供稿|程龍，郭建衛(wèi) / CHENG Long, GUO Jian-wei

內(nèi)容導讀

文章針對舞陽3800 mm厚板軋機生產(chǎn)線精軋機彎輥塊、粗軋機平衡塊的維修情況，結(jié)合現(xiàn)場實際完全摒棄奧鋼聯(lián)(VAI)原設計方案，創(chuàng)造性地制定維修方案，優(yōu)化維修程序并重新設計、校核專用裝備。新方案和新裝備不僅節(jié)約大量維修施工時間，還大大降低了職工的勞動強度，取得了良好效果。

奧鋼聯(lián)(VAI)在對舞陽新線寬厚板3800 mm精、粗軋機彎輥塊(平衡塊)維修時，利用支承輥換輥軌道為支撐點設計了專用裝備，但是使用原設計專用裝備施工費時耗力。通過改變思路，以工作輥換輥軌道為支撐點，對該維修專用裝備重新設計、校核，最終創(chuàng)造性地解決了奧鋼聯(lián)設計方認為不可能解決的問題。這不僅大大降低了職工的勞動強度，還將原來的施工時間12～16 h降低為現(xiàn)在的5～6 h，為減少維修工期、提高軋機作業(yè)率提供了可靠的保障。

彎輥塊(平衡塊)的構(gòu)造及工作原理

精軋機彎輥塊參數(shù)構(gòu)造及工作原理

精軋機彎輥塊基本參數(shù)：4個彎輥塊，每個彎輥塊有4個液壓缸；上液壓缸直徑250 mm，行程460 mm；下液壓缸直徑250 mm，行程110 mm；液壓缸工作壓力pmax=28.5 MPa，瞬間工作壓力取決于工作輥的軸向位置。

精軋機彎輥塊工作原理：平衡壓力為40 MPa，空軋時阻止工作輥和各自的支撐輥之間相對滑動的最小工作壓力；在軋制時使用較高的彎輥力，目的是給工作輥和支撐輥之間進行載荷分配，因此可以控制板形；在竄輥工作狀態(tài)下，作用在每個T型塊上的兩個液壓缸的力通過伺服閥適時調(diào)整，保證合力作用在工作輥軸承的中心線上，跟工作輥軸向位置無關；軸向竄動控制上下輥子的等量移動，在上T型頭外側(cè)液壓缸的壓力和下T型頭內(nèi)側(cè)的壓力相等，同樣在其他兩個缸上的壓力各自相等。

粗軋機平衡塊構(gòu)造及工作原理

粗軋機平衡塊構(gòu)造：4個平衡塊，每個平衡塊有3個液壓缸；上液壓缸直徑160 mm，行程460 mm；下液壓缸直徑180 mm，行程110 mm；液壓缸工作壓力21 MPa。彎輥塊(平衡塊)結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

粗軋機平衡塊工作原理：平衡壓力為4 MPa，空軋時阻止工作輥和各自的支撐輥之間相對滑動的最小壓力。

彎輥塊(平衡塊)維修現(xiàn)狀

VAI提供的維修方案

VAI針對舞鋼3800 mm精軋機彎輥塊、粗軋機平衡塊的維修有一套完整的更換方案，且有一套更換專用裝備。其具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。具體方案為：(1)抽出下支承輥，把更換彎輥(平衡)塊的專用裝備按照順序依次安放在下支承輥換輥軌道上，利用支承輥換輥拖車推進軋機牌坊；(2)使用手壓泵驅(qū)動專用裝備的橫移部分，移至所需更換彎輥塊的下方，用螺栓把彎輥塊和橫移部分連接在一起；(3)利用專用裝備的抬升液壓缸抬起彎輥塊，利用橫移把彎輥塊移至牌坊的中間位置，拉出更換。

