4300 mm矯直機(jī)使用維護(hù)問題分析與對策措施

宋章明

(江陰興澄特種鋼鐵有限公司， 江蘇 江陰 214400)

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4300 mm矯直機(jī)使用維護(hù)問題分析與對策措施

宋章明

(江陰興澄特種鋼鐵有限公司， 江蘇 江陰 214400)

介紹了某厚板廠矯直機(jī)的配置情況、結(jié)構(gòu)與功能特點，對使用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)與對策措施，實施后效果明顯。

矯直機(jī)； 使用維護(hù)； 分析； 措施

引 言

某4300 mm厚板廠熱軋線設(shè)置有兩臺矯直機(jī)，預(yù)矯直機(jī)設(shè)置在DQ+ACC裝置之前，主要保證鋼板進(jìn)入DQ+ACC之前有較好的板形；熱矯直機(jī)設(shè)置在DQ+ACC裝置之后，用于軋后及DQ+ACC后鋼板的矯平，以盡量消除鋼板的不平直度；精整區(qū)設(shè)置1臺冷矯直機(jī)，主要用于對經(jīng)熱矯直后沒有達(dá)到要求的熱軋成品鋼板或在后部工序產(chǎn)生板形缺陷的鋼板進(jìn)行矯直，也用于將熱處理后的鋼板在冷態(tài)下矯直，通常是鋼板入成品庫前改善板形質(zhì)量的最后一道工序。3臺矯直機(jī)均具有輥縫調(diào)節(jié)、橫向傾斜、縱向傾動、彎輥調(diào)節(jié)、邊輥升降調(diào)節(jié)等功能，其中熱矯直機(jī)和冷矯直機(jī)可實現(xiàn)往復(fù)式可逆矯直，是消除鋼板殘余的內(nèi)應(yīng)力和實現(xiàn)鋼板最佳平整度的關(guān)鍵設(shè)備。

1 4300 mm矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)特點與主要功能實現(xiàn)

1.1 4300 mm矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)特點

矯直機(jī)主要由液壓壓下裝置、液壓彎輥及平衡裝置、輥系裝置、換輥裝置、矯直輥傳動裝置和預(yù)應(yīng)力機(jī)架等部分組成。

(1)矯直機(jī)為四重式矯直機(jī)，對稱設(shè)計，能夠可逆矯直(熱矯直機(jī)、冷矯直機(jī)均可)。

(2)矯直輥、支承輥的軸承均為滾動軸承，其潤滑方式：預(yù)矯直機(jī)、熱矯直機(jī)均為油氣潤滑，冷矯直機(jī)采用干油潤滑。

(3)矯直輥軸承僅起導(dǎo)向作用，支承輥相對于矯直輥中心軸線作一定量的偏移、交錯布置，所有的矯直力由支承輥軸承承受。

(4)輥系裝置設(shè)計成上、下輥盒結(jié)構(gòu)，且上輥盒框架呈分體結(jié)構(gòu)。下輥進(jìn)出口的邊輥可以調(diào)整，上、下輥盒可通過換輥裝置抽出和推入。

(5)主傳動裝置：由電機(jī)、減速箱、聯(lián)軸器、萬向接軸、液壓安全聯(lián)軸器等組成。預(yù)矯直機(jī)、熱矯直機(jī)為分組傳動，冷矯直機(jī)為單輥傳動。

1.2 壓下裝置的主要控制功能

(1)矯直機(jī)液壓輥縫調(diào)節(jié)可實現(xiàn)APC功能，根據(jù)來自矯直模型的設(shè)置信號，在伺服控制系統(tǒng)控制下，主調(diào)節(jié)缸進(jìn)行輥縫的準(zhǔn)確設(shè)定，定位精度可達(dá)0.15 mm。

