收稿日期:2010-06-18;修订日期:2010-09-11作者简介:高国庆(1983-),男,唐钢第二钢轧厂型钢部助理工程师。

900型钢矫直机的研制与应用高国庆,王家兰(唐钢第二钢轧厂,河北　唐山　063016)摘　要:为满足唐钢二轧厂型钢矫直生产的需要,成功研制了900型钢矫直机。

介绍了该矫直机的基本参数和本体结构等。

为实现该矫直机与原800矫直机之间的快速切换,设计了独特的传动装置、横移装置、液压捋辊装置。

生产实践证明,该矫直机达到了设计要求。

关键词:矫直机;型钢;机架中图分类号:TG33312+3 文献标识码:A 文章编号:1001-196X (2010)05-0018-04D evelopm en t and appli ca ti on of stra i ghten i n g mach i n e for 900secti on steelG AO Guo 2qing,WANG J ia 2lan(Tang Gang No 12SteelMaking and Rolling Plant,Tangshan 063016,China )Abstract:I n order t o meet the need of secti on steel straightening and p r oducti on in the Second Steel m aking and Rolling Plant of Tangshan Ir on and Steel Co .,L td .,the straightening machine f or 900secti on steel was devel 2oped successfully .This article has intr oduced the basic para meters,housing structure,straightening r oll,axi 2al adjusting mechanis m,p ress 2down device,etc .of the straightening machine .For getting the quick s witchbet w een the straightening machine and the original 800straightening machine,the unique trans m issi on device,traverse device and hydraulic alu m inu m r olling device are designed .The p r oducti on p ractice has shown that the straightening machine has met the design require ments .Key words:Straightening machine;secti on steel;straightening1　900矫直机的研制过程和背景唐钢第二钢轧厂型钢部以生产各种型材为主,品种主要包括角钢、U 型钢、工字钢等中型及中型偏大规格的钢材,年产量达50多万t 。

近年来,唐钢二轧厂在不断追求具有高附加值的结构性用钢的同时,努力打造自己的系列化产品以赢得市场,但是随着市场需求品种的多样化和材料性能的不断提高,对矫直要求越来越高。

原有的800矫直机不适应矫直36U 、40U 和18#、20#角钢(材质Q420、Q460)等大规格产品,而这些产品市场前景广阔,附加值高。

为了提高唐钢型材的创效能力,拓宽型钢的产品系列,在既保证现有产品的矫直质量和又节省投资的原则上,唐钢二轧厂决定研制900型钢矫直机。

在开发材质为Q345的36U 、20#角钢时,用800矫直机试矫,明显表现出能力不足,暴露出不少问题,曾发生过一些异常情况和恶性事故。

材质Q420角钢,尤其是材质Q460大型角钢的抗弯强度比Q235角钢增加一倍,矫直中对设备的抗冲击和承载能力要求更高。

采用传统定型的1000或1200矫直机影响产品的矫直质量且投资较大,经综合分析采用900矫直机比较合理。

900矫直机比800矫直机辊距只加大了100mm,要使其能够承受较大的矫直负荷,必须解决900矫直机的结构和选材难题。

目前900矫直机没有定型的产品可以借鉴,综合国内外技术及原有800矫直机的优缺点,采用新型结构和高性能材质,研制安装了900矫直机。

在2008年大修中,唐钢二轧厂对矫直生产线进行了改造,将800、900两台矫直机安装在同一生产线上。

由于900矫直机制作周期较长,为了不终断生产,采取基础整体浇注预留的方案,预制了900矫直机基础。

900矫直机与800矫直机串联安装,充分利用现有空间和同一套附属设备,即节省投资又便于生产组织。

经过14个月的设计、制造、安装、调试后,2009年8月上线运行,运行后产品质量达到标准要求。

为了保证矫直质量,大规格型钢选用900矫直机,中小规格用800矫直机矫直,实现了生产平稳过渡。

2　900矫直机的结构组成及基本参数900九辊矫直机采用固定节距式辊系,整套设备尺寸为141838m×71085m×71260m,重约269t。

机架采用开式预应力机架,通过拉杆螺母将其进行固定连接。

上排4个分体式矫直辊(从动辊);下排5个矫直辊,装于整体式轴承座内并与机架进行焊接,经过联合减速机和万向联轴器实现集中传动。

ABB P LC控制,具有调整实时储存功能。

在操作台人机交换界面上可以显示和调整各上工作辊的压下量和所有工作辊的轴向调整量,能更加直观、快速、准确的进行调整。

矫直机整体结构如图1所示。

图1　矫直机结构11下工作辊　21上工作辊　31机架　41V型滑道　51移动底座　61锁紧装置　71前立辊装置　81压下装置　91轴向调整装置　101万向联轴器　111液压缸　121联合减速机　131驱动电机211　矫直机基本技术参数(表1)表1　矫直机基本技术参数辊距×辊径/mm900×890辊数/个9矫直速度/m/s v=012～312压下调整速度/mm/s v=1115压下调整量/mm s=-260～60轴向调节速度/mm/s v=2133轴向调整量/mm s=±30矫直后平直度/%≤012矫直长度/m6～16212　矫直品种及规格(表2)表2　矫直品种及规格品种规格/mm最大规格/mm材质圆钢Φ55～Φ120Ф12045角钢10～20#200×200×24Q460工字钢9～12#12#20M nKU型钢18～40#40U25M nK轻轨18～38#38#50Q213　矫直机本体(1)机架。

