張廣乾 米 琪

（河北鋼鐵集團(tuán)衡水板業(yè)有限責(zé)任公司 河北衡水）

一、前言

當(dāng)今冷軋行業(yè)中，因可逆軋機(jī)具有投資少、生產(chǎn)組織靈活等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)仍然擁有廣泛的市場(chǎng)?？赡胬滠垯C(jī)因其有可逆的特點(diǎn)，一些關(guān)鍵部件的工況條件相比連軋機(jī)更加苛刻，而除油擠干輥就是其中之一?？赡孳垯C(jī)由于單個(gè)機(jī)架往復(fù)軋制，工藝乳化液及冷卻潤(rùn)滑不能像連軋機(jī)那樣進(jìn)行分機(jī)架配置，使得軋制帶鋼表面質(zhì)量不能在末道次軋制時(shí)實(shí)現(xiàn)表面殘留的最小化。在工況負(fù)荷方面，可逆軋機(jī)的擠干輥，既要承受前幾道次大張力分力產(chǎn)生的壓力，又要承受后幾道次產(chǎn)品變薄后的高速度，這種高負(fù)荷、高速度給擠干輥的穩(wěn)定運(yùn)行及壽命帶來(lái)極為嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。在可逆軋機(jī)設(shè)備故障組成中，擠干輥故障占有不可忽視的位置。

二、常見(jiàn)除油擠干輥設(shè)計(jì)方案

1.四輥式除油擠干輥方案

四輥式除油擠干輥是目前國(guó)內(nèi)可逆冷軋機(jī)最為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式（圖1）。四根擠干輥為上二下二錯(cuò)位布置，通常上二輥為同一個(gè)輥箱同時(shí)升降實(shí)現(xiàn)擠干輥裝置的打開或閉合，下二輥為固定輥箱，下輥面與軋制線平齊或略高出，帶鋼通過(guò)時(shí)上輥壓下通過(guò)錯(cuò)位布置在兩對(duì)輥的重疊位置形成兩個(gè)小S形，正是依靠S形的包角實(shí)現(xiàn)了對(duì)帶鋼的擠干。但這種形式有一個(gè)缺點(diǎn)就是在帶鋼較厚時(shí)尤其是在第一道次軋制時(shí)由于原料板型的不確定性使得兩對(duì)擠干輥在實(shí)現(xiàn)擠壓帶鋼時(shí)并不能達(dá)到完全同步，從而出現(xiàn)有局部的失速，造成擠干輥表面非純滾動(dòng)的粘著磨損，嚴(yán)重時(shí)在軋制成品表面留下線性痕跡或類似劃傷缺陷，不但擠干輥使用壽命周期縮短還影響產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1 四輥式除油擠干輥

2.三輥結(jié)構(gòu)的擠干輥方案

三輥結(jié)構(gòu)的擠干輥方案從大的結(jié)構(gòu)布局方式與四輥結(jié)構(gòu)相似，只是下輥?zhàn)兂闪艘桓鶖D干輥（圖2）。三輥結(jié)構(gòu)的擠干輥裝置的除油擠干原理與四輥式相同，但有效的減少了一根擠干輥的制造成本和備件費(fèi)用，應(yīng)該說(shuō)更經(jīng)濟(jì)，但在運(yùn)行穩(wěn)定性上由于下輥要單獨(dú)承受由于上部?jī)筛亴?duì)帶鋼形成包角的反作用力，下輥的受力要比上輥更大也更復(fù)雜，所以無(wú)論是輥體還是軸承都要承受更大的負(fù)荷和更苛刻的工況條件。

圖2 三輥結(jié)構(gòu)的擠干輥

三、除油擠干輥的優(yōu)化設(shè)計(jì)

