嘉善申华金属包装材料  有限公司

冷

轧

机

作

业

指

导

书

核准：                  修订：                  草拟：

目的：冷轧机处于铸轧流水线的收尾阶段，为了帮助大家正确使用及维护此设备，特制订本操作说明书，以供参考。

使用范围：本作业指导书仅适合本公司冷轧工序使用。

冷轧机常识及工作原理：

1：本公司冷轧机分三个部分操作，一共有三个操作台，即收卷机操作台，1#主机操作台，2#主机操作台。

2、用途

　 公司冷轧机用于批量铝板冷轧，生产量大、成品率高、单位能耗小等特点，适用于铝板带材的中、精轧及制成品，具有轧制精度高、速度快、张力稳定等多项优点。

3：设备组成：

  该机型由主机架、前后导位装置、传动底座、液压系统、电控系统、冲剪系统、收卷系统等部分组成。

4：生产原理：冷轧机，是在“再结晶”温度（包括常温）下将一定厚度的板材轧成目标厚度的设备。传统的冷轧机都是用力矩电机和直流电机来控制的。冷轧机的设备一般由3部分组成，即主机、剪切机、收卷机。“冷轧机”顾名思义，是一种以冷作业方式对金属材料进行轧制的冶金加工设备。所谓“冷轧”，是指在金属的“再结晶”温度（包括常温）之下对板材进行压力加工，或称“压延”。轧件通过两相对旋转的轧辊以压力进行加工，使其产生塑性变形，称为轧制工艺过程。轧机通过工作辊来完成这一过程。工作辊包含有旋转和移动两种运动。前者靠摩擦力进行轧制运动，由轧机主传动实现；后者用来调节压下量，控制轧件的变形程度，由轧机压下装置实现。

主传动由主电机通过联轴器带动减速机高速轴,减速后由低速轴通过齿轮联轴器与变速箱输入端相联，输出端通过万向节轴分别带动上下工作辊使其产生线速度相等、旋转方向相反的轧制运动。

压下装置共两组，分别安装在机架上面，经内外各一台压下电机及两级蜗轮、蜗杆副减速后传递给压下螺杆，压下螺杆由压下螺母固定在每片机架的窗口中间，通过安全臼及液压平衡装置使轧辊上下运动。压下电机出轴上安装有制动器，使压下螺杆获得准确的位置精度。压下装置必须反应灵敏，具有单独点动和内外联动的功能。其主要作用：调整两工作辊之间的距离以保持正确的辊缝开度、给定压下量、调整两工作辊的平行度、当更换新工作辊后，调整轧制高度。

三、设备组成及结构特点

机组由电动机、齿轮联轴器、减速机、齿轮联轴器、人字齿轮座、万向接轴托架、万向接轴、工作机座等组成。由电动机通过一系列传动机构驱动轧机工作辊进行轧制。

工作基座

由电动压下装置、平衡装置、工作辊装配、支承辊装配、机架装置、轨座等部件组成。

1 电动压下装置:

电动压下装置是调整上轧辊位置的传动机构，以保证按给定的压下量轧制出所要求的断面尺寸。该装置是由电动机带动两级蜗轮机构，传给压下螺杆移动轧辊向上或向下运动所达到的。其中低速级传动蜗杆为球面蜗杆，这种蜗杆承载能力大，体积小，传动效率高。电动压下装置由两套传动机构组成，这可保证在调整轧机时，两个上轧辊的轴承座可以单独运动，该装置在控制电路的配合下，可单独点动，亦可内外连动。

2 平衡装置:

为了避免轧件进出轧辊时产生冲击，因此在机架窗口板上装有液压平衡装置，借此来消除轧机空载时上支撑辊轴承座与压下螺杆间的间隙以及压下螺杆螺纹间的间隙，液压平衡装置由液压油缸通过活塞杆对上轧辊轴承座进行平衡，

 3 辊子装配:

