一种用于冷连轧的工作辊辊系可换的十八辊轧机的制作方法

本发明属于不锈钢冷连轧领域的十八辊轧机，具体涉及一种用于冷连轧的工作辊辊系可换的十八辊轧机。

背景技术：

十八辊轧机广泛应用于不锈钢冷连轧中，由于工作辊直径小，水平刚性差，需要侧支撑辊对工作辊在水平方向的支撑，十八辊轧机可以生产更薄规格的产品。

十八辊轧机在本领域常规结构如下：

十八辊轧机有一对中间辊，上中间辊和下中间辊，通过轴承座和弯辊缸块与机架相关联；一对自由的小直径的工作辊，无轴承座，下工作辊靠在下中间辊上，而上工作辊需要工作辊提升装置使其在开辊缝或者换辊时，工作辊能够向上移动至预先设定的固定位置。侧支撑辊抵靠在工作辊上，使工作辊在水平方向上定位，并且抵抗工作辊的水平弯曲。

十八辊轧机本领域已知的问题是，小直径工作辊磨损非常迅速并且需要相当频换的替换，最多每连续轧至3～5卷就要换一次工作辊，同时侧辊也有一定的辊耗；另外一个事实是，关于十八辊机型工作辊重磨量（辊径变化范围），由于两点原因不能做的很大：1、工作辊辊本身感应淬火深度，淬硬层过深会导致轧辊芯部韧性降低，易断辊。2、中间辊、工作辊以及侧支撑辊之间几何关系，各个轧辊直径都有一个变化范围，重磨量较大时会产生侧支撑辊摆臂与轧辊之间的干涉问题。

以上两点原因造成十八辊冷连轧生产的辊耗较大。

目前国内不锈钢窄带（850mm系列）冷连轧生产面临的一个难题是，建设一条十八辊不锈钢冷连轧生产线，在生产焊管料等不是很薄，约0.58～0.72mm厚度的中低附加值冷轧产品时，由于采用小辊径辊耗大，换辊频率高，导致生产成本高、效率低，因此采用大直径工作辊最为理想；但是如果生产制品料如不锈钢装饰面板等薄规格，约0.3～0.45mm厚度的高附加值产品时，又需要采用小直径的工作辊，辊径约为140～150mm。要说明的是，用于连轧机的工作辊辊径不能过小，若小于120mm时，对于4mm左右厚度常规来料在轧制时会发生严重打滑的问题。

根据以上情况，为了增加产品规格以及适用范围而不用分别建设两条生产线，需要一种工作辊直径使用范围比原来大，如每架轧机具有一套大直径工作辊系，一套小直径工作辊系，并且能够在两套之间快速进行切换的十八辊轧机。一种方法是将四辊机改造成十八辊轧机的做法，需要时再将十八辊轧机改回四辊轧机，这种方法的缺点相当大：首先，十八辊轧机具有中间辊、工作辊，十八辊改造成四辊时，四辊轧机的工作辊直径要与十八辊中间辊与工作辊直径之和相当，并且中间辊直径约为工作辊直径的2.5倍，这样以来四辊机工作辊直径约为十八辊机工作辊直径的3.5倍左右，根据轧制理论，这样的四辊机工作辊直径的最小可轧厚度约为0.8mm，无法满足产品厚度要求；并且小辊径需要的轧制力小，大辊径需要的轧制力大，同一架两组工作辊直径跨档过大会造成该轧机的力能参数如轧制力、轧制力矩能参数冗余过大。第二，十八辊和四辊相互改造时，需要做出调整的设备有中间辊系、工作辊系及相应的工作辊弯辊缸块、中间辊弯辊缸块、平衡、横移缸块以及传动接轴等装置，这样的调整量对于一台轧机来说，机架窗口内的设备除了支撑辊以外，其余结构基本都调整了，改造工作量非常大，耗时长，至少在大修等时间进行改造，不可避免的影响生产灵活性、效率以及经常拆装带来的可靠性问题。

