1、带钢轧机的发展变化

　　1.1、热带钢生产流程的发展变化

　　热轧带钢生产流程主要有3种,传统的大型热轧带钢生产流程，产能可达400万t/a。(b)是无头轧制生产流程。在传统的大型热轧带钢生产流程中，在精轧前将带坯连接起来，进行不间断的精轧。(c)是半无头轧制生产流程。将相当于许多钢卷量的坯料连续轧制，精轧后将带钢切断并进行卷取，产能约为130 万t/a。

　　无头轧制可防止间歇轧制存在的带钢头部跑偏和尾部甩尾，可以获得全长度均匀的质量，由于设备没有空转时间，使生产效率大大提高。如结合在线厚度变更技术，可生产1.0mm的极薄带钢。无头轧制的3个实施例是1996年川崎制铁千叶厂采用感应加热+锻压的方法进行坯料接合，在世界上率先实现了无头轧制，1998年新日铁大分厂采用激光接合法进行无头轧制，2007年韩国浦项钢铁公司浦项钢铁厂2号热带钢生产线采用大剪切变形接合法进行无头轧制。

　　半无头轧制是用很长的薄板坯连续生产带钢钢卷的方法，这种方法不用对坯料进行接合就可以轧制极薄带材。

　　1.2、轧辊交叉配置轧机(PC轧机)

　　PC轧机是具有大范围钢板凸度控制能力的热精轧机常用的机型，PC轧机结构发展变化大体上可分为3代。第2代PC轧机是上下各组轧辊交叉，并且是在一侧驱动，因此减少了部件数量。第3代PC轧机是将一套蜗轮减速机和丝杠替换为液压油缸，使轴承座和轧机牌坊一侧的衬套之间没有间隙，因此具有使轧机稳定的功能。

　　1.3、轧机稳定装置(MSD)

　　目前，以高强度钢为代表的硬质薄钢板的轧制量逐渐增加，在这种情况下，要提高热轧轧机的生产效率需要解决以下三个问题：

　　①高轧制速度高轧制负荷下钢板咬入时产生的对轧机水平方向上的冲击;

　　②高强度钢板轧制时产生的轧机振动;

　　③影响轧机稳定轧制的通板性不良问题。

　　这三个问题都起因于工作辊在水平方向上的运动。工作辊轴承座和轧机牌坊之间的间隙影响着工作辊在水平方向上的运动。为解决这个问题，开发出轧机稳定装置(MSD)。该装置在工作辊轴承座和轧机牌坊之间配置液压油缸，既消除了工作辊轴承座和轧机牌坊之间的间隙，液压油缸又具有吸收冲击的功能和减振功能。

　　1)MSD的结构和特点

　　MSD具有吸收冲击的功能，同时还利用液压油缸管路中的节流孔产生油压阻尼，产生减振作用。MSD装置使轧机轧辊组总是处于紧紧压在牌坊的轧机出口一侧的状态。

　　MSD具有的三个功能：①减小钢板咬入时产生的冲击力，从而减轻轧机各部件的损耗，降低维修费用;②减轻轧机在轧制中的振动，因此可增加压下率，轧制出更薄的钢板;③由于轧辊组总是处于紧紧压在牌坊的轧机出口一侧的状态，提高了轧制薄钢板时的通板性。

　　2)MSD减小水平冲击力功能

　　钢板被轧辊咬入时，瞬时轧制力矩作用在工作辊上，导致工作辊的圆周速度略有降低，使工作辊的上侧受到来自大惯性支撑辊的水平力。工作辊和工作辊轴承座一起在牌坊和工作辊轴承座之间的很小的间隙内向工作辊上侧的方向移动，然后由于驱动轴的扭曲振动，工作辊下侧受到水平力的作用，并且由于对工作辊上侧牌坊冲击时产生的回弹作用，使工作辊下侧牌坊也受到冲击，因此对牌坊产生了很大的水平冲击力。为确认MSD降低水平冲击力的效果，在实验轧机上配置MSD进行实验。实验结果表明，使用MSD时水平冲击力可降低一半。

　　3)MSD降低轧机振动功能

　　过去曾认为轧机振动是工作辊的上下(垂直)振动。但实际检测的结果是上下工作辊在水平方向发生振动，并且上下工作辊在轧制方向上的相反位相，以 60-90Hz的频率进行振动。当这种振动严重时会使轧机部件松弛，也会造成轧制钢板的厚度波动。轧机振动的机制尚未完全明了，但已经明确的是，轧机振动临界值与钢板单位宽度的轧制负荷、压下率和轧制速度有关。

　　MSD中配置了液压油缸既消除了轴承座间隙，又利用液压油的粘度系数附加了衰减率，从而提高了动态刚性。MSD的液压油缸和油缸管路中的节流孔构成了减振机构，通过设计使工作辊轴承座在轧制方向上移动越大，节流孔的节流功能就越大，因此进一步提高了抑制轧机振动的效果。实机尺寸模拟实验结果表明，采用 MSD可使减振效果提高一倍。

　　4)MSD提高轧机稳定性功能

　　普通轧机的工作辊中心和支撑辊中心在钢板的前进方向上有一定的偏移量，这个偏移产生的水平分力使工作辊稳定地压紧在牌坊立柱上。但有时在轧辊刚刚更换后，这个水平分力不能充分发挥作用，在这种情况下，没有配置MSD的普通轧机的各个轧辊的轴承座就在轴承座与牌坊的间隙中活动，轧辊之间会出现微小的交叉。如在这种状态下对轧机进行水平调整，轧辊间的微小交叉产生的轴向力对轧辊起着逆转力矩的作用，于是在轧机的工作侧和驱动侧出现了负荷差。这时即使表面上看轧机已经正确调平，但实际上并没有真正调平。这种调平不良会导致钢板通板性变坏，使轧制不稳定。配置MSD的轧机轧辊的位置总处于稳定状态，所以工作侧和驱动侧的负荷差很小，可以进行正确调平，使轧制稳定。

