盧永

（興澄特鋼 江蘇 江陰 214400）

1 前言

興澄4300寬厚板生產(chǎn)線由DANIELI設(shè)計(jì)制造，采用雙機(jī)架布置，生產(chǎn)轉(zhuǎn)換靈活。其中：四輥粗軋機(jī)開(kāi)口度達(dá)到1200mm，配備2臺(tái)7000kW 主電機(jī)，額定轉(zhuǎn)矩達(dá)到2196485N·m，充分滿足了鋼錠、復(fù)合坯、大圓坯等特厚坯料的大壓下量生產(chǎn)工藝要求；四輥精軋機(jī)配備2臺(tái)9000kW 主電機(jī)，最大軋制力可達(dá)90000kN，充分滿足特種鋼板控溫控軋的大軋制力生產(chǎn)工藝要求。在正常生產(chǎn)軋制過(guò)程中，壓下裝置作為寬厚板軋機(jī)的核心部件，主要為了配合上輥系升降，控制輥縫大小，運(yùn)行穩(wěn)定直接關(guān)系到鋼板精度控制和產(chǎn)線效率提升。

2 設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)介

2.1 組成

寬厚板軋機(jī)壓下裝置主要由壓下絲杠裝配和壓下驅(qū)動(dòng)兩部分組成，具體如下：

（1）壓下絲杠裝配：壓下絲杠裝配由螺旋絲杠、銅螺母、壓頭裝配三部分組成，其中壓頭裝配由滑動(dòng)軸承、球面墊、軋制力傳感器及相關(guān)連接件組成（見(jiàn)圖1）。壓頭裝配安裝在螺旋絲杠底端，其底部與上支承輥軸承座相接觸。螺旋絲杠安裝在銅螺母上，銅螺母通過(guò)定位鍵、法蘭環(huán)等部件安裝在軋機(jī)牌坊頂部。每臺(tái)軋機(jī)由2套壓下絲杠裝配組成，分別安裝兩側(cè)軋機(jī)牌坊上，兩側(cè)壓下絲杠裝配分別通過(guò)壓頭裝配與支承輥兩側(cè)軸承座頂部相接觸。

圖1 壓下絲杠裝配示意圖

（2）壓下驅(qū)動(dòng)：壓下驅(qū)動(dòng)由渦輪蝸桿箱、壓下電機(jī)、同步軸、電磁離合器和制動(dòng)器組成（見(jiàn)圖2）。兩側(cè)渦輪蝸桿箱和驅(qū)動(dòng)電機(jī)呈對(duì)稱布置，電機(jī)與渦輪蝸桿箱通過(guò)帶制動(dòng)盤(pán)聯(lián)軸器相連接，渦輪蝸桿箱與螺旋絲杠通過(guò)花鍵副傳動(dòng)，控制絲杠上升與下降。為保證兩側(cè)壓下絲杠同步，兩臺(tái)壓下電機(jī)通過(guò)同步軸相連，實(shí)現(xiàn)機(jī)械同步［1］。另外同步軸上還布置有電磁離合器，便于對(duì)兩側(cè)壓下絲杠的位置微調(diào)。為有效保證鋼板軋制厚度控制尺寸，減少軋制時(shí)壓下裝置受力反轉(zhuǎn)回抬，在兩側(cè)對(duì)稱布置液壓制動(dòng)器。為解決壓下裝置卡死問(wèn)題，兩側(cè)渦輪蝸桿箱輸入軸上還安裝有回松裝置。

圖2 壓下驅(qū)動(dòng)布置圖

2.2 結(jié)構(gòu)原理

寬厚板軋機(jī)壓下裝置主要作用是與上支承輥平衡裝置相互作用，控制上輥系上升與下降，達(dá)到調(diào)整輥縫目的（見(jiàn)圖3）。上支承輥平衡裝置主要由平衡缸、平衡梁、上端梁及拉桿組成。平衡缸安裝在軋機(jī)上橫梁位置并通過(guò)上端梁及拉桿與平衡梁連接，上支承輥通過(guò)軸承座懸掛在平衡梁下方。平衡缸工作壓力分為低壓和高壓兩種（低壓110bar、高壓170bar）。其中：低壓是平衡上支承輥重量的工作壓力，高壓是在平衡上支承輥重量的基礎(chǔ)上并且消除壓下裝置配合間隙的工作壓力，形成過(guò)平衡狀態(tài)，減小軋制彈跳。壓下裝置兩側(cè)安裝有位移傳感器，用于壓下位置的精準(zhǔn)控制。當(dāng)輥縫需要減小時(shí)，壓下驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器打開(kāi)，上支承輥平衡缸切換至低壓，壓下電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓下絲杠下降，上支承輥在平衡缸的作用下與壓下裝置同步運(yùn)動(dòng)至輥縫設(shè)定位。反之當(dāng)輥縫需要變大時(shí)，壓下驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器打開(kāi)，上支承輥平衡缸切換至低壓，壓下電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓下絲杠上升，上支承輥在平衡缸的作用下與壓下裝置同步運(yùn)動(dòng)至輥縫設(shè)定位［2］。當(dāng)輥縫上升或下降達(dá)到輥縫設(shè)定值后，壓下電機(jī)停轉(zhuǎn)，制動(dòng)器關(guān)閉，上支承輥平衡缸壓力切換至高壓。