另外一种方法是采用仅通过增加一组大直径的自由的工作辊来替代原来小直径的工作辊，会有以下缺点：首先，侧支撑辊与大直径工作辊的支撑点应设计在工作辊高度的中间部分，以承受工作辊受到的水平力。换成大直径工作辊后，由于摆臂的运动轨迹以及工作辊与侧支撑辊几何位置关系，侧支撑辊与大直径工作辊的支撑点大幅上移，受到水平分力时，支撑稳定性下降；第二，工作辊径不一样时，工作辊提升装置的提升高度变化，一套工作辊提升装置需要保证多个准确的高度位置，不论对于高度位置的检测还是控制可靠性以及设备配置造价都是不利的。

技术实现要素：

本发明的目的是解决传统的十八辊轧机无法快速且安全便捷的实现大直径工作辊和小直径工作辊的更换的问题。

为此，本发明提供了一种用于冷连轧的工作辊辊系可换的十八辊轧机，包括机架、电机、减速箱和两根万向接轴，所述电机的输出轴连接着减速箱的输入轴，减速箱的输出轴连接着两根万向接轴，两根万向接轴分别连接着上中间辊和下中间辊，上中间辊的正上方是上支承辊，下中间辊的正下方是下支承辊，所述上支承辊的两端安装着上支承辊轴承座，上支承辊通过上支承辊轴承座在机架内滑动，下支承辊的两端安装着下支承辊轴承座，下支承辊通过下支承辊轴承座在机架内滑动，所述上中间辊的两端安装着上中间辊轴承座，下中间辊的两端安装着下中间辊轴承座，每一个上中间辊轴承座和下中间辊轴承座上都设有中间辊弯辊缸块，中间辊弯辊缸块安装在机架上，侧辊通过摆臂以铰接方式固定在机架上，所述上中间辊和下中间辊之间安装着大直径工作辊系或者小直径工作辊系。

所述大直径工作辊系包括大直径上工作辊和大直径下工作辊，大直径上工作辊的两端分别设有一个大直径上工作辊轴承座，大直径下工作辊的两端分别设有一个大直径下工作辊轴承座，上下相对的大直径上工作辊轴承座和大直径下工作辊轴承座之间设有平衡缸，平衡缸安装在大直径下工作辊轴承座上。

所述小直径工作辊系包括小直径上工作辊和小直径下工作辊，在机架上对应小直径上工作辊处，安装着小直径上工作辊提升装置。

所述的大直径上工作辊和大直径下工作辊的直径是170～190mm。

所述的小直径上工作辊和小直径下工作辊的直径是120～150mm。

一种用于冷连轧的十八辊轧机的工作辊更换方法，包括以下步骤：

步骤一：依次连接电机、减速箱、两根万向接轴和机架，使上下两根万向接轴分别与上中间辊和下中间辊连接，然后在上中间辊的正上方安装上支承辊，下中间辊的正下方安装下支承辊，并在上支承辊的两端安装上支承辊轴承座，在下支承辊的两端安装下支承辊轴承座，在上中间辊的两端安装上中间辊轴承座，在下中间辊的两端安装下中间辊轴承座，在机架上安装个中间辊弯辊缸块，使每一个上中间辊轴承座和每一个下中间辊轴承座上都卡在中间辊弯辊缸块内；

步骤二：若要生产0.3～0.45mm厚度的高附加值产品时，安装小直径工作辊系，将小直径上工作辊和小直径下工作辊安装在机架上的工作辊位置处，并在小直径上工作辊和上中间辊、小直径下工作辊和下中间辊之间的位置布置侧辊，侧辊通过摆臂以铰接方式固定在机架上，然后在机架上安装小直径上工作辊提升装置，用于提升小直径上工作辊；

