卜彥強(qiáng)

(首鋼中厚板軋鋼廠，北京 100043)

1 前言

首鋼中厚板軋鋼廠3 500 mm四輥可逆式中軋機(jī)于2003年投產(chǎn)，隨著軋鋼廠年產(chǎn)量的逐漸增加，中厚板生產(chǎn)的品種逐漸擴(kuò)大，質(zhì)量要求提高，高技術(shù)含量與高附加值產(chǎn)品也大大增加。與此同時(shí)，軋機(jī)工作輥軸向竄動(dòng)的現(xiàn)象日益顯現(xiàn)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品精度和軋制節(jié)奏。為徹底解決此問(wèn)題，消除由于工作輥竄動(dòng)對(duì)設(shè)備造成的不利影響，并為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)作業(yè)率，首先對(duì)該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因從工藝、設(shè)備以及操作等角度進(jìn)行全方位的分析，找出主要原因并采取相應(yīng)措施，最后，對(duì)中厚板軋機(jī)日常的管理維護(hù)提出一些建議和要求。

2 工作輥軸向竄動(dòng)現(xiàn)象及原因分析

2.1 工作輥軸向竄動(dòng)現(xiàn)象

對(duì)首鋼中板廠3 500 mm中厚板軋機(jī)工作輥軸向竄動(dòng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，對(duì)單塊板坯軋制時(shí)的工作輥軸向竄動(dòng)方向及位移量進(jìn)行分析，下工作輥軸向位移與軋制道次關(guān)系如圖1所示。當(dāng)軋件從機(jī)前向機(jī)后軋制時(shí)，下工作輥向操作側(cè)竄動(dòng)，當(dāng)軋件從機(jī)后向機(jī)前軋制時(shí)，下工作輥向傳動(dòng)側(cè)竄動(dòng)。由于下工作輥的軸向竄動(dòng)，對(duì)設(shè)備造成惡劣影響，當(dāng)工作輥向操作側(cè)竄動(dòng)時(shí)，下工作輥軸向擋板受到軸向力的作用，從而造成擋板螺絲折斷的嚴(yán)重后果，當(dāng)工作輥向傳動(dòng)側(cè)竄動(dòng)時(shí)，軋機(jī)主傳動(dòng)下電機(jī)將受到嚴(yán)重沖擊，使下電機(jī)位置發(fā)生偏移。

圖1 下工作輥軸向位移隨軋制道次的變化曲線

2.2 工作輥軸向竄動(dòng)原因分析

(1)原料板坯橫向加熱溫度的不均，勢(shì)必造成軋件在軋制過(guò)程中軋制力在軸向分布不均，產(chǎn)生軸向力，從而引起軋輥軸向竄動(dòng)。

(2)軋機(jī)下支承輥兩側(cè)階梯墊的厚度差超出規(guī)定范圍，下輥系水平度受到影響，引起軋制力在軸向不均，產(chǎn)生軸向力。

(3)軋輥輥形的變化及輥身的圓柱度變化，加之表面粗糙度的影響，會(huì)引起軋制過(guò)程中軋制力在軸線方向上分布不均，引起軸向力的產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致軋輥軸向竄動(dòng)現(xiàn)象。

(4)與正常軋制情況相比，軋件偏移使軸向力增加，隨偏移量的增加軸向力值增大，因此軋件跑偏或軋件傾斜咬入均有可能造成輥系軸向竄動(dòng)現(xiàn)象。

(5)各裝配滑板及機(jī)架工作輥彎輥缸位置磨損嚴(yán)重造成各裝配間隙過(guò)大引起的軋輥軸線在空間異面交叉，從而導(dǎo)致軸向力的產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致軋機(jī)輥系軸向竄動(dòng)。

