昆钢新区900十辊型钢矫直机设计及应用

鲁魏建

摘 要：为满足昆钢新区型钢矫直生产的需要，成功设计了900十辊型钢矫直机。介绍了该矫直机的基本参数和结构组成，阐述了其在应用中的优势。生产实践证明，该矫直机满足实际生产要求。

关键词：型钢；矫直机；应用

昆钢为淘汰落后产能和结构调整，其本部整体搬迁，即将昆钢本部厂区185万吨钢铁生产能力搬迁到昆钢新区（安宁市草铺重化工基地）。搬迁改造工程包含一条型钢生产线在内，该生产线为中冶南方以EP方式建设，设计年产量80万t。主要产品包括中小型H型钢HN100×50～400×200，HM150×100～300×200，HW100×100～200×200，槽钢25a～40c，工字钢20a-40c，角钢14#～25#。

矫直机作为保证成品质量的重要设备，在型钢生产线中起着至关重要的作用。结合该生产线产品的品种规格和国内外技术，中冶南方自主设计了900十辊等节距悬臂式矫直机应用于该生产线，实现了该类型矫直机的完全国产化。经过设计、制造、安装、调试，矫直机于2012年8月投用。几年来生产实践表明，该矫直机满足生产线各品种规格型钢的矫直要求，值得在同业内推广。

1 矫直机基本参数和结构组成

900十辊矫直机布置在步进式冷床之后，主要作用是用来矫直型钢在轧制、冷却、运输过程中由于受到不均匀变形应力、温度应力等多种因素影响而可能出现的翼缘内并、外扩、扭转及镰刀弯等缺陷，使钢材的平直度和断面形状达到国家相应标准的要求[ 1 ]。

矫直机采用等节距悬臂辊系，上、下各5个矫直辊，呈平行交错排列，整套设备尺寸为9.4米×6.376米×5.82米，重量约123t。机架采用分体组合式结构，由上、下两部分组合而成。上排5个矫直辊为从动辊，安装在机架上横梁的下部，可垂直升降；下排5个矫直辊为传动辊，通过一个动力输入轴和机架内分配齿轮实现集中传动；10个矫直辊均可轴向调整。配备先进的电气控制系统，操作室HMI可以实时显示各上矫直辊压下量以及所有矫直辊轴向调整量。矫直机整体机构如图1所示。

①～⑩矫直辊

1.1 矫直机基本参数

矫直机基本参数如表1所示：

1.2 矫直机本体

1.2.1机架

机架采用分体组合式结构，上部为框架结构，下部为分配齿轮箱体。机架上、下部采用高强度螺栓连接。由于机架在矫直过程中承受矫直力和一定的冲击力，必须有足够的强度和刚度，通过有限元软件分析，为保证承载能力，机架采用高性能材质制作：立柱采用优质碳素结构钢，横梁和轴承座采用碳素铸钢。

1.2.2上、下矫直辊

为适应矫直过程的工作强度，上、下辊轴均采用具有高强度和韧性材质制作。矫直辊主轴上装有前后主轴承，主轴承选用双列圆柱滚子轴承，传动侧主轴承后方还装有一对向心止推球面轴承，上述轴承组合用来承受矫直过程中的径向和轴向载荷，满足矫直要求。

1.2.3轴向调整装置

为保证矫直过程的对中性，每个矫直辊都设计了轴向调整装置。该装置安装在每个矫直辊的传动侧，通过齿轮电机传动，最终将轴向力作用到向心止推球面轴承上，从而使得每个矫直辊轴做轴向位移。轴向调整量由安装在轴承座上的位移传感器来精确控制，可缩短调整时间。

1.2.4压下装置

为满足不同品种规格型钢对矫直辊缝的要求，每个上矫直辊设计了压下装置。该装置安装在机架上部，齿轮电机通过涡轮蜗杆机构传动压下螺丝，实现每个上矫直辊沿垂直的滑道升降。压下装置保护罩上安装有位移传感器，可对型钢矫直时所需要的压下行程进行精确控制，从而根据工艺要求快速调整上矫直辊的垂直位置。

