轧机(rolling mill)
一、简介
实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备，包括有主要设备、辅助设备、起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧机往往仅指主要设备。据说在14世纪欧洲就有轧机，但有记载的是1480年意大利人达?芬奇(Leonardo da Vinci)设计出轧机的草图。1553年法国人布律列尔(Brulier)轧制出金和银板材,用以制造钱币。此后在西班牙、比利时和英国相继出现轧机。
英国于1766年有了串列式小型轧机，19世纪中叶，第一台可逆式板材轧机在英国投产，并轧出了船用铁板。1848年德国发明了万能式轧机，1853年美国开始用三辊式的型材轧机，并用蒸汽机传动的升降台实现机械化。接着美国出现了劳特式轧机。1859年建造了第一台连轧机。万能式型材轧机是在1872年出现的；20世纪初制成半连续式带钢轧机，由两架三辊粗轧机和五架四辊精轧机组成。
中国于1871年在福州船政局所属拉铁厂(轧钢厂)开始用轧机；轧制厚15mm以下的铁板，6～120mm的方、圆钢。1890年汉冶萍公司汉阳铁厂装有蒸汽机拖动的横列双机架2450mm二辊中板轧机和蒸汽机拖动的三机架横列二辊式轨梁轧机以及350/300mm小型轧机。随着冶金工业的发展，现已有多种类型轧机。轧机的主要设备有工作机座和传动装置。
二、轧机的组成
工作机座由轧辊、轧辊轴承、机架、轨座、轧辊调整装置、上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。
轧辊是使金属塑性变形的部件(见轧辊)。
轧辊轴承 支承轧辊并保持轧辊在机架中的固定位置。轧辊轴承工作负荷重而变化大，因此要求轴承摩擦系数小，具有足够的强度和刚度，而且要便于更换轧辊。不同的轧机选用不同类型的轧辊轴承。滚动轴承的刚性大，摩擦系数较小，但承压能力较小，且外形尺寸较大，多用于板带轧机工作辊。滑动轴承有半干摩擦与液体摩擦两种。半干摩擦轧辊轴承主要是胶木、铜瓦、尼龙瓦轴承，比较便宜，多用于型材轧机和开坯机。液体摩擦轴承有动压、静压和静－动压三种。优点是摩擦系数比较小，承压能力较大，使用工作速度高，刚性好，缺点是油膜厚度随速度而变化。液体摩擦轴承多用于板带轧机支承辊和其他高速轧机。
轧机机架 由两片“牌坊”组成以安装轧辊轴承座和轧辊调整装置，需有足够的强度和钢度承受轧制力。机架形式主要有闭式和开式两种。闭式机架是一个整体框架，具有较高强度和刚度，主要用于轧制力较大的初轧机和板带轧机等。开式机架由机架本体和上盖两部分组成，便于换辊，主要用于横列式型材轧机。
此外，还有无牌坊轧机。
轧机轨座 用于安装机架，并固定在地基上，又称地脚板。承受工作机座的重力和倾翻力矩，同时确保工作机座安装尺寸的精度。
轧辊调整装置 用于调整辊缝，使轧件达到所要求的断面尺寸。上辊调整装置也称“压下装置”，有手动、电动和液压三种。手动压下装置多用在型材轧机和小的轧机上。电动压下装置包括电动机、减速机、制动器、压下螺丝、压下螺母、压下位置指示器、球面垫块和测压仪等部件；它的传动效率低,运动部分的转动惯性大,反应速度慢,调整精度低。70年代以来，板带轧机采用AGC(厚度自动控制)系统后，在新的带材冷、热轧机和厚板轧机上已采用液压压下装置，具有板材厚度偏差小和产品合格率高等优点。
上轧辊平衡装置 用于抬升上辊和防止轧件进出轧辊时受冲击的装置。形式有：弹簧式、多用在型材轧机上；重锤式，常用在轧辊移动量大的初轧机上；液压式，多用在四辊板带轧机上。
换辊装置 为提高作业率，要求轧机换辊迅速、方便。换辊方式有C形钩式、套筒式、小车式和整机架换辊式四种。用前两种方式换辊靠吊车辅助操作，而整机架换辊需有两套机架，此法多用于小的轧机。小车换辊适合于大的轧机，有利于自动化。目前，轧机上均采用快速自动换辊装置，换一次轧辊只需5～8分钟。
传动装置 由电动机、减速机、齿轮座和连接轴等组成。齿轮座将传动力矩分送到两个或几个轧辊上。
辅助设备 包括轧制过程中一系列辅助工序的设备。如原料准备、加热、翻钢、剪切、矫直、冷却、探伤、热处理、酸洗等设备。
起重运输设备 吊车、运输车、辊道和移送机等。
