神户制钢研发不锈钢极薄板轧机

LIU1018

神户制钢研发不锈钢极薄板轧机

来源：肖英龙   文章发表时间：2009-06-30

    近年来，随着电子设备小型化，以及产量持续增长，不锈钢生产企业也不断追求产品规格更薄、质量更优和生产效率更高。为此，对轧制设备也提出了更加苛刻的性能要求。
    为了满足用户要求，实现经营目标，神户制钢充分利用一直广泛用于硬质材生产的20辊冷轧机的特性，并且引入了在铝箔轧制设备上研发出的多项极薄板生产技术，开发了12辊冷轧机，命名为神户12辊冷轧机（简称：KT轧机）。
    KT轧机有能力对薄板（带）板厚和板形进行良好的控制，具备板厚和板形自动控制装置。特别是解决了极薄板轧制中钢板表面皱纹，以及因板-辊之间滑动而产生的板面划伤等问题。
    1.最近KT轧机的交货实绩
    从2007～2009年间制造和预定交货的不锈钢超薄板用KT轧机，表1所示。
   
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    用户                      交货时间   原料厚度   成品厚度    轧机功率
                                                        mm           mm              kW
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    新日铁材料公司         2007       0.5         0.01             AC150
    HISPEC-1                  2007       0.8          0.05             AC200
    Hokuriku Yoshinaha 2009       1.0         0.03            AC110
    日新制钢                     2009       0.45        0.01            AC150
    BNG钢公司                2009        1.0         0.01            AC250
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    KT轧机是可以生产最小厚度0.01mm、宽度近700mm不锈钢极薄板的世界第一台可逆式冷轧机。为了将极薄板（带）的厚度精度、形状（即板形）精度、表面质量（包括是否有皱纹、划伤等缺陷）控制在最高水平，而采取了多项措施。另一方面，作为生产0.20～0.05mm薄板的冷轧机，神户制钢制造了20辊冷轧机（简称：KST轧机），最近中国山东乾元不锈钢公司引进了该设备。
    2. KT轧机的结构和特点
    KT轧机是由4根圆柱将上下机架联系在一起的4柱式分离机架轧机。
    2.1 4柱式分离型机架的特点
    1）因上机架的升降行程大，机架间的间隔宽，因而具有以下优点：按钢种和轧制道次的不同，可较大范围选择最佳的工作辊；包括工作辊在内的轧辊更换方便、快捷；轧制操作性良好。
    2）在4根圆柱之外没有遮挡，轧辊冷却液排出良好，优点如下：容易消除轧制发热，有助于确保良好板形；在容易排除轧制产生的磨损粉末的同时，也减少了相关产品表面缺陷。
    3）可将上机架倾斜轧制，故易轧制锥形、楔形材和非对称材。
    4）由于轧制压力作为4根圆柱上的拉伸负荷，可准确测出轧制压力；也可检测出每根圆柱轧制压力的平衡（作业侧与驱动侧的负荷差）。
    2.2可使用的工作辊径
    KT轧机的上机架可进行大行程升降，可以广泛使用直径范围较大的工作辊，可根据钢种和轧制道次选择最佳工作辊径。
    轧制线伴随工作辊径的变化而上下移动，但因KT轧机具备独立的轧制线自动调整装置用于调整导卫板升降和保持工作辊轴向力水平的底座自动升降装置，故可以保持轧制线水平。
    KT轧机的工作辊辊径都可从最小的28mm到最大的60mm或80mm进行无级变化，因此，也可以选择直径40、50mm中间尺寸的工作辊，还可在一台轧机上既使用小直径工作辊轧制提高生产率，又能够使用大直径工作辊轧制提高板形精度。
    3.板厚?板形控制用调节调节装置
    3.1板厚控制装置
