31。
图 2-31 A、 H 和 D 、 E 支撑辊组结构图
1-圆柱齿轮; 2-背衬轴承; 3-鞍座; 4-偏心环; 5-心轴; 6-键
调整有两种形式。一般小型和中型轧机, 由于是进行无负荷调整, 所需动力小,因此采 用人工手动调整;对于大型轧机则使用电动机进行调整。
A 手动调整机构
支撑辊 A 和 H 、支撑辊 D 和 E ,分别在轧机的传动侧用齿轮连接在一起,在操作侧用喷 头架中的手柄进行调整,参见图 2-32。 4个支撑辊的最大调整角度为 180°,在轴端以“ O ” 到“10”分 10等份标出,每一等份为 18°。标记“O”表示装置完全打开,调到“10” ;即 旋转 180°时,表示装置完全闭合,支撑辊轴承位移量为最大值,即偏心环偏心距的 2倍。 支撑辊 A 和 H、 D 和 E 两组辊径补偿装置的调整数值应该相同,以保证轧机的对称性。调整 角度与背衬轴承的位移量以及与工作辊的位移量的关系如图 2-33所示。
图 2-32辊径补偿手动调整机构
1-调整手柄; 2-中间齿轮; 3-圆锥齿轮; 4-心轴; 5-刻度盘及偏心环
图 2-33辊径补偿调整角度与位移量的关系 (ZR33-WF-18
B电动调整机构
一台 ZR-22BS-42型森吉米尔轧机的轧辊辊径补偿电动调整机构如图 2-34所示。 当需要进行辊径补偿调整时, 启动电动机 10, 经蜗杆减速机 9减速后, 其输出轴上 的小伞形齿轮 7带动与之啮合的大伞形齿轮 6旋转,与大伞形齿轮同轴的圆柱齿轮 5, 通过中间齿轮 4, 分别与支撑辊端的圆柱齿轮 3和 8啮合,从而使 D 和 E(A和 H) 支撑辊 心轴旋转,鞍座里的偏心环旋转,使支撑辊背衬轴衬偏移。调整量经连杆 2.传给显示 盘 1显示出来。
与此同时,传动机构还将辊径补偿量同步地传递给位于轧机操作侧正面的指示盘。 支撑辊心轴最大转角为 180°,背衬轴承的最大位移量为两倍偏心距,即 6.35mm 。辊径 补偿调整机构的传动原理如图 2-35所示。
2. 1. 4轧机进出口辅助设备
在轧制第一道时,不管钢带是否轧制,在轧机进出口处都需要有侧导板或立导辊、 压板。在轧制时轧机进出口还必须有导卫板、擦拭器等辅助设备,见图 2-36。
2. 1. 4。 . 1侧导板或立导辊
侧导板或立导辊起固定带材位置的作用, 对称地设置在带材的两侧。 采用手动丝杠 调节开口度,调节时两侧的侧导板或立导辊同时移动,使带材始终处于轧制中心。
图 2— 34辊径补偿电动调整机构
1-显示盘; 2-连杆; 3、 5、 8-圆柱齿轮; 4-中间齿轮; 6-大伞形齿轮; 7-小伞形齿轮;
9-减速机; 10-电动机
图 2— 35轧辊辊径补偿调整机构传动原理图
图 2-36轧机进出口辅助设备示意图
l-压板; 2-擦拭器; 3-立导辊; 4-导卫板
一般小型轧机采用铜质的侧导板, 大中型轧机采用立导辊。 立导辊为淬火的钢辊筒, 两侧各数个,对称布置,使其与带材边部产生尽可能小的摩擦力。在 ZR-24型轧机上; 侧导板和立导辊都有采用的。
2. 1. 4. 2 压板
压板为液压操作,液压缸设置在机架上方。压板的作用是将带材固定在侧导板或立 导辊内;在轧制过程中给带材一个辅助的后张力;擦拭带材表面,防止带材表面的污物 进入轧机。
压板分上压板和下压板,压板的贴面材料与带材的接触面需产生尽可能大的摩擦 力,而且不能擦伤带材表面。现在使用的最好的材料是硬杂木,如桦木、枫木,或层状 酚醛塑料、胶木。也可以使用盖有帆布或毛毡的压板,这种材料具有较好的寿命,又因 为它是多孔结构,因此容易粘附轧机外部或坯料上的砂粒杂质污染物。
2. 1. 4. 3 导卫板
导卫板设置在轧机进出口辊缝的上下两侧,左右对称。
导卫板的作用,首先是保护中间辊及背衬轴承不因断带而损坏;穿带时,引导带材 头部顺利通过轧机辊缝; 同时使冷却介质准确地送到辊缝,以便最大限度地带走轧制时 产生的变形热。
2. 1. 4. 4擦拭器
轧机在轧制时, 由于大量的冷却介质及润滑油在轧机中循环,因此森吉米尔轧机在 出人口均装有带材擦拭器。
在实际轧制中,只有出口处擦拭器起作用。进口处的擦拭器仅起一把刷子的作用, 在带材进入轧机之前, 达到清除一些杂质和在轧机转动之前封闭冷却介质的作用, 使其 不流向开卷机。往往在轧制开始之后,进口侧的擦拭器便抬起。
出口处擦拭器在每个轧制道次中能使带材表面洁净。这点在轧制薄带时更为重要, 特别是以矿物油为冷却介质的轧机,如果大量的轧制袖在带材的表面被带入卷取机,卷 取过程中容易发生滑带事故,影响生产。
擦拭器有带式和辊式两种型式。机架两侧各设两对,用液压缸夹紧。
图 2-37带式擦拭器
1-支架; 2-青铜槽; 3-软管
图 2-37所示的为带式擦拭器,是由带有直条纹的耐油橡胶管或聚四氟乙烯管,装 在可移动的青铜或铜质槽内构成的。擦拭器软管可以是圆形的或方形的。方形擦拭软管 可以使用两个面,圆形软管可以转动 4个方位使用之后才更换。
带式擦拭器在实质上是用软管刮去带材表面的冷却介质, 软管在带材表面滑动, 容 易损坏。 通常引起过早损坏的原因是由于松弛或断裂的带材边缘造成的,带材边缘往往 会割坏擦拭器软管。
辊式擦拭器如图 2-38所示。 辊式擦拭器实际上是两对挤干辊, 分别固定在框架上。 挤干辊的水平度和平行度可进行手动调整。下方的两个挤干辊与轧制线标高一致, 不能 上下移动;上方的两个挤干辊框架两端连接有液压缸,控制上挤于辊抬起或压下。 挤干辊有采用钢质辊的,也有采用橡胶辊面的。
亦有带式擦拭器和辊式擦拭器联合使用的情况,见图 2-39。挤干辊靠近轧机, 擦拭软管则布置在轧机外侧。
图 2-38辊式擦拭器
1-液压缸; 2-机架; 3-调整机构; 4-轴承; 5-擦拭辊
图 2-39联合擦拭器
一般小型轧机多采用带式擦拭器,大中型轧机采用辊式擦拭器。
部分采用带式擦拭器的轧机没有单独的压板装置。 在第一道轧制时, 用轧机入口侧的带 式擦拭器代替压板装置的作用。 首先将擦拭软管从金属槽中取出, 在擦拭器位置带材的上下 各放置一块压板,用擦拭器的液压缸将其压紧,作为压板装置使用。
2. 1. 5 张力计和导向辊装置
轧机两边各设置有一套张力计和导向辊装置。 装置包括一个大直径的外侧导向辊、 内侧 小直径的张力计用辊 (测张辊 ) 以及两个压力传感器,见图 2-40。
图 2-40张力计和导向辊装置
1-导向辊; 2-张力辊; 3-压力传感器
导向辊装在耐磨轴承里, 带材在导向辊上的包角是随卷取机上带卷直径变化而变化 的,但是它使内侧测张辊上带材的包角固定不变;另外,它为 AGC 脉冲测速计提供一个 稳定的支撑点。测张辊也装在耐磨轴承里,并被装在压力传感器上。
压力传感器装在测张辊的轴承下。 每个压力传感器测定带材张力 T 作用在测张辊上 的合力 R 的垂直分力 Y 的一半,带材在测张辊上的包角为 180°-α。由图 2-40可知:
由于 α角不变,即 1/sin α为一常数,所以压力传感器测得的压力 Y 与带材的张力 T 呈线形关系。 可以用传感器输出的压力来表示卷取张力, 并对张力进行调整控制。 张力指示 仪表成对地安装在主操作台上。 另外, 每个传感器都有它自身的指示仪表, 操作者可以借助 仪表观察到带材前边 (操作侧 ) 和后边 (传动侧 ) 之间的张力差。 如果带材前边和后边的张力不 相等, 操作者可以利用辊形调整机构, 使带材前后两边的张力相同:这样可以减少带材的断 裂。
现代的二十辊轧机的张力偏差,由于使用张力计,在恒速轧制时可小于±1%,加减速 轧制时小于±2%。
在较早的二十辊轧机上没有设置张力直接测量装置, 采用卷取机传动控制系统间接调节 带材张力,其张力波动范围较大。
2. 1. 6 主传动
二十辊森吉米尔轧机的主传动, 是由直流电动机通过联合齿轮机座和 4根万向接轴带动 第二中间辊外侧的 4根轧辊,其他轧辊均为被动辊,靠摩擦传动。
主电机与联合齿轮机座用齿接手连接。 联合齿轮机座是减速机和齿轮机座的联合体。 主 传动电机轴传动一个轴齿轮, 而该齿轮同时传动与其对角设置的另一轴齿轮; 这一对呈对角
线啮合的轴齿轮轴的另一端, 还有一个节圆直径稍小的轴齿轮, 并且在小轴齿轮的上方或下 方又啮合了一个相同齿数的轴齿轮, 这 4个小轴齿轮的输出轴与万向接轴连接。 这种传动方 式可获得较小的中心距, 从而减小万向接轴的倾斜角, 使传动平稳。 该联合齿轮机座的传动 比为 1:1 。其结构如图 2-41所示。
图 2-4l 联合齿轮机座 (一 )
另外还有其他结构型式的联合齿轮机座。 图 2-42及图 2-43为另外两种联合齿轮机座的 结构图。 传动为加速传动, 具有较小的传动比。 图 2-42为一台 1200mm 二十辊轧机的联合齿 轮机座结构图,传动比 i=O.78。
连接传动辊和齿轮机座的万向接轴在传动辊侧,为了简化换辊而采用爪式联轴节 (图 2-44) ,在齿轮机座侧的接轴端头中有一承受轴向力的止推球轴承,该轴向力通过接轴传递 给齿轮轴的轴承。
图 2-42联合齿轮机座 (二
)
图 2-43联合齿轮机座 (三 )
图 2-44 卡爪啮合的万向接轴
在小型轧机上, 采用带有球支承的球形接轴, 使用该万向接轴时必须对轧机及齿轮 机座侧的支承处给以循环润滑。
轧机 4根传动的万向接轴分为上下两组, 它们和上部第一中间辊轴向调整机构接轴 一样,均设有气动或液压平衡装置。
2. 2卷取机
卷取机用于卷取带材, 并可形成轧制张力。由传动的直流电机通过减速机带动卷筒 旋转。张力是薄带和极薄带材轧制过程中最重要的参数之一,它对带材厚度均匀性、表 面质量 和物理一力学性能都有极大的影响。多辊轧机轧制张力的设置有两个特点:
首先是采用大的单位张力。 当工作辊在水平面内有非常小的相互歪斜时, 相当短的变形 区长度可导致该带材宽度方向严重张力不均, 并可导致带材在轧辊间丧失稳定和造成带材边 部严重撕裂。因此, 多辊轧机轧制时,在所有的轧机工作制度中; 乃至加速和减速时都应保 持恒定的大单位张力。
多辊轧机轧制带材时使用的张力为所轧材料屈服强度的 10%~70%o 另外由于冷轧时 的加工硬化, 各轧制道次材料的屈服强度将随相对压下量的积累而增加。 因此, 多辊轧机轧 制带材的单位张力达到:对于低碳钢为 250~300MPa ; 高碳钢为 200~400MPa ; 不锈钢为 250~ 400MPa ;铬钢为 100~150MPa ;铁镍合金为 350~500MPa ;黄铜为 250~300MPa ;厚度小于 O.05mm 的各种精密合金带材为 600~750MPa 。而在四辊轧机上单位张力仅在 60~100 MPa范围内波动。目前卷取机的总张力可达到 350~400kN 。通常卷取机电机的功率约为主电机 功率的 O.5~O.75倍,现在多辊轧机卷取机电机的功率已和主轧机电机功率一样大。
其次,由于多辊轧机轧制的带材的规格和材质变化大,要求张力的调节范围必须很宽, 一般从 1:50到 1:80。为了扩大张力调节范围,采用由几个不同功率的电机组成的卷取机 传动装置,这些电机由换向联轴节连接。
大的卷取张力在卷筒上产生大的压力, 为了建立大张力, 卷取机卷筒需要有大的刚度和 强度。目前使用的有实心卷筒卷取机和具有特殊刚度和强度的可胀缩卷筒卷取机。
现代的二十辊轧机, 在轧机前后卷取机轴上均设有卷取圈数计数器。 轧机控制系统综合 考虑卷取机卷筒上带材的圈数、 轧制速度、 传动系统的加减速度等因素, 实现轧机自动控制。 一般采用数字脉冲发生器驱动的双向圈数计数器。 计数器直接安装在卷取机轴上, 卷取 机每转一周, 数字脉冲发生器发出 100个脉冲信号; 通过连接电缆, 将脉冲信号输入轧机计 算机系统,并在轧机主操作台上的六位数字圈数显示仪上显示出来。
2. 2. 1可胀缩卷筒卷取机