2.3 主要原因

通過(guò)以上分析，針對(duì)每一項(xiàng)可能出現(xiàn)的原因采取相關(guān)檢測(cè)手段。首先針對(duì)板坯的加熱問(wèn)題，確定板坯的在爐時(shí)間以及加熱溫度是否達(dá)到要求。在檢修更換支承輥期間，通過(guò)檢測(cè)階梯墊的磨損程度，確定是否超出磨損范圍。在軋輥磨削前，首先檢測(cè)磨床的精度，磨削后檢驗(yàn)軋輥的粗糙度以及圓柱度是否達(dá)到要求。在軋件軋制過(guò)程中，檢查是件傾否軋斜咬入，在停軋期間測(cè)量對(duì)中開口度是否符合規(guī)程要求。針對(duì)軋機(jī)本身，檢測(cè)輥系滑板與軋機(jī)滑板之間間隙是否過(guò)大，軋機(jī)窗口尺寸是否符合圖紙要求，從而確定是否造成輥間產(chǎn)生軸線交叉。

通過(guò)實(shí)際觀察檢測(cè)，并進(jìn)行逐項(xiàng)排除，最后確定首鋼中板廠工作輥軸向竄動(dòng)的主要原因在于輥系滑板與軋機(jī)滑板磨損嚴(yán)重，軋機(jī)彎輥缸位置磨損嚴(yán)重，軸承座與軋機(jī)機(jī)架之間間隙過(guò)大，造成輥間產(chǎn)生空間異面軸線交叉，導(dǎo)致出現(xiàn)軸向力，從而引起工作輥軸向竄動(dòng)。

2.4 理論依據(jù)

利用檢修期間，將軋機(jī)輥系部分全部抽出，然后將軋機(jī)下彎輥缸塊全部拆下。首先測(cè)量軋機(jī)機(jī)架上支承輥窗口尺寸、測(cè)量機(jī)架彎輥缸窗口尺寸，并測(cè)量上支承輥軸承座裝配尺寸。通過(guò)實(shí)際測(cè)量與圖紙要求公稱尺寸進(jìn)行對(duì)比，確定軋機(jī)機(jī)架滑板磨損程度以及機(jī)架下彎輥缸位置的磨損情況。軋機(jī)操作側(cè)窗口如圖2所示，尺寸測(cè)量結(jié)果見表1、表2。

圖2 軋機(jī)操作側(cè)窗口示意圖

表1 操作側(cè)機(jī)架滑板窗口尺寸(入口側(cè)) mm

表2 傳動(dòng)側(cè)機(jī)架滑板窗口尺寸(入口側(cè)) mm

由表1、表2數(shù)據(jù)與圖紙要求公稱尺寸可以看出，軋機(jī)上滑板窗口尺寸已經(jīng)超出圖紙要求公稱尺寸范圍，說(shuō)明軋機(jī)上滑板磨損較嚴(yán)重，從而造成軋機(jī)上滑板與上支承輥軸承座滑板之間間隙過(guò)大。

以軋機(jī)輥系窗口中心線為基準(zhǔn)，測(cè)量中心線到彎輥缸的距離，軋機(jī)機(jī)架彎輥缸位置窗口圖紙要求公稱尺寸為:1 740 mm，因此，從中心線到兩側(cè)的距離應(yīng)為:870 mm，測(cè)量結(jié)果見表3、表4。

