卡羅塞爾卷取機卷筒故障分析與研究

王榮和

摘要：1420五機架冷連軋機組設備系統中安裝配置的張力卷取機設備，是卡羅塞爾雙卷筒卷取機設備。卷筒技術組件是卡羅塞爾卷取機設備內部技術組成結構的重要部分，卷筒技術組件在具體運行使用過程中經常會發生以鋼卷內圈帶頭結構插入到卷筒扇形塊結構內部，或者是因卷筒內漲縮楔結構變形卡阻引致無法正常完成漲縮過程和卸卷過程為代表的技術故障事件。文章將會圍繞卡羅塞爾卷取機卷筒故障分析與研究，展開簡要的闡釋分析。

關鍵詞：卡羅塞爾卷取機;卷筒故障;研究與分析

從實際發揮的技術功能角度展開闡釋分析，卷取機設備是用于將冷軋鋼帶材料，甚或是熱軋鋼帶材料卷取加工處理成卷筒狀的軋鋼生產應用技術設備，其在現代鋼鐵企業參與實施的帶材生產活動過程和線材生產活動過程中具備著廣泛且充足的實際應用空間。對于卷取機設備而言，在基于冷連軋機組設備或者是熱連軋機組設備內部將其布置處理成成品機座條件下，其實際發揮的技術功能通常對軋機設備的生產運作狀態，具備著直接且深刻的影響和改變作用。除此之外，卷取機設備還可以被安裝配置在連續酸洗機組設備之中、涂層機組設備之中，或者是退火機組設備之中。當前發展背景之下，我國鋼鐵生產企業中的技術工作人員始終保持著對高速卷取機設備研究工作的充分重視。調查結果顯示，現階段我國絕大多數鋼鐵生產企業中安裝配置的卷取機技術設備都屬于卷筒式的，其內部結構除卻包含傳動技術部分和主體技術部分之外，還安裝配置了種類多樣的輔助性技術設備，比如在卷取加工技術環節實施過程中促使帶鋼材料和卷筒組件相互壓緊的壓緊技術裝置，支撐卷筒技術組件端部位置的支撐技術裝置，以及在卷取帶鋼加工技術環節結束后需要運用的推卷技術裝置和卸卷技術裝置等。

一、鋼卷內圈帶頭結構插入到卷筒扇形塊結構內部

（一）故障表現形式

鋼卷材料在具體完成分卷環節之后，卸卷車設備會將處在卷取機設備之上的鋼卷材料從卷筒技術組件之上卸下，在卸下操作過程中，假若鋼卷材料的內圈帶頭結構插入到卷筒技術組件的扇形塊結構之中，將導致無法順利完成卸卷操作。通常有2 種具體表現情況：其一是在助卷操作過程中，扇形塊結構與漲縮楔結構之間的配合狀態不夠緊密，帶頭結構運行速度參數比卷筒線速度參數快，帶鋼帶頭技術結構在被卷入卷筒技術組件的瞬間剛好遇上扇形塊結構的縫隙，由于帶頭技術結構與卷筒技術組件之間存在速度差，帶頭技術結構在遇到卷筒技術組件時會遭受到具備一定強度的沖擊力，繼而促使帶頭技術結構被插入到扇形塊結構內。此時如果在生產加工活動現場展開觀察，卷筒技術組件在漲徑過程中，扇形塊技術結構與漲縮楔技術結構之間具備緊密配合狀態，無縫隙，且卷筒技術組件在助卷前提前發生轉動動作，助卷過程中的速度參數比帶鋼的運行速度參數快10.00%左右，因此排除帶頭技術結構在助卷位插入扇形塊技術結構的可能。其二是在卸鋼卷技術操作過程中卷筒技術組件發生縮徑，扇形塊技術結構未能縮到最小空間位置，扇形塊技術結構與漲縮楔技術結構之間存在一定尺寸的縫隙，在鋼卷材料移出卷筒技術組件時，內圈帶頭技術結構剛好搭在兩扇形塊技術結構之間，處在橫移狀態之下的鋼卷帶頭技術結構就會插入到卷筒技術組件扇形塊技術結構內部，且隨著鋼卷材料的移動會插得越來越深。如果在生產加工活動現場展開觀察，在出現帶頭技術結構插入芯軸扇形塊技術結構現象時，扇形塊技術結構的縮徑過程將會展示出緩慢特點，且縮徑技術環節結束后還會發現扇形塊技術結構與漲縮楔技術結構之間還存在約0.80～1.50mm的縫隙，可以確定鋼卷帶頭技術結構插入到扇形塊技術結構內是在卸卷時插入的。這類故障多發生在卷筒以上漲縮楔為滑塊的卷筒技術組件上。

