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摘要：介绍了型钢轧制机组650轧机设备升级改造的原因。针对旧650主轧机在生产线中应用的常见问题进行分析，并对650主轧机升级改造的可行性进行了验证。最后，又对设备升级改造过程中遇到的技术难题及其解决措施进行了阐述。
关键词：型材650轧机;750轧机;设备升级改造
0 引言
在宝钢集团八钢公司的发展过程中，巨峰机组是一条专门针对中型材轧钢的生产产线，其主轧机设备于2014年利旧原650产线设备建成，其开坯机为原中型材产线利旧的650三辊往复胶木轴瓦轧机。该产线主要设备包含以下几部分：一座推钢式加热炉、一架650三辊开坯轧机（利旧）、集中传动式机前机后辊道（利旧）、一组6H+2V精轧机组、一台步进齿条冷床、一台550型9辊矫直机及精整切割打包等设备。产线于2015年投产，但是随后该利旧650主轧机的稳定性较差，生产过程事故频繁、产品质量不符合市场要求、环保效能不达标等问题逐步凸显。给生产带来一定制约，影响该产线的产能释放。将650三辊胶木瓦轧机升级为两辊可逆自动轧机，可实现产品生产效率与生产质量的提升，实现产品规格的扩展，顺应市场的发展需要。
1、原巨峰机组主轧机存在的问题
1.1生产中存在的实际问题
前期生产阶段，巨峰机组主轧机是原650厂的650三辊胶木瓦轧机，且在轧机辊径偏小的限制下，只能使用传统落后的斜轧孔型工艺进行工字钢与H型钢的生产。而斜轧孔型工艺的应用，又会使压辊上产生明显的轴向力，轧机的稳定性和每道次轧制尺寸根本得不到保证。这使得该轧机生产出来的产品质量不能满足市场要求，该类轧机已经被列入了国家淘汰产能目录当中。
另外，由于该轧机机前设备设计落后，无自动翻钢机和推钢设备，现场生产还需在650轧机的机前与机后安排4人进行人工翻钢和辅助喂钢作业。员工劳动强度较大，效率低下，个人安全风险极高、企业用工成本居高。将650三辊胶木瓦轧机升级为两辊可逆自动轧机，既能优化人员，减轻劳动强度、降低安全风险，提高生产效率和产品质量，又能扩展产品规格、提升工作人员的安全系数，做到设备本质化安全，充分释放产线产能。
1.2设备运维中存在的问题
该650三辊胶木瓦轧机已经运行了30年之久，已经被列入国家建议淘汰产能目录当中。其设备精度已不能满足生产需要。在设备运维过程中，存在着以下几方面的问题：第一技术过于落后，设备高能耗，难以适应市场的发展趋势;第二设备老化，其相应的运行效率以及生产能力都相对偏低;第三，设备运行过程中缺乏连锁监控，极易出现设备故障。一旦出现设备故障，维护起来也具有一定的难度。即便是维持性维修，也需要付出较高的维修成本;第四，设备本质化安全较差，工人面临的安全风险较大。
2、设备升级改造目标的可行性
1.1设备升级改造目标
如工艺布置图（1）所示：首先，将原650三辊胶木瓦轧机升级改造成750两辊可逆式轧机，增加前后机械推床，实现对轧件进行往复轧制，新增机械翻钢机实现轧件自动翻转。这样一来，轧钢中不需要人为手动干预轧制，工作人员数量也就可以大大的减少。改造完成后，预计每班人员优化3人，三班总共减员9人。其次，将该650三辊胶木瓦轧机升级改造成开坯轧机，可以强化弹跳的控制效果，进而提升产品的生产质量。例如，针对阴极扁钢成材率可以有效提升2%，型材成材率可以有效提升1%。而相应的产品规格也可以得到有效的扩展，可拓宽轧制150×245阴极扁钢、0-200H型钢，200～280工字钢、220～280槽钢、140～200角钢等。最后，预计通过此次设备的升级改造，提升型材年产生5万吨，销售利润增加2500万元。
