平／立可转换轧机的结构及其选用

曹燕平 陈 杰

（北京中冶设备研究设计总院有限公司 北京100029）

1 前言

连续轧制已成为当今世界轧制生产的主流，不论是简单断面的圆钢、方钢还是复杂断面的工字钢、槽钢、角钢、扁钢、切分产品等均可以采用连续轧制。对圆钢、方钢连续轧制生产，全线采用平－立交替布置的轧机，是最佳工艺选择；对工字钢、槽钢、角钢、扁钢、切分产品等生产，工艺需要部分甚至全部轧机为平－平……多架水平连续布置。为使同一条连续轧制生产线能够进行多品种生产，即可以生产圆钢、方钢又可以生产工字钢、槽钢、角钢、扁钢、切分产品等，节约建设投资，发挥设备的最大作用，平／立可转换轧机应运而生。

2 平／立可转换轧机的结构型式

平／立可转换轧机既可以作为平轧机使用也可以作为立轧机使用。目前，国内外平／立可转换轧机有三大类型：①翻转式平／立可转换轧机；②固定式平／立可转换轧机；③插入式平／立可转换轧机。

2.1 翻转式平／立可转换轧机

翻转式平／立可转换轧机目前有二种结构，见图1～4所示。其大致结构为轧机、轧机支架、齿轮箱、传动轴固定在一个可以倾翻旋转的框架上，由液压缸驱动将倾翻框架旋转90度，实现水平轧机与立式轧机的转换；水平轧机、立式轧机共用同一个减速齿轮箱；传动轧机的主电机为一台，安装在地面上，通过主电机输出轴上的齿型离合器实现与轧机的连接。图1、图2所示轧机结构基本相同，二者的主要区别是：图1、图2轧机的旋转驱动液压缸布置在地面下，图3、图4轧机的旋转驱动液压缸布置在地面上。

图1 翻转式平／立可转换轧机（水平状态）

图2 翻转式平／立可转换轧机（立式状态）

图3 翻转式平／立可转换轧机（水平状态）

图4 翻转式平／立可转换轧机（立式状态）

2.2 固定式平／立可转换轧机

固定式平／立可转换轧机目前有五种结构，见图5～13所示。其大致结构为轧机支架、主齿轮箱、传动轴、主电机固定不动，仅对轧机本体进行离线90度翻转，实现水平轧机与立式轧机的转换。

图5、图6所示轧机的主要特点为：单主电机驱动，平轧机、立轧机各配一个减速齿轮箱，水平减速齿轮箱双出轴，转向副齿轮箱在水平／立式状态时吊车拆除／安装。

图5 固定式平／立可转换轧机（水平状态）

图6 固定式平／立可转换轧机（立式状态）

图7、图8所示轧机的主要特点为：单主电机驱动；平轧机、立轧机各配一个减速齿轮箱；水平减速齿轮箱有三个出轴，上面一个出轴用于驱动立轧机，下面二个出轴用于驱动平轧机，没设换挡机构，不使用的传动轴人工拆除脱离齿轮箱或任其空转；转向副齿轮箱与立式减速齿轮箱固定在钢结构框架内为整体机械结构。

图7 固定式平／立可转换轧机（水平状态）

图8 固定式平／立可转换轧机（立式状态）

图9 固定式平／立可转换轧机（水平状态）

图10 固定式平／立可转换轧机（立式状态）

图9、图10所示轧机的主要特点为：双主电机驱动，平轧机、立轧机的电机、减速齿轮箱、连接轴等传动系统完全独立设置，除轧机本体外平、立轧机没有共用部分。

图11、图12所示轧机的主要特点为：单主电机驱动；平轧机、立轧机各配一个减速齿轮箱；水平减速齿轮箱有三个出轴，上面一个出轴用于驱动立轧机，下面二个出轴用于驱动平轧机，减速齿轮箱设有换档机构，不使用的出轴不转动；转向副齿轮箱与立式减速齿轮箱为分体式结构，分别固定在混凝土支架上。

图11 固定式平／立可转换轧机（水平状态）

图12 固定式平／立可转换轧机（立式状态）

图13所示轧机的主要特点为：与图12、图13所示轧机结构基本相同，主要区别为轧机水平减速齿轮箱传动立轧机的传动轴和转向副齿轮箱布置方式不同，图12、图13轧机立轧机传动轴为水平布置、转向副齿轮箱为分体式结构，图13轧机立轧机传动轴为斜置布置、转向副齿轮箱与立轧机减速齿轮箱为整体式结构。

