第４５卷第３期 ２０１６年６月 有色金属加工 ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ ＭＥＴＡＬＳ ＰＲＯＣＥＳＳｌＮＧ Ｖｏ１．４５ Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ ２０１６
引进高速宽幅铝带冷轧机技术特点介绍
欧阳向荣
（中色科技股份有限公司，河南洛阳４７１０３９）
摘要：文章结合中色科技近年来与国外公司合作设计与制造的项目，对高速宽幅铝带冷轧机的设备技术特点进行了 对比分析；并对高速宽幅冷轧带来的问题和国外公司采取的解决方案进行了较详细的介绍，为今后国内设计此类冷轧 机和厂家选型提供一定的参考和建议。 关键词：高速宽幅铝带冷轧机；板型控制；ＤＳＲ技术；ＣＶＣ技术；ＶＣＲ轧机
中图分类号：ＴＧ３３３．７ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—６７９５（２０１６）０３—００３３—０４
随着轧制工艺水平、制造工业水平以及控制技术
的进步，同时为满足客户对产能和效率日益提高的要
求，现代化铝冷轧机逐渐向着高速、宽幅的方向发展。
近十多年来，国内通过进口或合作设计新上了相当数 量具有国际先进水平的铝冷轧机。这些轧机的共同
特点是轧制速度高、卷重大、装机水平高、主体设备先
进、辅助设备齐全、设计理念现代等特点。本文结合
我公司先后与奥钢联、西马克、法塔亨特等公司合作 设计制造的此类冷轧机的实践案例，对其技术特点进
行对比、分析和介绍，希望能为国内同行的设计选型
提供参考。
１机组参数特点
现代先进的铝带冷轧机普遍具有大卷径、大卷
重、宽幅、高速的特点。轧制速度一般在１５００ｍ／ｍｉｎ
以上，最高可达到２４００ｍ／ｍｉｎ；带材宽度一般在
１７００ｍｍ以上，最高可达２６５０ｍｍ；卷径一般在２０００ｍｍ
以上，最高可达３０００ｍｍ；卷重一般在２０ｔ以上，最高可
达３０ｔ。这样的机组参数决定了其较高的生产效率和
产品成材率。奥钢联、西马克为国内提供的２３００ｍｍ
铝带冷轧机参数见表１，可较好地说明这一特点。
２机组配置及控制水平
国外轧机的软硬件设备配置水平均较高，在硬件
方面，除了常规的检测元件外，一般还设有出入口双
测厚仪、双测速仪、出口板型辊、张力计等。这些完备
的硬件配置可以实现机组板型、厚度、张力的直接控 表１ ２３００ｍｍ铝带冷轧机参数
Ｔａｂ．１ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ２３００ｍｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｌｄ ｍｉｌｌ
参数 奥钢联 西马克
形式ＤＳＲ ４辊 ＣＶＣ ６辊
合金品种 １ｘｘｘ，３ｘｘｘ，５ＸＸＸ，８ｘｘｘ １ｘｘｘ，３ｘｘｘ，５ｘｘｘ，８ｘｘｘ
带材入口厚度／ｍｍ ５．５ ８
带材出口厚度／ｍｍ ０．１ ０．１（１ｘｘｘ，３ｘｘｘ，８ｘｘｘ）
带材宽度（最大）／ｒａｍ ２１００ ２１５０
卷重（最大）／ｔ ２４ ２０．７
卷材外径（最大）／ｒａｍ ２５００ ２２００
轧制速度（最大）／ｍ／ｍｉｎ １８００ １５００
轧制力（最大）／ｋＮ ２００００ ２００００
静出力矩（最大）／ｋＮ·ｍ ２３８ １４３．８