1.2.5出入口导卫

在矫直机入口和出口设置有导卫装置，其铰接在机架上，导卫可通过手动的蜗轮蜗杆千斤顶实现升降，来满足型钢的咬入标高要求。出入口导卫各设置1个液压缸，可以实现摆动，以便于换辊。

1.3 主传动装置

矫直机传动为机架外的减速机+鼓形齿联轴器，带动一根动力输入轴，再通过机架内的分配齿轮，实现5个下矫直辊的集中传动。而传统矫直机传动是采用带分配齿轮箱功能的联合减速机+一定数量的十字轴万向联轴器，对所有矫直辊或者部分矫直辊进行传动。该矫直机将分配齿轮箱的功能转移到机架内部，结构更加紧凑；传动接轴只需要一个，对于安装、后期备件的更换以及设备维护均减少了工作量。

1.4 换辊小车

鉴于矫直品种规格的多样性和矫直工作的高强度所造成的磨损，生产中辊环更换是必不可少的一个环节。矫直机配套设计了换辊小车，用于整体换辊，设置在矫直机的操作侧，由液压马达传动齿轮和齿条导向杆，使换辊小车横移。小车为四轮结构，其上设置有换辊托架，换辊时将下辊托架先移入矫直机，下托架在液压缸的驱动下升起将下辊托起，然后将下辊环移出机架，然后将上托架与下托架紧固在一起，再移入矫直机，压下装置将上辊落到上托架上，然后将上、下辊环一同移出矫直机。

1.5 氧化铁皮收集装置

矫直机机架下部设计有氧化铁皮收集罩，氧化铁皮通过漏斗形的收集罩掉落至收集小车的料斗中，收集小车通过卷扬装置移动到吊装位，然后将料斗吊运出去，可实现氧化铁皮快速收集和回收功能。

2 矫直机的应用优势

2.1 整体快速换辊，换輥时间短

相对于传统矫直机单辊更换，该矫直机采用了专用液压工具、专用吊具和换辊小车，实现了整体快速换辊，将换辊时间控制在半小时以内，换辊时间大大缩短，为生产争取了时间，提高了钢厂的经济效益，且有效减轻了工人劳动强度和提高了工作效率。

2.2 结构紧凑，重量轻，投资省

该矫直机将分配齿轮箱的功能转移到机架内部，结构紧凑；相比于变节距矫直机简化了设计，去掉了节距调整系统和矫直机标高升降装置，结构简单但实用。该矫直机整体尺寸较小，重量比传统矫直机少了近一半，有效节省了钢厂投资成本。

2.3 调整系统完善

压下装置可分别调整五个上矫直辊的垂直位置；轴向调整装置可分别调整上、下十个矫直辊的轴向位置；出入口导卫均带有摆动液压缸和丝杆升降机，可分别调整出入口导卫的倾斜度和垂直位置，且入口导位导板的开口度可手动调整。完善的调整系统，使得该矫直机满足了型钢生产线多品种多规格产品的矫直要求，增加了矫直机的通用性。

3 结语

900十辊矫直机的成功使用，使得昆钢具有了生产中小型型钢的能力，填补了我国西南地区H型钢市场的空白[ 2 ]，对于昆钢结构调整升级起到重要推进作用。该矫直机为国产化设计和制造，有效降低了设计和制造成本，有效促进了国内型钢矫直机在国产化进程上的持续发展，值得在同业内推广和借鉴。

参考文献：

[1] 曹燕.H型钢辊式矫直机及矫直辊设计特点[J].冶金设备，2003（5）：16.

[2] 胡于华.昆钢中小型H型钢生产线工艺及设备特点[ J].轧钢，2013，30（6）：40.