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1、高速线材达涅利双模块精轧机简述 包连勤 延飞 (新疆八一钢铁股份有限公司高速线材厂) 摘 要: 八钢高速线材厂精轧机设备采用了减定径双模块技术, 可以有效地提高轧机的轧制速度以及轧制精 度。简要介绍了意大利达涅利公司双模块( TMB) 轧机的结构、 工作原理。 关键词: 减定径双模块;辊箱; 偏心套;辊逢调整; 辊环锁紧 1 前言 高速线材轧机研制于 20 世纪 60 年代初, 从线 材轧机的发展历史来看, 一般轧制速度到 40m/ s 以 后就很难再提高了, 但是人们仍然在追求更为高效 的生产工艺, 以提高轧机的轧制速度和成品精度。 在 这一目标的指导下各线材轧机设备制造商都在研制 开发高速
2、线材轧制机组。到目前为止高速线材轧机 设计速度已经达到 140m/ s, 轧制5. 07. 0mm 高线速度已经达到了 110m/ s。 从国内外高速线材成 品精轧机组发展的趋势来看, 始终都在追求高速和 高精度。高速线材从工艺设计上通过微张力实现轧 件无扭轧制; 在机械设备设计上, 尽量做到结构紧 凑, 高刚度, 更换方便, 降低传动中心高度, 减少旋转 件的数量、 重量及提高其动平衡精度和自动控制等。 目前世界上高速线材轧机主要以摩根型、 达涅利型、 德马克型、 波米尼型和阿希洛型为主。 现在国内也在 引进国外的新技术开发和研制高速线材轧机。特别 是近年摩根公司推出减定径技术以后, 单一孔
3、型轧 制技术在世界范围内得到推广。世界上各轧机备供 应商也纷纷研制开发新的轧制技术和装备。当今减 定径技术业绩较为突出的为摩根公司, 其次为达涅 利公司。八钢高速线材厂精轧机设备采用了达涅利 双模块技术, 在 3 年的使用中产生了良好的效果, 笔 者根据八钢高速线材厂引进的双模块轧机, 对它的 结构、 工作原理做简要叙述。 2 达涅利双模块轧机及其快速更换装置 2. 1 双模块轧机 减定径轧机最早由摩根公司于 1991 年投入制 造, 是将两架 V 型辊箱( 轧机) 并为一组, 采用椭 圆圆圆轧制工艺孔型, 以获得高精度 的成品。 其传动系统由一台电机集中传动, 通过变速 箱, 分速箱, 减定
4、径传动箱实现机械联锁与轧件秒流 量的匹配。随着摩根公司工艺成熟和业绩的不断提 高, 其它公司也纷纷研制开发新一代轧制工艺和轧 制设备。 达涅利公司在此基础上推出的双模块轧机, 其总体结构为 4道次两个模块, 每个模块 2 道次。 其 核心部分是保证高速、 高产、 高精度轧制的要求( 见 图 1) , 同样它也把两架 V 型辊箱合并为一个模块, 采用椭圆椭圆轧制工艺孔型。为适于 高度、 高精度的要求, 双模块轧机被分为重型模块和 轻型模块, 前一个模块为重型模块, 重型模块适宜 重载, 重型模块的辊箱与精轧机的混箱完全一致且 可以互换。 后一模块为轻型模块, 它比较适宜高速 高精度, 轻型模块的
5、辊箱与重型模块的辊箱() 外形尺寸有所不同, 不能互换使用。 传动系统由电机 驱动变速齿轮箱, 再由变速箱驱动双模块, 通过 电器联锁实现两模块间的轧制速度匹配。变速箱 为单输入轴双输出轴, 并且在输入轴和其中一根输 出轴上装有离合器, 通过离合器操作杆变换两个 不同的工作位置, 得到相应的传动比, 从而满足不同 产品所需的轧制速度。变速齿轮箱双输出轴通过快 速联轴器直接与双模块辊箱的输入轴联接, 轴通过 圆锥齿轮和圆柱齿轮传动分别驱动一个辊箱。形成 各自独立的传动系统。 2. 2 双模块轧机块速更换装置(见图 2) 辊箱为双模块轧机的主要组件, 其拆装为抽屉 式装置, 辊箱集检测元件、 油气
