森吉米尔轧机-硅钢轧制工艺技术

- 78 -工 业 技 术０　绪论森吉米尔20辊轧机是高精度轧制核心设备之一，具有道次压下率大、板形控制能力强、轧制力小以及成品厚度公差波动范围小等特点，主要用来轧制200系、300系和400系不锈钢冷轧薄带。

目前，世界上大部分的高精度薄带都是森吉米尔轧机生产的，因为道次压下率大，所以20辊轧机可以用较厚的原料来生产薄带，有效地节约生产过程中的成本。

另外，因为20辊轧机有较好的板形和厚度控制能力，所轧制出来的0.3 mm 以下的不锈钢有较好的板形和厚度公差，受到广大的客户喜爱。

该文结合我公司冷轧厂森吉米尔20辊轧机的生产情况，对20辊轧机轧制薄带的核心生产工艺进行研究分析，并对其核心生产工艺进行归纳总结，形成工艺制度，对提高机组产品的产量和质量提供了技术支撑。

１　森吉米尔２０辊轧机机组简介及重点参数１．１　轧机总论森吉米尔20辊轧机机组是主要由卷取机、测厚仪、夹送辊、板形辊和轧机机架组成，其中轧机机架包括所有的内部部件、轧辊和配件，其作用是在轧制中减小带钢厚度，提高平直度和带钢表面质量。

为了使钢带能够轧制更加薄的带钢，应尽量使用小工作辊来轧制。

小工作辊轧制具有轧制力小，生产道次少的优点，能够生产更加薄的钢带。

森吉米尔20辊轧机呈“塔”形分散分布，由8根支撑辊，6根第二中间辊，四根第一中间辊，2根工作辊组成，如图1所示。

１．２　技术参数介绍原料种类：200系、300系和400系不锈钢。

钢带厚度：来料最大厚度为6.0mm，来料最小厚度为0.5mm ；成品最大厚度为3.0mm，成品最小厚度为0.15mm。

钢带宽度：最大宽度为 1 255 mm ；最小宽度为800 mm。

钢卷重量：最重为22 000 kg。

套筒规格：610 mm ID/860mm OD/1300 mm W。

纸卷规格：120 mm ID/800mm OD/1330mm W。

钢卷规格：610 mm/2200 mm。

压下率：200系70%，300系85%，400系85%。

森吉米尔冷轧机简介森吉米尔轧机在结构性能上有如下主要特点：(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86％。

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，轧机质量仅为同规格的四辊轧机的三分之一。

轧机外形尺寸小，所需基建投资少。

森吉米尔冷轧机基本上是单机架可逆式布置，灵活性大，产品范围广。

但是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年为日本日新制钢公司周南厂设计制造的一套1270mm四机架全连续式二辊森吉米尔轧机。

该轧机第一架为ZR22-50"型轧机，其余三架均为，ZR21-50"型轧机，轧制规格为O、3mm1270mm不锈钢，卷重22t，轧制速度600m ／min。

森吉米尔冷轧机的形式及命名法介绍如下：最常用的森吉米尔冷轧机形式是1-2-3-4型二辊轧机。

例如ZR33-18″，“Z"是波兰语Zimna的第一个字母，意思是“冷”；“R”表示“可逆的”；“33”表示轧机的型号；“18″”是轧制带材宽度的英寸数。

森吉米尔冷轧机还有1-2-3型二辊轧机，但是1-2-3型森吉米尔冷轧机在1964年以后就不再生产制造了。

森吉米尔冷轧机1-2型六辊轧机，由2个传动的工作辊和4个背衬轴承辊装置组成，如ZS06型，“S”表示“板材”，用来轧制宽的板材，但是它同样可以轧制带材，并且有一些还用在连续加工线上。

森吉米尔“ZR”型冷轧机有10个基本型号，其中1-2-3-4二辊轧机7个；1-2-3．型二辊轧机3个；“ZS”1-2型六辊轧机只有2个基本型号。

各型号轧机的背衬轴承外径、工作辊名义直径如下：轧机型号背衬轴承直径／mm工作辊名义直径／mm1-2-3-4型：ZR3247、66、35ZR3476、210、00ZR24120、021、50ZR33160、028、50ZR23225、040、00ZR22300、054、00ZR21406、480、001-2-3型:ZR1575、012、00ZRl6120、020、30ZRl9225、046、OO1-2型ZS06300、0216、00ZS07406、4280、00在以上基本型号的基础上派生出一些特殊的型号，在基本型号的词尾和词头加上不同意义的字母来表示。

