摘  要  文章介绍了不锈钢冷连轧技术的发展及创新，十八辊轧机的类型，并着重介绍了Power X-high型十八辊轧机及五连轧的技术特点。

关键词  不锈钢  冷连轧  十八辊轧机  Power X-high型  五连轧

1  前言

近年来不锈钢冷连轧轧制技术得到迅速推广，其主要原因是由于该冷轧技术与传统的单机架可逆式轧制技术相比，具有生产效率高、成材率高、成本消耗低等优点。

2  不锈钢冷连轧工艺布置形式的发展

2.1  全连续轧制退火酸洗线

上世纪九十年代至二十一世纪初普遍将冷连轧与退火、酸洗及平整串联成一条连续生产线，该种工艺布置形式具有成材率高、加工周期短、能耗低等优点，但对各工艺段之间的匹配度要求严格，对设备维护水平要求很高，若这两点达不到要求将会严重影响所生产产品的成材率和质量，此外，轧制速度也受退火酸洗工艺速度的限制，产能得不到充分发挥，生产钢种单一也是其劣势之一。

2.2  单一冷连轧生产线

2008年后单一的冷连轧工艺布置形式得到广泛应用，轧制速度得以大幅度提升，最快速度可达400m/min，轧机产能得以充分发挥，生产钢种也相对较多，产品规格范围也比较宽，产品质量也得以大幅提高。该单一冷连轧生产线又细分为如下三种：

I.通过入口活套和出口活套将轧机和清洗段连接起来。

II.通过入口活套将轧机连接起来，无清洗段和出口活套，轧机出口必须配置飞剪，出口布置为双卷取形式。

III.通过入口活套将轧机连接起来，无清洗段和出口活套，轧机出口必须配置飞剪，出口设置卡罗塞尔卷取机。

3  不锈钢冷连轧机组设备配置

不锈钢冷连轧产线根据机架数量的多少可分为三机架、四机架、五机架、六机架连轧等类型，其中五机架连轧无论是其所生产钢种的压下率，还是成本能耗都较其他形式有较大优势。整条生产线大致可分为入口段、工艺段、出口段三大部分。

3.1  入口段

入口段分为上卷、开卷、矫直、剪切、焊接、入口活套等部分，设备包括储卷鞍座、上卷小车、开卷机、矫直机、切头剪、传输台、焊机、张力辊组及入口活套等。

开卷大多采用双开卷，分为旋转式单机双开卷和普通两机双开卷。旋转式单机双开卷虽然占地空间较小、设备投资较少，但若出现设备故障，则会导致产线停机。普通两机双开卷可保证产线生产的连续性，是应用最广泛的开卷布置形式。

目前不锈钢焊机包括氩弧焊机和激光焊机两种类型，其中采用激光焊机焊接的焊接质量较好，焊缝强度与母材一致，故大多数冷连轧生产线采用激光焊机，其焊缝可在不降轧制力的情况下直接轧制，成材率可达99.5%。激光焊机的激光源分为固态光纤激光源和二氧化碳激光源两种类型，固态光纤激光源的光路易于维护，但辐射较大；二氧化碳激光源的辐射较小。焊接保护气体可采用氩气或氦气，其中氩气价格相对便宜，但电弧电压较低，焊接效率较低，适合焊接热导率低的金属；氦气的电弧电压较高，焊接效率高、焊缝质量好，适合焊接热导率高的金属。

3.2  工艺段

工艺段包括轧机、清洗及前后张力辊组。

轧机段包括五台轧机，其中轧机可采用六辊轧机、十八辊轧机或二十辊轧机。由于不锈钢尤其是奥氏体不锈钢的变形抗力较大，六辊轧机的工作辊直径相对较大，工作辊与钢带的接触弧较长，单位轧制力较大，故压下率较低，仅适用于轧制铁素体不锈钢和厚规格的奥氏体不锈钢。二十辊轧机的工作辊径相对较小，轧制加工硬化较快的钢种获得的压下率较低，咬入量较小导致其不易轧制厚规格产品。十八辊轧机的工作辊直径介于六辊轧机和二十辊轧机之间，一般为120-160mm，且该种轧机的轧制力和轧制转矩较高，故压下率较高，可轧制的钢种较多，规格范围也较广。

工艺冷却润滑系统可采用轧制油或乳化液作冷却润滑介质。轧制油易于维护，但冷却性较差且易产生火灾隐患。乳化液虽然维护性较差，但冷却性好且无火灾隐患。目前新上项目基本上都采用乳化液作工艺冷却润滑剂。

清洗段采用脱脂剂脱脂及刷洗，清水漂洗。由于脱脂段及刷洗段较短，脱脂处理时间较短，以及采用乳化液轧制的钢带表面以粘附铁皂等原因，导致不易清洗干净钢带表面，300系和400系不锈钢对清洗的要求较高，故要求脱脂剂中含有较高比例的表面活性剂，且要求水温较高（不低于85℃），以增强钢带表面的去污能力。若钢带表面清洗不干净，尤其是粘附的铁粉较多，极易导致其粘附至后面的张力辊上，从而致使钢带与张力辊之间产生打滑，使钢带产生划伤缺陷，严重者会导致钢带跑偏甚至断带。