在卷取过程中, 卷取机卷筒承受着很大的弯曲力和来自带有张力的多层缠绕带材的很大 的径向力。 因此对卷筒有如下要求:卷筒应具有很高的刚度, 以保证其零件在卷取时受径向 载荷的作用而不产生残余变形; 卷筒表面不能有裂纹和凹痕, 否则带材会压人这些裂纹和凹 痕中, 产生表面缺陷; 卷筒应是对称的, 外圆要严格同心, 以消除带卷在卷取过程中的跳动;
卷筒能轻易地将直径缩小到不阻碍卸卷的程度;卷筒应具有将带材端头夹住的钳口。 卷筒采用四棱锥结构, 实心的四棱锥轴在液压缸活塞杆推动下作轴向移动时, 卷筒被胀 开或收缩。四棱锥的锥面倾斜角一般为 7°~7°30″。根据卷筒的长度不同,四棱锥轴分 为几段 (即几个四棱锥面 ) ,卷筒越长,则分段越多。 钳口亦采用液压控制,用几个小液压缸 来带动钳口的活动卡板。
卷取机卷筒直径的大小与张力的大小有关, 并受其强度和生产工艺的限制。 一般采用的 规格为 φ510mm 和 φ610mm ,也有采用 φ558mm 的。
一般轧制窄带材和轧制卷重小的轧机,卷取机卷筒为悬臂式的 (见图 2-45) ;而对于轧 制宽带材和大卷重的轧机, 为了提高卷筒在卷取工作时的刚度, 在其卷筒悬臂端需设卷筒活 动支座 (图 2-46) 。在进行卷取时卷筒活动支座支撑卷筒悬臂端,这时卷筒有了两个支点。 在卸卷时,可将活动支座移开,移开动作由液压缸完成。
图 2-45 臂式卷取机
2. 2. 2实心卷筒卷取机
实心卷筒一般是一根直径为 φ500mm 的高强度轴, 其上仅有一个带偏心轴的手动钳口装 置。 卷筒在轴承座中旋转, 轴承座的外表面作成滚轮, 可使卷筒沿两根导轨从一个位置滚到 另一个位置。 实心卷筒通过联轴节实现传动, 联轴节用花键固定在减速机低速轴上, 联轴节 的另一端有齿与实心卷筒轴端的齿轮啮合。 液压机构控制联轴节移向卷筒方向使内外齿轮啮 合,卷筒即可传动; 联轴节移向减速机使内外齿脱离后, 卷筒可以在导轨上滚动。 实心卷筒 连接见图 2-47。
图 2-46带活动支点的卷取机
图 2-47实心卷筒连接图
实心卷筒由于结构非常简单,因此精度可以提高;直径大,双支撑, 卷筒本身的挠度和 下垂度很小, 从而使带卷能严格定心, 保证了沿带材宽度方向和长度方向张力有足够的均匀 性,见图 2-48。
图 2-48实心卷筒
实心卷筒卷取机的最大缺点是不能从卷筒上直接将带卷卸下, 必须经过一次重新卷 取,将带卷倒到一个胀缩式卷筒上才能卸下。因此,在带实心卷筒卷取机的轧机上轧制 时,轧机道次必须是奇数,不够灵活。
2. 2. 3 重卷机构
重卷机构包括重卷开卷机、张力计、重卷机、卷筒换位装置等。
2. 2. 3. 1重卷开卷机
为了使带卷的重卷过程不影响轧机生产, 重卷时应将带卷连同卷筒从卷取位置移到 重卷开卷位置,让卷取机进行下一个带卷的卷取。
一般重卷所用张力较小, 开卷机后张力由水冷气动制动器提供,开卷机没有动力装 置。花键型联轴节可使卷筒与制动器啮合或离开。卷筒夹紧、压辊压下及联轴节移动均 为液压控制。开卷机结构很简单,如图 2-49所示。
图 2-49重卷开卷机结构
2. 2. 3. 2 重卷机
重卷机的卷筒是四棱锥可胀缩型, 液压操作。 直流传动电机连接减速机的高速轴, 卷筒 装在减速机的低速轴上。
卷筒由一个单级或两级四棱锥和 4个扇形块组成。手动凸轮式带头钳口装置设置在 4个扇形块中的一块上。
压辊为非传动的自由辊,液压加载。 卸卷器由液压操作, 安置在减速机齿轮箱顶部。重 卷机卷筒结构如图 2-50所示。
图 2-50重卷机卷筒结构
2. 2. 3. 3 张力计
在重卷开卷机和重卷机之间, 设有气动张力计,用于检测并调整水冷气动制动器气 压以控制重卷张力。
2. 2. 3. 4卷筒换位装置
卷取机卷好的带卷需要滚到重卷开卷机位置去倒卷; 重卷开卷机上倒完卷的空卷筒 需要运到卷取机的位置。 如果没有专门的装置来转运卷筒,一般是用车间的吊车将卷筒 吊起,当卷好带材的卷筒滚到重卷开卷机位置后,再将卷筒放在卷取机位置。这需要车 间天车配合,费事。
采用一种卷筒换位装置后,调换卷筒就比较方便灵活了,不需要吊车配合。卷筒换
位装置实际上就是两对可移动的导轨,如图 2-51所示。重卷过程所用时间总比轧机轧 制用时短得多。当重卷完成后,首先将两对可移动导轨往轧机操作侧移动,使原位于轧 机传动侧的一对导轨与轧线的导轨连接,将位于开卷机的空卷筒滚到可移动导轨上,并 用卷筒下液压缸活塞杆上的鞍座顶住卷筒,使其不滚动; 然后导轨带动卷筒向轧机传动 侧方向移动,将卷筒移出轧制线,并使原导轨与轧制线导轨连接;当轧机轧完一个带卷 后,带卷便可以滚到重卷开卷位置;接着将空卷筒再运回轧线,并滚到卷取机位置;最 后将移动导轨移回原处。移动装置采用液压装置操作,导轨对接处设有液压定位销。 2. 2. 4卷纸机 /垫纸机
大张力轧制带材时,卷层间容易出现相对滑移,滑移的结果是损伤带材表面。一般 采用后一道次的开卷张力和前一道次的卷取张力相同或低于前一道次的卷取张力, 或者 在卷层间垫纸的方法来防止卷层间的相对滑移。 特别是对于带材表面质量要求很严的不 锈钢、精密合金材料,在轧机的开卷及卷取机处均设有卷纸 /垫纸机。
图 2-51卷筒换位示意图
每台卷纸机 /垫纸机均有一可胀缩的主轴,主轴与纸卷内孔相匹配。主轴固定在耐 磨轴承里。每台装置由交流力矩马达传动。
2. 2. 5.卸卷装置
可胀缩卷筒卷取机及实心卷筒卷取机的重卷机,每台都设有一套卸卷装置。卸卷装 置包括卷材升降机构和横移机构两部分。参见图 2-52。
升降机构为液压传动, V 形座钢结构件。液压缸布置在 V 形座下部中间位置,液压 缸的两侧有两根大直径的导向棒, 导向棒在青铜轴套内滑动。 V 形座装有可更换的垫板。 横移机构也是采用液压传动的,装有辊轮、带定位器的轨道、地面滑板和滑槽,以
保持地坑始终被盖住。 卷取机及重卷机的卸卷推板应与横移机构同步, 这可以通过调节 液压节流阀来实现。
2. 2. 6卷取张力控制原理卷取机的卷取张力由卷取电动机产生。电动机力矩为:
式中 KM ——比例系数,常数;
①——磁通量;
,枢——电动机电枢电流。
卷取张力 T 与电动机力矩的关系为:
式中 D ——带卷直径。
带卷速度为:
式中行电——电动机的转速;
i——电动机至卷筒的速比。
将式 2-2、式 2-4代入式 2-3得:
电动机电枢电势 E 为:
或
式中 K 。——比例系数,常数;
垂——磁通量;
咒电——电动机转数。
将式 2-6代入式 2-5则得:
其中:
欲使詈 =常数,若 E 不变,口亦不变,则张力 T 与电动机电枢电流 k 成正比。换言 之,在保持线速度钞不变的条件下,一定的电枢电流珠表示一定的卷取张力 T 。张力控 制的实质在于,若卷取线速度不变,采用电流调整器使电枢电流保持恒定,就可以保持 张力恒定。
怎样才能保持卷取线速度不变呢 ? 由于卷取线速度口与带卷直径和带卷转速的乘积 Dn 成正比, 欲使口不变, 随着卷径 D 的变化, 带卷转速必须相应变化。 一般采用电势调 整器调节电动机的磁通量①,以改变电动机转速,使卷取线速度保持不变,这就是卷取 机的速度调节。
卷取机的速度调节除了补偿卷径变化外, 还应包括根据工艺要求, 对机组速度进行 调整。一般来说机组速度的调节,可采用改变电压 (降压 ) 的方法,从基数咒基往下调; 而卷径变小时,调速则采用改变激磁 (弱磁 ) 的方法,从基速孢基往上调。这样就可必最 大机组速度 'Ornax 和最大卷径 D 。诅 x 时的转速为基速挖基。因此,调激磁的调速范围 应保证满足下式:
式中 nrtmx、咒基——分别为卷筒的最大转速、基速;
D、 d ——分别为带卷的外径、内径。
综上所述,电枢电流 j 枢与卷取张力 T 成比例;磁通量①与卷径 D 成比例。在电器 上采用电流调节器和电势调节器来实现恒张力控制。
上述电势电流复合张力调节系统, 用改变磁通的方法来适应卷径的变化,以保证卷 取线速度,从而实现恒张力控制。卷取机处于弱磁条件下土作,不能充分利用电动机力 矩;由于电动机磁通的调速范围往往受到限制,不能满足卷径比的要求,在此情况下不 得不增加电动机容量。 近年来出现的最大力矩张力调整系统,基本上克服了电势电流复 合张力调整系统的缺点。
电动机力矩 M 为:
电动机电势 E 为:
电动机功率 N 为:
式中 E ——电势, V ;
J枢——电流, A 。
卷取功率 N 为:
式中 T ——张力, N ;
口——卷取速度, m /s 。
由式 2-10得:
T=K1磬:暑
=K1K2=常数 (2-12)
由上式可知,只要电枢电流 J 枢随着参值变化而变化,就可以保持张力恒定。
最大力矩张力调节系统, 一部分在满磁通条件下工作, 一部分在弱磁通条件下工作, 因此要合理选择转速咒基。在基数咒基以上调速时,属于调磁通调速,在弱磁通条件下 工作;在
图 2-53卷取过程中 E 、 k 、圣的变化
基数 n 基以下调速时, 属于调电压调速, 始终保持满磁通 (额定磁通 ) 条件下工作, 所以电动 机可发出最大力矩, 最大力矩系统由此而得名。 压缩电动机调速范围是有限制的, 一般认为 电动机变磁场调速范围占整个卷取机调速范围的 65%~85%为宜。过分压缩变磁场调速范 围, 势必导致电动机容量的增加。 卷取过程中电势 E 、 电枢电流 j 权、 磁通量①的变化情况, 如图 2-53所示。
当卷取机电动机在基速以上运行
时,即咒 >咒基,电动机保持电势 -E 为额定值,磁通量①随着卷径 D 的增加而增加,电 动机电枢电流 J 枢保持恒定;在基速以下运行时,即咒 <, z="" 基,卷径="" d="" 增大到="" d="" 基="" (此="" 时转速为咒基="" )="" ,磁通量①达到最大值①一,即磁通量达到饱和值后,随着卷径的增大,="" 转速降低,电势减小,="" j="">
最大力矩张力调速系统具有以下特点:
(1)电动机能处于满磁场运行,可产生较大的张力,它比电势电流复合张力调节系 统所发出的张力大 1. 2~1. 3倍 j ; ,
(2)电动机调速范围不受卷径比的限制,可以用于大卷径比的卷取机。当卷径比大 于 3时,采用最大力矩系统可以选用较小的电动机机座号,可降低电动机容量、飞轮力 矩和投资费用。 2. 3开卷机及上料、喂料机构
●
2. 3. 1开卷机
森吉米尔轧机的开卷机与其他类型轧机的开卷机没有什么区别, 开卷机的型式是通 用的。
开卷机卷筒的胀缩,在小轧机上可以采用手动来完成,一般采用液压胀缩卷筒。卷 筒轴芯采用单锥体或双锥体, 在轧制带材宽度较小的轧机上采用单锥体四棱锥,在宽度 较大的轧机上采用双锥体四棱锥。 , 2
开卷机一般为非传动的,仅设置一个点动传动装置,以便将带材头部送出。点动传
动装置由一台交流齿轮电机和一个离合器组成,可做正、反向点动。
开卷时的后张力由一个水冷气动制动器提供。 调整施加在制动器上的空气压力,从 而使带卷在卷径逐渐变小的过程中保持张力恒定。
开卷机机架上设有由液压操纵的压辊,压紧带卷不让带卷松卷。压辊为非传动的自 由辊。
为了使带卷始终保持在轧机中心的位置, 部分开卷机采用浮动开卷,设有自动对中 定位装置,它配有单独的电源、测头等 (装在与其相邻的喂料机上 ) 。
一台单锥体浮动开卷机示于图 2-54,卷筒结构示于图 2-55。
图 2-54单锥体浮动开卷机
图 2-55开卷机卷筒结构示意图
2. 3. 2上料机构
开卷机上料机构有多种形式,常见的有上料小车、固定上料装置、开卷箱等。
2. 3. 2. 1上料小车 ,‘ 大型轧机上一般多使用上料小车上料。上料小车与卸 料小车结构形式基本一样,包括带卷升降机构和横移机构两部分。 。” 。 , 、 升降机构为液压传动, 支座由两个非传动辊子组成, 带卷支承在辊子上, 参见图 2— 52、 图 2-56。
图 2-56固定上料装置
横移机构亦为液压传动,并设有放置 2~3个带卷的鞍座。
2. 3. 2. 2固定上料装置
在中小型轧机上, 由于带卷宽度不很大, 当使用浮动开卷机开卷时可以使用固定上料装 置 (图 2-56) 上料。
