可逆式冷轧设备的制作方法

专利名称：可逆式冷轧设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可逆式冷轧设备，特别涉及一种用于冷轧带钢的可逆式冷轧 设备。
背景技术：
现有的可逆式冷轧设备由主轧机和开卷机、直头矫直机、卷取机、转向装置、液压 剪、测厚仪、除油装置、张力压辊装置、对中装置、送料辊等辅助设备以及联接这些设备的导 板、润滑、液压、除油等附属设备及其电气控制系统构成。其中主轧机为一架四辊轧机或六 辊轧机，张力装置和对中装置布置在主轧机的前侧。这种可逆式冷轧设备最大缺点为成材 率低、能耗大。其中成材率低主要是主轧机没有足够大的刚性其值仅为4000 5000kN/ mm,不能达到自由咬入带钢进行轧制，而必须首先操作主轧机压下装置进行位置控制，抬起 工作辊放大其辊缝，使带钢头部空过直至被卷取机卷取，然后根据轧制程序表设定的轧制 辊缝压下工作辊，进行“有引带”可逆式轧制，直到轧至规定的成品厚度，而由于带钢由厚变 薄整个轧制过程中，无论是正向轧制还是反向轧制，每一卷待轧带钢的头部和尾部始终没 有脱离机前卷取机和机前卷取机，即每一卷带钢都留有一段相当长未经轧制的带头或带 尾，其成材率只能达到85%。为了提高成材率，虽然可以采用焊接引带的方法利用废带钢代 替待轧带钢厚带头或厚带尾，但是这样又造成操作复杂和引带消耗金属的弊端，多少年来 一直困扰着可逆轧机操作。此外，具有四辊轧机或六辊轧机组成的可逆冷轧设备，尤其是六辊轧机其轧辊辊 系在反向轧制时很难稳定。其原因四辊轧机或六辊轧机支撑辊的尺寸都很大，相应轴承座 的尺寸也很大，为了补偿热膨胀和滑行需要，在机架窗口与轴承座之间必须保持有4 5mm 的间隙，在这样大间隙条件下要想保持由工作辊、中间辊或工作辊、中间辊、支撑辊组成的 轧辊辊系在轧制时各个轧辊保持正确位置不偏斜，必须经复杂精确计算使各个轧辊中心线 间具有一定的偏心距△，即轧机只能够在正向轧制保持工作稳定，而在反向轧制则是兼 顾和有条件的。这样，轧机在反向轧制时，一旦轧制压力、轧制速度、前后张力等轧制参数给 定不合适则会发生突然断带。另外，六辊轧机还经常由于中间辊轴向力过大造成轴承早期 损坏，使其轴承大量消耗，到如今还是一大难题。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够进行“无引带”可逆冷轧工艺的 可逆式冷轧设备。本实用新型可逆式冷轧设备，包括主轧机、位于主轧机前侧的机前张力装置和机 前对中装置。其中所述主轧机的后侧还设置有机后张力装置和机后对中装置；所述主轧 机为一架八辊轧机，该八辊轧机中间辊为传动辊，两个下支撑辊传动侧设置有与其偏心轴 联接的、安装在轧机机架上的下轧制线调整装置，该下轧制线调整装置包括箱体、驱动机构 和置于箱体内的两套蜗轮蜗杆传动机构。[0006]本实用新型可逆式冷轧设备，其中所述驱动机构为两个液压马达，所述两套蜗轮 蜗杆传动机构的蜗杆分别安装在与箱体相联的支撑轴承上，其端部与液压马达的输出轴相 连接，所述蜗杆是在同一轴的两端均设有蜗杆螺旋，两端的蜗杆螺旋方向相反并能产生自 锁。本实用新型可逆式冷轧设备，其中所述两套蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮分别通过 花键与两个下支撑辊的偏心轴中的一个联接，所述蜗轮的两端安装在与箱体相连的支撑轴 承上。本实用新型可逆式冷轧设备，其中在所述下轧制线调整装置中还设有事故调整 装置，该事故调整装置为锥齿轮传动机构，所述锥齿轮传动机构的一个锥齿轮安装在所述 蜗杆的两端蜗杆螺旋之间的光杆轴上，另一个锥齿轮的传动轴安装在支撑轴承上，其端部 穿过箱体，该传动轴的端头为四方轴头、或者轴端具有内四方孔或六方孔。本实用新型可逆式冷轧设备，其中所述锥齿轮传动机构的传动速比为1.5
