SG十八辊可逆冷轧机组技术分析及改造建议

【前言】SG十八辊可逆冷轧机组技术分析及改造建议由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。1 背景材料 1.1 SG18辊冷轧机是我国某工司开发研制的高钢度、高精度薄带钢冷轧机组，据文献[1]介绍“SG18辊冷轧机将ZR（森吉米尔20辊）冷轧机和国产的14 辊 冷轧机的优势相结合。 该轧机保持ZR轧机的优越性能： ①工作辊细长比大于20，有利于克服钛、钼和不锈钢等高强...

摘要： 本文通过对国内某近年新建后一直不能生产的sg18辊可逆冷轧机组进行技术分析，最早提出其存在的问题的技术结论（此结论在后来发表的文中引用的“文献1”得到理论上的确认），并同时针对性地给出可操作性很强的三个改造方案，供业主决策。

Abstract： This paper analyzes the technology of SG 18-high reversing cold rolling mill which our country has not been able to produce， and puts forward the problems in technology （the conclusion is proved in literature 1）， and also gives the three practical reconstruction schemes， for the owners' decision making.

关键词： 辊系失稳；加工精度；中辊定位；位置伺服

Key words： stabilization lose of roll system；process accuracy；intermediate fixed position；position servo

中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）29-0054-03

1 背景材料

1.1 SG18辊冷轧机是我国某工司开发研制的高钢度、高精度薄带钢冷轧机组，据文献[1]介绍“SG18辊冷轧机将ZR（森吉米尔20辊）冷轧机和国产的14 辊 冷轧机的优势相结合。

该轧机保持ZR轧机的优越性能：

①工作辊细长比大于20，有利于克服钛、钼和不锈钢等高强度金属材料的屈服极限。

②采用预凸度、径向调节、轴向调节等技术控制板形，确保板形的高质量。

③整体机架，强度高，刚度大。同时引入了国产14辊冷轧机的设计思想，采用大直径支撑辊压下，大大提高了辊系的刚度。”

1.2 SG18辊冷轧机在我国某地建成后，一直不能正常使用，甚至于导至调试无法进行。据文献[1]介绍：“国内建造的SG辊冷轧高精度薄板轧机建成后一直不能正常使用，其故障主要表现为中间辊在轧制力上升到一定水平时，发生轴承失效、中间辊辊径断裂或抽动辊掉辊等现象其承载能力未能达到设计生产的目标。”

1.3 业主为使设备尽快投产，邀请了业内几乎所有的知名专家前往现场进行技术珍断分析，得出的结论分歧很大。

1.4 本文作者作为业主特邀专家，于2006年初至年中三次前往现场进行技术珍断分析，并于当时得出自己的判断和结论，同时提出了三个改造方案供甲方决策。文献[1]的作者在2006年年中也作为业主业主特邀专家前去会诊，与本文作者在现场有过深入的技术交流，当时本文作者对文献[1]作者提出过与其文章中结论相同的定性分析结论，与其后来在文献[1]所作理论仿真分析的结论一至。

2 SG18辊冷轧机工作机座简介

SG18辊冷轧机工作机座见简图1。

3 现象

本文作者受邀到达现场后，经开机试轧，观察到如下现象：

①4号的第一中间辊在轧机运行过程中可随机“掉出”，即辊系失稳，尤其在加减速阶段。

②3号的中间辊用过很短一段时间后，发生轴承失效、中间辊辊径断裂及约束其水平定位的“山墙”破坏。此现象与第一中间辊发生“掉出”现象相伴发生。

③当轧机速度、轧制力、张力、等主要参数根据工艺需要有所调整时，板型表现为不可控。

④起车困难，极易跑偏，发生断带、抽带。

4 根据现象经现场观测经技术分析得到的结论

4.1 如本文前述，“轴承失效、中间辊辊径断裂及约束其水平定位的‘山墙’破坏及第一中间辊在轧机运行过程中可随机‘掉出’到至辊系失稳”的原因与文献[1]所得到的结论一致，限于篇幅，不再赘述。

4.2 文献[1]中所述“背衬轴承的位置及尺寸精度决定了整个辊系定位以及工作时的相互受力关系”需要补充的是：

（1）决定背衬轴承的位置及尺寸精度的机架相应加工要素的加工工艺性不好，在加工、装配、验收时检测困难。

（2）背衬轴承的位置及尺寸精度不只取决于加工精度，还取决于背衬轴承支承辊凸度调节机构的原理和结构配置。

①从其原理上，凸度调节油缸的控制是压力给定而不是位置给定。压力给定是软特性，其活塞的位置（背衬轴承）取决于其推力与轧制力的平衡。由于轧钢时AGC的作用，轧制力是实时变化的，那么背衬轴承的位置随轧制力的变化在实时变化，也就是说各个辊子的辊心座标位置随轧制力的变化在实时变化，辊系的对称度在实时变化，当其变化超过某一临界值时，辊系必然失稳。