固定上料装置无横移机构,液压缸托起带卷上升或下降,使带卷中心对准开卷机卷筒, 开卷机移动将卷筒穿进带卷中心。支座由两个辊子组成,其他结构同上料小车。
2. 3. 2. 3开卷箱
个别森吉米尔轧机使用开卷箱上料。 开卷箱可以将带头直接送到喂料机, 采用开卷箱时 不需要有开卷机。
开卷箱结构如图 2-57所示。带卷用吊车吊到开卷箱内的两个座辊上,其中一个座辊可 以用人工或电动机进行传动, 将带卷头部送到喂料装置。 在喂料装置工作向前移送带材之后, 用离合器将传动的座辊与传动机构脱开成为自由辊, 此时带卷靠喂料机构往前移送带材而使 带卷在座辊上旋转。在开卷箱两侧设有液压缸推动的推板,将带卷控制在轧制线中.央。
图 2-57开卷箱结构图
开卷箱结构简单,造价低, 但是对于厚度小于 2. 5~3mm 的带材不宜使用,特别是当带 材板形不好时更不能使用, 因为开卷箱内开卷时由于板形的原因, 带卷会左右窜动, 外层带 材松开,带材较薄时承受不住侧向推力,造成带材卷边甚至撕裂,而不能进行轧制。 2. 3. 3喂料机构 。
喂料机构是将装在开卷机上的带卷头部从开卷机上引出, 将其矫直, 并且从机前卷取机 卷筒上方越过,送入轧机,一直送到机后卷取机,或者送到机前卷取机卷筒进行重新卷取。 如果在矫直设备后设有液压剪时,带材可以在此进行切头。
喂料机构包括刮板、直头机及上摆式导板台,见图 2-58。
森吉米尔轧机的刮板式直头机主要有两种形式:刮板式三辊直头机和刮板式五辊矫
图 2-58喂料机构 l一刮板; 2一三辊直头机; 3一上摆式导板台
直机。
中小型轧机一般采用刮板式三辊直头机 (参见图 2-58) 。 刮板装在直头机人口侧, 液 压缸动作使导板升到开卷位置; 可伸缩刮板在液压缸作用下使开卷刀伸向带卷;开卷机 转动将带头从导板上引向直头机。直头机由两个压紧辊和一个弯曲辊组成。 下压紧辊为 传动辊,固定不动;上压紧辊和弯曲辊为非传动辊,由液压缸带动可以上下移动。当带 头进人压紧辊后, 液压缸带动上压紧辊压下夹持带头向前移动, 同时弯曲辊向上移动将 向下弯曲的带材头部向上弯曲变形而被矫平, 弯曲辊液压缸配有行程调节器。直头机出
口侧设有上摆式导板
图 2-59三辊直头机
台。导板台的活动由导板摆动和伸缩两个动作组成,均由液压缸完成。导板台从直头机 跨过机前卷取机一直伸到轧机,将矫直的带头引入轧机。导板台表面衬有聚氨酯板,以 尽量避免划伤带材。当第一道轧制或倒带完成后,导板台缩短并上摆到高位。
三辊直头机的另一种形式如图 2-59所示,并带有液压剪。
一般大型的轧机采用刮板式五辊矫直机喂料。它同样包括刮板装置和上摆式导板 台。五辊矫直机由一对夹送辊和 5个矫直辊组成; 7个辊子均为传动辊;上夹送辊可以 在液压缸作用下抬起或压下; 下部 3个矫直辊位置固定, 而上部两个矫直辊则在液压缸 控制下可以上下移动,以调整矫直弯曲量将带材矫直。
一种五辊矫直机的结构如图 2— 60所示。
图 2-60五辊矫直机
2. 4液压系统
一般二十辊森吉米尔轧机的液压系统包括压下液压系统、 辊形调整液压系统及辅助 液压系统等玉个独立的系统。根据轧机结构,部分轧机没有辊形调整液压系统;也有一 些轧机共用一个液压系统。
2. 4. 1压下液压系统
轧机压下液压系统的工作压力,视轧机大小、轧制材料、轧制速度等因素,以及轧机 生产年代早晚的不同而差别较大,大致在 3. 5~14MPa 的范围内。
一台 ZR-33WF-18森吉米尔二十辊轧机的轧机液压站 (包括压下液压系统和辊形调整 液压系统 ) 原理图示于图 2-61。
该液压站包括油箱、油泵、冷却器、滤油器、控制仪表等。
油箱一般采用不锈钢制作,以防止油箱生锈。
油泵一般采用变量柱塞泵。该泵具有压力高、流量大、流量可调节等特点,而且结 构紧凑、寿命长、噪声小、效率高。
为了避免由于相对运动引起杂质对零件的磨损,必须滤除液压油中的杂质。由于二 十辊轧机是一种非常精密的加工机器, 对液压油内杂质含量要求非常苛刻。 液压系统对 油中杂质的要求是以最大颗粒度为标准的,要求油的过滤精度为小于 5肛 m 的特精级。 高压下工作的液压油, 在经液压系统工作后油温会升高, 一般不得高于 60℃。 当回 油温度高于上述温度时, 必须采用冷却器以降低油温。 通常冷却器皆安装在回油管路上。 用于冷却的热交换器形式很多, 但在液压系统中, 一般多用列管式冷却器 (见图 2— 62) 。 水为
图 2-61轧机液压站原理图
图芝一 62列管式冷却器冷却介质,从管内通过,油从简体内管间流过。水在管内的流 程多设计为二程式。水管用黄铜制作,而不用钢管,因为钢管清洗困难,且易生锈。 图 2-63为一台 ZR-24-14
目前森吉米尔轧机液压压下系统的液压缸及控制调节装置主要有机械一液压压下、 电气 一液压压下两种类型。 、
2. 4. 1. 1机械一液 ff, . ff,--F
机械一液压压下是采用机械的行星凸轮及随动阀机构来控制液压系统进行轧机压下操 作,包括调整轧制压下量、轧制过程中的自动调节及换辊时的快速抬起。
图 2— 63复合泵液压系统原理图
图 2— 64行星凸轮及随动阀机构设置图
行星凸轮及随动阀机构设置在轧机传动侧, 通过小齿轮与压下活塞杆齿条啮合, 参见图 2稍。
机械一液压压下的工作原理是:机械一液压压下系统如图 2— 65所示, 复合泵输出的压 力油分为两个系统, 高压小容量压力油经控制阀驱动液压马达; 低压大容量压力油经随动阀 推动压下油缸上下移动。
图 2— 65机械一液压压下系统
l一随动阀; 2一压差计; 3一压下油缸; 4一上工作辊位置指示器; 5一 B 、 c 支撑辊; 6一行星凸轮及随动阀; 7一液压马达; 8一速度调节阀; 9一电磁阀; lO 一压力调节阀; 11一电动机; 12一油箱; 13一大容量低压叶片泵; 14一小容量高压叶片泵; 15一吸人过 滤器
、 图 2— 66随动阀杆的动作原理图 l一端盖; 2一螺栓; 3一垫圈; 4一中心齿轮; 5一支架; 6一螺母; 7一螺栓; 8一端盖; 9一小轴; 10一行星齿轮; 11一蜗轮; 12一套子;
13一壳体; 14一凸轮; 15一凸轮架; 16一螺栓; 17一垫圈;
18一垫圈; 19一轴; 20一半月键; 2l 一螺栓; 22一端盖; 23一蜗杆; 24一随动阀杆 行星凸轮及随动阀机构中随动阀杆的动作原理及液压随动阀的工作原理见图‘2— 66及图 2-67。如图 2-66所示,压下时,液压马达启动带动蜗杆 23,使蜗轮 11顺时针方向转 动, 通过行星齿轮 10使中心齿轮 4逆时针方向转动。 由于中心齿轮 4和凸轮 14固定在同一 根轴 19上,故凸轮 14也随之转动。凸轮位置的变化,使图 2-67中的随动阀杆产生位移, 阀的下开口度增大,压力油经随动阀进入压下油缸的下腔;与此同时,阀的上开口度减小, 压力油缸的上腔与回流管相通。 压下油缸内上下腔的压差, 使下活塞杆产生向上的移动, 工 作辊压下。
图 2-67液压随动阀的工作原理图 .
1一回油孔; 2一进油缸孔; 3一随动阀杆; 4一弹簧; 5一进油孔
调整压下量的方法是:如图 2-66所示,当凸轮将随动阀杆推向上方时,通向压下油缸 上腔的孔开放,压下活塞杆下移。由于齿条和小齿轮啮合又带动轴 19旋转,通过支架 5使 行星齿轮 10公转, 此公转与自转汇合后, 中心齿轮 4和凸轮 14的转动都停止, 从而使随动 阀杆保持在固定的位置上。
自动调节的方法是:如图 2-66所示,在轧制过程中,当轧制力增大时,因 B 、 C 支撑辊 偏心不能自锁, 工作辊会上升, 通过活塞杆上的齿条使轴 19转动, 行星齿轮 10公转。由于 蜗轮 11不转,所以行星齿轮 10同时产生自转,带动凸轮 14转动,随动阀杆向下移动,使 压下油缸下腔压力增加, 压下活塞杆上移, 工作辊压下。 反之, 当轧制力变小时工作辊靠近, 则活塞杆的齿条、轴、齿轮等与上述转向相反,随动阀杆向上,压下油缸上腔压力增加,压 下活塞杆下移,工作辊抬起。
换辊的方法是:开动液压马达向压下油缸上腔供油,压下活塞杆下移,使工作辊抬起, 至最大开度时,进行换辊。
此压下系统的响应时间一般为 0. 2~0. 6s 。
2、 . 4. 1. 2电气一液. ~-,ff,-T
电气一液压压下采用位置传感器, 经过电液伺服阀的转换和放大控制压下装置进行轧机 压下操作。 压力油从油泵经单向阀、 过滤器和电液伺服阀送人压下油缸的上下腔; 调压阀控 制系统的压力, 多余的压力油从该阀经冷却器返回油箱; 蓄势器经常向系统补充压力油, 以 保证系统的正常工作。
电气一液压压下系统根据传感器的不同有:位置传感器电气一液压压下系统、 半转式液
压缸传感器电气一液压压下系统、数字感应型位置传感器电气一液压压下系统等形式。 (1)位置传感器压下系统如图 2-68所示。
图 2-68位置传感器电气’液压压 F 系统 ,
1一油泵; 2一单向阀; 3一过滤器; 4一电液伺服阀; 5一调压阀; 6一冷却器; 7一 蓄势器;
8一步进电机; 9一位置传感器; IO--B,C 支撑辊; 11一上工作辊位置指示器; 12一压
力计;
13一压差计; 14一液压缸; 15一放大器
该系统由步进电机、 传感器、放大器、电液伺服阀等构成。传感器由磁感线圈和线圈中 间的连杆组成, 连杆与磁感线圈相对应的部分是软铁, 其余部分为不锈钢。 开始时处于静止 状态,磁感线圈与连杆软铁对应,线圈没有信号输出。
压下时, 步进电机 8带动位置传感器 9的外壳向上移动, 由于位置传感器的连杆与活塞 杆刚性固定在一起, 因此传感器的磁感线圈与连杆软铁产生相对位移, 磁感线圈发出电信号, 该电信号经放大后输入电液伺服阀 4,使压下油缸下腔的通路打开,上腔与回油通路相通, 在上卞腔压力差的作用下,活塞杆开始向上移动, 工作辊压下。抬起时,动作顺序与压下时 相反。
在轧制过程中, 如因某种因素使轧制力增大时, 压下支撑辊的非自锁性, 将使活塞杆产 生向下的位移, 即工作辊抬起, 与此同时位置传感器的连杆软铁也要向下移动, 这时在位置 传感器的磁感线圈中将产生一个使活塞杆上升的负反馈信号, 经放大后送人电液伺服阀, 使
图 2-69半转式电气一液压压下系统 l一油箱; 2一电机; 3一泵; 4一压力计; 5一单 向阀; 6一调压阀; 7一冷却器; 8一过滤器; 9一蓄势器; . 10一电液伺服阀; 11一放大器; 12一上工作辊位置指
示器; 13一 B,C 支撑辊; 14一压差计; 15一半转
式液压缸; 16一传感器
下腔油路开大, 上腔油路关小, 上下腔的压力增量将与轧制力的增量相平衡, 活塞向上移动 使压下回到原来的位置。
步进电机的回转可以采用手动和自动两种方案。该系统的响应时间一般为 0. 03~ 0. 05So
(2)半转式液压缸传感器压下系统如图 2-69所示。
该系统是由半转式液压缸带动齿轮转动, 使压下齿条上下移动, 从而实现轧辊的压下或 抬起。
首先根据轧材的厚度设定轧辊开口度,给定轧制压下量。在轧制过程中,带材变厚时, 轧辊上升使压下齿条向下移动; 因齿条与两边的小齿轮啮合, 小齿轮则转动; 又因小齿轮与 半转式液压缸传感器在同一轴上, 于是传感器开始转动并发出脉冲信号, 经放大器放大, 传 给电液伺服阀来控制半转式液压缸流量的大小, 使半转式液压缸旋转, 则压下齿条向上移动, 从而使轧辊压下恢复到原来的位置。
该系统的响应时间也为 0. 03~0. 05s 。
(3)数字感应型位置传感器压下系统如图 2-70所示。
索尼磁尺 (Sony Magnescale)是数字感应型位置传感器的一个典型例子。它
应用于带材轧机 (四辊及多辊轧机 ) 的厚度控制, 它输出的脉冲信号与位移相一致, 而且在标 尺上有移动的方向。
索尼磁尺由磁尺、 读数器和检测器 3个主要部件组成。 图 2— 71是索尼磁尺原理示意图, 信号在磁尺上以某一节距被磁化记录。 这种磁尺是由大量的单隙小磁头按照磁力模式, 以相 同的间距成直线排列相互连接构成系列。 这种磁头在使用时仅仅是读数信号被检测, 而不同 波长的交流信号和直流信号都被排除。