2 5 o本实用新型可逆式冷轧设备，其中所述下轧制线调整装置的箱体包括上箱体和 下箱体，其下分箱体通过均布设置的至少四个缓冲弹簧支撑在所述八辊轧机机架下横梁的 上表面上本实用新型可逆式冷轧设备具有以下优点和有益效果1.采用上述结构，由于主轧机选用了一架八辊轧机，其一一方面不同于四辊轧机 或六辊轧机，八辊轧机的中间辊和支撑辊的直径均比较小，辊系布置为支撑辊相对设置在 中间辊的两侧夹住中间辊，支撑辊形成多点支撑，轧机机架为整体框架型式，即辊系在结 构布置上已保证支撑辊和中间辊的绝对稳定，中心线没有偏斜可能性；另一方面剩下的工 作辊原始位置居中，轧辊尺寸比较小需要热补偿和滑行的间隙比较小仅0. 4 0. 5mm，在进 行轧制时，实际偏移量更小仅0. 2 0. 25mm，偏移力很小既或产生偏斜也微不足道。其二设 置的下轧制线调整装置，能够对轧机下轧制线高度进行先行可靠的调整，使其达到工艺要 求位置，并能够保持与轧机前后辅助设备标准高度相适应，即为能够实现带钢头部穿带时 即同步进行轧制的“无引带”可逆式冷轧工艺提供了先决条件。从而使具有八辊轧机的本 实用新型可逆式冷轧设备，在有效保证轧制稳定性的同时，又满足了轧机咬入条件，工作辊 能够正常咬入带钢头部，降低了轧制成本，还实现了“无引带”可逆式冷轧工艺，提高了带钢 成材率。2.由于在八辊轧机的前、后两侧均设置张力装置和对中装置，所以在进行“无引 带”可逆式冷轧工艺时，无论轧机是进行正向轧制还是反向轧制，其中一侧的对中装置能够 保持被咬入的带钢始终与轧制中心线保持一致，并且张力装置中的压辊能够对待轧带钢产 生一定的后张力，使带钢尾部在失去原有带钢张力的情况下，仍然能够继续轧制进行，从而 进一步提高了带钢成材率，降低了轧制成本，保证了“无引带”可逆式冷轧工艺的质量。3.由于将下轧制线调整装置设计为两个液压马达驱动两套蜗轮蜗杆传动机，两 个液压马达既能够使蜗杆传动机构的调整力比较大，又能够充分利用了蜗杆传动的传动比 大、结构紧凑、传动平稳和具有自锁的特性，平衡两个旋转方向相反的较大地涡轮圆周力， 从而具有上述结构型式的下轧制线调整装置能够实施对下轧制线高度的强力调整，保持下 工作辊的上表面能够维持在工艺轧制线上，为八辊轧机能够在“无引带”可逆式冷轧工艺中得到应用奠定了基础。4.由于设置了具有锥齿轮传动机构的事故调整装置，在下轧制线高度调整过程 中，当调整发生机械事故时，通过手动旋转工具，同样能够通过下轧制线调整装置的两套涡 轮蜗杆传动机构，进行下轧制线高度的强力调整，从而确保了“无引带”可逆式冷轧工艺的 可靠实现。综上所述，本发明基于选用了比四辊轧机或六辊轧机的轧制刚度高的八辊轧机作 为可逆式冷轧设备的主轧机，其纵向刚度达10000KN/mm，通过先行调整下轧制线高度位置， 工作辊能够直接咬入待轧带钢头部，通过张力装置，待轧带钢尾部能够在失去原带钢张力 情况下继续轧制进行，实现“无引带”可逆式冷轧工艺，具有本发明的可逆式冷轧设备及其 生产方法轧制稳定性高，生产效率高，成材率能够提高到95%以上，特别适用可逆式冷轧薄 规格带钢的轧制生产。

