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隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)板帶的品種、規(guī)格和產(chǎn)量的要求越來(lái)越高，需要破解“中低端產(chǎn)品過(guò)剩、中高端產(chǎn)品短缺”的結(jié)構(gòu)性矛盾，生產(chǎn)高級(jí)精品板帶材，促進(jìn)產(chǎn)品升級(jí)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化是鋼鐵制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)展方向。

板形是板帶材的重要質(zhì)量指標(biāo)，彎竄系統(tǒng)是改善板形的核心系統(tǒng)，具有改善板形、提高生產(chǎn)率、降低輥耗等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代板帶軋機(jī)的的核心功能和結(jié)構(gòu)。但是，彎竄系統(tǒng)因其機(jī)電液控多系統(tǒng)集成特性決定的復(fù)雜性，以及市場(chǎng)對(duì)品種、板形控制的要求越來(lái)越高，現(xiàn)有彎竄輥技術(shù)的成熟度和可靠度仍然不足，存在故障率高、運(yùn)行不穩(wěn)定等諸多問(wèn)題，嚴(yán)重影響軋機(jī)正常生產(chǎn)。

我國(guó)現(xiàn)有彎竄裝備技術(shù)主要是通過(guò)消化吸收外商技術(shù)而來(lái)，至今面臨外商的專利封鎖和技術(shù)保密，尤其是在寬幅板帶材軋機(jī)彎竄方面，國(guó)內(nèi)新建和改造市場(chǎng)長(zhǎng)期被外商壟斷，不利于我國(guó)冶金核心裝備的國(guó)產(chǎn)化，也不利于我國(guó)鋼鐵企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。因此，開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的熱軋板帶軋機(jī)高效、高精度彎竄裝備勢(shì)在必行，同時(shí)研究開(kāi)發(fā)保障彎竄裝備設(shè)計(jì)及制造高質(zhì)量的先進(jìn)技術(shù)方法也具有重要意義。

針對(duì)現(xiàn)有彎竄裝備故障率高、運(yùn)行不穩(wěn)定、缺乏先進(jìn)的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方法等問(wèn)題，中冶賽迪項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從理論、方法、試驗(yàn)和應(yīng)用等多個(gè)維度進(jìn)行分析，制訂了開(kāi)發(fā)具有高效、高精度、自適應(yīng)和環(huán)保特點(diǎn)的彎竄裝備技術(shù)路線（圖1），確立了5個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容。 

圖1 技術(shù)路線圖

中冶賽迪項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)不斷的研發(fā)和工程實(shí)踐，系統(tǒng)研究了彎竄輥對(duì)板形控制的影響、高精度彎竄輥機(jī)電液系統(tǒng)耦合模擬仿真、彎輥裝置離線模擬加載測(cè)試和驗(yàn)證評(píng)價(jià)方法等核心技術(shù)和方法，形成了熱軋板帶軋機(jī)高效高精度彎竄裝備技術(shù)及相關(guān)設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法，主要技術(shù)內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：

1、高效高精度彎竄裝備技術(shù)

現(xiàn)有彎竄結(jié)構(gòu)的固有缺陷，導(dǎo)致其安裝間隙大、固定結(jié)構(gòu)易損壞，無(wú)對(duì)軋機(jī)變形和磨損的適應(yīng)能力，受振動(dòng)影響大，進(jìn)而引起彎竄運(yùn)行不穩(wěn)定，故障率高等普遍問(wèn)題，嚴(yán)重影響軋機(jī)正常生產(chǎn)。此外，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)對(duì)安裝精度要求高、制造工藝性差、更換困難，不利于彎竄輥質(zhì)量的保證，同時(shí)，改造時(shí)對(duì)牌坊的加工要求高，不可避免地造成對(duì)牌坊的較大損傷；配管復(fù)雜，油容積大，嚴(yán)重影響控制精度。本技術(shù)通過(guò)對(duì)彎輥力竄輥量對(duì)板形控制的影響、彎竄結(jié)構(gòu)對(duì)軸承壽命的影響、彎竄液壓伺服系統(tǒng)機(jī)液耦合特性、油容積對(duì)彎竄控制精度影響等方面的研究，創(chuàng)造性提出組合斜楔+抗剪止口的彎竄裝備高強(qiáng)度無(wú)間隙安裝固定方法，開(kāi)發(fā)出模塊化的高效高精度彎竄裝備，具有如下特點(diǎn)：

（1）采用組合斜楔+抗剪止口的彎竄裝備高強(qiáng)度方式安裝固定，消除彎輥塊因安裝間隙過(guò)大而受軋制振動(dòng)影響大進(jìn)而引起的不穩(wěn)定問(wèn)題，顯著降低故障率60%；

（2）采用可靈活配置的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各模塊獨(dú)立安裝，各模塊間采用止口強(qiáng)化固定，各模塊及易損件的安裝拆卸方便，互換性強(qiáng)；通過(guò)彎竄塊內(nèi)部油路優(yōu)化取代外露配管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少外部配管，維護(hù)點(diǎn)少，維護(hù)空間大，操作方便，不僅可滿足定制化市場(chǎng)需求，更大幅降低維護(hù)及備件成本35%以上；

（3）具有良好的適應(yīng)性，一方面組合斜楔+抗剪止口的安裝固定方法對(duì)安裝精度要求低，制造工藝性好，加工和安裝效率可提升20%；另一方面，可適應(yīng)目前市場(chǎng)上的大部分機(jī)型改造，牌坊的適應(yīng)性改造加工量少，牌坊受損傷程度小。以本成果在TATA-UK的應(yīng)用為例，牌坊加工量?jī)H為國(guó)際知名外商的30%，以本成果在港陸鋼鐵的應(yīng)用為為例，牌坊無(wú)需加工，即可滿足本成果的安裝要求，而國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有彎竄結(jié)構(gòu)均無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