6、润滑、 稀油润滑、 水冷 系统、 气动密封为一体的箱式结构。 辊箱通过定位销 和紧固螺栓安装于传动箱上。辊箱中的两个齿轮辊 轴分别与传动箱中两根齿轮轴啮合。 联系人: 包连勤, 男, 46岁, 大专, 机械工程师, 乌鲁木齐(830022)新疆八钢股份公司高速线材厂 23 2003 年第 2 期 新疆钢铁 总 86 期 1. 重型模块; 2. V 型辊箱(轻型) ;3. 双模块输入轴; 4. 离合器操作杆;5. 变速箱; 6. 电机输出轴及联轴器; 7. 电机; 8. 编码器(电气联锁装置) ;9. 轻型模块; 10. 快速联接板; 11.V型辊箱( 重型) 图 1 达涅利双模块轧机 1. 装
7、有辊箱的传动箱; 2. 抽屉式辊箱;3. 双模块输入轴;4. 轧机保护罩; 5. 45 安装辊环; 6. 电机输出轴及联轴器;7. 电机; 8. 快速更换小车 图 2 抽屉式(快速更换) 装置 两个装有辊箱的传动箱都可通过快速更换小 车实现的快速更换。 为满足快速更换的目的, 在模 块上装有集电气、 润滑、 液压、 油气、 水、 气等快速联 接板, 它可以自动与管网进行快速联接或断开。 2. 3 辊箱的组成和工作原理 辊箱主要部件(见图 2)包括: 辊箱体1 个, 齿 轮辊轴2 根, 传动侧角接触轴承2 套(组), 工作 侧油膜轴承2 个, 传动侧油膜轴承2 个, 偏心套 2 个, 辊缝调整机
8、构 1 套, 辊环锁紧机构 2 套, 止 推块2 个。2 个偏心套安装于轧机辊箱体内, 在辊 缝调整机构的带动下, 它可以在辊箱体内对中旋转 一定的角度, 从而达到齿轮辊轴中心距的变化。 在偏心套内传动侧还装有一套( 组) 角接触轴 承, 它主要承受轴向载荷和防止辊轴在偏心套内轴 向位移。 辊轴安装在油膜轴承内, 在轧机辊箱内部分 形成悬臂辊轴, 利用辊环锁紧机构可以将辊环锁于 悬辊轴上。 在轧机辊箱的传动侧安装有止推块, 止推 块嵌入偏心套传动侧的凹槽内, 用它来控制和调整 24 2003 年第 2 期 新疆钢铁 总 86 期 偏心套的轴向窜动和辊环垫板轴向尺寸, 从而达到 辊环槽孔的对中。
9、 2. 3. 1 偏心套 偏心套为调整辊缝的装置, 结构紧凑, 调整简 单, 所占位置空间小, 可以满足辊环中心距调节的需 要。偏心套由传动侧半套, 中间联接套, 工作侧半套 组成, 传动侧半套与中间联接套用螺栓紧固形成刚 性联接, 工作侧半套与中间联接套通过齿套定位, 螺 栓压紧蝶簧的方式形成柔性联接。辊轴在轧制力的 作用下会产生弯曲变形, 从而会破坏油膜的形成或 导致油膜的破裂, 造成轧机辊轴与油膜轴承成无润 滑接触, 可使油膜轴承温度超标或抱轴现象。 针对这 一问题, 达涅利公司将工作侧半套的半圆设计为球 面体, 该半套在轧制力的作用下, 可以通过压缩蝶簧 的方式, 在辊箱体内发生微量偏
10、移, 从而达到油膜轴 承正常运行的目的。 1. 角接触轴承; 2. 止推块;3. 辊环; 4. 齿轮辊轴; 5. 唇形气动密封; 6. 工作侧油膜轴承;7. 偏心套; 8. 传动侧油膜轴承; 9. 辊箱体 图 3 辊箱主要部件 2. 3. 2 辊缝调整原理和辊环的合理利用 从辊缝调整图( 见图 4) 中可以看出, O1、 O1 分 别为传动箱两齿轮轴心, O2、O2 分别为偏心套圆 心, O3OO4、 O3 O O4 弧分别为辊轴圆心的运动轨 迹。从设计角度考虑, 啮合齿轮设计中心距为O1O (O1O ),是齿轮的理论啮合点。 由于碳化钨辊环价格 昂贵, 每只价格为 5800 元, 必须要保证