图1是本实用新型可逆式冷轧设备布置示意图；图2是本实用新型中轧制线调整装置结构示意图；图3是图3的俯视图；图4是图3中C-C剖视图；图5是本实用新型中主轧机即八辊轧机工作辊与中间辊受力分析示意图。1开卷机，3机前卷取机，8机前对中装置，9机前张力装置，10八辊轧机，10-1压下 装置，10-2上工作辊，10-3上中间辊，10-4上支撑辊，10-5下工作辊，10-6下中间辊，10-7 下支撑辊，10-8轧机机架下横梁，11机后张力装置，12机后对中装置，17机后卷取机，18机 后卸料小车，19机前卸料小车，20箱体，20-1上箱体，20-2下箱体，21蜗轮，22锥齿轮，23蜗 轮，24液压马达，25支撑轴承，26锥齿轮的传动轴，27蜗杆，28缓冲弹簧，29蜗杆螺旋，30支 撑轴承，31支撑轴承。
具体实施方式
参见图1所示，本实用新型可逆式冷轧设备，包括主轧机、位于主轧机前侧的机前 张力装置9和机前对中装置8。为实现“无引带”可逆式冷轧工艺，在位于主轧机后侧还设 置有机后张力装置11和机后对中装置12。所述主轧机为一架八辊轧机10，即八辊轧机具有在轧机机架内的上、下两对沿 水平方向平行设置的支撑辊10-4、10-7，一对上、下工作辊10-2、10-5，及在上、下两对支撑 辊10-4、10-7与工作辊10-2、10-5之间各安装有一中间辊10-3、10-6 ；该八辊轧机10的传 动辊分别是上中间辊10-3和下中间辊10-6，上、下两对支撑辊10-4、10-7旋转方向相反； 根据轧制程序表中设定的各种规格轧制后带钢厚度的不同情况或工作辊和或中间辊因换 辊辊径尺寸发生变化时，为实施下轧制线高度的随机强力调整，在上述两个下支撑辊10-7 传动侧设置有与下支撑辊10-7偏心轴联接的下轧制线调整装置，该下轧制线调整装置包 括箱体20、驱动机构和置于箱体20内的两套蜗轮蜗杆传动机构，下轧制线调整装置安装在 轧机机架下横梁10-8上。为保证驱动机构有足够的传动力，所述驱动机构为两个液压马达24 ；所述两套蜗轮蜗杆传动机构中的蜗杆27是在同一轴的两端均设有蜗杆螺旋29，两端的蜗杆螺旋29方 向相反并能产生自锁，端部与液压马达24的输出轴相联接；所述两套蜗轮蜗杆传动机构中 的蜗轮21、23分别通过花键与八辊轧机的两个下支撑辊10-7中的一个偏心轴联接。如图 2、3、4所示。这样，当需要对下轧制线高度进行调整时，操作驱动机构，两个液压马达24带动 蜗杆27转动，与其蜗杆螺旋29相啮合的两个蜗轮21、23旋向相反的转动，与两个蜗轮21、 23相联接的下支撑辊10-7偏心轴转动，两个下支撑辊10-7以旋转方向相反的相对偏移旋 转，使下工作辊10-5上升或者下降，对下轧制线高度进行先行强力调整，同时被转动的旋 向相反的两个蜗轮21、23能够相互平衡较大的圆周力，使调整后的工作辊位置稳定，从而 既能够满足轧机咬入条件，又能够保持下工作辊10-5的上表面能够稳定的维持在工艺轧 制线上，待轧带钢头部能够直接被工作辊咬入，为八辊轧机能够在“无引带”可逆式冷轧工 艺中得到广泛的应用奠定了基础。同时，在进行“无引带”可逆式冷轧工艺时，无论是进行正向A轧制或还是进行反 向B轧制，每轧制一个道次，位于待轧带钢尾部一侧的机前张力装置9或机后张力装置11 中的压辊能够产生一定的后张力，使待轧带钢尾部脱离开卷机1或机前卷取3机或机后卷 取机17后，原有带钢失去开卷机或卷取机所施加的卷取张力的情况下，待轧带钢尾部具有 后张力，仍然能够继续进行轧制，并且位于待轧带钢头部一侧的机前对中装置8或机后对 中装置12中的立辊又能够保持被咬入的带钢始终与轧制中心线保持一致。为八辊轧机能 够在“无引带”可逆式冷轧工艺中应用提供了可靠保证。为了保证上述下轧制线调整装置在调整使用过程中出现事故的情况下仍然能够 对下工作辊高度进行调整，还设有事故调整装置，该事故调整装置为锥齿轮传动机构。