（山東鋼鐵股份萊蕪分公司板帶廠，山東 萊蕪 271104）

卷取機(jī)卷筒故障及維護(hù)分析

王光成

（山東鋼鐵股份萊蕪分公司板帶廠，山東 萊蕪 271104）

卷取機(jī)是軋鋼生產(chǎn)中的重要設(shè)備，在帶材和線材的生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，生產(chǎn)實(shí)踐證明，卷取機(jī)順利工作對提高軋機(jī)的生產(chǎn)率有很重要的意義。卷筒是卷取機(jī)的重要組成部分，影響著板材成形的好壞，因此保證卷取機(jī)卷筒的正常工作十分重要。本文分析了卷取機(jī)卷筒扇形板、棱錐軸及鉗口機(jī)構(gòu)的故障，并介紹了維護(hù)的方法。

卷取機(jī)卷筒；故障分析；維護(hù)

1 卷取機(jī)卷筒的結(jié)構(gòu)及工作原理

卷取機(jī)是軋鋼生產(chǎn)中的重要設(shè)備，而卷筒則是卷取機(jī)的重要組成部分。在卷取機(jī)卷筒的工作過程中需要進(jìn)行漲縮和旋轉(zhuǎn)，使卷取機(jī)進(jìn)行鋼材的卷曲和卸卷。卷筒的漲縮過程是通過油缸的往復(fù)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，而旋轉(zhuǎn)過程則是由電機(jī)通過聯(lián)軸器、減速機(jī)等裝置來帶動的。通過漲縮和旋轉(zhuǎn)的復(fù)合運(yùn)動使卷筒的扇形板實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張和收縮，以此來進(jìn)行鋼材的卷取和卸卷。通過以上的工作過程我們可以看出，卷筒的性能不僅能夠影響生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，而且還影響著整個機(jī)組的生產(chǎn)效率。

本文介紹的卷取機(jī)的卷筒結(jié)構(gòu)是棱錐可漲縮懸臂斜楔式，這種卷取機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 卷取機(jī)卷筒結(jié)構(gòu)示意圖

圖1中數(shù)字所代表的部分的名稱從1～13依次是鉗口鐵、連桿、上鉗口拉條、下燕尾拉條、滾筒外支承、拉桿、扇形板、棱錐軸、空心軸、傳動齒輪、軸承、漲縮油缸、旋轉(zhuǎn)接頭。下面對卷取機(jī)的卷筒的工作過程進(jìn)行分析，在工作過程中由漲縮油缸與中間拉桿進(jìn)行連接，然后一系列的連接部件。

卷筒機(jī)卷筒的工作過程，由漲縮油缸連接中間拉桿，然后會通過一系列連接部件來帶動棱錐軸，使其往右側(cè)移動，此時扇形板斜面的斜度為11°18’30”。之后利用斜楔面上的T形槽來將棱錐軸的軸向移動進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為扇形板的徑向運(yùn)動，此時扇形板就會在斜面的作用下產(chǎn)生向上的移動，使卷筒擴(kuò)徑來進(jìn)行卷取；脫卷過程則正好相反，造成扇形板向下移動，從而使卷筒縮徑，完成脫卷過程。通過油缸的軸向往復(fù)運(yùn)動能夠使卷筒外徑進(jìn)行往復(fù)變化，卷筒外徑的變化范圍是在φ585～φ635mm 之間，通過這種往復(fù)變化來實(shí)現(xiàn)卷取、卸卷過程。

2 扇形板問題分析及維護(hù)措施

2.1 扇形板問題分析

卷筒的扇形板主要容易出現(xiàn)以下兩方面問題：

一是潤滑不良使卷筒不漲縮，卷筒的棱錐軸為三棱錐體，其一共存在24個小斜臺面，小斜臺面包圍在棱錐軸外圍依附著三塊扇形板上，其構(gòu)成了卷筒的圓柱面。為了對本體進(jìn)行保護(hù)以及接觸面之間的減磨性能，因此在制作過程中對斜面的接觸精度以及滑動間隙都進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)控制。在卷筒工作時，扇形板擴(kuò)徑進(jìn)行帶鋼的卷曲，隨著帶鋼層數(shù)的增加，卷筒表面徑向壓力隨之增加，為了控制卷筒表面受到的壓應(yīng)力，卷筒會在達(dá)到了一定的帶鋼層數(shù)時在帶鋼箍緊力的作用下現(xiàn)實(shí)“縮徑”，使扇形板會在接觸應(yīng)力的作用下沿著斜面相對滑動，如果此時斜面傾角小于摩擦角，或者存在潤滑不良的情況就會導(dǎo)致扇形板不能下滑收縮。出現(xiàn)這種狀況的原因主要是潤滑不良。此卷筒的潤滑方式是手動干油潤滑，要靠生產(chǎn)工人通過干油槍將油打入到注油孔中，并且需要定期潤滑。但是由于卷筒的安裝方式是懸臂安裝，不方便檢查具體的潤滑情況，而且工人操作站位也存在一定的安全隱患，因此造成了扇形板斜面不能進(jìn)行很好的潤滑，增大了摩擦系數(shù)，進(jìn)而導(dǎo)致卷筒不能進(jìn)行正常的漲縮。