附属设备 有供、配电、轧辊车磨，润滑，供、排水，供燃料，压缩空气，液压，清除氧化铁皮,机修,电修，排酸，油、水、酸的回收，以及环境保护等设备。
三、轧机的命名
按轧制品种、轧机型式和公称尺寸来命名。“公称尺寸”的原则对型材轧机而言，是以齿轮座人字齿轮节圆直径命名；初轧机则以轧辊公称直径命名；板带轧机是以工作轧辊辊身长度命名；钢管轧机以生产最大管径来命名。有时也以轧机发明者的名字来命名(如森吉米尔轧机)。
四、轧机的选择
按生产的产品品种、规格、质量和产量的要求来选定成品或半成品轧机的类型和尺寸，并配备必要的辅助、起重运输和附属设备，然后根据各种因素的要求最后加以平衡选定。
五、轧机动力设施
1590年英国开始用水轮机拖动轧辊，直到1790年还有用水轮机配以石制飞轮拖动四辊式钢板轧机的。1798年英国开始用蒸汽机拖动轧机。现代的轧机均为直流或交流电动机拖动，有单机拖动，也有通过齿轮成组拖动。
六、轧机的分类
轧机可按轧辊的排列和数目分类，可按机架的排列方式分类，也可按生产的产品分类，分别列于表1、表2和表3。
表1 轧机按轧辊的排列和数目分类
名 称
使用情况
二辊式
可逆式：方坯初轧机，板坯初轧机，方一板坯初轧机，中厚板轧机，冷轧带钢轧机等 不可逆式：钢坯连轧机，叠轧薄板轧机，冷轧薄板或带钢轧机，连轧型钢，线材轧机，自动轧管机
三辊式
轨梁轧机；大型、中型、小型型材轧机；开 坯轧机
劳特式
中厚板轧机
复二重式
小型及线材轧机
四辊式
中厚板轧机，冷、热带钢轧机，热薄板轧 机，平整机
多辊式
有八辊、十二辊、二十辊、三十二辊等薄 带和箔材冷轧机
行星式
热带轧机，开坯机
立辊式
钢坯连轧机，型钢连轧机
万能式
板坯初轧机，中厚板轧机，热带轧机，H 型钢轧机，型钢轧机，线材轧机
斜辊式
二辊：无缝钢管穿孔机，延伸机，均整机 三辊：无缝钢管穿孔机，轧管机，均整机
盘式
无缝钢管穿孔机，轧管机
蘑菇式
无缝钢管穿孔机
轧辊45布置
高速线材轧机，定径机，减径机
轧辊15。／75。布置
高速线材轧机
表2 轧机按机架排列方式分类
型式
适用条件
单机架
二辊可逆式初轧机，三辊式轧机，劳特式中板轧机，四辊式钢板轧机，多辊式钢板轧机，炉卷轧机，其他特殊轧机
横列式
三辊式大、中、小型型钢轧机
多列式
三辊式大、中、小型型钢轧机，复二重 线材轧机
连续式
钢板连轧机，钢坯连轧机，钢管连轧机， 大、中、小型型钢轧机，线材轧机
半连续式
同上
棋盘式
中小型型钢轧机，窄带钢轧机
顺列式
大中型型钢轧机
表4 轧机按轧制产品特征分类
产品类别及特征
轧机型式
初轧坯
方坯、板坯、方一板坯初轧机
钢坯
钢坯连轧机，三辊开坯机
钢轨，钢梁
800mm、950／800mm轨梁轧机
型钢
500～700mm大型轧机 350～500mm中型轧机 250～350mm小型轧机
线材
横列式轧机(一列、二列或多列式) 半连续式轧机，平立辊交替连续式 轧机，45。高速无扭线材轧机，1 5口／75。高速无扭线材轧机
中厚板
二辊式轧机，四辊式轧机，劳特式 轧机
宽带钢
热轧半连续、3／4连续式、全连续式轧机；冷轧单机架轧机，连续式轧机；炉卷轧机
窄带钢
热连续式、半连续式轧机、行星式 轧机；冷轧单机架轧机，连续式轧机
箔材
单机架轧机，连续式轧机
无缝钢管
自动轧管机组，周期式轧管机组，三辊式轧管机，连续式轧管机，顶管机组
焊管
炉焊、电焊(包括直缝焊管、螺旋 焊管、u0E焊管)成形轧机
车轮、轮箍
车轮轮箍轧机
冷弯型材
冷弯机组
特殊产品
特殊用途轧机
钢球
钢球轧机
轴类
楔横轧机
扳手等
周期断面轧机
变截面板簧
变截面板簧轧机
七、轧机的发展
现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专业化,产品质量高,消耗低。60年代以来轧机在设计、研究和制造方面取得了很大的进展，使带材冷热轧机、厚板轧机、高速线材轧机、H型材轧机和连轧管机组等性能更加完善，并出现了轧制速度高达每秒钟115米的线材轧机、全连续式带材冷轧机、5500毫米宽厚板轧机和连续式H型钢轧机等一系列先进设备。轧机用的原料单重增大，液压AGC、板形控制、电子计算机程序控制及测试手段越来越完善，轧制品种不断扩大。一些适用于连续铸轧、控制轧制等新轧制方法，以及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中。