卷取爐活套輥壽命延長的設(shè)計(jì)優(yōu)化

王 顯

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東 日照276800）

1 前言

某軋鋼廠3500爐卷產(chǎn)線軋機(jī)前后各有1臺卷取爐，當(dāng)生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品（4～25 mm）時(shí)需要卷取爐參與軋制，其主要功能是保溫且減少鋼板溫差，保證鋼板的性能均勻性。因設(shè)計(jì)存在缺陷，當(dāng)爐門處于高位時(shí)，卷取爐爐殼與爐門之間仍然存在高度約450 mm的間隙（卷取爐正常工作時(shí)爐內(nèi)溫度約為950～1050℃），通過該處間隙散發(fā)的熱量導(dǎo)致溫度異常升高，可達(dá)400℃。活套輥在平軋時(shí)正位于爐門間隙處，高溫直接影響活套輥上輥的正常工作。在實(shí)際使用過程中，上輥發(fā)生多次故障。活套輥損壞主要原因有兩點(diǎn)：一是密封損壞造成內(nèi)冷卻水直接進(jìn)入軸承，導(dǎo)致軸承損壞，進(jìn)而活套輥上輥成死輥；二是活套輥設(shè)計(jì)位置不合理，活套輥上輥單側(cè)受高溫影響，平軋時(shí)活套輥不轉(zhuǎn)動，易發(fā)生變形損壞。

在活套輥投用的2 a時(shí)間，軸承損壞次數(shù)多達(dá)8次，輥體變形次數(shù)多達(dá)3次，累計(jì)影響卷軋時(shí)間超過40000 min。針對活套輥上輥頻繁出現(xiàn)故障的問題，針對活套輥上輥本體的設(shè)計(jì)提出優(yōu)化思路。

2 卷取爐結(jié)構(gòu)和工作原理

使用卷取爐時(shí)，卷取爐的1#爐門下降到一定位置引導(dǎo)鋼板進(jìn)入卷取爐，卷取爐的卷筒槽對1#爐門，夾送輥對齊卷筒槽，準(zhǔn)備穿板。卷取爐卷筒槽開始加速，進(jìn)行卷取。卷取爐加速時(shí)，2#爐門和3#爐門降下來。在道次末尾，軋機(jī)和卷取爐降速，出口夾送輥降下來，鋼板末端停止在出口夾送輥。爐卷軋機(jī)的出入口側(cè)導(dǎo)板用來引導(dǎo)鋼板。反轉(zhuǎn)道次重復(fù)這個過程。卷取軋制通過交替前進(jìn)和反轉(zhuǎn)道次進(jìn)行，直到最后一道次在前進(jìn)方向。其中活套輥布置在卷取爐和軋機(jī)出入口側(cè)之間，卷軋時(shí)上輥起助卷輥?zhàn)饔茫钐自趭A送輥和卷筒之間穩(wěn)定和抑制張緊力激增。

活套輥主要由搖臂、上輥、液壓缸等原件組成，上輥設(shè)計(jì)為空心輥，里面有一內(nèi)膽通冷卻水，輥體單側(cè)壁厚僅為25 mm。上輥無驅(qū)動裝置為自由輥，靠螺栓把合在搖臂機(jī)架上，液壓缸的上下動作帶動搖臂和上輥的位置調(diào)整。卷取爐爐門由3個獨(dú)立動作的爐門組成，其中1#和2#爐門有銷軸連接，存在連鎖控制，即1#爐門落到底位2#爐門才可上下動作，2#爐門處于高位時(shí)1#爐門才可上下動作。平軋時(shí)爐門靠液壓缸帶動處在高位，鋼板可順利從爐底經(jīng)過。

3 存在問題及解決方案

針對活套輥上輥頻繁出現(xiàn)故障的問題，現(xiàn)場首先針對爐門與爐殼之間的間隙進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境重新設(shè)計(jì)隔熱裝置，材質(zhì)為耐熱不銹鋼，在隔熱裝置內(nèi)側(cè)焊接錨固鉤固定陶瓷纖維模塊，防止隔熱裝置變形。將隔熱裝置焊接固定在爐殼上方，阻斷高溫對上輥輥體的不利影響，進(jìn)而避免上輥出現(xiàn)故障。使用半個月后，又暴露出新的問題：一是在卷軋過程中因?yàn)楦魺嵫b置的存在，導(dǎo)致鋼板極易碰到該裝置，影響鋼板上表面質(zhì)量；二是雖然有陶瓷纖維模塊對裝置進(jìn)行高溫保護(hù)，但高溫下還是出現(xiàn)了變形；三是隔熱裝置為焊接固定，高溫工況下必須定期檢查補(bǔ)焊，但頻繁停爐會對卷取爐耐材及卷筒造成不可逆的損傷，降低兩者使用壽命，難以實(shí)現(xiàn)。

針對活套輥上輥本體的設(shè)計(jì)提出優(yōu)化思路。初始設(shè)計(jì)操作側(cè)軸承座共有6件水封，2個干油潤滑點(diǎn)。水封損壞最直接的原因就是潤滑不足，高溫下橡膠產(chǎn)品易發(fā)生變形甚至碳化。優(yōu)化水封數(shù)量和裝配位置，將水封數(shù)量從6個增加到8個，密封重新選型，密封性好且耐高溫氟橡膠為首選。最后一道密封的唇口方向向外，一旦密封出現(xiàn)損壞，可防止冷卻水大量進(jìn)入。同時(shí)增加干油潤滑點(diǎn)數(shù)量，由2個增加到4個，保證潤滑充足，也可減輕密封的磨損。二是增長操作側(cè)內(nèi)桿，在水封邊緣處增加Φ30引水孔，一旦水封出現(xiàn)損壞，冷卻水可沿引水孔排出，避免進(jìn)入軸承。三是徹底解決上輥輥體變形的問題，輥體變形的根本原因是受熱不均，當(dāng)活套輥不工作時(shí)，活套輥單側(cè)靠近爐門間隙，一側(cè)溫度過高，長時(shí)間容易發(fā)生變形。在上輥傳動側(cè)增加氣動馬達(dá)，馬達(dá)固定在搖臂上，以緩慢均勻的速度帶動活套輥上輥，使其未卷軋時(shí)也可以均勻受熱，避免發(fā)生變形。

4 應(yīng)用效果

通過優(yōu)化，解決了活套輥頻繁發(fā)生故障的問題。通過密封數(shù)量，型號以及安裝位置等優(yōu)化，解決了軸承因進(jìn)水導(dǎo)致的損壞，保證了潤滑和冷卻的良好運(yùn)行，有效提高了其穩(wěn)定性。通過對活套輥上輥動作方式由被動改為主動的優(yōu)化，保證了輥體的均勻受熱，結(jié)合冷卻水的良好運(yùn)行，輥體因受熱不均導(dǎo)致的變形問題得到根治。截止到2021年5月份，活套輥損壞次數(shù)僅為1次，對比2020年同期的4次，其穩(wěn)定性大幅提高，設(shè)備使用壽命大幅延長，減少了備件更換數(shù)量及頻次，降低了噸鋼成本，提高了產(chǎn)線卷軋比，效益同步提升。