提高重卷拉矯輥壽命的優(yōu)化

宋全斌，馬 林，劉 維

(唐山鋼鐵集團(tuán)，河北 唐山 063000)

提高重卷拉矯輥壽命的優(yōu)化

宋全斌，馬 林，劉 維

(唐山鋼鐵集團(tuán)，河北 唐山 063000)

介紹了唐鋼一冷軋重卷機(jī)組的生產(chǎn)流程和拉矯機(jī)狀態(tài)。通過(guò)對(duì)拉矯機(jī)使用中拉矯輥消耗量大，經(jīng)常出現(xiàn)斷輥、掉輥造成帶鋼表面劃傷缺陷等現(xiàn)象的研究，找出多項(xiàng)影響拉矯輥使用壽命的原因。經(jīng)過(guò)輥端軸承結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、裝配質(zhì)量的優(yōu)化、生產(chǎn)工藝參數(shù)的優(yōu)化、檢修制度的完善，提高了拉矯輥的壽命，降低了備件和檢修成本，確保了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

重卷；拉矯輥；壽命；降耗

0 前言

拉伸彎曲矯直機(jī)是重卷拉矯機(jī)組的重要設(shè)備。主要用于對(duì)帶鋼進(jìn)行連續(xù)拉伸彎曲矯直，消除帶鋼邊波、中波、瓢曲等板型缺陷，改善帶材平直度[1～4]。隨著高質(zhì)量冷軋板的需求量增大，唐鋼一冷軋籌建1#重卷和2#重卷兩條生產(chǎn)線。兩條重卷生產(chǎn)線由中國(guó)重型院提供，此拉矯重卷機(jī)組用于將冷軋帶卷經(jīng)拉伸彎曲矯直、切邊后進(jìn)行分卷。經(jīng)過(guò)多年的連續(xù)運(yùn)行，近期生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)拉矯輥斷裂、脫落等事故。拉矯輥壽命嚴(yán)重制約著拉矯機(jī)的壽命，并對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)2014年唐鋼重卷機(jī)組拉矯輥及輥端軸承備件費(fèi)用高達(dá)60余萬(wàn)元，并產(chǎn)生了170余噸的由拉矯輥原因?qū)е碌膭潅怯?jì)劃品，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的品牌形象。

1 唐鋼一冷軋拉矯機(jī)簡(jiǎn)介

拉矯機(jī)本體由出、入口導(dǎo)向輥、兩彎兩矯的四個(gè)單元輥系、上輥系輥?zhàn)鯍煅b置、下輥?zhàn)鶋荷涎b置、輥縫快速打開(kāi)機(jī)構(gòu)，換輥裝置、機(jī)架等組成。輥系軸承采取干油潤(rùn)滑方式。機(jī)架為鋼板型鋼焊接而成，出口入口導(dǎo)向輥固定在機(jī)架上。 用于帶材進(jìn)出矯直機(jī)本體時(shí)導(dǎo)向。

1#、2#彎曲單元的輥系由上下兩部分組成，上部分由工作輥、中間輥、支撐輥和導(dǎo)向輥組成，下部分由工作輥、中間輥、支撐輥組成。3#矯直單元上輥系由工作輥、中間輥、支撐輥組成，下輥系由兩個(gè)相同的導(dǎo)向輥組成。4#矯直單元的上輥系由兩個(gè)相同的導(dǎo)向輥組成，下輥系由工作輥、中間輥、支撐輥組成。其工作精度由零件加工精度、軸承精度、部件及整機(jī)裝配精度、安裝精度等保證。1#、2#單元下輥?zhàn)潭ㄓ谕坏鬃稀?#、4#單元下輥?zhàn)潭ㄓ谕坏鬃?。分別由一對(duì)液壓缸驅(qū)動(dòng)升降，實(shí)現(xiàn)輥縫快速打開(kāi)。便于穿帶和通過(guò)焊縫。

2 影響拉矯輥壽命的原因

影響拉矯輥壽命的原因[5～7]很多種，如：輥?zhàn)硬馁|(zhì)、加工精度、安裝精度、生產(chǎn)工藝參數(shù)、生產(chǎn)維護(hù)等。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)拉矯機(jī)使用過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)多項(xiàng)影響拉矯輥壽命的原因，歸納起來(lái)主要有：(1)由于板面臟，拉矯機(jī)使用周期長(zhǎng)，清理不及時(shí)，有大量油泥及鐵屑聚集在輥?zhàn)由希斐奢伱婺p嚴(yán)重；(2)拉矯機(jī)長(zhǎng)時(shí)間使用后，輥端與固定蓋板連接處也會(huì)聚集鐵屑，甚至進(jìn)入輥?zhàn)虞S承，導(dǎo)致拉矯輥不轉(zhuǎn)；(3)以前檢修維護(hù)時(shí)輥端固定螺栓經(jīng)常不加彈墊，極易造成使用中螺栓松動(dòng)或掉落；(4)輥端蓋板及輥端軸承加工尺寸精度或安裝精度不夠，導(dǎo)致輥?zhàn)用撀涞龋?5)拉矯機(jī)長(zhǎng)時(shí)間使用不找平，出現(xiàn)輥系傾斜，使輥?zhàn)邮芰Σ痪斐蓳p壞。(6)生產(chǎn)工藝參數(shù)設(shè)置不合理。

