一种十八辊轧机的制作方法

本发明属于冶金设备领域，具体涉及一种新型的十八辊轧机结构。

背景技术：

冷轧机是生产冷轧带钢的关键设备，成品带钢的表面质量、厚度公差和板型指标等，除与来料钢卷有关外，冷轧机起着重要作用。生产冷轧带钢的轧机有多种形式，如四辊轧机、六辊轧机、十八辊轧机和二十辊轧机等。但对于轧制难变形的材料及薄带材时，十八辊具有明显优势，主要表现在以下几个方面：（1）十八辊轧机工作辊辊径较小，工作辊直径与辊面宽度比值可达1：10，轧制时变形区域小，轧制力小；（2）由于工作辊采用多点支撑，辊系刚度较大，降低了轧辊的垂直和水平挠度，能得到更加良好的板形；（3）小直径工作辊可以得到较大的道次压下率和轧程总压下率，可不经中间退火达到成品厚度，从而达到节能和降低成本的目的；（4）与同为多辊轧机的二十辊轧机相比，十八辊轧机不存在开口度小穿带困难的问题，且在工作辊寿命上优于二十辊轧机，相应更换工作辊次数减少，从而提高了生产效率，节约了轧辊消耗成本。

国外森基米尔十八辊轧机（de3324562c2、us4270377）有其优点：轧机刚度大，工作辊辊径小，可以轧更薄的产品。但其也有不足：轧机开口度小，润滑冷却效果差，速度较低，设备维护不方便，设备造价较高等；sms公司的z-high十八辊轧机（wo2004052568）在森吉米尔轧机基础上做了进一步优化，并且新设计了工作辊水平移动功能，改良了中间辊组（wo2011003561）的组束臂装置。但其轧机在更换侧支撑背衬轴承时耗时耗力，首先要将中间辊及两侧侧支撑辊盒从机架内拖出，再更换一套新的中间辊及侧支撑辊盒上去，在线下进行繁琐的拆卸安装工作，增加了人工成本及时间成本；dritz公司旗下sundwig公司的s-high十八辊轧机（wo0121334）对于侧支撑的更换提出一种更为方便简洁的方法，通过拆掉侧支撑梁上安装的侧支撑辊盒，然后单独拖出侧支撑辊盒进行背衬轴承更换，这样就简化了拖出中间辊拆卸安装整个中间辊和侧支撑辊盒的过程，但还是需要从轧机牌坊内拖出整个侧支撑辊盒，然后对磨损过度或损坏的背衬轴承进行更换。虽然只有其中一排背衬轴承的某个背衬轴承需要更换，但需要拖出整个侧支撑辊盒，拆掉两排背衬轴承共用的安装固定装置，再进行轴承更换，更换过程还是比较繁琐耗时。最重要一点，上述三种十八辊轧机有一共有特点，两排相同外径的背衬轴承安装在同一侧支撑梁上，位置相对固定，相同驱动却受力不同（实际情况是靠近带钢的那一排背衬轴承受力远大于另外一排），背衬轴承寿命则不同，不需要更换的背衬轴承却要被频繁拖出机架。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于：鉴于上述技术缺点和不足，设计一种相对布局更加合理，换辊更加有针对性，润滑冷却更加充分，且背衬轴承受力更加均匀的新型十八辊轧机。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种十八辊轧机，属于轧制金属带材的冷轧机，包括一对工作辊、和与工作辊接触用于驱动工作辊的中间辊，其特征在于：沿带材传送方向，在轧机入口侧和出口侧，还各设置一对侧向与上下工作辊分别接触而支撑负载于各自工作辊的轧制反作用力的水平支撑辊，使得各工作辊靠中间辊、各自的一对水平支撑辊挤压在中间而相对固定；各水平支撑辊轴向具有从操作侧到传动侧全辊身对水平支撑辊进行支撑的侧推装置；水平支撑辊在工作位时，沿工作辊轴向与工作辊始终保持线接触。

