熱軋卷取機外支撐臂調整檢測的優化改進

孟思怡

（河鋼集團河鋼股份公司，河北 邯鄲 056000）

0 引言

在現代化熱軋帶鋼生產過程中，卷取機是熱軋帶鋼生產的重要設備，卷筒是熱軋卷取機核心部件，卷取機外支撐臂是卷取機的重要組件。熱軋卷取機是熱軋帶鋼生產線關鍵設備之一，位于熱軋生產線的尾端，主要作用是將通過精軋的帶鋼卷取成卷，以便于更好地運輸和儲存。在卷取過程中，卷筒通過卷取電機、減速機的驅動和助卷輥、夾送輥共同工作，完成帶鋼卷取工作[1-2]。由于熱軋卷取機在熱軋生產線上所處環境比較惡劣，正常運轉受力比較大，特別是瞬間沖擊力更大，容易造成設備故障，影響軋線正常生產。

1 卷取機的結構和工作原理

1.1 卷取機的結構組成

熱軋卷取機普遍采用地下布置、全液壓式結構，主要由卷筒、張力輥、助卷輥和機架四部分組成，其各部件主要傳動方式和結構如下：

1）張力輥的作用是將帶鋼夾緊并送入卷取機，使帶鋼頭部和帶鋼尾部與卷取機產生一定的張力，其中張力輥下輥電機由萬向聯軸器直接傳動，張力輥上輥通過減速機和萬向聯軸器連接傳動。

2）3 個助卷輥分別單獨由電機通過萬向聯軸器驅動，助卷輥和成形導板之間采用預應力螺栓連接，帶鋼入口上導板端部安裝有導向輥，助卷輥和導向輥表面堆焊硬質合金，以防止在卷取過程中，帶鋼表面由于摩擦產生擦傷而影響產品質量。助卷輥驅動液壓缸內部安裝有位移傳感器，以準確測定助卷輥和卷筒之間的間隙，并且通過伺服機構控制助卷輥精準跳過帶鋼接頭，液壓缸和助卷輥之間通過銷軸連接。

3）卷筒通過電機和變速箱驅動，傳統的熱軋卷筒普遍采用懸臂式安裝，以方便成卷帶鋼能夠從卷筒自由端卸出。在卷取過程中，卷筒要承受帶鋼的沖擊和卷取張力，由于卷筒是懸臂支撐結構，在卷筒自由端容易造成較大的擺動和下垂，使帶鋼出現質量問題，如產生抽芯、打滑等現象。為避免出現這些現象，在設計卷取機時，在卷筒的自由端設置輔助支撐，即外支撐，以確保卷筒在卷取過程中的水平度以及卷筒和夾送輥之間的水平度，從而有效避免帶鋼在卷形質量方面出現問題。

3）卷取機機架為整體結構件，通常采用板坯焊接，在卷取機機架上安裝有助卷輥軸承座、液壓缸支座以及外支撐臂支座等其他相應部件。

1.2 卷取機工作原理

在帶鋼軋制過程中，當熱軋帶鋼頭部離開最后一架精軋機組時，卷取機處于準備工作狀態。此時，上張力輥工作，開始按要求壓下，控制上張力輥的液壓缸依照程序處于位置空置狀態，上下兩個張力輥之間的間隙大小根據帶鋼軋制厚度設定。助卷輥圍抱卷筒，助卷輥和卷筒之間的間隙厚度也根據帶鋼精軋后成品厚度而定。

軋制完成后的帶鋼進入卷取機時，經過前導尺和兩側導板準確導向，在張力輥和卷筒之間形成閉環路徑，使熱軋帶鋼沿閉環路徑準確導入卷筒。當帶鋼在卷筒上卷3～5 圈后，帶鋼在精軋機和卷筒之間存在一定的張力[3]。上張力輥松開，助卷輥打開，軋機和卷取機一起同步加速至正常生產速度，卷取機進入正常卷取狀態。當帶鋼尾部離開最后一架次精軋機時，卷取機進入帶鋼卷曲收尾狀態，軋機和卷取機根據實際軋制速度相應同步降速，3 個助卷輥全部壓上，壓住外層帶鋼。當帶鋼尾端離開最后道次精軋機組時，張力輥重新處在壓緊狀態，使帶鋼在張力輥和卷筒之間重新建立起張力。帶鋼卷取過程中張力的持續存在，可有效避免帶鋼跑偏、外層松散等質量問題發生。帶鋼卷取成卷后，助卷輥全部打開，卸卷小車取出鋼卷，卷取機進入下一個卷取狀態[4]。