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。

二十辊森吉米尔轧机冷轧钛带工艺浅析摘要：钛是一种新兴的金属材料，在工程技术和高科技领域发挥着总要作用，今后也将得到越来越广泛的应用。

冷轧钛带作为高技术产品，市场需求量逐年扩大。

本文简要介绍了二十辊森吉米尔轧机的特点和利用二十辊森吉米尔轧机冷轧钛带的一些工艺要点。

关键词：森吉米尔轧机，钛带冷轧，冷轧工艺引言：钛广泛分布于地壳及岩石之中，储量丰富，在所有元素中排名第十。

钛的密度仅为4.53g/cm3，仅为钢的40%左右，但强度却与钢相当。

钛带表面极易形成致密的氧化膜，使其具有高耐蚀性。

钛与人体有很好的相容性，对人体完全无毒且可以抵抗分泌物。

以上的这些特性使钛被认为是二十一世纪最重要的金属材料，广泛应用于航空航天、医疗、石油化工等领域，尤其在国防军工领域，钛是制造高端飞机、潜艇和舰船等必不可少的材料，发挥着越来越重要的作用。

冷轧钛带是高技术含量、高附加值、国防军工必须的产品，其加工设备复杂，工艺特殊，加工难度大，过去大量依靠从国外进口，但随着国内钛带冷轧技术的发展和产量的加大，这种情况得到了明显改善。

近年来，随着国民经济的发展和消费的升级，对薄规格钛带的需求量逐年增加，薄规格产品存在很大缺口，传统的钛带冷轧企业由于采用四辊、六辊等轧机轧制，设备能力受限，无法轧制出较薄产品，或者轧制出薄规格产品需要经过多次中间退火，生产成本较高，因此目前各企业逐渐开始采用二十辊轧机轧制钛带。

1 二十辊森吉米尔轧机的特点1.1 结构特点二十辊森吉米尔轧机是一种单机架可逆轧机，采用的是整体牌坊的形式，机架刚度高，最大轧制力可达800t，广泛应用于不锈钢、硅钢和钛材等高附加值材料的轧制，尤其是薄规格产品的轧制。

其辊系采用4-3-2-1-1-2-3-4的放射状排布方式，背衬轴承直径约为300mm，二中间辊直径约为170mm，一中间辊直径约为100mm，工作辊直径只有约60mm。

小直径的工作辊使其在轧制时道次压下率大，尤其适合轧制难变形的极薄材料。

1 武钢硅钢厂简介武汉钢铁股份限公司硅钢片厂是经毛主席、周总理批准从国外引进的一米七轧机工程主体厂之一，其成套设备（包括氢气发电站和水处理系统）及工艺技术全部从日本引进。

其后20余年来，在毛泽东、邓小平、江泽民的“三代”领导人、社会各界及集团公司的关心扶持下，以“成本效益纵深行”和“对标挖潜”活动为载体，持续改进产品质量，不断引进、消化、吸收国内外先进的管理手段和工艺技术，依靠管理水平提高和工艺技术进步稳步发展。

1997年，作为武汉钢铁集团公司的优质资产之一，和冷轧薄板厂一起资产重组，成为武汉钢铁股份有限公司的生产厂之一。

硅钢厂投产初期技术装备有13条作业线，1070台（套）设备，主体生产机组全部采用当时先进的连续话化生产和自动化控制手段。

设计生产能力7万吨/年，生产5个厚度规格27个牌号。

1992年后，为适应国家经济的发展和市场供需的变化，在经过两次较大规模的设备引进和持续地工艺技术革新、设备装备改造后，技术装备增加到23条作业线（其中包括国内唯一、世界仅有5座的高温环行退火炉、采用先进的自动厚度控制技术的高精度森吉米尔轧机等），2066台（套）设备，装备水平达到当代国际先进水平。

作为股份公司掌管核心技术和生产高附加值产品厂，为适应下游市场顾客需求的不断细分，有针对性地研制开发了一大批新产品，目前可生产取向硅钢和无取向硅钢两大类共9个厚度规格75个牌号的产品，设计生产能力发展到现在的40万吨/年。

“十五”期间将形成年产88万吨生产能力2 主要产品3 基本投资武钢硅钢总厂现有三个分厂，其中二、三分厂是最近几年建设的。

二硅钢投资50亿元，年产量80万吨；三硅钢投资57亿元，年产量56万吨。

4 基本设备按工艺流程的先后顺序，武钢硅钢总厂的主要设备如下：●常化酸洗线3条●森吉米尔轧机20辊7台●酸洗连轧机组2条●连退作业线：CA1－CA9；三硅钢4条，共13条●连续拉伸退火：CT1－CT4●环形炉ROF：3座●剪切精整线：CS1－CS8；三硅钢4条，共12条。