机架为开式预应力机架,各部箱体为铸焊结构。

主要包括前、后横梁,前、后立柱,拉杆、底座六大部分。

前横梁在工作中不仅承受着主要的预紧力,而且在矫直过程中受到的冲击力也较大,易发生形变。

通过有限元加载受力分析,为了保证承载能力,机架采用高性能材质制作。

前后横梁、立柱和底座采用预应力螺纹紧固连接,且预应力拉杆选用高强度材质制作。

(2)上、下矫直辊。

上、下矫直辊均采用高强度材质制作,采用大规格调心滚子轴承组合使用来承受矫直过程中的轴向和径向载荷。

分体轴承座侧面采用轴向定位机构。

上矫直辊操作侧采用弹簧机构进行平衡和缓冲。

(3)轴向调整装置。

该部分安装在机架后部,通过蜗轮蜗杆机构对每个矫直辊进行单独调整。

为了防止操作失误或电器失灵撞毁元器件,在轴向调整系统中增加了行程开关进行保护。

通过自动控制系统来快速准确的实现上、下矫直辊的轴向调整量,缩短了调整时间。

(4)压下装置。

为便于检修和更换易损件,驱动系统位于前、后横梁中间部位,蜗轮蜗杆传动系统安置到两横梁上部并与横梁固定。

减速器采用双输出轴带动前、后压下一级蜗轮蜗杆来进行同步调整。

该结构可以大大减少工作强度和检修时间,提高工作效率。

操作侧压下机构由压下系统和平衡系统两部分组成,主要包括压下螺丝、压下螺母、平衡拉杆、蝶形弹簧等,通过共同作用来实现上工作辊该侧的上、下调整。

平衡机构可有效消除压下螺丝与螺母间的间隙。

传动侧压下采用传统蜗轮内孔螺纹与压下螺丝构成螺纹副,压下螺丝圆周方向固定,通过螺纹副实现压下调整功能,从而实现上工作辊的调整。

在传动侧压下螺丝的顶部安有保护装置,压下系统的基本结构如图2所示。

图2　压下机构示意图11传动侧压下机构　21压下驱动电机　31操作侧压下机构　41后横梁　51前横梁　61传动侧压下螺丝　71操作侧压下螺丝(5)前立辊装置。

该部分由两个立辊、立辊架、减速器和架体等组成。

辊子由辊套、辊轴、轴承等组成,辊子为从动辊,采用锥形轴联结,便于拆卸和更换内部易损件。

通过丝杠螺母联结根据需要来调整两立辊和左、右导向板之间距离。

214　联合减速机该减速机主要由减速机和分减机构两部分,由于箱体体积较大(整体重约为42t ),采用分体式结构,由上、中、下三部分箱体组合而成。

通过分减机构形成五轴同步输出,从而带动矫直机五根下工作辊同时转动工作。

润滑采用稀油循环润滑,增设了专用稀油润滑站;为保证各轴承润滑,在箱体外部增加了润滑管路,便于日常观察和维修。

215　传动装置为满足现场工艺布置的需要,减速机和矫直机之间采用十字轴式万向联轴器来传递扭矩。

为满足现场800矫直机与900矫直机随时调换矫直,中间采用可伸缩的联结杆来实现前后移动。

由于联结杆规格较大,质量较重,为了减轻联结杆在矫直时引起的振动,添加了弹簧滚轮缓冲支撑装置。

216　液压捋辊装置根据矫直品种的不同,要求对矫直辊实行快速更换。

停矫后,某些矫直辊很难被卸下更换,不仅增加了工人的劳动强度,而且浪费较长时间。

针对该问题,设计了专用液压捋辊装置,先将活塞杆与矫直辊固定环对正、卡住后,再将工装缸筒与矫直辊端面通过螺栓固定连接好,通过专用液压站加压后,进行分离,结构示意图如图3所示。

图3　液压捋辊装置11矫直辊　21固定环　31工装缸筒　41活塞杆　51矫直辊套　61锁母　71矫直轴217　横移装置针对现场型钢矫直品种的变换,实现800矫直机与900矫直机之间的快速切换,设计了矫直机横移装置。

将矫直机底座固定在横移底座上,通过两组并列平行的液压缸来牵引横移底座在三组并列T 型滑道上实现整体移动。

由于两矫直机位于同一生产线上,增加了替换辊道,以保证生产线的连续性。

两矫直机横移装置共用一套专用液压站,工作时,先将被替换矫直机整体退回,再将生产矫直机整体推到合适位置进行矫直,如图4所示。

图4　横移装置11900矫直机　21替换辊道　31800矫直机3　900矫直机的优点(1)液压横移装置能够实现矫直机整体快速、平稳移动,可与800矫直机有效利用现有空间和原有附属设备。