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十二辊,四;六辊性能比较

附件三:衡水小凌文件十二辊轧机与四、六辊轧机的特点比较两种轧机最主要的区别在于辊系的布置。

传统的四、六辊轧机,无论是VC、HC、CVC、UC、UPC等各种形式,辊系都是在近似同一立面内上下布置,在轧制过程中,轧制力完全由两端的压下螺丝传递到两片牌坊,属于典型的“简支梁”结构。

由于支撑辊自身刚度有限,支撑点距离较远,辊系不可避免会产生弯曲,造成轧件中间厚,两端薄,在轧件边部形成波浪形。

为了解决这一问题,四、六辊轧机普遍使用了弯辊技术,即在轧辊两端增加一对反向力矩,使轧辊预先发生反向弯曲,抵消因轧制力造成的正弯曲。

同时,通过带特定弧度的辊型,加强这一效果。

六辊轧机则增加了中间辊的抽动功能,通过改变辊系的接触位置,使轧辊变形情况得以改善。

采取上述措施后,使用四、六辊轧机生产的冷轧带钢质量得到了很大提高。

但由于轧制状态的复杂性及原料板型状况的复杂性,至今难以实现轧件板型控制的闭环自动控制,上述功能主要靠人工调整,所以真正掌握并应用这些技术非常困难,对轧机操作工的操作水平和经验依靠程度很高。

轧辊的辊型,根据产品规格、原料特性更是千差万别,需要又有经验的工艺技术员预先设计,在专业磨床上加工成型。

所以产品质量并不是很稳定,同样水平的设备在不同的企业,有不同的操作工使用,产品质量相差很大。

另外,传统的四、六辊轧机,一般机架都比较高,应力回线长,造成轧机的整体刚度相对较小,即在轧制过程中的弹性变形比较大。

由于辊系在近似同一立面内上下布置,工作辊的横向(水平方向)刚度小,要保证轧制过程中工作辊尽量少产生横向变形,工作辊的直径不可能做得太小(一般都在Φ400mm左右),容易产生弹性压扁。

所以,使用四、六辊轧机,即便是用多个轧程,也不可能轧制很薄的带钢。

一般轧机的理论最薄可轧厚度按工作辊直径的0.5‰计算,考虑生产难度及生产成本,合理的最薄可轧厚度应控制在工作辊直径的1‰左右。

因此,四、六辊轧机的设计说明中,一般将轧机的最薄可轧厚度定为0.2mm,为迎合客户需要,也有定为0.18mm,甚至0.17mm的,但实际生产中往往难以实现。

十二辊轧机辊系采用的是1—2---3塔形布置,6—7组背衬轴承形成对中间辊及工作辊的多点支撑,属于“多点支撑梁”结构,轧制力经塔形辊系呈扇形分散到外层辊箱。

所以,辊系刚度相对比较高,弯曲变形的趋势小。

近似矩形的辊箱宽度将近1.8m,抗弯能力远大于四、六辊轧机的支撑辊。

机架高度也比四、六辊轧机低得多,应力回线短,所以轧机的整体刚度相对比较高。

另外,十二辊轧机的压下螺丝靠近辊箱的中部。

这样在轧制过程中,进一步减弱了辊系产生弯曲变形的趋势。

因为工作辊有中间辊作为侧向支撑,横向(水平方向)刚度高,可以使用比较小辊径的工作辊(1400十二辊轧机的工作辊辊径只有Φ100---120mm),这就为轧制更薄带钢创造了有利条件。

由于采用了比较小直径的工作辊,轧制变形区小,轧制力大大降低,也在一定程度上削弱了轧制力对辊系变形造成的不利影响。

理论上,轧制力与工作辊半径的平方根成正比。

实际上,1400十二辊轧机设计的最大轧制力为800t,而四、六辊轧机要达到2000t。

由于上述特点,与四、六辊轧机相比,十二辊轧机具有许多优点。

1. 轧制效率高。

生产实践证明,四、六辊轧机单轧程总压下率最多不超过90%,而十二辊轧机可以达到93%。

同样轧制厚度0.25mm的带钢,四、六辊轧机要使用厚度2.5mm的原料,而十二辊轧机可以使用厚度3.5mm的原料。

两种原料差价大约200--300元/吨;如果需要轧制厚度0.2mm的带钢,十二辊轧机可以使用厚度2. 5mm的原料很轻松的生产,而四、六辊轧机要想单轧程生产,只能采用厚度2.0mm的原料,这种厚度的原料在市场上是很难采购的。

2. 装机容量小,电耗低。

由于十二辊轧机轧制力小,总装机容量远低于相同规格的四、六辊轧机。

1400十二辊轧机总装机容量,使用可变挡减速机后,主电机功率为2000kw,而1450四、六辊轧机要达到4000 kw左右。

生产实践证明,1400十二辊轧机的吨钢电耗只有80---90kwh/t,而四、六辊轧机要达到200 kwh/t左右。

3. 辅助设备及厂房造价低。

由于十二辊轧机采用塔形辊系,轧辊直径最大不超过300mm,对辊型没有特殊要求,轧辊修复只需要小型普通外圆磨床就能满足需要,投资不过30--40万,且容易采购。

而四、六辊轧机的支撑辊直径要在1.2m左右,必须配套专业的数控轧辊磨床。

目前国内能生产这种磨床的,只有贵州显峰,上海机床厂等为数不多的几个厂家,设备价格700万左右,交货期一年以上。

1450四、六辊轧机的单套支撑辊装配在45吨以上,车间内需要配置50t天车。

1400十二辊轧机的单套支撑辊箱装配不足27吨,车间内配置32t天车就能满足需要。

使用32t天车与50t天车相比,不但天车造价降低,厂房造价也会大大降低。

由于十二辊轧总装机容量远低于相同规格的四、六辊轧机,还可以节约大量高压配电投资。

4. 由于十二辊轧机轧辊直径小,重量轻,有效利用率高,有利于采用性能更加优越的材质,延长其使用寿命。

以工作辊为例,1400十二辊轧机的工作辊辊径适用范围为Φ100---120mm,有效利用率30.6%,1450四、六辊轧机的工作辊辊径适用范围为Φ380---420mm,有效利用率仅18.2%,中间辊及支撑辊的有效利用率则更低。

