段雪飞

（河北钢铁集团宣钢公司型棒厂）

摘　要：介绍了宣钢型棒厂连轧中型生产线平立转换轧机主传动改造实践，将平立转换轧机主传动由共用一台电机的传动方式改为平/立减速机分别由电机驱动的独立传动方式，从而有效根除了原立轧机滑块磨损严重及频繁烧轴承的故障，实现型钢与圆钢的共线生产。

1　前言

河北钢铁集团宣钢型棒厂型材生产线2006年10月开工建设，2007年6月投产，该生产线设计年生产能力为70万t，产品主要包括10#～28#槽钢、8#～20#角钢、10#～25#工字钢和U18～U29矿用钢及Φ50～110mm圆钢，主要钢种为普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金结构钢。

型材生产线全线共13架轧机，均由交流变频电机单独传动，其中粗轧机组由两立两平和一架平立转换共5架轧机组成(Φ800mm×3+Φ700mm×2)；精轧机组由4架水平轧机和4架平立转换轧机共8架轧机组成(Φ700mm×8)。粗轧前3架主电机功率为600kW，精轧后4架主电机功率为1200kW，其余6架均为900kW。所有轧机均为高刚度无牌坊短应力线轧机，配套减速机均为南高齿产品。其中，第5、7、9、11、13等5架轧机为平立转换轧机，每架轧机主传动配置为电机—立式平轧减速机(带拨叉转换装置)—卧式立轧减速机(通过斜轴与立式平轧减速机连接)—轧机。水平轧制时电机通过立式平轧减速机(拨叉在平轧位置)直接传动轧机，立式轧制时电机通过立式平轧减速机(拨叉在立轧位置)、卧式立轧减速机传动轧机。

2　平立转换轧机主传动存在问题

平立转换轧机主传动布置方式为主电机与平轧减速机通过鼓型齿联轴器连接，平轧减速机与水平状态时的平立转换轧机连接、立轧减速机与立式状态时的平立转换轧机连接，平轧减速机与立轧减速机通过与水平方向呈35°角的鼓型齿联轴器连接(见图1)。在平轧减速机的输入轴上装有两齿轮和一齿式离合器，两齿轮通过轴承组与轴联接，离合器的外套(内齿套)与固定在箱体上的拨叉机构联接(见图2)。当拨叉将外套拨至轴伸端齿轮的联接齿工位时，电机的扭矩向下传递，平轧减速机工作实现平轧生产;反之，当拨叉将外套拨至非轴伸端齿轮的联接齿工位时，电机的扭矩向上传递，通过平轧减速机的介轴和斜连接轴驱动立轧减速机工作实现立轧生产。在国内平立转换轧机上，此种传动方式是首次应用在宣钢连轧中型生产线上，在国外也未见报道。

平轧减速机通过拨叉切换扭矩传递来实现平立轧制的传动方式在理论上是成立的，但由于平轧减速机斜轴两端的螺旋伞齿轮啮合产生的轴向力、齿形离合器工作时产生的轴向力、以及立轧时扭矩传递环节多、平轧减速机高宽比大等产生的振动等因素造成齿式离合器脱齿严重，致使拨叉在离合器滑槽中的滑块侧向受力太大造成快速磨损及高速轴承的烧损，由于减速机体积大，天车与其距离小，拆装只能外雇200t吊车，一台减速机检修恢复耗时两天。频繁检修对生产造成很大影响，基本使立式轧制生产中断。在连轧中型工程产量设计中，圆钢年产量12万t，不彻底解决平立转换轧机立轧时的平轧减速机拨叉问题就不能进行立轧生产，也就是连轧中型生产线仅仅能维持角钢槽钢的生产，不能进行圆钢的生产。因此，通过对平立转换轧机主传动进行技改恢复立轧传动功能，是连轧中型生产线实现设计既有的圆钢生产能力的关键点。

3　平立转换轧机主传动改造实践

由于连轧中型生产线平立转换轧机采用平轧减速机中拨叉机构来切换平轧立轧功能，而且平轧减速机与立轧减速机采用斜轴联结的方式没有应用先例，因此在既要考虑解决问题又要考虑尽快恢复生产的双重要求下，解决难度很大。经过多方面的研究，型棒厂确定了先恢复生产、后详细摸索彻底解决方案的思路。一方面进一步分析论证寻求彻底解决问题的方案，另一方面积极采取临时应急措施恢复生产。

3.1 临时应急措施

(1)在立轧生产圆钢时，将5台平立转换轧机立式平轧减速机拨叉上的滑块(拨动离合器外套的铜质拨块，装在叉头处，一头一件，位置在离合器外套的滑槽中)改为同质的能够绕其轴旋转的轴套，使滑块与滑槽的滑动摩擦变为旋转轴套与滑槽的滚动摩擦以期减缓拨叉故障，改后具有一定效果但轴套仍易磨损。

