高速重軌萬能連軋機組軋輥車削工藝優化

石春有 田秉峰 劉國富 黃海濱 王 彬

（武鋼條材總廠大型分廠 湖北 武漢：4330080）

1 現狀

為了生產出世界一流的高速重軌產品，武鋼從德國西馬克（簡稱SMS）引進了具有世界一流水平的萬能軋機生產線。其中萬能連軋機組由UR中軋機，可橫向移動的軋邊機和萬能精軋機串列式組成。萬能連軋機組的俯視圖見圖1。

圖1 萬能軋機連軋機組的俯視圖

如圖1所示，在各機架的上下水平輥之間有一條軋輥的中性線，確定孔型中性線的目的在于按它配置孔型，這樣軋件出軋輥可以保持平直。連軋機組UR軋機和UF軋機軋輥均由四支軋輥組成，軋件在四個軋輥的外輪廓組成的萬能孔型軋槽中進行軋制，以60kg／m重軌UR軋輥為例，四支軋輥組成的孔型見圖2。

圖2 四支軋輥組成的孔型圖

軋輥孔型軋槽由上下水平軋輥和頭部立輥與水平立輥組成，圖2中打剖面部分為軋件垂直于軋制線的截面積，四支軋輥的四個軋槽從四個不同方向對軋件的截面進行壓下變形，通過改變軋輥之間的相對位置從而達到調整孔型軋槽的間距，在四支軋輥之間設有軋輥輥縫，通過調整輥縫的大小來保證軋件的斷面尺寸。為了保證軋制過程中軋件的斷面尺寸，軋輥在上軋機后，要進行軋輥標定，所謂軋輥標定就是軋輥找零位，要求將四支軋輥貼到一起，正常情況下標定后軋輥見圖3。

圖3 正常情況軋輥圖

四支軋輥貼到一起后，四支軋輥之間輥縫值為零，即找到軋輥的零位，在軋輥輥縫值為零時確定軋輥的各類參數，然后將四支軋輥放開，根據不同規格重軌設定不同的輥縫。從圖3中看到在軋輥標定時，頭部立輥和水平立輥的整個端面與上下水平軋輥輥環的兩個端面貼在一起。

2 存在問題

在實際的軋輥標定中，并不是每次軋輥在標定中四支軋輥都能貼到一起，在標定中經常水平立輥或頭部立輥與上下水平軋輥的其中的一個端面貼到一起，而上下軋輥的另一端面與立輥沒有貼到一起，其中的一種情況見圖4。

圖4 軋輥非正常標定圖

圖4是不正常標定中的一種，水平立輥與上輥的端面貼到一起，但與下輥的端面沒有貼到一起，出現該種現象，有兩種可能，一是上軋輥輥環的厚度大于設計值 ，二是下軋輥輥環的厚度小于設計值。這種標定找到的零位所確定的參數是不真實的，導致根據標定后設定的四支軋輥之間的輥縫值與實際要求的輥縫值不符，造成輥環的中性線產生偏移，使中性線兩側的力矩不相等，導致線速度發生改變，最終影響到軋制的張力控制，使軋制中調整難度增大，造成軋件出孔型時不穩定，出現腿長、腿短。如果立輥頭部與上下水平軋輥的標定輥縫值有問題，會出現軌高、軌矮、底大、底小、不對稱等缺陷。

3 產生原因

從現場隨機抽取的UR軋機6組上下水平軋輥輥環寬度的實際測量數據，每支輥環的實際寬度與設計寬度的差值及每組軋輥上下軋輥輥環之間的差值見比照表1。

表1 每套輥環實際寬度與設計寬度比照表

從表1中看出，與設計的寬度有差異。軋輥在實際的標定中，四支軋輥之間的端面是沒有同時貼到一起的。造成此種現象的原因：一是進貨廠家不同，加工出的上下水平軋輥輥環的寬度存在偏差。二是軋輥車削工藝方面所造成。本文從軋輥車削工藝進行分析。

上下水平軋輥分別由兩部分組成，一部分為軋輥芯軸，另一部分為軋輥輥環，通過過盈配合將輥環熱裝在芯軸上，使芯軸和輥環合二為一組成上下水平軋輥見圖5。

軋輥芯軸與輥環熱裝時，有兩個工作面與輥環接觸，一個直徑為590mm，另一個直徑為585mm，在熱裝時只有以工作面直徑為590mm（針對輥環是重軌頭部一端）為基準進行熱裝輥環才能裝入芯軸。因此輥環重軌頭部一端為基準端，定位槽局部圖見圖6。

