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中国自主研发的轧制电工钢用新型多辊轧机

随着四个现代化的深入发展,国民经济各领域对电工钢的需求日益发展。尤其是用于各种电机、发电机和变压器铁芯生产的冷轧硅钢片更是电力、电子和军事等工业不可或缺的功能材料之一。冷轧硅钢片生产技术是衡量一个国家钢铁工业发展水平的重要标志,目前国际上只有少数国家掌握了冷轧硅钢片的关键生产技术,各国对其核心技术都严格保密,或沽以重金。
 
为了环保和节能,用冷轧硅钢片代替热轧硅钢片是大势所趋,高牌号、薄规格冷轧硅钢片的需求日益增长。据有关文献报道,为了进一步降低涡流损耗,现大量生产和使用的Hi-B钢厚度是0.27mm0.23mm产品,厚度降低至0.15mm产品是目前主要研究方向。其PI7比最高牌号厚度0.23mm产品的PI7降低50%。无取向硅钢片厚度也从通用的0.5mm0.35mm减薄至0.300.15mm,以进一步降低涡流损耗。
 
新日铁开发的低高频铁损系列硅钢片将热轧板经过高温常化后一次冷轧到0.2mm,最终总压下率达到85%93%,厚度0.15mm产品采用二次冷轧。目前世界上也有用CSP工艺生产0.81.5mm厚的热带卷,然后一次冷轧生产0.150.2mm无取向电工钢,以降低生产成本。
 
另外,一些高频用特殊变压器,需求厚度为0.030.08mm的取向电工钢。
 
综上所述,冷轧电工钢的主要关键设备之一为冷轧机。几十年来,国内多数钢铁厂用于冷轧电工钢的轧机,无论是六辊轧机或20辊轧机几乎都是进口的.只有少数军工及实验室用的多辊轧机才是国产的,如轧制0.003×100mm极薄带的20辊轧机和轧制0.0015×45mm极薄带的30辊冷轧机。
 
本文着重介绍近年来国内自主研发可用于冷轧电工钢薄带生产的20辊轧机和电工钢极薄带生产的集成式多辊轧机。
 
1.用于轧制电工钢薄带的新型20辊轧机
 
1.1 国内外多辊轧机简介
 
自从20世纪初多辊轧机发明以来,多辊轧机得到了长足的发展。尤其是以Sendzimir 20辊轧机、Sundwig 20辊轧机、Fröhling 20辊轧机、Demag 20辊轧机及HZ-20辊轧机(三菱日立)为代表,在冷轧不锈钢、硅钢及其它难变形金属带材生产中得到广泛的应用。
 
据介绍,全世界95%的不锈钢带、硅钢带难变形金属带材都是多辊轧机生产。这些20辊轧机的共同特点是具有小直径的工作辊,较大的辊系刚度,较大的道次压下率及完善的板形控制手段。不同的仅是机架的形式和压下方式。如Sendzimir 20辊轧机机架为整体机架,压下方式为齿轮齿条偏心压下装置;Sundwig 20辊轧机为四立柱上下剖分式机架,四立柱液压压下装置。Fröhling 20辊轧机为两片机架,直接作用式液压压下装置;Demag 20辊轧机和HZ 20辊轧机与Fröhling 20辊轧机大同小异,无实质性区别。
 
国内的大钢厂和有色金属加工厂使用的多辊轧机绝大多数都是从上述外国公司引进的,但在军工和某些研究所使用的小型极薄带材多辊轧机都是国产的。如,轧制厚度为0.0015×40mm极薄带的30辊轧机、32辊、36辊轧机和轧制厚度为0.003×100mm极薄带的20辊轧机。
 
近年来,随着各种薄带材(0.10.3mm)需求日益增长,我国近几年已先后研制成功了1000mm1200mm1400mm新型12辊冷轧机及本文要重点介绍的新型1400mm 20辊冷轧机。
 
1.2    新型1450mm 20辊冷轧机简介
 
应国内某生产厂的要求,国内某企业于2006年~2008年研制成功了一台完全不同于国外现有20辊轧机的全新1450mm 20辊冷轧机,见图1

图1 新型20辊可逆式冷轧机
 
这台轧机的特点是:
采用了与传统46辊轧机类似的窗口式整体机架;
采用了新型小抛物线直接作用式液压压上装置;
采用了两大两小的背衬轴承;
采用上下分开的无鞍座式整体辊箱;
第一、二层中间辊采用了两套集成装置,故第一、二层中间辊可整套一次或二次更换;
第一、二层中间辊都设有轴向移动装置;
⑦轧机窗口中部靠近传动、操作两侧设有固定的平衡座;
上辊箱和上第二层中间辊集成箱采用固定平衡座上的二套4缸式平衡装置,故上、下辊箱和第二层中间辊可整套一次或二次更换、换辊时间仅1h左右;
⑨上辊箱BC背衬轴承内设有偏心式板形调节装置。
 