其两个轴承的外侧与端盖及支承辊轴承座内孔底部留有一定的游动间隙，以免在运转过程中发热卡死。在工作辊轴承座设有槽子，用压板插入槽内作固定轴承座之用。下支承辊轴承座通过圆弧板与机架窗口底面实现圆弧接触，用以克服轧辊负载后产生变形给轴承带来的不利影响，从而延长其寿命。

4 机架装配:

由左、右两片机架组成，每片机架选用优质铸钢，具有足够的强度和刚度，经加工接合面后用三组螺栓紧固，并用圆柱销定位，确保机架整体刚性和精度稳定。机架与电动压下装置的接合面间，在装配调整好后，用平键固定，防止转动。

为了防止机架窗口内表面磨损，在其上镶有衬板，此衬板磨损后由用户更换，保证轴承座与机架窗口间配合间隙。

5 轧机轨座:

轧机轨座主要用于轧机主机的安装调整，将轧机固定在基础之上。

6 安全装置:

在不正确的轧制情况下，为了防止轧辊和机架损坏，在压下螺杆与上支辊轴承座之间装有专用的安全装置—安全臼。用户更换安全臼时应按规定的材料，并严格按图纸制造。必要时应做安全臼的压碎试验。

7 导位装置:

导位装置作为轧件进出工作辊时轧件的导向之用，该装置应固定可靠，一般由用户根据实际需要自行调整或制作。

万向接轴

万向接轴中心线与工作辊中心线或人字齿轮座的齿轮中心线间的夹角最大为12°，它将旋转扭矩传给工作辊，接轴长度随其倾角不同而有变化，所以接轴绞链中的一个是固定的，而另一个（工作辊侧）的不固定，即在轴向是游动的。

本轧机采用十字轴式万向节轴，具有传动平稳、传递扭矩大、中心距可变范围大等优点，工作平稳无噪音。

万向接托架

为了换辊方便起见，特设此托架以支撑两接轴之用，在运转时必须把托架的托头与万向接轴脱开。

变速箱

变速箱用来将扭矩通过万向接轴分别传给工作辊，并使工作辊旋转方向相反，达到轧制工作的要求。工作特点是：低速、重载、抗冲击能力大。箱体采用优质铸铁，为安装维修方便，设计成三箱式，各结合面加工精度高，确保结合良好，防止润滑油渗漏。

齿轮联轴器

1：设备空运转10分钟，观察设备是否正常运行，并及时反馈信息。

2：查看检测工具（千分尺）、生产记录表、生产指令等。

3：适量加注轧机油、设备润滑油等。

二：操作台的操作方法：

打开配电箱，合上主电源；

1，收卷机操作台的操作方法：

A：收卷机前检查各旋钮，要求是处于停止或是关闭状态；

B：液化站启动；液化站启动旋钮旋至“开启”的状态时，液压站开始运行（当压力达到规定值时。一般设定在：7MP左右，电机会自动停止，压力不足时会自动启动），液压站指示灯亮。检查油站电机通电后转动方向为顺时针方向，否则立即停机，调整电源三相线路。

C：启动收卷机：“停止/启动”旋钮旋至启动状态，按下“收卷运行：按钮，收卷机即开始运行。“收卷调速”旋钮可根据需要对收卷机进行速度的调节。顺时针方向旋钮为增速，反向为减速。

D：当“停止/启动”旋钮旋至“停止”状态时，收卷机即停止运行，此时可对收卷机进行正、反转点动。（正、反转点动必须在收卷机停止的状态下方能进行），正反转点动可做铝带涨紧按钮。

