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2026-08-04
段雪飛
（河北鋼鐵集團宣鋼公司型棒廠）
摘 要：介紹了宣鋼型棒廠連軋中型生產(chǎn)線平立轉(zhuǎn)換軋機主傳動改造實踐，將平立轉(zhuǎn)換軋機主傳動由共用一臺電機的傳動方式改為平/立減速機分別由電機驅(qū)動的獨立傳動方式，從而有效根除了原立軋機滑塊磨損嚴重及頻繁燒軸承的故障，實現(xiàn)型鋼與圓鋼的共線生產(chǎn)。
1 前言
河北鋼鐵集團宣鋼型棒廠型材生產(chǎn)線2006年10月開工建設(shè)，2007年6月投產(chǎn)，該生產(chǎn)線設(shè)計年生產(chǎn)能力為70萬t，產(chǎn)品主要包括10#～28#槽鋼、8#～20#角鋼、10#～25#工字鋼和U18～U29礦用鋼及Φ50～110mm圓鋼，主要鋼種為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼。
型材生產(chǎn)線全線共13架軋機，均由交流變頻電機單獨傳動，其中粗軋機組由兩立兩平和一架平立轉(zhuǎn)換共5架軋機組成(Φ800mm×3+Φ700mm×2)；精軋機組由4架水平軋機和4架平立轉(zhuǎn)換軋機共8架軋機組成(Φ700mm×8)。粗軋前3架主電機功率為600kW，精軋后4架主電機功率為1200kW，其余6架均為900kW。所有軋機均為高剛度無牌坊短應(yīng)力線軋機，配套減速機均為南高齒產(chǎn)品。其中，第5、7、9、11、13等5架軋機為平立轉(zhuǎn)換軋機，每架軋機主傳動配置為電機—立式平軋減速機(帶撥叉轉(zhuǎn)換裝置)—臥式立軋減速機(通過斜軸與立式平軋減速機連接)—軋機。水平軋制時電機通過立式平軋減速機(撥叉在平軋位置)直接傳動軋機，立式軋制時電機通過立式平軋減速機(撥叉在立軋位置)、臥式立軋減速機傳動軋機。
2 平立轉(zhuǎn)換軋機主傳動存在問題
平立轉(zhuǎn)換軋機主傳動布置方式為主電機與平軋減速機通過鼓型齒聯(lián)軸器連接，平軋減速機與水平狀態(tài)時的平立轉(zhuǎn)換軋機連接、立軋減速機與立式狀態(tài)時的平立轉(zhuǎn)換軋機連接，平軋減速機與立軋減速機通過與水平方向呈35°角的鼓型齒聯(lián)軸器連接(見圖1)。在平軋減速機的輸入軸上裝有兩齒輪和一齒式離合器，兩齒輪通過軸承組與軸聯(lián)接，離合器的外套(內(nèi)齒套)與固定在箱體上的撥叉機構(gòu)聯(lián)接(見圖2)。當(dāng)撥叉將外套撥至軸伸端齒輪的聯(lián)接齒工位時，電機的扭矩向下傳遞，平軋減速機工作實現(xiàn)平軋生產(chǎn);反之，當(dāng)撥叉將外套撥至非軸伸端齒輪的聯(lián)接齒工位時，電機的扭矩向上傳遞，通過平軋減速機的介軸和斜連接軸驅(qū)動立軋減速機工作實現(xiàn)立軋生產(chǎn)。在國內(nèi)平立轉(zhuǎn)換軋機上，此種傳動方式是首次應(yīng)用在宣鋼連軋中型生產(chǎn)線上，在國外也未見報道。
平軋減速機通過撥叉切換扭矩傳遞來實現(xiàn)平立軋制的傳動方式在理論上是成立的，但由于平軋減速機斜軸兩端的螺旋傘齒輪嚙合產(chǎn)生的軸向力、齒形離合器工作時產(chǎn)生的軸向力、以及立軋時扭矩傳遞環(huán)節(jié)多、平軋減速機高寬比大等產(chǎn)生的振動等因素造成齒式離合器脫齒嚴重，致使撥叉在離合器滑槽中的滑塊側(cè)向受力太大造成快速磨損及高速軸承的燒損，由于減速機體積大，天車與其距離小，拆裝只能外雇200t吊車，一臺減速機檢修恢復(fù)耗時兩天。