（4）彎竄裝備的最大能力受結(jié)構(gòu)限制小，最大彎輥力可達(dá)2000kN/軸承座，最大竄輥量可達(dá)±220mm，竄輥精度達(dá)到±0.5mm。

2、高精度彎竄系統(tǒng)機(jī)液耦合動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)、方法及應(yīng)用

彎竄是典型的“機(jī)電液系統(tǒng)裝備”，由于機(jī)電液各子系統(tǒng)間具有高關(guān)聯(lián)性、高耦合性、高復(fù)雜性，傳統(tǒng)的“構(gòu)建和測(cè)試”的設(shè)計(jì)方法昂貴且耗時(shí)，忽略了復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的力與能量的傳遞規(guī)律，目前液壓控制系統(tǒng)仿真廣泛采用的簡(jiǎn)化彈簧系統(tǒng)，不能實(shí)時(shí)反映復(fù)雜系統(tǒng)中子系統(tǒng)之間的耦合特性，沖擊振動(dòng)等動(dòng)靜態(tài)特性高精度描述困難。本技術(shù)通過(guò)二次開(kāi)發(fā)的基于控制系統(tǒng)導(dǎo)入法的機(jī)電液協(xié)同仿真技術(shù)，結(jié)合對(duì)油容積對(duì)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的影響、液壓彈簧剛度和機(jī)械負(fù)載剛度耦合特性的分析，開(kāi)發(fā)出基于Stribeck模型摩擦參數(shù)的高精度彎竄系統(tǒng)機(jī)液耦合動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)及仿真方法，仿真度可正向指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)應(yīng)用，設(shè)計(jì)效率提高30%，對(duì)部件修復(fù)、功能升級(jí)、系統(tǒng)優(yōu)化等工作具有直接指導(dǎo)意義，并具有很好的的普適性，可在全行業(yè)推廣應(yīng)用，如已在軋機(jī)AGC和AWC、高壓水除鱗等裝備改造中得到成功應(yīng)用。本技術(shù)在TATA-UK彎輥改造等項(xiàng)目中的應(yīng)用效果得到用戶高度認(rèn)可，并被建議在用戶的全線裝備改造中推廣應(yīng)用。

3、液壓彎輥離線工況模擬及集成測(cè)試技術(shù)

彎輥系統(tǒng)是機(jī)電液控多系統(tǒng)關(guān)聯(lián)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，接口關(guān)系多，界面關(guān)系復(fù)雜，其上線功能性能難以一次達(dá)成，而其調(diào)試整改將耗費(fèi)大量成本，尤其對(duì)改造項(xiàng)目影響巨大。在此之前，尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)離線狀態(tài)下軋機(jī)工況模擬加載及集成測(cè)試，無(wú)法離線全面驗(yàn)證評(píng)價(jià)液壓彎輥裝置的動(dòng)靜態(tài)特性和有載機(jī)械性能，彎輥系統(tǒng)上線功能性能的一次達(dá)成率難以保證。本技術(shù)發(fā)明了液壓彎輥離線模擬加載及集成測(cè)試系統(tǒng)與方法，開(kāi)創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)離線狀態(tài)下模擬軋機(jī)工況并全面驗(yàn)證評(píng)價(jià)液壓彎輥裝置的動(dòng)靜態(tài)特性和有載機(jī)械性能，可實(shí)現(xiàn)彎輥裝備上線功能性能的100%一次達(dá)成，與同類工程相比，縮短工期20-50%，節(jié)省建設(shè)工期和成本20%以上，提升我國(guó)冶金核心裝備質(zhì)量水平達(dá)到西方工業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 離線模擬工況及集成測(cè)試

本項(xiàng)目技術(shù)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，通過(guò)持續(xù)研究和工程實(shí)踐，經(jīng)權(quán)威評(píng)價(jià)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并于2016年與SMS、DANIELI和PT等國(guó)際冶金巨頭的同臺(tái)競(jìng)標(biāo)中脫穎而出，實(shí)現(xiàn)在英國(guó)塔塔鋼鐵的首臺(tái)套工業(yè)化應(yīng)用，是我國(guó)首次向發(fā)達(dá)國(guó)家逆向輸出熱連軋核心裝備，應(yīng)用效果得到用戶高度評(píng)價(jià)，并因此將中冶賽迪納入該公司優(yōu)秀供應(yīng)商名錄。成果首臺(tái)套應(yīng)用以來(lái)，已陸續(xù)實(shí)現(xiàn)在英國(guó)塔塔鋼鐵彎竄改造、唐山港陸鋼鐵彎竄改造、寶鋼德盛1780熱軋搬遷等多個(gè)項(xiàng)目推廣應(yīng)用20余臺(tái)套。本項(xiàng)目成果具有高效、高精度、高適應(yīng)性和高達(dá)成率等特點(diǎn)，可減少備件儲(chǔ)備、降低輥耗和裝備故障率、提高產(chǎn)量和板形質(zhì)量、節(jié)省建設(shè)工期和投資成本，不僅可為用戶創(chuàng)造良好的新增經(jīng)濟(jì)效益，還可在全行業(yè)推廣應(yīng)用，促進(jìn)行業(yè)整體進(jìn)步，有力提升鋼鐵制造高質(zhì)量發(fā)展水平。

圖3 彎輥改造前后效果對(duì)比（左圖改造前、右圖改造后）