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第 4期 总第 1 7 9 期 2 0 1 3年 8月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHAN1 CAL ENGl NEER1 NG ＆ AUT0MATI ON NO． 4 Au g． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 3 0 4 0 0 8 2 0 2 2 8 0 0 mm 七辊全液压预矫直机组 曹一兵 太原重工股份 有限公 司，山西 太原0 3 0 0 2 4 摘要 随着 中厚板 生产技术的发展 ，在超 快冷装 置前需 要增加预 矫直机 以满足 生产 工艺 要求 。介 绍 了用于 2 8 0 0 mm 中板 生产线的七辊金液压预矫直机 的设备结构 、基本参数及技术特 点。 关键词 中厚板 ；全 液压；预矫直机 中国分 类号 TG 3 3 3 ． 2 3 文献标识码 A 0 引言 为了节省材料和提高材料 的利用率 ， 钢铁材料发 展的一个重要趋势是研发和应用高强钢 ， 但受 困于传 统生产工艺 ， 造成高强钢板形不 良、 冷却不均匀、 钢板 性能不稳定 、 成材率 低、 成本居高不下等问题 。因此， 改进其生产工艺、 装备和技术一直是 国内外 中厚板厂 的攻关项 目。超快冷及预矫 直机设备 的使用 ， 正是现 阶段解决上述钢板生产问题的有效途径[ 1 ] 。 2 8 0 0 mm七辊全液压预矫直机是为 国内某钢铁 公 司中板厂工艺装备升级改造项 目设计制造 的设备 ， 可满足船板、 压力容器板、 低合金高强度结构板等高附 加值产品的生产。七辊 全液压预矫 直机布置于轧机 后 、 超快冷装置前 ， 对轧制后 的钢板进行矫直， 消除钢 板的轧制 内应力 ， 使钢板整 体不平度满足超快冷工艺 的要求 ， 提高钢板冷却的均匀性及 其机械性能的一致 性 引。 1 设 备结构 及 功能 2 8 0 0 mm七辊全液压预矫直机 由传动装置、 矫直 机本体、 换辊装置组成 。 1 ． 1 主传 动 装置 主传动装置由主电机、 减速机 、 齿轮机座及万向接 轴组成。传动系统 由两 台交流变频电机驱动 ， 通过减 速机减速及齿轮机座动力分配后使万向接轴带动矫直 辊装置运转。减速机及齿轮机座的齿轮均采用渐开线 硬齿面齿轮， 齿面淬火后进行磨 削， 具有传递扭矩大 、 使用寿命长的特点[ 3 ； 同时齿轮及轴 承采用强迫式稀 油润滑 ， 电气系统与其设置有连锁 ， 只有在给出润滑正 常信号的条件下 ， 主电机方能启动， 防止减速机、 齿轮 机座损坏 。万向接轴选用 十字轴式万 向联轴器， 为了 收稿 日期 2 0 1 3 0 1 1 8 ；修 回 日期 2 0 1 3 0 2 1 8 作 者简介 曹一兵 1 9 6 6 一 ，男 ，山西太原人 ，高级工程师 ，本科 。 在换辊过程 中让万向接轴能方便顺畅地与矫直辊轴头 实现连接与脱离 ， 万 向接轴 与矫直辊端部采用 内外渐 开线花键连接的结构形式 。 1 ． 2矫 直机本 体 矫直机本体主要 由机架 、 辊 缝调节装 置、 活动横 梁 、 辊系装置、 出口边辊装置、 导卫装置等组成 。 1 ． 2 ． 1机架 机架采用焊接框架预应力结构 ， 由 2个上机架、 2 个中间机架、 1 个下机架、 4根预紧拉杆 、 8个螺母 其 中 4 个为液压螺母 等组成， 采用预应力理论设计 ， 使 机架刚度满足使用要求。机架组装时 由预紧拉杆将上 机架 、 中间机架机和下机架连接 ， 预紧拉杆上下分别安 装机械螺母和液压螺母 ， 4个液压螺母通过超高压油 泵加载， 使预紧拉杆伸长 ， 在液压螺母与上机架之间安 装垫片后 ， 液压螺母卸 载， 从而实 现机架 的组装 和预 紧。预应力结构机架具有刚度系数大、 重量轻 、 加工简 易 、 运输方便等特点。 1 ． 2 ． 2辊缝 调节 装置 辊缝调节 装 置 由 4个 AG C 液压 缸 组成。4个 AGC液 压 缸在伺 服 阀 的控 制 下 带 动上 矫 直 辊 上 下 运 动， 从而根据矫直工艺要求设定不同的辊缝状态 ； 通过 入口侧和出 口侧两个 AGC缸 的单独 或同步动作 ， 可 实现上辊系沿钢板前进方 向的前后倾动。倾动在空载 或带载情况下均可进行 ， 矫直机 的辊缝值及倾动量通 过装在压下缸 内的 4个 MT S位移传感器进行检测 ， 并在操作台显示。辊缝调节装置的另一个作用是实现 过载保护功能 ， 通过压下机构的压力检测装置 可以对 设备 的载荷进行实时监测 ， 过载时 AG C缸快速抬起 ， 从而实现设备的超载保护。