從圖6中可看到，定位槽的寬度為10mm，輥環的中性線在定位槽中心，基準面到軋輥芯軸定位槽的距離是（26.36＋65.9＋5）＝97.26mm，無論輥環的寬度是多少，基準面到輥環中性線位置始終為97.26mm，定位槽的中心到輥環基準端的距離是定值。輥環寬度的大小均在另一側反映出來。目前軋輥輥環車削模式見圖7。

圖5 芯軸和輥環熱裝后的水平軋輥

圖6 軋輥芯軸與輥環熱裝時定位槽局部圖（A放大）

圖7 軋輥輥環車削模式

軋輥芯軸與輥環熱裝是以重軌輥環的頭部一端為基準進行熱裝，而從圖7中看出，車刀的起點不是從熱裝的基準面開始，而是從熱裝非基準面的一端開始車削，車削的程序是，首先用深度尺測量輥環非基準面的一端與輥環端面的距離，根據實際測量數據確定起刀點的參數，測量數據大于26.26mm時，起到點的參數設定為（26.26＋X）mm，測量數據小于26.26mm時，起到點的參數設定為（26.26－X）mm，車刀的起點（對刀點）在重軌腿部端點的圓弧處，軋輥車刀是從重軌的腿部向頭部方向車削，車刀只對孔型軋槽部分進行車削，車削到輥環頭部圓弧端點時退刀。軋輥輥環兩端面方向不進行車削，按這種車削模式即使要車削輥環頭部一側的端面，該車刀也不能車削，從圖7中看到，車刀的端面與輥環的腰部將發生碰撞。

該種車削模式結果是，輥環寬度超出的部分得不到車削，直接影響到軋輥的標定，軋輥中性線發生了改變。

4 解決方案

為了使每套軋輥輥環的寬度與設計寬度相符和中性線的位置不變，提高軋鋼調整時的精度，即改變軋輥車刀加工路徑，即可保證輥環中性線不變又可以保證軋輥輥環的寬度不變見圖8。

圖8 改變工藝后輥環車削路徑

用同樣的車刀，與圖7的走刀方向相反，原來車刀的終點，改變工藝后變成車刀起點，從輥環的基準面一側重軌頭部圓弧的端點處對刀，車削程序不同的是，用深度尺測量輥環基準面的一端與輥環端面的距離，根據測量數據確定起刀點參數（確定方法與圖7相同），在第一次軋輥輥環進行車削時，車刀從重軌輥環的頭部向腿部進行車削，車削到腿部圓弧端點時，車刀不退刀一直加工到輥環的根部。這種車削方式不僅對孔型的軋槽進行車削，而且對輥環的端面也進行了車削。這樣輥環寬度超出的部分可以車削掉，可使輥環的寬度嚴格控制在設定的標準內，同時可使軋輥輥環的中性線不變。

輥環可以車削加工使用若干次，圖8是第一次輥環車削時的加工路徑。圖9是輥環從第二次開始后車刀加工的路徑圖。

圖9所示的車削工藝與圖8不同的是，車削加工的終點是輥環腿部圓弧端點當車刀加工車削到輥環腿部圓弧端點時是車刀的終點。對輥環的寬度再不進行車削，因為輥環的寬度經第一次車削后，已經車削到輥環的設定寬度，輥環的寬度（兩側的端面）只在軋輥標定時起作用，在軋鋼過程中不與軋件接觸，故輥環的兩端面沒有磨損，所以輥環的寬度一旦確定后，不需進行再次車削。

圖9 第二次開始后輥環車削路徑

5 結束語

經過對在線使用輥環的分析，通過改變軋輥輥環的車削工藝，改變輥環的加工路徑，可使輥環的寬度得到有效控制，使輥環的實際寬度和輥環的中性線與設計寬度相符，從而保證軋輥輥環的標定質量，保證連軋機組的中性線在一條線上，降低軋鋼的調整難度，提高軋鋼的調整精度，最終達到保證重軌的實物質量。

［1］白光潤，栗瑰馥，朱殿強.孔型設計［M］.沈陽：東北工學院出版社，1992.