世界最高轧制速度的冷轧技术(世界金属导报2007-48).doc

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1、世界最高轧制速度的冷轧技术JFE钢铁公司设计出极薄板带基板高效轧制的专用冷轧机，与通常定型设计的冷轧机相比，可实现各种规格高速轧制。以往，由于轧制润滑及冷却问题，导致轧件表面缺陷，尚达不到最高速度轧制。1995年7月，JFE钢铁公司东日本制铁所千叶第一冷轧厂对镀锡（马口铁）基板2号串列式冷连轧机组（2号TCM）进行各种高速轧制技术研发，最高轧制速度从设备改造前的2260m/min增速到改造后的2813m/min，实现了世界上冷轧机最高速度的轧制。近年来，随着罐用钢板薄型化，对板带纵向及横向的板厚精度更为

2、严格。继1993年7月在东日本制铁所千叶第一冷轧厂所有轧机的支承辊上采用滚柱轴承，1995年7月又对各轧机采用高响应性的主电机，控制板带边缘悬垂。由此，提高板带在稳态及加减速轧制纵向板厚精度，同时提高了板带横向板厚精度。在2号TCM上灵活实施这些轧制技术后，可实现轧后板厚≤0.15mm的极薄板带高精度、高速冷轧。1.设备概要2号TCM轧机于1963年投建，1984年改为全连轧，使板带头尾两端的板厚精度明显提高，实现自动化和节能化。轧机主要技术条件示于表1。该轧机特点是以2813m/min速度连续轧制平均

3、厚度0.24mm的高精度冷轧薄钢板，作镀锡薄板、无锡薄板或镀锌板等表面处理钢板用基板。另外，供油系统采用直接导入轧制油的方式。2.提高板厚精度2.1提高纵向板厚精度以往采用油膜轴承支承辊的轧机，受各机架支承辊偏心影响，板厚变化很大，且由于摩擦系数发生变化而引起轧制速率不均，产生速度及张力变化是造成板带加、减速区的冷轧板带变厚的主要原因。因此，为提高板带纵向板厚精度，将支承辊的油膜轴承改为滚柱轴承，同时将轧机主电机由DC电机改为AC电机，其速度响应性从原先8rad/s提高到45rad/s。支承辊改为使用滚

4、柱轴承后，消除了支承辊偏心，恒速轧制区的板厚变化降低50％；提高轧机主机速度响应性，使各机架间的速度差控制在1％以内，使在加、减速区轧制厚度波动值7.4％和恒速轧制区厚度波动值2％分别减少到1.6％和1％，提高了厚度精度。2.2提高横向板厚精度为控制2号TCM轧机横向板厚精度，1995年7月安装边缘悬垂控制设备。边缘悬垂测量仪的设置在传动装置的1号机架出口侧，控制响应性好。为确保轧后的板厚精度，设置在最后1个机架的出口侧。移动位置的配置方法是，为得到轧制后所需断面，以2～6号机架轧制时板带边悬垂量为基准

5、，计算出1号机架出口侧所需断面，依据热轧卷断面数据得出1号机架辊距，通过迭代计算，设定工作辊位移。该边缘垂落控制设定计算模型，通过比较WRS－δ的设定位置和经反馈控制的实际位置，可知带边缘悬垂控制具有高精度。工作辊位移的设定计算结果与反馈控制修正的位移误差控制在±12mm。如将位移和给与板厚偏差的影响系数换算，板厚误差±1.5μm，完全达到设定精度。东日本制铁所千叶第一冷轧厂采用能测定整个板卷长度和宽度方向板厚的边缘垂悬落量仪作为确保板带纵长质量保证体系的手段。由80KVX－射线放射源、X－射线发生器、

6、传感器和小车道轨组成该C型框架式板带断面传感器，该装置覆盖680～1300mm板宽范围，量板带宽度为537mm。能同时测定间隔1.4mm的宽度方向板厚。采用整个长度方向边缘悬垂的反馈控制系统，板带产品头尾的横向板厚精度达到5％以内。3.开发极薄板带高速轧制技术3.1高速轧制技术为轧制极薄马口铁板带，轧机需有高的生产率。鉴于轧制润滑及冷却问题，有时尚不能实现最高轧制速度。为此东日本制铁所千叶第一冷轧厂对2800m/min冷轧工艺采用神经网络图。将问题归纳为热条纹、颤振、热引起的轴承破坏和平直度。解决方法包

7、括采用最好的润滑油、工作辊高效冷却、高耐磨性工作辊、轴承润滑系统和平直度控制系统。以高润滑性的新轧制油、出口侧带特殊密封的冷却介质、粗糙度再生的工作辊、带传感器和过滤器的新型轴承和多通道区域冷却介质作突破点。为实现高速轧制，应提高轧制润滑冷却能力，得到长时间稳定的工作辊最佳摩擦系数至关重要，另外，还需考虑高速轧制产生的机械负荷，尤为长时间高速连轧，不可缺少防轴承烧损技术。开发耐磨工作辊、高润滑轧制油、高效冷却技术和高速板型控制系统，解决此课题。3.2耐磨工作辊提高轧机的轧制效率和降低成本，须有耐磨性优异

8、的工作辊。为得到价廉且磨削性好，东日本制铁所千叶第一冷轧厂开发了添加微合金元素，有效析出硬质碳化物的加Ti型工作辊，提高耐磨性。比较5％Cr轧辊与Ti增强型轧辊的实时粗糙度变化。可见，5％Cr轧辊在轧制长度500km的辊面粗糙度变化达0.2μm，前期磨损显著；而Ti增强型轧辊在轧制长度2000km的辊面粗糙度变化仅为0.05μm以内，磨损非常小，为前者的轧制距离2倍以上还不见粗糙度降低。运用这个特性，Ti增强型轧辊前期磨损小，轧制时一直能保