擠干輥的設(shè)計要點(diǎn)解析

代瑞娜

北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司 北京 100000

引言

擠干輥是冷軋帶鋼廠用來酸洗、堿洗和水洗帶鋼工藝的重要設(shè)備。

本文要分析的項(xiàng)目是遷安酸洗，年產(chǎn)量95萬噸，酸洗工藝段長89m，有3級酸洗、6級漂洗組成。每一級酸洗由一組擠干輥隔斷，阻斷酸液進(jìn)入下一級酸洗。在酸洗段前設(shè)計了2組擠干輥，來防止倒帶時酸液外流[1]。每一級的漂洗均有一組擠干輥隔斷，防止漂洗液隨帶鋼進(jìn)入后續(xù)工序。在漂洗槽的出口也設(shè)計了2組擠干輥，擠干帶鋼上的水分，為下一步吹掃和烘干做準(zhǔn)備。

本文要分析的擠干輥在平整機(jī)后邊，雙輥擠干，輥身長1850mm，輥?zhàn)又睆溅?30～250mm。其中，平整機(jī)平整軋制的目的是改善帶材的板形和機(jī)械性能，基本不具備帶材厚度減薄功能。擠干輥每個上輥壓下用兩個氣缸實(shí)現(xiàn)，每個輥?zhàn)由喜吭O(shè)置兩個氣缸，氣缸型號200x100-G，缸徑200mm，行程100mm。擠干輥每個下輥的提升靠兩個螺旋升降機(jī)，升降機(jī)型號： SWL5-M-I-AIII-140FZ，最大起升力50kN。

1 擠干輥的工作過程描述

每個上輥壓下都是靠兩個氣缸實(shí)現(xiàn)的，如圖1所示，氣缸缸桿通過球面套連接到上導(dǎo)軌上。上輥裝配通過4個滾輪軸承掛到上導(dǎo)軌上。

上輥壓下工作過程如下[2]：氣缸活塞桿伸出0mm時為氣缸初始位置，氣缸無桿腔進(jìn)氣，缸桿下移一定行程后，接近開關(guān)發(fā)信號，輥?zhàn)雍蛶т摻佑|，然后缸桿繼續(xù)下移5.5mm，如圖1所示，上導(dǎo)軌下表面與上橫梁上表面接觸，滾輪軸承與上導(dǎo)軌上表面脫開，擠干過程中氣缸無桿腔一直充滿高壓氣體。

圖1 上滾輪軸承脫開距離示意圖

下輥提升靠螺旋升降機(jī)實(shí)現(xiàn)，如圖2所示，下輥裝配通過4個滾輪軸承支撐在下導(dǎo)軌上，滾輪軸承只是換輥時候用，擠干過程中不受力。

圖2 下滾輪軸承脫開距離示意圖

下輥提升工作過程如下：螺旋升降機(jī)桿伸出0mm時為升降機(jī)初始位置。螺旋升降機(jī)距離下橫梁下表面13.5mm的空行程，走完空行程，螺旋升降機(jī)拖著下橫梁下表面繼續(xù)上移，下輥滾輪軸承與下導(dǎo)軌脫開，下輥上表面接觸到帶鋼下表面后，螺旋升降機(jī)停止提升動作，此時升降機(jī)的出力只是用來平衡下輥裝配的重量。螺旋升降機(jī)一直拖著帶鋼進(jìn)行擠干的過程中，螺旋升降機(jī)除平衡下輥裝配的重量外，還要平衡上輥裝配的重量和 氣缸的壓下力等。

2 擠干輥的拆輥過程

先將下插銷裝入下橫梁，然后將上插銷裝入上橫梁，同時插入下插銷中，兩個銷分別將上插銷與上橫梁，下插銷與下橫梁鎖緊。

傳動側(cè)2個拆輥扶手用8個鎖緊銷，上邊4個，下邊4個，上下分別固定到上下橫梁上[3]。

拉拆輥扶手將上下輥系拉出2650mm，限位擋塊對下橫梁滾輪軸承進(jìn)行限位（圖中未示出）。

操作側(cè)2個拆輥扶手用8個鎖緊銷，上邊4個，下邊4個，上下分別固定到上下橫梁上。

此拆輥裝置簡單便捷，先用上下插銷將上下橫梁連為一體，然后再安裝傳動側(cè)拆輥扶手，將整個輥系拉出后，再安裝操作側(cè)拆輥扶手，然后利用兩側(cè)拆輥扶手上的4個吊裝孔天車吊走。

3 擠干輥設(shè)計要點(diǎn)

3.1 滾輪軸承不受力

擠干過程中，氣缸壓力傳遞給上導(dǎo)軌，上導(dǎo)軌再通過上橫梁傳遞給上輥。體現(xiàn)在上輥壓緊帶鋼后，氣缸帶著上導(dǎo)軌繼續(xù)下移5.5mm，也就是滾輪軸承與上導(dǎo)軌間距5.5mm，擠干力是通過平面?zhèn)鬟f的，否則滾輪軸承容易損壞[4-5]。設(shè)計過程中，上橫梁上面及上導(dǎo)軌的下面分別增加兩塊墊板，增加加工面。

下輥從螺旋升降機(jī)走完空行程開始滾輪軸承就與導(dǎo)軌分開了。滾輪軸承不受力，擠干過程中，螺旋升降機(jī)一直托著下輥[6]。

3.2 框架裝配兩側(cè)窗口不同寬

本擠干輥中的橫梁是由HW300×300×10×15 L=2670的H型鋼加工而成，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T11263-2017可得，彎曲度≤長度的0.15%， 即彎曲度≤2670×0.15%，也就是說彎曲度≤4.005mm，操作側(cè)窗口公稱尺寸及其偏差值mm，橫梁和兩側(cè)耐磨板（耐磨板如圖3所示）的公稱尺寸及其累積公差值mm，最大最小間隙分別為0.54mm，0.3mm， 遠(yuǎn)小于4.005mm， 而此處的間隙又不能設(shè)置太大，否則擠干過程中沖擊比較大，所以如果框架裝配傳動側(cè)與操作側(cè)窗口設(shè)成寬度一樣的尺寸，拆輥的時候容易造成卡阻，所以需要傳動側(cè)窗口（即安裝輥系時輥系先通過的窗口）寬度比操作側(cè)窗口（即安裝輥系時輥系后通過的窗口）寬度寬10mm，即設(shè)置為mm，進(jìn)而保證換輥過程順暢無卡組。結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上就是傳動側(cè)與操作側(cè)耐磨板厚度不一致，操作側(cè)單側(cè)耐磨板厚度10mm，傳動側(cè)單側(cè)耐磨板厚度15mm。

圖3 拆輥過程

3.3 電機(jī)力矩計算

擠干輥電機(jī)功率的計算包含兩部分，即擠干輥與帶鋼的摩擦力功率和軸承（一對）滾動摩擦功率，具體計算過程見表1。

表1 擠干輥電機(jī)力矩計算表

續(xù)表

4 結(jié)束語

遷安酸洗現(xiàn)場最新設(shè)計的擠干輥充分考慮到了上述幾點(diǎn)，換輥過程順暢，未出現(xiàn)卡阻；擠干過程中，滾輪軸承保護(hù)完好，沒有受到擠干力的影響；電機(jī)選擇方面，4～5.5kW的電機(jī)可以選擇，選擇的電機(jī)為R57DRE132S4/ES7C/KY，功率4kW，現(xiàn)場運(yùn)轉(zhuǎn)良好。