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"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。

图2—1为该四机架全连续式森吉米尔轧机图片。

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"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。

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 ia-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／mm1-2-3-4型：ZR32 47.6 6.35ZR34 76.2 10.00ZR24 120.0 21.50ZR33 160.0 28.50ZR23 225.0 40.00ZR22 300.0 54.00ZR21 406.4 80.001-2-3型:ZR15 75.0 12.00ZRl6 120.0 20.30ZRl9 225.0 46.OO1-2型ZS06 300.0 216.00ZS07 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。