　　1.4、热轧用在线板形仪(LSM)

　　现在热轧钢板品种日趋向高强度薄规格方向发展，为了对板形进行高精度控制和稳定通板性，要求使用在线板形仪对钢板板形进行测量。目前，光学板形仪已经在生产中应用，但由于钢板在轧制中受到张力的作用，所以轧制钢板的板形是隐型化的，光学仪器不能进行测量。为此开发转矩式板形仪，利用扭矩计测定与板形相对应的张力在宽度方向上的分布情况，对板形进行高精度测量。这种板形仪的测量方法是，轧机间的活套辊是沿钢板宽度方向的分段辊，测量作用在各个辊片上的应力，得到钢板宽度方向上的应力分布情况，从而得到钢板板形形貌。转矩式板形仪的特点是测量滞后性很小。

　　1)转矩式板形仪结构

　　在精轧机的最后一架轧机，用板形仪代替原来的活套辊。转矩式板形仪由沿钢板宽度方向的7个辊片组成，利用扭矩计对钢板轧制方向上的张力在宽度方向上的分布情况进行测量，因此具有在轧制过程中测量板厚的功能。在分段辊辊片的两侧装有扭矩计，来自分段辊辊片的力通过轴臂直接作用在两个扭矩计上，各个辊片两侧的扭矩计测定出与分段辊上张力分布相对应的扭转力矩分布。扭矩计上有盖板覆盖，为防止水和粉尘进入，对扭矩计进行气洗。为防止热轧钢板热量对扭矩计的损坏，对扭矩计设置了内部水冷装置。

　　2)板形仪计算结果

　　利用FEM模型对板形仪的板形测定精度进行了计算。计算条件见表1。各种板形条件下的FEM模型解析结果和板形仪的计算结果见表2。可以看出，板形仪的计算精度达到实用要求的水平。

　　表1：FEM计算条件

带钢宽度	1554mm
带钢厚度	1.0mm
弹性模量	49000N/mm2
泊松比	0.3
单位张力	14.0N/mm2
带钢抬起角	2.0°
带钢温度	860℃
热膨胀系数	1.63E-5/℃

　　表2：FEM解析结果和板形仪计算结果(I-单位)

板形	FEM解析结果	板形仪计算结果
平板	0	1.41
边浪	24.7	23.9
中间浪	24.7	24.3
侧浪	24.7	21.7

　　3)板形仪耐久性实验

　　因为热轧钢板产生大量的辐射热，所以用内部冷却的方法对板形仪进行保护是很重要的。对冷却系统的冷却效果进行了测试。测试方法是，用加热器对板形仪加热，用热电偶测定板形仪和挡板温度。加热温度是900℃，加热时间在1h以上，冷却水量为55L/min。加热60min左右，板形仪温度达到稳定，加热 180min后板形仪温度约为29℃。板形仪的使用温度上限为60℃，所以该冷却系统可以保证板形仪正常工作。

　　4)扭矩计的测量精度

　　为实现在线高精度板形测定，将钢板滑动产生的测量值损失量降低到最小程度是十分重要的。本板形仪的结构是采用扭矩计直接测量钢板张力分布，所以钢板相对扭矩计几乎没有滑动，因此干扰测量效果的测量损失现象很小。对扭矩计测量值的损失量进行了检测。结果表明，本板形仪扭矩计的测量损失量非常小，小于 1Nm。

　　5)板形仪在线实机使用的耐久性

　　用板形仪取代在线精轧机组最后一架精轧机的原有的活套辊，对板形仪在线实机使用的耐久性进行检验。实机使用结果表明，板形仪作为活套辊的应答速度与原有活套辊相同。在半无头轧制生产线上对精轧板厚2.04mm、宽1287mm的普通带钢进行轧制，轧制时间10min，扭矩计温度约为25℃。对气洗的扭矩计拆卸后进行检查，扭矩计内部没有水和粉尘进入的迹象。板形仪分段辊使用1年，其磨损量很小，不影响继续使用。本板形仪到目前为止，实机使用时间约为4 年，显示了良好的耐用性，可以预期本板形仪将会在更多轧机上得到应用。

　　6)板形仪在线实机的板形测定结果

　　针对厚度为2.44mm、宽度为1513mm精轧钢板在线实机的板形测量结果可以看出，带钢两边和中心部位的扭矩大，局部区域扭矩小。根据该测量结果进行计算得到的板形是带钢在工作侧一方的波浪小，并且是中心波浪和局部波浪。此外，带钢板形还可以分解为1次项、二次项和4次项组分。

　　1.5、在线磨辊技术(ORP)

　　保持良好的轧辊曲线和表面性状对于提高生产效率和产品质量是至关重要的。在这方面开发出轧辊在线研磨装置ORG和RSM，后来日本三菱日立制铁机械公司将这两个结构进行整合，开发出新型轧辊在线研磨装置ORP。采用ORP可以实现自由程序轧制、延长同宽度轧制周期、延长换辊时间和减少计划外换辊，因此，具有节能、提高生产效率和提高成材率的效果。韩国浦项钢铁公司光阳厂3号热轧带钢生产线在配置ORP前的2个月内发生表面缺陷的带钢达270卷，计划外换辊55次，配置ORP后的2个月内发生表面缺陷的带钢减少为58卷，计划外换辊减少到7次。日本新日铁广畑厂的换辊周期由1800t延长到 4200t。