进一步的，侧推装置包括后端发力装置和前端接触并推压水平支撑辊的部位，所述推压水平支撑辊的部位由若干个背衬轴承沿水平支撑辊辊身长度布置，即多个背衬轴承分段间隔串联安装在一根轴上并沿水平支撑辊辊身长度布置形成背衬轴承辊；各背衬轴承辊在工作状态时沿各自对应水平支撑辊轴向与各自对应水平支撑辊始终保持线接触；同一水平支撑辊由两个背衬轴承辊支撑；所述的发力装置和背衬轴承辊彼此间成直线设置，以便于通过发力装置对相应的工作辊施加侧向支承力。

进一步的，背衬轴承辊的长度大于或等于所轧带材宽度。

进一步的，所述侧推装置的发力装置包括两种，一种是侧支撑装配，一种是防缠导板，均是沿金属带材传送方向在轧机工作辊的左右侧分别设置并固定在滑动衬板上，与此对应，各水平支撑辊外侧设置两个背衬轴承辊，共同形成18辊辊系结构；其中，包含两个防缠导板，各防缠导板沿工作辊轴向方向通长布置，一个布置于入口侧，一个布置于出口侧；在轧机入口侧和出口侧共设置四个侧支撑装配，在各侧的防缠导板的上方和下方各设置一个，侧支撑装配沿轧辊方向通长布置；背衬轴承辊安装于防缠导板和侧支撑装配的前端。

进一步的，侧支撑装配结构中，整个背衬轴承辊安装在侧支撑梁上，通过带位移传感器的液压缸驱动而带动背衬轴承辊；滑动衬板上设置滑动键，防缠导板侧面有滑槽，防缠导板由驱动缸推动沿滑动键滑动而带动背衬轴承辊。

进一步的，在带材传输线上方和下方，传动侧和操作侧各对应设置一个工作辊辊盒，即沿辊轴向两端一共设置四个工作辊辊盒；各工作辊辊盒包括轴承座、工作辊、工作辊两侧的水平支撑辊轴承座及水平支撑辊，及布置于水平支撑辊轴承座上的接触力调整装置；接触力调整装置用于调整水平支撑辊轴承座相对于工作辊位置，从而调整水平支撑辊和工作辊之间间隙。

进一步的，接触力调整装置包括止挡块、拉杆、压缩弹簧；止挡块设置在轴承座上，拉杆一端由止挡块活动阻挡，拉杆另一端穿过止挡块连接在水平支撑辊轴承座上，在止挡块和水平支撑辊轴承座之间，拉杆上安装有弹性件和螺母，与螺母对应的拉杆段设计有螺纹；轴承座上开有长形孔，水平支撑辊轴承座可沿长孔滑动；通过螺母与拉杆上螺纹的配合使弹簧预压在止挡块和螺母中间，通过调整螺母的位置来控制弹簧预压力的大小，保证水平支撑辊与工作辊时刻保持接触并支撑工作辊。

进一步的，还包括一种楔形调整装置，所述楔形调整装置包括有四个液压缸，分别安装于操作侧牌坊和传动侧牌坊上，液压缸前端与滑动衬板相连，由于防缠导板和侧支撑装配共同安装于滑动衬板上，滑动衬板可在楔形调整装置液压缸的驱动下沿牌坊上下滑动；当来料为楔形板材时，通过楔形调整机构的液压缸推动滑动衬板运动，安装于滑动衬板上的防缠导板与侧支撑装配结构随之运动，传动侧滑动衬板与操作侧滑动衬板可单独调整滑动距离，从而对应工作辊的倾动，使得工作辊得到良好的水平侧支撑；使得辊缝适合轧制楔形带材。

