卷取機卷筒故障及維護分析

（山東鋼鐵股份萊蕪分公司板帶廠，山東 萊蕪 271104）

卷取機卷筒故障及維護分析

王光成

（山東鋼鐵股份萊蕪分公司板帶廠，山東 萊蕪 271104）

卷取機是軋鋼生產中的重要設備，在帶材和線材的生產中發揮著重要作用，生產實踐證明，卷取機順利工作對提高軋機的生產率有很重要的意義。卷筒是卷取機的重要組成部分，影響著板材成形的好壞，因此保證卷取機卷筒的正常工作十分重要。本文分析了卷取機卷筒扇形板、棱錐軸及鉗口機構的故障，并介紹了維護的方法。

卷取機卷筒；故障分析；維護

1 卷取機卷筒的結構及工作原理

卷取機是軋鋼生產中的重要設備，而卷筒則是卷取機的重要組成部分。在卷取機卷筒的工作過程中需要進行漲縮和旋轉，使卷取機進行鋼材的卷曲和卸卷。卷筒的漲縮過程是通過油缸的往復運動來實現的，而旋轉過程則是由電機通過聯軸器、減速機等裝置來帶動的。通過漲縮和旋轉的復合運動使卷筒的扇形板實現擴張和收縮，以此來進行鋼材的卷取和卸卷。通過以上的工作過程我們可以看出，卷筒的性能不僅能夠影響生產產品的質量，而且還影響著整個機組的生產效率。

本文介紹的卷取機的卷筒結構是棱錐可漲縮懸臂斜楔式，這種卷取機的結構如圖1所示。

圖1 卷取機卷筒結構示意圖

圖1中數字所代表的部分的名稱從1～13依次是鉗口鐵、連桿、上鉗口拉條、下燕尾拉條、滾筒外支承、拉桿、扇形板、棱錐軸、空心軸、傳動齒輪、軸承、漲縮油缸、旋轉接頭。下面對卷取機的卷筒的工作過程進行分析，在工作過程中由漲縮油缸與中間拉桿進行連接，然后一系列的連接部件。

卷筒機卷筒的工作過程，由漲縮油缸連接中間拉桿，然后會通過一系列連接部件來帶動棱錐軸，使其往右側移動，此時扇形板斜面的斜度為11°18’30”。之后利用斜楔面上的T形槽來將棱錐軸的軸向移動進行轉換，轉換為扇形板的徑向運動，此時扇形板就會在斜面的作用下產生向上的移動，使卷筒擴徑來進行卷取；脫卷過程則正好相反，造成扇形板向下移動，從而使卷筒縮徑，完成脫卷過程。通過油缸的軸向往復運動能夠使卷筒外徑進行往復變化，卷筒外徑的變化范圍是在φ585～φ635mm 之間，通過這種往復變化來實現卷取、卸卷過程。

2 扇形板問題分析及維護措施

2.1 扇形板問題分析

卷筒的扇形板主要容易出現以下兩方面問題：

一是潤滑不良使卷筒不漲縮，卷筒的棱錐軸為三棱錐體，其一共存在24個小斜臺面，小斜臺面包圍在棱錐軸外圍依附著三塊扇形板上，其構成了卷筒的圓柱面。為了對本體進行保護以及接觸面之間的減磨性能，因此在制作過程中對斜面的接觸精度以及滑動間隙都進行了標準控制。在卷筒工作時，扇形板擴徑進行帶鋼的卷曲，隨著帶鋼層數的增加，卷筒表面徑向壓力隨之增加，為了控制卷筒表面受到的壓應力，卷筒會在達到了一定的帶鋼層數時在帶鋼箍緊力的作用下現實“縮徑”，使扇形板會在接觸應力的作用下沿著斜面相對滑動，如果此時斜面傾角小于摩擦角，或者存在潤滑不良的情況就會導致扇形板不能下滑收縮。出現這種狀況的原因主要是潤滑不良。此卷筒的潤滑方式是手動干油潤滑，要靠生產工人通過干油槍將油打入到注油孔中，并且需要定期潤滑。但是由于卷筒的安裝方式是懸臂安裝，不方便檢查具體的潤滑情況，而且工人操作站位也存在一定的安全隱患，因此造成了扇形板斜面不能進行很好的潤滑，增大了摩擦系數，進而導致卷筒不能進行正常的漲縮。

二是鉗口窗受應變力沖擊產生裂紋。卷筒漲縮過程中油缸會通過拉桿來帶動棱錐軸向右移動，并且和棱錐軸上的彈簧一起聯動，從而通過彈簧來使鉗口機構的下拉條在燕尾槽中滑動。通過這些聯動過程使鉗口拉條沿著扇形板窗口上移動，從而配合扇形板形成漲圓。在這個過程中鉗口拉條的上移會對鉗口窗的左端面造成壓應力，并且這種壓力在帶鋼的卷取過程中始終存在。由于生產過程中會對其造成持續不斷的壓力沖擊，所以在使用一段時間之后會導致卷筒個配合面之間的磨損間隙增大，隨著誤差的累積會影響扇形板的強度，造成卷筒壽命縮短。

