第2章 森吉米尔二十辊轧机

第2章森吉米尔二十辊轧机

森吉米尔冷轧机与其他类型轧机的本质区别是轧制力传递的方向不同。森吉米尔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，可以在轧制的整个长度方向获得非常精确的厚度偏差。

2.1 森吉米尔轧机主要特点及发展水平

森吉米尔轧机在结构性能上主要特点：

(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，轧机重量仅为同规格四辊轧机的三分之一。所需基建投资少。

森吉米尔轧机基本上是单机架可逆布置，灵活性大，产品范围广。但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设计了一套1270mm四机架全连续式二十辊森吉米尔轧机。

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的软钢和硅钢，厚度偏差为 0.005mm。

（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0.002mm，其宽度为120mm，日本轧制不锈钢，当宽度为1220mm时，最小厚度为0.127mm；宽度为200mm时，最小厚度为0.01mm；轧制有色金属时，最薄可达0.0018mm。

（3）轧机开口度的提高。近年来法国的DMS公司于美国的森吉米尔公司一起终于打破了森吉米尔轧机为整体机架的传统观念，推出了分体式机架森吉米尔轧机。即将机架分为上下两部分。两部分在机架四个角由四个液

压缸紧密的合上，他能保留所有零凸度机架的特征和优点。机架可允许有130mm的开口度。

（4）在板形控制方面也有新的创新。在传统的轧机上，由于支撑辊的刚度大，限制了B、C支撑辊对1/4边浪的控制。于是发明了弹性心轴支撑辊，这使轧机在1/4边浪的控制方面提高很多，改善了板带的平直度。

（5）1991年日本日立公司制造的K-ZR二十辊轧机投入运行。该轧机采用了双AS-U-ROLL辊形调整机构，分别设置在A、B和C、D两对辊组上，即轧机上部四组支撑辊均可调整。通过有限元对辊系辊间压力分配分析，可知轧制时辊间的压力分配会影响辊形，而辊系边部轧辊间的辊间压力大于其他部位，对板形的影响大于其他部分。双AS-U-ROLL辊形调整机构可以调整边部支撑辊。所以，双AS-U-ROLL调整板形和控制边部减薄上都比单AS-U-ROLL辊形调整机构好。

（6）轧制速度。美国的ZR21-44型轧机轧制低碳钢的最大速度大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。

2.2 森吉米尔二十辊轧机结构组成

2.2.1 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椎形窗口。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。其受力图见图2-1。窗孔的半个圆形孔是在坐标镗床上精密加工的。为了确保加工精度，机架铸造后还要进行完全退火。粗加工后，还要进行消除应力的退火处理。

森吉米尔轧机机架最初设计出来，仅用于二十辊轧机以及一些非常小的二十辊轧机上，其机架形状为立方体形状。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。目前大多数二十辊轧机仍为这种形状轧机。

图2-2 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承辊装置的轴承座(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。目前，最新式的实际机架模型是断面与受力情况一致的，最接近于鼓形的机架形状，如图2-1机架受力图所示。

图2-1 机架受力图

图2-2 机架横截面（上部）受力图

2.2.2 辊系布置

二十辊森吉米尔轧机的辊系是按1-2-3-4成塔形布置，上下对称设置在机架的8 个梅花孔内（见图2-3 机架辊系图之一图2-4机架辊系图之二）。上下两个工作辊分别压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。工作辊之间、第一中间辊彼此之间以及支撑辊彼此之间是不能相互接触的。

图2-3 机架辊系图之一图2-4机架辊系图之二8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）和鞍座安装在同一轴上，鞍座断面示于图2-5支撑辊鞍座断面图：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。除辊组B、C外，其余各支撑辊结构基本相同。

图2-5 支撑辊鞍座断面图：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

2.2.3 轧机调整机构

（1）压下调整机构

①压下机构森吉米尔二十辊轧机的压下（即辊缝）调整，是通过转动两个上部中间支撑辊B、C的偏心环来实现的，（见图2-6压下机构示意图）。

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。双面齿条向上移动时，工作辊则向下进行压下；齿条向下移动时，工作辊则抬起。

图2-6 压下机构示意图

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，在轧制过程中也能够很轻便灵活的回转。B、C支撑辊组的结构如图2-6所示。