所 述锥齿轮传动机构的一个锥齿轮22套装在所述蜗杆27的两端蜗杆螺旋29之间的光杆轴 上用键联接并轴向固定，另一个锥齿轮的传动轴26安装在支撑轴承31上，其端部穿过箱 体20，该传动轴26的端头可以是四方轴头，也可以是具有内四方孔轴头或六方孔轴头。齿 轮传动机构的传动速比为1. 5 2. 5，一般选择传动速比为2即可。这样，当发生机械事故 时，将扳手等手动旋转工具与锥齿轮传动轴26的四方轴头或内四方孔轴头或六方孔轴头 联接，驱动锥齿轮传动机构转动，同样能够带动下轧制线调整装置中蜗杆27转动，两个蜗 轮21、23转动，两个下支撑辊10-7相对偏移旋转，下工作辊10-5上升或者下降，进行下轧 制线高度的强力调整。如图3、4所示。为了能够安装，上述下轧制线调整装置中的箱体20可以设计为分箱结构型式， 即下轧制线调整装置中的箱体20包括上箱体20-1和下箱体20-2，上分箱体20-1、下分箱 体20-2可以在两个蜗轮21、23连心线的水平面上进行分箱，两者用螺栓联在一起。其中 蜗杆27的两端部分别与位于下箱体20-2外侧的两个液压马达24的输出轴相联接，锥齿轮 传动轴26端部穿出下箱体20-2 ；下分箱体20-2通过至少四个均布设置的缓冲弹簧28支 撑在所述八辊轧机机架下横梁10-8的上表面上。缓冲弹簧28具有支撑作用，能够减震，特 别是在更换下支撑辊10-7时增加了支承点，能够方便换辊操作。上述支撑轴承均可以选用 滚动轴承。为说明本实用新型可逆式冷轧设备稳定性，现以1450八辊轧机为例，分析如下从八辊轧机辊系结构可知工作辊、中间辊和支撑辊的辊径均比较小，工作辊直径在270 310mm或者甚至更小；工作辊原始位置居中，不受轧制方向限制；中间辊被夹持在 两支撑辊之间，在辊系结构布置上已经保证轧制绝对稳定的要求；中间辊、支撑辊的轴承座 均不需要热补偿，也不会产生偏斜，只剩下工作辊轴承座横向尺寸需要的热膨胀补偿和装 配需要的少量间隙补偿，其值为0. 4 0. 5mm之间。在中间辊为传动辊条件下，工作辊相对 轧制中心线向钢带运动方向F反向偏移，偏心距A为0.2 0.25mm，如图5虚线所示。对于单个工作辊而言，两个大小相等方向相反的水平力Q形成的力矩与1/2轧制 力矩相平衡，其水平方向力Q总和为0，而卷取机对带钢施加卷取张力产生前张力T1和后张 力T2，对工作辊产生的张力差AT = T1-T2应由上、下工作辊各承担一半，如图5所示。常规情况下，工作辊水平偏移力F，可用近似公式计算最大轧制力P所产生的工作 辊水平偏移力F，即F = PX A / (R1+R2)，同时满足A T > 2XF的条件，即卷取机对带钢施 加水平偏移力T大于两倍的工作辊水平偏移力F式中取工作辊相对中间辊的最大轧制压力P = llOOOkN、工作辊相对中间辊的偏 心距A = 0. 25、工作辊半径Rlmin = 135mm、中间辊半径R2min = 245mm则工作辊总偏移力F = 11000X0. 25/(135+245) = 7. 25kN从上述计算结果可知由于工作辊水平偏移力F甚小，不到7. 5kN,而轧制过程 中卷取张力最大为150kN，则无论前张力大或后张力大，只要前张力与后张力的差大于 2X7. 5kN都应当向张力大的方向稳定偏移，并且随着轧机工作时间的延长，工作辊轴承座 温度上升，辊系间隙趋于更小，轧制更趋于稳定，所以工作辊相对轧制中心线向带钢运动方 向F反向偏移的偏斜量可以忽略不计；即在上述卷取机对带钢施加张力差AT的条件下， 无论是正向轧制还是反向轧制，工作辊因轴承座偏移产生的工作辊水平偏移力F的变化与 轧制过程中卷取机对带钢的最大卷取张力相比，其工作辊水平偏移力F对带钢轧制质量造 成的影响微不足道。