进一步的，本发明的中间辊可轴向窜动，且中间辊设计有正负弯辊。

综上所述，本发明的主要结构包括机架牌坊装配、压下缸装配、辊系装配、侧支撑装配、楔形调整机构、防缠导板及轧制线调整装置，其中辊系装配包括上辊系和下辊系，上辊系由上工作辊辊盒、上侧支撑装配、上中间辊装配和上支承辊装配组成。下辊系包括下工作辊辊盒、下侧支撑装配、下中间辊装配和下支承辊装配。上下工作辊辊盒都各自包括一个工作辊、传动侧轴承座装配、操作侧轴承座装配以及布置在工作辊两侧的水平支撑辊，在工作辊轴承座上设计有调节水平支撑辊与工作辊之间接触力的调整机构。在轧机入口和出口布置有防缠导板，防缠导板可沿布置在滑动衬板上的滑动键前后滑动，在防缠导板内部安装有乳化液喷射装置，在防缠导板前端设计有分段背衬轴承支撑结构支撑水平支撑辊。防缠导板上方和下方布置有侧支撑装配结构，通过液压缸（或别的驱动方式）驱动分段背衬轴承装配支撑水平支撑辊。防缠导板和侧支撑装配共同安装于滑动衬板上，滑动衬板可在楔形调整机构液压缸的驱动下沿牌坊上下滑动。以下是关于各装配或机构的具体描述：

（1）侧支撑装配及防缠导板背衬轴承支撑结构

由于十八辊轧机在轧制硅钢、不锈钢和特殊钢等高强度带钢时，需要采用较小的工作辊直径，而随着辊径的减小，工作辊的水平挠曲明显增加，水平刚度明显减小，对板形控制有很大影响，故本发明通过设计侧向支撑和工作辊水平移动来减小工作辊的水平挠曲，进而增加工作辊的水平刚度。具体来说，就是通过对工作辊两侧增设侧支撑，本实施例的侧支撑分为两部分，其中一个是侧支撑装配，它设置于水平支撑辊的侧上方，是由分段背衬轴承安装在一根通轴上，通过多点支撑保证了支撑力足够大，同时也在整个背衬轴承辊（由多个背衬轴承同轴安装）上设置了合适的辊形曲线，保证沿辊身长度全方位支撑水平支撑辊，进而支撑工作辊减小工作辊的水平挠曲。整个背衬轴承辊安装在侧支撑梁上，通过带位移传感器的液压缸驱动，可以根据工作辊直径的变化调整背衬轴承辊的位置，同时也可适应工作辊水平移动后的位置调整；另外一个是防缠导板背衬轴承支撑结构，防缠导板可沿滑动衬板上的滑动键前后滑动，而整个防缠导板通过液压缸（带有位移传感器）控制其前进或后退的位置，布置于防缠导板前端的背衬轴承辊支撑水平支撑辊，承载了轧制时工作辊上大部分水平力，同样防缠导板也可以适应工作辊的水平移动，对工作辊提供随动支撑。上面两种侧支撑都是为了减小工作辊的水平挠曲，但其受力大小却大不相同，由于工作辊上水平力的方向与过钢线夹角更小，故防缠导板背衬轴承支撑结构（更靠近过钢线）受到水平力更大，因而其上的背衬轴承应具有更大的承载能力，而侧支撑装配上的背衬轴承就承载小一些，故而两种背衬轴承大小可以选择不同类型（亦可相同），以便节约成本。侧支撑装配及防缠导板背衬轴承支撑结构上的背衬轴承有损坏需要更换时，只需要把侧支撑装配驱动液压缸及防缠导板驱动液压缸退回到换辊位，把中间辊装配抬升到换辊位，这时通过背衬辊换辊设备直接把需要更换背衬轴承的背衬辊拖出，而不需要整个一侧全部拖出更滑，换辊更有针对性且方便又自由，省时省力，提高了工作效率。

