淺談矯直機(jī)的應(yīng)用及改進(jìn)

摘 要：介紹了某鋼廠四重九輥式全液壓矯直機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)，其特點(diǎn)確保了鋼板獲得最佳的矯直平直度及較小的殘余應(yīng)力。同時(shí)對(duì)現(xiàn)階段矯直機(jī)在應(yīng)用實(shí)踐中出現(xiàn)的安全聯(lián)軸器切斷、輥系及機(jī)架輥等故障進(jìn)行分析并逐一改進(jìn)和優(yōu)化。改進(jìn)后增加了設(shè)備的作業(yè)率，減少了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了備品備件的消耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益，希望為中厚板廠矯直機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐提供一些借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：四重九輥矯直機(jī)；安全聯(lián)軸器；輥系；改進(jìn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.009

0 前言

某鋼廠為加大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，提高產(chǎn)品檔次，于2007年開始建設(shè)特種鋼板工程。矯直機(jī)作為中厚板質(zhì)量保證的一個(gè)重要環(huán)節(jié)的設(shè)備，決定著產(chǎn)品的交貨質(zhì)量，特別是對(duì)具有高附加值的中厚板具有十分重要的作用。該矯直機(jī)是由達(dá)涅利借鑒了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)矯直機(jī)的經(jīng)驗(yàn)而設(shè)計(jì)制造，為四重九輥式全液壓可逆式，代表著當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)水平，其特點(diǎn)確保了鋼板獲得最佳的矯直平直度及較小的殘余應(yīng)力。

矯直機(jī)主要由本體與傳動(dòng)部分組成，其中任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都會(huì)影響整體設(shè)備的運(yùn)行。該矯直機(jī)自投入使用以來，由于其使用環(huán)境的特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)制造不周全等原因，時(shí)常出現(xiàn)安全聯(lián)軸器剪斷、輥系問題引起的一系列設(shè)備生產(chǎn)故障，造成了設(shè)備損壞，影響了正常生產(chǎn)，甚至引起產(chǎn)品質(zhì)量問題。通過現(xiàn)階段應(yīng)用實(shí)踐對(duì)上述故障進(jìn)行分析并逐一進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化，取得預(yù)期效果。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)

矯直機(jī)主要由本體部分、傳動(dòng)系統(tǒng)組成。本體部分主要包括預(yù)應(yīng)力框架、彎輥系統(tǒng)、液壓輥縫調(diào)節(jié)系統(tǒng)、入口出口邊輥調(diào)節(jié)系統(tǒng)、換輥系統(tǒng)等；傳動(dòng)系統(tǒng)包括主電機(jī)、減速分配箱、萬向接軸等。

彎輥系統(tǒng)主要是彎輥缸與彎輥框架（水冷）組成。彎輥框架分為左右兩部分，底部有回轉(zhuǎn)鉸接點(diǎn)，彎輥缸通過偏心軸使彎輥框架左右兩部分繞著鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，使彎輥框架左右兩部分的底面形成一定的夾角，再由彎輥框架、支承輥傳遞實(shí)現(xiàn)上工作輥系的彎曲并得到輥縫凸度形狀，實(shí)現(xiàn)彎輥功能。

輥縫調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要通過4個(gè)主壓下缸和4個(gè)平衡缸共同作用實(shí)現(xiàn)輥縫調(diào)節(jié)。主壓下缸通過電氣、液壓的自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輥縫調(diào)節(jié)及工作輥的前后傾動(dòng)和左右傾斜的調(diào)節(jié)。

傳動(dòng)系統(tǒng)包括2臺(tái)主電機(jī)、1臺(tái)減速分配箱及萬向接軸、安全聯(lián)軸器組成。為了避免傳動(dòng)系統(tǒng)因過載而破壞，在減速分配箱輸出軸（大扭矩部位）與萬向接軸之間安裝有安全聯(lián)軸器。

矯直機(jī)工作輥內(nèi)部冷卻以及彎輥框架的內(nèi)冷可以防止該部件工作時(shí)過熱，避免影響矯直輥縫精度。工作輥和支承輥軸承均為滾動(dòng)軸承。徑向密封以防止污物和水的侵入。以上軸承潤(rùn)滑均為油氣潤(rùn)滑。

矯直機(jī)是采用交變彎曲變形矯平軋件的輥式矯直機(jī)。軋件在輥式矯直機(jī)中經(jīng)過檢錯(cuò)排列矯直輥的多次反向彎曲，軋件在縱向斷面的表面到中性層間的各層不斷拉伸收縮產(chǎn)生一定比例的塑性變形，軋件縱向方向上長(zhǎng)度較短或繃得較緊的部分得到拉伸，同時(shí)軋件的原始曲率逐漸減小直至矯平，最終得到軋件理想的平直度。

