梁小田 鐘良偉 劉青保 侯方羊 劉 翔

(中冶南方(新余)冷軋新材料技術(shù)有限公司 新余338025)

【摘要】通過(guò)對(duì)單機(jī)架六輥可逆軋機(jī)張力計(jì)棍出現(xiàn)的問(wèn)題分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)，成功解決了生產(chǎn)中張力計(jì)輥輥面覆蓋油泥、異響及軸承溫度偏高等一系列的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】硅鋼；張力計(jì)輥；異響；軸承；溫度

1前言

中冶南方(新余)冷軋新材料技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱中冶新材)單機(jī)架六輥可逆軋機(jī)為中國(guó)第一套生產(chǎn)高強(qiáng)鋼的國(guó)產(chǎn)化小輥徑軋機(jī)。是專門(mén)為強(qiáng)度高、質(zhì)量要求高的冷軋高強(qiáng)鋼、硅鋼、不銹鋼等產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的特殊軋機(jī)，可以有效降低單位寬度軋制壓力和軋輥的接觸應(yīng)力，有利于高強(qiáng)鋼、硅鋼、不銹鋼等的板形控制，延長(zhǎng)軋輥的使用壽命。設(shè)計(jì)軋制速度可達(dá)1000m/min。

2主要參數(shù)

2.1 機(jī)組型式

單機(jī)架六輻可逆式冷軋機(jī)。

2.2軋機(jī)主傳動(dòng)

采用全交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，主電動(dòng)機(jī)容量如下：

(1)軋機(jī)：5000kWx 1 臺(tái)。

(2)卷取機(jī)：2700kWx2 臺(tái)。

(3)開(kāi)卷機(jī)：550kWx 1臺(tái)。

2.3 軋輟尺寸

(1) 工作輥尺寸：?290/?250mm x 1450mm。

(2) 中間輥尺寸：?490/?440mm x 1475mm。

(3)支承輥尺寸：?1200/?1050mmx 1450 mm。

2.4壓下系統(tǒng)

全液壓壓上。

(1) 最大軋制壓力：15 000 kN。

(2)最大軋制力矩:94.73 kN • m。

2.5 彎棍系統(tǒng)

工作棍正負(fù)彎輻、中間車?yán)フ龔澼椉爸С休伷胶狻?/p>

(1)工作輾正/負(fù)彎輻力(單輻單側(cè))：+200/- 100 kN。

(2) 中間輻正彎輻力(單輻單側(cè)):550 kN。

(3)支承輥平衡力：450kN。 

2.6軋輾串動(dòng)系統(tǒng)

中間輥串動(dòng)，中間輥橫移量330mm。

2.7軋制速度

(1)最大軋制速度：1000m/min。

(2)穿帶速度：30m/min。

(3)加減速度:60m/min/s。

(4)最大開(kāi)卷速度：600m/min。 

(5)最大卷取速度:1030m/min。 

2.8張力

(1)開(kāi)卷張力：max 55 kN。

(2)卷取張力：速度800m/min時(shí),maxl90kN。

(3)速度 1030m/min 時(shí)，maxl40kN。

2.9 工作棍開(kāi)口度

20mm(穿帶時(shí))。

2.10液壓系統(tǒng)壓力(泵的出口壓力)

(1)輔助液壓系統(tǒng)壓力：14 MPa。

(2)平衡彎輻系統(tǒng)壓力：28MPa。 

(3)壓下系統(tǒng)壓力：28 MPa。

2.11卷筒直徑

(1) 開(kāi)卷機(jī)卷筒直徑:(漲/縮)?780mm/?690mm (正圓 ?762mm)。

(2)卷取機(jī)卷筒直徑：(漲/縮)?508 mm/?483 mm (正圓?08 mm)。

3張力計(jì)輻結(jié)構(gòu)

六輥單機(jī)架可逆軋機(jī)張力計(jì)輻，其主要作用是引導(dǎo)帶鋼、保證軋制線標(biāo)高并進(jìn)行張力檢測(cè)。張力計(jì)輥安裝在入口底座上，輥體與帶鋼上表面接觸，為芯軸固定、輻面轉(zhuǎn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)，軸承安裝在輥面內(nèi)。張力計(jì)輥兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)板以引導(dǎo)帶鋼。兩端軸承座下方安裝ABB張力計(jì)。其外形尺寸設(shè)計(jì)考慮了與軋機(jī)出口板形輥的互換性，當(dāng)出口對(duì)應(yīng)位置的板型輯需要替換時(shí)可用入口張力計(jì)輥進(jìn)行臨時(shí)替代。

張力計(jì)車?yán)ヒ?guī)格為?313mm X 1450mm,選用42CrMo材質(zhì)，軸承型號(hào)為6224-Z(國(guó)產(chǎn))。如圖1所示。

4存在問(wèn)題及結(jié)構(gòu)分析

張力計(jì)輥運(yùn)行2年多以來(lái)，頻繁出現(xiàn)了軸承損壞、異響、軸承壓緊端蓋螺釘全部斷裂、輥面覆蓋厚厚油泥無(wú)法根除的問(wèn)題，這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了生產(chǎn)順行。

(1)由于原軋機(jī)張力計(jì)輥為輾面轉(zhuǎn)動(dòng)、輥軸固定結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)時(shí)金屬變形及金屬與軋輥的摩擦產(chǎn)生變形熱及摩擦熱，使軋輥及鋼帶產(chǎn)生較大的溫升。對(duì)軋輥而言，軋輥的輥面溫度過(guò)高會(huì)引起工作輥淬火層硬度降低，并有可能促使淬火層殘余奧氏體發(fā)生分解，使輥面出現(xiàn)附加組織應(yīng)力，同時(shí)輥面溫度過(guò)高使冷軋工藝潤(rùn)滑失效。對(duì)帶鋼而言，過(guò)高的溫度會(huì)使帶鋼產(chǎn)生波浪形，造成板型不良。正常生產(chǎn)帶鋼板面溫度在100-160℃之間，但是在實(shí)際生產(chǎn)中帶鋼的溫度很容易超過(guò)200℃。