VAI維修方案存在的問題

在維修的過程中發(fā)現(xiàn)，VAI維修方案在施工的過程中主要有以下問題：原專用裝備結(jié)構(gòu)較復雜，需要抽出下支承輥才能放置在支承輥換輥軌道上，更換完畢后需恢復下支承輥，操作步驟繁瑣、耗時；原專用裝備尺寸機構(gòu)與軋機牌坊多項相關尺寸干涉，經(jīng)多次修改后才勉強可以使用；原方案實施時會遇到伺服系統(tǒng)停壓后4個彎輥(平衡)塊下T型頭自重落下問題，裝備到位和拉出時需手動千斤頂頂起T型頭，不僅增加工人勞動強度、增加施工不安全因素，還消耗1～2 h的施工時間；原專用裝備的橫移和抬升系統(tǒng)均采用手動液壓系統(tǒng)，勞動強度大、效率低。由于以上四點原因，導致更換一個彎輥(平衡)塊的時間一直在16 h左右。

彎輥塊(平衡塊)更換專用裝備的改進措施

由于VAI設計的專用裝備結(jié)構(gòu)復雜、步驟繁瑣，針對專用裝備進行了改造，以工作輥換輥軌道為支撐點，設計出可以自由移動的彎輥(平衡)塊更換小車。

整體結(jié)構(gòu)框架的設計

精、粗軋機各有四個彎輥(平衡)塊，換輥側(cè)2個，傳動側(cè)2個，因此專用裝備必須兼顧四個彎輥(平衡)塊。改造后的動力利用更換工作輥小車，考慮到更換工作輥小車的行程(極限位置在換輥側(cè))和更換傳動側(cè)彎輥(平衡)塊，增加設計過渡平板小車，專用裝備包括彎輥(平衡)塊橫移小車和過渡平板小車兩部分。

(1) 彎輥(平衡)塊橫移小車的設計。根據(jù)彎輥(平衡)塊在軋機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，彎輥(平衡)塊橫移小車必須可以在工作輥換輥軌道上自由移動，小車的最高高度必須低于換軌軌道和設備的最小距離，小車的長度必須小于兩軌道之間的寬度。經(jīng)測定換軌軌道和設備的最小距離為竄輥缸和軌道面間的距離為445 mm，兩軌道之間的距離為2490 mm。即H′=445 mm，L′=90 mm；選擇H=440 mm，L=2330 mm。同時，彎輥(平衡)橫移小車的下底面弧度必須大于下支撐輥的最大輥徑2200 mm。圖3是新專用裝備設計圖一。

為了保證彎輥(平衡)塊可以順利拉出，彎輥(平衡)塊和橫移框架固定在一起的長度必須小于設備間的最小距離。經(jīng)計算和現(xiàn)場測定，兩導衛(wèi)扣手間的距離為最小距離L，即L1+L2＜L。660+L2＜1320，即L2＜660 mm，選擇L2=600 mm。圖4是新專用裝備設計圖二。

(2) 過渡平板小車的設計。過渡平板小車的寬度、整體高度和彎輥(平衡)塊橫移小車的相同，分別為2330 mm、440 mm，長度根據(jù)工作輥換輥拖車的極限位置和更換傳動側(cè)彎輥塊時橫移小車的位置，選擇2270 mm。兩者之間的連接采用了簡單方便的銷卡連接。圖5是新專用裝備裝配示意圖。

(3) 電動泵液壓系統(tǒng)的設計。為了解決原VAI方案中手動液壓系統(tǒng)勞動強度大、費時費力的弊端，設計了全新的電動液壓系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)各個液壓缸的單獨動作，操作簡單方便，很好地解決了原設計液壓缸經(jīng)常不動作，需要使用液壓千斤頂移動橫移裝置，勞動強度大、消耗時間長的問題。該系統(tǒng)原理如圖6所示，主要參數(shù)為：橫移液壓缸2個，直徑30 mm，行程630 mm；抬升液壓缸：4個，直徑50 mm，行程90 mm；液壓缸最大工作壓力：35 MPa。

