粗軋機R2工作輥竄動分析與治理

楊海君

（攀鋼集團西昌鋼釩有限公司板材廠，四川 西昌 615032）

攀鋼西昌鋼釩公司2050mm熱軋生產線于2009年開始動工，歷時兩年多，于2011年12月投產，粗軋機R2為四輥軋機，采用往復式軋制方式將板坯軋薄。投產后，時常發生在軋制過程中工作輥軸向竄動的問題，最大竄動量達4mm，導致大電機止推瓦異常磨損，嚴重影響軋機大電機的穩定運行和生產的正常進行。

1 工作輥軸向竄動的影響

1.1 工作輥竄動對設備產生的危害

大電機通過十字萬向接軸將軋制力矩傳遞給工作輥，十字萬向接軸由剖分軸承支撐。工作輥竄動時，剖分軸承將承受較大的軸向力，當其超出使用極限時，剖分軸承就會發生損壞，引起3天左右的停機。工作輥竄動量過大時，該軸向力還會通過十字萬向節軸傳遞到大電機導致大電機轉子發生軸向位移。當軸向竄動大于3mm時，過大的作用力將直接作用于巴氏合金止推瓦，導致巴氏合金止推瓦受損，嚴重時可能直接將其燒損，甚至造成大電機損壞；此情況在粗軋機的運行中已有所發生，如2012年9月30日某熱軋帶鋼廠1780線R2下輥主電機，由于軋鋼時軸向竄動大將止推盤和止推瓦損壞，影響生產29小時31分鐘，給企業帶來了很大損失。

1.2 工作輥竄動對產品質量的影響

在軋制過程中，由于工作輥的軸向竄動，使板坯在上下工作輥間的變形多樣化，在生產中極易發生跑偏，產生中間軋廢，甚至引起事故，如板坯將中間坯推鋼機推頭撞壞的事故曾多次發生和撞壞R2出口工作輥道電機。當粗軋工作輥竄輥現象比較嚴重時，軋出的中間坯容易出現單邊或雙邊厚度超差，同時還會對板形產生影響，如鐮刀彎、S彎等嚴重影響產品質量的問題；由于板形的遺傳性，產品經精軋機組軋制時無法完全消除其粗軋產生的鐮刀彎、S彎等，輕者造成成品浪形，重者直接導致精軋廢鋼。

1.3 工作輥竄動對軋制成本的影響

由于工作輥竄動超標引起廢鋼和產品質量不合格問題嚴重影響到軋制成本。另外在軋制過程中，由于工作輥竄動，一方面增加了工作輥本身的負荷，從而降低工作輥裝配中的零部件（軸承、密封和軸承座等）壽命。另一方面工作輥表面與板坯間的不均勻作用力，使工作輥輥面磨損加劇，增加了輥子消耗，此兩方面間接地增加了軋制成本。

2 工作輥竄動的原因分析

我廠熱軋機組粗軋機采用的是雙向可逆式軋機。在軋制過程中，工作輥竄動隨著板坯軋制方向的變化出現工作輥在其軸線方向上往復變化，也就是奇數道次和偶數道次時工作輥竄動的方向成反向。由于軋機牌坊窗口在制造及裝配上存在的誤差，坯料在軋制過程中存在的橫向厚差，工作輥及支承輥軸承座制造偏差，上工作輥與下工作輥軸線不平行，工作輥與支承輥軸線之間不平行等情況，均致使板坯軋機在軋制過程中不可避免地產生軸向分力。

從粗軋機工作的情況來看，使工作輥出現竄動的因素主要有以下兩個方面：單向軸向力和軋輥軸線不平行。

2.1 單向軸向力

坯料在軋制過程中存在橫向厚差、軋輥本身尺寸誤差造成中心線交差、輥子裝配時因軸承裝配間隙產生中心線交差和工作輥軸承座存在的高度偏差等都會產生單向軸向分力，從而使工作輥竄動。其在軋制過程中的力學模型及分析見圖1。