該矯直機(jī)采用了一些非常重要的矯直功能，主要有輥縫液壓自動(dòng)調(diào)節(jié)、正負(fù)彎輥、前后傾動(dòng)、左右傾斜等，大大改善了矯直質(zhì)量，提高了鋼板平直度，使鋼板獲得最佳的矯直平直度及較小的殘余應(yīng)力。

2 安全聯(lián)軸器脫開后相關(guān)問題的改進(jìn)

矯直機(jī)為保護(hù)傳動(dòng)系統(tǒng)在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下的安全，在減速分配箱輸出軸與萬向接軸間安裝了9個(gè)安全聯(lián)軸器該裝置的脫開側(cè)與非脫開側(cè)之間的間隙借助液壓脹緊，通過摩擦力實(shí)現(xiàn)兩側(cè)（輸出軸與接軸）的同步運(yùn)轉(zhuǎn)。安全聯(lián)軸器具體結(jié)構(gòu)見圖1。

安全聯(lián)軸器是由一個(gè)雙層套筒4、安全銷3、剪切環(huán)2、密封6組成。其工作原理是通過高壓泵給雙層套筒4注入壓力油，則外層套筒擴(kuò)脹并靠摩擦力與5連接件脹緊，而內(nèi)側(cè)套筒被向內(nèi)側(cè)壓縮使內(nèi)套與軸1壓緊，這樣安全聯(lián)軸器就可以傳遞與油壓成正比的扭矩。

根據(jù)目前市場(chǎng)需要，鋼板生產(chǎn)多為小批量多品種，加上新產(chǎn)品的開發(fā)，這就對(duì)矯直機(jī)提出了更高的要求，也客觀上增加矯直機(jī)工作條件的多樣性。生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)萬向接軸承受負(fù)荷超過設(shè)定的極限，導(dǎo)致脫開側(cè)與非脫開側(cè)之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，圓周方向上4個(gè)液壓安全銷被切斷，從而導(dǎo)致兩側(cè)之間產(chǎn)生間隙，使得減速分配箱輸出軸側(cè)與工作輥側(cè)脫開，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接軸和減速分配箱的保護(hù)，避免了接軸和箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損壞。但同時(shí)也帶來了一系列問題：

首先，一旦過載脫開矯直輥在無動(dòng)力的狀態(tài)下依靠慣性（鋼板的帶動(dòng)及各種摩擦力的綜合作用）運(yùn)轉(zhuǎn)，直至停止，未脫開的矯直輥及接軸負(fù)載會(huì)突增而造成機(jī)械疲勞損傷。

其次，由于脫開的矯直輥在未脫開的矯直輥的帶動(dòng)下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。這種運(yùn)轉(zhuǎn)來源于慣性及鋼板間的摩擦力的作用，當(dāng)這種作用力不足以帶動(dòng)已脫開的矯直輥時(shí)，輥面與鋼板間就會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，造成了輥面的劃傷，導(dǎo)致磨削量的增加，影響效益。

最后，經(jīng)常切斷安全銷的數(shù)量較多，在恢復(fù)安全聯(lián)軸器功能是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)頻繁的切斷安全銷對(duì)剪切環(huán)造成了一定程度的損壞，無形中縮短了安全聯(lián)軸器使用時(shí)間，這些都增加了維修時(shí)間和維護(hù)備件成本；針對(duì)上述問題，我們做了如下改進(jìn)：

（1）與電氣人員合作，運(yùn)用反光原理，安裝了一套簡(jiǎn)易的檢測(cè)裝置，即在每個(gè)安全聯(lián)軸器圓周方向安裝有四個(gè)小鋼板及各一套接近開關(guān)，正常情況下安全聯(lián)軸器每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，接近開關(guān)接受4次信號(hào)形成正常掃描周期。一旦出現(xiàn)安全銷切斷或其它異常情況，在接到掃描異常信號(hào)后在短時(shí)間內(nèi)（由原來人為反應(yīng)時(shí)間幾秒鐘提高到140ms左右）迅速切斷動(dòng)力源，同時(shí)液壓壓下系統(tǒng)快速卸壓，輥縫打開，最大可能的避免了上述前兩個(gè)問題的發(fā)生，而且該裝置運(yùn)行比較穩(wěn)定，使用以來減少了設(shè)備備件的損耗，避免了鋼板表面質(zhì)量問題的發(fā)生。