上述兩種除油擠干輥的設(shè)計(jì)方案，在實(shí)際使用中盡管基本上滿足了可逆冷軋機(jī)對(duì)帶鋼除油擠干的功能，但對(duì)于可逆冷軋機(jī)越來(lái)越高的速度和產(chǎn)品表面質(zhì)量要求來(lái)講，在擠干效果和設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性上還存在很大差距，為此按照新的設(shè)計(jì)要求對(duì)除油擠干輥進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)形式、輥徑及軸承的確定，這關(guān)系到是否能夠滿足1200 m/min的線速度。

1.輥徑及材料確定

除油輥幾何參數(shù)和材料的確定主要是輥徑和輥身長(zhǎng)度的確定以及表面材料的選定。為了防止帶鋼產(chǎn)生永久變形，下輥輥徑的確定以帶鋼包繞在下輥上不產(chǎn)生塑性彎曲變形為原則，即是以帶鋼繞過(guò)下輥的彎矩小于或等于帶鋼彈性極限彎矩為準(zhǔn)則計(jì)算輥徑，即式（1）。

式中 D1——下輥輥徑，m

E——為帶鋼彈性模量，GPa

hmax——帶鋼最大厚度，m

σs——帶鋼屈服極限，MPa

式（1）表明，下輥輥徑取決于帶鋼的彈性模量、屈服極限和最大厚度。但實(shí)際中并不是輥徑越大越好，下輥輥徑的大小對(duì)設(shè)備成本有很大影響，應(yīng)按所要求的輸出轉(zhuǎn)矩，輥?zhàn)映叽?、產(chǎn)品等綜合考慮各種因素選擇合適的輥徑。

圖3 空心輥結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)中，選擇Q235A作為下輥材料，查材料手冊(cè)得E＝200 GPa，σs＝235 MPa，計(jì)算后得D1≥（200×2.5×10-3）235≈309 mm，再參考在線運(yùn)行輥徑，選定D1=313 mm。輥?zhàn)娱L(zhǎng)度 L=b+a，其中 b為最大寬度，a為輥身長(zhǎng)度的余量系數(shù)，它決定了鋼板的最大寬度。

圖4 上下布置的擠干輥裝置

根據(jù)以上條件選用輥身長(zhǎng)度為1250 mm，為保證輥身硬度的抗衰減性，輥身材料選用40CrNiMo，輥面鍍鉻處理。在輥?zhàn)咏Y(jié)構(gòu)上考慮到下輥直徑較大，為減輕重量同時(shí)節(jié)省材料，采用圖3所示空心輥結(jié)構(gòu)。

2.軸承選擇

根據(jù)確定的輥徑計(jì)算速度，選用型號(hào)24026的軸承，除油擠干輥每天工作24 h，要求較高可靠性，使用壽命要求＞10 000 h，軸承的潤(rùn)滑采用油氣潤(rùn)滑方式。

3.結(jié)構(gòu)形式的確定

為了便于檢修，采用上下布置的擠干輥結(jié)構(gòu)，上輥由液壓缸驅(qū)動(dòng)，通過(guò)擺動(dòng)方式完成打開壓下動(dòng)作，下輥采用垂直方向固定但可水平橫移方式，以保證下輥的標(biāo)高與軋線持平（圖4）。

改進(jìn)設(shè)計(jì)后的擠干輥裝置增大了擠干輥體直徑，一方面增大了與帶鋼的接觸面積，改善了擠干除油效果；另一方面輥體增徑后給軸承的選用提供了更大的空間，選用的軸承配以油氣潤(rùn)滑方式，使用壽命大大延長(zhǎng)，提高了軋機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

四、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)比可逆冷軋機(jī)兩種常用的除油擠干輥形式，都存在使用壽命短、產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。改進(jìn)后的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，擠干效果與帶鋼表面清潔度都好于改進(jìn)前，表面乳化液殘留量達(dá)到300 mg/m2，吹掃用壓縮空氣量顯著降低。擠干輥使用壽命達(dá)到1年以上，軋機(jī)設(shè)備穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)。