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进口摩根型高速线材预精轧机和精轧机设备国产化实践 成西平 （广州市广园机械设备有限公司）摘要
国内高速线材的发展，引进了一批进口高速线材轧机，分析研究了摩根型高速线材预精轧机组和精轧机组的设备结构特点，抓住关键部件，制订了国产化的技术方案，实现了预精轧机组的传动箱、辊箱的开发成功和精轧机辊箱和锥箱的开发成功，开拓了市场，满足了高线厂家的生产急需。关键词进口摩根型预精轧机精轧机设备国产化０、前言
摩根型高速线材轧机已发展到第五、第六代，设计速度高达１４０ｍ／ｓ，其预精轧机组、精轧机组是当今世界高速线材轧机设备中最先进的设备之一，运行稳定可靠，轧制的线材质量好。因此，国内引进的高速线材轧机的厂家中很多都选用摩根型高速线材预精轧机组、精轧机组。广园机械设备有限公司（原广园科技有限公司）在前几年正确分析高速线材轧机备件市场，果断决策开展达涅利型高速线材轧机备件和辊箱国产化的同时，于２００４年３月开始对进口的摩根型五代预精轧机和精轧机辊箱从零部件的转化、研制，进行国产化设计开发，于２００５年１０月份生产出合格的产品，分别送给包钢、韶钢的高速线材厂上机试用，均一次上线试用成功，并运行良好，获得了钢厂的好评。在预精轧机、精轧机零部件成功的基础上，总结达涅利机型精轧辊箱开发成功经验，广园公司组织了对预精轧机、精轧机整体辊箱的技术开发攻关，抓住关键零部件，即辊箱箱体、螺旋伞齿轮、偏心套、轧辊轴、面板、油膜轴承等技术开发，组织力量进行技术攻关，从而获得了成功二在２００５年１０月零部件上机试用成功的基础上，２００５年末，１０”预精轧辊箱在包钢进口摩根五代预精轧机上试用又获成功，２００６年７月广园公司开发的预精轧锥箱（传动箱）和辊箱一起同时在韶钢高速线材厂预精轧机上试用成功。６”、８”精轧机辊箱研发也获得了成功，广园公司研制的摩根型五代预精轧机辊箱、传动箱和精轧机６”、８”辊箱已准备批量投入国内高速线材轧机备件市场。在满足高速线材厂家需求的同时，也促进了广园公司技术的发展和经济效益的提高。１、摩根型五代预精轧机、精轧机辊箱的结构特点和技术性能要求１．１摩根型五代预精轧机的结构特点
高速线材生产线随着轧制速度的不断提高和用户对线材成品尺寸精度和质量要求的不断提高，从上个世纪的七十年代开始，在精轧机前设置了４～６架预精轧机。预精轧机的出现，在工艺线上增加了活套的数量，从而使进入精轧机的轧件尺寸精度和质量都得到了很大的提高，这样就保证了精轧机出口产品的尺寸高精度（≤±Ｏ．０８ｎ姗）和高质量，满足用户的需求。摩根型五代预精轧机的结构型式有平一立交替布置的，也有Ｖ型布置的，国内高速线材厂家大多采用平一立交替布置型结构，由辊箱与水平、立式传动箱组成，称为无扭无张力悬臂辊式预精轧机。摩根型五代预精轧机 ’具显著的结构特点：
（１）悬臂辊环式结构。辊环通过锥套与轧辊轴的上端连接。
（２）辊箱为插入式结构，机架由辊箱和齿轮箱组成。辊箱由箱体和面板组成。面板与齿轮箱连 １６５接，箱体内装有偏心套机构，用来调整辊缝。
（３）辊缝调整机构是由一根带左右丝扣的丝杆和螺母组成。旋转丝杆使两组偏心套相对旋转，从而使两根轧辊轴相对轧制中心线作对称移动实现辊缝调节，保持原有轧制中心线和导卫的位置不变。
（４）水平机架的齿轮箱内由输入轴和同步齿轮轴组成，立式机架的齿轮箱传动系统比水平多了一对螺旋伞齿轮，用来改变传动方向和调速比，其余部分与水平机架相同。 ，
（５）机架间设置活套，活套为立式活套，焊接结构，活套由活套扫描器进行套量的调节控制，实现无张力轧制。１．２摩根型五代预精轧机辊箱的技术性能要求
