D0I:10.13374/j.issnl001-053x.1987.s3.202 4200mm厚板轧机效能的判断与开发研究 北京钢铁学院机械亲 北方工业大学 舞阳钢铁公司 (1978.8~1986.12) 我国自行设计和制造的首台4200mm巨型厚板轧机于1978年8月在舞阳钢铁公司安装 完毕。它的建造和投产填补了我国宽厚钢板生产的空白，对国防和国民经济各部门的建 设和发展都具有重要意义。鉴于“渤海2号”采油船重大事故的教训，治金部要求对此 轧机的投产和使用采取十分慎重的科学态度，积极开展科学研究，对轧机的实际效能进 行判断与开发。其主要研究内容有： (1)开工试轧中的负荷监控 出于安全考虑，治金部令该轧机使用负荷不得超过设计能力的60%，并以此作为负 荷试车的基木条件。为此，通过自行设计的测量装置实现了主要力能参数（轧制压刀和 主轴扭矩)的在线监测。按预期要求控制了轧机负荷，确保了轧机的安全试车和及早开 工投产。 (2)轧机技术性能的判断 在此项研究中，除通过工艺力能参数的工程测试对轧机的工况进行判断外，还对轧 机的两个重要技术性能指标进行了测试研究与判断。 ①轧机模数或机座系统刚度的判断； ②辊缝指示精度的测试与判断。 (3)主轧线设备的工况判断和故障诊断 在负荷试车及试轧过程中，主轧线的有关设备相继暴露了某些缺陷和故障，为排除 故障和改进设备，通过在线监测的方法，对下列有关设备进行了工况判断和故障诊断， ①高压水除鳞机管路爆破的故障诊断， ②主轧机液压平衡系统的工况判断及事故泄荷的故障诊断， ③压磁式测压仪的故障诊断； ④双边剪切边机剪切负荷的测试分析与悬臂轴弯曲的故障诊断， 同立辊轧机的工况判断与同步轴折断的故障诊断： ⑥主轧机架辊力能参数工程测试分析与接轴折断事故的诊断。 (4)急需宽幅钢板的研制及其轧制工艺力能参数的综合测试研究 在轧机性能判断和设备故障诊断与改进等研究工作之后，又完成了以下四种急需宽 幅钢板的轧制工艺力能参数的工程测试研究任务，这些新产品是在治金部规定的许用负 荷水平条件下完成的： ①国家科委“八七工程”（高能加速器）用铜钢复合板，于1980年9月完成，并 于1981年6月通过治金部鉴定： 155
厚板轧机效能的判断与开发研究 北 京钢 铁 学院机械 系 北 方 工 业 大 学 舞 阳 钢 铁 公 司 。 。 我 国 自行 设计 和 制造 的首 台 仑 巨型厚板轧 机于 年 月在舞阳钢铁公 司安 装 完毕 。 它的建 造和 投产填补了我 围宽 厚钢 板生 产的空白 ， 对 国防和 国民经 济各部 门的建 设和 发 展 都 具有 重 要 意 义 。 鉴于 “ 渤海 号 ” 采 油船重大事 故的教训 ， 冶 金部要求对此 轧 机的 投产和使用采取十分慎重 的科学态 度 ， 积极开 展科学研究 ， 对轧机的实际效能进 行 判断与开 发 。 其主要研究 内容有 开 工 试轧 中的 负荷监控 出于安全 考虑 ， 冶 金部令该轧 机使用负荷不 得超过设计能力 的 ， 并 以 此作 为负 荷试 车的基 木 条 件 。 为此 ， 通 过 自行 设计的测 量装置实现了主要 力能参 数 轧制压 力 和 主轴扭矩 的在线 监 测 。 按预期要 求控制了轧机负荷 ， 确保 了轧机的安全 试车和及早开 工 投产 。 轧 机技术性 能 的判 断 在此项研究 中 ， 除通 过工艺 力 能参数的 工程测 试对轧机的 工 况进行 判断外 ， 还 对轧 机的 两个重要技 术性能指标进行 了测试研 究与判 断 。 ① 轧机模数或 机座 系统刚 度 的判 断 ② 辊缝指示精度 的测试与判 断 。 