(2)通過分別控制各個壓下缸的位置，實現(xiàn)上輥系傾斜控制。

a)上輥橫向傾斜調(diào)節(jié)(如圖1所示)，使操作側(cè)和傳動側(cè)得到不同的輥縫值。在軋件兩邊延伸不等的情況下可使用傾斜功能，通過矯直減小軋件兩側(cè)的厚度差，達(dá)到矯平的效果。

b)上輥縱向傾動調(diào)節(jié)(如圖2所示)，實現(xiàn)自入口至出口矯直輥縫逐漸遞增的調(diào)節(jié)，在入口的1#～3#矯直輥給鋼板提供大的矯直曲率，之后矯直曲率逐漸減小，回到彈性變形范圍，減少或消除殘留應(yīng)力。該調(diào)節(jié)功能優(yōu)點是既保證鋼板得到大的矯直變形，同時又可以避免過大的矯直力。

c)壓下裝置還可以實現(xiàn)快速松卡功能，起到過載保護(hù)作用。

1.3 液壓彎輥及平衡裝置的結(jié)構(gòu)特點與功能實現(xiàn)

1.3.1 液壓彎輥裝置

(1)由1臺彎輥液壓缸、緩沖彈簧、左右兩半活動上受力架、偏心軸、芯軸、擺桿、拉桿、中間軸等組成。

(2)彎輥液壓缸通過彎輥機(jī)構(gòu)推動左右兩半活動上受力架繞中間軸轉(zhuǎn)動，與上受力架相連的左右兩半上輥座同時轉(zhuǎn)動，使左右兩側(cè)的支承輥形成凸起或凹下的形狀，實現(xiàn)上輥系的預(yù)彎輥動作。

(3)液壓彎輥調(diào)節(jié)，可以補(bǔ)償矯直輥的撓曲變形，維持恒定輥縫，同時能根據(jù)鋼板中浪或邊浪的特點，相應(yīng)提供正彎輥(如圖3所示)或負(fù)彎輥操作，邊浪采用正彎輥操作，中浪采用負(fù)彎輥操作。

圖1 上輥橫向傾斜

圖2 上輥縱向傾動

圖3 液壓彎輥調(diào)節(jié)(正彎)

1.3.2 平衡裝置

(1)由固定在機(jī)架上的4個液壓平衡缸組成。

(2)平衡裝置的作用是平衡上輥座裝置和上受力架裝置的重量，使上輥座裝置和上受力架跟隨壓下缸一同上、下移動，并消除壓下缸與上受力架在矯直力方向上的間隙，以免鋼板進(jìn)入矯直機(jī)時發(fā)生沖擊。

1.4 預(yù)應(yīng)力機(jī)架

如圖4所示為預(yù)應(yīng)力機(jī)架示意圖。

(1)機(jī)架采用預(yù)應(yīng)力框架組合焊接結(jié)構(gòu)，由兩個上橫梁、兩片立柱、一個底座、4根預(yù)緊螺桿、8個螺母組成，內(nèi)側(cè)設(shè)有耐磨襯板。

圖4 預(yù)應(yīng)力機(jī)架

(2)整個機(jī)架承受矯直力。機(jī)架的組裝和預(yù)緊是靠4個液壓拉伸器通過超高壓油泵供給壓力油，使4個拉緊螺桿同時受拉，產(chǎn)生彈性伸長，然后擰緊機(jī)架上部4個圓螺母而實現(xiàn)機(jī)架的組裝和預(yù)緊。

1.5 邊輥升降調(diào)節(jié)

入口和出口邊輥的高度調(diào)節(jié)，主要控制頭、尾板型，可以保證鋼板出矯直機(jī)時不會出現(xiàn)上彎或下彎現(xiàn)象。比如：鋼板頭部翹，則入口邊輥高度設(shè)為負(fù)值；鋼板尾部翹，則出口邊輥高度設(shè)為負(fù)值。