表3 中心線到傳動(dòng)側(cè)機(jī)前機(jī)架尺寸 mm

表4 中心線到傳動(dòng)側(cè)機(jī)后機(jī)架尺寸 mm

表5 中心線到操作側(cè)機(jī)前機(jī)架彎輥缸尺寸 mm

表6 中心線到操作側(cè)機(jī)后機(jī)架彎輥缸尺寸 mm

從表3、表4、表5、表6可以看出，軋機(jī)機(jī)架彎輥缸位置磨損嚴(yán)重，磨損不均勻，且兩側(cè)磨損與中心線不對(duì)稱。

裝上彎輥缸以后，測(cè)量窗口尺寸，圖紙要求公稱尺寸為:操作側(cè)，傳動(dòng)側(cè)1。測(cè)量結(jié)果見表7、表8。

表7 傳動(dòng)側(cè)機(jī)架彎輥缸窗口尺寸 mm

從表7、表8可以看出，軋機(jī)在裝入彎輥缸之后，窗口已不是矩形，因此，當(dāng)裝入支承輥與工作輥之后，工作輥與支承輥軸線不平行，出現(xiàn)交叉。

為了消除或減小軸向力的產(chǎn)生，既要保證各滑板之間的間隙在圖紙要求范圍之內(nèi)，又要保證輥系各軸線的平行度。首先查找圖紙資料，明確機(jī)架各窗口及工作輥、支承輥軸承座公稱尺寸，然后通過(guò)對(duì)軋機(jī)彎輥缸位置進(jìn)行修磨，從而恢復(fù)原始尺寸。

3 解決工作輥軸向竄動(dòng)的具體措施

3.1 更換支承輥軸承座滑板材質(zhì)

支承輥軸承座滑板原來(lái)為鋼材質(zhì)，軋機(jī)機(jī)架滑板也為鋼材質(zhì)。因此，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的軋制，軋機(jī)滑板與支承輥軸承座滑板之間發(fā)生摩擦，造成兩者磨損程度均較為嚴(yán)重。

隨著兩者磨損程度的加大，造成軸承座滑板與機(jī)架滑板之間間隙越來(lái)越大，從而為軋輥交叉創(chuàng)造了條件。因此，為了消除兩者之間過(guò)大的間隙，只能根據(jù)磨損情況，對(duì)軸承座上的滑板以及軋機(jī)機(jī)架上的滑板同時(shí)進(jìn)行更換。軋機(jī)機(jī)架上支承輥處共有12塊滑板，且不易拆裝，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且造成備件費(fèi)用的提高。支承輥共有8塊滑板，且支承輥上的滑板相對(duì)來(lái)講，更換起來(lái)要容易的多，且無(wú)需占用檢修時(shí)間。

因此，為了減緩軋機(jī)機(jī)架滑板的磨損，為生產(chǎn)贏得更多的時(shí)間，并減少備件消耗的費(fèi)用，現(xiàn)將上支承輥軸承座上的滑板改為尼龍材質(zhì)。這樣在軋制過(guò)程中，滑板的磨損主要集中在支承輥滑板上，當(dāng)更換支承輥時(shí)，只需檢測(cè)支承輥滑板的磨損程度并及時(shí)進(jìn)行更換即可。

3.2 下工作輥耐磨板表面激光熔覆

在軋制過(guò)程中，下工作輥受到下彎輥缸活塞桿的彎輥力，下彎輥缸活塞桿與下工作輥上的耐磨板接觸。由于軋制時(shí)輥系平穩(wěn)性不良等因素造成彎輥缸活塞桿與下工作輥耐磨板之間會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，且耐磨板硬度不夠，造成耐磨板擠壓變形，使得活塞桿受到彎曲應(yīng)力作用，易造成彎輥缸密封處漏油，從而造成彎輥力降低，使得下輥系彈跳增加，易造成工作輥軸向竄動(dòng)。

因此，將下工作輥耐磨板表面激光熔覆，增加耐磨板表面硬度，在軋制時(shí)，避免活塞桿受到彎曲應(yīng)力的作用，從而大大延長(zhǎng)彎輥缸使用周期，不僅對(duì)彎輥缸本身有益，避免了下輥系彈跳，從而防止工作輥軸向竄動(dòng)。

3.3 下彎輥缸位置恢復(fù)圖紙公稱尺寸

軋機(jī)機(jī)架下彎輥缸位置磨損嚴(yán)重，且磨損不均勻，所以利用檢修期間對(duì)機(jī)架進(jìn)行修磨，在機(jī)架修磨后增加相應(yīng)厚度的墊片，恢復(fù)圖紙要求公稱尺寸，避免軋輥之間的交叉，防止工作輥軸向的竄動(dòng)，消除軸向力對(duì)設(shè)備造成的危害。

