淺談矯直機的應(yīng)用及改進

摘 要：介紹了某鋼廠四重九輥式全液壓矯直機的設(shè)備結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點，其特點確保了鋼板獲得最佳的矯直平直度及較小的殘余應(yīng)力。同時對現(xiàn)階段矯直機在應(yīng)用實踐中出現(xiàn)的安全聯(lián)軸器切斷、輥系及機架輥等故障進行分析并逐一改進和優(yōu)化。改進后增加了設(shè)備的作業(yè)率，減少了工人勞動強度，降低了備品備件的消耗，提高了經(jīng)濟效益，希望為中厚板廠矯直機的應(yīng)用實踐提供一些借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：四重九輥矯直機；安全聯(lián)軸器；輥系；改進

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.009

0 前言

某鋼廠為加大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，提高產(chǎn)品檔次，于2007年開始建設(shè)特種鋼板工程。矯直機作為中厚板質(zhì)量保證的一個重要環(huán)節(jié)的設(shè)備，決定著產(chǎn)品的交貨質(zhì)量，特別是對具有高附加值的中厚板具有十分重要的作用。該矯直機是由達涅利借鑒了國內(nèi)外先進矯直機的經(jīng)驗而設(shè)計制造，為四重九輥式全液壓可逆式，代表著當今先進技術(shù)水平，其特點確保了鋼板獲得最佳的矯直平直度及較小的殘余應(yīng)力。

矯直機主要由本體與傳動部分組成，其中任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都會影響整體設(shè)備的運行。該矯直機自投入使用以來，由于其使用環(huán)境的特點以及設(shè)計制造不周全等原因，時常出現(xiàn)安全聯(lián)軸器剪斷、輥系問題引起的一系列設(shè)備生產(chǎn)故障，造成了設(shè)備損壞，影響了正常生產(chǎn)，甚至引起產(chǎn)品質(zhì)量問題。通過現(xiàn)階段應(yīng)用實踐對上述故障進行分析并逐一進行了改進優(yōu)化，取得預(yù)期效果。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點

矯直機主要由本體部分、傳動系統(tǒng)組成。本體部分主要包括預(yù)應(yīng)力框架、彎輥系統(tǒng)、液壓輥縫調(diào)節(jié)系統(tǒng)、入口出口邊輥調(diào)節(jié)系統(tǒng)、換輥系統(tǒng)等；傳動系統(tǒng)包括主電機、減速分配箱、萬向接軸等。

彎輥系統(tǒng)主要是彎輥缸與彎輥框架（水冷）組成。彎輥框架分為左右兩部分，底部有回轉(zhuǎn)鉸接點，彎輥缸通過偏心軸使彎輥框架左右兩部分繞著鉸接點轉(zhuǎn)動，使彎輥框架左右兩部分的底面形成一定的夾角，再由彎輥框架、支承輥傳遞實現(xiàn)上工作輥系的彎曲并得到輥縫凸度形狀，實現(xiàn)彎輥功能。

輥縫調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要通過4個主壓下缸和4個平衡缸共同作用實現(xiàn)輥縫調(diào)節(jié)。主壓下缸通過電氣、液壓的自動控制實現(xiàn)自動輥縫調(diào)節(jié)及工作輥的前后傾動和左右傾斜的調(diào)節(jié)。

傳動系統(tǒng)包括2臺主電機、1臺減速分配箱及萬向接軸、安全聯(lián)軸器組成。為了避免傳動系統(tǒng)因過載而破壞，在減速分配箱輸出軸（大扭矩部位）與萬向接軸之間安裝有安全聯(lián)軸器。

矯直機工作輥內(nèi)部冷卻以及彎輥框架的內(nèi)冷可以防止該部件工作時過熱，避免影響矯直輥縫精度。工作輥和支承輥軸承均為滾動軸承。徑向密封以防止污物和水的侵入。以上軸承潤滑均為油氣潤滑。

矯直機是采用交變彎曲變形矯平軋件的輥式矯直機。軋件在輥式矯直機中經(jīng)過檢錯排列矯直輥的多次反向彎曲，軋件在縱向斷面的表面到中性層間的各層不斷拉伸收縮產(chǎn)生一定比例的塑性變形，軋件縱向方向上長度較短或繃得較緊的部分得到拉伸，同時軋件的原始曲率逐漸減小直至矯平，最終得到軋件理想的平直度。

