1750 mm不锈钢平整机组的设计

向健康 辛 俊

(二重(德阳)重型装备有限公司，四川618013)

1 1750 mm不锈钢平整机组项目简介

2010年12月底由二重总负责，联合宝钢工程公司签订了印度JSL公司1750 mm不锈钢平整机组的机械、电气、液压成套设备制造的供货合同，二重负责机械、液压供货及项目管理，宝钢负责电气传动、自动化及项目调试，整个项目于2012年6月调试完成并一次试车成功。

2 1750 mm不锈钢平整机组工艺特点

2.1 主要技术参数

平整材料：不锈钢，AISI200、300和400材料，符合DIN EN 10088、DIN EN 10051、DIN EN 10259要求。抗拉强度满足350～600 MPa，屈服强度满足280～400 MPa。

平整精度：达到2BB产品(2BB是指SS铁素体，表面质量介于2B和BA之间)。

产品规格：带钢厚度(0.3～3.0)mm×宽度(800～1600)mm。

钢卷重量：最大40 t(含套筒和衬纸)。

2.2 平整工艺流程

平整工艺流程为：行车上料→入口钢卷存放台→入口钢卷小车→可逆卷取机/卷纸机→穿带台→入口偏转辊→反弯夹送辊→带钢清理装置→平整机入口导板→平整机→平整机出口导板→液压剪→带钢清理装置→出口偏转夹送辊→穿带台→可逆卷取机/卷纸→皮带助卷机→出口钢卷小车→出口钢卷鞍座→钢卷称重→钢卷打捆机→行车卸载→至成品库。

平整设备布置图如图1所示。

3 平整线主要设备结构特点和技术参数

3.1 入口钢卷小车

钢卷小车用于提升钢卷并使其在带卷鞍座和可逆卷取机的卷筒间移动。根据钢卷测量装置得到的钢卷数据(直径和宽度)，自动实现钢卷在卷筒中心线上的准确定位，小车设计为焊接结构形式，行走由液压齿轮马达驱动，由比例阀控制，升降通过液压缸控制。

技术参数如下：

最大装载：40 t

行走距离：11 500 mm

移动速度：100/150 mm/s

提升行程：1900 mm

起升速度：50/100 mm/s

垂直定位精度：±2.0 mm

水平定位精度：±3.0 mm

3.2 双向卷纸机

双向卷纸机布置在卷取机上方，给钢卷提供衬纸，纸的插入或引导由张力辊(转向辊)和空气喷嘴协助完成，保证每道次把纸垫入卷中，避免各带层间发生划伤。也可用卷纸机把衬垫纸从轧制的钢卷中移除，设计结构上采用齿条实现同步，以适应不同宽度的纸。电机通过皮带传动，带动卷头转动。

技术参数如下：

纸卷：Max.∅800 mm×(800～1650)mm

1—入口钢卷鞍座 2—入口钢卷小车 3—入口卷纸机 4—可逆卷取机(入口段) 5—反弯夹送辊 6—穿带台 7—偏转辊 8—带钢清理装置 9—二辊可逆平整机 10—切头剪 11—带钢清理装置 12—出口偏转夹送辊 13—穿带台 14—可逆卷取机(出口段) 15—双重卷纸机 16—皮带助卷器 17—纸卷装卸悬臂吊 18—出口钢卷鞍座 19—出口钢卷小车 20—套筒装卸装置

最大重量：1000 kg

最大纸张拉力：400 N

最大拆卷速度：600 m/min

中心位置周围的调整范围：±100 mm

横动距离：2125 mm

横动速度：150 mm/s

3.3 入口可逆卷取机

入口可逆卷取机布置在平整机前。在工作时可用于从底部和上部卷取和开卷带钢，同时控制带钢张力。在设计结构上采用电机带动可调速比的减速机，速比通过液压缸改变，由减速机出轴与可涨缩卷筒联结，为保证卷筒真圆，卷筒有4个可伸缩扇形块和4个补充扇形条，插入到齿轮机构的空心轴中；另外在入口可逆卷取机卷筒上设计钳口和外支撑轴承套，实现带钢的夹紧与轧制时支撑卷筒，为协助钢卷装卸，在卷取机上设计了1个可移动卸卷推板装置。

技术参数如下：

卷筒：Max.∅610 mm×1800 mm，涨缩范围∅590 mm～∅610(∅614)mm

钳口间隙：10 mm(使用钳口带钢厚度：1～3 mm)