3.4 更換階梯墊

階梯墊長(zhǎng)時(shí)間使用，造成厚度上的磨損，充分利用檢修時(shí)間，定期檢測(cè)階梯墊厚度，發(fā)現(xiàn)超差立即進(jìn)行更換，從而保證下支承輥的水平度，避免軸向力的產(chǎn)生。

3.5 加固軸向擋板螺絲

由于軸向力過(guò)大，曾連續(xù)將下工作輥軸向擋板固定螺絲折斷，所以將軸向擋板螺絲從M72×6擴(kuò)大為M90×6，為防止因下工作輥軸向竄動(dòng)造成設(shè)備故障提供了有利可靠的保障。

通過(guò)以上措施，解決了首鋼中板四輥軋機(jī)的軸向竄動(dòng)問(wèn)題，大大減少了設(shè)備的故障時(shí)間，明顯提高了生產(chǎn)作業(yè)率，效果十分顯著。

4 輥系軸向竄動(dòng)預(yù)防措施及日常的管理維護(hù)要求

為了有效預(yù)防輥系的軸向竄動(dòng)，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，提高軋機(jī)的穩(wěn)定性，保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過(guò)分析可能造成輥系軸向竄動(dòng)的原因，特研究制定出以下預(yù)防措施:(1)保證軋輥粗糙度范圍及軋輥的輥形符合要求。(2)保證板坯橫向加熱均勻。(3)確保軋件對(duì)中軋制。(4)控制下支承輥兩側(cè)階梯墊厚度差。(5)保證軋輥軸承裝配良好。(6)對(duì)彎輥缸要加強(qiáng)維護(hù)。(7)加強(qiáng)軸向擋板固緊螺絲日常的維護(hù)水平。(8)定期檢查和校驗(yàn)機(jī)架窗口尺寸及各裝配間隙。

5 結(jié)論

(1)支承輥軸承座滑板更換為尼龍材質(zhì)后，軋機(jī)機(jī)架滑板磨損緩慢，且磨損程度很小，定期檢測(cè)軸承座尼龍滑板磨損情況并及時(shí)進(jìn)行更換，使輥系滑板與機(jī)架滑板之間間隙控制在要求范圍內(nèi)。

(2)下工作輥軸承座耐磨板表面激光熔覆之后，下彎輥缸使用周期提高了三倍，耐磨板磨損速度明顯減緩，軋機(jī)下輥系彈跳現(xiàn)象消除。

(3)軋機(jī)機(jī)架彎輥缸位置通過(guò)精確修磨，窗口寬度恢復(fù)圖紙要求公稱尺寸，解決了軋輥之間的交叉，消除軸向力的產(chǎn)生。

(4)在檢修期間檢測(cè)更換階梯墊，保證了下輥系的水平度。

(5)將軸向擋板固緊螺絲加大之后，從未出現(xiàn)過(guò)因軸向竄動(dòng)造成擋板螺絲折斷的現(xiàn)象，大大節(jié)省了備件費(fèi)用。

(6)通過(guò)日常管理維護(hù)措施的實(shí)施，效果十分顯著。

［1］ 方農(nóng)，曹根生．熱軋窄帶鋼四輥軋機(jī)工作輥軸向竄動(dòng)的原因及解決辦法［J］．安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，(4)．

［2］ 楊伯成．小型四輥冷軋機(jī)工作輥竄動(dòng)及其消除［J］．軋鋼，1990，(3)．

［3］ 丁志勇．中厚板軋機(jī)軋輥軸向力及主傳動(dòng)扭振分析［J］．軋鋼，2009，(4)．

［4］ 王高國(guó)．粗軋機(jī)工作輥竄動(dòng)問(wèn)題分析［A］．全國(guó)冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)建網(wǎng)30周年論文集［C］．2007．