1.2设备升级改造目标的可行性
1.2.1设备升级改造后主轧机工艺布置
如工艺布置图（1）所示：将原650轧机设备及安装基础拆除，控制原轧制中心线和轧辊中线不变，设置新的750可逆式轧机，在主轧机前后布置独立传动的前后输送辊道，辊道上新增前后推床，在后推床推板上新增翻鋼机设备。改造升级后的设备减少了抛钢落钢过程，并且机械自动翻钢，同轧制道次比原先少用12-15S，其750轧机的轧制速度也提升到4m/s，比原650轧制速度提升了50%，最大轧制力为1200kn·m，比原650轧机的最大轧制力提升了60%，最大钢坯咬入尺寸也由前期的180×300升级到了250×350，理论产能增加40%。轧机前后自动推床及机械翻钢机能实现自动翻钢和移钢，可有效减少了人工作业量。
1.1.2.升级后主轧机主电机功率校核
从设计方案可以得知：750轧机主电机采用低速大转矩2400KW直流电机，再通过模拟该规格轧制有限元分析在轧制宽翼缘150H型钢时工艺孔型，最大单道次压下量确定为70mm，得出在轧制宽翼缘150H型钢时，轧制力最大，为Fmax=121000N=121KN。此时电机速度为100n/s，经校核计算：
得出：升级后主轧机电机输出扭矩为轧制力矩的5倍，符合轧制要求。
1.1.3.升级后主轧机万向接轴选择：
由于此次改造工程厂房利旧，所以主电机布置在原650电机处，取消了原650轧机联合减速机位置，所以电机与轧机距离比原设计延长3500mm。为了满足现场要求，在主轧机万向接轴选择上充分考虑了中型材轧机上工作辊的上、下移动量一般在300?500mm，要承担传递数百kN·m的扭矩，并且受传动轴刚度、重量等制约， 选择了具有传递扭矩大、倾角大、效率高、维护量小、噪声小、润滑条件好的滑块式万向接轴。其允许最大斜角度可达8°?10°，长径比为10?15，扭矩500?1300kN·m，万向接轴长度由原2200延长至3800mm，其余延长不足尺寸由增加的尼龙注销联轴器弥补。这样既满足了现场工艺布置，又实现了主轧机接轴适应滑块式万向接轴的选择。 3、改造升级中遇到的疑难问题及解决措施
3.1.改造升级750轧机设备为购买中国二重2005年生产二手设备。在设备修复前期针对750轧机辊隙平衡采用机械平衡装置使用效果不好，缓冲量小、辊隙弹跳过大等诸多问题，实施了辊隙平衡由机械平衡改液压平衡的改进。利用原机械平衡安装底座设计安装平衡液压缸，重新设计液压缸头部与上扁担梁连接，将原吊杆加粗长，连接上辊隙托板，辊隙托板加装线性位移传感器，反馈控制辊隙压下量及液压伺服平衡，构成辊隙液压随动平衡。此升级改进，做到了原设备不做加工改动，升级改进工作量小，取得效果明显。升级后的液压辊隙平衡达到了辊隙调整量增大，响应快速、换辊操作简便、使用方便的效果，为后续生产产品精度提升打下良好的设备基础。
3.2.在对设备进行改造升级过程中，当主电机和齿轮箱安装定位后，由于万向接轴及联轴器的“延长”设计，加之主电机、联轴器、齿轮机座三个设备轴系位置比较固定，其轴向窜动预留10-15mm。联轴器两侧整体台阶尺寸偏差超轴向窜动量约5mm。这就导致尼龙注销联轴器因定位台阶尺寸过长而无法顺利安装就位。重新拆除齿轮箱既费时又会导致安装工期延误。经现场测绘观察，提出将联轴器两侧整体定位台阶车去，设计一个可拆卸过渡定位隔圈，隔圈连接了联轴器的两部分，上述问题得到很好解决，避免设备“返工”安装。
