平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)的結(jié)構(gòu)及其選用

曹燕平 陳 杰

（北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司 北京100029）

1 前言

連續(xù)軋制已成為當(dāng)今世界軋制生產(chǎn)的主流，不論是簡(jiǎn)單斷面的圓鋼、方鋼還是復(fù)雜斷面的工字鋼、槽鋼、角鋼、扁鋼、切分產(chǎn)品等均可以采用連續(xù)軋制。對(duì)圓鋼、方鋼連續(xù)軋制生產(chǎn)，全線采用平－立交替布置的軋機(jī)，是最佳工藝選擇；對(duì)工字鋼、槽鋼、角鋼、扁鋼、切分產(chǎn)品等生產(chǎn)，工藝需要部分甚至全部軋機(jī)為平－平……多架水平連續(xù)布置。為使同一條連續(xù)軋制生產(chǎn)線能夠進(jìn)行多品種生產(chǎn)，即可以生產(chǎn)圓鋼、方鋼又可以生產(chǎn)工字鋼、槽鋼、角鋼、扁鋼、切分產(chǎn)品等，節(jié)約建設(shè)投資，發(fā)揮設(shè)備的最大作用，平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

2 平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)的結(jié)構(gòu)型式

平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)既可以作為平軋機(jī)使用也可以作為立軋機(jī)使用。目前，國(guó)內(nèi)外平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)有三大類型：①翻轉(zhuǎn)式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)；②固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)；③插入式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)。

2.1 翻轉(zhuǎn)式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)

翻轉(zhuǎn)式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)目前有二種結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1～4所示。其大致結(jié)構(gòu)為軋機(jī)、軋機(jī)支架、齒輪箱、傳動(dòng)軸固定在一個(gè)可以傾翻旋轉(zhuǎn)的框架上，由液壓缸驅(qū)動(dòng)將傾翻框架旋轉(zhuǎn)90度，實(shí)現(xiàn)水平軋機(jī)與立式軋機(jī)的轉(zhuǎn)換；水平軋機(jī)、立式軋機(jī)共用同一個(gè)減速齒輪箱；傳動(dòng)軋機(jī)的主電機(jī)為一臺(tái)，安裝在地面上，通過(guò)主電機(jī)輸出軸上的齒型離合器實(shí)現(xiàn)與軋機(jī)的連接。圖1、圖2所示軋機(jī)結(jié)構(gòu)基本相同，二者的主要區(qū)別是：圖1、圖2軋機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)液壓缸布置在地面下，圖3、圖4軋機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)液壓缸布置在地面上。

圖1 翻轉(zhuǎn)式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（水平狀態(tài)）

圖2 翻轉(zhuǎn)式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（立式狀態(tài)）

圖3 翻轉(zhuǎn)式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（水平狀態(tài)）

圖4 翻轉(zhuǎn)式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（立式狀態(tài)）

2.2 固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)

固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)目前有五種結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖5～13所示。其大致結(jié)構(gòu)為軋機(jī)支架、主齒輪箱、傳動(dòng)軸、主電機(jī)固定不動(dòng)，僅對(duì)軋機(jī)本體進(jìn)行離線90度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)水平軋機(jī)與立式軋機(jī)的轉(zhuǎn)換。

圖5、圖6所示軋機(jī)的主要特點(diǎn)為：?jiǎn)沃麟姍C(jī)驅(qū)動(dòng)，平軋機(jī)、立軋機(jī)各配一個(gè)減速齒輪箱，水平減速齒輪箱雙出軸，轉(zhuǎn)向副齒輪箱在水平／立式狀態(tài)時(shí)吊車拆除／安裝。

圖5 固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（水平狀態(tài)）

圖6 固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（立式狀態(tài)）

圖7、圖8所示軋機(jī)的主要特點(diǎn)為：?jiǎn)沃麟姍C(jī)驅(qū)動(dòng)；平軋機(jī)、立軋機(jī)各配一個(gè)減速齒輪箱；水平減速齒輪箱有三個(gè)出軸，上面一個(gè)出軸用于驅(qū)動(dòng)立軋機(jī)，下面二個(gè)出軸用于驅(qū)動(dòng)平軋機(jī)，沒(méi)設(shè)換擋機(jī)構(gòu)，不使用的傳動(dòng)軸人工拆除脫離齒輪箱或任其空轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)向副齒輪箱與立式減速齒輪箱固定在鋼結(jié)構(gòu)框架內(nèi)為整體機(jī)械結(jié)構(gòu)。