該矯直機采用了一些非常重要的矯直功能，主要有輥縫液壓自動調(diào)節(jié)、正負彎輥、前后傾動、左右傾斜等，大大改善了矯直質(zhì)量，提高了鋼板平直度，使鋼板獲得最佳的矯直平直度及較小的殘余應(yīng)力。

2 安全聯(lián)軸器脫開后相關(guān)問題的改進

矯直機為保護傳動系統(tǒng)在超負荷運轉(zhuǎn)下的安全，在減速分配箱輸出軸與萬向接軸間安裝了9個安全聯(lián)軸器該裝置的脫開側(cè)與非脫開側(cè)之間的間隙借助液壓脹緊，通過摩擦力實現(xiàn)兩側(cè)（輸出軸與接軸）的同步運轉(zhuǎn)。安全聯(lián)軸器具體結(jié)構(gòu)見圖1。

安全聯(lián)軸器是由一個雙層套筒4、安全銷3、剪切環(huán)2、密封6組成。其工作原理是通過高壓泵給雙層套筒4注入壓力油，則外層套筒擴脹并靠摩擦力與5連接件脹緊，而內(nèi)側(cè)套筒被向內(nèi)側(cè)壓縮使內(nèi)套與軸1壓緊，這樣安全聯(lián)軸器就可以傳遞與油壓成正比的扭矩。

根據(jù)目前市場需要，鋼板生產(chǎn)多為小批量多品種，加上新產(chǎn)品的開發(fā)，這就對矯直機提出了更高的要求，也客觀上增加矯直機工作條件的多樣性。生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)萬向接軸承受負荷超過設(shè)定的極限，導(dǎo)致脫開側(cè)與非脫開側(cè)之間產(chǎn)生相對運動，圓周方向上4個液壓安全銷被切斷，從而導(dǎo)致兩側(cè)之間產(chǎn)生間隙，使得減速分配箱輸出軸側(cè)與工作輥側(cè)脫開，實現(xiàn)了對接軸和減速分配箱的保護，避免了接軸和箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損壞。但同時也帶來了一系列問題：

首先，一旦過載脫開矯直輥在無動力的狀態(tài)下依靠慣性（鋼板的帶動及各種摩擦力的綜合作用）運轉(zhuǎn)，直至停止，未脫開的矯直輥及接軸負載會突增而造成機械疲勞損傷。

其次，由于脫開的矯直輥在未脫開的矯直輥的帶動下繼續(xù)運轉(zhuǎn)。這種運轉(zhuǎn)來源于慣性及鋼板間的摩擦力的作用，當這種作用力不足以帶動已脫開的矯直輥時，輥面與鋼板間就會發(fā)生相對運動，產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，造成了輥面的劃傷，導(dǎo)致磨削量的增加，影響效益。

最后，經(jīng)常切斷安全銷的數(shù)量較多，在恢復(fù)安全聯(lián)軸器功能是費時費力，同時頻繁的切斷安全銷對剪切環(huán)造成了一定程度的損壞，無形中縮短了安全聯(lián)軸器使用時間，這些都增加了維修時間和維護備件成本；針對上述問題，我們做了如下改進：

（1）與電氣人員合作，運用反光原理，安裝了一套簡易的檢測裝置，即在每個安全聯(lián)軸器圓周方向安裝有四個小鋼板及各一套接近開關(guān)，正常情況下安全聯(lián)軸器每轉(zhuǎn)動一圈，接近開關(guān)接受4次信號形成正常掃描周期。一旦出現(xiàn)安全銷切斷或其它異常情況，在接到掃描異常信號后在短時間內(nèi)（由原來人為反應(yīng)時間幾秒鐘提高到140ms左右）迅速切斷動力源，同時液壓壓下系統(tǒng)快速卸壓，輥縫打開，最大可能的避免了上述前兩個問題的發(fā)生，而且該裝置運行比較穩(wěn)定，使用以來減少了設(shè)備備件的損耗，避免了鋼板表面質(zhì)量問題的發(fā)生。

