姚永新，賈苓苓

（河北鋼鐵集團唐山分公司，河北 唐山 063000）

1 概述

型材輥式矯直機在國際上按工作機座結構分類可分為懸臂（開式）和雙支撐（閉式）結構，按節(jié)距分類可分為等節(jié)距、不等節(jié)距、變節(jié)距三種。大型型鋼線用于矯直的矯直機是引進德國技術，采用雙支撐變節(jié)距結構，并與國內合作制造的專用設備，在使用過程中出現(xiàn)了很多問題，并多次出現(xiàn)設備事故，產生這些問題的根源在于該矯直機為適應產線品種需要，選用了德國KOCH公司設計的首臺世界上最大的不對稱無級可變節(jié)距雙支撐水平輥矯直機，因局部功能欠缺，出現(xiàn)了許多例如萬向軸十字包斷裂、夾緊頭泄壓等難以解決的問題，嚴重影響生產作業(yè)率。近期由于市場需要，公司又開發(fā)了超出原設計能力范圍的28#、30#特高壓輸電鐵塔用角鋼，也易出現(xiàn)故障。為此對矯直機設備進行優(yōu)化改造，解決目前設備存在的隱患問題。

2 變節(jié)距雙支撐大型矯直機存在的隱患問題

隱患問題主要包括以下6點。一是萬向軸十字包承載能力低，萬向接軸十字包容易斷裂。二是矯直機壓下量標定困難、兩側同軸度和節(jié)距平行度難于保證。三是夾緊頭壓力無法監(jiān)控，無法確保壓力降低到一定數(shù)值，進行補壓。四是夾緊頭容易泄壓。五是矯直機夾緊頭卡爪復位困難，影響換輥時間。六是矯直機主軸夾緊頭經常發(fā)生斷雙頭螺柱現(xiàn)象。

3 解決方案及分析

3.1 矯直機萬向軸改進方案及分析

原來矯直機萬向軸十字包型號為最大回轉直徑SWC315型，直徑315mm，經過對圖紙的研究，在保證安裝尺寸不變的情況下允許將最大回轉直徑增加到350mm而不與其它部件產生干涉而影響使用，這樣可以提高承載能力（公稱扭矩）225/160=1．406約40%；同時要求萬向軸廠家制造十字頭時盡量加大根部的圓角，較少因局部應力集中造成的軸根部斷裂，提高萬向軸十字包承載能力，減少斷軸事故發(fā)生，降低備件消耗；可以適當增加矯直機壓下量，減少角鋼回矯數(shù)量。

改造前后萬向軸承載能力對比如表1。

表1

3.2 矯直機壓下標定困難改進方案及分析

隨著矯直機使用，設備零部件由于受沖擊，使電腦上磁尺讀數(shù)與實際數(shù)據(jù)不符，造成南北兩側矯直軸水平節(jié)距不同、垂直標高不同，矯直時經常報警。矯直機每個軸因不同心產生內力，導致主軸雙頭螺柱經常斷裂的設備事故處理時間每次約4小時。垂直調整裝置因南北兩側標高差別太大，導致垂直調整裝置絲杠上端與軸承座脫開，壓蓋螺釘（4條）全部拉斷，無法升降的事故處理時間約5小時。

由于壓下量數(shù)值的不準確，矯直工調整很困難，浪費很多時間摸索壓下量需要設定數(shù)值，產生大量回矯鋼。另外德國科赫公司并沒有提供可靠的基準標定點。首先用激光跟蹤儀對矯直機軸的節(jié)距、標高進行重新標定；在矯直機機架上固定位置做出換輥位基準標高點；用內徑千分尺測出節(jié)距與磁尺重新修改標定數(shù)據(jù)；在矯直機上焊接固定多個鋼板尺，制作了機械標尺，用于比對南北兩側節(jié)距、垂直調整裝置標高（反應壓下量）、矯直輥水平標高是否與磁尺讀數(shù)相符。重新標定后南北兩側軸承位在一個水平度，上層和下層軸分別在一個水平度，保證矯直輥的軸距準確，能夠方便直觀地確認各矯直參數(shù)的實際狀態(tài)。矯直機標定測量結果與調整方案如圖1。

圖1 矯直機標定測量結果與調整方案

3.3 矯直機夾緊頭壓力監(jiān)控問題改進方案及分析

由于夾緊頭設計缺陷經常突然泄壓，多次造成軸套串出，影響時間3～4小時才能恢復，由于無法預知9根軸哪個夾緊頭泄壓，不得不采取每小時加壓一次的方法，來減少夾緊頭泄壓是的次數(shù)；由于軸套串出時不能及時發(fā)現(xiàn)，個別軸套產生相對摩擦，將軸套內表面損傷，增加了維修費。