3.3在设备调试期间，由于换辊小车底部滑轨焊接平行度偏差，再加之辊系自重加大，辊系轴承座外侧耳板与牌坊相干涉，同时操作人员不熟练，最终导致换辊小车减速机过载使用，使其内齿及壳体断裂，减速机报废，无法使用。现场无备用减速机。经现场勘察测绘，利旧原650前集中传动辊道减速机，重新设计带轮转动系统，快速恢复了换辊小车运转。
4结语：
此次升级改造，为机组产能和产品质量的提升消除了瓶颈，提高了企业的经济效益，对同类设备的升级改造具有指导作用。但其还有很多不足之处。首先，工程时间有限，设备改进工作完成不及时，对后期的检修修复产生了影响。其次，由于缺乏完善的工程图纸，所以改造存在着边加工边确定方案，边进行备件改进的现象，这都造成了设备安装过程中，返工时常出现，对设备的安装进度产生了影响。最后，后期的验收工作不能覆盖到所有的专业。要想解決这些问题，我们还需要进一步加强型材产线650主轧机设备升级改造的研究与分析，并结合实际情况积累大量的相关经验。
参考文献：
[1]刘喆.轧钢机械设备管理与维护措施[J].设备管理与维修，2019，（22）：20-21.
[2]赵晓春.轧钢厂设备管理及节能技术改造研究[J].魅力中国，2019，（30）：395-396.
[3]孟庆飒.轧钢机械设备安装质量探讨[J].南方农机，2020，51（4）：185.
[4]何红俊.提升轧钢机械设备安装质量的措施探讨[J].建筑工程技术与设计，2019，（30）：687.
[5]四川省青神神力机械有限公司.型材轧机：CN201120134237.0[P].2011-12-21.
作者简介：陈晓 （1978-），男，机械高级工程师，大学本科学历，现就职于宝武集团八钢分公司轧钢厂从事轧钢设备改造、维护等技术管理工作。
关键词：型材650轧机;750轧机;设备升级改造
0 引言
在宝钢集团八钢公司的发展过程中，巨峰机组是一条专门针对中型材轧钢的生产产线，其主轧机设备于2014年利旧原650产线设备建成，其开坯机为原中型材产线利旧的650三辊往复胶木轴瓦轧机。该产线主要设备包含以下几部分：一座推钢式加热炉、一架650三辊开坯轧机（利旧）、集中传动式机前机后辊道（利旧）、一组6H+2V精轧机组、一台步进齿条冷床、一台550型9辊矫直机及精整切割打包等设备。产线于2015年投产，但是随后该利旧650主轧机的稳定性较差，生产过程事故频繁、产品质量不符合市场要求、环保效能不达标等问题逐步凸显。给生产带来一定制约，影响该产线的产能释放。将650三辊胶木瓦轧机升级为两辊可逆自动轧机，可实现产品生产效率与生产质量的提升，实现产品规格的扩展，顺应市场的发展需要。
1、原巨峰机组主轧机存在的问题
1.1生产中存在的实际问题
前期生产阶段，巨峰机组主轧机是原650厂的650三辊胶木瓦轧机，且在轧机辊径偏小的限制下，只能使用传统落后的斜轧孔型工艺进行工字钢与H型钢的生产。而斜轧孔型工艺的应用，又会使压辊上产生明显的轴向力，轧机的稳定性和每道次轧制尺寸根本得不到保证。这使得该轧机生产出来的产品质量不能满足市场要求，该类轧机已经被列入了国家淘汰产能目录当中。