（2）對標挖潛。查閱核實相關(guān)技術(shù)資料，安全聯(lián)軸器目前打壓后承受的扭矩為90KN.M，而萬向接軸與矯直輥的額定扭矩還有一定富余量，通過適當增大打壓壓力（提高到95KN.M）提高安全聯(lián)軸器所承受的扭矩，使安全銷切斷的事故發(fā)生次數(shù)減少約75%。

（3）修改安全聯(lián)軸器相關(guān)部件。原來每套安全聯(lián)軸器圓周方向上共有4個安全銷，在切斷后需要全部更換。考慮到安全聯(lián)軸器的原理特點，安全銷只要有其中1個剪短便能實現(xiàn)相關(guān)功能，故對安全聯(lián)軸器進行改造。改造后在圓周方向上只留1個安全銷，其余改為高度較小的堵頭，在切斷后只需更換1個安全銷。事實證明這樣既省時又省力，減少了熱停工時間，最大化減小對生產(chǎn)的影響。

3 矯直輥系、機架輥的相關(guān)問題及改進

矯直機矯直鋼板的溫度時常在650℃～800℃之間甚至更高，高溫矯直不可避免，這樣的設(shè)備運行環(huán)境條件會引起一些問題。

3.1 機架輥冷卻

為減少高溫的影響就是對機架輥、工作輥進行強制冷卻。前面已經(jīng)敘述工作輥的冷卻方式是內(nèi)冷，能滿足要求。恰恰是機架輥冷卻是輥身外冷，而由于在設(shè)計時的忽視，該冷卻水雖是濁環(huán)水卻但與前面的設(shè)備共用一套水系統(tǒng)，不能保證在矯直機工作時有濁水供應(yīng)，時間稍長，會對機架輥產(chǎn)生熱變形，影響鋼板矯直時的咬入或矯直出板。

針對上述情況，利用原有管線對該濁水系統(tǒng)進行改造。由于只有在鋼板矯直時噴水，用水量較小，故考慮把原來的供水改接為凈水供水，而后通過收集這些落水到濁水池。改進后在矯直時機架輥的冷卻水不受前面設(shè)備互不干涉，較好地及時保護了機架輥，較好地提高了生產(chǎn)效率。

3.2 吹掃裝置

由于支承輥的輥身的材質(zhì)硬度較工作輥輥面硬度略大，在矯直鋼板過程中，工作輥把氧化鐵皮帶起進入支承輥與工作輥中間，氧化鐵皮被支承輥壓入到工作輥輥身上，造成工作輥輥面粘附，會嚴重影響鋼板表面質(zhì)量。針對上述情況，在矯直機入口設(shè)置了一套壓縮空氣吹掃裝置，有效改善了待矯鋼板在進入矯直機前鋼板上表面氧化鐵皮附著情況，從而較好的保護了工作輥輥身，避免了鋼板表面質(zhì)量的產(chǎn)生，減少了工人勞動強度，提高了鋼板質(zhì)量，減少了企業(yè)相關(guān)損失。同時只產(chǎn)生較小溫降，不會影響鋼板矯直質(zhì)量。

4 結(jié)語

全液壓九輥矯直機作為改善板形的關(guān)鍵設(shè)備，其特點使其具備了輥縫自動調(diào)節(jié)、液壓彎輥、傾動、傾斜等多種矯直功能，適應(yīng)各種板形的矯直，保障了鋼板矯直平直度要求。在現(xiàn)階段對矯直機在應(yīng)用實踐中的出現(xiàn)的安全聯(lián)軸器切斷、輥系問題等引起一些設(shè)備生產(chǎn)故障進行了一系列改進，提高了設(shè)備作業(yè)率，降低了故障時間，節(jié)省了備件消耗費用（約費用15萬元/年），實現(xiàn)了矯直機的高效運行，取得了良好的經(jīng)濟效益。同時希望這些改進能為中厚板廠矯直機的應(yīng)用提供了一些借鑒經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]崔風(fēng)平等.中厚板生產(chǎn)與質(zhì)量控制[M].冶金工業(yè)出版社，2008.

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