板帶軋機(jī)彎竄裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)比分析

鄒中升 徐夢(mèng)欣

(中冶賽迪上海工程技術(shù)有限公司 上海200940)

1 前言

彎輥是在軋制過(guò)程中向工作輥軸承座施加外力，通過(guò)改變軋輥的撓度來(lái)快速改變承載輥縫的形狀，進(jìn)而達(dá)到控制板形的目的；竄輥是指工作輥沿軸線方向竄動(dòng)，均勻帶鋼邊部附近軋輥磨損，延長(zhǎng)工作輥壽命，在使用帶凸度軋輥時(shí)，工作輥的軸向移動(dòng)還可改變輥縫的凸度，竄輥在優(yōu)化工作輥磨損的同時(shí)提高了帶鋼凸度的控制范圍能力，降低了工作輥的過(guò)度撓曲。目前，新建熱連軋精軋機(jī)為了控制板形、延長(zhǎng)軋輥工作時(shí)間、實(shí)現(xiàn)自由軋制一般都設(shè)有工作輥彎輥和竄輥功能。

2 設(shè)備組成及主要結(jié)構(gòu)形式

1)功能描述

軋機(jī)工作輥竄輥是利用分別布置在軋機(jī)上下工作輥操作側(cè)入口和出口的四個(gè)液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)軸向竄動(dòng)，液壓缸帶位置傳感器，用于控制竄動(dòng)量。

軋機(jī)工作輥彎輥利用多個(gè)液壓缸，分別安裝在牌坊或支撐輥軸承座上，對(duì)工作輥軸承座施加一定的力來(lái)改變工作輥全長(zhǎng)的受力狀態(tài)，根據(jù)力與帶材軋制抗力方向是否相同，分為正彎和負(fù)彎，綜合考慮設(shè)備維護(hù)與功能的均衡，目前主流的軋機(jī)僅配置正彎功能。

以上僅是彎輥竄輥功能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線，具體到設(shè)備結(jié)構(gòu)略有差別。

2)設(shè)備結(jié)構(gòu)形式

彎輥-竄輥裝置根據(jù)操作時(shí)裝置相對(duì)牌坊的運(yùn)動(dòng)情況，分為固定式和活動(dòng)式。

(1)固定式彎竄結(jié)構(gòu)

固定式彎竄裝置安裝在機(jī)架窗口內(nèi)入口和出口的兩側(cè)，彎輥塊與牌坊采用螺栓+鍵的方式連接，傳動(dòng)側(cè)彎輥塊集成有彎輥缸，操作側(cè)彎輥塊集成有彎輥、竄輥、工作輥鎖緊；竄輥時(shí)彎輥液壓缸相對(duì)于牌坊靜止，活塞頂面與工作輥軸承座相對(duì)滑動(dòng)；工作輥鎖緊機(jī)構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，鎖緊機(jī)構(gòu)套在竄輥缸上，并在鎖緊缸驅(qū)動(dòng)下繞其旋轉(zhuǎn)；竄輥液壓缸通過(guò)導(dǎo)向套將竄輥力傳遞給工作輥軸承座；圖1是較為成熟的固定式彎竄裝置簡(jiǎn)圖。

圖1 固定式彎竄結(jié)構(gòu)

(2)活動(dòng)式彎竄結(jié)構(gòu)

活動(dòng)式彎竄裝置安裝在機(jī)架窗口內(nèi)入口和出口的兩側(cè)，固定塊與牌坊采用螺栓+鍵的方式連接，上、下彎輥塊與固定塊間設(shè)置耐磨襯板；傳動(dòng)側(cè)彎輥塊集成有彎輥缸、工作輥鎖緊，操作側(cè)活動(dòng)塊集成有彎輥缸、竄輥缸、工作輥鎖緊缸；彎輥塊在操作側(cè)竄輥缸的驅(qū)動(dòng)下在固定塊內(nèi)滑動(dòng)，竄輥時(shí)兩側(cè)彎輥缸帶動(dòng)工作輥軸承座一起相對(duì)軋機(jī)牌坊移動(dòng)；工作輥鎖緊采用插銷式，竄輥缸活塞桿與固定塊采用螺栓連接。圖2是較為成熟的活動(dòng)式彎竄裝置設(shè)備簡(jiǎn)圖。

