四棱锥卷取机设计参数

1.1 冷轧在我国的发展

改革开放二十多年来，我国的经济高速发展，取得了令人瞩目的成就。

在国民经济高速增长的推动下，我国的钢铁工业取得了突破性的发展。目前

作为一个国家钢铁工业发展水平重要标志的冷轧带钢在我国取得了骄人成

绩。我国已成为全世界冷轧带钢发展最快的国家。2005 年我国的钢铁总产量

已经达到3.71 亿吨，然而冷轧宽板的产量仅为2738 万吨，仅仅占钢铁总产量的7.4%，大大的低于美国2002 年和日本2003 年分别占37.5%和30.3%的比例。今后我国冷轧板带生产将是我国钢铁工业调整的重要组成部分，必须

加强冷轧技术的研发和创新。

从长期看，随着我国经济总量的不断增长，产业结构逐步升级，汽车、

家电等制造业产能迅速扩张，国内市场对冷轧产品的需求将长期保持一个增

长的态势。家电、汽车和建筑业是冷轧以及涂镀产品消费的主要行业，我国

是世界上最大的家电制造国，不仅国内需求巨大，每年还大量出口，这种形

势将长期保持下去；同时汽车业是我国最具发展潜力的制造业，汽车用钢的

需求增长空间也非常巨大；十一五规划中城镇化水平的不断提高保证了涂镀

产品的需求将长期保持增长的态势。根据中国钢铁工业协会的统计数据，2006 年底我国的冷轧机组将达到4500 万吨，将进2000 万吨的冷轧产能正在规划和新建当中，预计2007——2008 年我国的冷轧产能将放大1200 万吨，2008 年底冷轧总产能将达到5700 万吨。2006 年，随着国内武钢2230 机组、鞍钢2130 机组、本钢1780 机组的陆续投产，由于新建的机组具有后发优势，先进的装备和优良的工艺设计使得几乎所有的机组都将供应对象瞄准了

汽车、家电和建筑精品。在热轧产能大规模释放和产品不断成熟后，国内冷

轧市场也从宝钢和国外钢厂之间的竞争转变为国内各大钢厂和国外钢厂之

间的大规模激烈竞争。虽然国内钢厂还不能生产某些高等级冷轧产品，但随

着钢厂的技术进步和经验积累，进口产品的市场份额正在被国内产品不断替

表。[1]

由此可见我国的冷轧产能今后几年将会高速发展，这对冷轧机技术和工

艺提出了更高的要求，特别是近来冷轧向着高速化自动化方向发展，这对冷

轧中重要的辅助设备——卷取机提出了更高的要求。卷取机是在强冲击等很

不利的条件下工作的，其故障发生率很高，据有关统计其事故发生率约占

轧线主要设备的5O% 左右。另外，卷取机的设备精度对产品的表面质量，卷

取形状有很大影响。卷取机要具有刚性大、耐反复冲击的高强度，始终维持

高机械精度的构造、易维护修理和事故发生率低等特性。[2]

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1.2 卷取机国内外研究动态

近代轧钢生产中，采用连轧的方式是提高生产率的重要措施之一。卷取机是成卷轧制的主轧线中必不可少的设备，轧制出的产品由卷取机卷饶成卷，尤其是在冷轧生产中，将很长的冷带钢卷成钢卷有利于生产运输和贮存。特别是近代冷轧向高速化，大卷重方向发展。卷取机的性能将影响整个机组的生产效率和产品质量，所以卷取机的重要性日趋明显。在 2O 世纪 5O 年代和 6O 年代世界上采取的是气动式卷取机，进入 2O 世纪 7O 年代，由于液压技术和电气控制技

术的发展，才研制开发了液压式卷取机。气动式卷取机主要存在以下问题：①使带钢表面产生头部压痕；②钢卷层与层间的热擦伤；③卷取形状不良，侧导板位置、压力控制不精确；④噪音大；⑤维护性能差。另外气动式卷取机冲击、振动大，使机械设备易损坏，增加维护量和维护成本。鉴于气动式卷取机有上述缺点，进入20世纪7O年代开始研制液压式卷取机。液压式

卷取机基本上克服了气动式卷取机的缺点。[3]