5. 操作调整简单,容易掌握,达产快。

由于十二辊轧机独特的结构特点,实际需要的板型控制手段只有中间辊抽动,对辊型没有特殊要求,这就使得这种轧机更容易被操作工缉磨辊工掌握。

江苏丹阳大力神第一台轧机投产时,操作工全部都是技校刚毕业的新工人,经短期理论培训后上岗,三个月不到的时间就实现达产,第二台轧机投产,第一卷钢就是合格产品,当月就实现达产。

当年衡水薄板公司投产第一台六辊轧机,公司集中了30多名大中专学生,在武钢1250六辊轧机进行了半年的上机培训,投产后用了将近一年时间才实现达产。

由于四、六辊轧机需要的板型控制手段比较多,而且复杂,培养一个合格的操作工需要的时间很长,代价也很高。

事实上,目前在人才市场上,高水平的轧机操作工或磨工,月薪6000元都不容易聘请到。

6. 产品板型质量好。

十二辊轧机虽然板型控制手段少,但由于轧机整体刚性好,轧制厚度0.2—0.35mm实物质量明显高于四、六辊轧机,而且稳定性更强。

最新开发的十二辊轧机将使用多点压下技术,实施成功后板型质量会更好。

7. 性价比高。

虽然十二辊轧机加工难度大,尤其是背衬轴承芯轴及支撑辊箱鞍座,加工精度要求相当高,但由于其整体重量轻,装机容量小,总的造价并不高。

目前国内中档的1450六辊轧机,如西重所、陕压生产的轧机,总承包价格在4000万元左右,高档1450六辊轧机,如一重生产的轧机,总承包价格至少6000万元以上,而且不讲价,不参加投标。

而上海泰重公司生产的1400十二辊轧机,总承包价一般在3600万左右。

价格低于3000万元的低档轧机,是不可能生产出好产品的。

十二辊轧机也有一些局限性,主要是:由于十二辊轧机独特的结构特点,背衬轴承的润滑及冷却比较困难,所以轧机的速度不是很高。

过去的十二辊轧机最高设计速度不超过600m/min,最新的十二辊轧机最高设计速度也不过700m/min,而四、六辊轧机可以达到1000 m/min以上,所以在生产厚规格产品时,十二辊轧机的单机产量远远低于四、六辊轧机。

由于十二辊轧机采用的是分体辊箱,受装配精度影响,其整体性能不如辊箱---机架整体铸造的森吉米尔轧机。

所以,生产难变形轧件(如奥氏体不锈钢)或贵金属箔材(如镍箔)时,产品质量远逊于森吉米尔轧机。

事实上,市场上90%以上的不锈钢或贵金属箔材都是用森吉米尔轧机生产的。

综上所述,使用十二辊轧机生产厚度0.15—0.4mm普碳带钢,优势最为明显。

生产这类带钢时,使用四、六辊轧机多使用两轧程,即便使用单轧程,由于轧件比较薄,容易断带,速度也不会太高,所以这两类轧机的单机产量区别不大。

这类产品如果使用森吉米尔轧机生产,则有些大材小用,其价格也很难被用户接受。

生产厚度0.4mm以上的带钢时,使用四、六辊轧机一般既能保证产品板型质量,又能发挥比较高的轧制速度,则比使用十二辊轧机更为合适。

两类轧机的传动和厚度控制手段大体相同,在相同条件下,带钢的纵向厚度偏差没有太大区别。

有所不同的是,十二辊轧机由于自身刚度比较高,AGC闭环自动调整的反应速度更快,更容易实现。

十二辊轧机这种机型,在上世纪初就已经出现,受当时制作水平及市场需求的限制,并没有得到有效推广。

到上世纪70年代前后,随着液压AGC、液压弯辊等技术的出现,四、六辊轧机迅速成为普碳冷轧板带生产的主流轧机。

国内市场也同样,相当长时间内,冷轧板带主要解决的是量的问题,所以四、六辊轧机更多地被企业所接受。

随着市场需求的变化,国内从上世纪90年代后期开始研制十二辊轧机,经过十几年发展,先后有30台以上的十二辊轧机投放市场,并逐渐形成了自己的特色,设备性能已经超过国外的同类轧机。

尤其江阴大江金属材料有限公司十二辊轧机的成功(大约是2004年),标志着这种轧机已经基本满足了大规模生产薄规格冷轧板带的需求。

2006年,包钢和昆钢等国有大型钢铁企业先后装备了十二辊轧机并取得成功。

目前,吉林通钢也正在做采购准备。

江苏大力神公司准备将十二辊轧机的数量增加的5台(现有两台),安徽宿州某公司,一次订货6台十二辊轧机。

这进一步说明,这种轧机已经逐渐成熟,并日趋被市场认可。

可以预见,随着市场对薄规格冷轧带钢需求不断扩大,十二辊轧机将会被更多的企业所接受。

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