步骤三：若要生产0.58～0.72mm厚度的中低附加值冷轧产品时，安装大直径工作辊系，拆除小直径上工作辊、小直径下工作辊和小直径上工作辊提升装置，将大直径上工作辊和大直径下工作辊安装在机架上的工作辊位置处，并在大直径上工作辊的两端分别安装一个大直径上工作辊轴承座，在大直径下工作辊的两端分别安装一个大直径下工作辊轴承座，在大直径下工作辊轴承座上安装平衡缸，使平衡缸位于上下相对的大直径上工作辊轴承座和大直径下工作辊轴承座之间；

步骤四：根据生产冷轧产品的要求，选择步骤二或者步骤三更换工作辊。

所述大直径上工作辊和大直径下工作辊的直径是170～190mm，小直径上工作辊和小直径下工作辊的直径是120～150mm。

本发明的有益效果：本发明提供的这种用于冷连轧的工作辊辊系可换的十八辊轧机，具有两套不同直径大小的工作辊系，除了两套工作辊系之间有区别以外，两套工作辊系共用一套机架窗口内的装置，两组工作辊辊系切换时，支撑辊、中间辊、中间辊弯辊及传动电机、减速箱、接轴等均不用调整，缩短了切换时间，提高了设备的可靠性和生产效率。大直径工作辊系受水平力时，由于采用工作辊有轴承座的设计，可将部分的水平力通过工作辊轴承座传递到机架上，很大程度上解决了侧辊对大直径工作辊的支撑点上移造成的支撑不稳定问题。对于大直径工作辊辊系，在下工作辊轴承座上设计的平衡缸对上工作辊兼有弯辊、平衡、换辊的功能，结构简单，可靠性强。本发明的十八辊轧机能够在原来十八辊轧机基础上，仅增加一套大直径工作辊系，成本增加很小的情况下，拓宽产品的范围：使用小直径工作辊，生产制品料等薄规格产品；使用大直径工作辊，经济高效的生产焊管料等常规厚度的产品，提高了生产厂家的竞争力。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是小直径工作辊系侧面结构示意图。

图2是小直径工作辊系正面结构示意图。

图3 是图2轴向中间截面示意图。

图4 是大直径工作辊系正面结构示意图。

图5 是大直径工作辊系示意图。

附图标记说明：1、机架；2、上支承辊；3、上中间辊；4、中间辊弯辊缸块；5、侧辊；6、大直径上工作辊；7、大直径下工作辊；8、下中间辊；9、下支承辊；10、小直径上工作辊提升装置；11、万向接轴；12、减速箱；13、电机；14、平衡缸；15、小直径上工作辊；16、下直径下工作辊；

2.1、上中间辊轴承座；3.1、上中间辊轴承座；5.1、摆臂；6.1、大直径上工作辊轴承座；7.1、大直径下工作辊轴承座；8.1、下中间辊轴承座；9.1、下支承辊轴承座。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种用于冷连轧的工作辊辊系可换的十八辊轧机，如图1所示，包括机架1、电机13、减速箱12和两根万向接轴11，所述电机13的输出轴连接着减速箱12的输入轴，减速箱12的输出轴连接着两根万向接轴11，两根万向接轴11分别连接着上中间辊3和下中间辊8，上中间辊3的正上方是上支承辊2，下中间辊8的正下方是下支承辊9，所述上支承辊2的两端安装着上支承辊轴承座2.1，上支承辊2通过上支承辊轴承座2.1在机架1内滑动，下支承辊9的两端安装着下支承辊轴承座9.1，下支承辊9通过下支承辊轴承座9.1在机架1内滑动，所述上中间辊3的两端安装着上中间辊轴承座3.1，下中间辊8的两端安装着下中间辊轴承座8.1，每一个上中间辊轴承座3.1和下中间辊轴承座8.1上都设有中间辊弯辊缸块4，中间辊弯辊缸块4安装在机架1上，如图3所示，侧辊5通过摆臂5.1以铰接方式固定在机架1上，所述上中间辊3和下中间辊8之间安装着大直径工作辊系或者小直径工作辊系。

