杨固川，向健康，曾祥东
(中国第二重型机械集团公司设计研究院，四川德阳618013)
摘要：分析了大型宽厚板轧机成套装备的关键技术，以及建设大型宽厚板轧机应注意的问题，并建议该类轧机应自主建设。
关键词：宽厚板轧机；成套设备；设计制造；关键技术
中图分类号：TG333．71 文献标识码：A 文章编号：1003-9996(2007)05-0038-04
Comment on the Design and Manufacture Technique of Complex Heavy Plate Mill
YANG Gu-chuan，XIANG Jian—kang，ZENG Xiang-dong
(China Erzhong Machinery Group Co．，Deyang 618013，China)
Abstract：The key techniques for complex heavy plate mill were analyzed．Some problems which should be attented and some suggestions for construction complex heavy plate mill were put forward．
Key words：heavy plate mill；complex equipment；design and manufacture；key technique
1 前言
大型宽厚板轧机(本文指宽度4000～5500mm的中厚板轧机)在国民经济和国防建设中具有不可替代的作用，大型宽厚板主要用于建造大型轮船和舰艇，军工装甲车，国家战略石油储备和大型输油输汽管道，大型压力容器等领域。我国4000～5500mm宽厚板轧机简况见表[1]。该类轧机的特点是工程建设投资大(20亿元人民币以上)，建设工期长(20个月以上)，设备设计制造难度大，其机械、电气、流体集成技术水平高，产品精度和性能要求严。我国在大型宽厚板轧机工程建设方面主要依赖国外技术总负责，国内合作制造。其结果是工程建设的大部分设备由国内供货，但收益不大。为此，我国已将大型宽厚板轧机自主建设作为振兴重大技术装备的课题之一。经过几十年的努力，目前国内工厂设计院和重机行业(一重、二重)联合电机、电气、科研院所等单位，已具有了自主建设大型宽厚板轧机的能力，并已有建设同类工程成功的业绩。
2大型宽厚板轧机成套设备技术评析
2．1立辊轧机
立辊轧机安装在四辊轧机前或后，用于板坯轧边定宽，可根据需要选取。立辊轧机根据主传动结构型式分为上传动和下传动两大类。上传动又分为水平电机(经圆锥齿轮减速机传动轧辊)及上、下立式电机(经圆柱齿轮减速机传动轧辊)3种；下传动为水平电机(或减速机)经圆锥齿轮传动轧辊，见图1。各自优缺点为：上水平电机上传动的优点是减速机结构小，重量轻，更换轧辊方便(可不用C型钩)；缺点是大型圆弧齿轮制造困难(模数≥16时需引进)。上立式电机上传动的优点是减速机结构小，重量轻，制造方便，适于中小型齿轮传动；缺点是大型电机上部标高增加厂房高度和投资。下立式电机上传动的优点是制造方便，适于重载立辊传动；缺点是大型电机安装位置增大减速机结构，需长期防漏油，且安装拆卸电机困难。下水平电机下传动的优点是结构简单，重量轻，轧辊更换方便；缺点是大型圆弧圆锥齿轮加工困难(模数≥16时需引进)。
立辊轧机的关键技术有：大型减速机的设计制造技术和液压侧压定宽(AWC)技术。
对于立辊轧机的设计制造技术国内已较成熟，20世纪60～70年代第二重型机械厂设计制造的舞钢4200mm立辊轧机(轧制力6000kN)，至今仍正常使用。但建议我国引进大型硬齿面圆弧齿轮加工机床，以解决国内能设计而不能制造的问题。另外，大型立辊轧机减速机安装、维护、拆卸困难，因此建议引进轴承和密封装置。
2．2四辊轧机
四辊轧机的结构设计和制造技术已较成熟，其关键技术有：
（1）大型机架牌坊设计制造技术且前大型宽厚板轧机机架牌坊有2种结构形式：一是整体铸造结构，二是组装式结构。整体式结构设计简单，加工制造、安装方便，重量轻，刚性好。整体式牌坊单件尺寸重量虽庞大，但只要解决了一次性浇注用钢水量及加工机床问题，现场安装较简便。
组装式牌坊是将上下横梁、左右立柱单独铸造，加工后再联接成为一个整体牌坊，这种方式解决了一次性浇注整体式大牌坊的钢水用量大，尺寸重量大，需用大型加工机床，大件运输问题；但组装式结构加工零件多，成本增加，组装工序多，机架强度、刚性差，组装后尺寸和重量庞大，浪费能源。
宝钢5000mm宽厚板轧机主要参数见表2。
单件牌坊共需钢水700t，加工后重量390t／件。
宝钢选择的是整体式牌坊，如果选择组装式牌坊，其尺寸为16950mm×6500mm×3100mm，加工后重量为595t／件。
由于国内重机行业已具有制造5000mm轧机整体牌坊的能力，并有大件运输条件，因此建议选用整体式牌坊。
(2)大型压下螺丝螺母设计制造技术