(4) 彎輥塊防自重下落設計。在以往更換彎輥塊的過程中，伺服系統(tǒng)停壓后4個彎輥塊下T型頭由于自重下落成為一個一直困擾生產(chǎn)的難題。T型頭下落后，T型頭下面和工作輥軌道間的距離為330 mm，彎輥塊專用裝備拉進拉出的過程中，必然發(fā)生干涉。使用原專用裝備的過程中，裝備到位和拉出時需手動千斤頂頂起T型頭，不僅增加工人勞動強度、增加施工不安全因素，還消耗1～2 h的施工時間。通過對彎輥塊的結(jié)構(gòu)的詳細分析，發(fā)現(xiàn)彎輥塊側(cè)滑板螺栓孔可以利用，新設計方案采用頂絲頂住T型頭防止下滑，利用現(xiàn)有的資源很好的達到了預期的目的。防下落裝置簡單示意圖如圖7所示。

彎輥(平衡)橫移小車的強度校核

由于受空間限制，橫移小車主框架和小車輪軸的設計既要保證空間尺寸的不干涉，又要保證承載強度，因此必須對橫移小車主框架和小車輪軸這兩個關鍵承重部件(輪軸和支撐梁)進行強度校核，以保證施工安全。

(1) 輪軸校核

經(jīng)測定，橫移小車的橫移部位位于所需更換的彎輥塊的正下方時，輪軸受力最大，輪軸可以簡化為簡支梁，對單個輪軸進行受力分析，作剪力圖和彎矩圖(圖8)。彎輥塊重量G=mg=9238×9.8 N=90.53 kN。橫移小車重量G1=mg=32409.8 N=31.75 kN。受力點距支點的距離a=0.0615 m；輪軸直徑D=0.06 m。最大受力情況下F=1/2G+1/4G1=53.20 kN。由剪力圖可知FQmax=F=53.20 kN；由彎矩圖可知Mmax=Fa=3271.8 N·m。45鋼常溫下的的力學性能：屈服強度σs≥335 MPa，根據(jù)生產(chǎn)需要取安全系數(shù)為2.5，得45鋼在此條件下的許用彎曲正應力 134 MPa；許用剪切正應力107 MPa。

校核該軸的切應力強度：

所以，小車輪軸符合強度條件。

(2) 橫移小車主框架強度校核

彎輥塊重量G=mg=9238×9.8 N=90.53 kN。橫移部分重量G2=mg=1235×9.8 N=12103 N。所以F=1/2G+1/2G2=(45265 +6051.5) N=51316.5 N。

橫移小車主框架的主要受力件為兩根2330 mm×60 mm×100 mm的橫移支撐梁，理想條件下彎輥塊橫移支撐橫梁可以簡化為受移動集中載荷的簡支梁，對其進行受力分析并作彎矩圖，如圖9所示。

由彎矩圖可知，Mmax=FL/4=29507 N·m。常溫下Q235的力學性能：屈服強度σs≥205 MPa，根據(jù)生產(chǎn)需要取安全系數(shù)為2.5。在此條件下支撐梁的許用彎曲正應力82 MPa。校核支撐梁的正應力強度

所以，橫移支撐梁符合強度條件。

改造前后比較

本專用裝備不僅結(jié)構(gòu)簡單、快捷、輕巧耐用，提高了施工安全性，還極大地降低了職工勞動強度，簡化了施工程序，縮短了施工周期，提高了軋機的有效作業(yè)率，為快節(jié)奏生產(chǎn)節(jié)約了時間。具體見表1所示。

表1 原新設計對比

結(jié)束語

通過強度校核，該新設計專用裝備和施工方案從理論上完全可以在保障安全、施工質(zhì)量的前提下使用和實施。該方案在新軋鋼月定修時實施，實施效果良好，主要體現(xiàn)在兩個方面：(1)職工勞動強度大幅度降低，原來需12人勉強能完成的工作任務現(xiàn)在只需4人作業(yè)便可輕松完成，勞動強度降低60%以上；(2)大量節(jié)約施工時間，完成該項工作任務由原來的16 h左右減少到6 h以內(nèi)，維修施工時間節(jié)約2/3。

綜上所述，該裝備的改造設計和方案實施是切實可行并且成功的，為舞鋼新軋鋼更換彎輥(平衡)塊提供了一種更好的選擇，必將在新軋鋼的定修和搶修中發(fā)揮重要的作用，為提高軋機作業(yè)率做出應有的貢獻。