棒线材生产线上的立式闭口轧机高度优化设计

程知松 苏俭华

(1:北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 北京100083;2:太重煤机有限公司设计院 太原030000)

1 概述

棒线材生产线上的粗中轧机组的轧机型式通常有闭口轧机、短应力线轧机及悬臂辊环轧机，其中悬臂辊环轧机只有意大利达涅利公司在国内做过几条线，并没有国产化，应用较少。闭口轧机和短应力线轧机应用较多。短应力线轧机由于备件费用较大、导卫调整不便等原因，在粗中轧机组上应用不如闭口轧机，在新建的棒材生产线上，10 架闭口轧机(粗中轧)+8 架短应力线轧机(精轧)基本成为一种最经济合理的配置。在高速线材生产线上粗中轧采用12 ～14 架闭口轧机也是一种主流配置。

我国的现代化棒线材轧机基本是通过引进消化及转化国外的技术，对闭口轧机而言，包括摩根型和西马克型，布置型式为平立交替。

2 立式轧机高度分析

棒线材车间的设备最高点就是立式粗轧机顶部，轧机的高度决定厂房高度，厂房高度越高，投资越大。

粗轧机通常选4 ～6 架550 轧机，平立交替布置，其对齿中心距为550 ～570mm，摩根和西马克都有类似的机型，它们的轧辊参数如表1。

早期的西马克轧机，采用了圆锥辊子轴承同时承受轧制力和轴向力，没有采用球轴承克服轴向力，轧辊轴向尺寸较短。辊脖子直径也不如摩根轧机大，因此，承受的轧制力较小。另外，由于四列圆锥滚子在拆装轧辊时比较麻烦，加工轧辊时仅拆除轴承座，轴承还是附着在轧辊上，而摩根轧机的轧辊加工时，可以拆除轴承座、轴承外圈及滚子，仅保留内圈，因此西马克经过改进后轧辊参数几乎和摩根一样。

立轧机列高度以2V 为例，轧制线标高+800mm，竖向尺寸列于表2，对比图如图1 所示。

由图2 可看出，造成高度差的主要原因就是万向接轴托架型式。摩根型托架采用两个气缸驱动托架，托住轧辊轴套，整个托架固定在水平悬挑的混凝土基础下面。西马克型托架采用一个气缸驱动托架，托住轧辊轴套，整个托架固定在侧底座上。两种机型的换辊最高位不一样，摩根型比西马克型高了190mm。

表1 550 闭口轧机轧辊参数

表2 机列竖向尺寸对比

图1 两种闭口立式轧机对比图

图2 两种机型万向接轴托架

综合以上因素，造成摩根型机列最高点(减速机最高点)比改进西马克型高出1028mm，同样的机型，450 轧机摩根型比改进西马克型高约1000mm。

3 高度差产生的经济分析

一个550 立轧机基础混凝土量摩根型比改进西马克型增加约12.5m3，一个450 立轧机基础混凝土量摩根型比改进西马克型增加约10m3。如果一条生产线使用550 立轧机2 架，450 立轧机3 架，则增加的钢筋混凝土费用直接和间接的投资约10 万元。

厂房投资增加，按主轧跨400m 长计算，厂房钢柱增加1m高，钢结构增加约20t，直接和间接的投资增加约20 万元。

如果摩根型轧机不做改进，将可能不再被用户接受。

4 结束语

1)摩根轧机刚引进中国时，发现它比传统的闭口轧机先进很多，具有很多优点，主要体现在制作和调整简单、换辊方便、刚度高、承载能力大、轧辊拆卸和加工方便。对于立式轧机来说，其侧底座下端埋入基础部分少，侧底座与混凝土基础固定方式好。

2)随着摩根轧机和西马克轧机在生产中的使用对比，两种机型在建设投资上、操作维护上、后期运营成本上各有优缺点。另外，由于立轧机高度较大，也不适合厂房高度较低的生产线改造。因此必须根据市场需求，结合摩根和西马克两种机型的特点优化结构设计。比如对立式轧机的接轴托架型式进行改进，对立轧机换辊标高的合理确定，对万向轴结构形式的合理选型，对齿轮箱输出轴的结构合理设计等，从而实现降低立轧机高度的工艺要求。

1]《高速轧机线材生产》编写组.高速轧机线材生产.北京:冶金工业出版社，1995.