圖3 壓下裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3 問(wèn)題分析

寬厚板軋機(jī)投產(chǎn)后設(shè)計(jì)缺陷逐步開(kāi)始暴露，對(duì)生產(chǎn)的穩(wěn)定性帶來(lái)影響。壓下裝置也發(fā)生過(guò)多次故障，經(jīng)統(tǒng)計(jì)主要分為滑動(dòng)軸承異常磨損和軋鋼咬鋼瞬間壓下裝置異常反轉(zhuǎn)回抬兩種故障形式。每次故障發(fā)生時(shí)都對(duì)生產(chǎn)順行或產(chǎn)品質(zhì)量控制產(chǎn)生影響，成為困擾分廠亟待解決的難題。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)圖紙重新審查、長(zhǎng)時(shí)間跟蹤分析等，針對(duì)兩種故障形式具體分析如下。

3.1 滑動(dòng)軸承異常磨損分析

滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑原理是通過(guò)絲杠上保護(hù)罩頂部的噴嘴下噴潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)壓下絲杠中心通孔流到底部滑動(dòng)軸承處實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑（見(jiàn)圖4）。通過(guò)檢查及測(cè)試發(fā)現(xiàn)造成滑動(dòng)軸承異常磨損的主要原因有兩種。

圖4 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑原理簡(jiǎn)圖

（1）頂部潤(rùn)滑管路噴嘴設(shè)計(jì)制作不合理，潤(rùn)滑油噴嘴采用在管路末端盲板上鉆取Φ3mm通孔進(jìn)行噴油（見(jiàn)圖5），油口偏小，受壓力的影響，每次停機(jī)開(kāi)啟時(shí)噴油路線發(fā)生不同位置的偏移，未垂直噴到絲杠上端潤(rùn)滑油口區(qū)域，造成沿絲杠通孔下流的潤(rùn)滑油量較小，引起滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑不良。

圖5 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑噴嘴示意圖（改進(jìn)前）

（2）滑動(dòng)軸承油槽設(shè)計(jì)不合理，油槽設(shè)計(jì)采用在滑動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)側(cè)沿直徑方向均布4條貫通式油槽（見(jiàn)圖6），潤(rùn)滑油沿著油槽隨著滑動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)甩向四周流出滑動(dòng)面，造成滑動(dòng)軸承油膜形成不充分，影響潤(rùn)滑效果。

圖6 滑動(dòng)軸承油槽布置圖（改進(jìn)前）

3.2 軋鋼時(shí)壓下裝置異常反轉(zhuǎn)回抬分析

正常生產(chǎn)過(guò)程中，軋機(jī)咬鋼瞬間，受沖擊及軋制反作用力影響，壓下裝置會(huì)產(chǎn)生一定反轉(zhuǎn)回抬趨勢(shì)。為杜絕異常反轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)在兩側(cè)壓下電機(jī)輸出端各布置1個(gè)液壓制動(dòng)器，用于消除軋制反作用力，確保鋼板厚度控制精度。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中效果不理想，在軋機(jī)咬鋼瞬間，壓下裝置仍會(huì)產(chǎn)生反轉(zhuǎn)和回抬，同時(shí)制動(dòng)器故障率非常高，經(jīng)常發(fā)生抱閘片碎裂，缸體漏油等問(wèn)題，影響生產(chǎn)順行［3］。跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，軋制普鋼時(shí)壓下反轉(zhuǎn)回抬問(wèn)題不太明顯，但軋制特種鋼需要大壓下或低溫軋制時(shí)，壓下裝置反轉(zhuǎn)回抬問(wèn)題明顯增加，特別是隨著產(chǎn)線品種結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使用大壓下及低溫軋制工藝的鋼板大量增加，發(fā)生壓下裝置異常反轉(zhuǎn)回抬的問(wèn)題更加頻繁。通過(guò)研究及對(duì)比分析，導(dǎo)致壓下裝置異常反轉(zhuǎn)回抬的原因主要有兩方面。