当一个载波正弦信号 sinmt /2被输入到多隙磁头里,且磁头沿着磁尺移动时,瞬间它 就会产生谐波信号 e 】和 e2,并且:
图 2-70数字感应型位置传感器压下系统 1一放大器; 2—沌液伺服闽; 3一 B,C 支撑辊; 4一上工作辊位置指示器;
5一压下液压缸; 6一数字感应型位置传感器
式中 E ——载波信号最大振幅;
z——相对于磁尺的磁头位移;
∞——圆频率;
A——两磁头间距;
￡——时间。
图 2-71索尼磁尺原理 1一第一读数器; 2一第二读数器; 3一检测器; 4一磁尺
检测器是对方程式 2— 13和式 2— 14所表示的信号进行不断校正的电路, 使它们能用于各 种用途。 检测器会在读数的正弦和余弦波通过零位置时产生脉冲。 这些脉冲被用作数字显示。 在对正弦和余弦波作比较细致的处理后, 就可以对零位置处的那些脉冲测量值之间进行内插 值运算,同时也可以检测位移方向。
该系统的响应快,从磁头接受磁尺信号到检测器给出脉冲信号,时间为 O ~20t~s。 2. 4. 2辊形调整液压系统
这里的辊形调整液压系统是指径向辊形调整系统。 而轴向辊形调整仅作为辅助液压 系统的一个液压机。
径向辊形调整机构有采用液压缸直接调整和采用液压马达、 蜗杆减速机带动螺杆进行调 整两种形式之分,要求液压站提供的液压油压力也不同。 ,
采用液压缸直接调整形式是最新型的方式,指令响应速度快、校正时间短、灵敏度高、 重复性好。采用液压缸直接移动双面齿条,要求液压油压力较高,图 2— 61为一台 ZR-33WF 一 18”轧机的辊形调整液压站原理图 (与压下液压站一起 ) ,液压油压力为 10. 5MPa 。 一般辊形调整系统的结构与压下液压系统的完全相同, 仅压力或流量有所不同, 并且往 往还共用一个油箱 (见图 2-61) 。
液压缸数量与 B(C)支撑辊鞍座数量相同,见图 2-72。
图 2-72是辊形调整系统的控制调节原理图,包括了液压和电器的控制调节装置。液压
范文四：森吉米尔二十辊轧机龙龙分享
森吉米尔二十辊轧机
森吉米尔冷轧机与四辊轧机或其他类型轧机的本质区别是轧制力的传递方向不同。森吉米尔冷轧机轧制力从工作辊通过中间辊传到支撑辊装置，并最终传到坚固的整体机架上。这种设计保证了工作辊在整个长度方向的支撑。这样辊系变形极小，可以在轧制的整个宽度方向获得非常精确的厚度偏差。
森吉米尔轧机在结构性能上有如下主要特点：
(1)具有整体铸造（或锻造) 的机架，刚度大，并且轧制力呈放射状作用在机架的各个断面上。
(2)工作辊径小，道次压下率大，最大达60％。有些材料不需中间退火，就可以轧成很薄的带材。
(3)具有轴向、径向辊形调整，辊径尺寸补偿，轧制线调整等机构，并采用液压压下及液压AGC 系统，因此产品板形好，尺寸精度高。
(4)设备质量轻，轧机质量仅为同规格的四辊轧机的三分之一。轧机外形尺寸小，所需基建投资少。
森吉米尔冷轧机基本上是单机架可逆式布置，灵活性大，产品范围广。但是亦有极个别呈连续布置的森吉米尔轧机，如日本森吉米尔公司1969年为日本日新制钢公司周南厂设计制造的一套1270mm 四机架全连续式二十辊森吉米尔轧机。该轧机第一架为ZR22-50" 型轧机，其余三架均为，ZR21-50" 型轧机，轧制规格为O. 3mm×1270mm不锈钢，卷重22t ，轧制速度
600m ／min 。
森吉米尔冷轧机的形式及命名法介绍如下：
最常用的森吉米尔冷轧机形式是1-2-3-4型二十辊轧机。例如ZR33-18″，“Z"是波兰语Zimna 的第一个字母，意思是“冷”；“R”表示“可逆的”；“33”表示轧机的型号；“18″”是轧制带材宽度的英寸数。森吉米尔冷轧机还有1-2-3型十二辊轧机，但是1-2-3型森吉米尔冷轧机在1964年以后就不再生产制造了。
森吉米尔冷轧机1-2型六辊轧机，由2个传动的工作辊和4个背衬轴承辊装置组成， 如ZS06型，“S”表示“板材”，用来轧制宽的板材，但是它同样可以轧制带材，并且有一些还用在连续加工线上。
森吉米尔“ZR”型冷轧机有10个基本型号，其中1-2-3-4二十辊轧机7个；1-2-3．型十二辊轧机3个；“ZS”1-2型六辊轧机只有2个基本型号。
各型号轧机的背衬轴承外径、工作辊名义直径如下：
轧机型号 背衬轴承直径／mm 工作辊名义直径／mm
1-2-3-4型 ：
ZR32 47.6 6.35
ZR34 76.2 10.00
ZR24 120.0 21.50
ZR33 160.0 28.50
ZR23 225.0 40.00
ZR22 300.0 54.00
ZR21 406.4 80.00
1-2-3型:
ZR15 75.0 12.00
ZRl6 120.0 20.30
ZRl9 225.0 46.OO
1-2型
ZS06 300.0 216.00
ZS07 406.4 280.00
在以上基本型号的基础上派生出一些特殊的型号，在基本型号的词尾和词头加上不同 意义的字母来表示。
基本型号是森吉米尔冷轧机的基本设计，轧辊布置的几何尺寸提供轧机具有最小直径的工作辊。派生型号实质上是围绕工作辊直径及轧机开口度的变化而出现的。
ZR21A：单个“A”只出现在ZR21A 中，它表示该轧机的工作辊直径是66～76mm ，小于基本型ZR21的工作辊直径。
ZR21AA ：“AA”只出现在ZR21AA 中，它表示该轧机的梅花膛孔位置、中间辊尺寸与基本型完全不同，并且偏心量也比基本型的大。因此该轧机的工作辊直径比ZR21A 的更小。
ZR21B 、ZR22B 、ZR23B 、ZR33B 、ZS07B ：单个“B”表示轧机梅花膛孔的垂直距离比基本型的稍大，允许工作辊直径稍稍加大，而所有中间辊尺寸与基本型相同。
ZR21BB：“船”表示轧机梅花膛孔位置及轧辊尺寸与单个“B”的轧机相同，只是偏心量加大，以便能够增加工作辊的开口度。
ZR23C、ZR33C ：单个“C”表示在该轧机的“B ”辊和“C”辊设计了AS-U-ROLL 辊形调整装置。以前该型号轧机只有“A ”辊、“D ”辊有手动辊形调整装置，或者没有。
ZR23M ：“M”表示该轧机梅花膛孔位置不同于基本型，有一个特别大的工作辊。该轧机对有色金属轧制有利。
ZR23D ：轧辊直径的附加变化不被A 、B 、M 型所覆盖，其直径在B 、M 型轧机之间。 ZR21MB：“MB”表示该轧机梅花膛孔位置与基本型不同，有一个特别大的工作辊；另外边部偏心调整量比基本型有所增大，以便获得更大的轧辊使用范围。
ZR22N：“N”表示该轧机为了特别的用途而有更大的工作辊。
ZR22S：“S”表示该轧机的梅花膛孔的距离和所有的轧辊的尺寸都比基本型加大，以便能够使“S”轧机最小的轧辊可以给基本型轧机使用。
ZR33W：“W ”表示该轧机提供特殊设计的AS-U-ROLL 形状控制，以便轧制有严格楔形要求的带材。
ZR33CW、ZR23SC ：此种有两个字母的组合，通常表示这两个单字母型号的组合特点。 目前森吉米尔轧机的发展水平如下：
(1)轧制带材最大宽度。目前轧制带材最宽的是法国的一台ZR22-80型轧机，轧制宽度最大为2032mm 的软钢及硅钢，厚度偏差为±O.005mm 。
(2)轧制带材最小厚度。轧制带材最小厚度与其宽度和钢种有关。美国轧制硅钢最小厚度为O ．002mm ，其宽度为120mm 。日本轧制不锈钢，当宽度为1220mm 时，最小厚度为 O．127mm ；宽度为200mm 时，最小厚度为O.01mm ；轧制有色金属时，最薄可达O.0018mm(ZR32-4 1/4型，轧制紫铜) 。
(3)轧制速度。美国的ZR21-44型轧机轧制低碳钢的最大速度达1067m ／min ；美国、日本等国轧制硅钢及不锈钢的ZR21型轧机轧制速度可达800m ／min 。
一套完整的二十辊森吉米尔轧机，一般包括轧机工作机座、卷取机、开卷机及上料喂料机构、AGC 系统、液压系统、冷却系统、排油烟系统等部分。
2．1 工作机座
森吉米尔轧机的特点之一，是机架为一个整体铸(锻) 钢件，并和齿轮机座安装在同一底板上。作用在工作辊上的轧制力，通过中间辊呈放射状分散到各支撑辊装置上，而各支撑辊装置为多支点梁的形式，将轧制力沿辊身长度方向传递给整体机架。该种形式的轧机的刚度高于其他形式的轧机。如：轧制同样规格带材的四辊冷轧机的刚度为4000kN ／mm ，Sundwig 四柱式二十辊冷轧机的刚度为4000～5000 kN ／mm ，而Sendzimir 二十辊冷轧机的刚度则为5000-6000kN ／mm 。
2．1．1 机架
森吉米尔轧机机架，是在整体铸钢件中加工出8个梅花状通孔，用以安装支撑辊装置；与梅花通孔垂直的侧面开有通过带材的四棱锥形窗口。分散传到各支撑辊装置上的轧制压力，在8个梅花状通孔位置被整体机架所吸收。森吉米尔轧机机架于20世纪30年代末40年代初设计出来时，仅用于十二辊轧机，以及一些非常小的二十辊轧机，如ZR-32型、ZR-34型，为桌面型轧机，其机架形状为立方体形状，见图2-5。 随着轧机的增大，设计者开始削去机架各个顶角，呈多面体形状，。目前大多数二十辊森吉米尔轧机仍为这种形状的轧机。
图2-7所示为支撑辊装置作用于机架上的作用力。从上半部分机架受力情况不难看出，B 、C 两处力的作用是使机架顶部向上弯曲，而A 、D 两处的力则给机架以反方向作用。由于B 、C 两处与A 、D 两处的受力大小是不同的，所以需将机架设计成相应的不同形状，以达到均衡受力。
图2-8为机架横截面(上部) 受力图。轧制力在轧辊长度方向最终是通过支撑辊装置的轴承座(鞍座) 传递给机架的，机架厚度和形状设计的目的是使机架变形程度最小，受力最为均衡。机架承受的弯曲力矩，从机架边缘到中心是连续加大的，中心部位力矩最大，因此机架的断面也应该是中心部位最大，往两边逐渐变小。
根据机架的受力情况，可以计算出机架梁上的不均匀变形。先由计算机对所有轴承支 座受力进行计算，再根据计算结果推出机架的实际模型——最新式的接近于鼓形的机架形状，见图2-9。
2．1．2 轧辊系统
二十辊森吉米尔轧机辊系是按1-2-3-4呈塔形布置，上下对称设置在机架的8个梅花孔
内。上下两个工作辊分别靠在两个第一中间辊上；上下两对第一中间辊又支撑在3个第二中间辊上；而6个第二中间辊则支撑在外层固定于梅花孔里的8个支撑辊组上。
每个支撑辊的数个短圆柱轴承(亦称背衬轴承，背衬轴承的形状见图2-20) 和鞍座安装在同一轴上，鞍座断面示于图2-12。除辊组B 、C 外，其余各支撑辊结构基本相同；B 、C 辊组视有无径向辊形调整机构其结构有所不同。轧机中心线两侧的4个第二中间辊是传动辊，由电机通过万向接轴来传动。两个工作辊是靠4个传动辊和第一中间辊的摩擦力而驱动的。
8个支撑辊组的心轴及背衬轴承的位置，对机架而言是能够变化的，以准确地控制两个工作辊之间的距离(即轧机辊缝) 。这是森吉米尔轧机的基本控制运动，这种控制是快速的，对轧辊而言是平行的，并且位置非常准确。
2．1．3轧机调整机构
森吉米尔轧机具有多种调整机构。在轧制过程中，通过手动或自动控制系统，可以十分灵活地实现各种必须的调整，从而获得高精度的、板形优良的成品带材。这些调整机构分为3大类：压下调整机构、辊形调整机构、轧辊直径补偿调整机构。
2．1．3．1 压下调整机构
压下调整机构包括上压下调整机构，即压下机构；下部压上调整机构，即轧制线标高调整机构。
A 压下机构
森吉米尔二十辊轧机的压下，是通过转动两个上部中间支撑辊组B 及C 的偏心环来实现的。
偏心环安装在鞍座的滚针轴承上，因此它比普通轧机的压下螺丝所受的运动阻力矩要小得多；在轧制的过程中也能够很轻便灵活地回转。B 、C 支撑辊组的结构如图2-14所示。