二是鉗口窗受應(yīng)變力沖擊產(chǎn)生裂紋。卷筒漲縮過程中油缸會通過拉桿來帶動棱錐軸向右移動，并且和棱錐軸上的彈簧一起聯(lián)動，從而通過彈簧來使鉗口機(jī)構(gòu)的下拉條在燕尾槽中滑動。通過這些聯(lián)動過程使鉗口拉條沿著扇形板窗口上移動，從而配合扇形板形成漲圓。在這個過程中鉗口拉條的上移會對鉗口窗的左端面造成壓應(yīng)力，并且這種壓力在帶鋼的卷取過程中始終存在。由于生產(chǎn)過程中會對其造成持續(xù)不斷的壓力沖擊，所以在使用一段時間之后會導(dǎo)致卷筒個配合面之間的磨損間隙增大，隨著誤差的累積會影響扇形板的強(qiáng)度，造成卷筒壽命縮短。

2.2 扇形板問題維護(hù)措施

為了解決扇形板存在的潤滑問題以及鉗口窗受到應(yīng)力沖擊產(chǎn)生裂紋的問題，可以采取以下措施進(jìn)行維護(hù)。首先，要改進(jìn)潤滑系統(tǒng)，提高潤滑效果。具體的措施是對扇形板端面進(jìn)行深長孔的工藝改造，改進(jìn)扇形板上存在的單個的注油孔，利用深長孔加工工藝將其串聯(lián)起來形成統(tǒng)一的注油孔，從而提升潤滑的效果，解決注油孔不漲縮的問題。其次，采用壓力矯直的方式將彎曲嚴(yán)重的扇形板進(jìn)行矯直，當(dāng)其彎曲程度低于0.4mm時才能夠進(jìn)行修復(fù)加工。對于鉗口扇形板，因為其有鉗口窗開放，在變形時會發(fā)生多方向的扭矩，而并非僅是軸向彎曲，情況較為復(fù)雜，難以測量，因此不采用矯直處理。最后，采用新的原材料來進(jìn)行扇形板的制作?？梢圆捎?42CrMo材料進(jìn)行新扇形板的制作，這種材質(zhì)經(jīng)過調(diào)制夠具有較高的疲勞極限以及良好的抗沖擊能力，并且在低溫沖擊韌性也非常好。通過這種材質(zhì)來進(jìn)行扇形板的制作，一方面可以提高扇形板的強(qiáng)度和硬度，更重要的是可以使其具有良好的力學(xué)性能，同時可以延長使用壽命。

3 棱錐軸斜面 T 形勾頭的間隙補(bǔ)償

3.1 磨損分析

卷取機(jī)卷筒的核心部件是棱錐軸，其具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并且對于精度要求很高，這使得其制造難度較大，其還是其他部件進(jìn)行加工和定位的基準(zhǔn)，因此需要嚴(yán)格保證棱錐軸各部分的尺寸精度和質(zhì)量，從而使卷筒具有良好的的裝配性能，并且提高其使用壽命。卷取機(jī)棱錐軸斜面的T形勾頭部分容易遭到嚴(yán)重的磨損，而在這種情況下卷筒在高速旋轉(zhuǎn)時，在離心力的作用下間隙會倒向一邊，從而使卷筒在空轉(zhuǎn)時會發(fā)出噪音，并且會對帶鋼卷行以及運(yùn)動的平穩(wěn)性造成不利的影響，如果情況比較嚴(yán)重鋼卷會產(chǎn)生較大的波紋邊，可能會造成停機(jī)故障。卷取機(jī)棱錐軸斜面的T形勾頭容易遭受磨損的原因是由于力的傳遞是在棱錐軸斜面T形勾頭與扇形板斜面T形槽部位進(jìn)行交換的，因此在張力平整卷取過程中T形斜面承受著帶卷不斷增加的彎矩和扭矩壓力，從而導(dǎo)致了T形勾頭部位容易出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損。