主轧 线 设备 的工 况判 断和 故障诊 断 在 负荷试 车及试 轧 过程 中 ， 主 轧 线的有关 设备相继暴露 了某些缺陷和 故障 ， 为排除 故障和改进 设备 ， 通 过 在线 监 测 的方法 ， 对下 列有关设备进行 了工 况判断和故障诊 断 ① 高压 水 除鳞 机管路爆破 的故障诊断， ② 主 轧机液压 平衡 系统 的工况判 断及事 故泄荷的故障诊 断， ③ 压 磁式测压 仪 的故 障诊 断 ④ 双边 剪切边 机剪切 负荷的测试 分析与悬臂轴 弯 曲的 故 障诊 断 ， ⑤ 立辊轧 机的工况判 断 与同步轴折断 的 故障诊断 ， ⑥ 主 轧机架辊力 能参数工程 测试分析与接轴 折断事故的诊 断 。 急需宽 幅钢板 的研制及其轧 制工 艺力 能参 数 的综合测 试 研究 在 轧 机性能判 断和 设备故障诊断与改进等研究工作 之后 ， 又完成 了以 下 四种急需宽 幅钢板的轧制工艺 力 能参数的工 程测试研究任 务 ， 这些 新产品是在冶金部规 定的许 用负 荷水平条件下完成的 ① 国家科委 ，’ 、七工程 ” 高能加 速器 用铜钢复合板 ， 干 。 年 月完 成 ， 并 于 年 月通过冶 金部鉴 定 与 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1987．s3．202
② “7611工程”用铜-锅复合板，于1981年交付使用； ③葛洲坝工程用钢-不锈钢复合板，于1981年交付使用， ④BHW-35超高压锅炉板，于1981年交付使用。 以上新产品的试轧成功，为闲家重点工程提供了关健材材。在轧机负荷能力解放以 后，至1986年又开发了十项新产品。 (5)提高4200轧机使用负背水平的工程测试研究与技术判断的研究。 巾于负荷限制，该轧机的设计能力不能充分发挥，经常处于“大马拉小车”状态， 严重妨碍了该轧机的特点和优势的发探。于1982~1983年对该轧机进行了以提高使用负 荷为门标的大规模工程测试研究和强化轧制试验。以大量科学数据和科学分析证明，该 轧机的使用负荷可以山原来设计负荷的60~70%提高到100%，相对负荷率提高43一 67%,于1983年10月经治金部批准使用。此项研究成果对充分发挥该轧机的能力和优 势、对开发急需宽幅钢板等新产品都具有重要意义和巨大的经济效益和社会效益。 本项门于1986年12月h治金部组织了鉴定。 攀钢120吨转炉托圈安全性研究 北京钢铁学院机械亲攀枝花钢铁公司 (1978.5-1979.5) 攀钢炼钢厂3座120吨转炉是我国七十年代自行设计制造的最大转炉。其托圈直径 8470毫米，自重180吨，在制造过程中就发现所用厚度100及80毫米钢板质量不合格（存 在内部分布裂纹缺陷，当量大小中3毫米左右)，当时经机械工业部沈鸿副部长决定列 为监督使用。托圈是支承整个转炉炉体的要害部件，一旦发生事故，后果将异常严重。 1978年初原设计及制造单位向冶金部建议对该托圈强度安全性进行测定研究，以决定是 否继续使用或更换新托圈。我院承担了此项任务。 该托圈直接承受炉体荷载800吨及倾动力矩300吨·米，工作温度达250°℃。其机械应 力及热应力相当复杂，并均属交变性质。研究工作必须正确确定托圈在热态及动态情况 下应力场和应力交变的特性，及其对内部原始裂纹扩展的作用。为此，在现场进行了托 圈应力实测，应力测点72点，共测79炉（炉役前期16炉，后期63炉，直至炉役终了，共 延续23天)。示波图及应力值打印记录带长度共980米。取得了进行强度安全性判别所 希的应力水平、应力交变幅度、和应力循环次数等大量数据，是我国怡金系统历年来所 进行的规模及难度较大的现场测试工作之一。 为取得应力场的详细图景，并与实测结果相互校核，与水科院合作用KDDK三维有 限元程序在国产一百万次计算机上进行了多种工况下应力分量的全面计算，有限元模型 结点数1980点，单元数6222个。特别计算了当托圈内部裂纹扩展联接成贯穿性裂缝的极 端情况下应力及变形的情况。根据以上大量数据，进行断裂力学分析后作出结论：原有 8座转炉托图均不须更换，可继续安全使用。并且，将转炉容量增大至150吨也不影响 156
