1、第 34卷 第 1期 2012年 2月 山 東 冶 金Shandong MetallurgyVol.34No.1February 2012摘 要:濟鋼寬厚板 4300生產線四輥精軋機彎輥缸為進口設備, 其備件價格高、 供貨周期長, 為此, 對備件實行國產化改造。通過分析工況環境及結構特點, 對彎輥缸缸體、 T 型塊、 球面墊、 摩擦板及襯板等均作了詳盡要求。國產化備件完全符 合技術要求, 性能穩定, 壽命與進口件相當, 節約成本 660萬元。 關鍵詞:寬厚板生產線; 四輥精軋機; 彎輥缸; 國產化 圖分類 :TG333.52文獻標識碼 :B文章編號 :1004-4620(2012 01-007

2、2-02收稿日期:2011-10-31作者簡介:宋英玲, 女, 1970年生, 1993年畢業于吉林冶金工業學校 冶金機械專業。現為濟鋼裝備部工程師, 從事設備管理工作。1前言濟鋼寬厚板 4300生產線于 2010年 4月建成投產, 雙軋機布置, 設計年產量 180萬 t, 精軋機、 快速 冷卻、 熱矯直機、 雙邊剪、 冷矯直機等關鍵設備及其 電氣自動化系統引進西門子奧地利鋼鐵聯合集 團 (以下簡稱 SVAI 技術。其中四輥精軋機配置有 液壓 HGC、 彎輥、 竄輥功能, 其彎輥缸是從 SVAI 公 司成套引進的核心部件, 是 SVAI 公司的專利產品, 若訂購備件, 只能訂購 SVAI 公司

3、產品, 而且價格非 常高, 供貨周期較長, 售后服務較差, 因此進行國產 化改造。2軋機彎輥缸應用概況寬厚板 4300生產線四輥精軋機是影響產品質 量和品種開發的關鍵設備, 其彎輥、 竄輥和 SMART-CROWN 技術是濟鋼引進的核心技術。彎輥缸屬于 1套四活塞式液壓缸, 也是 SVAI 的高端產品, 具有 控制精度高、 技術含量高、 控制程序復雜、 液壓系統 壓力大 (30MPa 等技術特點。每個彎輥缸由 4個獨 立的內置式液壓缸和 1個特制的 T 形導向塊組成。 每個液壓缸活塞桿頭部設計為球面鉸接式連接, 使 彎輥缸能夠承受多變載荷沖擊。該部件固定于牌 坊上, 與工作輥緊密接觸, 長期處

4、于多水、 多氧化鐵 皮和高溫環境下, 承受較大的沖擊負荷, 損壞頻率 較高。該彎輥缸在機用 1套四件, 另采購了 1套四 件工程隨機備件, 全部是 SVAI 原裝進口產品。根據 濟鋼中厚板 3500產線四輥精軋機工作輥平衡缸多 年的使用經驗和寬厚板 4300產線四輥粗軋機平衡 缸目前已損壞 1件的情況, 考慮到彎輥缸制造維修 周期較長, 因此最合理的儲備數量是一用二備。經 咨詢鞍鋼、 寶鋼、 首鋼等同類型企業的管理經驗, 同類型軋機在機和備用彎輥缸均采用原裝進口產品, 暫未進行國產化改造; 常州力士樂、 天津優瑞納斯 等國內知名的液壓缸制造企業也沒有同類型彎輥 缸的制造業績。從維護成本、 制造

5、周期、 售后服務 等角度綜合考慮, 濟鋼決定對該彎輥缸進行國產化 技術改造。3彎輥缸國產化設計改造1 工況環境分析。彎輥缸是四輥精軋機的關 鍵部件, 長期處于振動沖擊劇烈、 荷載多變、 重載、 高溫、 多水、 多粉塵等惡劣的工況環境, 因此國產化 過程必須充分考慮工況環境, 嚴格按照進口件技術 參數進行研發。2 彎輥缸技術特點分析。與常規的液壓缸相 比, 該彎輥缸國產化存在如下技術難點:結構復 雜。以操作側、 出口彎輥缸為例, 左側面與軋機牌 坊窗口配合; 右側面與工作輥軸承座配合; 上活塞 桿與上工作輥軸承座接觸; 下活塞桿與下工作輥軸 承座接觸; 外側面設計安裝了專門的液壓竄輥裝 置。既有

6、工作輥的上下運動, 也有沿長度方向的竄 輥運動。每個彎輥缸均由 4個獨立的內置式液壓缸 和 1個特制的 T 形導向塊組成, 活塞桿頭部采用球 面鉸接結構, 內部液壓油路交錯布置。一方面, 彎 輥缸要實現復雜結構的有效組裝, 很大程度上會降 低自身強度和承載能力; 另一方面, 彎輥缸又要求 具有足夠的強度, 以承受巨大的彎輥力和多變的載 荷沖擊, 增加了彎輥缸設計、 制造的難度。荷載 多變。該彎輥塊采用液壓伺服系統控制, 選用 46#抗 磨液壓油, 油溫控制在 (45±5 , 油液清潔度達 NAS5級, 其系統壓力根據軋制工藝需要的平衡和彎 輥力不同, 在 731.5MPa 動態變化。