大型宽厚板轧机压下螺丝螺母直接承受轧制力，轧制时频繁启动并上下运动。由于结构尺寸限制，螺母又必须是耐磨铜材料制作，因此受力条件很差，螺母与牌坊接触处也是牌坊应力集中最大处。因此合理设计制造螺母与螺丝的润滑结构，保证磨合面的光洁度和接触面质量是关键技术，第二重型机械集团公司已掌握了大型螺丝螺母设计制造技术。
(3)工作辊弯辊窜辊技术
我国对该技术已经掌握，并且国内已有建设同类技术的成功实例。
(4)支撑辊制造技术
随着国内几台大型锻压机及配套设备的投产，直径大于Φ2100～Φ2400mm的5000mm轧机锻造支撑辊供货紧张的局面将逐步缓解。
(5)主传动接轴设计制造技术
大型宽厚板轧机主传动接轴的工作条件是传动力矩大，受冲击力矩大，结构尺寸受最小工作辊直径限制。
目前主传动接轴有十字轴式和滑块式2种。十字轴式接轴润滑问题易解决，但轴承、十字头等联接零件易损坏。
滑块式接轴润滑困难，加工制造简单，强度高。目前一般电机端选用十字轴式，轧辊端选用滑块式。
(6)大型液压压下系统集成技术。
2．3矫直机
大型宽厚板矫直机根据矫直钢板的温度分为热矫直机(一般在线使用)和冷矫直机。矫直机设计制造的关键技术有：矫直力和矫直力矩计算，弯辊力的确定及弯辊结构设计技术，矫直钢板前、后平直度的确定及矫直过程中矫直辊开口度的调整及最佳辊距选择技术，矫直机工作辊与支撑辊的受力分析，轴承润滑、快速换辊技术等。
中厚板矫直机的关键参数是矫直辊辊距(或矫直辊直径)。一般矫直薄板时要求辊距小，即矫直辊直径小，钢板矫直平直度好。但矫直辊又受矫直厚板矫直力和力矩大时强度条件的限制。
我国研制开发的“板带材变辊矩矫直机”(发明专利号ZL 01128973．2)，具有用1台矫直机既可矫直薄板又可矫直厚板的先进技术。
在矫直机的设计和安装使用中，要保证矫直辊与支撑辊的接触，由于矫直机的矫直辊多(7～1l根)，每根矫直辊又有4～8根支撑辊，每根支撑辊轴承座之间又有一定的安装位置关系。因此，正确设计、制造、安装支撑辊，保证与矫直辊平行接触，防止因辊面接触不均匀发生辊面损伤是技术难题之一。
2．4切边剪
宽厚板切边剪有圆盘剪和滚切式双边剪[2]。圆盘剪结构简单，连续剪切效率高，切边质量好(无错边)，投资少，但剪切钢板厚度≤25mm。
滚切式双边剪的剪切能力大，可剪切钢板厚度≤50mm，可自动调整刀片间隙，可在30min内自动更换刀片；但其结构复杂，投资大，设计制造、维护、控制精度要求高。由于是启动式剪切，钢板每次剪切的接刀处有错刀痕迹(很难达到≤0．3mm的要求)。目前一般均用滚切式双边剪；如果年产钢板大于100万t，应建设2条剪切线，一条线用滚切式双边剪，另一条用圆盘剪。
滚切式双边剪的关键技术是在高速剪切时(24-30次／min)，前后夹送辊(4对夹送辊)送板准确无误，这是保证剪切次数和切边错位小的关键。影响送板精度的因素有：夹送辊电机性能的一致性，夹送辊减速机精度，夹送辊位置精度和夹紧力的稳定性，剪机压板运动关系，碎边剪运动关系和钢板运动中有无干扰因素等。双边剪在一个剪切周期的时间很短(2．5～2s／次)，其既要完成剪切运动又要完成送板运动。因此，对于剪切机构、碎边机构、退刀和间隙调整机构、压紧机构、液压系统、电气传动与控制系统等，要求其设计、制造、安装、维护精度高，以保证切边质量(错边≤0．3mm)。
2．5滚切式定尺剪
滚切式定尺剪用于钢板切头尾、切定尺等。其特点是剪切厚度≤50mm钢板时，切口质量好(切口光洁平整)，可自动调整刀片间隙和自动换刀(≤30min)。
定尺剪机组的关键技术是自动剪切的定尺精度。机械定尺机和自动定尺装置的特点如表3所示。
2．6钢板快速冷却设备和技术
在钢板的快速冷却设备和技术的研制方面，东北大学和北京科技大学等单位已有成果，并有应用业绩[3,4]。
3 结语
(1)大型宽厚板轧机(4000～5500mm轧机)主要成套设备中的四辊轧机、立辊轧机、矫直机、切边剪、定尺剪的设计制造技术已趋于成熟，国内自主设计制造已有业绩，有的技术已有自主知识产权，其建设完全可立足国内自主集成，不必再成套引进。
(2)个别标准设备或配套件，如伺服油缸、密封装置、关键部位轴承、电气元件等可根据需要引进，同时要注意引进技术的经济性和实用性。
(3)工程建设的各方要全面看待和正确认识引进技术与自主集成建设中发生的技术、工期和质量问题。20世纪60～70年代，在艰苦条件下我国已自主集成建设了舞钢4200mm轧机。因此，只要各方在工程建设方面加强管理，团结协作，我国有能力自主集成建设大型宽厚板轧机。
[参考文献]
[1]杨固川．国产3000中厚板轧机概述及技术展望FJ]．冶金设备。2006，(4)：45—50．
[2]杨固川．滚切剪在中厚板轧钢厂的应用FJ]．轧钢，1995，12(3)：35—38．
[3]王国栋。刘相华，吴迪．节约型钢铁材料及减量化加工制造[J].轧钢,2006,23(2):l一5．
[4]蔡庆伍,王京,唐获,等.舞钢轧钢厂轧后快冷ACC系统的研制与开发[J].轧钢,2005，22(3):3—5．
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