2 4300 mm矯直機(jī)使用與維護(hù)問題的分析與處理

2.1 液壓安全聯(lián)軸器的使用問題與對策

該廠3臺矯直機(jī)(預(yù)矯直、熱矯直和冷矯直)的主傳動分別配置了SR-P254型、SR-P300型和AYL型液壓安全聯(lián)軸器，均由一個雙層聯(lián)結(jié)套、剪切管、剪切環(huán)及密封組成。結(jié)構(gòu)如圖5所示，其工作原理是：通過高壓泵給聯(lián)結(jié)套注入壓力油，則外層套擴(kuò)張、膨脹并靠摩擦力與外齒套脹緊，而內(nèi)層套被向內(nèi)壓縮使內(nèi)套與軸壓緊，這樣聯(lián)軸器就可傳遞與油壓成正比的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩超過預(yù)定轉(zhuǎn)矩時，固定在軸上的剪切環(huán)與聯(lián)結(jié)套產(chǎn)生相對位移，剪切管的頂端被剪切環(huán)剪斷，而注入聯(lián)結(jié)套中的壓力油立即被卸掉，這時儲存在內(nèi)槽與軸密封之間的潤滑油擴(kuò)散到滑動面上，液壓安全聯(lián)軸器就像滑動軸承那樣轉(zhuǎn)動，起到安全保護(hù)作用。

圖5 液壓安全聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖

在運行中，該剪切管曾頻繁斷裂，既影響設(shè)備正常運行又耽誤生產(chǎn)。經(jīng)現(xiàn)場跟蹤排查與分析，除了一些生產(chǎn)操作不當(dāng)?shù)囊蛩赝猓渲饕蜻€在于對液壓安全聯(lián)軸器的維護(hù)作業(yè)要點沒有落實到位。為此，整改與規(guī)范作業(yè)要求如下：

(1)加強(qiáng)壓力油注入環(huán)節(jié)規(guī)范作業(yè)的監(jiān)督與管理。

a)更換剪切管，將破損的剪切管移除并對孔進(jìn)行徹底清潔。密封面必須完全沒有污物和其他顆粒，然后方可插入新的剪切管。旋緊剪切管直至觸底(裝配過程宜使用扭矩扳手，按產(chǎn)品維護(hù)手冊或規(guī)程預(yù)緊力執(zhí)行)。

b)將緊靠加壓孔的一個剪切管旋松1/4～1/2圈，使壓力油能順利進(jìn)入油腔。卸下加油孔的螺塞，旋緊快速接口并連接泵的注油嘴。

c)將油泵入聯(lián)軸器，直到壓力表顯示正確壓力后，按產(chǎn)品維護(hù)手冊或規(guī)程要求的預(yù)緊力小心旋緊剪切管。

d)通過打開泵上的卸載閥降壓，待壓力達(dá)到零時關(guān)閉泵上的卸載閥。此時稍等片刻，然后檢查泵上的壓力表，確認(rèn)壓力必須沒有升高。如若升高，則說明剪切管未正確密封座閥；在此種情況下，須重新更換剪切管。重復(fù)執(zhí)行上述步驟。

e)斷開泵(并移除快速接口)，重新安裝保護(hù)塞。

(2)聯(lián)軸器釋放壓力后，應(yīng)盡快停止傳動軸系。扭矩調(diào)整與重設(shè)原則上應(yīng)依據(jù)廠家提供的校準(zhǔn)圖表，扭矩限制應(yīng)按最大工作轉(zhuǎn)矩的1.2倍計算。該廠冷矯直機(jī)的液壓安全聯(lián)軸器起初執(zhí)行使用說明書中給出的9個注油壓力值(53～73 MPa不等)，這既不方便現(xiàn)場作業(yè)與確認(rèn)，而且設(shè)定壓力值偏低。經(jīng)重新核算，將9個液壓安全聯(lián)軸器注油壓力值統(tǒng)一設(shè)定為90 MPa，便于操作與執(zhí)行，而且剪切管也不易斷裂。

(3)對潤滑油的使用實行定期檢查與補(bǔ)充(必須每年執(zhí)行一次潤滑油更換或檢查)，推薦在發(fā)生十次釋放后徹底更換潤滑油，并按使用說明書要求執(zhí)行潤滑油的加注作業(yè)。

2.2 有害間隙的處理與預(yù)防

(1)有害間隙的成因與危害：在矯直厚板尤其是在矯直超厚板時，矯直機(jī)牌坊及其輥盒出現(xiàn)非正常的晃動和振動，輥盒與輥座間產(chǎn)生的有害間隙(如圖6所示)日漸加劇和劣化，導(dǎo)致運行時輥座呈現(xiàn)擺動和跳動現(xiàn)象，影響鋼板的矯直工況和效果。