    KT轧机将直接连结了伺服阀的斜楔式油压压下装置控制板厚，是将轧制力通过斜楔直接传递给机架，其刚性极高。
    在圆柱部设置了油压室，油压缸的开闭直接转化为辊缝调整，受油压缸内油的压缩性的直接影响虽能使轧机常数下降，但由于上述结构的作用，使KT轧机常数基本上没有变化。基于下述原因，实现了阶段应答时间<0.01sec的高速响应特性。
    1）在斜楔端部的油压缸上直接设置了直动式伺服阀，使滞后实现了最小化。
    2）在斜楔两而设置了滑动滚针轴承，从而减少了摩擦阻力。
    3）控制对象仅是轧辊，较之将上机架整体升降的方式，KT轧机控制对象（轧辊）重量仅为前者的1/100以下，非常轻。
    3.2板形控制调节装置
    中凸调整装置
    由轴承和滑动座架构成的支承辊中，利用AC伺服马达分别压出上部两侧的支承辊滑动座架，可以任意调整轧制中的工作辊，对轧制开始时加速中热的凸面形状修正特别有效。
    12辊KT轧机的中凸控制效果是从支撑辊经由中间辊和工作辊传递给轧材；20辊KST轧机是从支承辊经由第2中间辊、第1中间辊、工作辊传递给轧材。
    横向调整装置
    横向调整装置是使上下中间辊轴向移动的装置，主要对板端部形状修正有效。横向调整装置由高扭矩油压马达驱动，采用球形螺杆，从而减少滑动阻力，机械效率高。
    若比较有相同标准工作辊直径的KT轧机和KST轧机，具备横向调整装置的KT轧机中间辊直径、比KST轧机的第1中间辊直径大，而可以使用大负荷的止推轴承。故较之KST轧机，KT轧机的横向移动大约高出1倍，结果是利用KT轧机横向调整修正板形比KST轧机更快更高效。
    倾动装置
    倾动装置是有效利用4柱式分离型机架轧机的特点，使上机架的作业侧和驱动侧同时反向动作，而将上机架倾斜的装置。该装置保持了总轧制负荷的稳定，同时能有效修正WS和DS的板形失衡。
    支承辊偏心装置
    支承辊偏心装置设于下两侧的支承辊上，是调整板宽方向中凸量的装置。正因为具备了本装置，故在KT轧机上一直使用平坦的（无中凸）工作辊。
    4.电气控制系统
    KT轧机的电气控制系统由主控制器、自动板厚控制器（AGC控制器）、自动板形控制器（AFC控制器）、人?机?转换系统简称HMI系统、马达驱动装置等构成。
    1）主控制器是KT轧机控制系统的中枢，对各种输出输入功率进行控制。
    2）AGC控制最快调整周期0.001sce，对板厚控制调节器的油压压下进行控制，响应速度<0.01sec，辊距位置决定精度达0.1μm以下，实现了高精度的板厚控制。
    3）AFC控制以板形检测装置获得了检测数据，为了使检测板形和目标板形的偏差最小化，对各种板形控制用调节器输出最佳功率。
    4）HMI系统进行轧机的参调、数据存入、运转状况显示、集中操作、故障过程管理等，实现了操作省力化、标准化。
    5）作为对表面质量要求极严的极薄不锈钢板用轧机的驱动马达，已装在2007年交货的2台KT轧机上，这是世界首次采用了AC矢量换流器驱动。
    5.钢板表面划伤的对策
    对于用作电子材料的超薄不锈钢板，其表面划伤标准比一般用途材料更严。因超薄板轧制张力比一般钢板小，故易产生由接触轧辊滑移而引起的表面划伤。
    作为在KT轧机上防止轧辊与钢板表面产生接触式滑移的对策是在接触钢板的所有辊子上都装有驱动装置，以由激光测速计检测出的板速为基准，进行辊子转动速度调整，从而防止钢板表面划伤缺陷的产生。此方式可将速度调整精度控制在±0.5%以下。
    辊子驱动的一般方法是将直流马达设于辊子轴端而进行驱动。然而，由于支承辊和铸铁辊的位置都随张力卷取板卷直径的时刻变化而移动，故须将AC马达设于轴端，且可以移动。神钢因设置了动力传送机构，而将AC马达设置于固定部位，就避开了设于移动部位造成的振动等外部影响，还减少了设备运转的干扰，提高了设备的维护效率。
    6.结语
    近年，KT轧机作为能生产极薄不锈钢板的高性能高质量轧制设备，受到了用户的高度评价。今后，在超薄不锈钢板的生产，如何进一步实现产品更薄并提高生产率是主要课题。进行产品极薄化时，主要课题是在辊子接触轧制中防止超薄板断裂和提高板形精度；为了提高超薄板轧制的劳动生产率，提高轧制速度，并进行板卷的宽幅化亦是今后的努力方向。

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宝钢炼钢技术的现状及展望.pdf