万能轧机-天津中重

万能轧机

作者：天津市中重科技工程有限公司

高坤2011年7月30日

一、名词解释：

万能轧机是由一对水平辊和一对立辊组成主机架，其四个辊的轴线在一个平面内，水平辊为主动辊，立辊为从动辊（有的轧机立辊也可驱动），可对轧件进行四面加工，并由二辊水平轧机做辅助机架（轧边机）。其英文名称为：Universal mill

二、万能轧机的用途：

万能轧机主要用来轧制各类型钢，例如：H型钢、钢轨、工字钢、槽钢、钢板桩、U型钢、L型钢、不等边角钢等各种类型的型钢，因其适用于多品种钢材轧制，故而得名“万能轧机”。

三、万能轧机的特点：

1，用四个辊组成的复杂断面孔型，可以使断面上各组成部分同时受到压缩，轧件变形均匀，断面周围的速度差小，轧件的内应力小。

2，可以用直径较小的轧辊（因无须在辊上开槽），轧制出腿较高、腰较宽的产品，并且可使其两腿内侧无斜度。这点在普通二辊轧机上是难以实现的。

3，轧件腿部和腰部的压下量可单独进行调整，简化了轧制时轧机的调整工作。

4，轧制精度高，轧辊磨损少，能耗降低。

四、万能轧机的分类：

万能轧机的形式按结构分，主要可分为四种，即闭口式、UD (Universal-Duo)预应力

式/短应力式、SC(Schloemann-Siemag compact stand)连接板三式和紧凑式轧机。

普通闭口式机架由闭口式牌坊、上下水平辊和轴承座以及立辊辊箱的万能机座组成。换辊时，水平辊和立辊及其轴承座只能从牌坊窗口侧进出。由于万能轧机的水平辊直径大，立辊辊轴座体积也大，而牌坊窗口宽度又必须大于上述两者，因此机架的上横梁较宽，立柱较高，设备重大，机架的刚性也较差。

UD预应力式/短应力机架由带有下水平辊及轴承座的下机架、带有上水平辊及轴承座的上机架和带有立辊的中部等三部分组成，机架的这三部分分别由四根液压的预应力拉杆连在一起，拉杆可向外侧摆出，所加的预应力可达最大轧制力的两倍以上。UD机架轧辊由顶部吊出，机架窗口尺寸只与辊颈、轴承座的大小有关，因此窗口宽度可以减少40%，立柱高度可以减少20%，横梁的轧制压力下的弯曲减小了三分之一，在立柱和横梁的截面尺寸相同的情况下，UD机架刚度大约是闭口机架的3倍。

SC机架的两片牌坊不在水平辊的两侧，而是布置在札辊的前后，用连接板将牌坊与上、下横梁连成一体。轧制时，机架牌坊在轧制力的作用下，成为处于平面受力状态的钢板，使整个机架的强度和刚度得到提高，机架的顶部和侧面都是开口的，换辊方便。这种机架采用偏心结构调节水平辊和立辊开口度，调书范围较小，适用于连轧机组。

紧凑式轧机没有普通的牌坊，承受轧制负荷的部件是一个高刚度的封闭式框架，水平辊竖直方向的压力由包括两个上横梁和两个下横梁、用预应力拉杆连接在一起的系统形式，4根压下螺丝与拉杆连成一体，可以对上、下横梁进行对称于轧制线的调整，与闭口式机架相比，刚性好，设备重量仅为普通闭口式机架的三分之二。

UD预应力机架和SC连接板式机架，一般用于生产H400 - 500mm以下的中、小规程产品，大规格H型钢常用闭口式万能机架及紧凑式机架轧机来生产。马钢万能型钢厂采用盼是开轭闭口式万能机架轧机，生产H200 - 600mm的H型钢。此轧机的主要特点是：换辊时，轭框架打开，立辊从框架开口处移出，采用开轭式结构，可以加大框架的厚度提高轧机的刚性，改善闭口式机架刚

性差的缺陷。

五、万能轧机的发展历程

世界上第—套万能轧机建于l902年声森堡的Arbed（阿尔贝德）厂，但当时轧出的较宽翼缘的工字钢内恻仍有斜度。1908年按照格林轧制法（必须有一架轧边机和一架万能轧机配合使用）在美国伯利恒公司建成了第一个宽翼缘H型钢厂：1914 年德国培因公司也采用同样的方法建成了培因H型钢厂；1955年欧洲煤钢联营开发了IPE钢粱系列，l957年德国的培因H型钢厂生产了第一批IPE钢梁，但直到1970年，工字钢的生产仍占较大比例。

20世纪60年代以后，随着世界钢铁工业的发展，万能轧机得以迅速发展，大多数国家的钢铁界都积极筹建新型的万能轧机。各国充分利用原有的大型轧机和轨梁轧机进行技术改造，这种做法在日本得到普遍采用，从1961年到1972年的大约10年期间，日本先后改造了三个大型厂和一个轨梁厂，主要是引进万能轧机。用了大约时间进行技术改造和改进新技术。到1965年日本已经大量生产H型钢。

