昆鋼新區(qū)900十輥型鋼矯直機設計及應用

魯魏建

摘 要：為滿足昆鋼新區(qū)型鋼矯直生產(chǎn)的需要，成功設計了900十輥型鋼矯直機。介紹了該矯直機的基本參數(shù)和結(jié)構(gòu)組成，闡述了其在應用中的優(yōu)勢。生產(chǎn)實踐證明，該矯直機滿足實際生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：型鋼；矯直機；應用

昆鋼為淘汰落后產(chǎn)能和結(jié)構(gòu)調(diào)整，其本部整體搬遷，即將昆鋼本部廠區(qū)185萬噸鋼鐵生產(chǎn)能力搬遷到昆鋼新區(qū)（安寧市草鋪重化工基地）。搬遷改造工程包含一條型鋼生產(chǎn)線在內(nèi)，該生產(chǎn)線為中冶南方以EP方式建設，設計年產(chǎn)量80萬t。主要產(chǎn)品包括中小型H型鋼HN100×50～400×200，HM150×100～300×200，HW100×100～200×200，槽鋼25a～40c，工字鋼20a-40c，角鋼14#～25#。

矯直機作為保證成品質(zhì)量的重要設備，在型鋼生產(chǎn)線中起著至關(guān)重要的作用。結(jié)合該生產(chǎn)線產(chǎn)品的品種規(guī)格和國內(nèi)外技術(shù)，中冶南方自主設計了900十輥等節(jié)距懸臂式矯直機應用于該生產(chǎn)線，實現(xiàn)了該類型矯直機的完全國產(chǎn)化。經(jīng)過設計、制造、安裝、調(diào)試，矯直機于2012年8月投用。幾年來生產(chǎn)實踐表明，該矯直機滿足生產(chǎn)線各品種規(guī)格型鋼的矯直要求，值得在同業(yè)內(nèi)推廣。

1 矯直機基本參數(shù)和結(jié)構(gòu)組成

900十輥矯直機布置在步進式冷床之后，主要作用是用來矯直型鋼在軋制、冷卻、運輸過程中由于受到不均勻變形應力、溫度應力等多種因素影響而可能出現(xiàn)的翼緣內(nèi)并、外擴、扭轉(zhuǎn)及鐮刀彎等缺陷，使鋼材的平直度和斷面形狀達到國家相應標準的要求[ 1 ]。

矯直機采用等節(jié)距懸臂輥系，上、下各5個矯直輥，呈平行交錯排列，整套設備尺寸為9.4米×6.376米×5.82米，重量約123t。機架采用分體組合式結(jié)構(gòu)，由上、下兩部分組合而成。上排5個矯直輥為從動輥，安裝在機架上橫梁的下部，可垂直升降；下排5個矯直輥為傳動輥，通過一個動力輸入軸和機架內(nèi)分配齒輪實現(xiàn)集中傳動；10個矯直輥均可軸向調(diào)整。配備先進的電氣控制系統(tǒng)，操作室HMI可以實時顯示各上矯直輥壓下量以及所有矯直輥軸向調(diào)整量。矯直機整體機構(gòu)如圖1所示。

①～⑩矯直輥

1.1 矯直機基本參數(shù)

矯直機基本參數(shù)如表1所示：

1.2 矯直機本體

1.2.1機架

機架采用分體組合式結(jié)構(gòu)，上部為框架結(jié)構(gòu)，下部為分配齒輪箱體。機架上、下部采用高強度螺栓連接。由于機架在矯直過程中承受矯直力和一定的沖擊力，必須有足夠的強度和剛度，通過有限元軟件分析，為保證承載能力，機架采用高性能材質(zhì)制作：立柱采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，橫梁和軸承座采用碳素鑄鋼。

1.2.2上、下矯直輥

為適應矯直過程的工作強度，上、下輥軸均采用具有高強度和韌性材質(zhì)制作。矯直輥主軸上裝有前后主軸承，主軸承選用雙列圓柱滾子軸承，傳動側(cè)主軸承后方還裝有一對向心止推球面軸承，上述軸承組合用來承受矯直過程中的徑向和軸向載荷，滿足矯直要求。

1.2.3軸向調(diào)整裝置

為保證矯直過程的對中性，每個矯直輥都設計了軸向調(diào)整裝置。該裝置安裝在每個矯直輥的傳動側(cè)，通過齒輪電機傳動，最終將軸向力作用到向心止推球面軸承上，從而使得每個矯直輥軸做軸向位移。軸向調(diào)整量由安裝在軸承座上的位移傳感器來精確控制，可縮短調(diào)整時間。

1.2.4壓下裝置

為滿足不同品種規(guī)格型鋼對矯直輥縫的要求，每個上矯直輥設計了壓下裝置。該裝置安裝在機架上部，齒輪電機通過渦輪蝸桿機構(gòu)傳動壓下螺絲，實現(xiàn)每個上矯直輥沿垂直的滑道升降。壓下裝置保護罩上安裝有位移傳感器，可對型鋼矯直時所需要的壓下行程進行精確控制，從而根據(jù)工藝要求快速調(diào)整上矯直輥的垂直位置。