图13 固定式平／立可转换轧机（水平状态）

2.3 插入式平／立可转换轧机

插入式平／立可转换轧机目前有一种结构，见图14、图15所示。其大致结构为在水平轧机的底座上用吊车插入立轧机机架（支撑系统＋减速齿轮系统＋连接轴系统），立轧机机架用螺栓固定在水平轧机底座上，利用水平轧机的电机和上万向接轴给立轧机传递力矩，轧机本体离线进行90度翻转，实现水平轧机与立式轧机的转换。

图14 插入式平／立可转换轧机（水平状态）

图15 插入式平／立可转换轧机（立式状态）

3 平／立可转换轧机的选用

翻转式平／立可转换轧机，适用于小规格轧机，轧辊直径通常不大于Φ350mm；在同等小规格轧辊直径下，此种机型造价最低。其优点是转换较快、作业率较高、造价低，缺点是结构复杂、外形大、维护困难、易变形、事故率高、仅适用小规格轧机。此种机型是我国小型棒材车间使用最广泛的机型。图1、2所示机型为我国最早使用的机型，由于其旋转驱动液压缸布置在地面下，基础坑深、检修维护困难，后来被图3、4所示机型替代。

固定式平／立可转换轧机，大小规格轧机都适用，在同等小规格轧机下，此种机型的造价要高于翻转式平／立可转换轧机。其优点是转换快、作业率高、结构简单、外形小、维护方便、不变形，缺点是造价较高。在我国，此种机型用的较少，通常大规格轧机才使用此种机型，在中型型钢车间才能够看到。图5、6所示机型由于转向副齿轮箱在转换时需要吊车进行拆除和安装，因此图5、6机型转换时间较长。图7、8所示机型由于转向副齿轮箱与立式减速齿轮箱为固定在钢结构支架内的整体机械结构和水平减速齿轮箱没有换挡装置，设备重量大、使用不便、检修困难。图9、10所示机型在使用上是最理想的，但是由于其采用了双电机和机械部分没有共用设备，在造价上是固定式平／立可转换轧机中最高的。图11～13所示机型，在固定式平／立可转换轧机机型中，从使用方面、造价方面、设备结构方面等综合来讲是最好的；由于斜置传动轴加工困难、不易安装、检修不便，因此图11、12 机型要优于图13机型。

插入式平／立可转换轧机，大小规格轧机都适用，由于其立轧机机架重量大、更换立轧机机架时需要的吊车起重量亦大，在同等规格轧机下，此种机型的造价是三种机型中最高的。其优点是每架同规格水平轧机都能转换成立式轧机，给生产带来灵活和方便，缺点是转换慢、作业率低、综合造价高。

4 结束语

三种结构型式的平／立可转换轧机，各自的最佳适用范围：翻转式平／立可转换轧机最适用于Φ350mm 以下轧机，固定式平／立可转换轧机最适用于Φ350mm 以上轧机，插入式平／立可转换轧机最适用于每架水平轧机都能转换成立式轧机的情况。

我国小型棒材生产线的精轧机，多采用翻转式平／立可转换轧机，应用非常普遍。经过多年的生产实践，发现此种轧机存在以下问题：

1）油管由于经常翻转而易破损漏油，严重时烧损减速机；

2）旋转时稍不注意就将油管破断；

3）轧机震动大；

4）轧机旋转不到位，造成离合装置装不上和传动轴不同心；

5）旋转框架变形、旋转导轮损坏和旋转滑道出现问题导致轧机不能翻转；

6）对轧机的维护和保养要求高；

7）事故率高。基于此，现场生产人员大多想找到一种更好的平／立可转换轧机替代现有的轧机。北京中冶设备研究设计总院有限公司根据现场生产人员的反映，研究开发出新的平／立可转换轧机（图11、12所示轧机）以期替代现有的翻转式平／立可转换轧机，该轧机已经成功地使用于生产实际，造价比同规格翻转式平／立可转换轧机稍高，此种机型可用于各种大、小规格的平／立可转换轧机。从轧机的使用方面、转换时间方面、形状大小方面、结构繁简方面、检修维护方面、规格大小方面、事故率方面、作业率方面、寿命方面、造价方面等综合考虑，此平／立可转换轧机各方面均具有优势，推广前景广阔。

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