在不锈钢和硅钢扁平材冷轧生产中，与六辊轧机等其他类型的轧机相比，20辊轧机更具有技术方面的优势。然而，由于钢铁企业长期承受着相当大的竞争压力，因此资本支出和运营成本的完善管理至关重要，另外，人为因素和环境因素的挑战，比如安全、污染和能源消耗等，也必须得到一一解决。
为此，国外某工程设备公司研制出了20辊新型设计结构的冷轧机——DMS 20Hi Ecomil l轧机，从而使钢铁制造商能够采用先进的轧制技术生产不锈钢和硅钢产品。
1不锈钢和硅钢轧制与标准碳钢轧制的差异
1）不锈钢轧制相比碳钢轧制的挑战
只能用纯机油作为轧辊咬入的冷却剂和润滑剂以满足带钢表面质量要求2B/2A。
带钢表面质量至关重要，因此必须非常小心，防止轧机辊组或吹扫装置损坏带钢表面。
不锈钢具有高屈服强度和高加工硬化性的特点，为了有效轧制硬质坯料，必须使用小型工作辊，而且要在非常高的开卷和卷取特定张力下进行轧制，并需要配置特定的芯轴设计结构。
由于带钢表面粗糙度低，冷却液黏度高，从而降低了带钢卷取期间的摩擦。因此，带钢吹扫是个关键问题，因为钢卷伸缩时出现的风险会变得非常高。
由于纯机油冷却液的热容量比碳素钢冷却液的热容量低一半，所以冷却液流量必须随着轧制速度的增加而显著增加，才能使带钢温度保持在合理范围内。在轧辊咬入带钢前后，都要使用轧制油进行冷却，因此，对带钢的吹扫比较困难，而且轧机出口会产生大量的轧制油烟。
2）硅钢轧制的挑战
由于材料脆度问题，硅钢板形控制至关重要，主要是对于硅含量高达3.5%或更高的钢种
高温下轧制时，需要控制和均化乳化液冷却剂流动，以及采用先进的辊缝润滑系统。
2新一代轧机
目前，不锈钢和硅钢市场主要带钢宽度为52英寸（1320mm） 和63英 寸（1600mm），以满足不锈钢市场需求和生产率要求。20辊轧机的工作辊非常小，可轧制这种带钢，是唯一可用的轧钢技术。这种轧机技术被称为“密集形”轧制，轧辊为密集形配置，而不是在一个通常的垂直堆栈方式配置，这种排布具有以下特点：
1）在轧制过程中，轧辊辊系压平系统自然压平带钢边缘，为此，必须将第一套中间辊磨成锥形结构，轧制期间，要求第一套中间辊窜辊机构满足轧制条件（轧制速度、入口厚度等）变化
2）由于高压应力的凝聚，导致更换轧辊的次数过于频繁。通常情况工作辊必须每20-30min更换一次，第一套中间辊每4-8h更换一次。
3）由于工作辊的热工能力非常低，在最坏的情况下，沿带钢宽度的轧辊冷却扰动都可导致带钢平直度缺陷或断裂。
3历史背景
上述国外设备公司最新研制开发的20辊轧机主要特点包括提高轧制速度、配置新型带钢吹扫装置设计结构、升级改造烟雾排放系统、以及拥有平直度执行机构和芯轴润滑系统的尖端技术。在新一代DMS 20Hi EcoMil l轧机设计中考虑了诸多改造升级内容：提高安全性能、对操作人员的环境友好并适合人体工学理念，将环境影响降低到最低程度。
新型改造升级旨在降低运营成本，这个问题非常关键，在全球钢铁市场竞争激烈的大环境下尤为重要。
4先进的辊缝润滑和带钢冷却技术
该设备公司对其喷淋系统进行了优化改造，从而改善了沿带钢宽度的流量分布。改进后的喷淋系统只从电机侧喷淋，轧机防溅门可以开着也可以关着，而且无需连接/断开任何软管。冷却液流体可分为三个区域，分别位于轧机入口和出口两侧，以便提高冷却液流量的调节范围。
可以分别单独控制顶部和底部的冷却液流量，可以提高带钢冷却效果，降低带钢吹扫要求，喷淋泵可选用变速马达驱动，因为喷淋泵随轧机停机，因此每年可节电约1100MWh，可节省约77000欧元。
