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隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對板帶的品種、規(guī)格和產(chǎn)量的要求越來越高，需要破解“中低端產(chǎn)品過剩、中高端產(chǎn)品短缺”的結(jié)構(gòu)性矛盾，生產(chǎn)高級精品板帶材，促進產(chǎn)品升級和結(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，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，是現(xiàn)代板帶軋機的的核心功能和結(jié)構(gòu)。但是，彎竄系統(tǒng)因其機電液控多系統(tǒng)集成特性決定的復雜性，以及市場對品種、板形控制的要求越來越高，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、運行不穩(wěn)定等諸多問題，嚴重影響軋機正常生產(chǎn)。

我國現(xiàn)有彎竄裝備技術(shù)主要是通過消化吸收外商技術(shù)而來，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彎竄方面，國內(nèi)新建和改造市場長期被外商壟斷，不利于我國冶金核心裝備的國產(chǎn)化，也不利于我國鋼鐵企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。因此，開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的熱軋板帶軋機高效、高精度彎竄裝備勢在必行，同時研究開發(fā)保障彎竄裝備設(shè)計及制造高質(zhì)量的先進技術(shù)方法也具有重要意義。

針對現(xiàn)有彎竄裝備故障率高、運行不穩(wěn)定、缺乏先進的設(shè)計和評價方法等問題，中冶賽迪項目團隊從理論、方法、試驗和應用等多個維度進行分析，制訂了開發(fā)具有高效、高精度、自適應和環(huán)保特點的彎竄裝備技術(shù)路線（圖1），確立了5個方面的研究內(nèi)容。 

圖1 技術(shù)路線圖

中冶賽迪項目團隊經(jīng)過不斷的研發(fā)和工程實踐，系統(tǒng)研究了彎竄輥對板形控制的影響、高精度彎竄輥機電液系統(tǒng)耦合模擬仿真、彎輥裝置離線模擬加載測試和驗證評價方法等核心技術(shù)和方法，形成了熱軋板帶軋機高效高精度彎竄裝備技術(shù)及相關(guān)設(shè)計驗證方法，主要技術(shù)內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：

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，導致其安裝間隙大、固定結(jié)構(gòu)易損壞，無對軋機變形和磨損的適應能力，受振動影響大，進而引起彎竄運行不穩(wěn)定，故障率高等普遍問題，嚴重影響軋機正常生產(chǎn)。此外，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)對安裝精度要求高、制造工藝性差、更換困難，不利于彎竄輥質(zhì)量的保證，同時，改造時對牌坊的加工要求高，不可避免地造成對牌坊的較大損傷；配管復雜，油容積大，嚴重影響控制精度。本技術(shù)通過對彎輥力竄輥量對板形控制的影響、彎竄結(jié)構(gòu)對軸承壽命的影響、彎竄液壓伺服系統(tǒng)機液耦合特性、油容積對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度無間隙安裝固定方法，開發(fā)出模塊化的高效高精度彎竄裝備，具有如下特點：

（1）采用組合斜楔+抗剪止口的彎竄裝備高強度方式安裝固定，消除彎輥塊因安裝間隙過大而受軋制振動影響大進而引起的不穩(wěn)定問題，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，各模塊獨立安裝，各模塊間采用止口強化固定，各模塊及易損件的安裝拆卸方便，互換性強；通過彎竄塊內(nèi)部油路優(yōu)化取代外露配管結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少外部配管，維護點少，維護空間大，操作方便，不僅可滿足定制化市場需求，更大幅降低維護及備件成本35%以上；

（3）具有良好的適應性，一方面組合斜楔+抗剪止口的安裝固定方法對安裝精度要求低，制造工藝性好，加工和安裝效率可提升20%；另一方面，可適應目前市場上的大部分機型改造，牌坊的適應性改造加工量少，牌坊受損傷程度小。以本成果在TATA-UK的應用為例，牌坊加工量僅為國際知名外商的30%，以本成果在港陸鋼鐵的應用為為例，牌坊無需加工，即可滿足本成果的安裝要求，而國內(nèi)外現(xiàn)有彎竄結(jié)構(gòu)均無法實現(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2000kN/軸承座，最大竄輥量可達±220mm，竄輥精度達到±0.5mm。

