1100HC六辊可逆式冷轧机的设计-文献综述

附录2 文献综述
一、课题的国内外现状
HC 轧机全名为HITACHI HIGH CROWNCONT ROLMILL，即日立中心高性能轧辊凸度控制轧机。

该机型是日立公司于1972 年研究开发的轧机，两年后正式投入工业化应用。

它具有普通四辊冷轧机不能达到的性能和优点，首先在日本得到推广使用，继而受到全世界的瞩目，广泛用于热轧和冷轧生产中的单机可逆轧机、连轧机和平整机。

其主要结构特点是:在支撑辊和工作辊之间加入一对能够沿着轧辊轴向相对移动的中间辊，通过中间辊的相对移动来改变轧制压力在带钢方向上的分布，加上工作辊的正负弯辊作用，对改善带钢板形起到了明显的效果。

在国外，除日本各大钢铁公司普遍采用HC轧机机型外，美国、德国、加拿大、瑞典、巴西、墨西哥、韩国等国家均从日本引进了该轧机。

在国内，武汉钢铁公司为生产镀锡板基板，1987年首先引进1250HC六辊轧机，之后上海宝钢、辽宁鞍钢等国内各大钢铁公司先后引进了这种轧机机型。

在引进设备的同时，国内相关单位也开始跟踪并开发国产的HC六辊轧机。

国产大型六辊轧机已成功地用于工业生产，而且主要的技术水平和功能已达到国外同类设备水平。

但是，六辊轧机种工作辊弯辊、中间辊横移、中间辊弯辊三种方式与带材板型的检测、控制相结合，实施有效的闭环控制，目前国内虽然在这方面也取得了不少成绩，但在精确度和稳定性方面仍然需要花大力气研究。

二、现有的主要研究成果
随着科学技术的不断进步，日本最近几年又在HC轧机的结构上进行了改进，推出了一些新型的HC轧机。

例如，HCMW 轧机是综合HC轧机和HCM轧机的优点，其特点是中间辊和工作辊都能轴向移动。

在国内，HC轧机方面的研究也取得了很多可喜的成绩：降低轧辊表面缺陷的措施，预防轧辊剥落的措施，预防轧辊断裂的措施。

近几年来，随着控制理论的发展，人们不断把一些新型控制方法引入板形自动控制系统中，以弥补PID控制中很难满足高精度控制要求的不足，比如基于动态负荷分配的板形控制方法。

在日本，成品机架或成品道次采用软刚度的方法
（Mc=M/2）得到了应用，改善了板形质量。

最近我国在中厚板轧制上采用了这种方法改善板形质量。

随着模糊控制技术的发展，板形模糊控制的研究日益受到重视。

近来已将模糊逻辑应用于控制包括非对称板形在内的任意板形，取得了较大进展。

三、发展趋势及特点
随着机械、电子等工业的发展，用户对板带材的厚度精度和板型提出了高精度和高稳定性的要求。

板带厚度精度包括纵向精度和横向精度，板带材的纵向厚度精度随着各种形式的AGC 技术的发展，目前已经可以达到微米级精度，但横向厚度精度的控制至今仍未得到很好的解决。

横向厚度相对变化率比纵向厚度相对变化率大得多，且横向厚度与板型密切相关，所以如何改善横向厚差和控制板形是目前国内轧制技术发展的重大课题。

因此，提高板带横向厚度精度的新一代轧机的研究，也成为目前的轧机设计重要课题。

我国作为发展中国家，冷轧板带的生产必须加快发展，才能满足经济建设的需要。

冷轧生产技术正向大型化、集成化、高速化方向发展，而且在进一步地提高自动化和连续化水平。

产量和生产率都有显著的提高，产品质量更趋完美。

(1) 热轧生产技术的完善，使得某些薄规格热轧产品正在替代同规格的冷轧产品。

薄带钢连铸的产业化将会为冷轧原料提供新的来源。

高品质的冷轧成品尤其要注重前工序的生产，要有纯净度高、品质优良、性能均匀的原板才能轧出优质的冷轧产品。

(2) 酸洗- 轧机联合机组将取代其他机型，成为冷轧机中的主力军。

对于特殊钢、高强钢和极薄带，可逆轧机(尤其是双机架可逆轧机) 辅以现代化的控制手段仍将扮演不可替代的角色。

(3) 全数字化的交流变频传动技术将取代其他形式，使得控制过程更快速、更准确。

(4) 新型激光测速仪和各种厚度、板形及平整度测量仪的应用，可使轧制成品的厚度精度达到1 %以下，平整度小于8I。

四、优缺点分析比较
1、六辊HC轧机的优点分析：
①六辊HC轧机具有相当大的板形调节性和良好的板形稳定性，因此可以采用大压下率而不影响带钢的板形，所以能提高生产效率，节省能源。