圖2 活動(dòng)式彎竄結(jié)構(gòu)

3 彎竄裝置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

彎竄裝置在高度上布置在軋線附件，軋機(jī)工作時(shí)彎竄裝置附近水量非常大，尤其是下彎輥塊，潤(rùn)滑脂很難形成很好的附著；軋機(jī)在咬鋼、拋鋼、加減速及正常軋制時(shí)，軸承座振動(dòng)和沖擊會(huì)通過(guò)彎竄裝置傳遞到牌坊上，彎竄裝置長(zhǎng)期處在大沖擊、潤(rùn)滑條件差的工況下工作。

活動(dòng)式彎竄機(jī)構(gòu)彎輥塊與固定塊導(dǎo)向采用平面導(dǎo)向襯板結(jié)構(gòu)，襯板暴露在外，水中夾雜的氧化鐵皮等雜質(zhì)進(jìn)入導(dǎo)向面影響潤(rùn)滑效果，造成導(dǎo)向襯板磨損，導(dǎo)向間隙維護(hù)工作量大。固定式彎輥塊是固定的，不存在與牌坊間的導(dǎo)向面潤(rùn)滑問(wèn)題，沒(méi)有襯板潤(rùn)滑及磨損問(wèn)題。

4 軋輥軸承載荷

活動(dòng)式彎竄機(jī)構(gòu)執(zhí)行竄輥時(shí)彎輥塊與軸承座一起竄動(dòng)，彎輥力作用在軋輥軸承的位置不變，不存在工作輥軸承因竄輥操作造成偏載，影響工作輥軸承的壽命。

固定式彎竄機(jī)構(gòu)彎輥缸是固定的，是通過(guò)軋輥軸承座與彎輥缸間的滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)竄輥的，竄輥后彎輥缸與軸承座的相對(duì)移動(dòng)會(huì)造成工作輥軸承的偏載，且隨著竄輥量的增加，偏載加劇，縮短工作輥軸承壽命或直接造成軸承損壞[1～2]，尤其是在老軋機(jī)改造時(shí)候，必須充分考慮竄輥對(duì)軸承載荷分布情況的影響。

從以往的生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)看，同一產(chǎn)線在一定時(shí)期內(nèi)加大竄輥量對(duì)工作輥壽命貢獻(xiàn)是有限的，如最大竄輥量150mm與最大竄輥量200mm的模式下輥耗基本沒(méi)有差異，特別是在窄規(guī)格軋機(jī)上。

5 彎輥缸

固定式彎竄和活動(dòng)式彎竄的彎輥缸都直接作用到工作輥軸承座上，承受軋輥軸承座的震動(dòng)和沖擊，在接觸面無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，軋輥軸承座的振動(dòng)會(huì)帶動(dòng)活塞桿擺動(dòng)，造成彎輥液壓缸密封磨損和端蓋螺絲松動(dòng)；接觸面間有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，接觸面壓強(qiáng)大，活塞桿端頭和軸承座接觸面磨損快，易在接觸處形成凹坑，固定式彎竄機(jī)構(gòu)竄輥時(shí)彎輥缸相對(duì)軸承座相對(duì)滑動(dòng)，接觸面狀態(tài)不良，造成彎輥缸承受竄輥力；活動(dòng)式彎竄機(jī)構(gòu)在竄輥時(shí)彎輥缸相對(duì)軸承座無(wú)滑動(dòng)，不存在因接觸面不良彎輥缸承受竄輥力的問(wèn)題。在使用多個(gè)小直徑彎輥缸的結(jié)構(gòu)中，油缸數(shù)量多，個(gè)別油缸故障很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，竄輥時(shí)易出現(xiàn)上下工作輥交叉的現(xiàn)象。