② ，’ 工程 ” 用铜 一 钢 复合板 ， 于 年交 付使用 ③ 葛洲 坝工程 用钢 一 不锈钢 复合板 ， 于 年交付使用 ④ 一 超高压锅 炉板 ， 干 年交付使 用 。 以 上新产 品的试轧 成功 ， 为闰家重 点工程 提供 了关 键材材 。 在轧机负荷能力解放以 后 ， 至 年又开 发 了十项新产品 。 提 高 轧机使用负荷水平的工程 测 试研究 与技术判断 的研究 。 由于负荷限 制 ， 该 轧 机的 设计能力 不能充分发 挥 ， 经 常处 于 “ 大马 拉小 车 ” 状 态 ， 严 重妨碍 了该轧 机的特点和 优势的发挥 。 于 年对 该轧 机迸 行 了以 提高使用负 荷 为 日标的大规模工程 测 试研 究和强 化轧 制试验 。 以 大 量科学数据 和科学分析证明 ， 该 轧 机的使用 负荷可以 山原来 设计负荷的 提 高到 ， 相对负 荷率 提 高 ， 于 年 月经 冶金部批准使用 。 此项研究 成果 对充分 发挥该 轧 机的能 力 和优 势 、 对开 发急需宽 幅钢板等新产 品都 具有重 要意义和 巨大的经 济效 益和社会效益 。 木项 日于 年 月 冶余部组 织 了鉴定 。 攀钢 吨转炉托圈安全性研究 北 京钢 铁 学院机械 系 攀枝 花钢 铁 公 司 。 一 。 攀钢炼钢厂 座 吨转炉 是我国七十 年代 自行 设计 制造的最大转炉 。 其 托 圈直径 毫米 ， 自重 吨 ， 在 制造过程 中就发 现所 用厚度 及 毫米钢板质 量不合格 存 在 内部分 布裂纹缺 陷 ， 当量大小劝 毫米 左右 ， 当时经 机械工业部沈 鸿副 部长决定列 为监 督使用 。 托 圈 是支承整个转炉炉体的要害部件 ， 一 旦发 生事故 ， 后果将异 常严重 。 年初原设计及制造单位 向冶 金部建议对该托 圈强度安全性进行测定研究 ， 以决定是 否继续使用或更换新托 圈 。 我院承担了此项任 务 。 该托 圈直接承受 炉 体荷载 。吨及倾动力 矩 吨 · 米 ， 工作温 度达 “ 。 其机械 应 力 及热应力 相 当复杂 ， 并 均属交变性质 。 研究工 作必须正确确定托圈在热态及动态情况 下应力场 和 应力 交变的特性 ， 及其 对 内部原始裂纹扩展的作用 。 为此 ， 在现场进行 了托 圈应力实测 ， 应力测点 点 ， 共测 炉 炉役前期 护 ， 后期 炉 ， 直至 炉役终 了 ， 共 延续 天 。 示波 图及 应力值打印记录带长度共 米 。 取 得 了进行强度 安 全性判别所 需的 应力 水平 、 应力交变幅度 、 和 应力 循环次数等大量数据 ， 是我 国冶金 系统 历年来所 进行 的规模及难度 较大的现场 测试工作 之一 。 为取得应力 场 的 详细 图景 ， 并 与实 测结果相 互校核 ， 与 水科院合 作用 三维有 限元程 序在国产一百万 次计算机上进行 多种工况下 应力 分 量的全 面计算 ， 有限元模型 结点数 。 点 ， 单元数 个 。 、 特别 计算 了 当托 圈 内部裂纹 扩展联 接成贯穿性裂 缝的极 端情况 下应力及变形 的情况 。 根据以 上大 量数据 ， 进行断裂力 学分 析后作 出结论 原 有 座转炉 托 圈 均不须 更换 ， 可继续安全 使 用 。 并且 ， 将转炉 容量 增大 至 吨也不影响