UCMW軋機的結構分析

康 陽

(首鋼股份公司遷安鋼鐵公司硅鋼事業部 河北遷安064400)

UCMW軋機的結構分析

康 陽①

(首鋼股份公司遷安鋼鐵公司硅鋼事業部 河北遷安064400)

以首鋼1450酸軋機組中的UCMW軋機為研究對象，介紹了UCMW軋機的工作原理，詳細的分析了其設備結構，對軋機的設計和維護具有一定的參考價值。

UCMW軋機 結構分析 軋制線調整裝置 竄輥 彎輥

1 前言

首鋼1450酸軋機組是由日本三菱—日立公司提供，主要生產中低牌號無取向電工鋼，產品主要厚度為0.35mm～0.65mm。電工鋼產品作為鋼鐵生產的精品，主要用于制造電機、變壓器鐵芯，出于疊片加工的需要，對分條帶鋼兩邊部的厚度差要求嚴格，因此軋機應具有補償帶鋼邊部減薄的功能，軋制電工鋼的連軋機應選用UCMW機型[1]。UCMW軋機配備了多種能力強大的板形控制機構，本文將對其設備結構進行詳細分析。

2 主要技術參數(見表1)3 工作原理

UCMW軋機是在HC軋機基礎上發展起來的具有更強板形控制能力的新型六輥軋機，其在HC軋機的基礎上增加了中間輥彎輥和工作輥竄輥功能, 進一步加強了對邊部厚度的控制能力。UCMW軋機具有中間輥竄輥、中間輥正彎輥、工作輥竄輥和工作輥正負彎輥等板形控制機構，這正是UCMW軋機具有穩定良好的板型和高效控制板型的獨特性能。

表1 主要技術參數

UCMW軋機通過上下中間輥沿相反方向的相對橫移，改變工作輥與中間輥的接觸長度，使工作輥和支撐輥在板寬范圍之外脫離接觸，從而可有效地消除有害接觸彎矩，由此工作輥彎輥的控制效果得到了大幅增強。通過軋機中間輥的橫移，可以適應軋制板寬的變化，實現軋機的較大橫向剛度[2～3]。UCMW軋機工作原理如圖1所示。

圖1 UCMW軋機工作原理圖

4 設備結構

UCMW軋機主要由機架裝配、軋線調整裝置、輥系、竄輥裝置、彎輥平衡裝置、液壓壓上裝置、主傳動裝置及導板裝置等組成，其結構如圖2所示。

圖2 UCMW軋機結構圖

1-機架; 2-軋線調整裝置; 3-竄輥裝置; 4-彎輥平衡裝置; 5-壓上缸; 6-底板; 7-上支承輥; 8-上中間輥; 9-上工作輥; 10-下工作輥; 11-下中間輥; 12-下支承輥

4.1 機架裝配

機架裝配由機架、底板、上橫梁、耐磨襯板、支承輥鎖緊擋板等組成。機架為整體鑄造形式。在每個機架的窗口兩側(對應工作輥、中間輥、支承輥軸承座的位置)，設置經過熱處理的耐磨襯板。機架下部固定在底板上，底板用螺栓固定在地基上。上橫梁通過螺栓將操作側和傳動側機架連接起來。支承輥鎖緊擋板固定在操作側機架的外側，分別由4個液壓缸驅動，其作用是防止支承輥軸向竄動，使支承輥只能沿鎖緊擋板上下移動。

4.2 軋制線調整裝置

為了保持軋制線基準恒定不變，UCMW軋機選用了斜楔與階梯墊復合式軋制線調整裝置進行軋制線調整補償。 該軋制線調整裝置安裝在上支承輥和牌坊窗口的軛之間，主要由階梯墊、上下斜楔、斜楔和階梯墊調整液壓缸、液壓缸支座、測壓元件(或測壓元件代換墊)及框架、編碼器、導槽、橡膠刮板、噴淋集管等組成，如圖3所示。

圖3 軋線調整裝置

1-斜楔調整液壓缸; 2-編碼器; 3-階梯墊調整液壓缸; 4-液壓缸支座; 5-階梯墊; 6-斜楔; 7-測壓元件(或測壓元件代換墊)及框架; 8-導槽; 9-橡膠刮板; 10-噴淋集管

