棒線材生產線上的立式閉口軋機高度優化設計

程知松 蘇儉華

(1:北京科技大學高效軋制國家工程研究中心 北京100083;2:太重煤機有限公司設計院 太原030000)

1 概述

棒線材生產線上的粗中軋機組的軋機型式通常有閉口軋機、短應力線軋機及懸臂輥環軋機，其中懸臂輥環軋機只有意大利達涅利公司在國內做過幾條線，并沒有國產化，應用較少。閉口軋機和短應力線軋機應用較多。短應力線軋機由于備件費用較大、導衛調整不便等原因，在粗中軋機組上應用不如閉口軋機，在新建的棒材生產線上，10 架閉口軋機(粗中軋)+8 架短應力線軋機(精軋)基本成為一種最經濟合理的配置。在高速線材生產線上粗中軋采用12 ～14 架閉口軋機也是一種主流配置。

我國的現代化棒線材軋機基本是通過引進消化及轉化國外的技術，對閉口軋機而言，包括摩根型和西馬克型，布置型式為平立交替。

2 立式軋機高度分析

棒線材車間的設備最高點就是立式粗軋機頂部，軋機的高度決定廠房高度，廠房高度越高，投資越大。

粗軋機通常選4 ～6 架550 軋機，平立交替布置，其對齒中心距為550 ～570mm，摩根和西馬克都有類似的機型，它們的軋輥參數如表1。

早期的西馬克軋機，采用了圓錐輥子軸承同時承受軋制力和軸向力，沒有采用球軸承克服軸向力，軋輥軸向尺寸較短。輥脖子直徑也不如摩根軋機大，因此，承受的軋制力較小。另外，由于四列圓錐滾子在拆裝軋輥時比較麻煩，加工軋輥時僅拆除軸承座，軸承還是附著在軋輥上，而摩根軋機的軋輥加工時，可以拆除軸承座、軸承外圈及滾子，僅保留內圈，因此西馬克經過改進后軋輥參數幾乎和摩根一樣。

立軋機列高度以2V 為例，軋制線標高+800mm，豎向尺寸列于表2，對比圖如圖1 所示。

由圖2 可看出，造成高度差的主要原因就是萬向接軸托架型式。摩根型托架采用兩個氣缸驅動托架，托住軋輥軸套，整個托架固定在水平懸挑的混凝土基礎下面。西馬克型托架采用一個氣缸驅動托架，托住軋輥軸套，整個托架固定在側底座上。兩種機型的換輥最高位不一樣，摩根型比西馬克型高了190mm。

表1 550 閉口軋機軋輥參數

表2 機列豎向尺寸對比

圖1 兩種閉口立式軋機對比圖

圖2 兩種機型萬向接軸托架

綜合以上因素，造成摩根型機列最高點(減速機最高點)比改進西馬克型高出1028mm，同樣的機型，450 軋機摩根型比改進西馬克型高約1000mm。

3 高度差產生的經濟分析

一個550 立軋機基礎混凝土量摩根型比改進西馬克型增加約12.5m3，一個450 立軋機基礎混凝土量摩根型比改進西馬克型增加約10m3。如果一條生產線使用550 立軋機2 架，450 立軋機3 架，則增加的鋼筋混凝土費用直接和間接的投資約10 萬元。

廠房投資增加，按主軋跨400m 長計算，廠房鋼柱增加1m高，鋼結構增加約20t，直接和間接的投資增加約20 萬元。

如果摩根型軋機不做改進，將可能不再被用戶接受。

4 結束語

1)摩根軋機剛引進中國時，發現它比傳統的閉口軋機先進很多，具有很多優點，主要體現在制作和調整簡單、換輥方便、剛度高、承載能力大、軋輥拆卸和加工方便。對于立式軋機來說，其側底座下端埋入基礎部分少，側底座與混凝土基礎固定方式好。

2)隨著摩根軋機和西馬克軋機在生產中的使用對比，兩種機型在建設投資上、操作維護上、后期運營成本上各有優缺點。另外，由于立軋機高度較大，也不適合廠房高度較低的生產線改造。因此必須根據市場需求，結合摩根和西馬克兩種機型的特點優化結構設計。比如對立式軋機的接軸托架型式進行改進，對立軋機換輥標高的合理確定，對萬向軸結構形式的合理選型，對齒輪箱輸出軸的結構合理設計等，從而實現降低立軋機高度的工藝要求。

1]《高速軋機線材生產》編寫組.高速軋機線材生產.北京:冶金工業出版社，1995.