（二）故障分析與處理

卷筒在縮徑時扇形塊與漲縮楔之間存在間隙，主要有兩方面原因，一是以上漲縮楔為滑塊的卷筒，在試機時漲縮無異常，而在生產一段時間后，便會出現扇形塊有卡阻，縮不到位，主要是卷筒外支撐軸承套與扇形塊之間間隙太小，在生產時鋼卷的溫度傳到卷筒，使卷筒溫度上升，在熱膨脹作用下，扇形塊與卷筒外支撐軸承套出現接觸磨擦，當兩者產生的磨擦力大于扇形塊復位彈簧的彈力時，扇形塊就會出現收縮緩慢或者卡阻，使得卷筒在縮徑時漲縮楔與扇形塊動作不匹配，兩者之間就會產生縫隙，卸卷時帶頭恰巧在兩扇形塊之間時就會出現帶頭插入到卷筒內，從而產生故障。此時，可以通過增大卷筒外支撐軸承套與扇形塊之間的距離（一般在0.50mm左右），這樣既能保證在熱脹冷縮狀態下扇形塊與外支撐軸承套之間不會出現相對摩擦，又能保證卷筒的使用。

對于以下漲縮楔為滑塊的卷筒，卷筒在縮徑時，扇形塊與漲縮楔之間存在0.80～1.50mm的間隙，卸卷時帶頭恰巧在兩扇形塊之間就會有一定機率使得帶頭插入到卷筒內，從而產生故障。這種情況出現卡鋼的概率不高，處理也較為容易，而導致這種扇形塊縮不到位的原因是扇形塊內碟簧出現疲勞，彈力不足，不能使扇形塊完全復位而緊貼在漲縮楔上。此時，應周期性地檢查卷筒，根據縮徑時扇形塊與漲縮楔之間的間隙，適當更換彈性元件。

二、因卷筒內漲縮楔結構變形卡阻引致無法正常完成漲縮過程和卸

卷過程

（一）故障表現形式

卷筒在運行一段時間后，卷筒在縮徑時出現漲縮楔卡阻，扇形塊無法縮徑到位，造成卸卷過程中鋼卷內圈與卷筒接觸，鋼卷內圈因卷筒的磨擦被拉出，造成無法卸卷，這些故障多發生在以下漲縮楔為滑塊的卷筒上。尤其是在連續生產較薄規格，如0.50mm以下厚度規格時出現較為明顯，故障率較高。

（二）故障分析與處理

卷筒在使用一段時間后，出現上漲縮楔卡阻，這種現象主要出現在下漲縮楔為漲縮滑塊的卷筒內，漲縮楔長寬比較大，在使用過程中出現彎曲變形，特別是在軋制一些薄規格時，卷筒溫度會達到65.00℃左右，漲縮楔熱膨脹較為嚴重，漲縮楔材質為黃銅，熱膨脹系數為17.5×10-6℃-1，漲縮楔與四棱錐軸間的配合為50H7/e8，間隙量為：0.05～0.124mm，當漲縮楔從常溫20.00℃升高到65.00℃時，線性膨脹量為0.039mm。與最小間隙量（0.05mm）只差了0.01mm，加上漲縮楔的彎曲變形量，漲縮楔就會與四棱錐軸有嚴重干涉，從而產生很大的磨擦力，當磨擦力大于扇形塊彈簧復位彈力時，漲縮楔就無法下降到卷筒軸內，卷筒軸不能縮徑，從而產生卸卷故障。四棱錐軸與漲縮楔的配合中因卷筒四棱錐軸滑槽加工困難，且作為參考面，優先選擇調整漲縮楔，將漲縮楔配合面的極限偏差由原來的-0.050～-0.089mm調整為-0.100～-0.200mm，四棱錐軸與漲縮楔的間隙配合量增大到0.100～0.225mm，增加大后使用效果較好，不再出現卷筒漲縮楔卡阻問題。

結束語：

綜合梳理現有研究成果可以知道，卡羅塞爾卷取機設備卷筒技術組件在具體運行使用過程中發生的以鋼卷內圈帶頭結構插入到卷筒扇形塊結構內部，或者是因卷筒內漲縮楔結構變形卡阻引致無法正常完成漲縮過程和卸卷過程為代表的技術故障事件，通常會顯著影響和破壞冷連軋生產技術活動的基本進度和節奏，需要擇取和運用適當策略展開處置干預，支持卡羅塞爾卷取機設備長期維持安全且穩定的技術運行狀態。

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