3.3  出口段

出口段分为出口活套、剪切、垫纸、卷取、称重、打包、卸卷等部分，设备包括出口活套、张力辊组、剪切装置、垫纸机、皮带助卷器、卷取机、卸卷小车、称重装置、打包机、钢套筒储存装置、储卷鞍座等。

剪切装置具有剪切废料、分卷等功能，可采用液压剪或飞剪。液压剪的维护要求较低，但剪切速度较慢；飞剪对维护的要求相对较高，但剪切速度较快，可实现在线高速剪切，利于缩短废料和带头、带尾的剪切时间。

3.4  十八辊轧机性能特点

十八辊轧机是由六辊轧机演化而来的，综合了六辊轧机的传动方式、板形调整手段及二十辊轧机的侧支撑技术。工作辊直径较小、轧制力较大、轧机刚度较高，可轧制的钢种较多，规格范围较广。

3.4.1   十八辊轧机的类型

十八辊轧机根据侧支撑的布置形式，可分为Z-high型、Power X-high型和S6型三种。Z-high型是由森吉米尔公司研制的，Power X-high型是普瑞特公司在Z-high型的基础上衍化而来的，S6是由Sunwig公司开发的。三种十八辊轧机的特点及优、缺点见下表所示。

3.4.2   Power X-high十八辊轧机的结构

两片牌坊通过顶部的横梁和底部的底座连接。

安装在两片牌坊顶部的压下油缸，具有提供轧制压力、调节辊缝、补偿上辊系的磨损量和倾斜调整板形的功能。

轧制线标高调整由安装在牌坊底部的斜楔执行，该装置也可补偿下辊系的磨损量。

中间辊通过电机、减速机传动，中间辊端部设置了锥度，根据钢带板形可手动作轴向窜动调整，根据原料规格可作自动变规格调整；操作侧与传动侧的弯辊油缸可根据板形要求作手动或自动调整，以改变中间辊的挠度，实现板形调整目的。

工作辊两端无轴承座，靠两侧工作辊门上的止推轴承提供端部支撑，保证了工作辊的快速更换功能。

工作辊两侧配置由侧支撑辊和多点支撑的背衬轴承组成的侧支撑装置，侧支撑定位靠液压马达驱动蜗轮蜗杆完成，稳定性好。采用油脂润滑背衬轴承，压缩空气提供一定正压，防止乳化液进入背衬轴承。

支承辊和中间辊轴承靠油气润滑系统提供润滑，从而保证轴承的清洁度、减少轴承维护的工作量、延长轴承的使用寿命。

支承辊需手动换辊，工作辊、中间辊和侧支撑均可自动换辊。

3.4.3  十八辊五机架冷连轧机组的主要技术参数轧制材料

钢种类型：AISI200S、AISI 300S、AISI 400S   钢带宽度：800-1300mm 

原料厚度：1.0-5.0mm                       成品厚度：0.3-3.0mm

3.4.4  设备配置 

开卷方式：双开卷                         卷取方式：双卷取    

焊接工艺：二氧化碳激光焊接               成品剪切：飞剪

轧机类型：POWER X-high型十八辊轧机     轧机排列：五机架串联

厚度控制：前馈+反馈+秒流量+张力控制      板形控制：倾斜弯辊+中间辊窜辊及弯辊 

工艺润滑：乳化液                         脱脂清洗：高温碱洗+刷洗+漂洗

3.4.5  产线参数 

入口区速度：max400m/min                 出口区速度：max550m/min 

轧机入口速度：max200m/min               轧机出口速度：max400m/min

入口活套储存：560m                      出口活套储存： 600m

设计产能：70万吨/年

4  十八辊五机架冷连轧机组的技术特点

十八辊五机架冷连轧是不锈钢冷轧广泛采用的典型机组，该生产线具有以下特点：

a.入口配置双开卷、激光焊机和入口活套，工艺段配置清洗机，出口配置出口活套、飞剪和双卷取，可实现全连续无头轧制，轧制速度得以大幅提高，轧机产能得以充分发挥，钢卷的成材率和产品质量控制也有明显优势。

b.Power X-high型十八辊轧机的机架刚度高，工作辊直径较小，轧制力较大，压下率较大，可轧制的钢种较多，规格范围较广。采用倾斜、中间辊窜辊及弯辊等板形控制手段，轧制的板形平直度好。采用前馈控制、后馈控制、秒流量控制、机架间张力控制、动态变规格控制等厚度控制手段，所轧制钢带的厚度公差小。侧支撑采用液压马达驱动涡轮蜗杆机械定位，稳定性高；侧支撑与中间辊分开，维护工作量少。可实现自动更换工作辊、中间辊和侧支撑，换辊时间短，设备作业率高。采用乳化液作工艺润滑介质，辊系和钢带的润滑冷却性得以保证，且可避免火灾事故的发生。

c.自动化程度高，人员配置较少。

d.与单机架可逆式轧机相比，整条生产线的吨钢成本较低。

5  结语

随着不锈钢冷连轧设备配置的不断优化，Power X-high型十八辊五连轧将在不锈钢冷轧领域得到广泛应用。