轧辊直径／ｍｍ ４７０／ １４０Ｏ 中４２０／ ５６０／中１ ２５Ｏ
工作辊轴承润滑 油池润滑 油气润滑
中间辊轴承润滑 ／ 油气润滑
支承辊轴承润滑 稀油循环 油气润滑
出入口测厚、测速装置 有 有
张力精度
稳态速度精度 ±０．０１％ ±０．０１％
出口厚差０．１ｍｍ±１．６１，ｚｍ ０．１ｍｍ±２Ｉｘｍ
板型偏差／１ ０．１×２１００≤９ ０．１ Ｘ２１５０≤９
带材表面残油量／ｍｇ／ｒｌｌ ≤３５（单面） ≤３５（单面）
工作辊换辊时间／ｒａｉｎ ≤５ ≤５
收稿日期：２０１６—０３—１６ 作者简介：欧阳向荣（１９７０一），女，高级工程师，主要从事有色冶金设备的设计工作。
３４ 有色金属￣ｊｎ－ｒ 第４５卷
制，是高产品质量的基础。在软件方面，除了常规的
ＡＧＣ、ＡＦＣ控制之外，还配备有先进的二级控制系统，
有的配置三级系统或预留三级控制接口。通过二级 系统中轧制模型预设定、自学习功能可实现全自动轧
制，控制精度高，系统稳定性好，效率高。减少人为因
素影响，提高了成品率，尤其是大大提高了轧机升降 速阶段的成品率。 膨胀变形来调节板型。油腔压力可高达５０ＭＰａ，在最
大压力作用下，沿半径方向最大凸度可达０．３ｍｍ左
右。ＶＣ轧辊凸度与油压的关系曲线近似于正弦曲
线，中间部分凸度与油腔压力成正比关系，凸度变化
响应速度快（可达１０ＭＰａ／ｓ），凸度变化均匀，可在轧
制过程中进行闭环控制。ＶＣＲ可用于新设计轧机，更
可以用于ＩＨ￥Ｌ机的改造，应用较广。
３ 设备主体技术先进 ４辅助功能设备配套完善
宽幅轧机的难点在于板型控制。常规板型控制
手段主要包括磨原始辊型、轧辊倾斜、弯辊、轧辊分段
冷却等，这些方法对于规格在２０００ｍｍ以上的轧机控
制效果有限。为此，众多公司在主体设备上进行创
新，研制出多种各具特色的轧制机型，其中，西马克公
司的ＣＶＣ轧机、奥钢联的ＤＳＲ轧机、Ｅｔ本住友的ＶＣＲ
轧机为典型的先进技术代表。 西马克ＣＶＣ６辊冷轧机采用ＣＶＣｐｌｕｓ专利技术，工
作辊为平辊，中间辊为带高次方ＣＶＣ曲线的窜动辊。
此技术通过上下中间辊的轴向移动（移动速度
２．４ｍｍ／ｓ），改变工作辊压力分布，从而对工作辊辊缝
形状进行补偿，扩大了轧机板型控制能力及板型设定
范围。ＣＶＣ技术造价较低，使用维护方便，因此得到 了广泛应用。
奥钢联ＤＳＲ ４辊冷轧机采用快速动态ＤＳＲ辊专
利技术，可实现刚性或柔性的辊缝控制。上支承辊为
ＤＳＲ辊，辊套旋转，高压压块均布在固定辊芯上，通入
高达８０ＭＰａ的高压油控制压块动作，可在线快速调整
辊型，下支承辊为常规轧辊。因其辊型调整响应周期
只需３０ｍｓ，能极大提高成品率。多变的任意辊型，可
减小弯辊力，减小工作辊凸度范围，减少磨辊次数，减
少备辊数量，提高轧辊寿命，对消除边浪、二肋浪、四
分之一浪甚至复合浪等板型缺陷均有完美效果。ＤＳＲ
轧机虽板型控制指标优异，尤其是对于合金品种改变
频繁、产品规格多样的灵活生产，具有其它板型控制
技术无法比拟的优越性，但ＤＳＲ辊内部支撑高压压块 的动静压轴承系统很复杂，造价不菲，维护使用成本
远远高于普通轧辊，市场应用不是主流机型。
日本住友金属公司研制的可变凸度（ＶＣ）轧辊是
柔性辊身轧辊中应用较好的一种结构形式，广泛应用
于４辊轧机的支承辊。轧辊由辊套和芯轴组合而成，
在芯轴和辊套之间有１高压油腔。辊套两端采用热