11、辊环有一定 的修磨量, 因此双模块中 2730 架轧机辊环Dmax为 212mm, Dmin为 191mm, 每次修磨量选定为 1mm, 辊 环修磨 21 次; 只有牺牲齿轮的啮合特性来达到辊环 多次磨削的需求。轧机辊轴的中心距在 192215. 94mm 范围变化, 中心距 A 为 203. 795mm 时为最 优啮合点, Amax时偏差增大为 1. 471mm, Amin中时偏 差为 1. 918mm(见计算); 中心距在此变化范围内能 满足传动力要求。 由于齿轮啮合中心距的增大, 也必 然影响到设备的运行和齿轮的寿命, 所以提高齿轮 传动的啮合特性, 加大辊环的修磨量是未来高速线 材轧机
12、研究的方向。 图 4 辊缝调整图 L: 传动箱主动齿轮中心距 L= 222. 61mm A: 偏心套中心距 A= 203. 795mm Amax: 轧机辊轴最大工作中心距 Amax= 215. 94mm Amin: 轧机辊轴最小工作中心距 Amax= 192mm B: 主动齿轮与偏心套中心距 B= 214. 63mm R: 偏心套偏心距 R= OO2= 12mm C= (L- A)/ 2= 9. 4075mm O1O2: 主传动齿轮轴心与偏心套轴心中心距 O 1O2=C2+ B2= 214. 863mm O1O: 啮合齿轮设计中心距 O 1O= O1O2 - OO 2= 202. 863mm
13、C= arctg C B = 2. 51 D= (A- Amin)/ 2= 5. 8975mm B= arcsin D R = 29. 45 E= (Amax- A) / 2= 6. 0725mm 25 2003 年第 2 期 新疆钢铁 总 86 期 A = arcsin E R = 30. 4 O1O3: 轧机辊轴最大工作中心距, 啮合齿轮实 际中心距 O 1O3=R2+ O1O22- 2RO1O2cos(H - C) = 204. 307mm O1O4: 轧机辊轴最小工作中心距, 啮合齿轮实 际中心距 O1O4=R 2+ O 1O2 2- 2RO 1O2cos(B+ C) = 204. 7
14、81mm O 1O3: 轧机辊油最大工作中心距时, 啮合齿 轮中心距偏差 O1O3= O1O3- O1O= 1. 471mm O1O4: 轧机辊油最小工作中心距时, 啮合齿 轮中心距偏差 O1O4= O1O4- O1O= 1. 918mm 2. 3. 3 辊环锁紧机构原理 辊环的锁紧为磨擦夹紧力锁紧, 磨擦夹紧力锁 紧的优点就是对辊环的径向胀力较小, 该胀力只起 胀紧辊环定心作用, 它可以减少爆辊环事故。 辊环锁紧机构主要由: 锁紧螺母、 锥形铜套, 调 整垫板、 压板, 压紧蝶簧等组成。锁紧螺母与轧机辊 轴悬臂端联接, 辊环安装在锥形铜套上, 在锁紧螺母 的作用下, 压紧蝶簧给锥形铜套一轴向
15、力, 锥形铜套 的锥孔与辊轴悬臂端的锥轴完全接触, 从而达到辊 环的定心作用。 辊环的拆装通过液压专用工具来松开或旋紧辊 环锁紧螺母, 锁紧螺母给辊环传递一定的夹紧力起 到摩擦锁紧的作用。 3 应用双模块的效果 八钢高速线材精轧机设备采用了减定径双模块 技术, 有以下几方面优点: (1)大大提高轧制精度, 可达到 Din 标准, 轧制 6. 5mm 产品时, 精度为0. 1mm, 全长椭加圆度 公差亦在0. 1mm 以内。 (2)工艺机动灵活, 由于双膜块轧机采用的是由 两台电机分别驱动, 通过电器联锁可实现两模块间 的轧制速度匹配, 在轧制6. 5mm、 8mm 产品时, 可以采用两种方案: 同时使用重型模块和轻型模块; 单独使用重型模块或轻型模块进行轧制, 这两种方 案都能保证轧制精度, 同时还可应对轧线上出现的 紧急事故, 不致影响生产。 (3)更换产品方便, 可以有效地提高轧机作业 率, 由于双模块能够实现在线快速更换, 且介质系统 的连接采用了快速联接板形式, 对更换辊箱极为方 便。 参 考 文 献 1 达涅利 40 万吨高速线材轧线技术手册. 1999. 26 2003 年第 2 期 新疆钢铁 总 86 期