（2）工作辊辊盒结构

工作辊辊盒结构包括传动侧和操作侧轴承座、工作辊、水平支撑辊及布置于轴承座上的接触力调整装置。接触力调整装置的具体原理如下：轴承座上设计有止挡块，拉杆（一端有螺纹）穿过止挡块连接在轴承座上，拉杆上安装有压缩弹簧（亦可是其它弹性件），通过螺母与拉杆上螺纹的配合使弹簧预压在止挡块和螺母中间，工作辊轴承座上开有长形孔，水平支撑辊轴承座可沿长孔滑动，这样就可通过调整螺母的位置来控制弹簧预压力的大小，保证水平支撑辊与工作辊时刻保持接触并支撑工作辊。当需要更换工作辊时，整个工作辊辊盒沿换辊轨道被拉出机架，松开螺母，让水平支撑辊和工作辊辊面有一定间隙，方便更换工作辊。为了进一步减小工作辊水平力，为工作辊设计了水平移动功能，通过侧支撑装配和防缠导板背衬轴承支撑水平支撑辊，推动整个工作辊辊盒滑行到预设定的位置，然后保证工作辊被两侧的侧支撑加紧，继而开始带钢轧制。工作辊辊盒结构增加了工作辊的水平刚度，同时通过水平移动减小了水平力，为保证顺利轧制创造了良好的条件。

（3）楔形调整机构

十八辊轧机在进行轧制时，由于来料带材板形不良，时而会出现楔形带材（来料沿横断面两侧厚度相差较大），此时需要对工作辊有一个倾斜角度的调整，即倾辊调节，以改善成品板形，当工作辊有一个倾辊调节时，水平支撑辊与工作辊共同安装在统一轴承座上，所以此时水平支撑辊也会倾斜一定角度，如果背衬轴承辊没有随动倾斜，这样工作辊沿辊身就会没有被完全支撑，在受到水平力的作用时，工作辊就会发生断裂，产生生产事故，严重影响生产效率。为了避免此种事故的发生，本发明设计了一种楔形调整机构，当来料为楔形板材时，工作辊、水平支撑辊和背衬轴承辊可同步倾斜，保证工作辊辊身的全面支撑。具体是通过楔形调整机构的驱动液压缸（带位移传感器）推动滑动衬板运动，此时安装于滑动衬板上的防缠导板与侧支撑结构随之运动，传动侧滑动衬板与操作侧滑动衬板可单独调整滑动距离，从而对应工作辊的倾动，使得工作辊得到良好的水平侧支撑。此设计结构简洁，可操作性强，减少了轧辊断裂事故的发生。

（4）中间辊装配及其他结构

本发明设计中间辊可轴向窜动，减少轧辊有害接触区，减少了带材边部减薄，同时中间辊设计有正负弯辊，能更好地控制板形。关于压下装置、支承辊装配及轧制线调整装置与一般轧机类似，本发明不再赘述。

本十八辊轧机很好的解决了工作辊水平挠曲的问题，使得更换背衬轴承更加省时省力，同时增加了楔形调整机构，解决了工作辊容易断裂的问题，在保证良好板形的同时，又提高了设备的安全可靠性，降低了成本，推广前景广阔。

