厚积薄发技术创新——被人称为活套大王

     我对宽带钢热连轧机的工艺、电控及其机械装备技术知识的储备

我在苏联查波罗什钢铁联合企业实习时，曾参观了该厂的宽带钢热连轧机。那时，这座轧机正停产捡修中。

停产的原因是：热连轧机组的六个机架中的后五个机架的工作棍和支持棍，共二十个大轧辊全部在颈部折断。造成这次重大事故的原因是操作不当，元凶则为在精轧笫一、二机架间的热轧带出现的三层折迭。这三层折迭的带钢被拉进后五架轧辊时所产生的超常巨大轧制压力己远远超过了各后续机架工作辊及支持辊两端颈部的折断应力。

从此，在我脑海中形成了一个概念：带钢热连轧的生产工艺确是各类热轧带钢中最先进，产量最高，却又是在装备技术和控制技术中最复杂的轧机品种。

从断辊事故可以看到：宽带钢热连轧的控制系统担负的责任极重，层迭带己被迅速拉进后续各机架的工作辊内，酿成重大的连续断辊事故。这类的一次断辊，损失可达十几万之多。由于热连轧精轧机组的轧制速度逐架升高，末架的出口速度可高达每秒卄五米。因此机架的纠偏功能必需自动进行。即精轧机组各相邻机架间必需设有能：自动跟踪热轧带带长的检测机构。

一、它将测得的带长反应到主传动的速度控制系统，由主传动自动纠正辊速，消除相邻机架间热轧带多余的长度，使之不可能出现“三层迭轧”的现象。

这正是现代化宽带钢热连轧机装备技术与控制技术的先进性所在点之一。文革后，在完成包钢初轧机投产后，我开始将精力投入对宽带钢热连轧机工艺及装备技术的研究，当时国内正在展开对带钢热连轧机的研制工作。一机部的上海重型机械厂正在制造宽带钢热连轧机的机架。

由于缺乏实际资料。我能查到的仅是一些杂志上刋登的材料，而这时还没有一个单位的工作深到能真正掌握的程度。

打个比方：宽带钢热连轧机的工艺和机、电、自动控制技术好比一座大山，大家都在努力攀登。由于囯内尚无一座己投产的符合现代化标准的宽带钢热连轧机，攀登时得完全依靠自己的智慧和不断探索的力量。

我确定了自已的工作目标后，第一步便是大量查阅有关宽带钢热连轧机的有关技术文献。

北京钢铁设计院的图书馆拥有丰富旳外文杂志。我到该院耐心查阅了从1961年到1970年共十年的英语钢铁工程师杂志，共一百二十本。

我还查到一本钢板生产工艺技术发展过程，它详细介绍了：从最早的单板热轧生产，逐步发展到二十世纪七十年代的现代化宽带钢热连轧工艺发展的历史。

有一本书介绍了从二十世纪六十年代初到七十年代初的十年内，美国建造投产的十套宽带钢热连轧机的详细资料。资料中详细地介绍从工艺参数到机械装备、电控、计算机控制，内容极具体丰富。不过，刊登的都是具体的工艺和设备参数。没有一点设计、计算的资料。我系统仔细地反复阅读了这一百多本英文杂志和资料，从中整理出了一些规律性的内容。

       二、二十世纪的六十年代到七十年代初的十年是宽带钢热连轧机更新换代的十年。

1、在这十年中，宽带钢热连轧机的装备水平发生了质变。

它表现在：精轧机组的机架立柱断面不断加大，机架刚度不断增强。轧钢时机架弹跳趋小，从而提高了热轧带成品的厚度精度。

2、精轧机组各架压下螺丝传动电机装机功率成倍提高。其减速机构废除了原蜗轮减速方式而改用正齿轮减速机构，从而明显提高了减速器的效率。

3、采用厚度自动控制，进一步提高了成品带的厚度精度。

4、在精轧机组的各相邻机架间增加了一个能自动检测相邻机架间轧带长度変化的一个称之为活套的机构。

5、用该活套测得的套长信号来调整精轧相关机架的主传动转速来维持套量的稳定。

这是一个历经十年之久的轧制工艺和机、电、自动控制互相结合的完善化过程。

 经分析，我发现上述之第五项，这个位于精轧机组间的一个不起眼的新型活套机构乃是二十世纪七十年代及以后新建的现代化宽带钢热连轧机中实现轧机自动化、安全、高速连轧生产的一个关键环节，一个起关键作用的新设备。

