天鐵熱軋粗軋機(jī)壓下系統(tǒng)分析及改進(jìn)

王聰穎

（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

天鐵熱軋粗軋機(jī)壓下系統(tǒng)分析及改進(jìn)

王聰穎

（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

針對天鐵熱軋生產(chǎn)線四輥粗軋機(jī)壓下系統(tǒng)中壓下螺絲螺母磨損嚴(yán)重的問題，結(jié)合壓下系統(tǒng)工作原理及潤滑方式，通過分析其磨損原因，提出了解決磨損量大的具體改進(jìn)方案，使粗軋機(jī)壓下系統(tǒng)壓下螺絲及螺母的磨損大大減小，保障了粗軋機(jī)的正常工作。

熱軋；壓下系統(tǒng)；潤滑；磨損；改進(jìn)

1 引言

天鐵熱軋四輥可逆式粗軋機(jī)壓下系統(tǒng)是該軋機(jī)重要裝置之一，是整個軋機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆軋制的基礎(chǔ)，是保證板型和中間坯厚度的關(guān)鍵設(shè)備。壓下系統(tǒng)由壓下電機(jī)、蝸輪副減速機(jī)、壓下螺絲、壓下螺母、液壓AGC裝置及潤滑系統(tǒng)等組成，安裝在軋機(jī)頂平臺上，與平衡裝置共同完成粗軋機(jī)輥縫的調(diào)整。粗軋機(jī)投產(chǎn)7年以來，壓下系統(tǒng)整體運(yùn)行平穩(wěn)，但也有不少精度問題嚴(yán)重影響軋機(jī)的正常運(yùn)作，以下重點(diǎn)分析壓下系統(tǒng)壓下螺絲及螺母磨損量大的原因和改進(jìn)措施。

2 粗軋機(jī)壓下系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)及潤滑系統(tǒng)

2.1 壓下系統(tǒng)主要參數(shù)及工作原理

兩臺壓下電機(jī)為自帶水冷風(fēng)包低慣性矩直流電機(jī)，通過蝸輪副減速機(jī)（i=20，A=600）帶動壓下螺絲轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)輥縫調(diào)節(jié)。壓下減速機(jī)為尼曼蝸輪副，傳動效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長。壓下螺絲規(guī)格為?520mm，螺距48 mm,鋸齒形螺紋，采用高強(qiáng)度的合金鍛件制造，通過裝配在牌坊內(nèi)的壓下螺母，使上輥系升降。壓下螺絲上部為花鍵，與壓下減速機(jī)蝸輪的內(nèi)花鍵套嚙合；壓下螺絲下部裝有球面承壓墊，通過軋機(jī)壓下專用止推軸承與AGC缸的柱塞相連。液壓AGC輥縫設(shè)定系統(tǒng)的安裝是為了上輥裝置的精確定位，進(jìn)行輥縫設(shè)定和過載保護(hù)，見圖1。

壓下螺絲上端裝有高精度的MTS磁致傳感器，準(zhǔn)確地反映壓下螺絲位置，與AGC裝置一起高精度、高效率控制輥縫，從而保證所軋帶鋼厚度準(zhǔn)確、板形良好。兩壓下電機(jī)通過電磁離合器、壓下減速機(jī)串聯(lián)，這樣保證兩電機(jī)同步。另外，通過離合器可脫開同步軸進(jìn)行單側(cè)壓下調(diào)整，以保證輥縫調(diào)平。消除壓下系統(tǒng)與支承輥間的間隙依靠平衡裝置。平衡裝置由固定在機(jī)架上橫梁中的?300柱塞式液壓缸通過平衡梁將上輥系及壓下螺絲的重量全部平衡，并產(chǎn)生20%左右的過平衡力，從而消除上支承輥軸承座與AGC缸、AGC缸與壓下螺絲下部、壓下螺絲與壓下螺母之間的間隙，使上輥系升降平穩(wěn)，并且避免軋鋼中出現(xiàn)大的沖擊震動。

2.2 潤滑系統(tǒng)