頻繁檢修對生產(chǎn)造成很大影響，基本使立式軋制生產(chǎn)中斷。在連軋中型工程產(chǎn)量設(shè)計中，圓鋼年產(chǎn)量12萬t，不徹底解決平立轉(zhuǎn)換軋機立軋時的平軋減速機撥叉問題就不能進行立軋生產(chǎn)，也就是連軋中型生產(chǎn)線僅僅能維持角鋼槽鋼的生產(chǎn)，不能進行圓鋼的生產(chǎn)。因此，通過對平立轉(zhuǎn)換軋機主傳動進行技改恢復(fù)立軋傳動功能，是連軋中型生產(chǎn)線實現(xiàn)設(shè)計既有的圓鋼生產(chǎn)能力的關(guān)鍵點。
3 平立轉(zhuǎn)換軋機主傳動改造實踐
由于連軋中型生產(chǎn)線平立轉(zhuǎn)換軋機采用平軋減速機中撥叉機構(gòu)來切換平軋立軋功能，而且平軋減速機與立軋減速機采用斜軸聯(lián)結(jié)的方式?jīng)]有應(yīng)用先例，因此在既要考慮解決問題又要考慮盡快恢復(fù)生產(chǎn)的雙重要求下，解決難度很大。經(jīng)過多方面的研究，型棒廠確定了先恢復(fù)生產(chǎn)、后詳細摸索徹底解決方案的思路。一方面進一步分析論證尋求徹底解決問題的方案，另一方面積極采取臨時應(yīng)急措施恢復(fù)生產(chǎn)。
3.1 臨時應(yīng)急措施
(1)在立軋生產(chǎn)圓鋼時，將5臺平立轉(zhuǎn)換軋機立式平軋減速機撥叉上的滑塊(撥動離合器外套的銅質(zhì)撥塊，裝在叉頭處，一頭一件，位置在離合器外套的滑槽中)改為同質(zhì)的能夠繞其軸旋轉(zhuǎn)的軸套，使滑塊與滑槽的滑動摩擦變?yōu)樾D(zhuǎn)軸套與滑槽的滾動摩擦以期減緩撥叉故障，改后具有一定效果但軸套仍易磨損。
(2)在單純改撥叉滑塊效果不理想后，確定了將平軋減速機帶離合器的輸入軸代以雙聯(lián)齒輪的輸入軸，即不帶離合 器及撥叉機構(gòu)的輸入軸的應(yīng)急措施。這種辦法，因輸入軸上的兩齒輪同時上下傳遞扭矩，平軋立軋減速機同時運轉(zhuǎn)。5臺平立轉(zhuǎn)換軋機平軋減速機改為雙聯(lián)齒輪后，輸入軸或其上軸或其下軸的軸承燒損更為嚴重。為了解決軸承問題，將平軋減速機更換大游隙軸承并作詳細檢修。此次處理后仍不能解決燒軸承問題,最終，拆掉平軋減速機與立軋減速機間的斜軸，使電機只帶動平軋減速機傳動進行平軋(型鋼)生產(chǎn)。
3.2 新方案的確定與實施
(1)對原軋機主傳動進行了振動測試研究，探究平軋減速機箱體剛性與斜軸傳動對撥叉滑塊問題和軸承問題的影響，以期對徹底解決問題尋求幫助與指導(dǎo)。①脫開立軋減速器，對平軋減速器分空載和過鋼兩種工況進行測試，以了解平軋減速器正常工作時的振動情況;②用“撞鐘”錘擊法測試平軋減速器的低階自振頻率判斷平軋減速器箱體剛度;③針對平立聯(lián)動空載試車起機時，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速的80%左右時振動大，斜聯(lián)結(jié)軸兩端軸承溫度高情況，分50%、65%、70%、80%和90%五個轉(zhuǎn)速平臺進行測試來分析。如圖3所示，測點D位于箱體電機側(cè)的第四級和輸出級之間。測點M位于箱體電機側(cè)的平立轉(zhuǎn)換軸所處高度的箱體外側(cè)。測點D和M各安裝一個三軸向ICP加速度傳感器，X、Y、Z三個方向同時測量。測點U位于箱體頂部，傘齒級的上軸承處，沿局部坐標(biāo)系的X和Z向(即斜軸的兩個正交的徑向)分別布置兩個單向ICP加速度傳感器。如圖4所示，測點D位于立式平軋減速器電機軸上方電機側(cè)，安裝一個三軸向ICP加速度傳感器測量該點總體坐標(biāo)X、Y、Z三向振動加速度;測點M位于斜軸下方、立式平軋減速器頂部，安裝兩個單向ICP加速度傳感器，測量局部坐標(biāo)X、Z向振動加速度;測點U位于斜軸上端、臥式立軋減速器箱體上，安裝另一個三軸向ICP加速度傳感器測量該點局部坐標(biāo)下X、Y、Z三向振動加速度，X、Z為斜軸徑向，Y為斜軸軸向。測試分析結(jié)論為:立式平軋減速器箱體結(jié)構(gòu)存在共振、斜軸振動較大。