2 外支撐臂調整檢測改進的背景和原因

2.1 調整檢測改進的背景

熱軋卷取機外支撐臂是卷取機工作的重要部件，在生產使用一段時間后，由于各部位零件產生磨損，支撐效果受到影響，芯軸支撐軸承及外支撐臂出現左右晃動現象，造成鋼卷卷形頭部抽芯、打滑、尾部錯層等問題，同時芯軸設備事故時有發生。針對上述現象，在以往的測量調整中，多次利用傳統的塞尺測量間隙法（德國西馬克外方專家進行設備安裝時采用的調整方法）進行外支撐臂調整，不僅沒有解決外支撐臂左右晃動問題，而且使芯軸支撐軸承也產生扭動，鋼卷卷形頭部抽芯、打滑及尾部錯層問題和芯軸設備事故也時有發生[5]。為了解決上述問題，在檢修時邀請西馬克技術人員進行測量調整（采用塞尺測量間隙法），對3 臺卷取機外支撐臂進行了更換，但使用2 個月后，外支撐臂依然無法有效支撐。隨后再次邀請西馬克技術人員進行調整（塞尺測量間隙法），但上述問題依然沒有得到有效解決。

2.2 外支撐臂跳幀檢測改進的原因

以上情況說明，傳統的塞尺測量間隙調整法僅適用于新設備支撐臂的調整。隨著零部件的磨損，傳統的塞尺測量間隙調整法已不能滿足現場要求，主要有兩個方面原因：

1）雖然外支撐臂軸承座在靜態下與軸承間隙相符合，軸承座圓心與芯軸保持在同一中心線上，但在使用時支撐軸承及外支撐臂依然晃動，這是因為在調整時沒有有效抵消零部件的磨損量，外支撐臂無法夾緊支撐軸承所致；

2）芯軸支撐軸承產生扭動是因為外支撐臂雖然夾緊軸承，有效抵消了零部件的磨損量，但是外支撐臂上軸承座圓心偏離芯軸中心線（不對中）或兩個外支撐臂夾緊支撐軸承時左右不對稱，無法有效保證外支撐臂上的支撐軸承座圓心與芯軸中心線在一個水平線上。

卷取機外支撐臂調整后需要滿足以下條件：抵消外支撐臂零部件的磨損量；具有足夠支撐軸承夾緊力；外支撐臂軸承座圓心與芯軸必須對中；兩個支撐臂必須左右對稱且保證外支撐臂上的軸承座圓心與芯軸中心線在一個水平線上。綜上分析可知，必須采用新的調整方法才能滿足使用要求。

3 外支撐臂調整檢測改進措施

采用雙百分表測量調整卷取機外支撐，卷取機外支撐臂簡圖如圖1 所示。

圖1 卷取機外支撐臂簡圖

具體操作要點如下：

1）檢查并固定外支撐油缸，確保油缸座在正常工作狀態下無間隙。

2）調整支撐油缸連接頭，使6 個銷軸在同一水平，并確保偏心銷軸a 在中間位置。

3）在過芯軸支撐軸承圓心出口側水平和垂直方向外圓最高點，分別放置1 個百分表（見圖2），打開外支撐臂A，鎖定安全銷，檢測外支撐臂B 相對于軸承座的水平位移和高度偏差，調整偏心軸，使外支撐臂B 推動芯軸支撐軸承水平向外支撐臂A 方向位移0.30～0.35 mm，并保證外支撐臂上的支撐軸承座圓心與芯軸中心線在一個水平線上。

圖2 百分表放置位置

4）在過芯軸支撐軸承圓心入口側（與外支撐臂B相反）水平和垂直方向外圓最高點，分別放置1 個百分表，打開外支撐臂B，鎖定安全銷，檢測外支撐臂A相對于軸承座的水平位移和高度偏差，調整偏心軸，使外支撐臂A 推動芯軸支撐軸承水平向外支撐臂B方向位移0.30～0.35 mm，并保證外支撐臂上的支撐軸承座圓心與芯軸中心線在一個水平線上。

通過雙百分表測量法調整與傳統的塞尺測量間隙調整相比，雙百分表測量法具有以下特點：通過推動芯軸支撐軸承位移0.30～0.35 mm；有效抵消零部件的磨損量;外支撐臂A、B 抱住芯軸支撐軸承后，使兩側位移量相互抵消，外支撐臂支撐軸承座圓心與芯軸中心線重合，達到對中要求；保證外支撐臂上的支撐軸承座圓心與芯軸中心線在一個水平線上且左右對稱，與支撐軸承形成過盈配合，達到使用夾緊力要求，做到有效強力支撐。

4 改進效果

通過與同樣生產線的生產單位進行溝通交流，并對具體測量調整情況進行了解，在外支撐臂零部件磨損后，有的生產單位依然采用塞尺測量間隙調整法進行調整，但均無明顯效果，芯軸支撐軸承及外支撐臂左右晃動問題沒有得到有效解決。有的生產單位是對外支撐臂上的支撐軸承座進行在線人工補焊，然后通過打磨以抵消外支撐臂磨損量來解決此問題，但晃動問題也沒有得到解決；而河鋼在實施雙百分表測量法操作后，芯軸支撐軸承及本體使用壽命由常規的6 個月增加到了10～13 個月，有效地提高了產品質量和生產效率。

5 結語

通過在檢修過程中采用雙百分表對外支撐臂測量調整進行優化改進，使外支撐臂抱住支撐軸承后，兩側位移相互抵消，外支撐臂和芯軸中心線高度重合，達到設備同心度安裝要求，有效抵消了零部件在生產使用過程中的磨損量，從而達到左右對稱測量調整，產生良好的調整效果，有效提高了熱軋卷取機工作效率。