高精度扁鋼生產(chǎn)線(xiàn)粗軋機(jī)的選型

1、高精度扁鋼生產(chǎn)線(xiàn)粗軋機(jī)的選型周建男Diagnosis of Lectotype for Roughing Mill ofHigh-Precision Flat Production LineZhou Jiannan (Fushun Special Steel (Group) Co Ltd, Fushun 113001)1問(wèn)題的提出“八五國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)改造專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃”中要求撫鋼在“八五”期間形成年產(chǎn)2萬(wàn)t模具鋼的生產(chǎn)能力，其中模具扁鋼1.5萬(wàn)t。為此，“撫順?shù)搹S改造500車(chē)間建高精度扁鋼生產(chǎn)線(xiàn)”的項(xiàng)目獲國(guó)家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)。該條生產(chǎn)線(xiàn)擬引進(jìn)一套奧地利GFM公司的400 mm 5機(jī)架扁鋼連軋機(jī)組，即WF5-

2、40軋機(jī)組，產(chǎn)品規(guī)格：扁鋼(1065) mm(100310) mm，方鋼40100 mm，國(guó)內(nèi)配套一條圓鋼生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)品規(guī)格(5085) mm。通過(guò)對(duì)奧地利伯樂(lè)鋼廠和德國(guó)艾茵薩爾軋鋼公司實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)由GFM公司提供扁鋼連軋機(jī)組的工廠，其生產(chǎn)線(xiàn)上的粗軋機(jī)同我國(guó)的三輥軋機(jī)在技術(shù)上基本相同，所以撫鋼決定高精度扁鋼生產(chǎn)線(xiàn)粗軋機(jī)采用國(guó)產(chǎn)的三輥軋機(jī)。為了解決原500 mm軋機(jī)能否與WF5-40軋機(jī)配套開(kāi)坯的問(wèn)題，必須對(duì)原500 mm軋機(jī)力能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試以驗(yàn)證理論計(jì)算值的正確與否。撫鋼和東北大學(xué)共同進(jìn)行了該項(xiàng)粗軋機(jī)的測(cè)試與選型。2對(duì)原500 mm軋機(jī)力能參數(shù)的測(cè)試2.1測(cè)試要求對(duì)原500 mm軋機(jī)進(jìn)行

3、軋制壓力、軋制力矩、軋制溫度、壓下量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。圖1為原500 mm軋機(jī)的傳動(dòng)示意圖。圖1500 mm軋機(jī)傳動(dòng)示意圖Fig.1Sketch of 500 mm mill train driving system2.2測(cè)試項(xiàng)目和儀器(1) 軋制溫度用光學(xué)高溫計(jì)及紅外高溫計(jì)測(cè)量每道次軋件進(jìn)入軋機(jī)前瞬間表面溫度；(2) 壓下量用千分尺測(cè)量軋件軋制前后的高度；(3) 軋制力利用應(yīng)變式測(cè)力傳感器并通過(guò)動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀將信號(hào)放大，經(jīng)輸出數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)處理后打印出波形圖，根據(jù)測(cè)力傳感器事先標(biāo)定值，測(cè)出并計(jì)算各機(jī)架軋制力；(4) 主動(dòng)軸扭矩2利用電阻應(yīng)變片作為敏感元件(圖2)粘貼在主傳動(dòng)軸上構(gòu)成力矩傳感器

4、進(jìn)行軋制力矩測(cè)量；由于被測(cè)對(duì)象是旋轉(zhuǎn)件，貼好的應(yīng)變片無(wú)法與信號(hào)的傳輸電纜直接相連，因此再用一套引電裝置如圖3?；h(huán)由絕緣性能的材料制成。在滑環(huán)的四條槽內(nèi)鑲有銅環(huán)。裝滑環(huán)固結(jié)在旋轉(zhuǎn)軸上隨其轉(zhuǎn)動(dòng)。為了保證應(yīng)變片電阻變化信號(hào)的傳遞，應(yīng)變片組橋后的四條導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)與滑環(huán)槽中的四條銅環(huán)相連。同時(shí)用四條銅扁線(xiàn)套在滑環(huán)的槽內(nèi)，銅扁線(xiàn)的兩端與支架上的絕緣彈簧相連，另一端接入動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀的電橋盒的接線(xiàn)柱上，這樣就構(gòu)成了完整的軋制力矩測(cè)量系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀連接數(shù)據(jù)采集器，再經(jīng)計(jì)算機(jī)將所得信號(hào)處理后打印出主動(dòng)軸扭矩；圖2軋制力矩測(cè)量的貼片位置和接橋方式Fig.2Sticking piece position and br

5、idge style for rolling measure圖3引電裝置示意圖Fig.3Sketch of conducting electricity device(5) 測(cè)試結(jié)果共測(cè)試了3個(gè)鋼種，2種規(guī)格的10根軋件。扁坯1Cr18Ni9Ti的軋制力、力矩較大，坯料尺寸310 mm75 mm,成品尺寸h=15.3 mm,轉(zhuǎn)速n=1 005 r/min。將其中一個(gè)軋件的測(cè)試結(jié)果列入表1。由表1可以看出，最大軋制力為5 283 kN；最大軋制扭矩為629.7 kN.m。3500 mm軋機(jī)力能參數(shù)的理論計(jì)算1，3根據(jù)表1所列的扁-扁階梯孔型軋制系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。表1500軋機(jī)軋制力的測(cè)試結(jié)

6、果Table 1Measurement results of rolling force for 500 rolling mill道次軋制力矩/kN.m1架西側(cè)P1/kN1架東側(cè)P2/kN1架總壓力/kN2架西側(cè)P3/kN2架總壓力/kN鋼溫/壓下量/mm01234567558.3536.9479.5500.9535.5629.7347.53078.62418.6890.52076.03969.14494.62641.65283.21070105010501010100098093093017.510.58.07.07.24.82.6(1)平均壓力Pm和軋制力P的計(jì)算Pm=nnnk(1)式中n

