首鋼中厚板四輥軋機工作輥軸向竄動研究

卜彥強

(首鋼中厚板軋鋼廠，北京 100043)

1 前言

首鋼中厚板軋鋼廠3 500 mm四輥可逆式中軋機于2003年投產，隨著軋鋼廠年產量的逐漸增加，中厚板生產的品種逐漸擴大，質量要求提高，高技術含量與高附加值產品也大大增加。與此同時，軋機工作輥軸向竄動的現象日益顯現，嚴重影響產品精度和軋制節奏。為徹底解決此問題，消除由于工作輥竄動對設備造成的不利影響，并為了進一步提高生產作業率，首先對該現象產生的原因從工藝、設備以及操作等角度進行全方位的分析，找出主要原因并采取相應措施，最后，對中厚板軋機日常的管理維護提出一些建議和要求。

2 工作輥軸向竄動現象及原因分析

2.1 工作輥軸向竄動現象

對首鋼中板廠3 500 mm中厚板軋機工作輥軸向竄動進行實際測量，對單塊板坯軋制時的工作輥軸向竄動方向及位移量進行分析，下工作輥軸向位移與軋制道次關系如圖1所示。當軋件從機前向機后軋制時，下工作輥向操作側竄動，當軋件從機后向機前軋制時，下工作輥向傳動側竄動。由于下工作輥的軸向竄動，對設備造成惡劣影響，當工作輥向操作側竄動時，下工作輥軸向擋板受到軸向力的作用，從而造成擋板螺絲折斷的嚴重后果，當工作輥向傳動側竄動時，軋機主傳動下電機將受到嚴重沖擊，使下電機位置發生偏移。

圖1 下工作輥軸向位移隨軋制道次的變化曲線

2.2 工作輥軸向竄動原因分析

(1)原料板坯橫向加熱溫度的不均，勢必造成軋件在軋制過程中軋制力在軸向分布不均，產生軸向力，從而引起軋輥軸向竄動。

(2)軋機下支承輥兩側階梯墊的厚度差超出規定范圍，下輥系水平度受到影響，引起軋制力在軸向不均，產生軸向力。

(3)軋輥輥形的變化及輥身的圓柱度變化，加之表面粗糙度的影響，會引起軋制過程中軋制力在軸線方向上分布不均，引起軸向力的產生，進而導致軋輥軸向竄動現象。

(4)與正常軋制情況相比，軋件偏移使軸向力增加，隨偏移量的增加軸向力值增大，因此軋件跑偏或軋件傾斜咬入均有可能造成輥系軸向竄動現象。

(5)各裝配滑板及機架工作輥彎輥缸位置磨損嚴重造成各裝配間隙過大引起的軋輥軸線在空間異面交叉，從而導致軸向力的產生，進而導致軋機輥系軸向竄動。

2.3 主要原因

通過以上分析，針對每一項可能出現的原因采取相關檢測手段。首先針對板坯的加熱問題，確定板坯的在爐時間以及加熱溫度是否達到要求。在檢修更換支承輥期間，通過檢測階梯墊的磨損程度，確定是否超出磨損范圍。在軋輥磨削前，首先檢測磨床的精度，磨削后檢驗軋輥的粗糙度以及圓柱度是否達到要求。在軋件軋制過程中，檢查是件傾否軋斜咬入，在停軋期間測量對中開口度是否符合規程要求。針對軋機本身，檢測輥系滑板與軋機滑板之間間隙是否過大，軋機窗口尺寸是否符合圖紙要求，從而確定是否造成輥間產生軸線交叉。

通過實際觀察檢測，并進行逐項排除，最后確定首鋼中板廠工作輥軸向竄動的主要原因在于輥系滑板與軋機滑板磨損嚴重，軋機彎輥缸位置磨損嚴重，軸承座與軋機機架之間間隙過大，造成輥間產生空間異面軸線交叉，導致出現軸向力，從而引起工作輥軸向竄動。

2.4 理論依據

利用檢修期間，將軋機輥系部分全部抽出，然后將軋機下彎輥缸塊全部拆下。首先測量軋機機架上支承輥窗口尺寸、測量機架彎輥缸窗口尺寸，并測量上支承輥軸承座裝配尺寸。通過實際測量與圖紙要求公稱尺寸進行對比，確定軋機機架滑板磨損程度以及機架下彎輥缸位置的磨損情況。軋機操作側窗口如圖2所示，尺寸測量結果見表1、表2。

圖2 軋機操作側窗口示意圖

表1 操作側機架滑板窗口尺寸(入口側) mm

表2 傳動側機架滑板窗口尺寸(入口側) mm

由表1、表2數據與圖紙要求公稱尺寸可以看出，軋機上滑板窗口尺寸已經超出圖紙要求公稱尺寸范圍，說明軋機上滑板磨損較嚴重，從而造成軋機上滑板與上支承輥軸承座滑板之間間隙過大。

以軋機輥系窗口中心線為基準，測量中心線到彎輥缸的距離，軋機機架彎輥缸位置窗口圖紙要求公稱尺寸為:1 740 mm，因此，從中心線到兩側的距離應為:870 mm，測量結果見表3、表4。