装方式紧紧套在芯轴上，在轧制力矩的作用下也不会
松动。在轧辊一端有１个旋转接头，由专门的液压动
力泵站通过旋转接头把高压油送入压力油腔，使辊套 一台高速轧机不是独立运行的个体，要真正达
产，必须配套完整的支撑线内、线外的辅助设施，形成
一套高效的生产系统。在机组生产线内，一般设有开
卷准备站、卷材和套筒运输多环通道、专用自动上、卸
卷装置、快速换辊装置、全自动打捆机、自动打码机等
辅助设备，这些设备与主体设备一起，形成具备高速、
高效生产能力的单元。在机组生产线外，一般还配套
有智能高架仓库及物流系统等，保证了大批量生产中
的自动倒卷、仓储、带材冷却等必备功能。国内许多
厂家引进了高速轧机，但为了降低投资，很多配套设
施并没有跟上。有些厂家没有配置智能仓库，大量卷
材的物流储运依靠人工安排，支持二级系统的线内外
物料跟踪信息无法快速交互，实现生产计划自动管理
的三级系统也缺乏智能支持。高速轧机未发挥产能
较普遍，厂家在考虑加工设备时，应根据产品定位与
市场需求，选择适合自身需要的装备。
５设计理念先进
在设计理念上，国内设计的工业产品亟待提高。
引进的轧机除满足主要生产功能外，还融合了大量的 人性化设计，这仍是目前国产轧机与进口设备的差
距。在操作维护方便、安全生产管理等细节方面，进 口轧机做得更到位。
高速轧制对人口张力稳定性要求很高，设计要求
尽量缩短开卷机和轧机之间的距离，这就会造成入口
设备空间紧张，上、下喷嘴梁及乳液润滑配管使原本 有限的空问更加紧张。当轧制断带时，铝带会堆积在
人口，需人工清理。还要考虑工作辊换辊、展平辊维
护的退出空间。奥钢联设计的入口装置很周全地考
虑了这些问题，３辊展平装置升降油缸在轧制线以上
布置，除了便于拆卸维修，也保证断带堆料时清理通
道的畅通；入口上下喷嘴梁供油总管借用入口机架
上、下横梁钢管，巧妙的一体化设计节省了入口紧张
的空问，避免了设备凌乱的布局。
为方便设备人员维护，
保障设备维护安全，提高 第３期 有色金属：ｔｊｎ－ｒ ３５
维护效率，引进轧机设计了完备的专用拆装工具，如
轧制线斜楔拆装、轧辊吊装、人口展平辊拆装、压上油
缸拆装工具等。奥钢联设备对不方便加油的干油润
滑点采用集中配管，每个集中润滑面板布置在地面 上，方便维护人员定期加油。
在设备本质安全设计方面，引进设备做得也很周
到。本质安全既要考虑设计阶段能够解决的安全问
题，又要顾及操控阶段的安全。检修设备时，为防止
电气、液压元件失灵，设计了大量的机械安全销，确保
安全定位。小车地沟的全封闭防坠落设计、危险或移
动设备的警示色和标识、轧机区全封闭安全自动检测
系统等。为防止强弱电信号干扰、信号线异常断开和
电气接线凌乱，每个单体都进行电气配管设计，除电
源线以外的接线集中配人设备自带的中间接线箱，再
进入控制柜或操作台。
６各具特色的高速轧制解决方案
高速轧制会带来一系列新的技术问题，如轧辊轴
承和各类在线辊子的轴承发热，严重时会造成轴承损
坏，引起事故；辊系振动造成轧制不稳定，使带材表面
产生明暗相间的条纹，影响产品质量；带材表面含油
量控制难度增加、带材板型控制困难等。针对上述问
题，奥钢联和西马克公司都采取了不同的解决方案。
６．１轴承润滑冷却及测温技术
奥钢联公司提供的冷轧机工作辊轴承采用油池
润滑，轴承座内部的封闭腔内始终存储一定量的稀