最大卷取速度：600 m/min

卷取张力：10～50 kN

主电机功率：0～1275 kW

主电机转速：0～350/1400 r/min

卷筒涨缩缸：∅350 mm×∅150 mm×140 mm

3.4 反弯夹送辊

反弯夹送辊装置布置在偏转辊上面，协助要平整的带钢穿过。设计上从动夹送辊和弯曲辊布置在1个普通的铰链杆结构上，该结构可沿垂直和水平方向移动。另外对非驱动弯辊设计上采用靠近夹送辊布置，以在穿带时将带钢头部变直。夹送辊由锻钢制成，外包耐磨橡胶，两端设置在滚动轴承座中。

技术参数如下：

夹送辊：(包胶实心辊)∅250 mm×1750 mm

弯辊：∅160 mm×1900 mm

移动距离：垂直行程450 mm，水平行程620 mm

3.5 偏转辊

偏转辊安装在偏转底座上，用于要平整的钢带转向。偏转辊底座布置与轧机座侧面连接。偏转辊为包胶空心辊，为保护偏转辊，设计结构上采用了在辊底座上安装了1个枢轴护罩，在穿带时，半圆形设计的护罩旋转进入，完全覆盖在偏转辊的易损坏表面上，从而避免刮伤和划痕。

技术参数如下：

转向辊(包胶空心辊)：∅400/320 mm×1750 mm

电机驱动(齿轮马达)：7.5 kW

3.6 带钢清理装置

为保证带钢表面质量，在平整机前面设置了2套带钢清理装置，1个位于带钢上面，1个位于带钢下面，在设计结构上采用各单元可在垂直方向上进行调整，穿带时打开，平整时闭合，以便保持适当的带钢表面接触，从而清洁带钢表面的纸屑、灰尘等污物，并在平整机传动侧设计滑移轨道，实现定期取出清洁辊用手动清理掉所粘污物。

技术参数如下：

清洁辊(特制包胶型)：∅150 mm×1800 mm

上辊气缸：∅100 mm×∅25 mm×125 mm

下辊气缸：∅125 mm×∅32 mm×125 mm

3.7 平整机

平整机用于轧制延伸率小的冷钢带以提高带钢的力学性能、平直度和表面质量，是平整生产线的关键设备，根据平整产品大纲和质量保证值，本设备设计为液压压上式二辊平整机，液压AGC装置布置在轧机机架底部，用于精确设置辊缝和轧制力，机架为高刚度封闭式机架，因而可以保证平整后成品带材的精度，在平整机上部设置有轧制线调整装置，根据换入的工作辊直径，通过液压驱动的阶梯垫系统进行自动调整，平衡系统由设置在轧机机架顶部上的4个液压缸组成，对工作辊装置和轧制线调整系统的阶梯垫进行平衡，工作辊装置设计为带滚动轴承结构，工作辊材质由铬合金锻钢制成，为保证辊面质量，在平整机出口侧设计了工作辊抛光装置和辊子清理装置，两个带有液压调整的抛光装置被强制固定在上下工作辊，用于在平整过程中辊表面的永久性清洁和抛光，辊子清理装置分为上工作辊清理装置和下工作辊清理装置。由上、下固定框架，移动框架，除尘管道，砂纸卷筒等组成。砂纸卷筒由旋转液压马达驱动，由气缸驱动转向。上、下移动框架由液压缸驱动，辊子轴向调整由液压马达驱动滚珠丝杠旋转，使砂纸卷筒沿工作辊轴向移动，实现工作辊全长的清理。

本平整机主传动设计为下工作辊单独传动，下工作辊主传动系统由主传动电机、主减速器和带连接轮毂的驱动轴组成，提供平整带钢所需的加工力矩，上工作辊设计了辅助传动系统，辅助驱动系统由辅助齿轮传动电机和带连接轮毂的传动轴组成，主要目的是为上工作辊表面的永久清洁所必需，第二个功能是在穿入后辊缝闭合前加速上工作辊与带钢速度同步。

技术参数如下：

平整机类型：二辊可逆式

最大轧制力：12 000 kN

AGC液压缸：∅650 mm×∅500 mm×285 mm

主电机功率：1000 kW，0～1000 r/min

平整延伸率：≤2.5%

轧制速度：600 m/min

穿带速度：30 m/min

驱动方式：下工作辊驱动

工作辊尺寸：∅860/∅810 mm×1750 mm

工作辊辊身硬度：60～65HRC

工作辊装配轴承：四列圆柱辊子轴承∅500 mm×∅720 mm×530 mm(4个)

工作辊换辊型式：横向移动换辊，换辊时间12 min

工作辊清洁方式：上下工作辊带抛光装置

清洁头数量：2个，上下工作辊各1个

最大摆动速度：70 mm/s

清洁负荷：约1 t(手动调整)

3.8 防皱辊

为避免在带钢表面上造成由于卷边效果产生的卷边和/或折叠印记，特别是对薄的带钢，因此在平整机的进口侧和出口侧分别设计了防皱辊设置，两个钢制防皱辊(包胶空心型)装在带滚动轴承的轴承座内，由两个液压缸使防皱辊旋转运动，其中1个安装有位置感应器的液压缸，用于根据钢带拉力的设置值控制防皱辊的上下移动。