3.2 工藝措施

當(dāng)扇形板的 T 形槽和棱錐軸 T 形勾頭遭到嚴(yán)重的磨損時，以前常用的方法是進(jìn)行補(bǔ)焊處理，再根據(jù)圖紙進(jìn)行加工，恢復(fù)原來的尺寸。這種傳統(tǒng)方式的缺點(diǎn)是需要很長的加工周期，與此同時這種方式需要反復(fù)、大量的補(bǔ)焊，會對部件的結(jié)構(gòu)形狀以及材料性能造成不利的影響。因此對原有工藝進(jìn)行了改進(jìn)，現(xiàn)在的修復(fù)工藝是對棱錐軸T形勾頭補(bǔ)焊，而對扇形板T形溝槽則根據(jù)其磨損的程度來進(jìn)行擴(kuò)口加工，并且用增厚銅襯的方式進(jìn)行間隙補(bǔ)償。這種工藝是根據(jù)棱錐軸T形勾頭補(bǔ)焊和扇形板 T 形溝槽不同的母體材質(zhì)和材料性能設(shè)計的。扇形板是薄壁異形件，是一種開放結(jié)構(gòu)，而棱錐軸則是整體結(jié)構(gòu)，相比之下扇形板在加熱的情況下形變情況更為復(fù)雜，因此選擇對棱錐軸 T 形勾頭補(bǔ)焊。通過這種工藝可以有效地避免對多個部件進(jìn)行補(bǔ)焊，減少了補(bǔ)焊的工作量，同時也使部件的損傷程度下降，只要在加工過程嚴(yán)格控制斜面精度和間隙的配合要求，不會影響到卷筒的使用性能。同時為了提高斜面的耐磨能力，可以用含鐵鎳元素的鋁青銅合金為原材料進(jìn)行斜面的生產(chǎn)，從而提高其強(qiáng)度和耐磨性。采用這種材料可以使其在高負(fù)荷下依舊有良好的抗磨、耐蝕性能，從而使斜面更加耐磨。

4 結(jié)語

通過上述的研究表明潤滑系統(tǒng)對于卷取機(jī)卷筒的正常運(yùn)行具有重要的作用，但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)由于注油過程的復(fù)雜而造成卷筒受到損傷的現(xiàn)象，這對于生產(chǎn)造成十分不利的影響。因此需要對潤滑系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，采用對扇形板進(jìn)行集中供油來進(jìn)行潤滑的方式解決由于潤滑不良而造成的卷筒不漲縮的問題。同時對于鉗口窗受應(yīng)變力沖擊產(chǎn)生裂紋的問題，可以采取改變扇形板的材質(zhì)或者改變鉗口窗局部尺寸的方式來解決，從而減少裂紋的產(chǎn)生。以上的改進(jìn)方法都經(jīng)過了實(shí)踐的驗證，通過上述方式能夠使扇形板的強(qiáng)度和其使用性能都的得到明顯的提升，進(jìn)而使卷取機(jī)卷筒的使用壽命得到延長。

生產(chǎn)的鋼材種類在不斷的增多，對卷筒的要求也在增加，卷筒的卷徑和張力在逐漸的增加，這就要求棱錐軸斜面 T 形勾頭的裝配精度也要隨之進(jìn)行提升，從而保證卷筒的正常工作。為了使卷筒保持良好的承載能力，擁有較長的使用壽命，需要保證扇形板斜面與棱錐軸斜面之間保持良好的接觸狀況，為了滿足這一要求需要對斜面的磨損間隙進(jìn)行及時的補(bǔ)償，從而保證扇形板能夠正常的進(jìn)行收縮和擴(kuò)張，進(jìn)而使整個生產(chǎn)線可以正常工作和運(yùn)行?？梢酝ㄟ^以下方式進(jìn)行磨損的修復(fù)，即增強(qiáng)銅襯板的耐磨性能，并選取合理的焊接部位、焊接工藝以及過程控制，通過這樣的方式可以在恢復(fù)卷筒的使用性能同時，降低對部件的損害。

[1]馬志潘, 李長松, 孫海軍. 卷取機(jī)卷筒縮徑原因分析和對策[J].工業(yè), 2016(6):00240-00240.

[2]張維中. 熱軋平整線卷取機(jī)卷筒故障分析與對策[J]. 華東科技:學(xué)術(shù)版, 2016(6):322-322.

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