油，达到一定周期后，在换辊时补充或全部更换新油。 支承辊轴承采用稀油循环润滑，整个轴承座内部排布
冷却通道，同时冷却轴承和轴承座。配备有专门独立 的稀油润滑站供油，确保轴承的充分冷却润滑。因工
作辊换辊频率较高，为缩短换辊时间，工作辊轴承测
温采用无线红外线测温仪，测温探头布置在弯辊块
内。为提高测量精度，在轴承座测温孔内底部，２０ｍｍ
宽度范围内喷涂特殊材料涂层。根据黑体辐射定律，
黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射
能量，没有能量反射和透过。因此，此涂层为黑色不
光滑材料，可提高热量的发射率。当然，涂层要耐
１００￣Ｃ高温且能够耐受煤油腐蚀。西马克公司轧辊轴
承均采用油气润滑，轧辊轴承测温采用热电偶。 ６．２辊系稳定技术
轧机振动主要包括扭转振动和直线振动，是其固
有属性，振动是由生产过程中负荷变化或设备动不平
衡性等因素引起的，在高速轧制状态下表现尤其明
显。轧机的各个机械传动环节都存在间隙，如主传动 减速箱中齿轮啮合间隙，在轧机正常运转时这些间隙
是闭合的，但当轧机受到冲击时，由于主传动轴的不
平衡和重力与惯性的相互作用，间隙发生变化，产生
扭转振动。引进轧机的三大主机减速箱齿轮精度均
采用５级，保证合理的齿侧隙。轧辊轴承座与牌坊间
存在一定间隙，在轧速与张力稳定时，由于工作辊轴
承座与轧机牌坊出口侧紧贴，此问隙被消除，但在轧
机升降速阶段或出现较大张力波动时，引起辊系振
动。奥钢联在轧机入口侧的Ｅ形块上设置辊系稳定
缸，在带材咬入前，工作辊辊缝摆好后，稳定缸将工作
辊轴承座顶向轧机牌坊出口侧面，用以消除间隙，有
效抑制或减缓振动。
６．３除油技术
为减轻对后续退火、清洗等工序的影响，各生产
厂家对减少冷轧产品表面含油量的要求越来越高，但
高速轧制使除油难度增加。除采用传统的支承辊清
辊器、机后空气吹扫等设计外，奥钢联除油专利技术
较好地减少了板面含油量，现场检测含油量低于
３５ｒａｇ／Ｉｎ （单面）。因为是开辊缝轧制，带材边部从辊
缝处过来的残油较多，此专利为带材边部残油处理装
置，布置在轧机出口轧制线下部，安装在牌坊之间。
两边分别设置向上、向带材边部吹扫残油的喷嘴，将
残油吹人近旁的负压收集管内。此喷嘴及收集器集
为一个整体，可跟随带宽自动变化，由两个红外线探
测器监测边部残油位置。
６．４板型控制技术
除了上述板型控制手段外，国外设备对于高速轧
制轧辊热凸度变化引起的板型问题也采取了相应措
施。高速轧制时，摩擦产生的大量热量使工作辊中部
产生较大凸度变形，会使带材两边紧绷，造成边部减
薄或裂边。通过热边喷系统加热与带材边部接触的
工作辊表面，可有效补偿轧辊两边辊型。此系统整合 到工艺润滑系统的热模型中，参与辊缝闭环控制。奥
钢联的热边喷系统是独立控制系统（图１），操作侧和
传动侧两边各分布上、下２个喷嘴，安装于下喷嘴梁
上部滑道，液压缸驱动喷嘴位置使与带材宽度同步。 西马克６辊轧机也配有热边喷系统（图２），在上、下喷
嘴梁各设一排固定喷嘴，每排热喷喷嘴位于带材宽度
两边（图中Ｃ区喷嘴），喷嘴喷射区覆盖最宽最窄带材
与工作辊接触部分，由电磁阀控制喷嘴启闭。有专门
的热油系统进行供油，生产实践要求热油温度在９５ｃＣ
以上对改变辊型有效，因此要尽量缩短供油路线长
度，并注意供油管路的保温。