萬能軋機輥系運行穩(wěn)定性的研究與分析

陳立珂，劉宏基，王風愈，張志鵬

（1.河北工程大學，河北邯鄲 056038；2.河鋼集團邯鋼公司技術中心，河北邯鄲 056015；3.河鋼集團邯鋼公司大型軋鋼廠，河北邯鄲 056015）

0 引言

隨著高速鐵路的不斷發(fā)展，追求更快、更穩(wěn)、更安全的高速鐵路系統(tǒng)對鋼軌產(chǎn)品的尺寸精度提出了更高要求。目前高鐵用鋼軌的主要生產(chǎn)廠家基本上采用萬能軋機軋制鋼軌產(chǎn)品。但隨著設備老化和磨損，部分萬能軋機輥系上線后出現(xiàn)了運行不穩(wěn)定的現(xiàn)象，對產(chǎn)品尺寸精度和表面質(zhì)量均造成嚴重影響。

萬能軋機輥系主要由平輥系統(tǒng)、立輥系統(tǒng)、導衛(wèi)系統(tǒng)組成。平輥系統(tǒng)和立輥系統(tǒng)共同組成了鋼軌孔型系統(tǒng)，直接與軋件進行接觸并完成軋制變形，因此它們的位置精度就決定了鋼軌的尺寸精度。而導衛(wèi)系統(tǒng)的主要作用是將軋件正確地送入軋輥和引導軋件順利地出軋輥，防止軋件扭轉(zhuǎn)、旁竄和纏輥，因此導衛(wèi)的尺寸精度對軋制過程中的軋件軋制狀態(tài)（扭轉(zhuǎn)、彎曲等）產(chǎn)生明顯的影響。

1 平輥系統(tǒng)對輥系運行穩(wěn)定性的影響

1.1 水平輥傳動側(cè)和操作側(cè)兩側(cè)的水平度

影響萬能輥系水平輥傳動側(cè)和操作側(cè)兩側(cè)水平度的主要因素是水平輥軸承座上的墊片。水平輥軸承座上的墊片出現(xiàn)磨損后會使水平輥兩側(cè)軸承座的高度出現(xiàn)偏差，導致水平軋輥出現(xiàn)一定偏斜，軋制的鋼軌孔型形狀及尺寸也會出現(xiàn)偏差，孔型無法保證水平和對稱，產(chǎn)生一定程度的偏斜，一側(cè)輥縫大，而另一側(cè)的輥縫小。在鋼軌實際軋制過程中，輥縫小的一側(cè)延伸大，而輥縫大的部分延伸小，使軋件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)和彎曲現(xiàn)象。特別是在UF 軋輥孔型中軋制時，如果水平輥存在傾斜將導致鋼軌最終尺寸出現(xiàn)超差問題。根據(jù)鋼軌UF 軋輥孔型測算可知，當水平輥單側(cè)軸承座墊片每偏差1 mm，鋼軌軌頭踏面高度差為0.31 mm，鋼軌腿厚差為0.27 mm。因此，當軸承座墊片磨損超過0.5 mm時，就應對墊片進行調(diào)整或更換。

1.2 水平輥水平方向穩(wěn)定性

當軸承座主襯板磨損時，軸承座在牌坊內(nèi)部無法有效固定，造成調(diào)整難度增加等問題，影響軋制穩(wěn)定性，同時軋制過程中形成的沖擊，會影響傳動系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。當軸承座主襯板磨損超過1 mm 時，就應對墊片進行調(diào)整或更換。

1.3 水平輥上輥中心度

每次更換萬能軋輥都需要對萬能輥系進行標定，其水平中心線主要由水平輥上輥的中心位置決定，而萬能水平輥上輥軸向無法調(diào)整，因此上輥水平中心線的位置就決定了整個輥系的中心線位置。各架軋機間的中心線偏差會影響鋼軌在軋機之間的軋制狀態(tài)。影響上輥中心位置的主要因素是水平輥上輥裝配中心位置和水平軋輥本身的中心位置偏差。為了保證水平軋輥上輥水平中心位置的準確性，首先要保證操作側(cè)軸承座與軋輥相對位置的準確性，通過測量分析，需要保證軸承座螺紋套旋出量24±0.5 mm。軋輥車削過程中，車刀對準過程中和車削過程中均會出現(xiàn)軸向偏移的問題，為了保證車削質(zhì)量，需要定期檢查軋輥中心度，要求車削偏移量控制在0.3 mm 以內(nèi)。