②调节凸度时，出口及入口两边需要调节凸度的油缸（鞍座）的位移应该是一样的。既然凸度调节油缸的控制是压力给定，由于客观存在的各个油缸机械特性及四个背衬轴承支承辊安装边界状态的差异性，其位移肯定不一样，这样就加剧了各个辊子的辊心座标位置的变化，即加剧了辊系的不对称。

③既然凸度调节油缸的控制是压力给定，会造成要调节凸度的鞍座位移的不确定性，引起板型调节不受控，甚至可能越调越乱。

关于这个问题，本文作者在现场做过专门的实验：将凸度调节油缸活塞全部退回缸底，用高压截止阀结扎每个油缸的进出油口，给定不同的轧辊的凸度并调节不同的第一中间辊的位置，开机轧钢后，板型确实按照事先的预期作有规律性的变化。

4.3 本文作者同意文献[1]结论中第5条：“进一步提高轧机的制造及装配精度，增大‘山墙’刚度是防治断辊和辊系散落的根本措施。”但是，受辊系配置及结构的限制，在具体操作上，增大“山墙”刚度受到结构空间的限制。除非彻底改变辊系配比，增大中间辊的直径，但这需要重新计算并论证其对轧机刚度的影响。

5 改造方案

通过本文作者在现场的观测及实验，经技术分析，于2006年五月底正式向业主提交了三个改造方案，供业主决策参考：

5.1 方案一：局部改造方案（见图2，图中实线部分为改造部分）。

目的：实现稳定轧制。

①内容：

a、辊系：只需将现有的支撑辊装配改造成具有两列背衬轴承辊的支撑辊装配，同时改变3号中辊的结构，其余均不变。目的是使3号中辊可靠定位。

b、凸度调节系统。改造为位置伺服给定。如由于现结构限制位移传感器的安装暂无办法，可先将原油缸柱塞取消，代以填充块，将原油缸柱塞与机架定位面间的间隙消除，增加辊系四个背衬轴承支撑辊的刚度及定位精度。目的是使辊系的对称度有可靠保证。

c、决定背衬轴承的位置及尺寸精度的机架相应加工要素重新检测，后决定现场刮研还是进场重新修正加工。目的是使辊系的对称度有可靠保证。

②进度：设计21天，加工90天，现场安装约7天。

③优缺点：改动量最小，周期最短，投资最省，能实现稳定轧制。如不能将凸度调节系统改造为位置伺服给定（或暂时不能），将给正常生产工艺带来相当的局限。

5.2 方案二：部分改造方案（见图3）。

①目的：根本改变本文技术分析所述全部技术缺陷。

②内容：将现十八辊轧机工作机座（包括机架、辊系、凸度调节系统等）按其原外廓尺寸整体换掉，其余各系统沿用原轧机现有装备。新工作机座采用我方技术成熟的辊箱直接压下式二十辊工作机座，装备液压伺辊型调节系统，工作辊直径40mm，工作辊长度850mm。仍然作为精轧机用。

③进度：240天。

④优缺点：周期长，投资相对高，但在机组整体投资中所占比例仍然不高。此方案将彻底摆脱业主不锈钢项目的被动局面，技术风险最小，使轧机达到目前不锈钢多辊轧机国内领先水平。

5.3 方案三：部分改造方案（不更换机架，见图4，图中实现部分为改造部分）。

①目的：实现稳定轧制。

②内容：此方案是方案一于方案二的折中方案，将现十八辊轧机工作机座中辊系整体更换，轧机机架作相应的改制加工，其余各系统沿用原轧机现有装备。新工作机座采用我方技术成熟的辊箱直接压下式二十辊辊系，工作辊直径40mm，工作辊长度850mm。

③进度：240天。

④优缺点：周期长（同方案二），投资相对于方案一高，相对于方案二稍低。可在线（现场）加工改制机架，省去了拆卸机架～运输到加工厂加工～运回现场重新安装的过程。另外，在技术上有一个先决条件就是机架要首先作弹性力学的应力～应变仿真分析，确认机架加工改制后其刚度足够，否则方案在技术上不成立。再有一个缺撼就是，由于机架内部空间限制，凸度调节系统的执行机构无法放置，对精轧机来说，这是一严重的缺陷。

6 结束语

SG18辊冷轧机是我国自主创新的具备独立自主知识产权的产品，其可靠性和先进性有关专著已详细论证过，这一点是不容置疑的。只是在实施过程中忽略了某些技术细节。本案例应对从事自主创新事业者，引起足够的警醒。

参考文献：

[1]SG18辊冷轧机中间辊断辊原因研究[J].重型机械，2007（06）.

[2]SG18辊轧机稳定性问题研究[C].2003中国钢铁年会论文集.

[3]高永生，邹家祥，臧勇，顾迎新，鞠铁华.四辊轧机工作辊稳定性的研究[J].钢铁，1995（11）.