表3 中心線到傳動側機前機架尺寸 mm

表4 中心線到傳動側機后機架尺寸 mm

表5 中心線到操作側機前機架彎輥缸尺寸 mm

表6 中心線到操作側機后機架彎輥缸尺寸 mm

從表3、表4、表5、表6可以看出，軋機機架彎輥缸位置磨損嚴重，磨損不均勻，且兩側磨損與中心線不對稱。

裝上彎輥缸以后，測量窗口尺寸，圖紙要求公稱尺寸為:操作側，傳動側1。測量結果見表7、表8。

表7 傳動側機架彎輥缸窗口尺寸 mm

從表7、表8可以看出，軋機在裝入彎輥缸之后，窗口已不是矩形，因此，當裝入支承輥與工作輥之后，工作輥與支承輥軸線不平行，出現交叉。

為了消除或減小軸向力的產生，既要保證各滑板之間的間隙在圖紙要求范圍之內，又要保證輥系各軸線的平行度。首先查找圖紙資料，明確機架各窗口及工作輥、支承輥軸承座公稱尺寸，然后通過對軋機彎輥缸位置進行修磨，從而恢復原始尺寸。

3 解決工作輥軸向竄動的具體措施

3.1 更換支承輥軸承座滑板材質

支承輥軸承座滑板原來為鋼材質，軋機機架滑板也為鋼材質。因此，經過長時間的軋制，軋機滑板與支承輥軸承座滑板之間發生摩擦，造成兩者磨損程度均較為嚴重。

隨著兩者磨損程度的加大，造成軸承座滑板與機架滑板之間間隙越來越大，從而為軋輥交叉創造了條件。因此，為了消除兩者之間過大的間隙，只能根據磨損情況，對軸承座上的滑板以及軋機機架上的滑板同時進行更換。軋機機架上支承輥處共有12塊滑板，且不易拆裝，不僅費時費力，而且造成備件費用的提高。支承輥共有8塊滑板，且支承輥上的滑板相對來講，更換起來要容易的多，且無需占用檢修時間。

因此，為了減緩軋機機架滑板的磨損，為生產贏得更多的時間，并減少備件消耗的費用，現將上支承輥軸承座上的滑板改為尼龍材質。這樣在軋制過程中，滑板的磨損主要集中在支承輥滑板上，當更換支承輥時，只需檢測支承輥滑板的磨損程度并及時進行更換即可。

3.2 下工作輥耐磨板表面激光熔覆

在軋制過程中，下工作輥受到下彎輥缸活塞桿的彎輥力，下彎輥缸活塞桿與下工作輥上的耐磨板接觸。由于軋制時輥系平穩性不良等因素造成彎輥缸活塞桿與下工作輥耐磨板之間會發生相對位移，且耐磨板硬度不夠，造成耐磨板擠壓變形，使得活塞桿受到彎曲應力作用，易造成彎輥缸密封處漏油，從而造成彎輥力降低，使得下輥系彈跳增加，易造成工作輥軸向竄動。

因此，將下工作輥耐磨板表面激光熔覆，增加耐磨板表面硬度，在軋制時，避免活塞桿受到彎曲應力的作用，從而大大延長彎輥缸使用周期，不僅對彎輥缸本身有益，避免了下輥系彈跳，從而防止工作輥軸向竄動。

3.3 下彎輥缸位置恢復圖紙公稱尺寸

軋機機架下彎輥缸位置磨損嚴重，且磨損不均勻，所以利用檢修期間對機架進行修磨，在機架修磨后增加相應厚度的墊片，恢復圖紙要求公稱尺寸，避免軋輥之間的交叉，防止工作輥軸向的竄動，消除軸向力對設備造成的危害。

3.4 更換階梯墊

階梯墊長時間使用，造成厚度上的磨損，充分利用檢修時間，定期檢測階梯墊厚度，發現超差立即進行更換，從而保證下支承輥的水平度，避免軸向力的產生。

3.5 加固軸向擋板螺絲

由于軸向力過大，曾連續將下工作輥軸向擋板固定螺絲折斷，所以將軸向擋板螺絲從M72×6擴大為M90×6，為防止因下工作輥軸向竄動造成設備故障提供了有利可靠的保障。

通過以上措施，解決了首鋼中板四輥軋機的軸向竄動問題，大大減少了設備的故障時間，明顯提高了生產作業率，效果十分顯著。

4 輥系軸向竄動預防措施及日常的管理維護要求

為了有效預防輥系的軸向竄動，保證設備的正常運行，提高軋機的穩定性，保證生產的正常運行。根據現場實際情況，通過分析可能造成輥系軸向竄動的原因，特研究制定出以下預防措施:(1)保證軋輥粗糙度范圍及軋輥的輥形符合要求。(2)保證板坯橫向加熱均勻。(3)確保軋件對中軋制。(4)控制下支承輥兩側階梯墊厚度差。(5)保證軋輥軸承裝配良好。(6)對彎輥缸要加強維護。(7)加強軸向擋板固緊螺絲日常的維護水平。(8)定期檢查和校驗機架窗口尺寸及各裝配間隙。

5 結論

(1)支承輥軸承座滑板更換為尼龍材質后，軋機機架滑板磨損緩慢，且磨損程度很小，定期檢測軸承座尼龍滑板磨損情況并及時進行更換，使輥系滑板與機架滑板之間間隙控制在要求范圍內。

(2)下工作輥軸承座耐磨板表面激光熔覆之后，下彎輥缸使用周期提高了三倍，耐磨板磨損速度明顯減緩，軋機下輥系彈跳現象消除。

(3)軋機機架彎輥缸位置通過精確修磨，窗口寬度恢復圖紙要求公稱尺寸，解決了軋輥之間的交叉，消除軸向力的產生。

(4)在檢修期間檢測更換階梯墊，保證了下輥系的水平度。

(5)將軸向擋板固緊螺絲加大之后，從未出現過因軸向竄動造成擋板螺絲折斷的現象，大大節省了備件費用。

(6)通過日常管理維護措施的實施，效果十分顯著。

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