3：“卷筒涨”“卷筒缩”：收卷机收卷工作时，必须首先开启“卷筒涨”到位。否则卷板收好后无法进行卸料工作。

4：“压料机：升、降”：收卷机收卷时，压料机降下。随着卷料增加自然上升，上升压料机时，必须先将卷料捆绑好，否则卷料回弹后难以捆绑。

5：“推料：进、退”：收卷好的铝卷经液压油缸推出，起到卸料的作用。

卸料之前需注意：

A：压料机确认上升到位，否则会顶坏压料机。

B：卷筒收缩到位，因为卷筒在涨紧的状态下，无法推料。

C：放置铝卷的垫板，液压车需先准备好。以便卸料后放置和辅助卸料。

6：“托板：升、降”：托板升降的目的为卷板前插料，升降程度视卷筒插料钳口位置而定。插料钳口与铝板的配合钳口间隙为0.5mm，铝板插入钳口前，检查铝板插头无太大的毛刺，并且不能弯曲变形，超出0.5mm需修整。铝板插头插入钳口需一次成功，否则很难再插入。

三：1#冷轧机的操作方法如下：

1：“单动/联动”旋钮

处于“单动”状态时，可分别对一号主机2号主机进行正、反转点动操作（此时两台主机处于停止状态）“单动/联动”旋钮处于联动状态时，可对1号机、2号机同时进行操作控制。

2：“启动”和“停止”按钮

按钮可对两台主机进行启动和停止操作。

3：“升速”和“降速”按钮

按钮可同时对两台主机的轧辊的正反转运行速度进行升、降速度控制。（点动控制）

3：“剪刀切”“剪刀回”按钮

两按钮是铝卷断料用，当铝卷大小适合要求时，启动“剪刀切”按钮，剪断铝板。铝板剪断后启动“剪刀回”张开剪刀机，以便铝板顺畅通过。

4：“内上”“内下”按钮

内上、内下为调节上轧辊与下轧辊之间的间隙额，目的是在生产铝带时，让铝带厚薄保持一致，或误差在允许范围内。

5：“外上”“外下”按钮

同内上、内下操作一致，内上、外下或内下、外上可同时操作。

6：“同上”“同下”按钮

同上、同下两按钮能使内上、外上，或内下、外下同步操作，并保持上下尺寸一致。“同上”可与“抬辊”同时操作。

7：“抬辊、放辊”按钮

操作台右侧面两按钮，是调节上辊与下辊之间的间距而用。在“内上、外上或同上”一定距离后，可使用“抬辊”按钮，目的是快速提高上轧辊。在两轧辊之间间隙较大时，可使用“放辊”按钮，“抬、放辊”只对上轧辊使用功能。为了降低铝板冷轧误差，每次重新开机后“抬辊、放辊”重复运行2次。

四：2#冷轧机的操作方法如下：

2#冷轧机的操作方法同1#冷轧机一致，在1#控制箱使用联动功能的情况下，2#控制箱或1#控制箱能同时控制2台冷轧机。

五：触摸屏操作方法：见图1：

A触摸屏分为“监控”和“设定”两部份，监控部分显示两主机运行参数，设定部分可设定两主机运行频率，点动频率和速度比（速度比是1号主机和2号主机之间速度比，2号主机要求比一号主机快，具体数值依据需要而设定）

B操作方式：根据内容需要点一下小方框（设置区），出现如图2的画面，点动具体的数值。数值会显示在长方框内，再点一下“ENTER”设置成功。

六：冷轧、收卷流程图

铸轧机立板-----铝板冷却-----1#冷轧机初轧-----2#冷轧机精轧-----剪板机齐头-----收卷铝板-----铝板捆扎卸料------流下一工序

七：注意事项：

1. “内上、内下”、“外上、外下”或“同上、同下”每次点动时间不能超出一秒时间，冷轧铝板厚度调整约0.01mm。

2.目测冷轧铝板冷轧后厚度差为，起皱边薄而圆弧边厚。为避免轧件产生侧弯，在调整压下涡轮时，两边的调整量要相等

3.冷轧机工作中由于众多影响因素，导致冷轧机压轧厚度不稳定，所以要安排专人操作，并频繁的利用千分尺测量和调整。操作人员不得任意离开岗位。当轧件刚进轧辊时应特别注意，严防事故发生。

