雙機架軋機工作輥換輥系統(tǒng)優(yōu)化改造

公茂海

（山鋼股份濟南分公司 濟南）

濟鋼冷軋板廠雙機架可逆式冷軋機（CCM）由SMS DEMAG公司設計，年設計生產能力為80萬t，具有結構緊湊、占地面積少、投資及生產成本低、建設周期短、生產效率高和產品質量好的優(yōu)點。

一、存在問題

軋機工作輥使用一段時間后，輥型、粗糙度不能滿足軋制的需要，此時需要更換新工作輥。該雙機架軋機工作輥采用帶CVC竄輥，工作輥與傳動軸的聯結裝置，結構較復雜。雙機架軋機自投產以來，換輥系統(tǒng)頻繁出現問題，造成換輥時間大大超出設計換輥時間，并多次出現無法換輥的情況，嚴重影響軋機的生產節(jié)奏。換輥系統(tǒng)主要存在以下幾個問題：（1）舊工作輥抽不出來或新工作輥推不到位；（2）新工作輥推入后出現CVC竄輥無法鎖緊；（3）新工作輥推到位后，傳動軸解鎖裝置無法鎖緊；（4）傳動軸解鎖裝置無法解鎖或在鎖緊工作輥后，解鎖液壓缸無法縮回；（5）傳動軸抱緊液壓缸頭部夾緊單元漏油，污染乳化液，降低乳化液的壽命。

二、原因分析

（1）工作輥在換輥位置時，上工作輥的中心與軋制線的水平距離為250 mm，下工作輥中心與軋制線的水平距離為240 mm，這就要求傳動軸抱緊大框架的中心線必須與工作輥的中心線在同一水平面上，只有這樣傳動軸抱緊裝置的抱緊銅塊才能傳動軸準確定位。而在實際使用過程中，傳動軸抱緊的大框架由于事故等原因造成框架頭部下垂、導向銅套磨損嚴重或變形，使抱緊后傳動軸的中心線低于工作輥的中心線，導致工作輥頭部花鍵上端與傳動軸頭部鎖緊裝置干涉，造成舊工作輥抽不出來或新工作輥推不到位。

（2）CVC竄輥液壓缸通過活塞桿頭部的螺紋與竄輥塊聯結并靠螺母鎖緊，由于螺母沒有防松措施螺母可能出現松動，造成CVC竄輥液壓缸活塞桿頭部的螺紋退出或進入竄輥塊，使竄輥液壓缸與竄輥塊的距離發(fā)生改變，導致左右兩側的CVC竄輥塊不在同一位置，在推新工作輥時造成CVC竄輥鎖緊不到位。

（3）在更換工作輥時，CVC竄輥竄至換輥位（CVC位置為0 mm），此時工作輥頭部的花鍵與傳動軸頭部鎖緊裝置右側的間隙為0 mm，即工作輥頭部的花鍵與傳動軸頭部鎖緊裝置緊緊靠在一起，之后傳動軸抱緊動作將傳動軸抱緊（圖1）；由于傳動軸抱緊銅塊垂直平面的中心線與傳動軸抱緊卡槽中心線的距離為2 mm，并且傳動軸抱緊銅塊垂直平面的中心線更靠近軋機牌坊，因此在傳動軸抱緊動作將傳動軸抱緊后，傳動軸頭部將向牌坊方向移動2 mm，此時工作輥頭部的花鍵與傳動軸頭部鎖緊裝置右側的間隙由0變?yōu)? mm，工作輥頭部的花鍵與傳動軸頭部鎖緊裝置左側的間隙由6 mm變?yōu)? mm，這樣工作輥頭部的花鍵與傳動軸頭部鎖緊裝置兩側都有間隙，用于保證傳動軸頭部鎖緊裝置順利鎖緊或解鎖。①在實際使用過程中傳動軸抱緊銅塊位置僅靠螺栓定位，使沿輥系軸線方向上定位不準確，傳動軸抱緊后傳動軸頭部沒有向牌坊方向移動，工作輥頭部花鍵與傳動軸頭部鎖緊裝置仍緊緊靠在一起，造成傳動軸解鎖裝置無法鎖緊。②CVC竄輥系統(tǒng)中竄輥塊與竄輥缸固定塊之間的距離為145 mm，在換輥時，CVC竄輥竄至換輥位（液壓缸移動105 mm），此時CVC竄輥塊與竄輥缸固定塊之間的距離變?yōu)?45-105=40 mm。由于CVC液壓缸的鎖緊螺母松動導致竄輥塊在CVC竄至換輥位時的相對位置發(fā)生變化，造成CVC竄輥塊與竄輥缸固定塊之間的距離＜40 mm（實際測量的距離為 37 mm），因此傳動軸抱緊，傳動軸頭部沒有向牌坊方向移動，反而向牌坊相反方向移動的趨勢，造成工作輥頭部的花鍵與傳動軸頭部鎖緊裝置仍緊緊靠在一起，傳動軸解鎖裝置無法鎖緊或解鎖。