二十世纪六十年代所建的宽带钢热连轧机因缺乏这个环节，或即使装有“活套”机构，却因其性能差、反应慢，配置的机电参数不合理而不能起到快速、灵敏的作用。

 三、鞍钢半连轧精轧机组中确亦设有活套机构。但在我核算后，我发现其机电参数的配置距灵敏及快速的要求甚远，起不了应有的作用。我下决心对活套机构机电参数及其性能的作进一步研究。

1、该活套机构的基本结构为直流电机驱动，通过减速机降速后，驱动活套的回转台架，回转台架的宽度稍宽于所轧带钢的宽度。连轧生产时，直流电机将台架回转升起，将红热带钢适度绷紧，使带钢处于小张力状态下轧制，该小张力保证带钢带形平整。

 2、减速比是活套机构的一个极重要的参数。

为提高活套机构的快速响应性能和动作的灵敏度，必需采用低速比的减速机。

3、经分析研究，宽带钢热连轧机活套机构的减速比采用范围应为1至14。速比愈小，响应性能愈好。但活套的驱动直流电机的功率将相应加大，增加投资。

速比为1时，直流电机直接联接活套的台架。其动态性能最佳。苏联制造的宽带钢连轧机中，即有采用这种无减速机，直接驱动的活套机构。

 4、该机构的动态性能应为快速响应，低惯量的结构。

这里要求的低惯量是相对于活套台架转轴而言的。这是一个重要的特点它也是我研究的一个重要收获。

在电力传动设计计算工作中，转动惯量的概念往往是指折算至驱动轴的总惯量。但在活套机构中，影响活套台架反应速度的参数应是：折算到台架轴上的机构总惯量。恰与传统概念相反，这又是一个逆向思维的的实例。掌握了这点，就很容易接受低速比的概念了。

折算到活套台架轴侧的总惯量由两部份组成。一是台架本身的转动惯量。另一个是活套驱动直流电机转子的转动惯量乘以减速比的平方。这两个分值之和即为台架轴上的转动总惯量。

因前一分量在总惯量值中所占比例甚小，而可忽略不计。由此可见减速比对活套机构反应快速性的影饷了。减速比为4时与减速比为12时，两者的反应速度相差达3乘3等于9倍。

我经过约一年的刻苦研究后，推导出了计算各种不同宽度带钢热连轧机采用的低惯量，快速反应、高灵敏度电动活套机构各机电参数，包括其驱动直流电机的型号、容量、额定转速及所用减速机减速比的通用计算公式。

它既适用于宽度仅250mm的窄带钢热连轧机，亦适用于宽度达1700MM的宽带钢热连轧机。我为宽度为250mm窄带钢热连轧机设计计算了其活套机构的机电参数。我将计算过程及其说明打印成册，无偿寄送给有关的设计、制造和生产厂。

北京钢铁设计总院用我这本资料为张家口钢铁厂的一座250MM窄带饭连轧机设计了其电动活套。调试后，顺利投产。

该厂领导及车间技术人员为了解其机理，特通过冶金部科枝司，邀请我去该厂详细介绍。我将我编写的两本关于低惯量、高灵敏度电动活套技术资料带去，交给他们复制，并作了讲解后才返回北京。

为了使我国各从事与带钢热连轧机的设计、制造、研究和教学有关人员能掌握这项技术，避免在建设或改造一座带钢热连轧机时走冤枉路，我在北京钢铁学院、北京钢铁设计总院、北京市设计院、武汉钢铁设计院及武钢等单位作了多次演讲和报告。

有意思的是，我在武钢一米七工作组时，有同志告诉我，在技术人员间，我已被传称为活套大王。我为这个对我花了多年心血研究这个课题的一个肯定而感到欣慰。

我在武钢一米七工作组时，直接从工作组复印图纸中看到该套轧机的活套机构的减速比为11.64，符合我计算中的合理速比范围内。武钢这套引进轧机的资料为我们提供了宝贵的论证资料。图纸中可看到整个活套机构的机械结构及各部件的具体尺寸。这些资料提供了十分具体的结构细节。