技术参数如下：

辊子尺寸：∅200 mm×1750 mm

摆动液压缸：∅100 mm×∅70 mm×600 mm

3.9 切头剪

切头剪用于切掉带头尾部，并在必要时在带断后切去废料。液压剪有1个固定的下方直剪刀和1个由2个液压缸移动来切断带钢的上方直剪刀，齿条和齿轮系统被用于下方剪刀的同步移动。

技术参数如下：

剪切型式：下切式

剪切带钢：厚度(0.3～3)mm×宽度1600 mm

抗拉强度：≤1800 MPa

屈服强度：≤450 MPa

剪切速度：6 m/min

剪切液压缸：∅140 mm×∅100 mm×380 mm

3.10 皮带助卷器

为了辅助初始带钢的卷取，尤其是对薄带钢的卷取，皮带助卷器设置在紧靠卷筒位置，当平整带材进入卷取机前，打开的皮带助卷器被移动至卷筒区域内的工作位置，在皮带助卷器关闭后，皮带完全卷取在置于卷筒上的套筒上，要穿过的带被导入皮带助卷器的槽内，从而被绕卷筒卷取，在进行了数次卷绕后，皮带助卷器打开，移回到原位，同时可施加预设的带张力，设计结构上采用结构件的皮带助卷器托架，安装带有辊子导向系统的皮带，托架配备有4个履带轮在安装在地板上的轨道上移动，履带轮在装有轴承的轴承座内活动，助卷皮带选用聚氨酯和固体纺织的聚酯纤维和聚酰胺织物制成的环形带。

技术参数如下：

带钢厚度×宽度：(0.3～1.5)mm×1600 mm

皮带厚度×宽度：6.5 mm×1050 mm

工作温度：-10～+80℃

移动速度×距离：50 mm/s×3200 mm

带张力缸压力：14 MPa

行走液压缸：∅125 mm×∅90 mm×3200 mm

带张力液压缸：∅125 mm×∅90 mm×1300 mm

摇摆液压缸：∅80 mm×∅56 mm×500 mm

3.11 液压、润滑系统

流体系统主要设计有高压(伺服)液压系统、低压液压系统、气动系统、中央稀油润滑系统、干油润滑系统。

高压液压系统主要参数如下：

液压油：矿物油ISO VG46抗磨油

油箱(不锈钢)：3.2 m3

冷却：通过油/双壳式热交换器

循环泵：2台螺旋式泵，210 L/min，1.0 MPa

高压泵：3台带压力控制的变量轴向柱塞泵，25 MPa，125 L/min (每个泵)

囊式蓄能器：工作压力25 MPa，公称容积50×2 L

过滤器：3个压力过滤器，每个6 μm

低压液压系统主要参数如下：

液压油：矿物油ISO VG46抗磨油

油箱(不锈钢)：4.0 m3

冷却：通过油/双壳式热交换器

循环泵：2台螺旋式泵，210 L/min，1.0 MPa

低压泵：3台恒压变量轴向柱塞泵，14 MPa，125 L/min(每个泵)

囊式蓄能器：工作压力14 MPa，公称容积50×2 L

过滤器：1个再循环双过滤器，每个6 μm

中央稀油润滑系统主要参数如下：

液压油：矿物油N 220

油箱(St 37)：4.0 m3

循环泵：公称压力0.4 MPa，公称流量250 L/min

4 装机水平

为确保该线的可靠运行，在设计中采用了以下技术：

(1)上料时有宽度及高度自动对中装置，保证准确上卷；

(2)可逆式卷取机实现上下开卷并在入口/出口同步设置卷/开卷纸机；

(3)在轧机下部设置高精度AGC装置；

(4)由液压缸驱动阶梯垫实现多级平整线标高自动调整；

(5)为平整机提供清洁辊子和除尘系统，实现在线辊子清洁和抛光；

(6)采用下工作辊驱动平整机和上工作辊辅驱动方式，并设置上下工作辊快速更换装置；

(7)生产线有恒定的延伸控制、恒定的轧制力控制、拉力控制和速度控制，可确保实现高品质带钢产品生产。

5 结束语

印度JSL公司不锈钢平整机项目无论是设计结构或控制水平都应用了当时国内外最先进、最可靠的设计技术方案，尽管在用户现场安装调试中出现个别配管漏油、部分专用配套件损坏等问题，但最终通过JSL公司生产现场的严格考核，各项技术指标均达到设计要求，目前设备运行良好。平整机项目的技术总包，为国内企业联合出口冶金成套设备提供了一定的经验。