B 、C 支撑辊组偏心环的转动，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(轴及偏心环) ，实现工作辊的压下及抬起。如图2-15所示，双面齿条向上移动时，工作辊则向下进行压下；齿条向下移动时，工作辊则抬起。一般工作辊压下或抬起的距离仅为双面齿条上移或下移量的二十几分之一。图2-16为一台ZR24-14轧机的压下齿条移动量与轧机压下量的关系曲线。扇形齿轮回转角度大约在70°左右。
图2-14 B、C 支撑辊组结构图
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
图2-15压下机构示意图
早期的森吉米尔轧机是采用电动压下机构进行压下的。电动机传动一根蜗杆，蜗杆旋转带动蜗轮转动，蜗轮转动使处于蜗轮中心的双面齿条作上下移动。
现代森吉米尔二十辊轧机都采用液压压下机构调整轧机的开口度。由机架上面的前后两个液压缸活塞杆直接驱动压下双面齿条，齿条使固定在B 、C 支撑辊组偏心环两端的扇形齿轮回转。图2-15中，背衬轴承中心02，绕鞍座环的中心01转到03的位置，背衬轴承的轴线向下移动了一个距离，同时也将第二中间辊及第一中间辊向下推动了一个距离，达到工作辊压下或抬起的目的。工作辊压下或抬起的量，与压下双面齿条的移动量是一种非线性的关系，与二十辊轧机的几何结构有关。
B 轧制线标高调整机构
轧制线标高调整，是通过转动两个下部中间支撑辊组F 、G 的偏心轴来完成的(图2-17) 。
图2-17轧制线标高调整机构
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。随着工作辊、中间辊和支撑辊的磨损与重磨，必须随时进行轧制线标高的调整。调整的方法是：移动机架下面的一根双面齿条，使固定在F 、G 支撑辊偏心轴一端的扇形齿轮回转，支撑辊背衬轴承便向上或向下移动，下工作辊随之向下或向上移动，以保证轧制线标高不变。这样工作辊的端面支撑在其各自的止推轴承上；其次是对称调整辊缝，以利于穿带和工作辊插入。同时，从轧制开始到轧出成品规格，不需要再次调整下部轧辊组，便可得到轧制压下的全部行程。
F、G 支撑辊结构如图2-18所示。 、 ’
图2-18 F、G 支撑辊组结构图
1-背衬轴承；2-鞍座；3-偏心环；4-心轴；5-扇形齿轮；6-键
2．1．3．2辊形调整机构
为了获得有平直的板形和沿宽度方向厚度一致的带材，森吉米尔轧机具有很强的辊形调整机构。辊形调整机构又分径向调整机构和轴向调整机构。
A 径向调整机构
径向调整机构的基本原理是：在支撑辊B 、C 的背衬轴承间的鞍座里，在压下调整机构的内偏心环外，再装上一个外偏心环。该偏心环分别由调整液压缸或液压马达进行单独传动，如图2-19所示。任意一个外偏心环的旋转，都能使支撑辊组的轴产生相应的变形，这就能在一定范围内消除被轧带材局部或整个的厚度不均。
图2-19 径向辊形调整机构
在老式小型森吉米尔轧机上，调整是在支撑辊D 上，并且是在无载荷的情况下来实现的。当然也有一部分小型轧机没有设置径向辊形调整机构，如1985年以前生产的ZR-24型轧机没有径向辊形调整机构。1985年以后美国WF 公司提供给我国西安、大连、北京的三套ZR-24型二十辊森吉米尔冷轧机设置了径向辊形调整机构。
在大中型的森吉米尔轧机上，径向辊形调整是靠两个上部中间支撑辊B 、C 的背衬轴承间的鞍座里的外偏心环来实现的。它叫做“AS-U-ROLL ”辊形调整机构，即在轧制过程中使用液压驱动的辊形调整机构。
B 、C 支撑辊组的鞍座里装置有双重的偏心环。辊组分解图示于图2-20。扇形齿轮1、内偏心环4用键固定在心轴2上，组成压下调整机构；外偏心环5套在内偏心环4和鞍座环7之间，在内偏心环、外偏心环和鞍座环之间装有滚针轴承6，借以减小转动摩擦，用销钉将外偏心环与两侧的扇形齿轮片3连接在一起，组成径向辊形调整机构。每个鞍座处的液压传动的双面齿条通过扇形齿轮片带动外偏心环回转，由于外偏心环相对机架的梅花膛孔是偏心的，因此支撑辊心轴在该鞍座部位产生变形，从而使支撑辊的相应背衬轴承8位置发生变化，通过中间辊使工作辊的相应部分的形状产生变化，以此来达到调整辊形的目的。由于在外偏心环的内外均装有滚针轴承，因此转动外偏心环的摩擦阻力很小，该机构在轧制过程中可以做灵活的微细诃整。
图2-20 B、C 支撑辊组分解图(a)及背衬轴承形状(TNASWH型)(b)
1-扇形齿轮；2-心轴；3-扇形齿轮片；4-内偏心环；
5-外偏心环；6-滚针轴承；7-鞍座环；8-背衬轴承
图2—21径向辊形调整机构传动原理图
1- 减压阀；2-电液换向阀；3-液压马达；4-蜗杆；5-蜗轮；6-丝杠；7-双面齿条
较老的径向辊形调整机构，是在每个调整位置上安装一套液压马达、蜗轮蜗杆减速机来驱动双面齿条上下运动调整辊形的。图2-21为一台ZR-22BS-42" 轧机的径向辊形调整传动机构原理图。液压油经减压阀1减压后通过电液换向阀2进入液压马达3，液压马达轴连接蜗杆4，带动相啮合的蜗轮5旋转，蜗轮又带动中心的丝杠6上下移动，其端部连接的辊形调整双面齿条7也随之作上下运动。这种液压径向辊形调整机构，是采用按钮和机械式指示器来进行调整的，系统的指令响应速度较慢，校正时间较长，灵敏度较低。
新型的径向辊形调整机构，是采用液压缸的活塞杆直接联结双面齿条，用滑杆式控制盘进行控制。图2-22及图2-23为新型径向辊形调整机构示意图及滑杆式控制盘示意图。滑杆式控制盘安装在主操作盘上，起着预置和指示位置的作用。所有这些滑杆的相对位置，可以使操作者一眼就能看出轧辊的形状是水平、凸形、凹形还是斜形。每个滑杆控制器都有各自的指示灯，当调节时指示灯亮，调节指令完成后指示灯熄灭。
图2-22新型径向辊形调整机构
图2-23 新型径向辊形调整机构(Y-Y剖面)
一般在工作状态，凸度调节齿条行程仅限于其行程的1／3～1／2以下，而在换辊时凸度调节可达齿条的全部行程，以便更换支撑辊时将齿条全部退出。
新型装置的指令响应速度更快，校正时间更短，灵敏度更高，重复性更好。另外，该装置能与当今的板形传感器及控制装置联用。
新型的径向辊形调整装置的控制原理如图2-24所示。
指令选择由一套电磁锁紧继电器控制。这样不仅电源接通时可以保持指令控制，无电源时也会因为电磁锁紧继电器储存下了指令选择开关状态，而继续该指令控制。这就防止了凸度调节齿条在重新供电时发生移动现象。
通过液压供油系统上的切断阀，取消液压压力来防止由于通常的伺服阀泄漏而导致的液压缸移动现象，从而使得控制电源切断时，凸度调节液压缸也依然能保持在原位。
每套偏心机构都由操作台面的基准电位计调节，偏心机构的定位由一个直接与凸度调节齿条液压缸相连接的反馈电位计来决定，如图2-24所示。
基准电位计与反馈电位计组成一个桥式电路，两个电位计触点间的电压代表位置误差。放大的差值电压作用于伺服阀，从而使凸度调节齿条液压缸动作，将差值渐缩至零。
AS-U-ROLL 辊形调整机构一般设置在B 、C 两组支撑辊上。1991年日本日立公司制造的K-ZR 二十辊轧机投入运行。该轧机采用了双AS-U-ROLL 辊形调整机构，分别设置在A 、B 和
C 、D 两对辊组上，即轧机上部4组支撑辊均可调整，因此平直度的控制能力较调 B、C 辊组的单AS-U-ROLL 机构增加了一倍。图2-25为K-ZR 轧机和双AS-U-ROLL 调整位置示意图。
双AS-U-ROLL 径向辊形调整机构与单AS-U-ROLL 结构形式完全一样，只是分别设在A 、B 支撑辊组和C 、D 支撑辊组而已。
另一种径向辊形调整机构示于图2-26。液压马达驱动液压缸活塞端部的钩杆1，使鞍座环4及其上的齿片转动，该齿片又带动与其啮合的另一支撑辊上的齿片及鞍座环转动，由于鞍座环有一定的偏心量，从而实现径向调整。
图2—24径向辊形调整装置控制原理图
，
图 2-25 双AS-U-ROLL 调整位置示意图
B 轴向辊形调整机构
轴向辊形调整机构除了可以促使带材沿横向尺寸均匀外，还可以用来消除在轧制过程中由于工作辊弯曲变形而产生的带材边浪。
轴向辊形调整机构的基本原理是：在上下两对第一中间辊上，在相反的两端将轧辊加工成锥形，以其相向或相反的轴向移动来调整重合的平行部分(即有效平面量) 的长度，这样就可以调节带材边部的形状。图2-27为轴向辊形调整机构示意图。
第一中间辊轴向调整提供了用最少的准备时间(轧制两个宽度之间) ，轧制不同宽度、厚度和硬度的钢带的方法。除ZR-32和ZR-34两种机型外，其他1-2-3-4型轧机都可以使用。 较早的轴向辊形调整机构不能在轧制过程中进行调整，而是要在轧制之前预先调整好。轴向移动是由液压马达通过链轮实现的。图2-28为该种轴向辊形调整机构的传动原理图(ZR-22BS-42"轧机) 。上下两对第一中间辊各用一个液压马达拖动，液压马达经过减速装置和链轮的传动，带动螺母旋转≯螺母轴向固定，故与其中心相啮合的丝杠作轴向移动，通过
连杆带动第一中间辊作轴向移动。同时液压马达的旋转，还通过另一组减速装置，把第一中间辊的轴向位移在指示盘上予以显示。指示盘有两组，每组由三块刻度盘组成：一块表示第一中间辊锥形部分的长度；一块表示第一中间辊最大轴向位移量；另一块表示上下第一中间辊相互平行部分的有效宽度值。轧制前，操作员应根据所轧钢带宽度进行手动轴向调整，一般使有效重合宽度值为所轧钢带宽度的80％左右。
图2—26径向辊形调整机构
1-调整辊形的液压钩杆；2-滚针；3-鞍座的滑轨；4-鞍座环；5-背衬轴承；6-偏心套；7-心轴
图2-27轴向辊形调整机构示意图
1- 工作辊；2-第一中间辊；3-工作辊止推轴承
如果轧前预调整不正确，在轧制过程中不得不动用轴向调整机构进行调整，而带负荷整可能会造成轴向调整机构中传动部分某些薄弱零件损坏。
新型的轴向辊形调整机构(图2-29) 可以在轧制过程中进行调整。轴向移动是用液压缸直接推胜第一中间辊(图2-29上图) ，或是液压缸通过连杆机构来推啦第一中间辊(图12-29下图) 。该机构响应速度快，调整时间短。在轧制过程中，当轧制速度大于15.24 m／min 时，就可以带负荷调节。第一中间辊的形状(圆柱部分及圆锥部分长度) 、轴向位移量、平行部分的有效宽度以及调整部分的图形，均可以在主操作台上的计算机终端上显示出来。
图2-28轴向辊形调整机构传动原理图
图2-29新型轴向辊形调整机构传动原理图
2．1．3．3辊径补偿调整机构
由于森吉米尔轧机的机架是一个整体，辊系排列紧凑，压下行程小，当轧辊直径因多次磨削而变小后，即使调节压下和压上机构都不能满足轧辊压紧要求。为了解决这一问题，在 轧机上设有轧辊辊径补偿调整机构。轧机外侧4个支撑辊A 和_H、D 和E 各组成一组辊径补偿调整机构，在无负荷条件下进行调整(图2-30) 。
图2-30辊径补偿调整机构
支撑辊A 、H 和D 、E 与支撑辊F 、G 的结构基本相似，不同的只是偏心距不同，A 、H 和
D 、E 的偏心距较F 、G 的小；另外传动偏心轴的不是F 、G 所用的扇形齿轮，而是一个完整的圆柱齿轮，并且设在轧机传动侧一端的心轴上，见图2-31。
图2-31 A、H 和D 、E 支撑辊组结构图
1- 圆柱齿轮；2-背衬轴承；3-鞍座；4-偏心环；5-心轴；6-键
调整有两种形式。一般小型和中型轧机，由于是进行无负荷调整，所需动力小，因此采用人工手动调整；对于大型轧机则使用电动机进行调整。
A 手动调整机构
支撑辊A 和H 、支撑辊D 和E ，分别在轧机的传动侧用齿轮连接在一起，在操作侧用喷头架中的手柄进行调整，参见图2-32。4个支撑辊的最大调整角度为180°，在轴端以“O ”到“10”分10等份标出，每一等份为18°。标记“O”表示装置完全打开，调到“10”；即旋转180°时，表示装置完全闭合，支撑辊轴承位移量为最大值，即偏心环偏心距的2倍。支撑辊A 和 H、D 和E 两组辊径补偿装置的调整数值应该相同，以保证轧机的对称性。调整角度与背衬轴承的位移量以及与工作辊的位移量的关系如图2-33所示。
图2-32辊径补偿手动调整机构
1-调整手柄；2-中间齿轮；3-圆锥齿轮；4-心轴；5-刻度盘及偏心环