(2)在单纯改拨叉滑块效果不理想后，确定了将平轧减速机带离合器的输入轴代以双联齿轮的输入轴，即不带离合 器及拨叉机构的输入轴的应急措施。这种办法，因输入轴上的两齿轮同时上下传递扭矩，平轧立轧减速机同时运转。5台平立转换轧机平轧减速机改为双联齿轮后，输入轴或其上轴或其下轴的轴承烧损更为严重。为了解决轴承问题，将平轧减速机更换大游隙轴承并作详细检修。此次处理后仍不能解决烧轴承问题,最终，拆掉平轧减速机与立轧减速机间的斜轴，使电机只带动平轧减速机传动进行平轧(型钢)生产。

3.2 新方案的确定与实施

(1)对原轧机主传动进行了振动测试研究，探究平轧减速机箱体刚性与斜轴传动对拨叉滑块问题和轴承问题的影响，以期对彻底解决问题寻求帮助与指导。①脱开立轧减速器，对平轧减速器分空载和过钢两种工况进行测试，以了解平轧减速器正常工作时的振动情况;②用“撞钟”锤击法测试平轧减速器的低阶自振频率判断平轧减速器箱体刚度;③针对平立联动空载试车起机时，当转速达到额定转速的80%左右时振动大，斜联结轴两端轴承温度高情况，分50%、65%、70%、80%和90%五个转速平台进行测试来分析。如图3所示，测点D位于箱体电机侧的第四级和输出级之间。测点M位于箱体电机侧的平立转换轴所处高度的箱体外侧。测点D和M各安装一个三轴向ICP加速度传感器，X、Y、Z三个方向同时测量。测点U位于箱体顶部，伞齿级的上轴承处，沿局部坐标系的X和Z向(即斜轴的两个正交的径向)分别布置两个单向ICP加速度传感器。如图4所示，测点D位于立式平轧减速器电机轴上方电机侧，安装一个三轴向ICP加速度传感器测量该点总体坐标X、Y、Z三向振动加速度;测点M位于斜轴下方、立式平轧减速器顶部，安装两个单向ICP加速度传感器，测量局部坐标X、Z向振动加速度;测点U位于斜轴上端、卧式立轧减速器箱体上，安装另一个三轴向ICP加速度传感器测量该点局部坐标下X、Y、Z三向振动加速度，X、Z为斜轴径向，Y为斜轴轴向。测试分析结论为:立式平轧减速器箱体结构存在共振、斜轴振动较大。

（2）为了寻找彻底解决的方案，型棒厂与高校的专家教授经过研究提出两个局部改造的解决方案。其一，解决齿式离合器脱齿的方法可采用带有防脱机构的齿式离合器，但脱齿轴向力难以计算不易设计成功，从而也难以确定问题解决的成功与否。其二，采用去掉离合器的拨叉机构代之两个哈弗(half)定位的方式(见图2、图5)，但需在箱体上靠近输入轴两端的位置开尺寸很大的人孔，用以当离合器外套对应两个工位(平轧、立轧)时拆装两个哈弗。此种方式不足之处是，人孔削弱平轧减速机的刚度恶化传动效果;再者，平立转换轧机转换时1台减速机需4位钳工拆装两个哈弗(half)，若5台平立转换轧机转换需20位钳工同时工作，显然此种解决办法也无法实施。

（3）在局部方案难以解决问题情况下，结合测振结果考虑，决定采用“斜轴支撑及箱体加固方案”(见图6)、“单独锥齿箱垂直传动方案”(见图7)和平/立减速机单独传动方案等。

“单独锥齿箱垂直传动方案”技术成熟，但增加锥箱基础无法实现;“斜轴支撑及箱体加固方案”可以减小主传动的振动，有利于改善离合器的拨叉脱齿及轴承烧损情况，但仍难以量化拨叉脱齿的程度也不能确保轴承不再烧损，风险系数大，不宜实施。采用平/立减速机分别由电机驱动的独立传动的方案显然技术成熟，该方案包括以下内容:5#、7#、9#、11#、13#平立转换轧机在平/立轧之状态分别采用单独电机－减速机驱动，立轧电机沿轧线方向布置;平/立轧机电机的供电及控制系统转换采用手动切换方式，确保安全可靠;11#、13#立轧电机仍采用双绕组电机，5#、7#、9#新增的电机均采用双绕组/单绕组可以互相切换的方式;立轧减速机进行改造，纵向斜轴输入改为侧向水平轴输入、螺伞齿轮改为正交啮合、箱体增设加强筋;平立转换轧机平轧减速机改造(去掉输入轴上部轴系)。

由平/立减速机共用一台电机的传动方式改为新型的平/立减速机电机单独传动后，扭矩传递环节的减少，加之没有了螺伞齿轮、离合器产生的轴向力，平轧减速机的轴承的承载情况有了较大的改善，烧轴承问题也相应解决。也就是说，新型主传动形式完全满足了平立转换轧制的需要。

4　结语

平立转换轧机主传动改造完成后，设备运行正常，平立转换轧机既能平轧生产又能立轧(圆钢)生产。平立转换轧机在平轧、立轧状态分别采用单独电机－减速机驱动的方式，目前在国内其它平立转换轧机上尚无应用，可为其它型钢平立转换轧机改造作为借鉴，推广前景广阔。

来源：《河北冶金》

（版权归原作者或机构所有）