4.单台冷轧机一次压轧厚度不能超出铝板（未压轧前）的40﹪ 。

5.任何物件或垃圾不能放置在铝板生产流水线上。

6.注意操作箱上“内、外”标示，避免操作反向。

7.根据来料材质的软硬和轧机的能力，给予适当的道次和压下量。

8.压下应采用静压为主，动压为辅的原则，静压时间不应超过3分钟以防损坏设备。使用轧机时，应符合轧机的主要技术参数要求，不允许超负荷运行。

9.辊面不得有严重磨损。轧制过程中，如发现轧辊质量影响轧件表面质量和尺寸精度时，应立即换辊。换辊后需空车运转2～3分钟，

10.轧制中轧件如有撕裂、偏斜等，不得用手拉，应停车后取出；喂轧件时，须将手放在轧件后面，防止将手轧入造成事故。

11.停车时必须将压下系统松开、平衡系统将工作辊顶开，以免损坏机器。

12.成品或半成品轧好后，应按规格填写日报表与工艺流程卡，分批堆放。 

工作中根据需要进行操作。

八：相关记录（附表）

嘉善申华金属包装材料有限公司

冷轧机生产记录表

            轧机规格：φ 200/ φ 580*650mm 

            辊系直径（ mm ）：φ 200/ φ 580

            辊面宽度（ mm ）： 650/600

            原料规格（ mm ）： 1.5-4.0*300-550 

            成品规格（ mm ）： 0.2-2.0*300-550 

            最大轧制力： 4500KN 

            最大轧制速度： 480m/min 

            卷取张力： 80KN 

            主电机功率： 1000KW 

            卷取电机功率： 455KW*2

  引言

随着自动化技术的飞速发展，PLC、现场总线和全数字测量传动装置在铜带材冷轧机的控制系统中得到了广泛的应用，使得系统安装、调试及维护工作量大大减少，控制精度和自动化程度越来越高，系统的稳定性得到大幅度提升。同时，随着铜板带材产品竞争的日益激烈，对轧机控制系统的要求也在逐渐发生变化，在提高设备自动化程度和控制精度的前提下，要求实现生产过程自动化和进一步提高生产效率。因此，控制系统的模块化、网络化已是发展的必然趋势。

3  底层PLC控制系统

3.1  速度控制 

轧机控制的核心是板形和厚度控制。要达到良好的板形和保证可接受的厚度公差，轧机就必须保证良好的速度、张力的稳定性。在控制方式上，主机为速度控制，给整个轧机提供稳定的线速度基准。开卷机和卷取机为恒张力控制。

速度设定由主操作手在操作台控制，数据发送到PLC处理后传送各个传动系统。速度设定是以主机为线速度基准速度，通过设定工作辊的直径与减速箱的减速比，从而给出电机的转速给定值。根据控制功能，速度设定有正反向点动功能，用于故障处理;穿带速度设定，用于生产前轧机穿带;轧机线速度设定，用于正常轧制。按照线速度相等的原则以转速的形式分配给各传动系统，其中要考虑前后滑系数的成分。

3.2  张力控制

张力控制在整个轧机控制中至关重要。因系统中配备张力计，所以采用了直接张力控制方式。

 (1) 线速度的测量

通过PLC系统读取卷取机前的偏导辊上的脉冲编码器进行计算而获得的。是卷径计算需要的一个重要变量。转速测量的精度与脉冲编码器每转脉冲数及采样时间有关，在转速恒定的情况下，脉冲编码器每转脉冲数越多，采样时间越长，测量精度越高。

(2) 卷径计算

卷径计算有线速度法和直接测量法两种，在实际应用中发现直接测量法比较稳定和精确。一般采用超声波测距仪或激光测距仪，其中激光测距仪可以达到很高的测量精度和稳定性，完全可以满足卷径测量的需要。

在间接张力控制中，为保证张力控制的准确性，要充分考虑卷取机在加减速过程中转动惯量以及机械本身固有的摩擦力对转矩的影响。因此，在系统中设计了加减速和摩擦转矩补偿环节，转矩补偿量即为转矩预控值与转矩设定值叠加，作为卷取机系统的合力矩，对卷取机进行控制。