首先購進壓力表，在每個矯直機主軸（共9根軸）最外端軸頭連接打壓快換接頭的螺孔處增加三通接頭，一端連接壓力表，另一端連接快換接頭，這樣不影響正常打壓，完成了增加壓力表的改進。

3.4 夾緊頭泄壓問題改進方案及分析

在快換接頭前增加一個截止閥開關，打壓完成后關閉閥門；再通過改進快換接頭（提高壓力等級和改進密封材料），提高保壓時間；將原來設計的絲堵，改為增加一個紫銅墊，進行密封，確保不再因絲堵封不住液壓油泄漏。夾緊頭內部螺紋鎖緊部分經常松動，造成端面密封壓不住從而快速泄壓。原設計螺紋有一M5緊定螺釘固定防松，但因直徑小經常切斷或松掉，沒有起到防松作用，將此處改為鉆孔用Φ12圓柱銷固定，從而保證此處螺紋不再松動，確保密封正常。

3.5 矯直機夾緊頭卡爪復位問題改進方案及分析

矯直機每個軸上夾緊頭有三個卡爪，用于卡緊矯直輥，承受軸向力。當換輥時，大部分卡爪不能自動縮回原位（德國科赫公司設計缺陷）。大部分必須用大錘敲打才能縮回，個別卡爪多次錘擊都很難縮回，錘擊造成卡爪變形，更不容易回位，大大影響換輥時間。使用專用工具后，方便了卡爪順利縮回原位，減少換輥時間，同時防止了卡爪變形，避免更換備件，減少了備件消耗。矯直機夾緊頭卡爪復位裝置設計圖如圖2。

3.6 矯直機夾緊頭雙頭螺柱斷裂問題改進方案及分析

圖2 矯直機夾緊頭卡爪復位裝置主視圖及左視圖

由于4#、6#矯直機主軸夾緊頭雙頭螺柱經常發(fā)生斷裂，經過現(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn)矯直機設計因采用雙支撐結構，為方便打開機架換輥，主軸設計成兩體組合式，在軸頭部位設計了夾緊頭（帶液壓漲緊機構），通過9根M24的雙頭螺柱與主軸固定連接在一起，矯直機每個軸上夾緊頭有三個卡爪，用于卡緊矯直輥，矯直輥所受軸向力通過夾緊頭的三個卡爪傳遞給雙頭螺柱承受拉力，當矯直側彎較大的大型角鋼時，雙頭螺柱由于不能承受矯直輥軸向力被拉伸斷裂。

經過多次反復驗證分析得出減少雙頭螺柱承受軸向拉力的方案，即對矯直機輥套進行了擴大內孔直徑由Φ470到Φ500mm，為方便拆卸輥套另外兩個臺階孔也做了相應擴孔；在主軸上新增加了長度360mm、壁厚15mm的軸套，也增加兩個輔助軸套；新軸套安裝在軸與夾緊頭連接的外表面上，軸套與軸和夾緊頭設計成高達0．5mm過盈量的配合，這就保證了軸向力大部分由軸套與軸和夾緊頭的過盈接觸面承受，減少了雙頭螺柱的受力，輔助增加了雙頭螺柱的抗拉強度，從而減少斷雙頭螺柱事故次數(shù)。矯直機軸頭改進前后示意圖如圖3。

圖3 矯直機軸頭改進前后示意圖

4 結語

對矯直機萬向軸改進，將最大回轉直徑增加由Φ315到Φ350，提高了萬向軸的承載能力。通過制作帶刻度標尺，解決了矯直機壓下量標定問題，保證兩側同軸度和節(jié)距平行度不超差報警。通過對矯直機軸端增加壓力表，確保隨時監(jiān)控夾緊頭壓力。通過對矯直機夾緊頭快速接頭進行改進，解決夾緊頭泄壓問題。研究矯直機夾緊頭卡爪復位裝置，保證夾緊頭卡爪快速復位。增加矯直機軸套改進，減少雙頭螺柱斷裂事故。

參考文獻：

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[2]于鳳琴等．輥式型鋼矯直機的結構參數(shù)研究．重型機械，2007,3．

[3]楊居民．對CRS輥式矯直機大壓力矯直方案的研究與應用．科技尚品，2016（3）