（2）對(duì)標(biāo)挖潛。查閱核實(shí)相關(guān)技術(shù)資料，安全聯(lián)軸器目前打壓后承受的扭矩為90KN.M，而萬向接軸與矯直輥的額定扭矩還有一定富余量，通過適當(dāng)增大打壓壓力（提高到95KN.M）提高安全聯(lián)軸器所承受的扭矩，使安全銷切斷的事故發(fā)生次數(shù)減少約75%。

（3）修改安全聯(lián)軸器相關(guān)部件。原來每套安全聯(lián)軸器圓周方向上共有4個(gè)安全銷，在切斷后需要全部更換?？紤]到安全聯(lián)軸器的原理特點(diǎn)，安全銷只要有其中1個(gè)剪短便能實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，故對(duì)安全聯(lián)軸器進(jìn)行改造。改造后在圓周方向上只留1個(gè)安全銷，其余改為高度較小的堵頭，在切斷后只需更換1個(gè)安全銷。事實(shí)證明這樣既省時(shí)又省力，減少了熱停工時(shí)間，最大化減小對(duì)生產(chǎn)的影響。

3 矯直輥系、機(jī)架輥的相關(guān)問題及改進(jìn)

矯直機(jī)矯直鋼板的溫度時(shí)常在650℃～800℃之間甚至更高，高溫矯直不可避免，這樣的設(shè)備運(yùn)行環(huán)境條件會(huì)引起一些問題。

3.1 機(jī)架輥冷卻

為減少高溫的影響就是對(duì)機(jī)架輥、工作輥進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。前面已經(jīng)敘述工作輥的冷卻方式是內(nèi)冷，能滿足要求。恰恰是機(jī)架輥冷卻是輥身外冷，而由于在設(shè)計(jì)時(shí)的忽視，該冷卻水雖是濁環(huán)水卻但與前面的設(shè)備共用一套水系統(tǒng)，不能保證在矯直機(jī)工作時(shí)有濁水供應(yīng)，時(shí)間稍長(zhǎng)，會(huì)對(duì)機(jī)架輥產(chǎn)生熱變形，影響鋼板矯直時(shí)的咬入或矯直出板。

針對(duì)上述情況，利用原有管線對(duì)該濁水系統(tǒng)進(jìn)行改造。由于只有在鋼板矯直時(shí)噴水，用水量較小，故考慮把原來的供水改接為凈水供水，而后通過收集這些落水到濁水池。改進(jìn)后在矯直時(shí)機(jī)架輥的冷卻水不受前面設(shè)備互不干涉，較好地及時(shí)保護(hù)了機(jī)架輥，較好地提高了生產(chǎn)效率。

3.2 吹掃裝置

由于支承輥的輥身的材質(zhì)硬度較工作輥輥面硬度略大，在矯直鋼板過程中，工作輥把氧化鐵皮帶起進(jìn)入支承輥與工作輥中間，氧化鐵皮被支承輥壓入到工作輥輥身上，造成工作輥輥面粘附，會(huì)嚴(yán)重影響鋼板表面質(zhì)量。針對(duì)上述情況，在矯直機(jī)入口設(shè)置了一套壓縮空氣吹掃裝置，有效改善了待矯鋼板在進(jìn)入矯直機(jī)前鋼板上表面氧化鐵皮附著情況，從而較好的保護(hù)了工作輥輥身，避免了鋼板表面質(zhì)量的產(chǎn)生，減少了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了鋼板質(zhì)量，減少了企業(yè)相關(guān)損失。同時(shí)只產(chǎn)生較小溫降，不會(huì)影響鋼板矯直質(zhì)量。

4 結(jié)語

全液壓九輥矯直機(jī)作為改善板形的關(guān)鍵設(shè)備，其特點(diǎn)使其具備了輥縫自動(dòng)調(diào)節(jié)、液壓彎輥、傾動(dòng)、傾斜等多種矯直功能，適應(yīng)各種板形的矯直，保障了鋼板矯直平直度要求。在現(xiàn)階段對(duì)矯直機(jī)在應(yīng)用實(shí)踐中的出現(xiàn)的安全聯(lián)軸器切斷、輥系問題等引起一些設(shè)備生產(chǎn)故障進(jìn)行了一系列改進(jìn)，提高了設(shè)備作業(yè)率，降低了故障時(shí)間，節(jié)省了備件消耗費(fèi)用（約費(fèi)用15萬元/年），實(shí)現(xiàn)了矯直機(jī)的高效運(yùn)行，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)希望這些改進(jìn)能為中厚板廠矯直機(jī)的應(yīng)用提供了一些借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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