1.2.5出入口導衛(wèi)

在矯直機入口和出口設置有導衛(wèi)裝置，其鉸接在機架上，導衛(wèi)可通過手動的蝸輪蝸桿千斤頂實現(xiàn)升降，來滿足型鋼的咬入標高要求。出入口導衛(wèi)各設置1個液壓缸，可以實現(xiàn)擺動，以便于換輥。

1.3 主傳動裝置

矯直機傳動為機架外的減速機+鼓形齒聯(lián)軸器，帶動一根動力輸入軸，再通過機架內(nèi)的分配齒輪，實現(xiàn)5個下矯直輥的集中傳動。而傳統(tǒng)矯直機傳動是采用帶分配齒輪箱功能的聯(lián)合減速機+一定數(shù)量的十字軸萬向聯(lián)軸器，對所有矯直輥或者部分矯直輥進行傳動。該矯直機將分配齒輪箱的功能轉(zhuǎn)移到機架內(nèi)部，結(jié)構(gòu)更加緊湊；傳動接軸只需要一個，對于安裝、后期備件的更換以及設備維護均減少了工作量。

1.4 換輥小車

鑒于矯直品種規(guī)格的多樣性和矯直工作的高強度所造成的磨損，生產(chǎn)中輥環(huán)更換是必不可少的一個環(huán)節(jié)。矯直機配套設計了換輥小車，用于整體換輥，設置在矯直機的操作側(cè)，由液壓馬達傳動齒輪和齒條導向桿，使換輥小車橫移。小車為四輪結(jié)構(gòu)，其上設置有換輥托架，換輥時將下輥托架先移入矯直機，下托架在液壓缸的驅(qū)動下升起將下輥托起，然后將下輥環(huán)移出機架，然后將上托架與下托架緊固在一起，再移入矯直機，壓下裝置將上輥落到上托架上，然后將上、下輥環(huán)一同移出矯直機。

1.5 氧化鐵皮收集裝置

矯直機機架下部設計有氧化鐵皮收集罩，氧化鐵皮通過漏斗形的收集罩掉落至收集小車的料斗中，收集小車通過卷揚裝置移動到吊裝位，然后將料斗吊運出去，可實現(xiàn)氧化鐵皮快速收集和回收功能。

2 矯直機的應用優(yōu)勢

2.1 整體快速換輥，換輥時間短

相對于傳統(tǒng)矯直機單輥更換，該矯直機采用了專用液壓工具、專用吊具和換輥小車，實現(xiàn)了整體快速換輥，將換輥時間控制在半小時以內(nèi)，換輥時間大大縮短，為生產(chǎn)爭取了時間，提高了鋼廠的經(jīng)濟效益，且有效減輕了工人勞動強度和提高了工作效率。

2.2 結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，投資省

該矯直機將分配齒輪箱的功能轉(zhuǎn)移到機架內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊；相比于變節(jié)距矯直機簡化了設計，去掉了節(jié)距調(diào)整系統(tǒng)和矯直機標高升降裝置，結(jié)構(gòu)簡單但實用。該矯直機整體尺寸較小，重量比傳統(tǒng)矯直機少了近一半，有效節(jié)省了鋼廠投資成本。

2.3 調(diào)整系統(tǒng)完善

壓下裝置可分別調(diào)整五個上矯直輥的垂直位置；軸向調(diào)整裝置可分別調(diào)整上、下十個矯直輥的軸向位置；出入口導衛(wèi)均帶有擺動液壓缸和絲桿升降機，可分別調(diào)整出入口導衛(wèi)的傾斜度和垂直位置，且入口導位導板的開口度可手動調(diào)整。完善的調(diào)整系統(tǒng)，使得該矯直機滿足了型鋼生產(chǎn)線多品種多規(guī)格產(chǎn)品的矯直要求，增加了矯直機的通用性。

3 結(jié)語

900十輥矯直機的成功使用，使得昆鋼具有了生產(chǎn)中小型型鋼的能力，填補了我國西南地區(qū)H型鋼市場的空白[ 2 ]，對于昆鋼結(jié)構(gòu)調(diào)整升級起到重要推進作用。該矯直機為國產(chǎn)化設計和制造，有效降低了設計和制造成本，有效促進了國內(nèi)型鋼矯直機在國產(chǎn)化進程上的持續(xù)發(fā)展，值得在同業(yè)內(nèi)推廣和借鑒。

參考文獻：

[1] 曹燕.H型鋼輥式矯直機及矯直輥設計特點[J].冶金設備，2003（5）：16.

[2] 胡于華.昆鋼中小型H型鋼生產(chǎn)線工藝及設備特點[ J].軋鋼，2013，30（6）：40.