从而使主轧机为八辊轧机的本发明可逆式冷轧设备既能够充分利用八 辊轧机自身所具有的“轧机纵向、横向刚度大、弹跳小”的工艺特性，稳定轧制，又减少了断 带次数，进一步提高了带钢成材率，降低了轧制成本。为说明本实用新型可逆式冷轧设备实际应用情况，现以1250 1450单机架八辊 冷轧机为例，通过轧机实际要求咬入量和允许自由咬入量的理论计算，分析如下允许自由咬入量计算公式、=R ii 2式中无润滑、低速轧制条件下，经磨光的轧辊与带钢之间的摩擦系数P，一般在 0. 12 0. 15之间，现取ii = 0. 12、轧辊半径R = 135mm则允许自由咬入量hr = Ru 2 = 135X0. 12X0. 12 = 1. 94mm ；实际要求咬入量计算公式h = S+hl式中S为轧机机架弹跳量，对于冷轧机由于带钢与轧辊间摩擦系数比较小、压下 量偏小、轧机弹跳值相对较大，其结果使上、下工作辊辊缝变大，因此计算咬入条件还应 当考虑轧机机架弹跳量，其计算公式S = P/C ；式中P为常规轧制压力、取8000kN，C为 轧机自然纵向刚度、取lOOOOkN/mm，压下量为轧制前后带钢厚度差，计算轧机弹跳值S = 8000/10000 = 0. 8mm ；根据轧制程序设计，一般设定第一道压下量hi在1mm左右，取1mm则实际要求咬入量h = S+hl = 0. 8+1 = 1. 8mm ；假设坯料带钢厚度H为3mm则实际设定工作辊辊缝Fg = H-h = 3-1. 8=1. 2mm。[0046]从计算结果可知1250 1450八辊冷轧机在考虑轧辊弹跳后，其实际要求咬入量 h = 1. 8mm仍然小于上述取较小摩擦系数y的允许自由咬入量\ = 1. 94mm，基本满足轧 机咬入条件，即轧机咬入条件应当满足轧机实际要求咬入量h等于或小于允许自由咬入
量hr。工作时，分为两个阶段，第一阶段为“无引带”可逆式冷轧厚带，第二阶段为“有引 带”可逆式冷轧薄带。其中“无引带”可逆式冷轧厚带首先轧制前的工作辊开口度调整， 即操作主轧机液压控制系统，使八辊轧机10的上、下工作辊10-2、10-5的八个正弯辊油缸 压力达lOMpa以上，彻底消除其所有轧辊之间的接触间隙，以及八辊轧机10压下装置10-1 中压下齿轮与压下齿条之间的间隙。操作下轧制线调整装置，控制其驱动机构的两个液压 马达24的油压，使驱动机构的总传动扭矩达1900Nm以上，带动蜗杆26转动，两个螺旋方向 相反的蜗轮21、23转动，使两个下支撑辊10-7偏移旋转，下工作辊10-5上升或者下降，进 行下轧制线的高度调整，保持下工作辊10-5的上表面维持在工艺轧制线上，完成下轧制线 的高度的先行调整。然后根据轧制程序表的设定，进行待轧带钢尾部脱离开卷机1或机后卷取机17或 机前卷取机3的可逆轧制运行，即分别进行原始待轧带钢头部低速直接咬入、高速轧制运 行、机前张力装置9使脱离开卷机1、失去原有带钢张力的待轧带钢尾部仍然保持具有一定 后张力的低速轧制的开卷机1正向A第一道轧制工序，原始带钢尾部变为待轧带钢头部的 待轧带钢头部低速直接咬入、高速轧制运行、机后张力装置11使脱离机后卷取机17、失去 原有带钢张力的待轧带钢尾部仍然保持具有一定后张力的低速轧制的机后卷取机17反向 B第二道轧制工序，原始带钢头部又变为待轧带钢头部的待轧带钢头部低速直接咬入、高速 轧制运行、机前张力装置9使脱离机前卷取机3、失去原有带钢张力的待轧带钢尾部仍然保 持具有一定后张力的低速轧制的机前卷取机3正向A第三道轧制工序，以及机后卷取机17 反向B轧制工序与机前卷取机3正向A轧制工序的往复进行，直至带钢厚度在0. 