2.2 扇形板問題維護措施

為了解決扇形板存在的潤滑問題以及鉗口窗受到應力沖擊產生裂紋的問題，可以采取以下措施進行維護。首先，要改進潤滑系統，提高潤滑效果。具體的措施是對扇形板端面進行深長孔的工藝改造，改進扇形板上存在的單個的注油孔，利用深長孔加工工藝將其串聯起來形成統一的注油孔，從而提升潤滑的效果，解決注油孔不漲縮的問題。其次，采用壓力矯直的方式將彎曲嚴重的扇形板進行矯直，當其彎曲程度低于0.4mm時才能夠進行修復加工。對于鉗口扇形板，因為其有鉗口窗開放，在變形時會發生多方向的扭矩，而并非僅是軸向彎曲，情況較為復雜，難以測量，因此不采用矯直處理。最后，采用新的原材料來進行扇形板的制作。可以采用 42CrMo材料進行新扇形板的制作，這種材質經過調制夠具有較高的疲勞極限以及良好的抗沖擊能力，并且在低溫沖擊韌性也非常好。通過這種材質來進行扇形板的制作，一方面可以提高扇形板的強度和硬度，更重要的是可以使其具有良好的力學性能，同時可以延長使用壽命。

3 棱錐軸斜面 T 形勾頭的間隙補償

3.1 磨損分析

卷取機卷筒的核心部件是棱錐軸，其具有復雜的結構，并且對于精度要求很高，這使得其制造難度較大，其還是其他部件進行加工和定位的基準，因此需要嚴格保證棱錐軸各部分的尺寸精度和質量，從而使卷筒具有良好的的裝配性能，并且提高其使用壽命。卷取機棱錐軸斜面的T形勾頭部分容易遭到嚴重的磨損，而在這種情況下卷筒在高速旋轉時，在離心力的作用下間隙會倒向一邊，從而使卷筒在空轉時會發出噪音，并且會對帶鋼卷行以及運動的平穩性造成不利的影響，如果情況比較嚴重鋼卷會產生較大的波紋邊，可能會造成停機故障。卷取機棱錐軸斜面的T形勾頭容易遭受磨損的原因是由于力的傳遞是在棱錐軸斜面T形勾頭與扇形板斜面T形槽部位進行交換的，因此在張力平整卷取過程中T形斜面承受著帶卷不斷增加的彎矩和扭矩壓力，從而導致了T形勾頭部位容易出現嚴重的磨損。

3.2 工藝措施

當扇形板的 T 形槽和棱錐軸 T 形勾頭遭到嚴重的磨損時，以前常用的方法是進行補焊處理，再根據圖紙進行加工，恢復原來的尺寸。這種傳統方式的缺點是需要很長的加工周期，與此同時這種方式需要反復、大量的補焊，會對部件的結構形狀以及材料性能造成不利的影響。因此對原有工藝進行了改進，現在的修復工藝是對棱錐軸T形勾頭補焊，而對扇形板T形溝槽則根據其磨損的程度來進行擴口加工，并且用增厚銅襯的方式進行間隙補償。這種工藝是根據棱錐軸T形勾頭補焊和扇形板 T 形溝槽不同的母體材質和材料性能設計的。扇形板是薄壁異形件，是一種開放結構，而棱錐軸則是整體結構，相比之下扇形板在加熱的情況下形變情況更為復雜，因此選擇對棱錐軸 T 形勾頭補焊。通過這種工藝可以有效地避免對多個部件進行補焊，減少了補焊的工作量，同時也使部件的損傷程度下降，只要在加工過程嚴格控制斜面精度和間隙的配合要求，不會影響到卷筒的使用性能。同時為了提高斜面的耐磨能力，可以用含鐵鎳元素的鋁青銅合金為原材料進行斜面的生產，從而提高其強度和耐磨性。采用這種材料可以使其在高負荷下依舊有良好的抗磨、耐蝕性能，從而使斜面更加耐磨。

4 結語

通過上述的研究表明潤滑系統對于卷取機卷筒的正常運行具有重要的作用，但是在實際生產過程中經常出現由于注油過程的復雜而造成卷筒受到損傷的現象，這對于生產造成十分不利的影響。因此需要對潤滑系統進行改進，采用對扇形板進行集中供油來進行潤滑的方式解決由于潤滑不良而造成的卷筒不漲縮的問題。同時對于鉗口窗受應變力沖擊產生裂紋的問題，可以采取改變扇形板的材質或者改變鉗口窗局部尺寸的方式來解決，從而減少裂紋的產生。以上的改進方法都經過了實踐的驗證，通過上述方式能夠使扇形板的強度和其使用性能都的得到明顯的提升，進而使卷取機卷筒的使用壽命得到延長。

生產的鋼材種類在不斷的增多，對卷筒的要求也在增加，卷筒的卷徑和張力在逐漸的增加，這就要求棱錐軸斜面 T 形勾頭的裝配精度也要隨之進行提升，從而保證卷筒的正常工作。為了使卷筒保持良好的承載能力，擁有較長的使用壽命，需要保證扇形板斜面與棱錐軸斜面之間保持良好的接觸狀況，為了滿足這一要求需要對斜面的磨損間隙進行及時的補償，從而保證扇形板能夠正常的進行收縮和擴張，進而使整個生產線可以正常工作和運行。可以通過以下方式進行磨損的修復，即增強銅襯板的耐磨性能，并選取合理的焊接部位、焊接工藝以及過程控制，通過這樣的方式可以在恢復卷筒的使用性能同時，降低對部件的損害。

[1]馬志潘, 李長松, 孫海軍. 卷取機卷筒縮徑原因分析和對策[J].工業, 2016(6):00240-00240.

[2]張維中. 熱軋平整線卷取機卷筒故障分析與對策[J]. 華東科技:學術版, 2016(6):322-322.

TG333.24

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：1671-0711（2017）06（上）-0037-02