圖1 工作輥力學模型

從圖中可以得出，在軋制力F的作用下，由于坯料橫向厚差和軋輥裝配誤差產生中心線交叉形成的夾角a的存在，會產生軸向分力T，且T=F·sina；在摩擦力的作用下該軸向分力將帶動工作輥發生竄動。由T=F·sina可知，當夾角a越大時，軸向分力也越大，工作輥竄動得就會越厲害，因此在治理工作輥竄動時要控制夾角a，使其趨于0°。

2.2 軋輥軸線不平行

由于襯板磨損，使得支承輥軸承座與機架窗口的配合間隙實測達5mm之多，兩片牌坊窗口中心線與理論中心線交叉較大，軸承座加工的不對稱性，造成軸承座在牌坊中（軋制過程中）不規則晃動，無法準確保證輥系軸線之間的平行度。

在軋制過程中，由于以上軋輥軸線不對稱性的存在，使得軋制過程中，使軋制力產生沿工作輥軸線方向的分力，此分力將使工作輥發生軸向竄動。

3 工作輥竄動的治理措施及效果

通過以上分析，造成工作輥竄動的主要原因是襯板磨損，坯料的橫向厚差和軋輥的裝配精度；因此控制襯板磨損量，坯料的橫向厚差和軋輥的裝配精度對有效控制竄動量具有重要作用，所以可以通過采取以下措施進行治理。

3.1 襯板磨損量控制方法3.1.1 檢測襯板的磨損量

目前我們通過定期對工作輥、支承輥窗口牌坊襯板間距進行測量，確保窗口尺寸控制在要求值（見表1）之內，并對磨損超標的襯板成組更換。同時，對傳動側與操作側的磨損情況進行比較分析，避免單面磨損過于嚴重，并在安裝新襯板的過程中，將實際尺寸小的襯板安裝在入口側，實際尺寸大的襯板安裝在出口側，使傳動側與操作側牌坊襯板的平行度得到保證。

表1 窗口尺寸控制要求值

3.1.2 對襯板干油潤滑系統管路進行疏通

由于粗軋機架內潮濕、高溫等惡劣的工作環境，如果缺乏潤滑將會導致窗口襯板的加劇磨損。因此，需定期對干油潤滑系統管路進行疏通，確保干油供給正常。

3.1.3 對窗口襯板材質進行改進

我廠使用的窗口襯板材質為42CrMo，具有耐沖擊的特性，耐腐蝕性能不足，腐蝕現象比較嚴重，從每次抽輥時的觀察來看，窗口襯板表面呈嚴重生銹狀態。因此，可對窗口襯板的材質進行改進，使其具備耐沖擊性和耐腐蝕性。

3.2 控制坯料橫向厚差

通過測量板坯的尺寸，將橫向厚差超標的在裝爐板坯進行下線，并通過提高連鑄設備精度來控制。

3.3 提高軋輥裝配的精度

軋輥的組裝是一項非常復雜、繁重的工作。支承輥和工作輥組裝的好與壞，對軋制穩定性和板型尺寸都非常重要。

所以，軋輥軸承座軸承間隙和軸承座襯板間距要經常測量（軸承座襯板間距要求值見表2）和調整，嚴格按圖紙及其技術要求進行裝配。

表2 軸承座襯板間距要求值

3.4 對工作輥鎖緊擋板進行放松

由于工作輥在軋制過程中的竄動，工作輥鎖緊擋板容易松動，對工作輥無法進行軸向定位；因此要定期對工作輥鎖緊擋板螺栓進行緊固及放松。

從我廠對R2工作輥竄動的治理結果來看（見表3），效果良好，工作輥竄動得到有效控制。

表3 工作輥竄動量對比表

4 結語

通過對R2軋機工作輥竄動的跟蹤與治理，目前我廠粗軋機工作輥竄動問題基本得到控制。但工作輥竄動的問題會一直存在，我們需要解決的是使該竄動量控制在設計值之內，所以還需通過工程技術人員的努力來減小竄動量，確保設備的穩定運行。另外，通過以上的分析，為以后我們的生產中解決工作輥竄動的問題也提供了一些思路和方法，提高工作效率，減小企業生產經營的損失。

參考文獻：

[1]鄒家祥．軋鋼機械[J]．北京：冶金工業出版社,2000．

[2]趙林,白光潤．軋制軸向力問題的研 究現 狀 與發展[J]．軋鋼,1997 ．