圖6 輥盒與輥座間有害間隙

圖7 方案1—加墊

圖8 方案2—槽口改造加襯板

(2)機(jī)架與受力架間隙檢查與調(diào)整，并更換易損件，使其間隙達(dá)到圖紙技術(shù)要求。

(3)機(jī)架拉桿預(yù)應(yīng)力檢查與處理。

a)檢查基準(zhǔn)與作業(yè)程序要領(lǐng)：機(jī)架拉桿液壓螺母打壓前檢查與確認(rèn)；液壓泵打壓，達(dá)到要求壓力時， 測量螺母與框架的間隙，并保壓一段時間后釋放壓力；與原始記錄比較，分析螺母與框架的間隙狀況；重新打壓，更換舊墊片、墊入新墊片，并釋放液壓壓力。

b)預(yù)矯直機(jī)、熱矯直機(jī)專業(yè)檢測與調(diào)整項目實施情況(如表1所示)分析：液壓螺母實驗預(yù)緊壓力在1000～1060 bar(100～106 MPa)時各螺柱拉桿發(fā)生不同程度的形變(0.30～1.30 mm)，從螺柱拉桿拉伸形變量來看，拉桿使用過程中造成拉伸強(qiáng)度發(fā)生變化。

c)為保證安全生產(chǎn)，嚴(yán)禁超設(shè)計能力、超厚度規(guī)格矯直鋼板；同時，結(jié)合所測得的不同拉伸間隙值，短期制作不同的墊片予以更換，保證在液壓螺母預(yù)緊壓力在1000 bar(100 MPa)時各螺柱拉桿螺母與上框架之間的間隙控制在0.30 mm以內(nèi)；長期方案是重新制造螺柱拉桿進(jìn)行更換，以盡可能恢復(fù)或提高矯直機(jī)主拉桿強(qiáng)度和主機(jī)架剛度特性。

表1 機(jī)架拉桿預(yù)應(yīng)力檢查與檢測數(shù)據(jù)

(4)對矯直機(jī)輥盒與相關(guān)部件之間的重要接觸面、結(jié)合面實施精細(xì)維護(hù)，結(jié)合檢測數(shù)據(jù)確定相應(yīng)方案，消除有害間隙。

a)方案1(如圖7所示)：對于輥座與輥盒槽口間隙超出公差范圍，尚未存在嚴(yán)重變形、劣化的情況，可采用加墊方式進(jìn)行處理，消除有害間隙、保證形位偏差達(dá)到要求；

b)方案2(如圖8所示)：對于輥盒槽口磨損，變形、劣化現(xiàn)象嚴(yán)重，造成輥座與輥盒槽口間隙超出公差范圍較大的情況，宜對輥盒槽口進(jìn)行改造加工，并結(jié)合檢測數(shù)據(jù)增設(shè)銅襯板。

2.3 輥盒使用維護(hù)問題與改進(jìn)措施

(1)輥盒支承輥卡阻、軸承干摩擦或損壞問題的分析。

出現(xiàn)此類問題時，首先應(yīng)排查潤滑問題，其次是維修過程存在的清潔與防護(hù)不到位現(xiàn)象；另外，矯直機(jī)彎輥量、輥縫壓下量或傾動量時有設(shè)置過大，以及輥子修磨與裝配精度差易使部分軸承偏載加劇，也是不可忽視的原因，實際發(fā)生的案例也已驗證：上述三類劣化現(xiàn)象的發(fā)生與矯直機(jī)輥盒的承載狀況和輥面間的接觸狀況有著規(guī)律性的對應(yīng)關(guān)系。