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根据工艺线对预精轧机的要求。要求预精轧辊箱必须具备的技术性能是：
（１）抗冲击负荷。高速线材生产线中的预精轧机组位于中轧和精轧机组中间，出口架速度一般在１０～２５ｍ／ｓ，中轧来的轧件截面较大，这样大的线速度，势必造成较大的冲击负荷。要求预精轧机辊箱必须能抗冲击负荷。
（２）传动平稳。在生产中，预精轧机组要求传动很平稳，无振动和噪声，保证供精轧机半成品轧件尺寸精度均匀稳定。
（３）制造要求高精度。要求辊箱能抗冲击负荷和传动的平稳，必须要求零部件制造高精度，质量的高水平，安装调试的高水平。要保证辊箱的技术性能要求，满足工艺、设备的需要，完全要取决于制造和安装调试的精度。１．３摩根型五代精轧机辊箱的结构特点
摩根型高速线材轧机在全世界的高速线材领域一直占着主导地位，是因为摩根公司在高速线材的工艺和装备技术上持续不断地改进和提高，使摩根型高速材轧机已发展到第五代，并且又在研制第六代摩根型高速线材轧机。国内引进的和国产的摩根型高速线材轧机第五代水平的占多数。广园公司分析研究认为摩根型五代高速线材精轧机辊箱具有其显著的结构特点： （１）抗挠曲变?蔚慕峁股杓啤ＤΩ臀宕跸涞慕峁股杓疲攵孕墼谠剖笔芰Ψ⑸忧湫蔚氖导剩谠踔嵘辖哟ビ湍ぶ岢辛酱Σ捎米睹娼峁梗纾浮惫踔嵩冢?１６５册油膜轴承接触面采用锥度为Ｏ。４’１８”，在①ｌＯｌｍｍ油膜轴承接触面采用的锥度为Ｏ。２’８．９２”。这样的结构设计提高－Ｊ’车Ｌ辊轴在轧制受力时抗挠变形的能力，也就提高了辊箱的承载能力。
（２）辊箱采用插入式结构。摩根型五代、六代精轧机组由于全部改为Ｖ型布置，为了拆卸方便，将原来的钟罩式辊箱结构改为面板和插入式辊箱结构，与其预精轧机辊箱一样（见图４）。不仅拆卸方便，而且所需的流体如油、水、气等均通过面板上的钻孔进入各自位置，减少了轧辊周围的配管，便于事故的处理。并且为进一步改进锥齿箱的结构设计创造了条件。
（３）改进轧辊轴颈的密封结构。摩根型五、六代精轧辊箱在辊轴轴颈的密封处加一偏心板，使密封圈的中心始终与轧辊轴的中心重合，这样有利减少密封圈的磨损。摩根型五代精轧机辊箱的技术性能要求１．４高速线材精轧机辊箱的技术性能要求是：
（１）高速。摩根型高速线材精轧机组的设计速度已高达１４０ｍ／ｓ，轧制保证速度达１２０Ｍ／ｓ（指轧制①５．５ｍ线材时末架轧辊的线速度。）辊箱必须满足这一高速的技术要求。
（２）重载。高速线材精轧机组由于轧制速度高，金属在轧制过程中的变形速度快，要求轧机必
１６６须能承受高负荷。同时，由于近几年工艺制度的改变，末架出口线材的直径不断地增加，现在已增大到０９．５衄，这样又带来了轧机负荷的增加。摩根五代精轧机超重型机组８”辊箱的负荷已达到２８５ＫＮ，６”箱箱达到了１６０ＫＮ。因此，与精轧机组配套的主电机功率均在６０００ＫＷ左右，有的甚至高达６８００ＫＷ． （３）高精度。由于高速、重载对精轧机的整体结构要求制造和安装联接的精度必须高，传动平稳，无振动，无噪音。这就要求精轧机辊箱零部件的加工、组装精度必须高，同时要保证与传动锥箱安装结合的精度达到技术要求．２、总结经验，抓住关键，分类攻关突破
广园公司在总结达涅利型高速线材精轧机６”、８”辊箱国产化开发成功的基础上，组织力量开展对进口摩根型五代预精轧机、精轧机备件和辊箱的国产化攻关，进展比较顺利。摩根型五代高速线材轧机的预精轧机和精轧机主要由传动箱和辊箱组成，其关键的零部件是传动箱的箱体和格里森螺旋伞齿轮，辊箱的箱体、面板、偏心
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套、轧辊轴、８字板、油膜轴承等关键零部件组成。我公司由于有了开发达涅利型高速线材精轧机６”、