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年 第 4期 曹一兵 2 8 0 0 mm七辊 全液压预矫 直机组 8 3 1 ． 2 ． 3 活动横梁 活动横梁为焊接结构件 ， 平衡液压缸装在其上部 ， 下部则与上辊 系装置通过液压锁紧装置连接。平衡缸 用于平衡活动横梁与上辊系的全部重量。矫直机进行 换辊操作时 ， 活动横梁与上辊系之间的液压锁紧装 置 打开 ， 下辊系与机架的定位连接销被拔出， 换辊装置将 上下辊系整体拉出， 对矫直辊系本体进行更换。 1 ． 2 ． 4 辊 系装 置 辊系由上 、 下 矫 直辊 以及 支 承辊、 辊盒 等组 成。 上、 下矫直辊是板材进行矫直的主要部件 ， 3个上矫直 辊和 4个下矫直辊交错排列 ， 上矫直辊轴承座及上支 承辊轴承座固定在上辊盒上 ， 下矫直辊轴承座及下支 承辊轴承座固定在下辊盒上。矫直辊及支承辊材质选 用耐热工具钢材料， 辊面进行表面淬火和磨削、 滚压后 具有较高的硬度和 良好 的耐磨性 ， 且表面光洁度和辊 身加工精度高， 提高 了矫直辊的使用 寿命和钢板 的表 面质量 。辊系轴承采用重载双列 向心球面滚子轴承 ， 润滑采用油气润滑方式。辊系采用连续内水冷和断续 外水冷结合的冷却方式 ， 既保证了矫直辊的冷却效果 ， 也保证了钢板 的高温性 能。 1 ． 2 ． 5 出 口边 辊装 置 出口边辊装置布置在下排 出口矫直辊下面 ， 由液 压马达 、 传动轴 、 螺旋升降机 、 升降滑块等组成， 通过边 辊调整装置可以实现出 口边辊位置 的单独调整 ， 用 于 改善钢板端部的矫直质量及扩大矫直范围， 边辊调整 量 通过 编码 器 测量 。 1 ． 2 ． 6 导卫 装 置 导卫装置位于机架入 口和 出口侧， 布置在矫直辊 与钢板输送辊道之间， 用于在辊道 和矫直机之间顺利 导入 、 导 出钢板。为防止导板变形 ， 导板材料及结构采 用耐高温设计。 1 ． 3换辊 装置 为了实现矫直机在线 的辊系快速更换 ， 设计有快 速换辊装置 ， 包括传动侧 的万向接轴夹 紧定位装置 和 操作侧的换辊拖动装置。万向接轴夹紧定位装置采用 液压马达及液压缸驱动结构 ， 换辊 时将万 向接轴准确 定位 ， 使矫直辊与万 向接轴的连接与脱 开准确、 迅速 ； 换辊拖动装置采用液压缸实现辊系的整体移动。 2 2 8 0 0 mm七辊全液压预矫直机技术参数 七辊全液压预矫直机为七辊二重式， 以单 向矫直 为主， 具备可逆矫直功能 。其基本技术参数如下 矫直钢板规格 厚 mm 1 0 8 0 ； 宽 mm 1 0 0 0 2 5 0 0 ； 长 mm 1 0 0 0 0 5 0 0 0 0 ； 矫直钢板温度 ℃ 7 o 0 ～1 1 0 0； 矫直辊规格 ram q b 3 6 0 3 0 0 0 ； 额定矫直力 k N 1 8 0 0 0 最大矫直力 k N 2 0 0 0 0 ； 矫直辊辊距 mm 3 9 0 ； 矫直机最大开 口度 mm 3 5 0 ； 压下 速度 ram／ s 最 快 1 5 ； 主 电机功 率 k W 2 4 5 0 ； 矫直速度 m／ s O ～2 ； 换辊速度 ram／ s O ～3 O 。 3 设备的技术特点 3 ． 1 压 下液 压伺服 控 制 压下装置 由 4台伺服阀驱动 4个 AGC液压缸使 上辊系实现上下移动， 调整辊缝开 口度以满足矫直压 下工艺规程的要求， 压下及倾动示意 图见 图 1 。在压 下缸内部安装有 MT S位 移传感器 ， 用 以检测伺服压 下缸的行程和辊缝开口度大小， 通过 P L C控制实现辊 缝 的闭环控制。通过二级 自动化矫直模型的数据传送 与处理 ， 配合一级 自动化 P L C模块 ， 实现全液压预矫 直机从恒辊缝到恒矫直力的动态实时辊缝控制。 采用液压伺服调节辊缝 ， 操作 灵活且容易实现超 载保护； 液压调节系统允许在矫直全过程 中进行多种 方式的位置调整 高度调节 、 摆动调节 、 倾斜调节、 辊缝 快速闭合和打开 ， 辊缝控制在所有矫直阶段都有效 ， 从而保证钢板在整体上 包括端部 具有良好的矫直质 量 ； 同时可以补偿机架的弹跳变化 。 图 1压 下 及 倾 动 示 薏 图 3 ． 2 入 口压翘 头装 置 为了更好地实现来料翘头 的压下 ， 在设备人 口处 设置有压翘头装置 如 图 2所示 。该装置结构简单 、 造价低 、 机体占据空间小 ， 由两个液压缸带动压头作上 下运动， 通过在线检测装置和液压系统的配合 ， 能及时 快速压下和抬起 ， 改善钢板轧制中产生的翘头 ， 使辊系 顺利咬钢的同时， 避免了板头撞击矫直辊面。 ； ； 1 } 哇 } l| 图 2 压 翘 头 装 置 示 意 圈 3 ． 3 电气 自动化控制系统 2 8 0 0 mm七辊全液压预矫直机组的 自动化控制 系统应用了二级服务器矫直模型 、 一级 P L C 自动化控 制 、 交流变频主传动控制、 伺服压下实时随动控制、 人 机界面 、 物料跟踪检测等控制技术， 并采用了以太网、 P R OF I B US --D P等通讯控 制 网络 ， 提 高了设备 自动 化程度和设备运行 的可靠性。 下转第 8 5 页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年第 4期 机 械 工 程 与 自 动 化 8 5 配置。2根相 同的高速轴通过偏心轴颈带动 3 个环板 作平面往复运 动， 3个环板 的内齿轮与输出轴 的外齿 轮通过齿与齿或着针销与齿相啮合， 形成行星齿轮传 动单元。三环减速机机构 自成体系， 其基本型的为单 级传动， 增加高速轴与输 出轴之 间的齿轮副数量或变 更其相互位置 ， 可衍生出若干个派生的类型 ， 还可以通 过多个单级传动三环减速机构串联成多级传动的减速 机 类 型 。 2三环减 速 机 的特点 三环减速机构是一种 由齿轮机构与连杆机构组成 的组合机构 ， 2根高速轴通过偏心轴 颈与环板构成平 行三相并列的曲柄机构， 作为整个减速机构的动力输 入源 。一般情况下 ， 平行 曲柄机构在运动到曲柄与连 杆共线位置时， 由于传动角为 0 。 ， 会 出现死点 ； 而在三 环减速器 中， 由于带有由 3个互呈 1 2 0 。 偏心轴颈与环 板构成 的并列 3个 平行 曲柄机构 ， 其 在相位上 相差 1 2 0 。 ， 当 1 个曲柄机构处于死点位置时， 其余 2个曲柄 机构则处于运 动过程 中， 3个 曲柄机 构不会 同时处于 死点位置L 3 ] ， 因此整个运动过程可以克服死点 ， 实现平 稳连续的动力输出。 三环减速器环板与输出轴之间为平行轴一动轴齿 轮传动， 属于采用动轴轮系的齿轮啮合运动 ， 具有少齿 差行星传动的特征 ； 高速轴与输 出轴为平行配置， 具有 平行轴圆柱齿轮减速器 的特点 ， 因此其承载能力强、 结 构紧凑、 体积小、 质量轻而且传动比大、 分级密集、 传动 效率 高 。 3三环减 速机 在螺 焊机 组 中的 应用 在较为普遍使用的后摆式螺焊机组 中， 三环减速 机可用作夹送机和递送机的主减速机 ， 动力从 电机通 过三环减速机的输入轴输入 ， 三环 减速机的输 出轴与 辊子连接 ， 从而带动辊子转动运行。在螺焊机组中， 夹 送机和递送机作为主要的动力装置 ， 具有较为相似的 特点 ， 为满足钢板厚度范 围的要求， 其辊径较大 ， 一般 为铜板最大厚度 的 1 6倍 ～2 5倍 ， 而机组要求 的运行 线速度较低 ， 一般最大为 3 m／ rai n ， 因此要求其采用的 减速机速比较大； 同时由于夹送机和递送机均由上、 下 两个辊子组成 ， 上、 下两辊在液压缸的压力作用下将钢 带夹紧， 辊子转动时通过摩擦力使钢带前进， 上辊传动 端 的减速机重量较大将造成 钢带不 同程度的跑偏， 影 响机组 的平稳运行及螺旋 管的成形质量， 因此 需要在 满足传动功率的条件下 ， 选择重量小的减速机。结合 以上三环减速机及夹送机 和递送机 的特点 ， 三环减速 机是螺焊机组 中较为理想的主减速机类型， 由于其传 动效率较高， 故可降低机组的功率损耗 ， 提高机组的经 济 效 益 。 参考文 献 [ 1 ] 顾航． 摆环减速机的技术特点与应用前景[ J ] ． 装备制造 技术 ， 2 0 0 5 4 4 1 4 2 。 [ 2 3 崔亚辉 ， 阮 忠唐 ， 曹惟 庆． 三环 式少齿 差行 星传动 的力 的 分析研究 [ J ] ． 机械 传动 。 1 9 9 8 4 6 1 6 6 1 8 ． [ 3 ] 王文斌． 机械设计手册[ M] 。 北京 机械工业出版社， 2 0 0 4 。 App l i c a t i o n o f Thr e e Ri ng Re d u c e r i n S p i r a l W e l d e d Pi pe Pr o d u c t i o n Li ne LI Pe i - y a n Te c hn o l o g y Ce nt e r o f Ta i y u a n He a v y I n d u s t r y Co ．，Lt d．