对于单机座可逆式的冷轧机，卷取机安装在轧机前后；而在单机座不可逆冷轧机或连续式冷轧机组中，卷取机只装在轧机前后。在其它连续式的机组中卷取机也装在机组的最后。目前冷轧生产中绝大多数采用的是卷筒式的卷取机。根据不同的用途，采用不同的结构形式。在不同的卷取速度，卷取重量和卷取张力条件下，卷筒承受较大的径向压力，并能缩径卸卷。尤其是卷筒和轧辊间要产生较大的张力，这样就决定了卷筒结构的复杂性和多样性。从卷筒的发展过程来看，先后出现了实心卷筒和弓形板，凸轮式，径向柱塞式等涨缩式卷筒

以上的各类卷筒均存在一定的问题缺陷。实心卷筒不能缩径，需要卷取重卷卸卷，所以效率很低。凸轮式的卷筒常因径向压力很大，凸轮弯曲变形导致无法缩径和卸卷。斜楔式的卷筒的空心轴加工困难，弓形块式的卷筒刚性很差。近来普遍采用的是四棱锥带钢卷取机。近代卷取机向着高速度大卷轴重和高度的自动化方向发展。近来的设计普遍采用四棱锥扇形快式的卷筒。此卷筒的优点是质量分布比较均匀，结构对称，强度大，刚性大，工作可靠。所以广泛应用于冷轧机组中，平整机组，可逆式的冷轧机组中。

这种卷筒的缺点是：

一：从工艺上看，当卷筒胀开时，扇形块间有缝隙，在卷取薄带时会产生压痕，影响带钢的表面质量。为解决此问题有时在卷筒上加套筒的办法，这种方法在生产上是可行的，但是生产效率影响很大。在新建的机组中已不在使用，尤其是近代机组中，此种方法更不合适。

二：从加工的工艺看，为保证四个棱锥的每个斜面都与扇形快的“T”型建的

斜面保持良好的接触，因此加工的精度比较高，通常采用数控铣床加工后，

人工研磨，加工比较困难。

1.3 板材生产的一般方法

板带钢的厚度和技术要求不同，生产方法自然不同

1. 单张轧制生产：生产过程在一张一张的状态下进行，用于中厚板的生产。

由于厚度比较大，只能采用单张轧制的方法。为了减小变形抗力，中厚板的轧制都采用热轧的方法，用于厚板的轧机形式可分为单机座双机座。

2. 成卷轧制生产：用于薄板生产。由于薄板的轧后长度很长，通常是几百

米到上千米，甚至是几千米的长带，生产只能在卷成钢带卷的状态下进行，成卷生产的带钢有冷轧和热轧两种。

（1）.热轧带钢生产：生产带钢的厚度范围一般为1-20 毫米，最薄可达0.8 毫米，最最厚可以超过30mm。用于热轧带钢的轧机形式用以下三种：1）.连续式热带钢轧机。通常称为热带钢连轧机，是生产热带钢卷应用最

广泛的最主要的轧机形式。

2）.带有炉内卷取机的卷炉轧机，是一种可逆式的轧机。其前后的卷取机

置于加热炉内，在轧制的过程中可以对带钢进行加热和保温，这样就使轧制

变形在一个很窄的温度区间内进行。用于轧制变形的温度区间要求严格，难

于变形的金属板生产。目前中小企业仍在使用。

3）.薄板坯连铸连轧机，是近年来发展起来的短流程轧机。

（2）.冷轧带钢生产：生产带钢的厚度范围为0.01~3.5mm 最薄可达0.001mm，冷轧带钢的轧机机型有下面两种。

1）.连续式的带钢冷轧机，是大规模生产的主要轧机形式。

2）.可逆式带钢冷轧机，一般是单机座的。在一个工作机座对带钢进行往复

多道次的轧制。目前可逆式冷轧机也有较多的应用，多应用与多辊轧机的形式。

3.板带轧机的工作机座的形式

由于板带轧机的轧辊的( ) (辊径) 的比值较大。为了提高轧辊的刚度

-40l辊身长/ d

在工作辊的外侧都有支撑辊。辊的数量不同，带钢轧机分为两大类。

（1）.四辊轧机：曾经是板带生产的最主要的工作机座形式。随着板带钢轧

制精度的不断提高，其地位在不断的下降。目前四辊轧机仍是厚板轧制的最

主要的形式。而对于薄板生产而言，其将逐步被多辊轧机所替代。

（2）.多辊轧机：轧辊的数量超过四个的板带轧机成为多辊轧机。包括六辊

轧机，十二辊轧机，二十辊轧机和复合多辊轧机等，主要用于薄带钢和超薄