莱钢620mm热轧带钢立辊轧机整体改造与优化

【摘 要】随着热轧窄带钢产品市场竞争的日趋激烈，产品的规格向超宽超薄方向发展。620mm热轧窄带钢宽度的最后控制主要由FE1立辊轧机来实现，原设计FE1立辊轧机只能轧制宽度小于400mm的带钢，在轧制超过400mm的带钢时，必须另外准备小辊径轧辊，这样就增加了备件成本和工人的劳动强度。通过对FE1立辊轧机液压系统改造及机械系统优化，对设备进行适应性改造，从而拓展产品规格和提高产品质量。

【关键词】立辊轧机 液压系统 机械系统 规格 质量

1 前言 莱钢620mm热轧窄带是全国第一条全连续式热轧窄带钢生产线，随着热轧窄带钢产品市场竞争的日趋激烈，产品的规格向超宽超薄规格发展。620mm热轧窄带钢宽度的最后控制主要由FE1立辊轧机来实现，如何提高FE1立辊轧机的设备工作能力，适应生产实际需要，是我们研究的重点。通过对FE1立辊轧机液压系统改造及机械系统优化，对设备进行适应性改造，从而拓展产品规格和提高产品质量。

2 FE1立辊轧机制约生产的因素

（1）带钢带材宽度的最后控制主要由FE1立辊轧机来实现，其两辊中心距是由四个伺服侧压液压缸（220/160*140）控制，原设计FE1立辊轧机两辊中心距为670-950mm，轧辊直径尺寸为500-550mm，用最大辊径轧辊只能轧制宽度规格小于400mm的成品带钢，但实际生产中超过400的产品规格很多，在轧制超过400宽度的成品带钢时，必须另外准备小辊径轧辊，这样就增加了工人劳动强度和备件成本，增多了换辊时间，已不能满足实际生产的需要。

（2） FE1立辊轧机传动形式由一电机为原动机，带动两个减速箱通过低速轴、水平轴、立轴伞齿带动立辊转动，两减速箱之间通过高速轴传动，原FE1高速轴为三段，中间由两个联轴器连接，易损坏发生故障，且两轴承座在FE1轧机牌坊内，工作环境恶劣，困难，轴承损坏率较高，更换困难。

（3） FE1立辊轧机两立辊为工作辊，由液压缸来控制，其中一个工作辊为由定值液压缸控制的定值辊。另一个为由伺服液压缸控制的伺服辊。伺服液压缸利用位移测量数据调节活塞杆的行程，从而达到控制两立辊之间距离。轧钢时在调整好两立辊辊缝后，液压缸长时间不动作，所需流量补充非常少，电液换向阀大部分时间在零位状态，因为原液压系统设计时没有蓄能器，既没有保压补充流量的设备，所以泵、电机一直在启动状态，油液通过溢流阀又回油箱，做无用功，这样造成油温升高，浪费大量的电能，泵一直在启动状态对泵的寿命存在一定的影响，系统没有蓄能器将不能吸收泵的脉动和回路上的液压冲击，使伺服缸调节辊缝精度不稳定，直接影响了带材的宽度质量。

3 FE1立辊轧机整体改造与优化主要内容

（1）重新设计液压缸，考虑改变行程及最大回程时缸杆伸长度和安装位置的改变，增加缸的行程由140增加到200，侧压液压缸均整体外移60mm，这样立辊箱的中心距就在670-1070范围内，不管大辊径还是小辊径轧辊，均能轧制170-450宽度规格的产品。通过重新设计改造后FE1立辊轧机侧压缸型号为：220/160×200。

（2）FE1高速水平轴由三段改为一段，取消原轴中间的两个联轴器，并将轴承座底座外移至轧机牌坊外侧，改善了工作环境，并利用集中干油系统自动打油，轴承损坏率减至最低，降低了成本费用，且方便更换。

（3）重新设计原液压系统，在原系统的基础上增加蓄能器，压力继电器，使泵在一定压力范围内启停，即在系统设计压力下限时启泵，在压力上限时停泵，在工作压力范围内利用蓄能器补充流量压力损失，这样既可避免泵、电机一直在启动状态做无用功，提高使用寿命散发多余的热量，也节约了电能，还可利用蓄能器吸收泵的脉动和回路上的液压冲击，提高伺服缸辊缝调节精度的稳定性，保证带材的宽度质量。

1）选择蓄能器蓄能器起保压补充油液损失的作用：

V=∑Ai・Li・K-QpT V，蓄能器有效面积 Li 液压缸的行程 0.14m 油液损失系数 k=1.2 Qp液压泵供油压力 动作时间T=2s V=∑Ai・Li・K-QpT，V=4×1/4×π×D?×0.14×1.2-1.84×2 =21.82L

据此选择蓄能器NXQ2―L25/31.5―H， 选择蓄能器安全阀组为：AJF-H3 25L-F M60×2 选择压力继电器：HED50-1-2X/350Z14

2）验算系统性能：

验算系统压力损失：

P=P1+P2+P3 （P1―沿程阻力损失，P2―局部阻力损失 P3―阀类元件阻力损失）

①计算沿程阻力压力损失 P1：

系统中最长的管子，内径d=25mm.长L=15m，通过流量1.84L/s，选择L-HM46#液压油，工作温度下的粘度γ=44×10-6O/s 密度ρ=900kg/m3 管内流速V=Q/1/4×π×d2=3.7m/s雷诺数：Re=Vd/γ==2102 因2000

P1=λ×（L/d）×（V2/2） ×ρ=0.11MP

②计算局部压力损失P2：

P2=ζ（V2/2） × P3×ρζ为局部阻力系数 取ζ=0.3 P2=0.0018MP

③阀类元件压力损失：

P3=Pn×（q/qn）2 Pn为额定压力损失q为实际流量 qn为额定流量，由于Pn，q，qn相对都较小。所以P3较P1+P2可忽略不计

所以 P=P1+P2+P3=0.1118MP

3）系统效率计算：

η=Pmo/Ppi=（P―P）×Q/Pp×Qp=82.4% （Pmo为执行元件输入功率 Pmo=P―P Ppi为液压泵输入功率）液压系统传动效率一般在75%―85%左右，此系统效率82.4%属于正常。

4 效果评价

带钢FE1立辊轧机整体改造与优化运行至今，各项功能与技术参数指标均达到了改造的预期效果，提高了FE1立辊轧机的设备工作能力，解决了生产中的问题，使其满足节奏加快与规格变化的生产实际，节约了大量的备件成本和电耗，降低了职工劳动强度，提高了生产效率。