８”成功经验，于是组织工程技术人员分析、研究摩根型五代预精轧机、精轧机的结构特点，关键零部件的加工工艺，然后进行了分类，组成了偏心套、传动箱和辊箱的箱体和面板、格里森螺旋伞齿轮和轧辊三个攻关小组，开展了摩根型５代高速线材预精轧机、精轧机零部件和辊箱的国产化攻关。２．１偏心套的设计研制 偏心套的功能是悬臂式轧机用来调整辊环位置的轴承座装置，由前、中、后三件组成。所谓偏心套是其内孔与外圆为不同心圆。偏心距预精轧为１８±０．Ｉｍ，６Ⅳ、８”精轧机的偏心距分别为１０±０．０５咖、１５±０．０５ｍ，偏心套加工要求的精度高，前、后端的内孔和外圆的同轴度要求控制在０．Ｏｌｉｎ以内。在工作中要承受轧制的冲击负荷，和大的ＳＬ锖’Ｊ负荷。技术攻关组通过对工况的分析和轧制力、承载力的计算，选择ＺＧ３５ＣｒＥｏ作为偏心套的加工材料，并按照前、中、后三件不要求各套互换为设计原则，制订加工工艺和设计工装、夹具及检具。先后设计制造工装夹具、检具２０多套。其加工的工艺流程和使用的设备如下：
铸造毛坯一退火一检验一粗车（Ｃ６２０）一粗铣（ＢＩ－４００）一调质一半精车（Ｃ６１８０）一钳（划线）一精铣（ＢＩ一４００）一钳（钻孔，用模具Ｚ３０５０Ｘ
１６／１）一组合一精车（模具、Ｃ６１８０）一粗磨外圆（模具、ＭＱｌ３５０Ｂ）一粗磨内孔（模具、Ｈ０５６）一数控镗（模具、ＴＢ６ｌｌｌＢ）一数控铣（模具、Ⅺ诅５０４０Ａ／Ｃ一精磨外圆（模具、ＭＱｌ３５０Ｂ）一精磨内孔（模具、Ｈ０５６）一钳一检验。
在试制第一件偏心套时发现：磨内孔时，在机床上工件未从夹具中取出时测量，数据符合图纸要求，当工件从夹具中取出后，发现偏心套的前端发生椭圆变形，其变形量在０．０５～Ｏ．０８ｍｍ，不符合工艺的要求。经分析，是磨内孔夹具的夹紧方式和装配间隙过小引起的。通过对其夹紧结构的改进和装配间隙的调整，再加工出来的偏心套就完全符合图纸及工艺要求。２．２传动箱、辊箱的箱体和面板的设计研制
预精轧传动箱和辊箱的箱体广园公司均采用合金结构钢（１６Ｍｎ）板焊接件，面板采用４００ｒ锻件。箱体和面板的粗加工均为常规机械加工，使用普通机床即能达到工艺要求。但是，精加工时，必须保证箱体和面板上偏心套的安装轧的同轴度、中心距，以及面板和传动箱连接销孔与偏心套的位置度，传动箱箱上格里森螺旋伞齿轮安装孔的垂直度及与辊箱箱体、面板连接销孔的加工等均为难题。采用五轴联动加工中心进行加工，从而解决了箱体和面板加工的技术难题，保证了开发研制的顺利 １６７进展。２．３格里森螺旋伞齿轮和轧辊轴的设计研制
格里森螺旋伞齿轮和轧辊轴均为硬齿面加工，在工作时有交变冲击负荷的作用，必须选择低碳合金结构钢作坯料，对材料的质量要求十分严格，不允许有ｄ＞２当量的杂质和气孔、裂纹的存在。对齿面进行渗碳高频淬火处理，才能满足功能的需要．广园公司为了严把材料的质量关，直接与钢厂签订技术协议，要求电炉炼钢和炉外精炼，并严格控制钢质成份，批量购进原料，再委给锻造厂进行锻造加工。 格里森螺旋伞齿轮齿形公差要求相当高，目前，广园公司的生产设备无法满足该产品的加工要求，即使在国内也仅有几家大型航空企业才具备此加工能力．因此，对格里林螺旋伞齿轮的研制，采取由我公司生产的精坯经检验合格后，提出加工的技术要求，再委给中南传动机械厂（３００厂）进行热处理和齿面等加工后返回我公司，由我们自己装配轴后做动平衡检测，使其达到动平衡精度等级的要求。
轧辊轴的加工难点主要在热处理和齿面的精加工。为此，广园公司特聘西安交赛尔
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进口摩根型高速线材预精轧机和精轧机设备国产化实践