5新型DMS带钢吹扫装置SCP 3.0
为了解决带钢吹扫问题，该设备公司引入了DMS SCP（压力分段控制式）带钢吹扫技术，称为该领域的基本配置，目前已广泛使用压力分段控制式带钢吹扫（移动风箱）技术，并且已经替代了其他设计结构，如大型钢质和青铜质毛毡辊吹扫装置等。
压力分段控制式带钢吹扫装置适用于高速轧制（轧制速度可达1200m/min），即便是轧制薄带钢也可以使用。根据产品大纲，与毛毡吹扫辊相比，每年可增加5%-10%的产能。新型DMS带钢吹扫装置SCP 3.0（见图1）的优点主要有，衬垫轴承支撑在全部辊面上，并相互交错支撑，这种结构大大降低了轧辊与轴承之间的接触压力，从而避免了吹扫辊和带钢上的衬垫支撑形成印痕现象。
6烟气排放
该设备公司还重新设计了烟气罩，新型烟罩可以吸收轧机产生的95%以上的烟尘，并能将厂房内弥散的轧制油量稀释10倍，从而为轧机附近的作业人员创造出更清洁的工作环境和更好的工作条件，操作人员作业空间更安全，地板也不那么湿滑危险。
而且可以选择安装变速电机驱动排放风机，风机可以与轧机一起停机，从而每年可节电约650MWh，可以节省约45000欧元。
与此同时，该设备公司借助这种新型结构设计，对轧机密封性进行了优化设计，特别是侧面密封结构，后侧密封装置固定，而操作员侧的密封装置可以移动，提高了烟气回收效果，同时也减少了外部污染。
7先进的板形控制系统
将第一组中间辊窜动装置及液压缸均设置在轧机传动侧，推动轧辊前后移动，这种设计结构即为著名的“推拉式”系统。目前该设备公司采用如图2所示的另一种方式，称为“推-推”模式，轧机操作员侧和传动侧都布置有液压缸，该设计结构具有以下优点：
1）液压缸和电机侧的轧辊之间无需设置复杂而且脆弱的连接装置；
2）中间辊换辊更加快捷可靠；
3）中间辊与液压缸连接有误时也无火灾危险。
8芯轴自动润滑
鉴于高绕组单位张力引起机械应力，以及带钢轧制高温引起的热应力缘故，几乎每天都需要对张力卷筒芯轴进行润滑，两个芯轴各有30-50个润滑点，每天润滑时间不得少于20min。该设备公司研发出了新型芯轴自动润滑技术，如图3所示。该系统的优点包括：
1）产能约增加2500吨/年；
2）节省润滑油；
3）提高了芯轴锥轴使用寿命；
4）芯棒润滑安全可靠。
9轧机工效性
研究开发通常情况下都可以扩展轧机性能、提高轧机效率，见图4。对于不锈钢轧机，可以非常方便地使用钢卷衬纸，并对其进行更换。另一个关键装置就是主门，在其小门上配备有推缸，以便更容易和更快捷地拆卸工作辊和第一对中间辊。另一个主要功能就是易于维护操作，例如，用高架天车完全拆卸新型防尘罩，以便使用边侧设备。采用轧机后侧的新式平台可以非常方便地连接主轴和小齿轮架，从而使轧机运行更加安全方便。
10结语
综上研发技术，不锈钢和硅钢扁平材冷轧工艺具有以下优点：
1）鉴于节能减排措施的实施，对生产工艺的升级改造，对众所周知的薄弱机械部件进行优化设计以及和对轧机更加快捷的维护保养，使轧机运行成本降至最低；
2）工作环境健康舒适，操作条件人性化；
3）高速轧制薄带钢工艺中配用最适合的带钢吹扫技术，从而生产出高品质表面的带钢；
4）采用最佳轧辊咬入润滑系统以及先进的板形控制技术，使带钢平整度非常好。
对于新建轧钢厂以及旧轧钢厂的改造升级均可以直接应用上述新技术新工艺。
来源：世界金属导报
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