图2-33辊径补偿调整角度与位移量的关系(ZR33-WF-18")
B电动调整机构
一台ZR-22BS-42型森吉米尔轧机的轧辊辊径补偿电动调整机构如图2-34所示。 当需要进行辊径补偿调整时，启动电动机10，经蜗杆减速机9减速后，其输出轴上的小伞形齿轮7带动与之啮合的大伞形齿轮6旋转，与大伞形齿轮同轴的圆柱齿轮5，通过中间齿轮4，分别与支撑辊端的圆柱齿轮3和8啮合，从而使D 和E(A和H) 支撑辊心轴旋转，鞍座里的偏心环旋转，使支撑辊背衬轴衬偏移。调整量经连杆2．传给显示盘1显示出来。
与此同时，传动机构还将辊径补偿量同步地传递给位于轧机操作侧正面的指示盘。支撑辊心轴最大转角为180°，背衬轴承的最大位移量为两倍偏心距，即6.35mm 。辊径补偿调整机构的传动原理如图2-35所示。
2．1．4轧机进出口辅助设备
在轧制第一道时，不管钢带是否轧制，在轧机进出口处都需要有侧导板或立导辊、压板。在轧制时轧机进出口还必须有导卫板、擦拭器等辅助设备，见图2-36。
2．1．4。．1侧导板或立导辊
侧导板或立导辊起固定带材位置的作用，对称地设置在带材的两侧。采用手动丝杠调节开口度，调节时两侧的侧导板或立导辊同时移动，使带材始终处于轧制中心。
图2—34辊径补偿电动调整机构
1-显示盘；2-连杆；3、5、8-圆柱齿轮；4-中间齿轮；6-大伞形齿轮；7-小伞形齿轮；
9-减速机；10-电动机
图2—35轧辊辊径补偿调整机构传动原理图
图2-36轧机进出口辅助设备示意图
l-压板；2-擦拭器；3-立导辊；4-导卫板
一般小型轧机采用铜质的侧导板，大中型轧机采用立导辊。立导辊为淬火的钢辊筒，两侧各数个，对称布置，使其与带材边部产生尽可能小的摩擦力。在ZR-24型轧机上；侧导板和立导辊都有采用的。
2．1．4．2 压板
压板为液压操作，液压缸设置在机架上方。压板的作用是将带材固定在侧导板或立导辊内；在轧制过程中给带材一个辅助的后张力；擦拭带材表面，防止带材表面的污物进入轧机。
压板分上压板和下压板，压板的贴面材料与带材的接触面需产生尽可能大的摩擦力，而且不能擦伤带材表面。现在使用的最好的材料是硬杂木，如桦木、枫木，或层状酚醛塑料、胶木。也可以使用盖有帆布或毛毡的压板，这种材料具有较好的寿命，又因为它是多孔结构，因此容易粘附轧机外部或坯料上的砂粒杂质污染物。
2．1．4．3 导卫板
导卫板设置在轧机进出口辊缝的上下两侧，左右对称。
导卫板的作用，首先是保护中间辊及背衬轴承不因断带而损坏；穿带时，引导带材头部顺利通过轧机辊缝；同时使冷却介质准确地送到辊缝，以便最大限度地带走轧制时产生的变形热。
2．1．4．4擦拭器
轧机在轧制时，由于大量的冷却介质及润滑油在轧机中循环，因此森吉米尔轧机在出人口均装有带材擦拭器。
在实际轧制中，只有出口处擦拭器起作用。进口处的擦拭器仅起一把刷子的作用，在带材进入轧机之前，达到清除一些杂质和在轧机转动之前封闭冷却介质的作用，使其不流向开卷机。往往在轧制开始之后，进口侧的擦拭器便抬起。
出口处擦拭器在每个轧制道次中能使带材表面洁净。这点在轧制薄带时更为重要，特别是以矿物油为冷却介质的轧机，如果大量的轧制袖在带材的表面被带入卷取机，卷取过程中容易发生滑带事故，影响生产。
擦拭器有带式和辊式两种型式。机架两侧各设两对，用液压缸夹紧。
图2-37带式擦拭器
1-支架；2-青铜槽；3-软管
图2-37所示的为带式擦拭器，是由带有直条纹的耐油橡胶管或聚四氟乙烯管，装在可移动的青铜或铜质槽内构成的。擦拭器软管可以是圆形的或方形的。方形擦拭软管可以使用两个面，圆形软管可以转动4个方位使用之后才更换。
带式擦拭器在实质上是用软管刮去带材表面的冷却介质，软管在带材表面滑动，容易损坏。通常引起过早损坏的原因是由于松弛或断裂的带材边缘造成的，带材边缘往往会割坏擦拭器软管。
辊式擦拭器如图2-38所示。辊式擦拭器实际上是两对挤干辊，分别固定在框架上。挤干辊的水平度和平行度可进行手动调整。下方的两个挤干辊与轧制线标高一致，不能上下移动；上方的两个挤干辊框架两端连接有液压缸，控制上挤于辊抬起或压下。 挤干辊有采用钢质辊的，也有采用橡胶辊面的。
亦有带式擦拭器和辊式擦拭器联合使用的情况，见图2-39。挤干辊靠近轧机，擦拭软管则布置在轧机外侧。
图2-38辊式擦拭器
1-液压缸；2-机架；3-调整机构；4-轴承；5-擦拭辊
图2-39联合擦拭器
一般小型轧机多采用带式擦拭器，大中型轧机采用辊式擦拭器。
部分采用带式擦拭器的轧机没有单独的压板装置。在第一道轧制时，用轧机入口侧的带式擦拭器代替压板装置的作用。首先将擦拭软管从金属槽中取出，在擦拭器位置带材的上下各放置一块压板，用擦拭器的液压缸将其压紧，作为压板装置使用。
2．1．5 张力计和导向辊装置
轧机两边各设置有一套张力计和导向辊装置。装置包括一个大直径的外侧导向辊、内侧小直径的张力计用辊(测张辊) 以及两个压力传感器，见图2-40。
图2-40张力计和导向辊装置
1-导向辊；2-张力辊；3-压力传感器
导向辊装在耐磨轴承里，带材在导向辊上的包角是随卷取机上带卷直径变化而变化的，但是它使内侧测张辊上带材的包角固定不变；另外，它为AGC 脉冲测速计提供一个稳定的支撑点。测张辊也装在耐磨轴承里，并被装在压力传感器上。
压力传感器装在测张辊的轴承下。每个压力传感器测定带材张力T 作用在测张辊上的合力R 的垂直分力Y 的一半，带材在测张辊上的包角为180°-α。由图2-40可知：
由于α角不变，即1／sin α为一常数，所以压力传感器测得的压力Y 与带材的张力T 呈线形关系。可以用传感器输出的压力来表示卷取张力，并对张力进行调整控制。张力指示仪表成对地安装在主操作台上。另外，每个传感器都有它自身的指示仪表，操作者可以借助仪表观察到带材前边(操作侧) 和后边(传动侧) 之间的张力差。如果带材前边和后边的张力不相等，操作者可以利用辊形调整机构，使带材前后两边的张力相同：这样可以减少带材的断裂。
现代的二十辊轧机的张力偏差，由于使用张力计，在恒速轧制时可小于±1％，加减速轧制时小于±2％。
在较早的二十辊轧机上没有设置张力直接测量装置，采用卷取机传动控制系统间接调节带材张力，其张力波动范围较大。
2．1．6 主传动
二十辊森吉米尔轧机的主传动，是由直流电动机通过联合齿轮机座和4根万向接轴带动第二中间辊外侧的4根轧辊，其他轧辊均为被动辊，靠摩擦传动。
主电机与联合齿轮机座用齿接手连接。联合齿轮机座是减速机和齿轮机座的联合体。主传动电机轴传动一个轴齿轮，而该齿轮同时传动与其对角设置的另一轴齿轮；这一对呈对角
线啮合的轴齿轮轴的另一端，还有一个节圆直径稍小的轴齿轮，并且在小轴齿轮的上方或下方又啮合了一个相同齿数的轴齿轮，这4个小轴齿轮的输出轴与万向接轴连接。这种传动方式可获得较小的中心距，从而减小万向接轴的倾斜角，使传动平稳。该联合齿轮机座的传动比为1：1 。其结构如图2-41所示。
图2-4l 联合齿轮机座(一)
另外还有其他结构型式的联合齿轮机座。图2-42及图2-43为另外两种联合齿轮机座的结构图。传动为加速传动，具有较小的传动比。图2-42为一台1200mm 二十辊轧机的联合齿轮机座结构图，传动比i=O.78。
连接传动辊和齿轮机座的万向接轴在传动辊侧，为了简化换辊而采用爪式联轴节(图2-44) ，在齿轮机座侧的接轴端头中有一承受轴向力的止推球轴承，该轴向力通过接轴传递给齿轮轴的轴承。
图2-42联合齿轮机座(二
)
图2-43联合齿轮机座(三)
图2-44 卡爪啮合的万向接轴
在小型轧机上，采用带有球支承的球形接轴，使用该万向接轴时必须对轧机及齿轮机座侧的支承处给以循环润滑。
轧机4根传动的万向接轴分为上下两组，它们和上部第一中间辊轴向调整机构接轴一样，均设有气动或液压平衡装置。
范文五：森吉米尔20辊轧机
1森吉米尔轧机在结构性能
1.1森吉米尔结构性能的特点
1.1.1森吉米尔结构性能的特点
(1)具有整体铸造（或锻造) 的机架，刚度大，并且轧制力呈放射状作用在机架的各个断面上。
(2)工作辊径小，道次压下率大，最大达60％。有些材料不需中间退火，就可以轧成很薄的带材。
(3)具有轴向、径向辊形调整，辊径尺寸补偿，轧制线调整等机构，并采用液压压下及液压AGC 系统，因此产品板形好，尺寸精度高。
(4)设备质量轻，轧机质量仅为同规格的四辊轧机的三分之一。轧机外形尺寸小，所需基建投资少。
1.1.2森吉米尔冷轧机单机架可逆式布置
森吉米尔冷轧机基本上是单机架可逆式布置，灵活性大，产品范围广。但是亦有极个别呈连续布置的森吉米尔轧机，如日本森吉米尔公司1969年为日本日新制钢公司周南厂设计制造的一套1270mm 四机架全连续式二十辊森吉米尔轧机。该轧机第一架为ZR22-50" 型轧机，其余三架均为，ZR21-50" 型轧机，轧制规格为O. 3mm31270mm不锈钢，卷重22t ，轧制速度600m ／min 。
森吉米尔冷轧机的形式及命名法介绍如下：
最常用的森吉米尔冷轧机形式是1-2-3-4型二十辊轧机。例如ZR33-18″，“Z"是波兰语Zimna 的第一个字母，意思是“冷”；“R”表示“可逆的”；“33”表示轧机的型号；“18″”是轧制带材宽度的英寸数。森吉米尔冷轧机还有1-2-3型十二辊轧机，但是1-2-3型森吉米尔冷轧机在1964年以后就不再生产制造了。
森吉米尔冷轧机1-2型六辊轧机，由2个传动的工作辊和4个背衬轴承辊装置组成。
基本型号是森吉米尔冷轧机的基本设计，轧辊布置的几何尺寸提供轧机具有最小直径的工作辊。派生型号实质上是围绕工作辊直径及轧机开口度的变化而出现的。 ZR21A：单个“A”只出现在ZR21A 中，它表示该轧机的工作辊直径是66～76mm ，小于基本型ZR21的工作辊直径。
ZR21AA ：“AA”只出现在ZR21AA 中，它表示该轧机的梅花膛孔位置、中间辊尺
寸与基本型完全不同，并且偏心量也比基本型的大。因此该轧机的工作辊直径比ZR21A 的更小。
ZR21B 、ZR22B 、ZR23B 、ZR33B 、ZS07B ：单个“B”表示轧机梅花膛孔的垂直距离比基本型的稍大，允许工作辊直径稍稍加大，而所有中间辊尺寸与基本型相同。 ZR21BB：“船”表示轧机梅花膛孔位置及轧辊尺寸与单个“B”的轧机相同，只是偏心量加大，以便能够增加工作辊的开口度。
ZR23C、ZR33C ：单个“C”表示在该轧机的“B ”辊和“C”辊设计了AS-U-ROLL 辊形调整装置。以前该型号轧机只有“A ”辊、“D ”辊有手动辊形调整装置，或者没有。
ZR23M ：“M”表示该轧机梅花膛孔位置不同于基本型，有一个特别大的工作辊。该轧机对有色金属轧制有利。
ZR23D ：轧辊直径的附加变化不被A 、B 、M 型所覆盖，其直径在B 、M 型轧机之间。 ZR21MB：“MB”表示该轧机梅花膛孔位置与基本型不同，有一个特别大的工作辊；另外边部偏心调整量比基本型有所增大，以便获得更大的轧辊使用范围。 ZR22N：“N”表示该轧机为了特别的用途而有更大的工作辊。
ZR22S：“S”表示该轧机的梅花膛孔的距离和所有的轧辊的尺寸都比基本型加大，以便能够使“S”轧机最小的轧辊可以给基本型轧机使用。
ZR33W：“W ”表示该轧机提供特殊设计的AS-U-ROLL 形状控制，以便轧制有严格楔形要求的带材。
ZR33CW、ZR23SC ：此种有两个字母的组合，通常表示这两个单字母型号的组合特点。
1.1.3目前森吉米尔轧机的发展水平
(1)轧制带材最大宽度。目前轧制带材最宽的是法国的一台ZR22-80型轧机，轧制宽度最大为2032mm 的软钢及硅钢，厚度偏差为±O.005mm 。
(2)轧制带材最小厚度。轧制带材最小厚度与其宽度和钢种有关。美国轧制硅钢最小厚度为O ．002mm ，其宽度为120mm 。日本轧制不锈钢，当宽度为1220mm 时，最小厚度为 O．127mm ；宽度为200mm 时，最小厚度为O.01mm ；轧制有色金属时，最薄可达O.0018mm(ZR32-4 1/4型，轧制紫铜) 。