對(duì)張力計(jì)輥而言，過(guò)高的帶鋼溫度傳遞至張力計(jì)輥，同樣存在張力計(jì)輥面膨脹、出現(xiàn)附加軸向應(yīng)力等類似軋輥的狀況。

(2)軸承邊部壓緊螺栓及軸承損壞現(xiàn)象及原因分析。實(shí)際軋制時(shí),帶鋼產(chǎn)生變形熱及摩擦熱, 部分熱量通過(guò)乳化液帶走，但是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)帶鋼溫度仍超過(guò)140℃，張力計(jì)輥輥面長(zhǎng)期與超過(guò)100℃的帶鋼接觸，軋制熱將在輥面聚集，并傳遞至軸承，輥面溫度120℃，軸承端蓋位置溫度也超過(guò)100℃，軸承內(nèi)部溫度也將超過(guò)100℃。軸承溫度長(zhǎng)期超過(guò)100℃,使軸承潤(rùn)滑油脂碳化發(fā)黑，影響了軸承潤(rùn)滑脂性能。為保證軋機(jī)連續(xù)生產(chǎn)，完全拆開(kāi)進(jìn)行維護(hù)也比較困難，因此，日常維護(hù)時(shí)只是對(duì)潤(rùn)滑脂進(jìn)行添加而不進(jìn)行置換，這樣軸承潤(rùn)滑得不到根本改善。將國(guó)產(chǎn)軸承改換為SKF進(jìn)口軸承后，油脂發(fā)黑碳化問(wèn)題仍舊存在,影響了軸承使用壽命。另外，原張力計(jì)棍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未考慮輥面膨脹對(duì)軸承端蓋的影響(見(jiàn)圖1),輥面直接與軸承外圈接觸，當(dāng)輥面過(guò)熱產(chǎn)生軸向膨脹時(shí)，軸承端蓋壓緊螺栓承受額外的軸向力，多次出現(xiàn)軸承壓蓋M8壓緊螺栓斷裂、軸承損壞的現(xiàn)象。曾經(jīng)將M8的軸承邊蓋壓緊螺釘改為M10,但螺釘斷裂、軸承損壞的問(wèn)題仍然存在。這是張力計(jì)車?yán)r(shí)常出現(xiàn)異響的原因之一。

（3）輥面覆蓋油泥現(xiàn)象及原因分析。由于張力計(jì)輥輥面本身不可避免存在加工誤差，輥面的膨脹造成張力計(jì)輥輥面受熱不均，輥面不同位置膨脹量不同，造成輥面不同位置圓度不同。帶鋼與張力計(jì)輥接觸時(shí)將會(huì)產(chǎn)生微小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，帶鋼上的油泥由于輥面和帶鋼的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將油泥粘附在張力計(jì)輥上。當(dāng)輥面不同部位粘附不同厚度的油泥時(shí)，輥面上不同位置將存在不同的標(biāo)高，操作人員觀察板型時(shí)并不能反映實(shí)際板型，影響對(duì)板型的控制，造成操作困難。這也是張力計(jì)輥時(shí)常岀現(xiàn)異響的另外一個(gè)原因。

5優(yōu)化措施

根據(jù)以上分析，張力計(jì)輥高速旋轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)異響、震動(dòng)、輥面覆蓋厚重油泥都與張力計(jì)輥本身過(guò)熱有著密不可分的關(guān)系。但是冷軋生產(chǎn)時(shí)金屬變形、金屬與軋輥摩擦產(chǎn)生變形熱及摩擦熱傳導(dǎo)至張力計(jì)輥是不可避免的，需要做的就是如何將熱量散發(fā)出去，使其對(duì)設(shè)備及生產(chǎn)不產(chǎn)生影響。由于現(xiàn)場(chǎng)位置的限制，現(xiàn)場(chǎng)增加冷卻手段的方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)。所以考慮改變張力計(jì)輥結(jié)構(gòu)，如圖2 所示。

新設(shè)計(jì)的張力計(jì)輥采用芯軸與銀身一起轉(zhuǎn)動(dòng)的方式,為軸承外置式結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)側(cè)軸承通過(guò)定距環(huán)固定，操作側(cè)軸承兩側(cè)各預(yù)留15mm的軸向移動(dòng)間隙，用于抵消輥軸受熱膨脹的軸向位移量。另外在輥身操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)腹板上各增加4個(gè)散熱孔，用于輥身內(nèi)部散熱，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是軸承不與銀面直接接觸，減少了軋制熱對(duì)軸承的直接傳遞，避免了潤(rùn)滑脂的碳化,散熱孔有利于輥面的熱量發(fā)散。操作側(cè)軸承兩側(cè)預(yù)留15mm間隙能使輥面在受熱膨脹及冷態(tài)下預(yù)留足夠的軸向移動(dòng)量。

6結(jié)論

新張力計(jì)輥從設(shè)計(jì)、制作到最終現(xiàn)場(chǎng)使用歷時(shí)半年時(shí)間，至本文投稿時(shí)已正常使用半年。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫輥面溫度控制在90℃以下，軸承座溫度長(zhǎng)期在50℃左右。張力計(jì)輥在實(shí)際使用中，未出現(xiàn)軸承損壞、異響、輥面覆蓋厚厚的油泥等其他異常情況。前期張力計(jì)輥出現(xiàn)的一系列問(wèn)題得到有效解決。