固定式彎竄機(jī)構(gòu)彎輥缸采用一只貫穿式帶導(dǎo)向套的液壓缸，上下設(shè)置大直徑的導(dǎo)向套，雖然竄輥時(shí)軸承座在彎輥缸活塞頂存在滑動(dòng)摩擦，但是導(dǎo)向套對(duì)徑向力的隔絕、彎輥缸的保護(hù)效果比較突出，加之彎輥缸數(shù)量少，彎輥缸漏油問(wèn)題有一定改善，但導(dǎo)向套法蘭蓋因承受徑向力較大同樣會(huì)出現(xiàn)螺栓松動(dòng)、導(dǎo)向非正常磨損等問(wèn)題。鑒于彎輥缸漏油及回油污染問(wèn)題比較嚴(yán)重，越來(lái)越多的鋼廠將彎輥液壓系統(tǒng)獨(dú)立出來(lái)。

6 竄輥缸

固定式彎竄機(jī)構(gòu)竄輥缸體集成在彎輥塊上，通過(guò)類似液壓缸結(jié)構(gòu)的圓形導(dǎo)向套后帶動(dòng)工作輥軸承座竄動(dòng)，導(dǎo)向套可承受來(lái)自軋輥軸承座各個(gè)方向的力，有效保護(hù)竄輥缸，延長(zhǎng)其壽命。導(dǎo)向套采用圓柱形結(jié)構(gòu)，方便加工制造，導(dǎo)向面的密封、除塵等可以參考技術(shù)非常成熟的液壓缸結(jié)構(gòu)。

圖3 活動(dòng)式彎竄彎輥缸

活動(dòng)式彎竄機(jī)構(gòu)竄輥缸體集成在彎輥塊上，并隨彎輥塊竄動(dòng)，竄輥缸前端通過(guò)固定座與牌坊連接。理論上，彎竄塊壓靠在固定座上，竄輥缸僅帶動(dòng)彎竄塊水平移動(dòng)，不受徑向力；但實(shí)際工作時(shí)，兩側(cè)彎輥塊與工作輥軸承座存在間隙，軋輥的沖擊和震動(dòng)因接觸面潤(rùn)滑油粘結(jié)、接觸面真空吸附以及鎖緊等因素使竄輥缸受徑向力，出現(xiàn)缸蓋密封破壞、缸蓋固定螺絲失效、活塞桿斷裂、螺栓桿固定螺栓脫落斷裂等問(wèn)題[3～6]。

圖4 固定式彎竄彎輥缸

圖5 固定式彎竄竄輥缸

7 鎖緊缸

軋輥軸承座與牌坊有一定的間隙，上下軋輥的軸線存在交叉的可能，軋機(jī)在換輥后或執(zhí)行竄輥動(dòng)作后，上下工作輥、工作輥與支撐輥軸線存在交叉，在咬鋼瞬間交叉角快速消失，工作輥軸承座會(huì)對(duì)鎖緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大的沖擊力，造成鎖緊機(jī)構(gòu)變形，無(wú)法正常鎖死或打開。

活動(dòng)式彎竄機(jī)構(gòu)采用插銷式鎖緊結(jié)構(gòu)：鎖緊銷受結(jié)構(gòu)尺寸影響無(wú)法做大，承受徑向力能力差，在工作一段時(shí)間后出現(xiàn)鎖緊不到位、鎖緊銷變形等故障較多。

圖6 活動(dòng)式彎竄竄輥缸

圖7 活動(dòng)式彎竄工作輥鎖緊

固定式鎖緊結(jié)構(gòu)采用轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)動(dòng)式鎖緊裝置套在竄輥液壓缸外，通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)鎖緊套旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)鎖緊，受力部件的結(jié)構(gòu)尺寸較大，鎖緊套襯套抗污染強(qiáng)和精度要求低，鎖緊油缸不直接受鎖緊力以及沖擊力。

圖8 固定式彎竄工作輥鎖緊

8 小結(jié)

本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)熱連軋普遍采用的彎竄結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，對(duì)彎竄裝置中關(guān)鍵部件在生產(chǎn)中暴露出來(lái)較為頻繁和突出的問(wèn)題進(jìn)行了整理，對(duì)受力和維護(hù)特點(diǎn)進(jìn)行了剖析，希望本文能在軋機(jī)彎竄設(shè)備故障排除、設(shè)備維護(hù)以及改造中提供借鑒和幫助。