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板带轧机专利技术综述

作者：陈坪

来源：《科学与财富》2016年第01期

摘 要：板带轧机是实现板带材生产的关键设备。本文对国内板带轧机的发展历程进行了分析，并对板带轧机辊系的技术演进路线进行了分析，为相关人士提供参考。 关键词：板带材 轧机 辊系 引言

板带材是一种厚度与宽度、长度比相差较大的扁平断面钢材，由于板带材有单位体积的表面积大、表面光洁等特点，被称为“万能钢材”，应用领域广。但由于板带的断面特点，在轧制过程中产生极大的轧制力，轧件与轧机同时变形。要满足板带材的产品质量，就必须发展轧件的变形而控制轧机的变形。综合分析板带轧机专利技术，梳理其辊系技术发展脉络，对于提高技术把握能力和审查效率具有很大帮助。本文基于板带轧机专利文献数据，对板带轧机专利技术进行分析。 1、专利数据来源

板带轧机专利文献样本选自中国专利文摘数据库（CNABS）和全文数据库（CNTXT）。以专利申请时间为对象，从1985年开始统计，至2014年为止。在中国专利数据库中，采用板材轧机相关的分类号B21B，为了保证数据完整，也采用纯关键词板带与轧机等进行检索，所获取的专利数据作为本文的专利分析对象； 2、板带轧机的发展历程

自18世纪初出现了二辊周期式薄板轧机以来，轧机得以广泛应用。我国板带轧机的起步较晚，图1为国内有关板带轧机专利的申请趋势图，我国板带轧机的发展分为三个阶段：初始发展期（1985-1995年），20世纪80年代中期，随着我国改革开放的发展，国内对钢铁行业的需求逐步增加，但国内板带轧机的技术不够成熟，主要依赖国外进口，对板带轧机的研究也处于初级阶段，国内钢铁企业对板带轧机的研究也不足，关于板带轧机装备以及板带轧制方法的专利申请很少；缓慢发展期（1996-2005年），20世纪90年代，随着我国经济的快速发展，以及国内各钢铁企业轧制技术的逐步成熟，对板材轧机的研究也取得了一定的进步，国内各钢铁企业关于板带轧机装备及其轧制方法的申请量缓慢增加；快速发展期（2006-2014年），进入21世纪以来，随着我国经济与科技的快速发展，国内对高品质钢材的需求也快速增加，国内各钢铁企业对板带轧机的投入也逐步加大以适应社会发展的需要，并逐步发展出更为先进的板带轧机以及轧制方法，在此期间，国内各钢铁企业关于板带轧机装备及其轧制方法的申请量快速增加。

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3、板带轧机辊系的技术演进路线

为了适应各种轧件的形状、尺寸精度的要求，板带轧机由最初的简单两辊轧机发展到现在的多辊高精度轧机。从1779年至今，轧机辊系的发展变化是最大的，先后出现了二辊、三辊、四辊、五辊、六辊、二十辊、三十辊等，图2为国内板带轧机不同辊系专利的申请趋势表。

3.1 少辊系板带轧机

在板带轧机领域，相关二辊轧机的专利申请较少，三辊轧机是对两辊轧机的一种改进，目的在于提高轧制效率。由于三辊轧机的维修量大，不易操作，相比于板带轧机二辊系的申请量，三辊系的申请更少，1991年申请的CN90214531请求保护一种高效节能型三辊冷轧机，由于当时冷轧金属窄带材基本采用二辊轧机，而采用二辊轧机会存在轧制力大，轧机弹跳量大，轧件厚度偏差大等问题。因此，在二辊轧机的基础上，对其进行改进提出了一种高效节能型三辊冷轧机，能有效解决上述技术问题。

四辊轧机是为了解决板、带材厚度和宽度的矛盾而设计的，随着工业技术的不断进步，对板、带材的宽度要求越来越高。为了轧出宽而薄的板、带材，设计了四辊轧机，较粗的支承辊用来限制轧辊的弯曲变形，较细的工作辊用来减小接触面积，实现较薄材料的轧制。随着国内对板带材厚度与宽度比的需求越来越高，传统的二辊、三辊轧机已无法满足工业领域对板带材宽度的要求，四辊系板带轧机的发展应运而生。相比于国内对二辊系、三辊系板带轧机的申请，四辊系轧机的申请量明显增多。如专利申请CN201220576540发明了一种四辊热轧机，用于轧制钛合金板坯，该申请通过控制轧制速度和轧制力轧制出平整厚度均匀的板材，质量能够达到航空航天产业应用的要求。五辊轧机是对四辊轧机的一种改进，其作用原理与三辊轧机相同。由于五辊轧机的原理与三辊轧相同，其应用范围较窄，国内对五辊轧机的研究较少。六辊轧机是对四辊轧机的进一步改进，主要是为了解决四辊轧机工作辊前后方向的弯曲变形问题，以利获得尺寸精度更高的板材。随着现代工业的急剧发展对冷轧带钢的产品提出了更高更好的质量要求，近几年来，国内关于六辊轧机的申请量越来越多。专利申请CN201310083266请求保护一种多维可控模块化的六辊轧机，该申请的多维可控模块化的六辊轧机的中间辊和工作辊均可实现轴向移动和径向移动，提高了轧机的综合可控能力和适应能力，实现了小辊径大轧制力轧制宽板带的轧制能力，达到满足高强度宽带材生产的高质量板形的生产目的。 3.2 多辊系板带轧机

多辊轧机（二十辊和三十辊）是为了轧制箔材而设计的，其作用原理是通过逐级支撑保持轧辊不变形，此种支撑方式增加了支撑辊的数量，减小了支承辊的直径，工作辊的直径可以降低到很小的程度，由此可满足不同行业对箔材的要求。多辊轧机的辊系分布结构较为复杂，技术要求较高，国内各企业大多引进国外技术，对多辊轧机的专利申请较少，特别是上个世纪，几乎没有与多辊系板带轧机相关的申请。专利申请CN200820180316对传统的二十辊系轧机的分布结构进行了改进，该专利采用在冷轧机辊系各辊分布呈中字形，位于上下背衬辊箱中的并

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排两个上下中间背衬轴承辊的辊心连线的中点与穿过上下中间辊和上下工作辊的辊心点连线垂直，能克服现有冷轧机辊系分布的不足，具有结构设计合理，具有各辊传力和受力均匀，优品率高和生产效率高，该板带轧机轧制的薄板优品率达到98%以上，大大提高了生产效率。 4、总结

轧机辊系的变化是随着人们对材料性能、尺寸精度、工作效率、节能减排的要求而逐渐发展起来得，是前人智慧的结晶，值得我们学习和借鉴。今后，若对材料提出更高要求时，必然会有更新型的辊系出现，这是历史发展的必然。而国内各大型钢铁企业也必将在板带轧机的发展上投入更多的物力和财力，目前正向高精度化、集成化、高速化、信息化方向发展。而且随着自动化和连续化水平的不断提高， 品种规格更加系列化， 产品质量更完美， 产量和生产率显著提高，实现高效、低耗、优质、清洁生产。