2021年第1期新疆有色金属森吉米尔型二十辊轧机零凸度牌坊优化设计王大号赵晓辉杨博白鹏鹏秦路宇（西安重型技术有限责任公司西安710032）摘要本文通过对森吉米尔二十辊牌坊进行力学分析，以牌坊零凸度设计为目标，通过对850mm二十辊牌坊结构尺寸模型优化，将牌坊纵向变形量差值降低了53.1%，牌坊横向刚性提高了113.2%，纵向最大变形量差值控制在0.00136mm,基本实现了森吉米尔二十辊牌坊零凸度的设计。

本文的经验和方法为类似的零凸度牌坊的设计提供了一定的设计依据。

关键词森吉米尔二十辊零凸度横向刚性牌坊优化森吉米尔型二十辊轧机机架为整体铸钢结构,机架设计采用零凸度闭式牌坊，刚度大；其塔型辊系设计，可使工作辊因轧制力引起的挠度变形较小，轧制力呈放射性分散均匀地分布在机架上而被机架所承受,由于其综合刚性高而被广泛应用于不锈钢、硅钢及合金钢等难变形金属的轧制。

本文针对森吉米尔式轧机机架的零凸度牌坊，通过对牌坊结构参数进行优化设计，以实现轧机的高横向刚度，轧机的横向刚度可以反映出轧机控制钢板凸度的能力，从而提高产品的板型精度[1]。

1零凸度闭式牌坊设计模型森吉米尔型二十辊轧机零凸度闭式牌坊其结构参数模型可以简化为如图1。

其中原设计中沿轧机宽度方向影响牌坊横向刚度的参数如表1所示，按如下结构尺寸建立模型。

为满足牌坊零凸度的设计，对轧机宽度方向影响牌坊横向刚度的参数进行设计对比。

本设计基于850mm宽度轧机进行牌坊参数的优化。

表1850mm森吉米尔二十辊轧机牌坊参数参数现参数L1150L2650a118.8°a212.7°H1860H2690H3270据以上参数对牌坊建立三维模型进行静态力学分析，根据实际工况，牌坊约束点在四个安装位置，根据该机型塔型辊系受力几何关系计算，中间两背衬鞍座受力约为总轧制力的40%，两侧背衬辊系受力约为总轧制力的60%[2]，基于本机型设计最大轧制压力4000KN，按以上所述进行牌坊受力分析。

20辊森吉米尔轧机辊系力学分析与计算的开题报告
一、研究背景和意义
轧辊是轧机中重要的部件，它的力学性能直接影响到轧制过程的质量和效率。

随着钢铁工业的不断发展，高质量、高效率的轧机已经成为现代钢铁工业中不可或缺的设备。

而轧辊作为轧机的核心部件，对于轧机的性能和质量起着至关重要的作用。

因此，对轧辊的力学性能进行研究和计算是非常必要和重要的。

森吉米尔轧机是目前世界上应用最广泛的冷轧薄板轧机之一，其中的轧辊系统由顶辊和底辊两部分组成，顶辊和底辊分别由20个小辊组合而成。

习惯上把它们称为20辊轧机。

因此，研究20辊森吉米尔轧机的轧辊系力学分析和计算，对于研究森吉米尔轧机的性能和提高轧机的效率和质量具有重要的意义。

二、研究内容和方法
本研究主要内容为20辊森吉米尔轧机辊系力学分析与计算。

研究方法包括理论分析和有限元计算。

在理论分析中，将对轧辊的受力分析和位移分析进行理论计算和分析，得到轧辊的扭矩、剪力和位移等相关参数。

在有限元计算中，将利用ANSYS软件建立20辊森吉米尔轧机轧辊的有限元模型，进行初始应力分析和应力分布分析，并与理论计算结果进行比较和验证。

三、研究预期成果和应用
通过20辊森吉米尔轧机辊系力学分析与计算，可以得到轧辊的受力特点，及其在轧制过程中的位移和变形情况。

预期成果包括轧辊扭矩和剪力的计算结果、轧辊的位移和形变分析、轧辊的应力分布及其对轧制工艺和质量的影响等。

这些成果对于森吉米尔轧机的性能优化和质量提高，具有重要的意义。