另外，由于该轧机机前设备设计落后，无自动翻钢机和推钢设备，现场生产还需在650轧机的机前与机后安排4人进行人工翻钢和辅助喂钢作业。员工劳动强度较大，效率低下，个人安全风险极高、企业用工成本居高。将650三辊胶木瓦轧机升级为两辊可逆自动轧机，既能优化人员，减轻劳动强度、降低安全风险，提高生产效率和产品质量，又能扩展产品规格、提升工作人员的安全系数，做到设备本质化安全，充分释放产线产能。
1.2设备运维中存在的问题
该650三辊胶木瓦轧机已经运行了30年之久，已经被列入国家建议淘汰产能目录当中。其设备精度已不能满足生产需要。在设备运维过程中，存在着以下几方面的问题：第一技术过于落后，设备高能耗，难以适应市场的发展趋势;第二设备老化，其相应的运行效率以及生产能力都相对偏低;第三，设备运行过程中缺乏连锁监控，极易出现设备故障。一旦出现设备故障，维护起来也具有一定的难度。即便是维持性维修，也需要付出较高的维修成本;第四，设备本质化安全较差，工人面临的安全风险较大。
2、设备升级改造目标的可行性
1.1设备升级改造目标
如工艺布置图（1）所示：首先，将原650三辊胶木瓦轧机升级改造成750两辊可逆式轧机，增加前后机械推床，实现对轧件进行往复轧制，新增机械翻钢机实现轧件自动翻转。这样一来，轧钢中不需要人为手动干预轧制，工作人员数量也就可以大大的减少。改造完成后，预计每班人员优化3人，三班总共减员9人。其次，将该650三辊胶木瓦轧机升级改造成开坯轧机，可以强化弹跳的控制效果，进而提升产品的生产质量。例如，针对阴极扁钢成材率可以有效提升2%，型材成材率可以有效提升1%。而相应的产品规格也可以得到有效的扩展，可拓宽轧制150×245阴极扁钢、0-200H型钢，200～280工字钢、220～280槽钢、140～200角钢等。最后，预计通过此次设备的升级改造，提升型材年产生5万吨，销售利润增加2500万元。
1.2设备升级改造目标的可行性
1.2.1设备升级改造后主轧机工艺布置
如工艺布置图（1）所示：将原650轧机设备及安装基础拆除，控制原轧制中心线和轧辊中线不变，设置新的750可逆式轧机，在主轧机前后布置独立传动的前后输送辊道，辊道上新增前后推床，在后推床推板上新增翻鋼机设备。改造升级后的设备减少了抛钢落钢过程，并且机械自动翻钢，同轧制道次比原先少用12-15S，其750轧机的轧制速度也提升到4m/s，比原650轧制速度提升了50%，最大轧制力为1200kn·m，比原650轧机的最大轧制力提升了60%，最大钢坯咬入尺寸也由前期的180×300升级到了250×350，理论产能增加40%。轧机前后自动推床及机械翻钢机能实现自动翻钢和移钢，可有效减少了人工作业量。
1.1.2.升级后主轧机主电机功率校核
从设计方案可以得知：750轧机主电机采用低速大转矩2400KW直流电机，再通过模拟该规格轧制有限元分析在轧制宽翼缘150H型钢时工艺孔型，最大单道次压下量确定为70mm，得出在轧制宽翼缘150H型钢时，轧制力最大，为Fmax=121000N=121KN。此时电机速度为100n/s，经校核计算：
得出：升级后主轧机电机输出扭矩为轧制力矩的5倍，符合轧制要求。
1.1.3.升级后主轧机万向接轴选择：
由于此次改造工程厂房利旧，所以主电机布置在原650电机处，取消了原650轧机联合减速机位置，所以电机与轧机距离比原设计延长3500mm。为了满足现场要求，在主轧机万向接轴选择上充分考虑了中型材轧机上工作辊的上、下移动量一般在300?500mm，要承担传递数百kN·m的扭矩，并且受传动轴刚度、重量等制约， 选择了具有传递扭矩大、倾角大、效率高、维护量小、噪声小、润滑条件好的滑块式万向接轴。其允许最大斜角度可达8°?10°，长径比为10?15，扭矩500?1300kN·m，万向接轴长度由原2200延长至3800mm，其余延长不足尺寸由增加的尼龙注销联轴器弥补。这样既满足了现场工艺布置，又实现了主轧机接轴适应滑块式万向接轴的选择。 3、改造升级中遇到的疑难问题及解决措施