7、足夠的彎 輥承載能力。在滿足復雜結構前提下, 必須能夠承 受最大 31.5MPa 的工作油壓, 考慮到軋制過程中的 負載沖擊, 設計要求能夠承受最大 35MPa 的瞬間沖濟鋼寬厚板軋機彎輥缸國產化改造宋 英 玲(濟南鋼鐵股份有限公司 裝備部, 山東 濟南 25010172擊油壓載荷。因此, 對彎輥缸的材質、 工藝要求極 為嚴格。3 國產化設計方案。首先熟悉 SVAI 提供的原 理圖, 明確其工作原理, 確保原有的技術性能參數 和應用原理與在機用彎輥缸一致。其次進行解體 測繪, 精確測量零部件的尺寸和精度, 以確保這些 備件的機械安裝配合尺寸、 連接油口尺寸必須與在 機用的部件完全一致。再結合現

8、場工況條件, 參照 冶金重載液壓缸技術標準和精品液壓缸技術條件 等國標和行業標準進行國產化設計, 精心繪制出彎 輥塊的原理圖、 總裝配圖和零部件圖。一方面, 彎 輥缸作為工作輥平衡缸, 使工作輥與支承輥緊密配 合, 防止打滑損傷輥面; 另一方面, 作為改善軋制能 力和性能的彎輥缸, 根據軋制成分、 性能的不同, 需 隨時調整和改變彎輥力的大小, 進而控制和改善軋 制鋼板的板型, 消除鋼板應力集中造成的波浪、 飄 曲等表面缺陷。彎輥缸位于上、 下工作輥軸承座之 間, 直接承受較大的軋制沖擊載荷、 彎輥力、 竄輥力 和軋制彈跳負載, 載荷復雜、 多變。軋制不同成分、 性能的鋼板, 竄輥在軋制道次間

9、每一道次都需調 整。其中, 彎輥力和軋制彈跳負載為上下軸向負 載, 軋制沖擊載荷為軋制方向徑向沖擊載荷, 竄輥 力為橫向水平徑向載荷。同時, 國產化設計過程中 還要重點考慮知識產權侵權問題。既要尊重原設 計, 又要在原設計的基礎上保證原理相同、 功能相 同, 但內部結構略有差異。根據彎輥缸的特點, 借鑒同類型設備國產化的 經驗, 國產化改造方案主要包括以下幾方面:1 彎 輥缸缸體、 T 型塊粗加工后采用退火處理工藝, 材質 要 求 屈 服 強 度 700MPa, 抗 拉 強 度 8801180MPa, 最小伸長率 12%, 軸向 20軸向最小沖擊值1830J/cm2。2 彎輥缸球面墊、 調心桿

10、球面和斷頭 球面必須采用調質熱處理工藝, 硬度 HRC 5258, 深度2mm, 球面研磨接觸面積75%。3 彎輥缸 球面墊和端頭抗拉強度1150MPa, 屈服強度 1050MPa, 伸長率>10%, 沖擊值>60J/cm2。4 彎 輥缸活塞及活塞桿調質處理, 表面鍍鉻和鎳, 硬度 HRC 60。5 彎輥缸摩擦板及襯板必須為進口復合 合金耐磨板 CORC-g, 復合合金耐磨層厚度為總厚 度的 25%, 硬度為 HRC 6062, 防水性能良好。6 彎輥缸所用的全部密封選用 MERKEL、 洪格爾、 寶 色霞板等原裝進口產品。7 所有承壓及受力焊縫 全部進行超聲波探傷, 消除焊縫應力

11、 (最高達到 90%以上 , 以提高焊縫疲勞強度。8 彎輥缸螺栓采用 12.9級的高強度螺栓, 力矩均勻預緊, 可靠防松。除 特殊說明外, 所有螺紋連接均涂樂泰膠水 243。9 彎輥缸裝配必須干凈, 缸內不得殘留任何加工鐵屑、 雜質, 清洗油液清潔度檢測要求達到 NAS5級以上。4國產化改造應用效果根據上述改造方案, 濟鋼委托天津優瑞納斯液 壓機械有限公司承制彎輥缸國產化技術改造, 合同 價格比進口產品降低 48.5%, 4件彎輥缸共降低成本 660萬元。國產化改造后的彎輥缸, 機械安裝配合 尺寸、 連接油口尺寸等與在機用的部件完全一致, 與進口彎輥缸具備互換性。機械 (物理 性能符合 國產化

12、改造設計的技術要求, 達到了軋機要求的軋 制能力和性能, 進而很好地控制和改善了軋制鋼板 的板形。經過半年的使用實踐經驗證明, 該彎輥缸 完全符合現場技術要求, 質量合格, 性能穩定, 壽命 與進口件相當。(上接第 71頁 為1000mm 棱形膠面傳動滾筒, 增 大了皮帶與滾筒之間的摩擦力, 減少了皮帶打滑現 象。在管帶機機尾卷管段、 機頭展開段安裝防雨 棚, 減少了隨皮帶進入皮帶各驅動滾筒的雨水量, 減小打滑的可能性; 同時, 在機頭防雨棚區安裝壓 縮空氣管道, 分段設噴頭吹掃皮帶, 以加快雨水的 蒸發, 降低打滑的概率。3應用情況采取系列改造措施后, 管帶機液壓系統油壓由 偏高 (1921MPa 趨于正常 (1214.5MPa , 月平 均故障率由 7