(2)輥面粘鋼問題的分析。

a)現(xiàn)場作業(yè)有諸多影響因素，比如：翹頭鋼板會撞擊上輥面，扣頭鋼板會撞擊下輥面，鋼板翹頭+浪形板在矯直過程中會出現(xiàn)打滑或拍打輥面，爛頭、爛尾或其他凸痕型鋼板表面缺陷易造成輥面受損、劃傷，從而發(fā)生粘鋼現(xiàn)象。

b)輥面粗糙度差是造成輥面粘鋼的主要原因之一，其緣由主要表現(xiàn)在：輥子修磨后的粗糙度未達(dá)到技術(shù)要求；輥子粘鋼后現(xiàn)場拋磨工具和手法不當(dāng)，造成粗糙度越來越差。

c)輥子修磨精度問題，主要包括修磨設(shè)備精度差、修磨基準(zhǔn)本身或其檢測上存在問題等，均會造成輥面周向呈線狀的粘鋼現(xiàn)象。

d)輥面硬度不達(dá)要求或輥面硬度不均勻。

e)前述支承輥輕微卡阻，也易造成工作輥面劃傷，從而導(dǎo)致粘鋼。

(3)輥面出現(xiàn)裂紋、開裂問題的分析：

a)輥子材質(zhì)缺陷或機(jī)械性能不足、強(qiáng)度低，或局部接觸應(yīng)力高等，均易造成輥面疲勞出現(xiàn)疲勞裂紋。

b)由于輥子備件在制造時熱處理淬火后消除應(yīng)力不充分，在使用過程中條件成熟后隨著內(nèi)應(yīng)力釋放而產(chǎn)生的輥面開裂。

(4)改進(jìn)與預(yù)防措施

a)改善潤滑條件：改制支承輥軸承座，增設(shè)分配器，消除“一供二”油路油氣量分配不均的設(shè)計缺陷；加強(qiáng)現(xiàn)場維護(hù)作業(yè)，輥盒修復(fù)后上線服役前須確保具備充裕的預(yù)潤滑條件，同時結(jié)合輥盒使用階段合理設(shè)置油氣潤滑供油周期和供氣壓力。

b)改進(jìn)輥盒維修“磨、修、配”環(huán)節(jié)：改進(jìn)裝配工裝和檢測工具，優(yōu)化修磨工藝和保證修磨精度水平，規(guī)范軸承座拆裝過程的清洗、防護(hù)與保潔工作；同時改進(jìn)作業(yè)前、作業(yè)后的檢測方式與調(diào)整手段，確保檢測的準(zhǔn)確性和作業(yè)精度要求，以穩(wěn)定和提高維修質(zhì)量控制水平。

c)從矯直機(jī)操作與現(xiàn)場修磨作業(yè)改進(jìn)著手：優(yōu)化矯直參數(shù)，結(jié)合板形謹(jǐn)慎設(shè)置輥縫和矯直彎輥量，對各類鋼板頭、尾及板形異常的鋼板須加倍謹(jǐn)慎并做到精心規(guī)范矯直，以防設(shè)備受損，修訂和完善作業(yè)指導(dǎo)書，并加強(qiáng)培訓(xùn)與作業(yè)督導(dǎo)。

d)其他主要技術(shù)改進(jìn)與管理措施有：對支承輥備件提出品質(zhì)改進(jìn)方案和提高技術(shù)質(zhì)量要求；對輥頸油封進(jìn)行了優(yōu)化改型(增強(qiáng)耐壓、耐磨、耐高溫和防塵防氧化皮性能)；對承載工況較差常出現(xiàn)問題位置的支承輥軸承，研擬采用超強(qiáng)抗磨新型軸承；加強(qiáng)對輥子修磨作業(yè)前、后檢測環(huán)節(jié)的復(fù)檢與抽查，對新備件加強(qiáng)備件驗收與把關(guān)。

3 結(jié)束語

通過以上矯直機(jī)使用問題分析，充分了解矯直機(jī)的配置、結(jié)構(gòu)與功能的實際情況，加強(qiáng)作業(yè)主體的質(zhì)量責(zé)任意識，有的放矢地明確了改進(jìn)與預(yù)防對策措施。通過一系列攻關(guān)與實施，輥盒使用問題逐步得到有效控制與預(yù)防，實施效果明顯。

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2016-06-17

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