軋制線調整裝置總調整量為200mm，其中斜楔的調整量0～40mm，階梯墊的調整量4級(每級40mm)。斜楔的斜率為1/20。斜楔在整個行程上的調整量為階梯板的一個階躍，兩種調整方式組合使用，即構成了一個大調節量的無級調整機構，可實現所有輥子直徑變化的連續調節(無級調整)[4]。

4.3 輥系

輥系由工作輥輥系、中間輥輥系和支承輥輥系組成。各輥系均由軋輥、軸承座、軸承、耐磨襯板等組成。工作輥、中間輥和支承輥的輥子均采用平輥，材質為合金鍛鋼。軸承座均采用鑄鋼件，軸承座導向面上帶有耐磨襯板。工作輥和中間輥的操作側和傳動側都只裝有一個四列圓錐滾子軸承。支承輥傳動側只裝有一個四列圓柱滾子軸承，而操作側裝一個四列圓柱滾子軸承加一個雙列圓錐滾子止推軸承，分別承受徑向力和軸向力。工作輥和中間輥的軸承采用干油脂潤滑，支承輥軸承通過一個油霧潤滑系統進行潤滑。為了保持輥系的穩定性，中間輥的中心線相對于工作輥(支承輥)的中心線向軋機出口側偏移一個距離(5mm)。

4.4 竄輥裝置

竄輥裝置的主要功能是控制上、下中間輥和上、下工作輥在輥系內的軸向位置，并在軋制過程中保持軸向固定。竄輥裝置位于軋機的傳動側，分上、下中間輥竄輥裝置和上、下工作輥竄輥裝置，每組由2個竄輥缸和2個鎖緊缸組成，竄輥缸活塞桿通過銷軸與傳動側彎輥塊連接為一體，鎖緊缸裝在傳動側彎輥塊內。工作輥(或中間輥)裝入軋機后，鎖緊缸伸出，插入工作輥(或中間輥)軸承座的插槽內，這樣，當竄輥缸動作時，就會帶動彎輥塊(包括彎輥缸)、工作輥(或中間輥)及軸承座一起作軸向移動。在竄輥過程中彎輥缸的活塞始終緊貼工作輥(或中間輥)軸承座，且沒有相對滑動。 上、下中間輥和上、下工作輥均可單獨進行控制。竄輥缸移動距離可通過安裝在傳動側入口的位移傳感器來進行控制。

4.5 彎輥平衡裝置

彎輥平衡裝置主要由E形凸塊(4個)、支承輥平衡缸(8個)、中間輥彎輥塊(8個)、中間輥彎輥缸(16個)、工作輥彎輥塊(8個)、工作輥彎輥缸(24個)及軌道等組成，其設備結構如圖4所示。

圖4 彎輥平衡裝置結構圖

1-支承輥平衡缸; 2-上中間輥彎輥塊; 3-軌道; 4-E形凸塊; 5-下工作輥彎輥塊; 6-上中間輥彎輥缸; 7-上中間輥鎖緊缸; 8-上工作輥正彎輥缸; 9-上工作輥鎖緊缸; 10-上工作輥負彎輥缸

E形凸塊通過螺栓固定在機架上。彎輥塊裝配在E形凸塊上，并且可在E形凸塊內做軸向移動，滑動副處裝有耐磨襯板。彎輥缸裝配在彎輥塊上。每個中間輥彎輥塊上裝有2個彎輥缸，每個工作輥彎輥塊上裝有3個彎輥缸(2個正彎輥缸，1個負彎輥缸，分別設置在彎輥塊的上端和下端)，正彎輥缸也作平衡液壓缸。傳動側和操作側的彎輥塊通過軌道連接，這樣工作輥(或中間輥)竄輥時，工作輥(或中間輥)、軸承座、彎輥塊(包括彎輥缸)能構成一個整體同步移動[5～7]。

4.6 液壓壓上裝置

UCMW軋機采用了液壓壓上裝置，即將壓上缸布置在下支承輥軸承座下方的機架窗口底部。每個機架配有2個壓上缸，缸內徑900mm，活塞桿直徑750mm，行程250mm。壓上缸采用雙作用液壓缸，即柱塞側壓力較大而桿側壓力較小作為反壓力，高壓將作用于活塞側起到推上的作用，低壓將作用于活塞桿側來防止污物進入，并實現缸快速動作。每個壓上缸的中心安裝一個SONY磁尺，用于檢測壓上缸活塞的位移。