需要说明的是，机架1、电机13、减速箱12和两根万向接轴11、上中间辊3和下中间辊8、上支承辊2和下支承辊9都是现有的常规技术，属于成熟的现有结构，其具体的结构和连接安装关系不作为本发明的发明点，因此不作详细的描述。上述的轴承座内都安装有轴承。

上支承辊2通过上支承辊轴承座2.1在机架1内滑动，下支承辊9通过下支承辊轴承座9.1在机架1内滑动。中间辊弯辊缸块4带动中间辊轴承座3.1以及8.1对上中间辊3和下中间辊8正负弯辊操作。侧辊5通过摆臂5.1与机架1以铰接方式固定1在机架上。侧辊5压靠在工作辊抵抗工作辊水平弯曲。传动方式为中间辊传动，即电机13通过减速箱12以及两根万向接轴11来驱动上中间辊3和下中间辊8。

该十八辊轧机具有两套可更换的不同直径大小的工作辊系，除了两套工作辊系之间有区别以外，两套工作辊系共用一套机架窗口内的装置，如支撑辊、中间辊、中间辊弯辊及传动电机、减速箱、接轴等。

两套工作辊系分别对应不同定位以及规格范围的产品，具体如国内不锈钢窄带（850mm系列）冷连轧生产，建设一条十八辊不锈钢冷连轧生产线，在生产焊管料等不是很薄，约0.58～0.72mm厚度的中低附加值冷轧产品时，由于采用小辊径辊耗大，换辊频率高，导致生产成本高、效率低，因此采用大直径工作辊，如直径为Φ170～Φ190mm的工作辊，根据轧制理论，采用这样大直径的工作辊能够生产出以上厚度要求的产品，并且换辊间隔时间可以有所增加，同时，工作辊直径相比原来小辊径工作辊有所增加，工作辊抗弯能力与轧辊直径是3次方的关系，抗弯能力增大，当工作辊受水平力不太大时，可以不投入侧辊，减小侧辊损耗。

若生产制品料如不锈钢装饰面板等薄规格，约0.3～0.45mm厚度的高附加值产品时，要轧制到该厚度，根据轧制理论，必须采用小直径的工作辊，辊径不能大于150mm。要说明的是，用于连轧机的工作辊辊径不能过小，若小于120mm时，对于4mm左右厚度常规来料在轧制时会发生严重打滑的问题，因此小直径工作辊直径可以设计为Φ120～Φ150mm。

本发明的目的在于提供一种十八辊轧机，应用于冷连轧机组中，既能够生产制品料等薄规格产品，又可以经济高效的生产焊管料等常规厚度的产品。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图4和图5所示，所述大直径工作辊系包括大直径上工作辊6和大直径下工作辊7，大直径上工作辊6的两端分别设有一个大直径上工作辊轴承座6.1，大直径下工作辊7的两端分别设有一个大直径下工作辊轴承座7.1，上下相对的大直径上工作辊轴承座6.1和大直径下工作辊轴承座7.1之间设有平衡缸14，平衡缸14安装在大直径下工作辊轴承座7.1上。上述工作辊的两端安装着轴承，轴承安装在轴承座内，且轴承座都是安装在机架上。

对于大直径工作辊辊系，分别为大直径上工作辊6和大直径下工作辊7设计大直径上工作辊轴承座6.1及大直径下工作辊轴承座7.1，在大直径下工作辊轴承座7.1上设计有平衡缸14，对大直径上工作辊6起到平衡的作用。在换辊时平衡缸14完全伸出，将大直径上工作辊6升到一个固定高度位置后进行工作辊抽辊进辊等换辊操作。另外，在平衡缸14液压回路设计弯辊系统，平衡缸14还可以在轧制时起到工作辊正弯辊的效果，调节产品板形。也就是说，平衡缸14能够兼顾工作辊的弯辊、平衡以及换辊三种功能需求。

