短應力線軋機機架結構的改進及優化

李 輝，李樹杰

（天津鋼鐵集團有限公司，天津300301）

0 引言

棒材廠軋機是用來將鋼坯軋制成規定尺寸的圓鋼或螺紋鋼筋的專屬設備。天鋼棒材廠軋機原為意大利DANIELI 公司設計制造的。在現實生產過程中，由于此設備受到外界張力及傳動扭矩過大的影響，經常出現軋機機架支撐內的下銅套由于受力過大致使連接螺栓根切或拔斷現象，進而造成下銅套脫落，導致無法正常生產；且此設備在離線維修的過程中十分復雜，給維修帶來相當大的困難；同時由于軋制故障造成的非計劃停車時間居高不下，影響正常的生產節奏。經分析發現軋機該部位在設計上存在著缺陷，為徹底解決軋機機架支撐立柱下銅套在軋制鋼坯過程中由于受力過大而脫落的問題，決定對該部位一部分結構進行了優化改造，使其能夠承受與其相匹配的軋制力。

1 軋機機架的結構及存在的問題

1.1 原機架的結構

原軋機機架由機架本體、銅套、密封銅墊、橡膠密封圈、鎖緊螺栓、注油孔等幾個部分組成（詳見圖1）。機架本體與拉桿結合部位分別由上下兩個對稱的銅套對拉桿進行定位，銅套內側加工有暗槽，安裝于暗槽中的橡膠密封圈可以有效的保證拉桿轉動時潤滑油不會泄漏，同時也可以確保軋機在使用過程中不會有異物進入銅套內部；銅套的上下兩端分別固定有一片用于密封的密封銅墊，該密封銅墊不僅可以進一步的防止異物的進入，同時還可以起到控制拉桿與銅套的間隙量的作用；最后上下各使用五條M16 的鎖緊螺絲分別對兩個銅套進行緊固，確保與拉桿接觸的銅套不會脫落[1]。而位于軋機機架上的注油孔可以使潤滑油順利的加注到銅套內部，對整個機構起到潤滑保護作用，使軋機在打開或閉合輥縫時，拉桿可以在銅套內轉動的更加平滑順暢。

圖1 原軋機機架組成結構

1.2 機架的作用

軋機的機架是短應力線軋機的重要組成部分，對軋機本體起到重要的連接及支撐作用，同時可以有效的提升軋制過程的穩定性。軋機壓下箱內的蝸輪、蝸桿及齒輪在液壓馬達的作用下，帶動軋機拉桿在軋機軸承座及軋機機架的銅套內進行轉動，從而進一步帶動用于安裝軋輥的兩個上下對稱的軸承座沿軋機機架進行對稱的上下運動，最終實現軋機輥縫的打開與閉合。通過這種調整方式，可以使軋制線和孔型中心線相對穩定，減低軋制事故，提高產品的軋制精度，減少對軋鋼調整工技術水平的依賴，簡化軋制過程。而在這一過程中，軋機機架對拉桿起到了重要的固定及保護作用[2]。

1.3 原結構存在的問題

1.3.1 軋制應力對機架造成沖擊

在正常的軋制生產過程中，當坯料咬入軋機的瞬間，鋼坯對軋輥會產生一股橫向的沖擊力，同時由于軋輥對鋼坯的擠壓，又會對軋機產生一股縱向的壓力，這兩股力最終都會自軋輥經由軸承座及拉桿傳遞至機架上，在這兩股力的作用下，機架上用于固定銅套的螺栓經常因無法承受這種沖擊力而造成根切或拔斷，導致機架下銅套脫落，從而使軋機失去軋制精度，造成軋制事故。

1.3.2 減速機輸出軸對機架造成的損害

在生產過程中，軋機上的軋輥在驅動電機的帶動下進行高速旋轉，而與軋輥連接的減速機輸出軸也會由于高速的旋轉而產生不同程度的抖動，而與之相連的軋輥因軋機軸承座的固定并不會隨減速機輸出軸一起抖動，但由抖動而產生的這股應力則會通過軋機的軸承座及拉桿最終傳遞至軋機的機架上，使與拉桿相接觸的銅套上的螺栓在不斷的抖動中產生松動脫落，導致機架下銅套掉落，軋機從而失去穩定性，造成產品丟失精度。