3 提高拉矯輥使用壽命的措施

3.1 輥端軸承結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

輥端軸承原設(shè)計(jì)外側(cè)長(zhǎng)度為89 mm，軸頭長(zhǎng)度10 mm，使用發(fā)現(xiàn)由于輥?zhàn)虞S向竄動(dòng)，輥端軸承軸頭側(cè)端面經(jīng)常與蓋板形成接觸，且對(duì)蓋板造成磨損嚴(yán)重，雖蓋板材質(zhì)為銅質(zhì)，但長(zhǎng)時(shí)間使用極易造成輥端軸承軸頭斷裂或燒壞，經(jīng)過(guò)與廠家溝通，將原設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，即將輥端軸承外側(cè)長(zhǎng)度縮短至87.5 mm，將軸頭長(zhǎng)度延長(zhǎng)至11.5 mm，總體長(zhǎng)度不變，如圖1所示，通過(guò)提高軸頭長(zhǎng)度，增加了輥端軸承軸頭側(cè)端面與蓋板的之間的間隙，可有效減少接觸的可能性，大大減少了因此造成的輥端軸承軸頭斷裂導(dǎo)致的輥?zhàn)訐p壞。

圖1 優(yōu)化后的輥端軸承Fig.1 Roller end bearing structure optimized

3.2 裝配質(zhì)量的優(yōu)化

裝配質(zhì)量直接影響輥?zhàn)拥膲勖拈L(zhǎng)短。裝配質(zhì)量主要包括：(1)緊固件固定螺栓和彈墊的緊固和更換；(2)輥系尺寸的裝配；(3)軸承的潤(rùn)滑。

更換輥系時(shí)經(jīng)常不檢查蓋板固定螺栓和彈墊，并且更換螺栓時(shí)也不能做到全部加彈墊；長(zhǎng)時(shí)間使用后，松動(dòng)的螺栓得不到緊固和更換，導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)螺栓掉落致使輥?zhàn)用撀洮F(xiàn)象，此時(shí)會(huì)百分百造成帶鋼劃傷甚至嚴(yán)重時(shí)造成斷帶事故。重新安裝輥系時(shí)，檢修人員要逐一對(duì)固定螺栓和彈墊進(jìn)行緊固，并對(duì)掉落和折斷的固定螺栓和彈墊及時(shí)進(jìn)行更換，有效避免了因螺栓掉落造成的掉輥現(xiàn)象。

拉矯輥輥系重裝時(shí)，如果水平度誤差過(guò)大即操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)偏差過(guò)大，造成輥?zhàn)优c帶鋼接觸受力不均。輥?zhàn)邮芰Υ蟮囊粋?cè)磨損嚴(yán)重甚至輥端軸承和蓋板產(chǎn)生摩擦阻力，極易引起輥頭或輥?zhàn)訑嗔?，而且唐?0%以上的輥?zhàn)訐p壞均是由此原因造成。因此提高輥系的裝配精度是必要的，保證輥系內(nèi)工作輥與支撐輥的水平度誤差不大于0.04 mm/m；保證輥系內(nèi)工作輥與支撐輥的平行度誤差不大于0.04 mm/m；保證輥系之間平行度誤差不大于0.04 mm/m。經(jīng)過(guò)提高裝配精度，現(xiàn)拉矯機(jī)各輥系均能滿足要求，大大減少了因輥系兩側(cè)位置度過(guò)大導(dǎo)致的輥?zhàn)訐p壞現(xiàn)象。

裝配時(shí)，軸承用煤油清洗干凈，并在軸承處均涂以適量干油，以保證輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)靈活，提高其使用壽命。

3.3 生產(chǎn)工藝參數(shù)的優(yōu)化

生產(chǎn)過(guò)程中，拉矯段張力、上下輥系重疊量對(duì)拉矯輥強(qiáng)度有很大影響，進(jìn)而影響其壽命。唐鋼重卷拉矯機(jī)組拉伸彎曲矯直機(jī)輥系結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，以下輥系工作輥為研究對(duì)象，忽略其他影響,考慮拉矯段張力、輥系重疊量對(duì)輥?zhàn)邮芰κ疽鈭D如圖4所示,假定拉矯段張力為T，張力的包角為α，輥?zhàn)邮芰镕。

圖2 大重疊量輥系結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Roll system structure of large overlap

圖3 重疊量減小輥系結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Roll system structure of small overlap