对于大直径工作辊辊系，上、下工作辊轴承座均可在中间辊弯辊缸块4内上下滑动，当工作辊受到水平力时将其传递到中间辊弯辊缸块4上，然后传递到机架1上，很大程度上解决了侧辊对大直径工作辊的支撑点上移造成的支撑不稳定问题。

本发明的有益效果在于，两组工作辊辊系切换时，支撑辊、中间辊、中间辊弯辊及传动电机、减速箱、接轴等均不用调整，缩短了切换时间，提高了设备的可靠性和生产效率。大直径工作辊系受水平力时，由于采用工作辊有轴承座的设计，可将部分的水平力通过工作辊轴承座传递到机架上，很大程度上解决了侧辊对大直径工作辊的支撑点上移造成的支撑不稳定问题。对于大直径工作辊辊系，在下工作辊轴承座上设计的平衡缸对上工作辊兼有弯辊、平衡、换辊的功能，结构简单，可靠性强。本发明的十八辊轧机能够在原来十八辊轧机基础上，仅增加一套大直径工作辊系，成本增加很小的情况下，拓宽产品的范围。

实施例3：

在实施例1的基础上，如图2所示，所述小直径工作辊系包括小直径上工作辊15和小直径下工作辊16，在机架1上对应小直径上工作辊15处，安装着小直径上工作辊提升装置10。

需要特别说明的是，小直径上工作辊提升装置10是十八辊轧机在冷连轧过程中的常规技术，属于成熟的现有结构，其具体的结构不作为本发明的发明点，因此不作详细的描述。上述工作辊的两端安装着轴承，轴承安装在轴承座内，且轴承座都是安装在机架上。

两套工作辊系在使用时主要区别为：

对小直径工作辊系，小直径上工作辊15采用上工作辊提升装置10对工作辊进行平衡；在换工作辊时，小直径上工作辊提升装置10提升完全伸出，将工作辊提升到一个固定高度位置后进行工作辊抽辊进辊等换辊操作。

对于大直径工作辊辊系，分别为大直径上工作辊6和大直径下工作辊7设计大直径上工作辊轴承座6.1及大直径下工作辊轴承座7.1，在大直径下工作辊轴承座7.1上设计有平衡缸14，对大直径上工作辊6起到平衡的作用。在换辊时平衡缸14完全伸出，将大直径上工作辊6升到一个固定高度位置后进行工作辊抽辊进辊等换辊操作。另外，在平衡缸14液压回路设计弯辊系统，平衡缸14还可以在轧制时起到工作辊正弯辊的效果，调节产品板形。也就是说，平衡缸14能够兼顾工作辊的弯辊、平衡以及换辊三种功能需求。

对于大直径工作辊辊系，上、下工作辊轴承座均可在中间辊弯辊缸块4内上下滑动，当工作辊受到水平力时将其传递到中间辊弯辊缸块4上，然后传递到机架1上，很大程度上解决了侧辊对大直径工作辊的支撑点上移造成的支撑不稳定问题。

实施例4：

在实施例2或者实施例3的基础上，所述的大直径上工作辊6和大直径下工作辊7的直径是170～190mm。所述的小直径上工作辊15和小直径下工作辊16的直径是120～150mm。

实施例5：

一种用于冷连轧的十八辊轧机的工作辊更换方法，包括以下步骤：

步骤一：依次连接电机13、减速箱12、两根万向接轴11和机架1，使上下两根万向接轴11分别与上中间辊3和下中间辊8连接，然后在上中间辊3的正上方安装上支承辊2，下中间辊8的正下方安装下支承辊9，并在上支承辊2的两端安装上支承辊轴承座2.1，在下支承辊9的两端安装下支承辊轴承座9.1，在上中间辊3的两端安装上中间辊轴承座3.1，在下中间辊8的两端安装下中间辊轴承座8.1，在机架1上安装4个中间辊弯辊缸块4，使每一个上中间辊轴承座3.1和每一个下中间辊轴承座8.1上都卡在中间辊弯辊缸块4内；

