板帶軋機(jī)彎竄裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)對比分析

鄒中升 徐夢欣

(中冶賽迪上海工程技術(shù)有限公司 上海200940)

1 前言

彎輥是在軋制過程中向工作輥軸承座施加外力，通過改變軋輥的撓度來快速改變承載輥縫的形狀，進(jìn)而達(dá)到控制板形的目的；竄輥是指工作輥沿軸線方向竄動，均勻帶鋼邊部附近軋輥磨損，延長工作輥壽命，在使用帶凸度軋輥時，工作輥的軸向移動還可改變輥縫的凸度，竄輥在優(yōu)化工作輥磨損的同時提高了帶鋼凸度的控制范圍能力，降低了工作輥的過度撓曲。目前，新建熱連軋精軋機(jī)為了控制板形、延長軋輥工作時間、實現(xiàn)自由軋制一般都設(shè)有工作輥彎輥和竄輥功能。

2 設(shè)備組成及主要結(jié)構(gòu)形式

1)功能描述

軋機(jī)工作輥竄輥是利用分別布置在軋機(jī)上下工作輥操作側(cè)入口和出口的四個液壓缸來實現(xiàn)軸向竄動，液壓缸帶位置傳感器，用于控制竄動量。

軋機(jī)工作輥彎輥利用多個液壓缸，分別安裝在牌坊或支撐輥軸承座上，對工作輥軸承座施加一定的力來改變工作輥全長的受力狀態(tài)，根據(jù)力與帶材軋制抗力方向是否相同，分為正彎和負(fù)彎，綜合考慮設(shè)備維護(hù)與功能的均衡，目前主流的軋機(jī)僅配置正彎功能。

以上僅是彎輥竄輥功能實現(xiàn)的技術(shù)路線，具體到設(shè)備結(jié)構(gòu)略有差別。

2)設(shè)備結(jié)構(gòu)形式

彎輥-竄輥裝置根據(jù)操作時裝置相對牌坊的運(yùn)動情況，分為固定式和活動式。

(1)固定式彎竄結(jié)構(gòu)

固定式彎竄裝置安裝在機(jī)架窗口內(nèi)入口和出口的兩側(cè)，彎輥塊與牌坊采用螺栓+鍵的方式連接，傳動側(cè)彎輥塊集成有彎輥缸，操作側(cè)彎輥塊集成有彎輥、竄輥、工作輥鎖緊；竄輥時彎輥液壓缸相對于牌坊靜止，活塞頂面與工作輥軸承座相對滑動；工作輥鎖緊機(jī)構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，鎖緊機(jī)構(gòu)套在竄輥缸上，并在鎖緊缸驅(qū)動下繞其旋轉(zhuǎn)；竄輥液壓缸通過導(dǎo)向套將竄輥力傳遞給工作輥軸承座；圖1是較為成熟的固定式彎竄裝置簡圖。

圖1 固定式彎竄結(jié)構(gòu)

(2)活動式彎竄結(jié)構(gòu)

活動式彎竄裝置安裝在機(jī)架窗口內(nèi)入口和出口的兩側(cè)，固定塊與牌坊采用螺栓+鍵的方式連接，上、下彎輥塊與固定塊間設(shè)置耐磨襯板；傳動側(cè)彎輥塊集成有彎輥缸、工作輥鎖緊，操作側(cè)活動塊集成有彎輥缸、竄輥缸、工作輥鎖緊缸；彎輥塊在操作側(cè)竄輥缸的驅(qū)動下在固定塊內(nèi)滑動，竄輥時兩側(cè)彎輥缸帶動工作輥軸承座一起相對軋機(jī)牌坊移動；工作輥鎖緊采用插銷式，竄輥缸活塞桿與固定塊采用螺栓連接。圖2是較為成熟的活動式彎竄裝置設(shè)備簡圖。

圖2 活動式彎竄結(jié)構(gòu)

3 彎竄裝置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

彎竄裝置在高度上布置在軋線附件，軋機(jī)工作時彎竄裝置附近水量非常大，尤其是下彎輥塊，潤滑脂很難形成很好的附著；軋機(jī)在咬鋼、拋鋼、加減速及正常軋制時，軸承座振動和沖擊會通過彎竄裝置傳遞到牌坊上，彎竄裝置長期處在大沖擊、潤滑條件差的工況下工作。

活動式彎竄機(jī)構(gòu)彎輥塊與固定塊導(dǎo)向采用平面導(dǎo)向襯板結(jié)構(gòu)，襯板暴露在外，水中夾雜的氧化鐵皮等雜質(zhì)進(jìn)入導(dǎo)向面影響潤滑效果，造成導(dǎo)向襯板磨損，導(dǎo)向間隙維護(hù)工作量大。固定式彎輥塊是固定的，不存在與牌坊間的導(dǎo)向面潤滑問題，沒有襯板潤滑及磨損問題。

4 軋輥軸承載荷

活動式彎竄機(jī)構(gòu)執(zhí)行竄輥時彎輥塊與軸承座一起竄動，彎輥力作用在軋輥軸承的位置不變，不存在工作輥軸承因竄輥操作造成偏載，影響工作輥軸承的壽命。

固定式彎竄機(jī)構(gòu)彎輥缸是固定的，是通過軋輥軸承座與彎輥缸間的滑動來實現(xiàn)竄輥的，竄輥后彎輥缸與軸承座的相對移動會造成工作輥軸承的偏載，且隨著竄輥量的增加，偏載加劇，縮短工作輥軸承壽命或直接造成軸承損壞[1～2]，尤其是在老軋機(jī)改造時候，必須充分考慮竄輥對軸承載荷分布情況的影響。