1.4 水平輥軸向竄動量

萬能水平輥軸向竄動量是影響鋼軌外形尺寸和表面質(zhì)量的關鍵因素。造成萬能水平輥軸向竄動的原因有水平輥軸承座內(nèi)部磨損造成的間隙過大、操作側(cè)軸承座螺紋套旋轉(zhuǎn)不到位、操作側(cè)和傳動側(cè)兩側(cè)軸承座橫梁襯板之間的寬度超標、操作側(cè)軸承座保持板磨損超標和軋機襯板磨損超標等，這里主要分析操作側(cè)和傳動側(cè)兩側(cè)軸承座橫梁襯板之間的寬度超標、操作側(cè)軸承座保持板磨損超標兩個因素。

（1）當操作側(cè)和傳動側(cè)兩側(cè)軸承座橫梁襯板磨損嚴重后，輥系兩側(cè)軸承座上的襯板之間的寬度就會受到影響，萬能軋機的拉桿施加預緊力后，萬能水平輥輥系仍然能夠在機架內(nèi)軸向晃動，影響萬能輥系在鋼軌軋制過程中的穩(wěn)定性，因此通常要求每3 個月檢查一次軸承座橫梁襯板磨損量，當磨損量超過0.5 mm時需要進行更換。

（2）萬能軋輥軸承座保持板位于操作側(cè)副軸承座兩側(cè)，主要作用是控制水平軋輥軸向位置，這是影響軋輥軸向位置的最主要因素，保持板磨損通常通過樣板測量，當磨損量大于1 mm 時需要加墊調(diào)整或更換。

2 立輥系統(tǒng)

影響立輥工作面垂直度的因素主要有立輥輥箱與牌坊之間的配合間隙、立輥與立輥輥箱之間的配合間隙和立輥車削精度。這里主要分析立輥輥箱與牌坊之間的配合間隙和立輥與立輥輥箱之間的配合間隙對百米軌產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

2.1 立輥輥箱與牌坊的配合間隙

立輥輥箱上帶有8 塊襯板，每兩塊組成一個直角型的滑軌軌道。當立輥輥箱滑道襯板磨損嚴重時，立輥就會出現(xiàn)水平方向和垂直方向的晃動。當立輥水平方向出現(xiàn)晃動，立輥垂直軸線就會偏離水平輥軸線，導致鋼軌咬入時打滑。當立輥垂直方向出現(xiàn)晃動時，會導致鋼軌孔型失真。因此需要定期測量立輥輥箱和對應軋機牌坊上的襯板垂直方向和水平方向的間距是否符合標準要求。為了保證立輥在鋼軌軋制過程中的穩(wěn)定性，要求以上兩個尺寸與標準尺寸偏差大于1.8 mm 時對襯板進行調(diào)整或更換，同時要定期檢查牌坊滑道尺寸是否滿足標準要求。