步骤二：若要生产0.3～0.45mm厚度的高附加值产品时，安装小直径工作辊系，将小直径上工作辊15和小直径下工作辊16安装在机架1上的工作辊位置处，并在小直径上工作辊15和上中间辊3、小直径下工作辊16和下中间辊8之间的位置布置侧辊5，侧辊5通过摆臂5.1以铰接方式固定在机架1上，然后在机架1上安装小直径上工作辊提升装置10，用于提升小直径上工作辊15；

步骤三：若要生产0.58～0.72mm厚度的中低附加值冷轧产品时，安装大直径工作辊系，拆除小直径上工作辊15、小直径下工作辊16和小直径上工作辊提升装置10，将大直径上工作辊6和大直径下工作辊7安装在机架1上的工作辊位置处，并在大直径上工作辊6的两端分别安装一个大直径上工作辊轴承座6.1，在大直径下工作辊7的两端分别安装一个大直径下工作辊轴承座7.1，在大直径下工作辊轴承座7.1上安装平衡缸14，使平衡缸14位于上下相对的大直径上工作辊轴承座6.1和大直径下工作辊轴承座7.1之间；

步骤四：根据生产冷轧产品的要求，选择步骤二或者步骤三更换工作辊。

该十八辊轧机具有两套不同直径大小的工作辊系，除了两套工作辊系之间有区别以外，两套工作辊系共用一套机架窗口内的装置，如支撑辊、中间辊、中间辊弯辊及传动电机、减速箱、接轴等。

两套工作辊系分别对应不同定位以及规格范围的产品，具体如国内不锈钢窄带（850mm系列）冷连轧生产，建设一条十八辊不锈钢冷连轧生产线，在生产焊管料等不是很薄，约0.58～0.72mm厚度的中低附加值冷轧产品时，由于采用小辊径辊耗大，换辊频率高，导致生产成本高、效率低，因此采用大直径工作辊，如直径为Φ170～Φ190mm的工作辊，根据轧制理论，采用这样大直径的工作辊能够生产出以上厚度要求的产品，并且换辊间隔时间可以有所增加，同时，工作辊直径相比原来小辊径工作辊有所增加，工作辊抗弯能力与轧辊直径是3次方的关系，抗弯能力增大，当工作辊受水平力不太大时，可以不投入侧辊，减小侧辊损耗。

若生产制品料如不锈钢装饰面板等薄规格，约0.3～0.45mm厚度的高附加值产品时，要轧制到该厚度，根据轧制理论，必须采用小直径的工作辊，辊径不能大于150mm。要说明的是，用于连轧机的工作辊辊径不能过小，若小于120mm时，对于4mm左右厚度常规来料在轧制时会发生严重打滑的问题，因此小直径工作辊直径可以设计为Φ120～Φ150mm。

实施例6：

在实施例5的基础上，所述大直径上工作辊6和大直径下工作辊7的直径是170～190mm，小直径上工作辊15和小直径下工作辊16的直径是120～150mm。

本发明的有益效果在于，两组工作辊辊系切换时，支撑辊、中间辊、中间辊弯辊及传动电机、减速箱、接轴等均不用调整，缩短了切换时间，提高了设备的可靠性和生产效率。大直径工作辊系受水平力时，由于采用工作辊有轴承座的设计，可将部分的水平力通过工作辊轴承座传递到机架上，很大程度上解决了侧辊对大直径工作辊的支撑点上移造成的支撑不稳定问题。对于大直径工作辊辊系，在下工作辊轴承座上设计的平衡缸对上工作辊兼有弯辊、平衡、换辊的功能，结构简单，可靠性强。本发明的十八辊轧机能够在原来十八辊轧机基础上，仅增加一套大直径工作辊系，成本增加很小的情况下，拓宽产品的范围：使用小直径工作辊，生产制品料等薄规格产品；使用大直径工作辊，经济高效的生产焊管料等常规厚度的产品，提高了生产厂家的竞争力。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。