附图说明

图1为本发明十八辊轧机断面图；

图2为本发明十八辊轧机断面局部放大图；

图3为本发明十八辊轧机辊系布置图；

图4为本发明十八辊轧机工作辊辊盒12的细部结构示意图；

图5为本发明十八辊轧机背衬轴承辊示意图；

附图中各附图标记如下：

1-机架牌坊装配2-压下缸装配3-楔形调整机构

4-上支承辊装配5-滑动衬板6-上侧支撑装配

7-防缠导板驱动缸8-乳化液喷射装置9-防缠导板

10-轧制线调整装置11-上中间辊装配12-上工作辊辊盒

13-防缠导板背衬轴承支撑14-滑动键

15-下工作辊辊盒16-下侧支撑装配

17-下中间辊装配18-下支承辊装配

12-工作辊辊盒

12-1——工作辊轴承座12-2——弹簧

12-3——拉杆12-4——水平支撑辊轴承座

12-5——工作辊12-6——水平支撑辊

12-7——螺母12-8——止挡块

13-背衬轴承支撑

13-1——背衬轴承辊13-2——支撑筋板

13-3——背衬轴承辊支架13-4——通轴。

具体实施方式

下面结合示图1-5对本发明实施例进行进一步的说明：

如图1-2，本十八辊轧机是一种轧制金属带材的冷轧机，主要结构包括机架牌坊装配1、压下缸装配2、辊系装配、侧支撑装配6、楔形调整机构3、防缠导板9及轧制线调整装置10，其中辊系装配包括上辊系和下辊系，上辊系由上工作辊辊盒12、上侧支撑装配6、上中间辊装配11和上支承辊装配4组成。下辊系包括下工作辊辊盒15、下侧支撑装配16、下中间辊装配17和下支承辊装配18。上下工作辊辊盒都各自包括一个工作辊12-5、轴承座12-1以及布置在工作辊12-5两侧的水平支撑辊12-6，在轴承座12-1上设计有调节水平支撑辊12-6与工作辊12-5之间接触力的调整机构。如图3，最外面8个辊叫背衬轴承辊13-1，箭头所代表的是更换时每个背衬轴承辊13-1移动的方向，关于换辊问题考虑如下：如图2各上侧支撑装配6和下侧支撑装配16的靠近前端各背衬轴承辊的区域，每个背衬轴承辊13-1安装在一个辊架上，辊架通过卡板与后面的支撑装置所连接，更换时只需要通过专用夹具夹住辊架拉出机架即可，不同于其他十八辊轧机的是本发明中8个背衬轴承辊可单独更换，哪个有问题换那个。水平支撑辊12-6主要作用就是过渡辊，实际上是通过背衬轴承辊给工作辊施加支撑力，防止工作辊在水平力的作用下发生挠曲，所以叫水平支撑辊。工作辊除了两端的支撑轴承，不再设置支撑点，也不设置驱动机构，为了避免扰度弯曲，因而采用水平支撑辊和中间辊挤压支撑并驱动。

如图2，在轧机入口和出口（轧机的长度方向的中心左右侧）布置有防缠导板9，防缠导板9可沿布置在滑动衬板5上的滑动键14前后滑动，在防缠导板9内部安装有乳化液喷射装置8，在防缠导板9前端设计有包含分段背衬轴承辊13-1的背衬轴承支撑13支撑水平支撑辊12-6。在防缠导板9上方和下方布置有侧支撑装配结构，通过液压缸或别的驱动方式驱动分段背衬轴承装配支撑水平支撑辊12-6。防缠导板9和侧支撑装配6、16共同安装于滑动衬板5上，滑动衬板5可在楔形调整机构3液压缸的驱动下沿牌坊上下滑动。沿工作辊轴向（沿轧机宽度方向的操作侧和传动侧，与轧制方向垂直布置，共有两个防缠导板，沿轧制方向一个布置于入口侧，一个布置于出口侧，防缠导板沿轧辊方向通长布置；共有两个上侧支撑装配6，工作辊入出口各一个，沿轧辊方向通长布置；共有两个下侧支撑装配16，工作辊入出口各一个，沿轧辊方向通长布置；背衬轴承支撑13安装于防缠导板9和侧支撑装配6、16的前端，而每个背衬轴承辊13-1由多个背衬轴承安装在一根轴上组成，如图5所示。

对于十八辊轧机，工作辊辊径相对于八辊及六辊轧机有所减小，工作辊的水平挠曲明显增加，水平刚度明显减小，对板形控制有很大影响。故本发明从两个方面来减小工作辊的水平挠曲：一方面是在轧制前预先水平移动上下工作辊辊盒12、15，使工作辊在轧制时受到的水平力减小；另一方面是通过增加侧支撑来增强工作辊水平方向上的刚度此处以入口侧说明，侧支撑的支撑来源于两个方向，其中一个是通过上侧支撑装配6中的驱动液压缸推动其安装在前端的背衬轴承支撑13沿其滑动轨道运动到入口侧水平支撑辊12-6处，从此方向上压紧入口水平支撑辊12-6，另外一个支撑则是安装在防缠导板9前端的背衬轴承支撑13装置，此处背衬轴承支撑13与防缠导板9为一体，通过防缠导板驱动缸7推动沿滑动键14（图中没有画出，滑动键安装在滑动衬板5上，而防缠导板侧面有滑槽，防缠导板滑槽在滑动键14上可前后滑动）运动到入口侧水平支撑辊12-6，从此方向压紧水平支撑辊12-6，由于侧支撑背衬轴承支撑13和防缠导板9上的背衬轴承支撑13受力大小不同，故可选择不同载荷的背衬轴承13-1来区别对待。通过入口和出口的支撑结构支撑工作辊，大大提高了工作辊水平刚度，减小辊径的同时保证了成品板形。