②由于六辊HC轧机可以改善冷轧带钢的板形质量，所以冷连轧机最后一台机座对于带钢厚度的控制将不受板形控制的影响。

③六辊HC轧机可使带钢的板形具有良好稳定性，因此可以采用较小直径的工作辊进行轧制。

根据有关算式可知工作辊直径与轧制压力成正比，即当工作辊直径越小，则轧制压力就越小，因此可提高压下率的效果，节省能源。

④通常四辊轧机要根据将要轧制的不同宽度规格的带钢准备不同凸度的轧辊，轧辊储备量大。

而六辊HC轧机由于其中问辊的轴向可调性，不必准备大量的备用轧辊。

⑤由于六辊HC轧机具有良好的板形稳定性和较大的板形调节性，所以在确定轧制道次时可以不考虑带钢的板形问题。

⑥六辊HC轧机在中间辊轴向移动量和工作辊、中间辊弯辊力匹配合理的条件下，可使所轧制的带钢边部厚度差极小，减小下道工序的剪边量，提高成品率，也可防止由于边部厚度不均而导致的边裂甚至断带。

⑦为提高热轧成品带钢的板形质量，六辊HC轧机用于热连轧精轧区域将成为发展方向。

2、六辊HC轧机也存在一些不足之处：
①在预设定中间辊的轴向位置时，由于中间辊相对于工作辊和支承辊作轴向移动，所以极易擦伤辊面。

②因轧辊之间的接触长度减少，加之中间辊辊身一端处于工作辊和支承辊辊身中间任意位置(尽管中间辊一端已设计成圆弧状)，工作辊和支承辊的磨损相对较快。

③由于整个辊系是处于非对称状态下进行轧制，因此精确计算辊系的受力状态及变形是相当困难的，目前世界上仍没有较好的计算方法
④由于六辊HC轧机较四辊轧机增加了一套中间辊系，使整个辊系处于不稳定的状态，必须增加辅助装置稳定辊系。

⑤为了能够轧制更薄的带钢，选用直径更小的工作辊。

同时为满足轧制扭矩的要求迫使设计者使用中间辊或支承辊作为传递轧制扭矩的单元，其稳定性也相对较差。

⑥轧机换辊时必须将中间辊复位到与工作辊、支承辊对齐的位置，所以其换辊周期将比四辊轧机长。

鉴于上述六辊HC轧机的种种优点和不足之处，目前世界上相关的科研机构在此基础上正在加紧研制、开发更多类型、更完善的六辊轧机。

五、主要参考文献
[1] 王滨生. 900 MS六辊HC冷轧机研制[J]. 机械制造， 1999，43(488):36-38.
[2] 赵永平，颜代昶，周一林，朱大俊.攀钢HC冷连轧机组工艺特点及应用研究[J].
四川冶金，1999，(5):9-17.
[3] 肖白.我国冷轧板带生产技术进步20年及展望[J].轧钢，2004，21(6):15-19.
[4] 杨利坡，周涛，彭艳，刘宏民.HC可逆冷轧机轧辊失效改进措施的试验研究[J].
钢铁，2006，41(5)：57-60.
[5] 张小平，张少琴，张进之，郭会光.板形理论与板形控制技术的发展[J].塑性工
程学报，2005，12(增刊)
[6] 宋颍涛.板带钢轧机的发展和展望[J].河南机电高等专科学校学报，2004，
12(5):36-37.
[7] 郑虎平.攀钢HC轧机板形控制实践[J].四川冶金，2005，27(5):16-17.
[8] 汤铁，赵永平，周三保.攀钢HC轧机工作辊使用情况及国产化现状[J].钢铁，2000，
35(3):64-67.
[9] 孙仁孝，周一林.攀钢冷轧厂HC连轧机组大压下率轧制研究[J].四川冶金，1999，
(5):3-8.
[10]刘友存，韦菁.日本轧钢技术10年进步概况和展望[J].安徽冶金，2007，
(2):15-18.
[11]杜光梁，王向欣，张新仁，姚成君, 杨佳欣.四辊/ 六辊HC中试轧机的设计[J].
电工材料，2006，(2):27-31.
[12] 张树堂，周积智.我国轧钢技术的新进展[J].冶金管理，2007，(5):55-57.
[13]杨美顺.现代冷轧机发展现状及展望[J].中国冶金，2004，(10):14-17.
[14]刘战英，李贺杰.轧制规程优化设计.河北冶金，1998，(2-5):121-123.
[15]韩旭中, 梅富强, 柴羽中, 蔡茁.1450mm 可逆式六辊冷轧机的研制与应用[J].
轧钢，2005，22(6):3-5.
[16] 曹鸿德.塑性变形力学基础与轧制原理[M].北京：机械工业出版社，1982.
[17] 胡国栋.轧钢生产工艺及设备（上）[M].秦皇岛：燕山大学，2003.
[18] 邹家祥.轧钢机械[M].北京：冶金工业出版社，2007.
[19] 机械设计手册编委会.机械设计手册第4卷[M]. 北京：机械工业出版社，2004.。