1800 mm熱帶鋼爐卷精軋機(jī)設(shè)計(jì)

王 哲，高德忠

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，市場對不銹鋼材的需求量越來越大，而爐卷軋機(jī)的設(shè)備投資和產(chǎn)能正適合生產(chǎn)不銹鋼帶材，所以市場需求在逐漸增加。同其它軋鋼設(shè)備一樣，以前的爐卷軋機(jī)技術(shù)完全依賴于進(jìn)口，引進(jìn)一套生產(chǎn)線將花費(fèi)大量的外匯資金。因此，為替代進(jìn)口，降低爐卷軋機(jī)制造成本，我們通過學(xué)習(xí)并消化吸收國外的先進(jìn)技術(shù)，掌握爐卷軋機(jī)的生產(chǎn)工藝和流程，依托在熱軋方面多年積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，使?fàn)t卷軋機(jī)技術(shù)又有了進(jìn)一步的提高。

本文依據(jù)我國首套自主集成的1800 mm爐卷精軋機(jī)，并結(jié)合本人的一些工作體會，從設(shè)計(jì)角度對爐卷精軋機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。

1 工藝概述

爐卷精軋機(jī)前后設(shè)有帶保溫爐的卷取機(jī)和卷取爐夾送輥，可以在熱狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)成卷帶鋼的可逆軋制（見圖1）。

由粗軋機(jī)組軋出的厚度為25～34 mm的中間坯，經(jīng)過中間輥道進(jìn)入精軋區(qū)，由精軋機(jī)前的飛剪切去不規(guī)則的頭、尾，經(jīng)精軋除鱗機(jī)除去二次氧化鐵皮后送入精軋機(jī)。該精軋機(jī)為四輥可逆式，軋機(jī)前后各有一座卷取爐和一臺夾送輥。卷取爐內(nèi)的溫度采用計(jì)算機(jī)控制，溫度范圍950～1 100℃，滿足加熱保溫中間坯的要求。

圖1 精軋機(jī)布置形式

中間帶坯首先通過爐卷精軋機(jī)入口側(cè)卷取爐進(jìn)行第一道次軋制。帶坯頭部出精軋機(jī)后，由出口側(cè)夾送輥送入出口側(cè)卷取爐卷取，卷筒與軋機(jī)同步；當(dāng)帶坯進(jìn)行第二道次軋制時，由入口側(cè)夾送輥將帶坯送入入口側(cè)卷取爐中。如此往復(fù)進(jìn)行5～9道次的往復(fù)軋制，軋制出1．8～20．0 mm厚的成品。

作為成品帶鋼軋機(jī)，爐卷精軋機(jī)技術(shù)水平的高低直接影響著卷板的產(chǎn)品質(zhì)量。為此，我們將許多現(xiàn)代最先進(jìn)的熱連軋技術(shù)應(yīng)用于本軋機(jī)的設(shè)計(jì)中，該精軋機(jī)采用HCW技術(shù)，除我公司獨(dú)立開發(fā)研制的工作輥彎輥和橫移裝置外，還配有完善的板形控制系統(tǒng)，可以保證不銹鋼板卷的厚度和板形精度。

該爐卷精軋機(jī)的最大特點(diǎn)是采用液壓自動厚度控制系統(tǒng) (HAGC)，所以也被稱為全液壓軋機(jī)，該控制系統(tǒng)具有非?？斓膾呙韬晚憫?yīng)速度，可保證帶鋼厚度偏差的均勻性。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該精軋機(jī)主要由機(jī)架裝配、工作輥軸承、支承輥軸承、支承輥平衡裝置、工作輥彎輥及橫移裝置、上階梯墊裝置、液壓AGC缸裝置、導(dǎo)衛(wèi)裝置、機(jī)架輥裝置、主傳動裝置等組成。

2.1 機(jī)架裝配

機(jī)架裝配由兩片閉式鑄鋼機(jī)架、上、下橫梁、軌座、滑板、工作輥換輥軌道、軸端卡板等組成。由上、下橫梁通過定位鍵及螺栓將兩片機(jī)架聯(lián)成一體，并通過預(yù)緊螺栓固定到軌座上，軌座直接固定到基礎(chǔ)上。機(jī)架中部的工作輥換輥軌道采用固定式，換輥時與機(jī)架外部的固定軌道對齊。支承輥軸端卡板由擋板和液壓缸組成，把在操作側(cè)機(jī)架外側(cè)，用于防止支承輥軸向竄動。工作輥軸端卡板包含在移動塊內(nèi)，通過液壓缸打開和鎖緊，保證工作輥隨移動塊一起橫移。

機(jī)架窗口尺寸由工作輥開口度、工作輥直徑、支承輥直徑、液壓AGC裝置及上下標(biāo)高調(diào)整裝置等參數(shù)決定，在軋機(jī)本體設(shè)計(jì)之前，需首先確定好輥系在機(jī)架窗口內(nèi)的極限位置，本軋機(jī)接受中間坯來料厚度為25～34 mm，為均衡上下輥咬入角，將軋制標(biāo)高（下輥上表面標(biāo)高）按照比輥道上表面高15 mm設(shè)計(jì)，根據(jù)在正常工作時，開口度取最大，工作輥及支承輥直徑均取最大值來設(shè)計(jì)最大窗口高度（見圖2）。

圖2 軋機(jī)輥系簡圖

機(jī)架設(shè)計(jì)為平板式，把和相關(guān)部件的止口部位均采取鍵槽鑲鍵的方式，這樣有利于機(jī)架的鑄造、加工及運(yùn)輸。機(jī)架設(shè)計(jì)要點(diǎn)是先將所有把和在機(jī)架上的零部件設(shè)計(jì)完成并確定好與機(jī)架的把和位置后，最后再對機(jī)架進(jìn)行完善。根據(jù)要求該軋機(jī)最大軋制力為50 000 kN，軋機(jī)剛度＞7 000 kN/mm（見圖 3）。