圖1 傳動軸頭部鎖緊示意圖

（4）傳動軸鎖緊解鎖裝置無法解鎖或在鎖緊工作輥后，解鎖液壓缸無法縮回。①分析研究傳動軸頭部鎖緊解鎖裝置結構（圖2）發(fā)現，在插銷液壓缸插入鎖緊解鎖裝置后，鎖緊解鎖裝置的推桿只移動25 mm左右，而要將傳動軸頭部解鎖，推桿移動的距離為43.5 mm，在排除插銷缸的原因后，初步判斷為鎖緊解鎖裝置的齒輪齒條出問題（事后齒輪齒條沒有問題）；套在推桿上的彈簧碎裂，碎屑卡在齒輪齒條之間。由于在線狀態(tài)無法檢查齒輪齒條的情況，故先檢查推桿彈簧。松開推桿上的螺母和螺栓，將推桿取出，發(fā)現彈簧已經嚴重損壞（斷為10多段），因此判斷主要是由于傳動軸頭部鎖緊裝置推桿的彈簧斷裂損壞后，彈簧斷裂的碎屑卡在傳動軸頭部鎖緊的齒輪齒條之間，造成傳動軸鎖緊裝置無法打開。②解鎖液壓缸為雙出桿液壓缸，活塞桿直徑分別為28 mm和45 mm，活塞直徑為55 mm，并且活塞與缸筒間沒有密封。根據液壓原理圖及解鎖液壓缸結構，解鎖液壓缸工作時液壓缸內工作壓力為5 MPa，此時活塞兩側推力分別為：桿徑45 mm側推力3925 N，桿徑28 mm側推力8796 N，兩側的壓力差為8796-3925=4871 N。由于8796 N>3925 N,所以桿徑45 mm活塞桿伸出，而4871 N>2405 N（推桿彈簧壓縮43.5 mm所需的推力），活塞桿將推動推桿移動。由于齒條與推桿聯結在一起，所以齒條也將帶動齒輪旋轉而將傳動軸頭部與工作輥解鎖，在這個過程中推桿彈簧壓縮被壓縮。更換新工作輥后，解鎖液壓缸無法靠液壓系統(tǒng)的壓力將活塞桿縮回，只能依靠傳動軸頭部鎖緊裝置上的推桿彈簧彈力將解鎖液壓缸推回原位（推桿彈簧的彈力由2405 N降至1466 N）。因此，傳動軸頭部鎖緊裝置內部的彈簧斷裂損壞后，彈力大大降低，致使彈簧的彈力不足以把解鎖液壓缸活塞桿推回原位。

圖2 傳動軸頭部鎖緊剖面圖

（5）傳動軸抱緊液壓缸頭部的夾緊單元在使用一段時間后，前端防塵密封處出現泄漏現象。經研究夾緊單元的結構及液壓回路圖發(fā)現，由于設計錯誤，將軋機高壓液壓系統(tǒng)中的泄漏油管接到抱緊液壓缸頭部的夾緊單元的通氣口T，而夾緊單元的頭部通氣口僅用于通氣，沒有密封的功能，故導致夾緊單元頻繁漏油。

三、改造措施

通過以上的分析，找出了軋機在換輥過程中產生問題的主要原因，為從根本上解決換輥時存在的問題，結合現場實際情況，對軋機換輥系統(tǒng)進行改造。

（1）在固定傳動軸抱緊大框架的部件下增加槽鋼進行支撐，防止傳動軸的抱緊大框架因意外等情況而出現下垂；更換傳動軸抱緊大框架磨損及變形的銅套，確保其能準確導向。

（2）根據現場的空間情況和CVC竄輥結構，在沒有空間增加新的鎖緊裝置的情況下，通過認真研究分析，決定采用軸承經常使用的定位方式：鎖緊片加鎖緊螺母的形式，在CVC液壓缸活塞桿頭部絲上開槽（圖3），在螺母與竄輥塊之間增加鎖緊片，在精確調整竄輥缸與竄輥塊之間的距離后，將螺母擰緊，同時將鎖緊片的小片鎖定到螺母合適的鎖緊槽中，從而實現可靠的鎖緊。

（3）在傳動軸抱緊銅塊的下方增加1.5 mm的調整墊片，保證銅塊在水平方向的定位；在傳動軸抱緊銅塊與固定塊之間增加2 mm的墊片，保證傳動軸頭部才鎖緊裝置在被抱緊時向軋機牌坊方向移動2 mm，以保證抱緊銅塊中心線距牌坊的距離為175 mm。

（4）更換新推桿彈簧，使推桿移動距離符合設計要求，傳動軸頭部能正常鎖緊和解鎖；更換全部8個夾緊單元的防塵密封，將接到夾緊單元的通氣口T的泄漏油管斷開后在原通氣口接一段軟管保證通氣，同時起到防止乳化液通過通氣口T進入夾緊單元內部的作用（泄漏油管堵死以防漏油）。

圖3 CVC竄輥鎖緊改造示意圖

四、效果

經半年多的運行實踐證明，改造后徹底解決了工作輥換輥系統(tǒng)頻繁出現的無法換輥以及換輥時間大大超出設計換輥時間的問題，節(jié)省了換輥時間，降低了工作輥換輥系統(tǒng)的故障率，保證了軋機的生產節(jié)奏。