（1）在兩側(cè)壓下電機(jī)輸出端各布置1個(gè)液壓制動(dòng)器（見(jiàn)圖7），雖能滿足普鋼軋制功能需求，但當(dāng)軋制特種鋼板時(shí)，隨著沖擊及軋制力增加，制動(dòng)器制動(dòng)力不足以消除軋制反向作用力的影響，造成反轉(zhuǎn)。

圖7 壓下驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器布置圖（改進(jìn)前）

（2）制動(dòng)器選用液壓制動(dòng)彈簧打開(kāi)方式的制動(dòng)器，在使用過(guò)程中，咬鋼瞬間對(duì)制動(dòng)器油缸沖擊較大，易造成制動(dòng)器缸體滲漏等故障，隨著缸體滲漏，引起制動(dòng)盤(pán)和抱閘片被液壓油污染，進(jìn)一步影響制動(dòng)效果及抱閘片壽命。

4 改進(jìn)措施

4.1 滑動(dòng)軸承異常磨損改進(jìn)措施

（1）針對(duì)潤(rùn)滑油噴油口問(wèn)題，采用把原Φ3mm通孔擴(kuò)大到Φ5mm，同時(shí)在噴口下端安裝通徑為Φ5mm的導(dǎo)向穩(wěn)流管（見(jiàn)圖8）。改進(jìn)后增大潤(rùn)滑油流量的同時(shí)，通過(guò)導(dǎo)向穩(wěn)流管固定噴油路線，確保潤(rùn)滑油垂直噴到絲杠上端潤(rùn)滑油口區(qū)域，實(shí)現(xiàn)有足夠的潤(rùn)滑油通過(guò)絲杠通孔下流到滑動(dòng)軸承部位。

圖8 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑噴嘴示意圖（改進(jìn)后）

（2）針對(duì)滑動(dòng)軸承油槽設(shè)計(jì)不合理問(wèn)題，對(duì)滑動(dòng)軸承油槽進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，由原4條貫通式油槽改成2條貫通式油槽和2條非貫通式油槽，并相互間隔布置（見(jiàn)圖9）。改進(jìn)后，當(dāng)滑動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)，部分潤(rùn)滑油被鎖在滑動(dòng)軸承內(nèi)部，確?；瑒?dòng)面潤(rùn)滑油充足，促使滑動(dòng)面油膜充分形成，實(shí)現(xiàn)良好潤(rùn)滑。

圖9 滑動(dòng)軸承油槽布置圖（改進(jìn)后）

4.2 軋鋼時(shí)壓下裝置異常反轉(zhuǎn)回抬改進(jìn)措施

（1）在兩側(cè)壓下電機(jī)輸出端各新增一個(gè)制動(dòng)器，布置在原制動(dòng)器對(duì)面（見(jiàn)圖10），沿著制動(dòng)盤(pán)對(duì)稱布置，增大制動(dòng)力，提升制動(dòng)效果。正常狀態(tài)時(shí)，四個(gè)制動(dòng)器參加制動(dòng)，有效解決軋鋼咬鋼瞬間壓下裝置異常反轉(zhuǎn)回抬問(wèn)題，為產(chǎn)線品種結(jié)構(gòu)的調(diào)整及尺寸精度的控制提供設(shè)備保障。

圖10 壓下驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器布置圖（改進(jìn)后）

（2）對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行改型，選用碟簧制動(dòng)液壓打開(kāi)方式的制動(dòng)器，同時(shí)制動(dòng)器帶有行程調(diào)節(jié)功能，可使用行程調(diào)節(jié)功能來(lái)調(diào)整制動(dòng)力，延長(zhǎng)碟簧制動(dòng)時(shí)效，達(dá)到進(jìn)一步延長(zhǎng)制動(dòng)器使用壽命要求。另外每個(gè)制動(dòng)器支管均安裝高壓球閥，若某個(gè)制動(dòng)器出現(xiàn)故障，可應(yīng)急采取關(guān)閉支管高壓球閥并調(diào)節(jié)制動(dòng)行程，使該制動(dòng)器處于常開(kāi)狀態(tài)，不參與軋機(jī)運(yùn)行，待檢修時(shí)進(jìn)行恢復(fù)，能有效減少軋機(jī)異常停機(jī)，保障生產(chǎn)順行。

5 結(jié)語(yǔ)

壓下裝置是寬厚板軋機(jī)的核心部件，是影響生產(chǎn)順行與鋼板精度控制的關(guān)鍵點(diǎn)。經(jīng)過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化改進(jìn)，壓下裝置出現(xiàn)的運(yùn)行故障和設(shè)計(jì)缺陷得到徹底解決，有效保證了鋼板尺寸精度控制，提升了設(shè)備穩(wěn)定性，為產(chǎn)線品種結(jié)構(gòu)調(diào)整提供設(shè)備保障。