圖4 工作輥受力示意圖Fig.4 Force schematic diagram of working roll

分析圖2～4發(fā)現(xiàn)，隨著上下輥系重疊量的減小，輥?zhàn)邮馨鍘埩的包角α增大；重疊量一定的情況下，拉矯段張力T越大，則輥?zhàn)邮芰越大；張力T一定的情況下，重疊量越小，包角α隨之越大，則輥?zhàn)邮芰越小。

材料力學(xué)[8]彎曲強(qiáng)度條件公式為

(1)

由式(1)發(fā)現(xiàn)，在抗彎截面系數(shù)W不變的情況下，要提高輥?zhàn)拥膹澢鷱?qiáng)度，只有降低輥?zhàn)拥淖畲髲澗豔max即降低輥?zhàn)拥氖芰Α?/p>

實(shí)際生產(chǎn)中的工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 工藝參數(shù)

分析表1發(fā)現(xiàn)，隨著板厚的增大，矯直段張力不斷增大；同時(shí)重疊量在逐漸減小。實(shí)際生產(chǎn)中在保證板帶平直度的情況下，根據(jù)不同的板厚對(duì)矯直段張力、重疊量進(jìn)行調(diào)整，降低矯直段張力，減小輥系重疊量，以提高拉矯輥彎曲強(qiáng)度，進(jìn)而提高壽命。

3.4 檢修制度的完善

(1)輥盒的清理制度。唐鋼一冷軋工序流程：酸軋→罩退→平整→重卷拉矯→成品。由于沒(méi)有進(jìn)行脫脂處理，帶鋼表面存在細(xì)微灰分和鐵屑，經(jīng)重卷拉矯時(shí)，部分灰分和鐵屑附著在拉矯輥表面甚至輥端軸承及蓋板縫隙處，會(huì)造成輥面磨損甚至輥?zhàn)硬晦D(zhuǎn)等現(xiàn)象，極易造成帶鋼表面劃傷。因此專門制定拉矯機(jī)輥系清理制度，及時(shí)清理拉矯輥，這樣提高了拉矯輥使用壽命。清理前后如圖5所示。

圖5 輥系清理前后對(duì)比圖Fig.5 Roll system before and after cleaning

(2)點(diǎn)檢制度。在使用過(guò)程中，拉矯輥的損壞或不轉(zhuǎn)有一定的時(shí)間過(guò)程。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間摸索，重卷機(jī)組建立了拉矯機(jī)定時(shí)點(diǎn)檢和狀態(tài)記錄制度。每?jī)尚r(shí)對(duì)拉矯機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行點(diǎn)檢一次，同時(shí)記錄當(dāng)前拉矯機(jī)狀態(tài)，主要有拉矯機(jī)輥系運(yùn)轉(zhuǎn)情況，軸向竄動(dòng)情況，軸承的潤(rùn)滑等。此制度建立可避免輥?zhàn)邮褂弥型蝗徊晦D(zhuǎn)或掉落的發(fā)生，將事故發(fā)生率降到最小。點(diǎn)檢制度完善，有效延長(zhǎng)了拉矯輥的使用壽命。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)拉矯機(jī)使用現(xiàn)狀存在的問(wèn)題分析，找出了多項(xiàng)可改進(jìn)的措施：輥端軸承結(jié)構(gòu)優(yōu)化；裝配質(zhì)量?jī)?yōu)化；生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化，特別是張力、重疊量；檢修制度的完善。隨著改進(jìn)措施的實(shí)施，唐鋼一冷軋重卷機(jī)組的拉矯機(jī)故障得到了有效控制，大大提高了拉矯輥的使用壽命。通過(guò)統(tǒng)計(jì)，2015年較2014年拉矯輥磨削修復(fù)數(shù)量減少41%，輥端軸承消耗減低20%，且減少拉矯輥造成的劃傷非計(jì)劃品50%以上，年降低拉矯機(jī)備件費(fèi)用及產(chǎn)品降判費(fèi)用合計(jì)20余萬(wàn)元，有效降低了工序成本，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

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Measures for improving the service life of recoiling pulling-straightening roller

SONG Quan-bin， MA Lin，LIU Wei

(Tangshan Iron & Steel Group, Tangshan 063000, China)

This paper introduced the production process and the condition of tension leveler in the recoiling line of Tang steel 1# cold rolling plant. Through the research of the pulling-straightening roller’s high consumption and strip surface scratched by roller breakage or falling, it is found the reasons that influenced the life of the pulling-straightening roller. By optimizing some equipment and parameters, such as the bearing structure in the roller end, assembly quality, the production process parameters and the repair system, the service life of the pulling-straightening roller was improved, the cost of the spare parts and maintenance were reduced, and the stability of product quality was ensured.

recoiling；pulling-straightening roller；service life

2016-04-28；

2016-06-15

宋全斌(1971-)，男，唐山鋼鐵集團(tuán)工程師。

TH132.4

A

1001-196X(2016)04-0070-04