圖7 固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（水平狀態(tài)）

圖8 固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（立式狀態(tài)）

圖9 固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（水平狀態(tài)）

圖10 固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（立式狀態(tài)）

圖9、圖10所示軋機(jī)的主要特點(diǎn)為：雙主電機(jī)驅(qū)動(dòng)，平軋機(jī)、立軋機(jī)的電機(jī)、減速齒輪箱、連接軸等傳動(dòng)系統(tǒng)完全獨(dú)立設(shè)置，除軋機(jī)本體外平、立軋機(jī)沒(méi)有共用部分。

圖11、圖12所示軋機(jī)的主要特點(diǎn)為：?jiǎn)沃麟姍C(jī)驅(qū)動(dòng)；平軋機(jī)、立軋機(jī)各配一個(gè)減速齒輪箱；水平減速齒輪箱有三個(gè)出軸，上面一個(gè)出軸用于驅(qū)動(dòng)立軋機(jī)，下面二個(gè)出軸用于驅(qū)動(dòng)平軋機(jī)，減速齒輪箱設(shè)有換檔機(jī)構(gòu)，不使用的出軸不轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)向副齒輪箱與立式減速齒輪箱為分體式結(jié)構(gòu)，分別固定在混凝土支架上。

圖11 固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（水平狀態(tài)）

圖12 固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（立式狀態(tài)）

圖13所示軋機(jī)的主要特點(diǎn)為：與圖12、圖13所示軋機(jī)結(jié)構(gòu)基本相同，主要區(qū)別為軋機(jī)水平減速齒輪箱傳動(dòng)立軋機(jī)的傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)向副齒輪箱布置方式不同，圖12、圖13軋機(jī)立軋機(jī)傳動(dòng)軸為水平布置、轉(zhuǎn)向副齒輪箱為分體式結(jié)構(gòu)，圖13軋機(jī)立軋機(jī)傳動(dòng)軸為斜置布置、轉(zhuǎn)向副齒輪箱與立軋機(jī)減速齒輪箱為整體式結(jié)構(gòu)。

圖13 固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（水平狀態(tài)）

2.3 插入式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)

插入式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)目前有一種結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖14、圖15所示。其大致結(jié)構(gòu)為在水平軋機(jī)的底座上用吊車插入立軋機(jī)機(jī)架（支撐系統(tǒng)＋減速齒輪系統(tǒng)＋連接軸系統(tǒng)），立軋機(jī)機(jī)架用螺栓固定在水平軋機(jī)底座上，利用水平軋機(jī)的電機(jī)和上萬(wàn)向接軸給立軋機(jī)傳遞力矩，軋機(jī)本體離線進(jìn)行90度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)水平軋機(jī)與立式軋機(jī)的轉(zhuǎn)換。

圖14 插入式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（水平狀態(tài)）

圖15 插入式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（立式狀態(tài)）

3 平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)的選用

翻轉(zhuǎn)式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)，適用于小規(guī)格軋機(jī)，軋輥直徑通常不大于Φ350mm；在同等小規(guī)格軋輥直徑下，此種機(jī)型造價(jià)最低。其優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換較快、作業(yè)率較高、造價(jià)低，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外形大、維護(hù)困難、易變形、事故率高、僅適用小規(guī)格軋機(jī)。此種機(jī)型是我國(guó)小型棒材車間使用最廣泛的機(jī)型。圖1、2所示機(jī)型為我國(guó)最早使用的機(jī)型，由于其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)液壓缸布置在地面下，基礎(chǔ)坑深、檢修維護(hù)困難，后來(lái)被圖3、4所示機(jī)型替代。

固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)，大小規(guī)格軋機(jī)都適用，在同等小規(guī)格軋機(jī)下，此種機(jī)型的造價(jià)要高于翻轉(zhuǎn)式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換快、作業(yè)率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形小、維護(hù)方便、不變形，缺點(diǎn)是造價(jià)較高。在我國(guó)，此種機(jī)型用的較少，通常大規(guī)格軋機(jī)才使用此種機(jī)型，在中型型鋼車間才能夠看到。圖5、6所示機(jī)型由于轉(zhuǎn)向副齒輪箱在轉(zhuǎn)換時(shí)需要吊車進(jìn)行拆除和安裝，因此圖5、6機(jī)型轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)。圖7、8所示機(jī)型由于轉(zhuǎn)向副齒輪箱與立式減速齒輪箱為固定在鋼結(jié)構(gòu)支架內(nèi)的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)和水平減速齒輪箱沒(méi)有換擋裝置，設(shè)備重量大、使用不便、檢修困難。圖9、10所示機(jī)型在使用上是最理想的，但是由于其采用了雙電機(jī)和機(jī)械部分沒(méi)有共用設(shè)備，在造價(jià)上是固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)中最高的。圖11～13所示機(jī)型，在固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)機(jī)型中，從使用方面、造價(jià)方面、設(shè)備結(jié)構(gòu)方面等綜合來(lái)講是最好的；由于斜置傳動(dòng)軸加工困難、不易安裝、檢修不便，因此圖11、12 機(jī)型要優(yōu)于圖13機(jī)型。