，Ta i y u a n 0 3 0 0 2 4，Ch i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r i n t r o d u c e d t h e p r i n c i p l e ，s t r u c t u r e a n d p r o p e r t y o f t h r e e r i n g r e d u c e r ．B a s e d o n t h e p r o p e r t y o f d r i v e s y s t e m o f s p i r a l we l d e d p i p e p r o d u c t i o n l i n e ，t h e t h r e e r i n g r e d u c e r wa s c h o s e n a s t h e m a i n d r i v i n g me c h a n i s m o f s p i r a l we l d e d p i p e p r o d u c t i o n l i n e 。t O i mp r o v e t h e s t a b i l i t y a n d r e l i a b i l i t y o f t h e e q u i p me n t t O g e t h i g h q u a l i t y p r o d u c t ． Ke y w o r d s s p i r a l we l d e d p i p e ；ma i n d r i v e ；t h r e e r i n g r e d u c e r 上 接第 8 3页 4结束 语 该项 目经过为期近一年的论证 、 资料准备、 技术交 流、 设计、 生产及安装调试 ， 已经于 2 0 1 2年运行于国内 某钢铁公 司 2 8 0 0 mlT l 热轧生产线 ， 达到了设计和工 艺要求。 参 考文献 [ 1 ] 王国栋 ， 刘相华， 王君． 我国中厚板生产技术进步 2 0年 [ J ] ． 轧钢． 2 0 0 4 ， 2 1 6 5 - 9 ． [ 2 ] 袁国， 黄庆学． 中厚板矫直技术发展的现状与展望[ J ] ． 太 原重型机械学 院学报 ， 2 0 0 2 ， 2 3 s 1 4 0 - 4 3 ． [ 3 ] 王文斌． 机械设计手册[ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 4 ． De v e l o p m e nt o f 2 8 0 0 mm Fu l l Hy d r a u l i c Pr e - l e v e l e r CAO Yi - b i n g Ta i y u a n He a v y I n du s t r y Co ．，Lt d ．，Ta i y u a n 03 0 02 4，Chi n a Ab s t r a c t As t h e d e v e l o p me n t o f t h e h o t - r o l l e d me d i u m a n d h e a v y p l a t e p r o du c t i o n l i n e ，a p r e - l e v e l e r b e f o r e t h e u l t r a f a s t c o o l i n g e q u i p me n t i s n e e d e d ． Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e 7 r o l l e r s p r e - l e v e l e r o n 2 8 0 0 mm h e a v y p l a t e p r o d u c t i o n l i n e ， i n c l u d i n g t h e e q u i p me n t s t r u c t u r e ，t h e b a s i c p a r a me t e r s a n d t h e t e c h n i c a l c h a r a c t e r i s t i c s ． Ke y wo r d s me d i u m a n d h e a v y p l a t e ；f u l l h y d r a u l i c ；p r e - l e v e l e r 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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