（2）為了尋找徹底解決的方案，型棒廠與高校的專家教授經(jīng)過研究提出兩個局部改造的解決方案。其一，解決齒式離合器脫齒的方法可采用帶有防脫機構(gòu)的齒式離合器，但脫齒軸向力難以計算不易設(shè)計成功，從而也難以確定問題解決的成功與否。其二，采用去掉離合器的撥叉機構(gòu)代之兩個哈弗(half)定位的方式(見圖2、圖5)，但需在箱體上靠近輸入軸兩端的位置開尺寸很大的人孔，用以當(dāng)離合器外套對應(yīng)兩個工位(平軋、立軋)時拆裝兩個哈弗。此種方式不足之處是，人孔削弱平軋減速機的剛度惡化傳動效果;再者，平立轉(zhuǎn)換軋機轉(zhuǎn)換時1臺減速機需4位鉗工拆裝兩個哈弗(half)，若5臺平立轉(zhuǎn)換軋機轉(zhuǎn)換需20位鉗工同時工作，顯然此種解決辦法也無法實施。
（3）在局部方案難以解決問題情況下，結(jié)合測振結(jié)果考慮，決定采用“斜軸支撐及箱體加固方案”(見圖6)、“單獨錐齒箱垂直傳動方案”(見圖7)和平/立減速機單獨傳動方案等。
“單獨錐齒箱垂直傳動方案”技術(shù)成熟，但增加錐箱基礎(chǔ)無法實現(xiàn);“斜軸支撐及箱體加固方案”可以減小主傳動的振動，有利于改善離合器的撥叉脫齒及軸承燒損情況，但仍難以量化撥叉脫齒的程度也不能確保軸承不再燒損，風(fēng)險系數(shù)大，不宜實施。采用平/立減速機分別由電機驅(qū)動的獨立傳動的方案顯然技術(shù)成熟，該方案包括以下內(nèi)容:5#、7#、9#、11#、13#平立轉(zhuǎn)換軋機在平/立軋之狀態(tài)分別采用單獨電機－減速機驅(qū)動，立軋電機沿軋線方向布置;平/立軋機電機的供電及控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換采用手動切換方式，確保安全可靠;11#、13#立軋電機仍采用雙繞組電機，5#、7#、9#新增的電機均采用雙繞組/單繞組可以互相切換的方式;立軋減速機進行改造，縱向斜軸輸入改為側(cè)向水平軸輸入、螺傘齒輪改為正交嚙合、箱體增設(shè)加強筋;平立轉(zhuǎn)換軋機平軋減速機改造(去掉輸入軸上部軸系)。
由平/立減速機共用一臺電機的傳動方式改為新型的平/立減速機電機單獨傳動后，扭矩傳遞環(huán)節(jié)的減少，加之沒有了螺傘齒輪、離合器產(chǎn)生的軸向力，平軋減速機的軸承的承載情況有了較大的改善，燒軸承問題也相應(yīng)解決。也就是說，新型主傳動形式完全滿足了平立轉(zhuǎn)換軋制的需要。
4 結(jié)語
平立轉(zhuǎn)換軋機主傳動改造完成后，設(shè)備運行正常，平立轉(zhuǎn)換軋機既能平軋生產(chǎn)又能立軋(圓鋼)生產(chǎn)。平立轉(zhuǎn)換軋機在平軋、立軋狀態(tài)分別采用單獨電機－減速機驅(qū)動的方式，目前在國內(nèi)其它平立轉(zhuǎn)換軋機上尚無應(yīng)用，可為其它型鋼平立轉(zhuǎn)換軋機改造作為借鑒，推廣前景廣闊。
來源：《河北冶金》
（版權(quán)歸原作者或機構(gòu)所有）
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