7、摩擦影響系數(shù)(2)式中L為接觸弧水平投影長(zhǎng)度；為軋件平均高度；R為軋輥半徑；h為壓下量；h0、h1為軋制前后軋件高度。n外區(qū)影響系數(shù)n張力影響系數(shù)無(wú)張力軋制，n=1k=1.15u其中u變形抗力則公式(1)變?yōu)镻m=1.15nu(3)式中u=0KtKKu(4)其中0基本變形抗力，Kt溫度系數(shù)，K變形程度系數(shù)，Ku變形速度系數(shù)。軋制力PP=Pm.L.bm(5)式中,b0,b1為軋制前后軋件寬度寬展量(6)將計(jì)算結(jié)果列于表2。表2500軋機(jī)力能參數(shù)的計(jì)算結(jié)果Table 2Calculated results of rolling force and moment parameters of 500

8、rolling mill道次hm/mmL/mmt/%b/mm(R)/(h0)KtKKu0/MPau/MPaPm/MPaP/kNM/kN.m123456766.2552.542.53426.3520.316.668.7453.2449.3046.4844.403626.51 0501 0501 0101 00098093093023.318.319.121.924.321.114.55.543.793.583.53.652.71.683.54.75.77.1911.9150.890.890.981.021.131.231.231.31.231.251.271.311.271.030.980.99

9、1.01.011.031.051.051201201201201201201201351291471571821961592652502993444454923725 8044 2704 7585 1006 4505 8073 287434.0253.0263272325244103hm-軋件軋制前后平均高度；-壓下率；b-寬展量；Pm-平均單位壓力；P-軋制力。(2) 軋制扭矩M的計(jì)算500 mm軋機(jī)軋制過(guò)程相當(dāng)于簡(jiǎn)單軋制。略去空轉(zhuǎn)力矩及動(dòng)力矩，實(shí)測(cè)處的扭矩為軋制力矩與摩擦力矩之和。即：M=2MkP(L+d)(7)式中：D軋輥直徑(取540 mm)；d軋輥軸頸直徑(取300 mm)；軋輥軸承

10、摩擦系數(shù)(取0.02)；Mk驅(qū)動(dòng)一個(gè)軋輥的力矩。軋機(jī)力能參數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。4測(cè)試結(jié)果分析及軋機(jī)強(qiáng)度校核對(duì)500 mm軋機(jī)的軋制力和有關(guān)構(gòu)件的強(qiáng)度分別進(jìn)行了誤差分析和強(qiáng)度校核。(1) 誤差分析實(shí)測(cè)值Pmax=5283 kN,Mmax=629 kN.m第六道次相應(yīng)的理論計(jì)算值：P計(jì)=5807 kNM計(jì)=244 kN.m通過(guò)計(jì)算，軋制力計(jì)算誤差為9%，扭矩計(jì)算誤差為-158%軋制力計(jì)算值與實(shí)測(cè)值誤差較小，可以使用該數(shù)據(jù)進(jìn)行下步軋機(jī)強(qiáng)度校核。扭矩計(jì)算值與實(shí)測(cè)值誤差較大，原因是： 理論計(jì)算扭矩值省去了空轉(zhuǎn)扭矩和動(dòng)矩，但影響較小。 由于第六道次軋制力偏大，軋件頭部又缺乏適當(dāng)?shù)募舛讯?，可能引起主傳?dòng)系統(tǒng)扭

11、振。而計(jì)算值并沒(méi)有計(jì)入扭振影響。測(cè)試結(jié)果表明第六道次軋件咬入時(shí)，傳動(dòng)軸上引起了扭振。在選擇新軋機(jī)時(shí)，應(yīng)對(duì)扭振給予足夠的重視。(2) 強(qiáng)度校核為穩(wěn)妥起見(jiàn)，假設(shè)軋制力3120 kN，軋制扭矩160 kN.m，對(duì)500軋機(jī)的牌坊桿，壓上壓下鏍栓的強(qiáng)度驗(yàn)算，對(duì)軋輥軸承壽命，軋輥強(qiáng)度驗(yàn)算，傳動(dòng)軸強(qiáng)度驗(yàn)算，結(jié)果是：所有強(qiáng)度均通不過(guò)，若用實(shí)測(cè)值計(jì)算就更通不過(guò)了。5結(jié)論通過(guò)對(duì)軋制力能參數(shù)的實(shí)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算值比較，用P=312 t，M=156.8 kN.m，對(duì)原500 mm軋機(jī)強(qiáng)度校核 計(jì)算是合理可行的。用原500 mm軋機(jī)為WF5-40軋機(jī)開(kāi)坯其強(qiáng)度不能通過(guò)的結(jié)論是正確的。結(jié)合原小型分廠舊有廠房條件，決定用650 mm軋機(jī)為WF5-40軋機(jī)組開(kāi)坯?，F(xiàn)在，這條生產(chǎn)線(xiàn)根據(jù)以上研究的結(jié)論，選用了直流電機(jī)傳動(dòng)，閉式機(jī)架，軋輥軸承為滾動(dòng)軸承的三輥650軋機(jī)。該條生產(chǎn)線(xiàn)已于1996年11月一次熱試車(chē)成功，現(xiàn)已生產(chǎn)出1萬(wàn)多t合格品，1997年4月中奧雙方最終驗(yàn)收簽字。作者簡(jiǎn)介：周建男，男，38歲，高級(jí)工程師。1983年畢業(yè)