2.2 工作輥軸承

工作輥軸承由上、下工作輥，工作輥軸承座及滑板等組成。傳動側(cè)工作輥軸承只裝有四列圓錐滾子軸承，而操作側(cè)為四列圓錐滾子軸承加雙列圓錐滾子止推軸承，分別承受徑向力和軸向力。工作輥直徑?720 mm/?650 mm，工作輥輥身長度2 080 mm，其中的軸竄行程為±150 mm。工作輥材質(zhì)為無限冷硬球墨鑄鐵輥，輥?zhàn)佑捕?0～75肖氏硬度。

由于工作輥軸承承受的徑向力是彎輥力。因此選擇四列圓錐滾子軸承時，應(yīng)在滿足最大彎輥力的要求后，選擇最大外徑的軸承，但軸承座最薄處厚度必須＞20 mm。

圖3 機(jī)架有限元分析圖

由于本軋機(jī)帶有工作輥彎輥和橫移裝置，軸向力比較大，所以單獨(dú)在一側(cè)增加雙列圓錐滾子軸承以承受軸向力，軸向力的大小可以按照軋制力的5%～10%來考慮?？紤]到四列圓錐滾子軸承也可以承受一部分彎輥力，所以在選擇雙列圓錐滾子軸承時，可以按照5%軋制力來選擇。由于本軋機(jī)彎輥力單側(cè)達(dá)到1 800

kN，所以目前必須使用進(jìn)口軸承才能滿足要求。

設(shè)計(jì)工作輥軸承座外形一定要按照輥系圖的要求設(shè)計(jì)，以防與相關(guān)設(shè)備發(fā)生干涉。在設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到操作側(cè)軸承座軸端止擋部分在最小輥橫移時，與固定塊干涉的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時必須加以注意。

圖4 工作輥串輥圖

2.3 支承輥軸承

支承輥軸承由支承輥、軸承座及滑板和油膜軸承等組成。上支承輥軸承座由支承輥平衡裝置的橫梁挑起，使上支承輥軸承座與壓下系統(tǒng)緊靠在一起，調(diào)整壓下裝置時上支承輥軸承座隨平衡裝置的橫梁一起沿機(jī)架窗口內(nèi)側(cè)滑板上、下滑動。

該軋機(jī)支承輥直徑?1 600 mm/?1 450 mm，支承輥輥身長度1 820 mm，支承輥材質(zhì)45Cr4NiMoV，支承輥油膜軸承選用60″－75 KL（雙止推），由于支承輥承受的是軋制力，所以選擇油膜軸承時，應(yīng)按照最大軋制力選取，同時還要額外考慮輥系的重量。

2.4 工作輥彎輥及橫移裝置

工作輥彎輥及橫移裝置實(shí)際由兩部分組成，即彎輥平衡裝置和竄輥橫移裝置。主要由固定塊、移動塊、工作輥橫移缸、鎖緊缸等組成。四個固定塊固定在機(jī)架牌坊立柱的內(nèi)表面，八個移動塊處于固定塊與工作輥軸承座之間，每個移動塊上裝有2個工作輥彎輥平衡缸。彎輥裝置主要用于板形控制和平直度動態(tài)控制，在軋制過程中，通過彎輥力調(diào)節(jié)工作輥的彎曲變形，實(shí)現(xiàn)對板形快速、有效的控制。上、下工作輥可以沿軸向按相反的方向移動，移動距離為±150 mm，移動時工作輥與支承輥間的接觸長度不變（見圖4）。

工作輥彎輥及橫移裝置由四個竄輥缸帶動操作側(cè)四個移動塊來實(shí)現(xiàn)軋輥的軸向竄動過程。通過軸向固定缸把工作輥和操作側(cè)移動塊連在一起或分開。

軋輥竄動要在軋輥旋轉(zhuǎn)同時進(jìn)行。軸向固定缸在軋機(jī)工作時合上，換輥時打開。平衡塊鎖定缸根據(jù)竄輥要求進(jìn)行鎖定和打開（見圖5）。

圖5 工作輥彎輥圖

2.5 液壓AGC輥縫調(diào)整

軋機(jī)的軋制力、輥縫調(diào)整和板厚控制均由全液壓AGC缸負(fù)責(zé)。液壓缸安裝在機(jī)架窗口上部，直徑為 ?1 100 mm，行程 130 mm，工作壓力 27 MPa，最大出力為5 132 t，滿足最大軋制力要求。

2.6 支承輥平衡裝置

支承輥平衡裝置由平衡柱塞液壓缸、橫梁、提升吊梁、卡緊裝置等組成，在完成平衡作用的同時，還作為導(dǎo)衛(wèi)裝置及冷卻水集管等的驅(qū)動（升降）裝置使用。其中，卡緊裝置由兩個液壓缸驅(qū)動，用于在換輥或維修時鎖住平衡吊梁。平衡缸內(nèi)裝有位移傳感器，用于控制行程。平衡柱塞液壓缸直徑為 ?360 mm，系統(tǒng)壓力為16 MPa。

3 結(jié)語

目前該設(shè)備已投產(chǎn)使用3年多，使用效果良好，該套軋機(jī)對于鋼鐵企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，改善工藝條件，開發(fā)高附加值產(chǎn)品，提高產(chǎn)品質(zhì)量等具有極其重要的作用。