1.3.3 機架自身結構給維修帶來困難

在原軋機機架結構中，上下兩個銅套都是用螺栓固定在機架上的，在對銅套進行更換和維修時必須先將螺絲擰出，然而銅套的脫落大部分是由于固定下銅套的鎖緊螺栓發生根切或拔斷而造成的，所以給螺絲的取出及下銅套的更換工作造成了極大的困難，同時一旦損壞的螺絲無法順利取出，還可能導致機架的報廢，不但浪費時間還會增加備件成本及生產成本。

2 優化改造設計思路

（1）設計帶下銅套定位槽的機架1（見圖2）。對鑄鋼件軋機機架1 與立柱結合處進行重新出圖改造，將原先機架與下銅套用螺栓連接的定位方式更改成自身帶定位臺連接方式的鑄鋼件機架1，這樣機架1 自身就可承受更大的軋制力。不會因為下銅套2 與機架的連接螺栓3 抗拉強度不夠而造成下銅套2 脫落，導致立柱4 沒有縱向定位[3]。

（2）在機架1 下銅套位置設計加裝下銅套螺紋定位銷，防止下銅套因立柱轉動而隨之轉動造成機架內側磨損。

（3）設計帶O 型圈定位槽的下銅套，使下銅套本身帶O 型圈定位槽，便于安裝和潤滑脂的儲存，拆卸方便，便于維護。

（4）在下銅套加工軸向定位槽，然后在改造后機架上加裝螺紋定位銷，使軋機立柱在旋轉過程中下銅套不會被動轉動，造成不必要的磨損。

（5）對下銅套重新進行設計，去掉原有螺紋連接孔。對銅套形式進行改造，使其由原設計的螺栓連接銅套改為機架定位槽進行定位連接，這樣保證了裝配的精度，而且下銅套不會脫落。

3 改造的具體實施方式及效果

3.1 實施方式

將改造前機架本體與改造前的支撐下銅套進行重新出圖設計，將軋機機架與下銅套連接形式重新設計，改為帶有定位臺的軋機機架5（見圖3），根據立柱4 與上銅套7 的空間位置重新設計出下銅套6，使下銅套6 直接安裝在改在后的機架5 的下定位臺上。

圖2 機架與拉桿結合處原始結構

這樣就使改造后的下銅套6 在實際生產中可以承受更高的受力與載荷，比改造前用連接螺栓的連接形式具有了更好的可靠性和受力載荷[4]，大大提高了軋機的使用壽命，同時也降低了維修人員的勞動強度及備件費用。改造后的下銅套自身所帶的0 型圈定位槽便于0 型圈的安裝及銅套內潤滑脂的儲存。下銅套新設計的徑向定位槽能夠使立柱在旋轉過程中不會隨之一起轉動，減少下銅套的磨損量，保證其安裝精度及使用精度，同時節省下銅套的備件使用費用。

3.2 取得的效果

改造后的軋機機架支撐結構能夠使軋機在生產軋制過程中承受更大的縱向載荷；軋機在生產軋制過程中運行更加可靠，使用壽命是原先軋機使用壽命的7～8 倍，在軋鋼過程中，立柱所傳遞到下銅套的載荷可以有可靠的支撐保證；在軋機立柱旋轉過程中，下銅套新設計的定位槽可防止銅套因轉動而造成的磨損，在節省備件的同時提高了設備運行及安裝精度；設計帶O 型圈定位槽的下銅套，使下銅套本身帶O 型圈定位槽，便于安裝密封圈和潤滑脂的儲存，同時也方便拆卸和維護，大大降低了由于軋機機架下銅套脫落造成的非計劃停機時間，也大大降低了維修工人的勞動強度。每年節省軋機維修費用30 余萬元。

圖3 改造后結構圖

4 結語

隨著現代冶金行業的飛速發展以及生產工藝的不斷改進，各種冶金設備也在不斷的升級換代。本文結合天鋼棒材廠生產現場的需要，結合相關設備要求，提出了對軋機機架結構的優化改造，截至目前為止，生產現場經過改造的軋機機架的壽命得到了普遍提升，極大的降低了機架銅套維修和更換的難度，減少了非計劃停車時間，有效的保證了生產的平穩運行，取得了預期的效果。