DANIELI線(xiàn)材軋機(jī)輥環(huán)縮緊裝置故障分析

孫海新

(福田雷沃重工農(nóng)裝事業(yè)本部設(shè)備能源科，山東 濰坊 261206)

DANIELI公司生產(chǎn)的線(xiàn)材軋機(jī)速度可達(dá)140m/s，其軋機(jī)輥環(huán)鎖緊裝置獨(dú)具特色，與其同型號(hào)軋機(jī)相比有精度高、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。但在國(guó)內(nèi)高線(xiàn)廠使用過(guò)程中由于軋制速度高及對(duì)其性能了解不深等原因也出現(xiàn)過(guò)不少問(wèn)題。

一、常見(jiàn)故障

線(xiàn)材的高速軋制引起碳化鎢輥槽的老化，需頻繁更換軋輥或軋槽、頻繁拆裝輥環(huán)鎖緊裝置。輥環(huán)鎖緊裝置的主要故障有松套、斷套、裂輥、碎輥、軸頭脫絲。

二、故障原因分析

1.輥環(huán)鎖緊裝置結(jié)構(gòu)及受力分析

DANIELI軋機(jī)輥環(huán)鎖緊裝置裝配圖見(jiàn)圖1。

輥環(huán)以軋輥軸軸肩為基準(zhǔn)，下部由下滑環(huán)和上滑環(huán)定位，上部由錐套定位，靠M68×2的螺帽鎖緊，錐套靠碟簧（五個(gè)疊加）產(chǎn)生的彈力定位。

圖1

輥環(huán)的軋制力矩的來(lái)源：錐套傳遞約30%軋制力矩、軸向鎖緊傳遞約70%的軋制力矩，軸向鎖緊力來(lái)自于鎖緊螺母M68×2的螺紋產(chǎn)生的鎖緊力。

2.常見(jiàn)故障原因

（1）碟簧失效引起的問(wèn)題及處理方法輥環(huán)鎖緊裝置所用碟簧見(jiàn)圖2。碟簧的自然厚度為6.13mm，合計(jì)五片，共30.65mm。輥環(huán)鎖緊后碟簧的標(biāo)準(zhǔn)總厚度為27.5±0.4mm。碟簧壓縮量為30.65-27.5=3.15±0.4mm。

當(dāng)輥環(huán)鎖緊裝置反復(fù)多次拆裝后，碟簧的失效在所難免，此時(shí)造成錐套定位不到位，錐套與輥軸錐面間無(wú)法承受30%的軋制力矩，出現(xiàn)松套現(xiàn)象。所以要定期測(cè)量碟簧厚度。當(dāng)?shù)芍苓叧霈F(xiàn)裂紋或塑性變形過(guò)大時(shí)該碟簧報(bào)廢，當(dāng)?shù)珊穸瘸?.13±0.1mm的公差范圍時(shí)應(yīng)更換新的碟簧。

（2）錐套引起的問(wèn)題及處理方法

①生銹

錐套材質(zhì)為銅合金，由于軋鋼過(guò)程中輥環(huán)使用循環(huán)濁環(huán)水冷卻，錐套在使用過(guò)程中易生銹，當(dāng)錐套內(nèi)外表面生銹過(guò)多時(shí)易產(chǎn)生接觸面不均勻，軋制力作用在銅銹上也很容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)、松套。因此，在換輥換槽時(shí)應(yīng)該用細(xì)砂紙打磨錐套內(nèi)外表面，將銅銹清除。

②變形

錐套內(nèi)外表面與輥環(huán)和輥軸錐面間為過(guò)盈配合。錐套材質(zhì)較軟，錐套反復(fù)使用易產(chǎn)生擠壓變形，反復(fù)使用后在螺紋鎖緊的情況下，錐套內(nèi)表面和輥軸及輥環(huán)內(nèi)表面形成間隙，徑向定位不到位，在軋制力作用下錐套產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。松套同時(shí)在輥軸接觸面產(chǎn)生磨損，由于軋制速度較高對(duì)輥軸多是破壞性損壞。因此，要對(duì)錐套定期下線(xiàn)用標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)、塞規(guī)檢查。為避免兩套徑向力不一樣，盡量配對(duì)使用。當(dāng)錐套內(nèi)外表面尺寸變小時(shí)應(yīng)及時(shí)更換錐套。