3.1.改造升级750轧机设备为购买中国二重2005年生产二手设备。在设备修复前期针对750轧机辊隙平衡采用机械平衡装置使用效果不好，缓冲量小、辊隙弹跳过大等诸多问题，实施了辊隙平衡由机械平衡改液压平衡的改进。利用原机械平衡安装底座设计安装平衡液压缸，重新设计液压缸头部与上扁担梁连接，将原吊杆加粗长，连接上辊隙托板，辊隙托板加装线性位移传感器，反馈控制辊隙压下量及液压伺服平衡，构成辊隙液压随动平衡。此升级改进，做到了原设备不做加工改动，升级改进工作量小，取得效果明显。升级后的液压辊隙平衡达到了辊隙调整量增大，响应快速、换辊操作简便、使用方便的效果，为后续生产产品精度提升打下良好的设备基础。
3.2.在对设备进行改造升级过程中，当主电机和齿轮箱安装定位后，由于万向接轴及联轴器的“延长”设计，加之主电机、联轴器、齿轮机座三个设备轴系位置比较固定，其轴向窜动预留10-15mm。联轴器两侧整体台阶尺寸偏差超轴向窜动量约5mm。这就导致尼龙注销联轴器因定位台阶尺寸过长而无法顺利安装就位。重新拆除齿轮箱既费时又会导致安装工期延误。经现场测绘观察，提出将联轴器两侧整体定位台阶车去，设计一个可拆卸过渡定位隔圈，隔圈连接了联轴器的两部分，上述问题得到很好解决，避免设备“返工”安装。
3.3在设备调试期间，由于换辊小车底部滑轨焊接平行度偏差，再加之辊系自重加大，辊系轴承座外侧耳板与牌坊相干涉，同时操作人员不熟练，最终导致换辊小车减速机过载使用，使其内齿及壳体断裂，减速机报废，无法使用。现场无备用减速机。经现场勘察测绘，利旧原650前集中传动辊道减速机，重新设计带轮转动系统，快速恢复了换辊小车运转。
4结语：
此次升级改造，为机组产能和产品质量的提升消除了瓶颈，提高了企业的经济效益，对同类设备的升级改造具有指导作用。但其还有很多不足之处。首先，工程时间有限，设备改进工作完成不及时，对后期的检修修复产生了影响。其次，由于缺乏完善的工程图纸，所以改造存在着边加工边确定方案，边进行备件改进的现象，这都造成了设备安装过程中，返工时常出现，对设备的安装进度产生了影响。最后，后期的验收工作不能覆盖到所有的专业。要想解決这些问题，我们还需要进一步加强型材产线650主轧机设备升级改造的研究与分析，并结合实际情况积累大量的相关经验。
参考文献：
[1]刘喆.轧钢机械设备管理与维护措施[J].设备管理与维修，2019，（22）：20-21.
[2]赵晓春.轧钢厂设备管理及节能技术改造研究[J].魅力中国，2019，（30）：395-396.
[3]孟庆飒.轧钢机械设备安装质量探讨[J].南方农机，2020，51（4）：185.
[4]何红俊.提升轧钢机械设备安装质量的措施探讨[J].建筑工程技术与设计，2019，（30）：687.
[5]四川省青神神力机械有限公司.型材轧机：CN201120134237.0[P].2011-12-21.
作者简介：陈晓 （1978-），男，机械高级工程师，大学本科学历，现就职于宝武集团八钢分公司轧钢厂从事轧钢设备改造、维护等技术管理工作。