液壓壓上系統采用了三菱日立公司專利技術(HYROP-F系統)，使用了力馬達閥( Force Motor Valve,簡稱FMV)。 為了提高系統的響應速度，縮短響應時間，FMV閥直接裝在壓上缸的缸體上。FMV閥是一種大電流控制的動圈式一級伺服閥，具有控制精度高、抗污染能力強、頻率響應高、流量大、維護周期長、使用壽命長、工作可靠等特點。

4.7 主傳動裝置

UCMW軋機采用工作輥傳動，其主傳動裝置由主電機、鼓形齒聯軸器、主減速機、十字萬向接軸等組成。主減速機的齒輪與軸承的潤滑均為稀油循環潤滑。為了適應工作輥竄輥的需要，與軋輥相聯的十字萬向接軸必須可伸縮，十字萬向接軸伸縮采用花鍵套筒，兩端帶法蘭。

4.8 導板裝置

1)導板裝置布置在軋機的入口側和出口側，主要包括入口導板、出口下導板、防濺導板和防纏導板，其功能是將帶鋼順利地從軋機的入口導入以及從軋機的出口導出。導板裝置結構圖如圖5所示。入口導板和出口下導板是固定的。

2)防濺導板安裝在軋機出口側下部，由絲杠、導塊以及一端固定在導塊、另一端固定在機架上的門簾組成。其中門簾由若干塊門板通過鉸鏈連接，導塊沿帶材寬向移動時，門簾可以隨導塊伸縮，導塊位置由帶材寬度確定。其主要功能是將濺出帶材寬度以外的軋制油封在機架內，從而減少帶材表面殘油。

3)防纏導板安裝在軋機出口側上部，主要由導板、尼龍鏟頭、銅滑軌、滑道、驅動氣缸、螺旋千斤頂及液壓馬達等組成，其主要功能是：

(1)保護工作輥在工作過程中不受事故的傷害；

(2)將工作輥出口和軋機牌坊之間的帶鋼段整體遮住，對軋制線上方下落的乳液起到攔截和引流到帶鋼兩側的功效。

4)由于工作輥經常需要換輥，這就要求防纏導板在換輥時能夠退出軋機內部，讓出空間，而在軋制時，防纏導板又需要伸進軋機，盡量靠近工作輥，使它與工作輥的之間的間隙足夠小。在防纏導板上裝有銅滑軌，沿著機架上固定的滑道移動。圖5中的驅動氣缸(6)與防纏導板上的耳環連接，靠氣缸的伸縮來使防纏導板進入或退出軋機內部。

5)防纏導板與工作輥外圓的間隙越小越好，即在不影響工作輥軋制的情況下，防纏導板要離工作輥盡量近。而隨著軋輥的修磨，工作輥的直徑是變化的，要保持導板與工作輥足夠近，這種情況靠人工調節很難滿足要求。于是，在防纏導板上增加一套螺旋千斤頂(液壓馬達驅動)進行防纏導板位置的精調，氣缸只進行粗調。螺旋千斤頂上裝有位移編碼器。通過輸入不用的輥徑，計算機自動算出螺旋千斤頂需要移動的距離，通過位移編碼器控制螺旋千斤頂的行程來達到控制防纏導板與工作輥間隙的目的[8]。

5 結論

通過對UCMW軋機的結構進行分析，得出了其具有板型控制能力強、大壓下率，軋制板帶材優質、高效率、高成材率和操作簡化、維護保養方便、節能等特點，對國內鋼鐵設計院的設計研究和鋼廠用戶的設備選型都具有一定的實際意義。

圖5 軋機出入口導板裝置圖

1-入口導板; 2-工作輥; 3-出口下導板; 4-防濺導板; 5-防纏導板; 6-驅動氣缸; 7-螺旋千斤頂

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Structure Analysis of UCMW Mill

Kang Yang

(Silicon Steel Department, Shougang Qian’an Iron and Steel Co., Qian’an 064400)

This paper studies the UCMW mill in 1450 PL-TCM of Shougang ,the operating principle of the UCMW mill is introduced, and the structural of the UCMW mill is analyzed in detail. Aims to provide reference for the design and maintenance of the UCMW mill.

UCMW mill Structure analysis Pass line adjusting device Roll shifting Roll bending

康陽，男，1981年出生，2004年畢業于武漢科技大學，學士，工程師，從事冷軋設備管理與維護工作

TG335.5

A

10.3969/j.issn.1001-1269.2014.06.008

2014-07-12)