3.3  入口上卷原理

入口上卷自动的关键是卷材卷径和宽度的测量精度。在小车辊道上安装了一套对射式的光电开关，配合小车升降机上的脉冲编码器实现卷材卷径的测量，在小车行走辊道的侧面基础上安装了另一套对射式的光电开关，配合小车行走方向的脉冲编码器完成卷材宽度的测量。

上卷自动的起点是卷材储运轨道，小车搭载着卷材离开储运辊道后向前行进，到升降位置时小车停止同时小车升降机开始下降，在下降的过程中利用第一套光电开关和脉冲编码器的配合测量了卷材的卷径。小车下降到下极限后，继续向前行进，行进过程中利用第二套光电开关和脉冲编码器测量出了卷材宽度。当小车行进到等待位置时停止，根据测量的卷材卷径小车通过升降动作对中卷材中心，完成后根据测量的卷材宽度向前继续行进对正卷材宽度中心点。这样卷材就被自动放置在开卷卷轴上了。

另外还有上卸套筒自动，卸卷自动等。

3.4  轧制力闭环AFC原理

轧制力闭环控制系统由AutoMax系统、伺服阀放大器、伺服阀、油缸及压力传感器等环节组成，其工作原理为:当轧制力设定信号加入该系统的输入端时，由于此时工作辊并未接触，故轧制力反馈信号为零，系统偏差既等于输入信号，在此偏差信号作用下，油缸迅速动作，起动轧辊向上移动，直到工作辊互相接触，靠实产生轧制力。当实际轧制力随着轧辊的继续上压而增加到等于设定值时，油缸停止移动，使实际轧制力等于设定值保持不变。

AFC只有在轧辊压靠进行辊缝清零操作或做为平整时才使用，正常轧制时，AFC将被切除。

3.5  张力AGC控制原理(T-AGC)

当出口厚度小于0.5mm并接近0.1mm时，由于轧辊压扁影响的增加及带材宽度以外的工作辊之间开始接触，导致轧制力对厚度的作用减小，而轧机速度及入口张力对厚度的影响逐渐增大，最终在铝板轧制过程中起主导作用。张力AGC是通过调节张力来改变板带的塑性系数的大小来实现厚度调节的。

3.6  速度AGC控制原理(S-AGC)

速度AGC是通过速度调节来改变板带摩擦系数的大小来实现厚度控制的。

4  工业控制计算机系统

自动按照轧制表进行各道次轧制，轧机可自动进行加减速，并且通过参数自学习可不断改善轧制参数。自动轧制的实现大大减少了手动操作，减少了人为因素对生产过程的影响。

图2     轧制过程流程图

轧机的操作有手动和自动两种方式。手动操作方式，功能与以往的轧机不同，手动单步实现轧制过程的所有操作。本设计中，手动操作方式作为自动轧机的备用功能。自动操作方式可实现自动上卷、自动上套筒、自动穿带准备、穿带自动控制、自动轧制、自动料尾处理、自动卸卷及自动卸套筒等。生产中，操作手根据实际生产情况，启动相应的过程自动控制程序，设备即可按照预定程序进行工作，不需要过多的人工操作。生产过程中可随时进行一定的手工干预，并且可随时由自动状态切换到手动状态。

5  结束语

通过对冷轧机控制系统功能的改进与提高，使得它的性能得到大幅度提升。

(1) 成品率得到了提高

采用自动加减速后减少了带头、带尾的长度和人为因素的影响，从而提高了带材成品率。

(2) 提高了生产效率

由于自动化程度的提高，辅助时间自然减少;工控机提供的班次管理，更可以清楚地看出每个班次的有效生产时间及辅助时间，为更加合理有效地安排生产，提高生产效率提供有效依据。

(3) 完整的数据记录与分析

为工厂的质量跟踪与管理提供了详实的资料，也可为后续加工或产品的购买者提供可靠的数据资料。