壓下裝置潤滑系統(tǒng)采用BP320極壓合成齒輪油為介質(zhì)，油箱內(nèi)置蒸汽加熱，油溫保持在35～45℃，通過2臺螺桿泵給整個裝置提供油源進(jìn)行潤滑。主管順機(jī)架牌坊上至軋機(jī)頂平臺，設(shè)總截止閥分別潤滑操作側(cè)和傳動側(cè)壓下裝置各潤滑點(diǎn)，其中蝸輪和蝸桿嚙合線采用噴油潤滑，壓下螺絲上有通油孔，保障壓下螺絲螺母螺紋件的潤滑，各給油點(diǎn)前裝有帶調(diào)節(jié)閥式的油流指示器，保證各潤滑點(diǎn)給油充分。潤滑路徑為：蝸輪蝸桿減速機(jī)——壓下螺絲螺母——AGC缸上回油罩——油箱。

3 壓下系統(tǒng)磨損原因

3.1 壓下系統(tǒng)承受負(fù)載較大且動作頻繁

壓下螺絲與螺母之間的摩擦力，主要是由螺紋之間的壓力及螺紋之間的摩擦系數(shù)決定。四輥粗軋機(jī)最大軋制力42000kN，粗軋機(jī)在咬鋼時(shí)，由于板坯溫度、軋制速度、壓下量等因素以及粗軋機(jī)打滑等原因造成粗軋機(jī)震動過大，導(dǎo)致軋制力瞬間有較大波動，增大了螺紋間的摩擦力。同時(shí)四輥粗軋機(jī)是可逆式的，來回進(jìn)行5道次軋制，更增加了沖擊的頻率，導(dǎo)致壓下系統(tǒng)不正常震動增加，磨損加大。

3.2 潤滑系統(tǒng)及潤滑介質(zhì)不合理

粗軋R2壓下螺母為銅合金材質(zhì)，本身就易磨損，結(jié)合下線的壓下螺絲螺母分析，得知壓下螺母上原設(shè)計(jì)稀油孔直徑較小，不能滿足通暢供油，而且油路位置沒有設(shè)計(jì)儲油槽，不能暫時(shí)儲油，所以潤滑情況不是很良好，造成壓下銅螺母磨損加快，導(dǎo)致壓下螺絲螺母間隙加大，從而影響壓下裝置的正常使用。

壓下系統(tǒng)潤滑站現(xiàn)場使用的介質(zhì)為BP320極壓合成齒輪油。該油品對減速機(jī)以及蝸桿有較好的保護(hù)作用，但它對銅質(zhì)壓下螺母有較強(qiáng)的磨損腐蝕作用，導(dǎo)致壓下螺絲螺母得不到很好的潤滑，磨損加大。

壓下系統(tǒng)潤滑站油箱使用的加熱方式為蒸汽加熱，由于設(shè)備已投產(chǎn)7年，油箱中蒸汽加熱管路腐蝕嚴(yán)重，油箱頻繁進(jìn)水，導(dǎo)致油質(zhì)劣化，降低了對壓下系統(tǒng)的潤滑效果，見圖2。

3.3 軋機(jī)輥系傾斜導(dǎo)致壓下螺絲偏移受到較大徑向力

圖2 壓下螺母磨損

軋制狀態(tài)下，軋機(jī)咬鋼或打滑造成較大沖擊時(shí)，由于支承輥襯板或工作輥襯板磨損較嚴(yán)重，造成整個輥系沿軋制方向來回?cái)[動，使得壓下螺絲跟隨輥系擺動，承受較大徑向力，增加了螺紋間的負(fù)載。

空載狀態(tài)下，由于支承輥襯板或工作輥襯板磨損成錐形，兩側(cè)磨損量不一致，導(dǎo)致支承輥或工作輥兩側(cè)上升或下降不同步，造成壓下螺絲受到徑向力。

同時(shí)，由于整個輥系是放在階梯墊上，一旦階梯墊上有雜物或安裝問題導(dǎo)致階梯墊不平時(shí)，就會使整個輥系在輥身方向上傾斜，同樣使得壓下螺絲承受較大徑向力。

4 壓下系統(tǒng)改進(jìn)

結(jié)合四輥粗軋機(jī)實(shí)際情況及潤滑系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)境，針對上述原因進(jìn)行了下面幾個方面的改進(jìn)：

4.1 減小每次咬鋼時(shí)對壓下系統(tǒng)的沖擊及作用在壓下系統(tǒng)的力

嚴(yán)格控制好板坯溫度，合理調(diào)整壓下量，根據(jù)每次軋制板坯厚度、溫度隨時(shí)調(diào)整壓下量，減少因沖擊和軋機(jī)打滑給壓下系統(tǒng)增加的額外作用力。