2.2 立輥與立輥輥箱的配合間隙

立輥與立輥輥箱進行裝配時，立輥輥箱與立輥之間的尺寸配合影響立輥在輥箱內(nèi)的固定，進而影響立輥在鋼軌軋制時的穩(wěn)定性。立輥輥箱在水平和垂直方向?qū)α⑤佭M行固定。為了保證立輥位置固定，需要定期測量立輥輥箱和立輥的相關尺寸，為了保證立輥與輥箱裝配過程中無卡阻，同時保證立輥輥箱與立輥的裝配精度，要求立輥端蓋滑道寬度及立輥輥箱對應尺寸出現(xiàn)以下3 個條件之一時，即對立輥及輥箱進行維護和更換。條件：①立輥端蓋滑道寬度尺寸小于標準值0.5 mm 時，對立輥端蓋進行更換；②立輥輥箱窗口寬度尺寸大于標準值0.5 mm 時，對襯板進行更換；③立輥與立輥輥箱之間的配合間隙超出0.5 mm時，檢查立輥和輥箱尺寸偏差，對出現(xiàn)問題的工藝件進行維護和更換。要求立輥兩個端蓋滑道之間的尺寸出現(xiàn)以下3 個條件之一時，即對立輥及輥箱進行維護和更換。條件：①立輥兩個端蓋滑道之間的尺寸小于標準值0.5 mm 時，對立輥端蓋進行更換或者重新調(diào)整立輥軸承墊片；②立輥輥箱兩個端蓋滑道之間的尺寸大于標準值0.5 mm 時，對襯板進行更換；③立輥與立輥輥箱之間的配合間隙超出0.5 mm 時，檢查立輥和輥箱尺寸偏差，對出現(xiàn)問題的工藝件進行維護和更換。

立輥垂直放入立輥輥箱內(nèi)后，需要用立輥導衛(wèi)板壓緊，如果無法壓緊，立輥在鋼軌軋制過程中會出現(xiàn)沿水平輥輥軸中心線方向的位移，即在鋼軌咬入前和咬入后，立輥與水平輥組成的孔型出現(xiàn)瞬間變化，導致鋼軌咬入時，立輥與鋼軌之間產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，極易造成立輥粘鋼和UF 軋輥切鋼。因此要求立輥和立輥輥箱完成裝配后檢查立輥與立輥導衛(wèi)板之間的間隙，當出現(xiàn)間隙時，要求檢查立輥端蓋高度方向的尺寸和立輥輥箱窗口內(nèi)墊片尺寸，當立輥端蓋高度方向的尺寸磨損超出1 mm 時進行更換，立輥輥箱窗口內(nèi)墊片尺寸磨損超出0.5 mm 時進行更換。同時檢查輥箱兩側(cè)的墊片厚度差值，厚度差值大于0.3 mm 時，要對墊片進行更換。

3 導衛(wèi)系統(tǒng)

導衛(wèi)系統(tǒng)穩(wěn)定性主要包括導衛(wèi)前后穩(wěn)定性和左右穩(wěn)定性。導衛(wèi)完成輥系裝配后出現(xiàn)前后晃動的主要原因有兩個，一是導衛(wèi)梁與軸承座橫梁處的配合間隙過大，二是導衛(wèi)偏心銷孔和偏心銷配合尺寸間隙過大。當導衛(wèi)橫梁和軸承座橫梁之間間隙超過2 mm 時，就應該及時對墊片進行調(diào)整或者更換。通過測算，單個偏心銷和導衛(wèi)偏心孔配合間隙每增大1 mm，導衛(wèi)前尖晃動量為3 mm。因此要求當導衛(wèi)晃動量變大時，檢查偏心銷和導衛(wèi)偏心孔配合間隙，當間隙大于1 mm 時對磨損較為嚴重的工藝件進行更換。

輥系裝配完成后，如果出現(xiàn)左右晃動，要重點檢查導衛(wèi)偏心孔寬度和導衛(wèi)盒上偏心銷軸套的內(nèi)間距，當導衛(wèi)偏心孔寬度和導衛(wèi)盒上偏心銷軸套的內(nèi)間距的尺寸差大于1 mm 時，要檢查導衛(wèi)和導衛(wèi)盒子上的兩個尺寸，并更換尺寸超差的工藝件。

4 總結(jié)

萬能軋機輥系運行穩(wěn)定性不僅會影響軋線的正常生產(chǎn)，還會影響鋼軌的產(chǎn)品質(zhì)量。水平系統(tǒng)和立輥系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性下降會造成孔型失真，對鋼軌的通常尺寸波動造成影響；導衛(wèi)系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性會影響鋼軌的咬入狀態(tài)，對軋輥和導衛(wèi)粘鋼，以及鋼軌端部尺寸造成影響。因此，軋線需要定期對萬能軋機輥系運行穩(wěn)定性進行檢測，及時更換和維護相關工藝件，以保證鋼軌產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。