至20时间60年代末，世界上共有大型轧机74套，轨梁轧机24套，宽边钢梁轧机12套。

在我国，由于政策和技术原因，万能轧机在我国的应用历史很短，长时间以来，我国还不能生产高质量的热轧H型钢。1998年7月马钢从国外引进的万能轧机轧制除中国的第一根H型钢以后，H型钢这一新型钢材品种开始在我国进入一个崭新的时代。

此后，莱钢、日照、津西等型钢厂相继引进国外万能轧机，到2007年，中国万能轧机数量呈现快速增加的态势，其中多数设备为国外高价引进。其中2003年，由天津市中重科技工程有限公司设计制造的300H型钢生产线投产，标志着中国自主研发的万能轧机正式投产。此后由天津中重设计制造的大连正达、唐山盛达、鞍山紫竹（鞍山三轧）、鞍山宝得各型钢厂万能轧机的陆续投产，标志着国产设备从100~600H型钢的万能轧机完全可以国产化。

六、万能轧机的组成及结构特点：

下面以国内外最常用的短应力线机型作简单阐述。

型式：短应力线万能轧机

结构组成：万能轧机主要由水平辊压下、水平辊辊系、立辊辊系、支架装配、立辊侧压装置、横移小车及地脚板等组成。万能轧机如下图所示。

1--水平辊压下装置2--水平辊辊系3--液压螺丝

4--横移小车5--立辊侧压装置6--支架装配

7--地脚板装配

――水平压下用来调整水平辊辊缝，采用液压马达传动，蜗轮蜗杆减速机减速，压下位置的检测由压下箱体上的绝对值编码器反馈，并配有刻度盘及手动装置。

――水平辊的径向力由四列圆柱滚子轴承承受，四列圆柱滚子轴承可承受较大的径向力并可实现轧辊的快速更换，水平辊的轴向力由操作侧的双列推力圆锥滚子轴承承受。水平轧辊为复合结构，由辊轴与辊环组成，这样辊轴可重复使用。为保证上下水平辊辊环沿轧辊轴线方向的相对位置，在操作侧设有水平辊手动轴向调整装置。

――万能轧机的立辊采用双列圆锥滚子轴承承受轧件腿部的变形抗力，立辊安装在立辊箱体中，立辊箱体可在万能轧机支架组成的滑道内前后滑动。万能轧机左右立辊的位置可单独调整，由立辊侧压装置上的液压马达通过蜗轮蜗杆机构传动立辊侧压螺丝并带动立辊箱体来实现。立辊开口度由侧压螺丝尾部的磁致位移传感器来检测，并配有刻度盘及手动调整装置。

――万能轧机的支架装配是用来支撑辊系部件、立辊及其侧压装置的。它是由四个单独的支架通过前后的横梁及立辊侧压横梁连接起来的，支架装配通过液压螺丝固定在横移小车上，横移小车在传动侧万向轴下的液压缸作用下可在地脚板上移动。

――万能轧机上所有的介质管路均通过快速组合板集中在横移小车的传动侧，换辊时由传动侧的换辊液压缸将整个轧机推出轧线或拉入轧线，所有介质管路可自动断开或接通，不需要人工拆卸管路，可缩短换辊时间，降低劳动强度。

――万能轧机的传动由直流电机通过硬齿面联合减速机、万向联轴器传动水平辊，立辊是被动的。

七、万能轧机的国产化进程：

1998-2001年时任天津重型机器厂研究所所长的谷峰兰女士就非常关注万能轧机在中国未来的发展前景，但因为企业经济效益不景气，没有资金支持所以项目未得以进行深入研究。

自2001年退休以后，一直怀揣梦想的谷峰兰创建了自己的天津市中重科技工程有限公司（以下简称中重科技），带领几名技术人员进行了国内各个H型钢生产厂家的市场及设备的调研，始终跟踪并关注着国内外有关万能轧机的发展动向及市场效果。在2003年中重公司开始深入的并实质性的开展了短应力线万能轧机的研发，仅凭借几张国外万能轧机图片和一些简单的参考资料，设计出第一代短应力线万能轧机。在此之后随着国内型钢市场的发展及我们技术储备的完善，赢得了H 型钢万能轧机生产线的春天。

2004-2005年，为天津江天型钢制造出第一代万能轧机，成功轧制出合格H型钢。

2005年1月中重科技的“1070万能H型钢生产线粗精轧设备”被确认为“天津市科学技术成果”。

2006年，中重科技“1070万能H型钢粗精轧设备”获得“国家火炬计划项目证书”