（3）軋輥軸頭螺紋變形引起的問(wèn)題及處理方法

該部位產(chǎn)生設(shè)備故障的原因除螺紋的正常磨損失效外，主要是由于裝配人員的不良操作習(xí)慣引起的。

不良的操作習(xí)慣：M68×2鎖緊螺母用液壓扭矩扳手完成鎖緊，設(shè)計(jì)要求M68×2螺紋鎖緊力為5 630N·m，對(duì)應(yīng)液壓泵的壓力為35MPa，操作工人在操作時(shí)習(xí)慣于將打壓壓力提高（如提高至40MPa）以避免脫套。

不良操作的后果：打壓壓力過(guò)高，鎖緊力超出了M68×2螺紋的受力強(qiáng)度，易引起螺紋的軸向拉伸，最終造成螺紋的破壞性損壞（脫絲）；鎖緊螺母松開(kāi)時(shí)操作困難，換輥時(shí)打開(kāi)螺紋所需的力量約為輥環(huán)鎖緊時(shí)的1.5倍，鎖緊力過(guò)高，使螺母松開(kāi)困難，操作工人被迫用銅錘敲擊螺帽，類(lèi)似不良操作會(huì)對(duì)螺帽、錐套甚至軸承造成損害。同時(shí)會(huì)因應(yīng)力集中，導(dǎo)致斷套現(xiàn)象的發(fā)生。因此，要加大技能培訓(xùn)力度，嚴(yán)格規(guī)定輥環(huán)鎖緊的打壓壓力。

（4）鎖緊裝置零部件在國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中存在的問(wèn)題

因輥環(huán)鎖緊裝置使用頻繁、需求量較大，目前該零部件已完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。由零部件的尺寸不標(biāo)準(zhǔn)（主要以錐套為主）引起了一系列問(wèn)題。

首先，錐套外徑尺寸不標(biāo)準(zhǔn)，若錐套與輥環(huán)過(guò)盈配合稍大，會(huì)造成錐套軸向劃傷且難于拆卸；若兩者間隙稍大，則會(huì)造成錐套徑向劃傷且銹蝕嚴(yán)重，甚至錐套接觸面過(guò)小，軋制應(yīng)力過(guò)大使輥環(huán)和錐套表面發(fā)生旋轉(zhuǎn)，造成輥環(huán)發(fā)熱、裂輥等。

其次，錐套內(nèi)錐面配合也是保證裝配質(zhì)量的關(guān)鍵，按設(shè)計(jì)要求兩錐面配合面的接觸精度不小于90%。錐套接觸面過(guò)小時(shí)軋制力作用面過(guò)小，將會(huì)在錐套接觸面上產(chǎn)生過(guò)大的軋制應(yīng)力，使錐套相對(duì)輥軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。軋輥軸錐面磨損，產(chǎn)生破壞性損壞，會(huì)有輥環(huán)發(fā)熱、裂輥、斷套故障發(fā)生。因此，輥環(huán)鎖緊裝置裝配前要用環(huán)規(guī)和錐規(guī)對(duì)錐套進(jìn)行檢測(cè)。

檢測(cè)時(shí)，若錐套內(nèi)錐面公差偏小時(shí)，錐套由于下行空間限制受軸向力太大擠壓，在軸向軋制力作用下在錐套薄弱處形成應(yīng)力集中，在軋制力作用下容易導(dǎo)致斷套和軋輥發(fā)熱。

此時(shí)按如下方法處理：用量規(guī)環(huán)規(guī)和卡尺測(cè)量，當(dāng)量規(guī)伸出端面高度超過(guò)5.35mm，應(yīng)在裝配時(shí)在鎖緊螺母與輥環(huán)上的壓蓋加墊片調(diào)整，墊片厚度不應(yīng)超過(guò)1.5mm。