從以往的生產(chǎn)數(shù)據(jù)來看，同一產(chǎn)線在一定時期內(nèi)加大竄輥量對工作輥壽命貢獻(xiàn)是有限的，如最大竄輥量150mm與最大竄輥量200mm的模式下輥耗基本沒有差異，特別是在窄規(guī)格軋機(jī)上。

5 彎輥缸

固定式彎竄和活動式彎竄的彎輥缸都直接作用到工作輥軸承座上，承受軋輥軸承座的震動和沖擊，在接觸面無相對滑動時，軋輥軸承座的振動會帶動活塞桿擺動，造成彎輥液壓缸密封磨損和端蓋螺絲松動；接觸面間有相對滑動時，接觸面壓強(qiáng)大，活塞桿端頭和軸承座接觸面磨損快，易在接觸處形成凹坑，固定式彎竄機(jī)構(gòu)竄輥時彎輥缸相對軸承座相對滑動，接觸面狀態(tài)不良，造成彎輥缸承受竄輥力；活動式彎竄機(jī)構(gòu)在竄輥時彎輥缸相對軸承座無滑動，不存在因接觸面不良彎輥缸承受竄輥力的問題。在使用多個小直徑彎輥缸的結(jié)構(gòu)中，油缸數(shù)量多，個別油缸故障很難及時發(fā)現(xiàn)和處理，竄輥時易出現(xiàn)上下工作輥交叉的現(xiàn)象。

固定式彎竄機(jī)構(gòu)彎輥缸采用一只貫穿式帶導(dǎo)向套的液壓缸，上下設(shè)置大直徑的導(dǎo)向套，雖然竄輥時軸承座在彎輥缸活塞頂存在滑動摩擦，但是導(dǎo)向套對徑向力的隔絕、彎輥缸的保護(hù)效果比較突出，加之彎輥缸數(shù)量少，彎輥缸漏油問題有一定改善，但導(dǎo)向套法蘭蓋因承受徑向力較大同樣會出現(xiàn)螺栓松動、導(dǎo)向非正常磨損等問題。鑒于彎輥缸漏油及回油污染問題比較嚴(yán)重，越來越多的鋼廠將彎輥液壓系統(tǒng)獨(dú)立出來。

6 竄輥缸

固定式彎竄機(jī)構(gòu)竄輥缸體集成在彎輥塊上，通過類似液壓缸結(jié)構(gòu)的圓形導(dǎo)向套后帶動工作輥軸承座竄動，導(dǎo)向套可承受來自軋輥軸承座各個方向的力，有效保護(hù)竄輥缸，延長其壽命。導(dǎo)向套采用圓柱形結(jié)構(gòu)，方便加工制造，導(dǎo)向面的密封、除塵等可以參考技術(shù)非常成熟的液壓缸結(jié)構(gòu)。

圖3 活動式彎竄彎輥缸

活動式彎竄機(jī)構(gòu)竄輥缸體集成在彎輥塊上，并隨彎輥塊竄動，竄輥缸前端通過固定座與牌坊連接。理論上，彎竄塊壓靠在固定座上，竄輥缸僅帶動彎竄塊水平移動，不受徑向力；但實際工作時，兩側(cè)彎輥塊與工作輥軸承座存在間隙，軋輥的沖擊和震動因接觸面潤滑油粘結(jié)、接觸面真空吸附以及鎖緊等因素使竄輥缸受徑向力，出現(xiàn)缸蓋密封破壞、缸蓋固定螺絲失效、活塞桿斷裂、螺栓桿固定螺栓脫落斷裂等問題[3～6]。

圖4 固定式彎竄彎輥缸

圖5 固定式彎竄竄輥缸

7 鎖緊缸

軋輥軸承座與牌坊有一定的間隙，上下軋輥的軸線存在交叉的可能，軋機(jī)在換輥后或執(zhí)行竄輥動作后，上下工作輥、工作輥與支撐輥軸線存在交叉，在咬鋼瞬間交叉角快速消失，工作輥軸承座會對鎖緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大的沖擊力，造成鎖緊機(jī)構(gòu)變形，無法正常鎖死或打開。

活動式彎竄機(jī)構(gòu)采用插銷式鎖緊結(jié)構(gòu)：鎖緊銷受結(jié)構(gòu)尺寸影響無法做大，承受徑向力能力差，在工作一段時間后出現(xiàn)鎖緊不到位、鎖緊銷變形等故障較多。

圖6 活動式彎竄竄輥缸

圖7 活動式彎竄工作輥鎖緊

固定式鎖緊結(jié)構(gòu)采用轉(zhuǎn)動鎖緊結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)動式鎖緊裝置套在竄輥液壓缸外，通過液壓缸驅(qū)動鎖緊套旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)鎖緊，受力部件的結(jié)構(gòu)尺寸較大，鎖緊套襯套抗污染強(qiáng)和精度要求低，鎖緊油缸不直接受鎖緊力以及沖擊力。

圖8 固定式彎竄工作輥鎖緊

8 小結(jié)

本文對目前國內(nèi)熱連軋普遍采用的彎竄結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，對彎竄裝置中關(guān)鍵部件在生產(chǎn)中暴露出來較為頻繁和突出的問題進(jìn)行了整理，對受力和維護(hù)特點進(jìn)行了剖析，希望本文能在軋機(jī)彎竄設(shè)備故障排除、設(shè)備維護(hù)以及改造中提供借鑒和幫助。