如图5所示，为8个背衬轴承支撑13的具体结构。其中，背衬轴承辊支架13-3通过一个通轴13-4将多段分段的背衬轴承辊13-1串接。各背衬轴承辊13-1通过梳齿状支撑筋板间隔连接在背衬轴承辊支架13-3的脊上。

工作辊辊盒12、15结构包括工作辊轴承座12-1、工作辊12-5、水平支撑辊12-6及布置于轴承座上的接触力调整装置。接触力调整装置的具体原理如下：工作辊轴承座12-1上设计有止挡块12-8，拉杆12-3一端由止挡块12-8阻挡，拉杆12-3另一端穿过止挡块12-8连接在水平支撑辊轴承座12-4上，拉杆12-3可在止挡块12-8的导向孔中自由滑动，同时拉杆12-3上安装有压缩弹簧12-2亦可是其它弹性件，通过螺母12-7与拉杆12-3上螺纹的配合使弹簧12-2预压在止挡块12-8和螺母12-7中间，工作辊轴承座12-1上开有长形孔，水平支撑辊轴承座12-4可沿长孔滑动，这样就可通过调整螺母12-7的位置来控制弹簧12-2预压力的大小，保证水平支撑辊12-6与工作辊12-5时刻保持接触并支撑工作辊12-5。其实长孔的作用还有一个就是在侧推装置推动水平支撑辊时，水平支撑辊可自由沿长孔滑动而不会受力发生挠曲。工作时，8个背衬轴承辊13-1在各驱动力下压紧水平支撑辊12-6，进而保证工作辊12-5的稳定。当需要更换工作辊12-5时，首先需要松开所有防缠导板9和侧支撑装配6、16，使背衬轴承辊13与水平支撑辊12-6之间有一定间隙，然后整个工作辊辊盒12、15沿换辊轨道被拉出机架，松开螺母12-7，让水平支撑辊12-6和工作辊12-5辊面有一定间隙，方便更换工作辊。为了进一步减小工作辊12-5水平力，为工作辊12-5设计了水平移动功能，通过侧支撑装配6和防缠导板背衬轴承支撑13对水平支撑辊12-6施加推力，推动整个工作辊辊盒12、15滑行到预设定的位置，然后保证工作辊12-5被两侧的水平支撑辊12-6夹紧，继而进行带钢轧制。工作辊辊盒12、15结构增加了工作辊12-5的水平刚度，同时通过水平移动减小了水平力，为保证顺利轧制创造了良好的条件。

在轧制时若出现成品带钢两侧厚度不一样，即楔形板形的时候，本发明通过楔形调整装置3来解决。楔形调整装置3有四个液压缸，分别安装于操作侧牌坊和传动侧牌坊上，液压缸前端与滑动衬板5相连，由于防缠导板9和侧支撑装配6、16共同安装于滑动衬板5上，滑动衬板5可在楔形调整机构3液压缸的驱动下沿牌坊上下滑动。各液压缸分别单独控制，轧机可根据楔形角度大小调整四个液压缸行程，推动滑动衬板5使得侧支撑背衬轴承支撑13和防缠导板9上的背衬轴承支撑辊13-1全方位支撑工作辊12-5，也即使背衬轴承辊13-1轴线和工作辊12-5轴线相平行，不会出现有交叉而工作辊没有被支撑的情况；同时其中一侧工作辊轴承座12-1向上移动，使得辊缝适合轧制楔形带材，这样就保证了出口侧带钢有良好的平直度，解决了楔形轧制的问题。

本发明结构巧妙，操作维护方便，能保证成品良好的板形，换辊快速又省时省力，有比较广阔的市场前景。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。