2、高精度彎竄系統(tǒng)機液耦合動力學仿真系統(tǒng)、方法及應用

彎竄是典型的“機電液系統(tǒng)裝備”，由于機電液各子系統(tǒng)間具有高關(guān)聯(lián)性、高耦合性、高復雜性，傳統(tǒng)的“構(gòu)建和測試”的設(shè)計方法昂貴且耗時，忽略了復雜機械系統(tǒng)的力與能量的傳遞規(guī)律，目前液壓控制系統(tǒng)仿真廣泛采用的簡化彈簧系統(tǒng)，不能實時反映復雜系統(tǒng)中子系統(tǒng)之間的耦合特性，沖擊振動等動靜態(tài)特性高精度描述困難。本技術(shù)通過二次開發(fā)的基于控制系統(tǒng)導入法的機電液協(xié)同仿真技術(shù)，結(jié)合對油容積對系統(tǒng)階躍響應的影響、液壓彈簧剛度和機械負載剛度耦合特性的分析，開發(fā)出基于Stribeck模型摩擦參數(shù)的高精度彎竄系統(tǒng)機液耦合動力學仿真系統(tǒng)及仿真方法，仿真度可正向指導工程設(shè)計應用，設(shè)計效率提高30%，對部件修復、功能升級、系統(tǒng)優(yōu)化等工作具有直接指導意義，并具有很好的的普適性，可在全行業(yè)推廣應用，如已在軋機AGC和AWC、高壓水除鱗等裝備改造中得到成功應用。本技術(shù)在TATA-UK彎輥改造等項目中的應用效果得到用戶高度認可，并被建議在用戶的全線裝備改造中推廣應用。

3、液壓彎輥離線工況模擬及集成測試技術(shù)

彎輥系統(tǒng)是機電液控多系統(tǒng)關(guān)聯(lián)耦合的復雜系統(tǒng)，接口關(guān)系多，界面關(guān)系復雜，其上線功能性能難以一次達成，而其調(diào)試整改將耗費大量成本，尤其對改造項目影響巨大。在此之前，尚無法實現(xiàn)離線狀態(tài)下軋機工況模擬加載及集成測試，無法離線全面驗證評價液壓彎輥裝置的動靜態(tài)特性和有載機械性能，彎輥系統(tǒng)上線功能性能的一次達成率難以保證。本技術(shù)發(fā)明了液壓彎輥離線模擬加載及集成測試系統(tǒng)與方法，開創(chuàng)性地實現(xiàn)離線狀態(tài)下模擬軋機工況并全面驗證評價液壓彎輥裝置的動靜態(tài)特性和有載機械性能，可實現(xiàn)彎輥裝備上線功能性能的100%一次達成，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，提升我國冶金核心裝備質(zhì)量水平達到西方工業(yè)質(zhì)量標準。

圖2 離線模擬工況及集成測試

本項目技術(shù)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，通過持續(xù)研究和工程實踐，經(jīng)權(quán)威評價已達到國際先進水平，并于2016年與SMS、DANIELI和PT等國際冶金巨頭的同臺競標中脫穎而出，實現(xiàn)在英國塔塔鋼鐵的首臺套工業(yè)化應用，是我國首次向發(fā)達國家逆向輸出熱連軋核心裝備，應用效果得到用戶高度評價，并因此將中冶賽迪納入該公司優(yōu)秀供應商名錄。成果首臺套應用以來，已陸續(xù)實現(xiàn)在英國塔塔鋼鐵彎竄改造、唐山港陸鋼鐵彎竄改造、寶鋼德盛1780熱軋搬遷等多個項目推廣應用20余臺套。本項目成果具有高效、高精度、高適應性和高達成率等特點，可減少備件儲備、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)濟效益，還可在全行業(yè)推廣應用，促進行業(yè)整體進步，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比（左圖改造前、右圖改造后）