因?yàn)槁菁y間隙是影響螺絲螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)所受阻力的重要因素，是影響潤滑油流通性的重要原因，既不能太大，也不能太小，在新備件定制上，要求生產(chǎn)廠家將螺紋間隙由原來的3～5 mm改為2～3 mm。為保證螺絲螺母的正常嚙合，新備件的改進(jìn)上只將壓下螺母的螺紋厚度增加，別的方面保留原設(shè)計(jì)，以減小壓下螺絲螺母螺紋間的阻力。

4.2 潤滑系統(tǒng)及壓下螺絲螺母通油孔改進(jìn)

由于BP320極壓合成齒輪油中含有較多極壓抗磨劑，對銅質(zhì)合金的壓下螺母腐蝕磨損較嚴(yán)重，根據(jù)設(shè)備對潤滑油的技術(shù)要求：齒輪的載荷、齒輪的速度、潤滑方式、潤滑系統(tǒng)的對象重新選擇潤滑油。經(jīng)過與油品廠家溝通及其他熱軋廠所用油液的參考，將壓下潤滑系統(tǒng)的潤滑介質(zhì)更改為N320重負(fù)荷工業(yè)齒輪油，該油品具有杰出的極壓特性和承載能力，但含有的抗磨劑較BP320極壓合成齒輪油少得多。

基于油箱內(nèi)部蒸汽管路易腐蝕泄露造成的油箱進(jìn)水，乳化油液，造成壓下螺母加劇磨損，銅屑、油泥等雜質(zhì)將螺母和油路潤滑點(diǎn)堵塞問題。其改進(jìn)方法為：將油箱原有蒸汽管路堵死，防止油液溢出；在油箱外管路加設(shè)循環(huán)加熱裝置（內(nèi)部不銹鋼管路，外殼碳鋼）及自動控制系統(tǒng)來控制油溫。該裝置設(shè)有2臺螺桿泵，可同時(shí)啟動，并加設(shè)潤滑油過濾器，增加濾油效果，提高油品質(zhì)量。

加大壓下螺絲上通油孔和增加螺母儲油槽設(shè)計(jì)，將原有壓下螺絲上通油孔的直徑加大2 mm，將壓下螺母螺紋根部增加儲油槽，以便使?jié)櫥驮趬合侣萁z螺母間形成一個小的油池潤滑，增加了潤滑面積。同樣使壓下螺絲供油通暢，保證了潤滑效果，從而大大降低了螺絲與螺母之間的磨損，見圖3。

4.3 壓下螺絲承受徑向力

對工作輥襯板及支承輥襯板進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、及時(shí)測量，發(fā)現(xiàn)超出圖紙所容許偏差范圍的情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換。軋機(jī)牌坊本體經(jīng)測量，坑洼處小于原始尺寸2 mm，采用在線補(bǔ)焊的方法對其進(jìn)行了及時(shí)修復(fù)。

為解決階梯墊前后不平問題，對兩側(cè)階梯墊進(jìn)行了測量，之后發(fā)現(xiàn)有較大磨損，并重新更換了階梯墊及兩側(cè)承壓墊。

5 結(jié)束語

通過上述幾個方面改進(jìn)，減少了因潤滑不良而發(fā)生的設(shè)備磨損，降低了由于軋制力過大或沖擊以及輥系傾斜給壓下系統(tǒng)帶來的額外負(fù)載，降低了摩擦阻力，減少了壓下螺絲螺母磨損，保證了設(shè)備精度，為整條軋線的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

[1] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2] 周學(xué)良.潤滑油[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

Analysis and Improvement of Roughing Mill Screw-down System at Tiantie Hot Rolling Plant

WANG Cong-ying

(Hot Rolling Plate Company Limited,Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province056404,China)

Aiming at the problem of serious wear of screw and nut of the screw-down system of four high roughing mill in Tiantie Hot Rolling production line,the author,in combination with the working principle and lubrication method of screw-down system,analyzes wear causes and proposes the specific improvement plan.The wear I the screw and nut of roughing mill screw-down system was greatly improved and normal operation of roughing mill ensured.

hot rolling;screw-down system;lubrication;wear;improvement

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.03.013

2014-01-03

2014-02-03

王聰穎（1985—），女，主要從事設(shè)備維護(hù)方面的研究工作。