2007年8月，与唐山盛达钢铁公司签订400H型钢生产线合同。

2008年3月，与大连正达车轮有限公司签订小型H型钢生产线订货合同。

2008年9月，唐山盛达成功热负荷试车，第一根钢就成功轧制出400*200国标H型钢。

2008年10月9日，中国冶金报报道了，中重科技设计制造的400*200毫米H型钢生产线在唐山盛达试车成功。标志着中国已经摆脱了中国摆脱400*200H型钢设备依赖进口的局面。

2008年11月，国家知识产权局同时颁发3项专利，分别为：“型钢轧机的辊系轴向锁紧结构”“减小压下负荷及防止水平辊辊缝中心线偏移的万能轧机”“万能轧机立辊轴周向防转结构”这3项专利经过实践考验为用户创造巨大的经济效益，并且很大程度的节约了能源。

2009年1月，大连正达成功轧制出世界上最轻薄的高强度H型钢，腹板厚度仅为2.3mm，该产品成功出口美国作为轻型汽车梁之用。

2009年1月22日，中国冶金报报道了，中重科技设计制造的高强度超轻薄H型钢热轧H型钢试车成功的消息。

2009年2月26日，中国冶金报报道了题为“行业振兴规划助力高性能万能轧机自主研发”的文章。文章报道了中重科技万能轧机自主研发的历程和成果。

2009年7月，唐山盛达为响应市场需求，由中重科技进行二期改造，新增三台轧机，成功轧制出500*200H型钢、250*250柱、56#工字钢等国标产品，并且可以根据用户需要轧制负公差到

8%的轻薄型型钢并全部达到国家标准，这样就为用户在市场竞争中多赢得了8%的利益。

2009年7月，和鞍山宝得签订了500H型钢设备的订货合同。设计产量120万吨，设计规格为500*200H型钢及大中型型钢产品。

2009年8月，和鞍山紫竹科技型钢（鞍山第三轧钢厂）签订了大型型钢设备的订货合同。主要产品定位为以重轨为主，最大规格120Kg/m、650以下的钢板桩、最大不等边角钢400*200、最大H型钢600*200、最大工字钢63#、最大槽钢40#等。鞍山紫竹成为国内外首次采用半连轧&万能法轧制重轨的企业，一旦开发成功，将填补国内空白，将成为国内轧钢史重大事件载入史册。

2009年11月，中重科技参考国内大型轨梁厂引进的万能轧机，参考开发了大型钢万能轧机，至2010年5月已经设计完毕，正与国内大型企业交流。准备为中国用国产设备轧制百米重轨，填补国内空白。

2010年6月，鞍山宝得和紫竹二条型钢生产线同时发货。

2010年10月鞍山紫竹成功投产，是国内第一家使用半连轧工艺轧制重轨的企业。经验收符合中国2007年高铁重轨新标准。紫竹产品成功出口美欧等国家，获得用户的一致好评。

2010年10月10日，中重科技与唐山天型型钢有限公司签订了500H型钢生产线的机、电、液总包合同。合同金额约3亿元。

2011年5月，中国冶金报报道了“中国首条自主研发的重型万能轨梁生产线研制成功”的消息，引起国内外广泛关注。

2011年5月27日，中重科技申报的“重型半连续短应力万能轨梁生产线粗精轧设备”项目通过国家相关部门的验收，标志着中国自主研发的万能轨梁生产线获得国家相关部门的认可。

2011年5月27日，中国中央电视台报道了中重科技研制的中国首条重型万能轨梁生产线研制成功的消息，并引起天津市政府及各大媒体广泛关注。

报道全文如下：

日前，天津市中重科技工程有限公司设计制造出一条完全自主知识产权的国产化重型万能轨梁生产线，试车成功并投入生产运行，这条生产线的成功投产打破了国外对轨梁生产设备的技术和市场垄断，改变了中国生产钢轨的主体设备全部从国外进口的局面。

2011年6月22日，中重科技设计制造的万能轧机在鞍山紫竹科技型钢有限公司试轧热轧钢板桩系列产品成功，并形成批量生产。这标志着紫竹集团已具备这一高附加值、高技术含量、高效益钢材品种的生产能力，填补了国内空白。

2011年7月8日，中重科技为鞍山宝得设计制造的120万吨H型钢生产线一次性热负荷试车

成功，首批试轧的350*175规格的H型钢合格率达100%

中重科技在H型钢领域创造了诸多的第一，成为国产H型钢设备的带头人，曾被中央电视台、中国冶金报、天津日报、中国钢铁内参、中国钢铁新闻网、中国金属网、慧聪网等国内知名媒体报道。

中重科技在万能轧机研发及应用上取得的成果引起了国内外冶金企业的瞩目。目前，有多家国内外知名钢铁企业正与中重科技洽谈万能型钢生产线项目。

中重科技是国内唯一自主研发、设计、制造万能轧机的企业，并且已经覆盖从100到900H型钢全系列规格，该系列产品的开发，填补了国内外万能轧机研发与制造的空白。

天津市中重科技工程有限公司

2011年7月30日