(3)轧制速度。美国的ZR21-44型轧机轧制低碳钢的最大速度达1067m ／min ；美国、日本等国轧制硅钢及不锈钢的ZR21型轧机轧制速度可达800m ／min 。
一套完整的二十辊森吉米尔轧机，一般包括轧机工作机座、卷取机、开卷机及上料喂料机构、AGC 系统、液压系统、冷却系统、排油烟系统等部分。
图1.1为一台五工位的ZR-33WF-18型森吉米尔冷轧机机列布置图。
图1.1森吉米尔冷轧机机列布置图
2机架
2.1工作机座
2.1.1工作机座
森吉米尔轧机的特点之一，是机架为一个整体铸(锻) 钢件，并和齿轮机座安装在同一底板上。作用在工作辊上的轧制力，通过中间辊呈放射状分散到各支撑辊装置上，而各支撑辊装置为多支点梁的形式，将轧制力沿辊身长度方向传递给整体机架。该种形式的轧机的刚度高于其他形式的轧机。如：轧制同样规格带材的四辊冷轧机的刚度为4000kN ／mm ，Sundwig 四柱式二十辊冷轧机的刚度为4000～5000 kN／mm ，而Sendzimir 二十辊冷轧机的刚度则为5000-6000kN ／mm 。
森吉米尔二十辊轧机结构如图2.1所示。
图2.1森吉米尔轧机结构
2.2机架
2.2.1 机架
森吉米尔轧机机架，是在整体铸钢件中加工出8个梅花状通孔，用以安装支撑辊装置；与梅花通孔垂直的侧面开有通过带材的四棱锥形窗口。分散传到各支撑辊装置上的轧制压力，在8个梅花状通孔位置被整体机架所吸收。森吉米尔轧机机架于20世纪30年代末40年代初设计出来时，仅用于十二辊轧机，以及一些非常小的二十辊轧机，如ZR-32型、ZR-34型，为桌面型轧机，其机架形状为立方体形状。
随着轧机的增大，设计者开始削去机架各个顶角，呈多面体形状，见图2-6。目前大多数二十辊森吉米尔轧机仍为这种形状的轧机。
图2.2机架横截面(上部) 受力图
图2.2所示为支撑辊装置作用于机架上的作用力。从上半部分机架受力情况不难看出，B 、C 两处力的作用是使机架顶部向上弯曲，而A 、D 两处的力则给机架以反方向作用。由于B 、C 两处与A 、D 两处的受力大小是不同的，所以需将机架设计成相应的不同形状，以达到均衡受力。
轧制力在轧辊长度方向最终是通过支撑辊装置的轴承座(鞍座) 传递给机架的，机架厚度和形状设计的目的是使机架变形程度最小，受力最为均衡。机架承受的弯曲力矩，从机架边缘到中心是连续加大的，中心部位力矩最大，因此机架的断面也应该是中心部位最大，往两边逐渐变小。
根据机架的受力情况，可以计算出机架梁上的不均匀变形。先由计算机对所有轴承支座受力进行计算，再根据计算结果推出机架的实际模型——最新式的接近于鼓形的机架形状。
2.3轧辊
2．3．1 轧辊系统
二十辊森吉米尔轧机辊系是按1-2-3-4呈塔形布置，上下对称设置在机架的8个梅花孔内。上下两个工作辊分别靠在两个第一中间辊上；上下两对第一中间辊又支撑在3个第二中间辊上；而6个第二中间辊则支撑在外层固定于梅花孔里的8个支撑辊组上。
图2.3机架辊系图之一
图2.4机架辊系图之二
图2.4所示的8个支撑辊组分别是A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 、H ，每个支撑辊的数个短圆柱轴承和鞍座安装在同一轴上。除辊组B 、C 外，其余各支撑辊结构基本相同；
B 、C 辊组视有无径向辊形调整机构其结构有所不同。轧机中心线两侧的4个第二中间辊是传动辊，由电机通过万向接轴来传动。两个工作辊是靠4个传动辊和第一中间辊的摩擦力而驱动的。
8个支撑辊组的心轴及背衬轴承的位置，对机架而言是能够变化的，以准确地控制两个工作辊之间的距离(即轧机辊缝) 。这是森吉米尔轧机的基本控制运动，这种控制是快速的，对轧辊而言是平行的，并且位置非常准确。
2．3．2轧机调整机构
森吉米尔轧机具有多种调整机构。在轧制过程中，通过手动或自动控制系统，可以十分灵活地实现各种必须的调整，从而获得高精度的、板形优良的成品带材。这些调整机构分为3大类：压下调整机构、辊形调整机构、轧辊直径补偿调整机构。
2.3.3 压下调整机构
压下调整机构包括上压下调整机构，即压下机构；下部压上调整机构，即轧制线标高调整机构。
A 压下机构
森吉米尔二十辊轧机的压下，是通过转动两个上部中间支撑辊组B 及C 的偏心环来实现的。
偏心环安装在鞍座的滚针轴承上，因此它比普通轧机的压下螺丝所受的运动阻力矩要小得多；在轧制的过程中也能够很轻便灵活地回转。B 、C 支撑辊组的结构。
B 、C 支撑辊组偏心环的转动，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(轴及偏心环) ，实现工作辊的压下及抬起。如图2.5所示，双面齿条向上移动时，工作辊则向下进行压下；齿条向下移动时，工作辊则抬起。一般工作辊压下或抬起的距离仅为双面齿条上移或下移量的二十几分之一。
早期的森吉米尔轧机是采用电动压下机构进行压下的。电动机传动一根蜗杆，蜗杆旋转带动蜗轮转动，蜗轮转动使处于蜗轮中心的双面齿条作上下移动。
现代森吉米尔二十辊轧机都采用液压压下机构调整轧机的开口度。由机架上面的前后两个液压缸活塞杆直接驱动压下双面齿条，齿条使固定在B 、C 支撑辊组偏心环两端的扇形齿轮回转。
2.3.4轧制线标高调整机构
轧制线标高调整，是通过转动两个下部中间支撑辊组F 、G 的偏心轴来完成的(图
2.5) 。
图2.5轧制线标高调整机构
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。随着工作辊、中间辊和支撑辊的磨损与重磨，必须随时进行轧制线标高的调整。调整的方法是：移动机架下面的一根双面齿条，使固定在F 、G 支撑辊偏心轴一端的扇形齿轮回转，支撑辊背衬轴承便向上或向下移动，下工作辊随之向下或向上移动，以保证轧制线标高不变。这样工作辊的端面支撑在其各自的止推轴承上；其次是对称调整辊缝，以利于穿带和工作辊插入。同时，从轧制开始到轧出成品规格，不需要再次调整下部轧辊组，便可得到轧制压下的全部行程。
F、G 支撑辊结构如图2.6所示。
图2.6 F、G 支撑辊组结构图
1-背衬轴承；2-鞍座；3-偏心环；4-心轴；5-扇形齿轮；6-键
2.3.5轴向辊形调整机构
轴向辊形调整机构除了可以促使带材沿横向尺寸均匀外，还可以用来消除在轧制过程中由于工作辊弯曲变形而产生的带材边浪。
轴向辊形调整机构的基本原理是：在上下两对第一中间辊上，在相反的两端将轧辊加工成锥形，以其相向或相反的轴向移动来调整重合的平行部分(即有效平面量) 的长度，这样就可以调节带材边部的形状。图2.8为轴向辊形调整机构示意图。 第一中间辊轴向调整提供了用最少的准备时间(轧制两个宽度之间) ，轧制不同宽度、厚度和硬度的钢带的方法。除ZR-32和ZR-34两种机型外，其他1-2-3-4型轧机都可以使用。
图2.8轴向辊形调整机构示意图
1-工作辊；2-第一中间辊；3-工作辊止推轴承
较早的轴向辊形调整机构不能在轧制过程中进行调整，而是要在轧制之前预先调整好。轴向移动是由液压马达通过链轮实现的。图2.9为该种轴向辊形调整机构的传动原理图(ZR-22BS-42"轧机) 。上下两对第一中间辊各用一个液压马达拖动，液压马达经过减速装置和链轮的传动，带动螺母旋转≯螺母轴向固定，故与其中心相啮合的丝杠作轴向移动，通过连杆带动第一中间辊作轴向移动。同时液压马达的旋转，还通过另一组减速装置，把第一中间辊的轴向位移在指示盘上予以显示。指示盘有两组，每组由三块刻度盘组成：一块表示第一中间辊锥形部分的长度；一块表示第一中间辊最大轴向位移量；另一块表示上下第一中间辊相互平行部分的有效宽度值。轧制前，操作员应根据所轧钢带宽度进行手动轴向调整，一般使有效重合宽度值为所轧钢带宽度的80％左右。
如果轧前预调整不正确，在轧制过程中不得不动用轴向调整机构进行调整，而带负荷整可能会造成轴向调整机构中传动部分某些薄弱零件损坏。
新型的轴向辊形调整机构如图2.10，可以在轧制过程中进行调整。轴向移动是用液压缸直接推胜第一中间辊，或是液压缸通过连杆机构来推啦第一中间辊。该机构响应速度快，调整时间短。在轧制过程中，当轧制速度大于15.24 m／min 时，就可以带负荷调节。第一中间辊的形状(圆柱部分及圆锥部分长度) 、轴向位移量、平行部
分的有效宽度以及调整部分的图形，均可以在主操作台上的计算机终端上显示出来。
图2.9轴向辊形调整机构传动原理图
图2.10新型轴向辊形调整机构传动原理图
3测厚仪
3.1测厚仪
3.1.1测厚仪
测厚仪用来在线测量轧制前后带材的厚度，并以电信号的形式输出。该电信号输给显示器和自动厚度控制系统，以实现对带材的自动厚度控制。二十辊轧机使用的测厚仪分为接触式和非接触式两大类。
3.1.2接触式测厚仪
带材厚度的测量，首先是使用接触式测厚仪进行直接的测量。早期的接触式测厚仪具有结构简单、坚固、造价低廉、操作方便以及不需要材质补偿和安全防护等优点，但是测头的发热和磨损、带材的振动都会给测量精度带来影响，致使测量精度低，另外也容易造成带材表面划痕。当被测带材速度大于10m ／s 、厚度小于0．1mm 时，这种测厚仪便不能使用，所以老式的接触式测厚仪逐渐被非接触式测厚仪取而代之。但是人们对接触式测厚仪的研制并没有终止。
1965年，德国人费里得里希2福尔默先生(Vollmer)成功地研制出了用于冷轧机的高精度接触式测厚仪，并且很快就在世界范围内得到广泛的应用。1985年VOLLMER 公司还在上海设立了VOLLMER 产品销售维修站，推广和销售VOLLMER 产品。
VOLLMER测厚仪采用抛光过的金刚石测头，并将厚度信号转化为频率信号。每1肛m 厚度发出200个电脉冲，故灵敏度极高。该测厚仪设有三度随动器、空气压缩弹簧来保证测压头与带材表面垂直，以轻度接触进行工作，除轧制0．001mm 的铝带时其表面有痕迹(不是划伤) 外，其他无痕迹出现。为保证测量环境温度有最大的稳定性，测厚仪上装有电控加热器，通常情况下测量温度变化可以控制在±0．5℃。当测量带材温度高于65*(2时，附设在触头前的气动喷嘴在逆带材运行方向直接向带材喷吹气流，使触点温度保持恒定。测厚仪设有断带保护装置，当发生断带时，测厚仪能快速退出带材位置。测厚仪设有回零系统，每当测厚仪从带材上退出后，便对零点进行校对，若必要可予以校正。
VOLLMER测厚仪不受轧制速度及轧制厚度的限制；测量精度高，达0．25~m；系统响应快，响应时间为7．5ms ；VOLLMER 测厚仪的厚度信号是以电频信号形式输出的，所以能够很好地用于自动控制及显示。因此，VOLLMER 接触式测厚仪得到了迅速发展和广泛的使用。
一台VBMl076型VOLLMER 接触式测厚仪的相片。厚度测量范围0．02～8ram ；测量深度100mm ；带材速度不限。这种带材厚度测量仪特别适用于以最小误差轧制高级材料的最精密的轧机。
VOLLMER 测厚仪有两个微型钻石测头，每个测头有两个微型触角，这些触角相互配合工作。用于厚度在2mm 以下的带材时，采用两个微型触角20MUBE 进行工作；用于厚度在2mm 以上带材时，上部采用一个测量模块20MOBE ，下部采用一个20MUBE ；电缆接头有保护软管。
4. 开卷机
4.1开卷机
4．1．1开卷机
森吉米尔轧机的开卷机与其他类型轧机的开卷机没有什么区别，开卷机的型式是通用的。
开卷机卷筒的胀缩，在小轧机上可以采用手动来完成，一般采用液压胀缩卷筒。卷筒轴芯采用单锥体或双锥体，在轧制带材宽度较小的轧机上采用单锥体四棱锥，在宽度较大的轧机上采用双锥体四棱锥。
开卷机一般为非传动的，仅设置一个点动传动装置，以便将带材头部送出。点动传动装置由一台交流齿轮电机和一个离合器组成，可做正、反向点动。
开卷时的后张力由一个水冷气动制动器提供。调整施加在制动器上的空气压力，从而使带卷在卷径逐渐变小的过程中保持张力恒定。
开卷机机架上设有由液压操纵的压辊，压紧带卷不让带卷松卷。压辊为非传动的自由辊。