插入式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)，大小規(guī)格軋機(jī)都適用，由于其立軋機(jī)機(jī)架重量大、更換立軋機(jī)機(jī)架時(shí)需要的吊車起重量亦大，在同等規(guī)格軋機(jī)下，此種機(jī)型的造價(jià)是三種機(jī)型中最高的。其優(yōu)點(diǎn)是每架同規(guī)格水平軋機(jī)都能轉(zhuǎn)換成立式軋機(jī)，給生產(chǎn)帶來(lái)靈活和方便，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換慢、作業(yè)率低、綜合造價(jià)高。

4 結(jié)束語(yǔ)

三種結(jié)構(gòu)型式的平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)，各自的最佳適用范圍：翻轉(zhuǎn)式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)最適用于Φ350mm 以下軋機(jī)，固定式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)最適用于Φ350mm 以上軋機(jī)，插入式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)最適用于每架水平軋機(jī)都能轉(zhuǎn)換成立式軋機(jī)的情況。

我國(guó)小型棒材生產(chǎn)線的精軋機(jī)，多采用翻轉(zhuǎn)式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)，應(yīng)用非常普遍。經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)此種軋機(jī)存在以下問(wèn)題：

1）油管由于經(jīng)常翻轉(zhuǎn)而易破損漏油，嚴(yán)重時(shí)燒損減速機(jī)；

2）旋轉(zhuǎn)時(shí)稍不注意就將油管破斷；

3）軋機(jī)震動(dòng)大；

4）軋機(jī)旋轉(zhuǎn)不到位，造成離合裝置裝不上和傳動(dòng)軸不同心；

5）旋轉(zhuǎn)框架變形、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)輪損壞和旋轉(zhuǎn)滑道出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致軋機(jī)不能翻轉(zhuǎn)；

6）對(duì)軋機(jī)的維護(hù)和保養(yǎng)要求高；

7）事故率高。基于此，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員大多想找到一種更好的平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)替代現(xiàn)有的軋機(jī)。北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員的反映，研究開(kāi)發(fā)出新的平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（圖11、12所示軋機(jī)）以期替代現(xiàn)有的翻轉(zhuǎn)式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)，該軋機(jī)已經(jīng)成功地使用于生產(chǎn)實(shí)際，造價(jià)比同規(guī)格翻轉(zhuǎn)式平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)稍高，此種機(jī)型可用于各種大、小規(guī)格的平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)。從軋機(jī)的使用方面、轉(zhuǎn)換時(shí)間方面、形狀大小方面、結(jié)構(gòu)繁簡(jiǎn)方面、檢修維護(hù)方面、規(guī)格大小方面、事故率方面、作業(yè)率方面、壽命方面、造價(jià)方面等綜合考慮，此平／立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)各方面均具有優(yōu)勢(shì)，推廣前景廣闊。

［1］朱天仕.型鋼連軋機(jī)組平／立轉(zhuǎn)換軋機(jī)簡(jiǎn)介.鋼鐵廠設(shè)計(jì)，2000（1）.

［2］邢建軍.棒材生產(chǎn)線平立轉(zhuǎn)換軋機(jī)的使用、維護(hù)和保養(yǎng).一重技術(shù)，2008（4）.

［3］彭正剛.棒材平立轉(zhuǎn)換軋機(jī)齒輪箱回油裝置的改進(jìn).柳鋼科技，2010（2）.

［4］段雪飛.連軋中型平立轉(zhuǎn)換軋機(jī)主傳動(dòng)創(chuàng)新與應(yīng)用.河北冶金，2011（6）.

［5］孫紅曉.棒材生產(chǎn)線平／立可轉(zhuǎn)換精軋機(jī).山西機(jī)械，2000（增刊2）.