5 0. 6mm 时，终止上述第二道和第三道轧制工序，此时因带钢厚度已经较薄，金属消耗降于次要地 位，应当着眼于提高轧制效率，采用常规的“有引带”轧制工序，即待轧带钢头部与尾部均 不脱离机前卷取机3、前后卷取机17继续进行轧制，轧至规定的成品厚度即可。最后根据轧制后的带钢尾部处于八辊轧机10机前或机后的不同位置状况，带钢 成品经机后卷取机17和机后卸料小车18或机前卷取机3和机前卸料小车19送到成品库。
权利要求一种可逆式冷轧设备，包括主轧机、位于主轧机前侧的机前张力装置(9)和机前对中装置(8)，其特征在于所述主轧机的后侧还设置有机后张力装置(11)和机后对中装置(12)，所述主轧机为一架八辊轧机(10)，该八辊轧机(10)中间辊(10-3、10-6)为传动辊，两个下支撑辊(10-7)传动侧设置有与其偏心轴联接的、安装在轧机机架上的下轧制线调整装置，该下轧制线调整装置包括箱体(20)、驱动机构和置于箱体(20)内的两套蜗轮蜗杆传动机构。
2.根据权利要求1所述的可逆式冷轧设备，其特征在于所述驱动机构为两个液压马 达(24)，所述两套蜗轮蜗杆传动机构的蜗杆(27)分别安装在与箱体(20)相联的支撑轴承 (25)上，其端部与液压马达(24)的输出轴相连接，所述蜗杆是在同一轴的两端均设有蜗杆 螺旋(29)，两端的蜗杆螺旋(29)方向相反并能产生自锁。
3.根据权利要求2所述的可逆式冷轧设备，其特征在于所述两套蜗轮蜗杆传动机构 的蜗轮(21、23)分别通过花键与两个下支撑辊(10-7)的偏心轴中的一个联接，所述蜗轮 (21,23)的两端安装在与箱体(20)相连的支撑轴承(30)上。
4.根据权利要求3所述的可逆式冷轧设备，其特征在于在所述下轧制线调整装置中 还设有事故调整装置，该事故调整装置为锥齿轮传动机构，所述锥齿轮传动机构的一个锥 齿轮(22)安装在所述蜗杆(27)的两端蜗杆螺旋(29)之间的光杆轴上，另一个锥齿轮的传 动轴(26)安装在支撑轴承(31)上，其端部穿过箱体(20)，该传动轴(26)的端头为四方轴 头、或者轴端具有内四方孔或六方孔。
5.根据权利要求4所述的可逆式冷轧设备，其特征在于所述锥齿轮传动机构的传动 速比为1. 5 2. 5。
6.根据权利要求5所述的可逆式冷轧设备，其特征在于所述下轧制线调整装置的箱 体(20)包括上箱体(20-1)和下箱体(20-2)，其下分箱体(20-2)通过均布设置的至少四个 缓冲弹簧(28)支撑在所述八辊轧机机架下横梁(10-8)的上表面上。
专利摘要本实用新型公开可逆式冷轧设备，包括主轧机，位于主轧机前、后两侧的机前张力装置(9)、机前对中装置(8)、机后张力装置(11)和机后对中装置(12)，主轧机为一架八辊轧机(10)，该八辊轧机中间辊为传动辊，两个下支撑辊(10-7)传动侧设置有与其偏心轴联接的下轧制线调整装置，下轧制线调整装置包括箱体(20)、驱动机构和置于箱体内的两套蜗轮蜗杆传动机构。本实用新型能够满足轧机咬入条件，实现“无引带”可逆式冷轧工艺，轧制稳定性高，生产效率高，特别适用可逆式冷轧薄规格带钢。
文档编号B21B31/16GK201603740SQ20102011012
公开日2010年10月13日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者冯志安, 栾绍钧 申请人:唐山一重机械制造有限公司;翟志喜;栾绍钧