为了使带卷始终保持在轧机中心的位置，部分开卷机采用浮动开卷，设有自动对中定位装置，它配有单独的电源、测头等(装在与其相邻的喂料机上) 。
4．2上料机构
4．2.1上料机构
开卷机上料机构有多种形式，常见的有上料小车、固定上料装置、开卷箱等。4.2.2上料小车
大型轧机上一般多使用上料小车上料。上料小车与卸料小车结构形式基本一样，包括带卷升降机构和横移机构两部分。”
升降机构为液压传动，支座由两个非传动辊子组成，带卷支承在辊子上。 横移机构亦为液压传动，并设有放置2～3个带卷的鞍座。
4.2.3固定上料装置
在中小型轧机上，由于带卷宽度不很大，当使用浮动开卷机开卷时可以使用固定上料装置上料。
固定上料装置无横移机构，液压缸托起带卷上升或下降，使带卷中心对准开卷机卷筒，开卷机移动将卷筒穿进带卷中心。支座由两个辊子组成，其他结构同上料小车。
4.2.4开卷箱
个别森吉米尔轧机使用开卷箱上料。开卷箱可以将带头直接送到喂料机，采用开卷箱时不需要有开卷机。
带卷用吊车吊到开卷箱内的两个座辊上，其中一个座辊可以用人工或电动机进行传动，将带卷头部送到喂料装置。在喂料装置工作向前移送带材之后，用离合器将传动的座辊与传动机构脱开成为自由辊，此时带卷靠喂料机构往前移送带材而使带卷在座辊上旋转。在开卷箱两侧设有液压缸推动的推板，将带卷控制在轧制线中央。 开卷箱结构简单，造价低，但是对于厚度小于2．5～3mm 的带材不宜使用，特别是当带材板形不好时更不能使用，因为开卷箱内开卷时由于板形的原因，带卷会左右窜动，外层带材松开，带材较薄时承受不住侧向推力，造成带材卷边甚至撕裂，而不能进行轧制。
4．2．5喂料机构
喂料机构是将装在开卷机上的带卷头部从开卷机上引出，将其矫直，并且从机前卷取机卷筒上方越过，送入轧机，一直送到机后卷取机，或者送到机前卷取机卷筒进行重新卷取。如果在矫直设备后设有液压剪时，带材可以在此进行切头。 喂料机构包括刮板、直头机及上摆式导板台。
森吉米尔轧机的刮板式直头机主要有两种形式：刮板式三辊直头机和刮板式五辊矫。
中小型轧机一般采用刮板式三辊直头机。刮板装在直头机人口侧，液压缸动作使导板升到开卷位置；可伸缩刮板在液压缸作用下使开卷刀伸向带卷；开卷机转动将带头从导板上引向直头机。直头机由两个压紧辊和一个弯曲辊组成。下压紧辊为传动辊，固定不动；上压紧辊和弯曲辊为非传动辊，由液压缸带动可以上下移动。当带头进人压紧辊后，液压缸带动上压紧辊压下夹持带头向前移动，同时弯曲辊向上移动将向下弯曲的带材头部向上弯曲变形而被矫平，弯曲辊液压缸配有行程调节器。直头机出口侧设有上摆式导板台。导板台的活动由导板摆动和伸缩两个动作组成，均由液压缸完成。导板台从直头机跨过机前卷取机一直伸到轧机，将矫直的带头引入轧机。导板台表面衬有聚氨酯板，以尽量避免划伤带材。当第一道轧制或倒带完成后，导板台缩短并上摆到高位。
三辊直头机的另一种形式如图2-59所示，并带有液压剪。
一般大型的轧机采用刮板式五辊矫直机喂料。它同样包括刮板装置和上摆式导板
台。五辊矫直机由一对夹送辊和5个矫直辊组成；7个辊子均为传动辊；上夹送辊可以在液压缸作用下抬起或压下；下部3个矫直辊位置固定，而上部两个矫直辊则在液压缸控制下可以上下移动，以调整矫直弯曲量将带材矫直。
5. 板形控制
5.1板形控制
5.1.1板形控制
板形控制的目的是要轧出外形平直的带材，即带材的平直度控制。
平直度是表示带材在没有外力作用时，失去平坦的外形表面特征而出现浪形、翘曲等形状缺陷的指标。产生平直度缺陷的直接原因是轧制时带材在宽度方向上变形不均匀，在带材宽度方向产生相互作用的内应力，当内应力达到一定量时，带材的受压部分就会失稳而造成浪形。 ‘
带材在冷轧过程中，由于带材的宽厚比很大，所以在轧制过程中，基本没有宽展发生。带材厚度的变薄，完全转换为带材长度的增长。如果带材在整个宽度方向上，均匀地按比例减薄，那么，成品带材表面将是平坦的。如果在轧制过程中，带材在宽度方向的某个部位(边部或者中部) 变形量大，那么，成品带材相应部位的轧出长度相对就较长，该部位就会受到相邻部分带材限制其伸长的压应力，当该内应力达到一定值时便会出现平直度缺陷(边浪或者中浪) 。因此，带材沿宽度方向各点的相对伸长率LXL ／L 是衡量带材平直度的标志。
5.2平直度
5.2.1平直度
平直度的定量表示方法主要有两种：
(1)翘曲度A
(2)相对延伸差e
现在用户对带材平直度的要求越来越高，普遍使用要求严格的相对延伸差e 来表示平直度。
平直度缺陷主要有边浪、1／4中浪、中浪、侧弯等。各种缺陷可以叠加。 带材横断面张力的分布可通过板形仪来进行检测。
森吉米尔轧机，辊形的调整手段较多，只要知道了出口侧带材横断面上的张力分布状况，即可进行调整。
一般在小型轧机上不设置板形测量仪，仅根据张力测量辊上的张力计读数，或者根据操作工用棍子敲打带材各部位，检测带材的边部与中部的张力是否一致，通过调整辊形调整机构，使带材横向各部位的张力一致。由于森吉米尔轧机的刚度大，调整手段多，手工检测的方法在中小型的轧机上，基本能满足需要。比如武汉的几台ZR-22BS-42"~机，也并没有装备板形仪。
但是，大型轧机由于轧制的带材宽度大，以及一些对带材板形要求非常高的中型轧机，往往都配备板形仪及板形自动控制系统。
板形测量仪分为接触式和非接触式两种。在冷带轧机上多采用多段测量辊形式的接触式板形测量仪。 ‘
多段测量辊式板形测量仪，包括板形测量辊、信号处理装置、带材应力分布及板形曲线显示器。
一般的多段板形测量辊是将张力测量辊作成宽度大约为50ram 的若干圆环连接而成的。每个圆环内装有4个互为90*的磁压力传感器。轧制时测量辊与带材一起运行，在带材张力的作用下，发出电磁信号，信号的强弱反映了带材压紧辊面张力的大小。将电磁信号处理后可以得出各圆环的应力和应力偏差值。各段圆环应力偏差值组合，即反映了带材在其宽度方向上应力分布的不均匀，因此就反映了带材宽度方向上变形的不均匀。
测量辊将测量出的应力的模拟值进行放大，经旋转变换器输送到板形控制计算机进行处理，然后对板形进行调整并显示带材的应力分布及板形曲线。
一般所采用的板形仪只能在比较狭窄的测量范围内正常工作，因而采用两种测量辊。或是在张力小和包角小，或是在张力大和包角大的情况下使用，可以达到较高的精度。但在前一种情况下，当带材速度较高时，会由于空气涡流或振动等原因，造成带材和测量辊接触不佳。
另一个问题在传感器和测量辊的接点。在带材的压力下，测量辊会产生微小的弯曲，这种弯曲会给传感器增加干扰力和干扰力矩，而造成测量误差。测量辊弯曲干扰。 再一个主要问题是将测量值送到板形控制计算机的方式。因为是采用接触式的输送方法，所以有输出部件磨损而造成的维修工作量。
近年来，德国西门子(SIEMENS)公司研制出一种新型高精度板形测量辊，以及控制系统——西门子新BFI 板形控制系统。
新型测量辊采用整体实心辊；利用晶体的压电效应测量压力；测量放大器中的电
容可以自动适应测量的工作压力；采集的数据在测量辊中已被数字化，并以光信号的形式输送到板形控制计算机。
6. 轧机润滑
6.1轧机润滑
6.1.1冷却系统的作用
轧机润滑一冷却系统有两种作用，即润滑作用和冷却作用。轧机润滑又包括轧机工艺润滑及支撑辊背衬轴承润滑两部分。
对于矿物油润滑一冷却系统，工艺润滑、背衬轴承润滑、带材及轧辊冷却是用一个系统完成的。而对于采用乳化液进行润滑一冷却的系统，只能完成轧制工艺润滑及带材、轧辊冷却，背衬轴承润滑是由一个独立的油雾润滑系统来完成的。
6.1.2工艺润滑
首先，工艺润滑能保证减小轧制变形区接触表面的摩擦系数，从而降低轧制压力和轧制功率消耗，使轧件易于延伸。
其次，工艺润滑能防止带材粘在轧辊上，以减小轧辊的磨损，保证轧材表面的最佳粗糙度和清洁度。
附着在轧材表面上的油膜，能部分地保护轧材在卷取成卷时免受损坏。
6.1.3背衬轴承润滑
森吉米尔轧机的特点在于小工作辊上产生的轧制压力，通过一系列较大的支撑辊，最后通过背衬轴承将力传送到机架上。固此背衬轴承非常重要，直接影响轧机的操作和轴承的寿命。背衬轴承润滑有如下作用：
(1)减小了轴承间连接元件的摩擦；
(2)保护了高精度抛光的轴承表面不受损害；
(3)可帮助轴承里的热量散失掉；
(4)帮助阻止外来物侵入，通过冲洗，清除外来物。
6.2冷却
6.2.1冷却
在轧制过程中，轧件发生塑性变形时，要产生大量的变形热；轧件与轧辊、轧辊与轧辊之间的接触摩擦，也要产生巨大的摩擦热；背衬轴承的转动，要产生摩擦热。假如在无良好的冷却润滑的情况下，这些有害的热能将引起轧辊和带材温度迅速上
升，使轧辊辊形变化、强度及表面硬度降低，不仅影响轧材质量(板形、厚差及表面粗糙度等) ，而且有损坏轧辊及背衬轴承，造成断带的可能。这种情况特别在轧制极薄带时更容易发生。然而，森吉米尔轧机由于其结构的特点热交换受到很大限制，冷却比较困难，所以冷却的作用就显得尤为重要。冷却的好坏在很大程度上，决定了轧制速度的高低，采用循环系统供给工艺润滑一冷却剂，将轧制时产生的热量带走，以维持轧机的热平衡，对森吉米尔轧机至关重要。
6.2.2冷却剂
工艺润滑一冷却剂的基本要求如下：
(1)良好的润滑性，即有适当的油性。在极大的轧制压力下，仍能形成边界油膜，以降低摩擦阻力和金属的变形抗力；减少轧辊的磨损，延长轧辊使用寿命；增加轧制压下量，减少轧制道次，节约能量消耗，提高生产力。 2
(2)良好的冷却能力，即能最大限度地吸收轧制过程中产生的热量，达到恒温轧制，以保证轧辊具有稳定的辊形，使带材厚度保持均匀。
(3)对轧辊和带材表面有良好的冲洗和清洁作用，以去除外界混入的杂质、污物，提高带材的表面质量。
(4)良好的理化稳定性。在轧制过程中，不与金属起化学反应，不影响金属的物理性能。
(5)退火性能好。现代冷轧带材生产，为了简化工艺、提高劳动生产率、降低成本，在需要中间退火及成品处理时，采用了不经脱脂清洗的直接退火的生产工艺。这就要求润滑一冷却剂，不因其残留在带材表面而发生热处理腐蚀现象(即在带材表面产生斑点或留下痕迹) 。
(6)过滤性能好。二十辊轧机都采用高精度的过滤装置来最大限度地去除油中的杂质。此时，要避免油中的添加剂被吸附掉或过滤掉，以保持油品质量。
(7)抗氧化安定性好，使用寿命长。
(8)防锈性能好。对带材在工序间的短期存放，能起到良好的防锈作用。
(9)不含有损害人体建康的物质和带刺激性的气味。
(10)油源广泛，易于获得，成本低。
6.2.3工艺润滑一冷却剂的品种
轧钢工艺润滑一冷却剂可采用矿物油、动物油、植物油，也可以用油和水的混合剂，俗称乳化液。
对于二十辊轧机一般采用矿物油和乳化液，根据轧制工艺而定。
矿物油的润滑性能好，能降低轧制力，延长轧辊寿命，并且能获得良好的带材表面质量。但其冷却能力较差，成本较高。在中、小型轧机，或成品厚度很薄且对带材表面质量要求很高的大型轧机上使用。
乳化液具有良好的冷却能力。因为乳化液中的水分多，而水的热容较油的大2倍，导热系数较油的大4倍，蒸发潜热比油的大10倍，所以乳化液能在极短的时间内吸收大量的热，在大型、高速的轧机上采用较多。采用乳化液作工艺润滑一冷却剂时，二十辊轧机支撑辊背衬轴承则采用油雾润滑，有自己独立的油雾润滑系统。
6.2.4工艺润滑一冷却系统
由于多辊轧机的结构和轧制工艺的特点，一般采用低黏度的矿物油。令人满意的黏度范围在38°。矿物油黏度低会造成钢带表面失去光泽，但是冷却效果好，容易清洗；矿物油黏度高对延长支撑辊背衬轴承的寿命起着很大的作用。目前国内有几台二十辊森吉米尔轧机，轧制时使用的矿物油温度为38～40°。为了充分地冷却辊系和带材，轧制油的流量必须充足。油量的确定应根据带材的材质、宽度、轧制速度、变形量等因素来确定。这诸多因素最终反映到主电机容量上，可根据主电机容量来确定油流量，一般采用的油流量／电机功率的经验值为3L ／(rain2kW)，或稍大一些。国内引进的几套森吉米尔二十辊轧机系统矿物油流量。
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