可以说,这种新型20辊冷轧机,集传统46辊轧机的窗口式机架、2×4八缸式平衡,小车式快速换辊的优点和多辊轧机小直径工作辊、大的辊系刚度的优点,有效、完善地结合在一起而设计研制的一种新型20辊轧机(已申请专利)。
 
这种新型20辊轧机克服了Sendzimir 20辊轧机辊系复杂(鞍座和双偏心机构)开口度小,换辊时间长的缺点(整套辊系更换时间长达68h。克服了Fröhling 20辊轧机和Demag 20辊轧机辊系不能整套更换的缺点,并大大简化了辊系的结构,实现了无鞍座结构。两大两小的背衬轴承设计使背衬轴承接近等寿命,并减小了窗口尺寸和减轻了机架重量。采用了小抛物线直接作用式压上装置,增加了辊系横向刚度,减小了横向厚度偏差,更便于控制板型。
 
另外,该轧机还可根据用户的不同需求采用12/20辊可换辊系的型式生产。
 
2.用于轧制电工钢极薄带的集成式多辊轧机
 
目前极薄带材轧制大多采用20辊轧机及4辊,HC轧机,CVC轧机等轧机。但由于后几种轧机的支承辊均为两点支撑的简支梁结构,受轧制力后产生挠度造成沿带材横断面上不均匀延伸(边缘薄中间厚),并使带材平直度恶化。为解决这一问题,往往在轧机上增设多种板形调节机构,并增大支承辊直径以增加轧机横向刚度。但这无疑增加了轧机尺寸,重量及制造成本,并使轧机越来越复杂化。
 
多辊轧机以其小直径工作辊、大辊系刚度而闻名于世,但无论是Sendzimir 20辊,及Sendwig Frohling 20辊轧机都结构复杂,制造困难,使用和维护成本较高。上世纪七十年代,Sendzimir 公司发明了一种Z-High轧机(其辊系见图2),它既具有普通4辊轧机制造简单,又具有小直径工作辊的优点,日本日立公司制造的UCM轧机也与其类似。但均未解决支承辊两点支承的结构问题。

图2 Sendzimir的Z-High轧机辊系
 
本文介绍的这种集成式多辊轧机,吸取了普通46辊轧机制造方便,维护简单和多辊轧机小直径工作辊及多点支承的背衬辊结构的优点。解决了46辊轧机固有的支承辊偏心对轧材厚度及板形影响的缺点,也解决了传统20辊轧机制造困难,使用维护成本高的缺点。本文介绍一种现已取得中国专利的8/16辊可换可逆式冷轧机,见图3

图3 8/16辊可逆式冷轧机
 
这台轧机的特点是:
采用了不同于传统多辊轧机的背衬轴承辊系结构;
②采用了与传统四、六辊轧机类似的整体机架和小抛物线型直接作用式压下装置;
③采用了集成式多辊辊系,8/16辊二种辊系可换;
④仅上下大支承辊传动,结构简单;
⑤上下大支承辊上的背衬轴承辊结构,消除了46辊轧机因支承辊偏心对厚度和板形影响的缺陷。
 
3.结语
 
综上所述,经过国内广大科技人员的多年奋斗,国产多辊轧机的研究、设计、制造已经达到了一个新的水平。如某国有企业采用的12辊双机架可逆式冷轧机已顺利投产,预计年产量可达2025t薄带钢。另一国有企业用于电工钢薄带生产的1450mm 12辊可逆式冷轧机也正在制造中。
 
鉴于冷轧电工钢带向薄规格和极薄规格发展,很多相关单位正在安排生产、组织产品研发、工艺研究、中试实验。
 
上述新型1450mm 20辊冷轧机、用于轧制电工钢极薄带的集成式多辊轧机,以及其他宽度的同类轧机在开发生产各种冷轧电工钢带方面都有明显的优势及很强的适应能力。希望国内有识之士,大胆采用国产多辊轧机,让它们为冷轧电工钢带发展多做贡献。

关键词:电工钢新型多辊轧机

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