天鐵熱軋粗軋機壓下系統分析及改進

王聰穎

（天津天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

天鐵熱軋粗軋機壓下系統分析及改進

王聰穎

（天津天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

針對天鐵熱軋生產線四輥粗軋機壓下系統中壓下螺絲螺母磨損嚴重的問題，結合壓下系統工作原理及潤滑方式，通過分析其磨損原因，提出了解決磨損量大的具體改進方案，使粗軋機壓下系統壓下螺絲及螺母的磨損大大減小，保障了粗軋機的正常工作。

熱軋；壓下系統；潤滑；磨損；改進

1 引言

天鐵熱軋四輥可逆式粗軋機壓下系統是該軋機重要裝置之一，是整個軋機實現可逆軋制的基礎，是保證板型和中間坯厚度的關鍵設備。壓下系統由壓下電機、蝸輪副減速機、壓下螺絲、壓下螺母、液壓AGC裝置及潤滑系統等組成，安裝在軋機頂平臺上，與平衡裝置共同完成粗軋機輥縫的調整。粗軋機投產7年以來，壓下系統整體運行平穩，但也有不少精度問題嚴重影響軋機的正常運作，以下重點分析壓下系統壓下螺絲及螺母磨損量大的原因和改進措施。

2 粗軋機壓下系統主要設計參數及潤滑系統

2.1 壓下系統主要參數及工作原理

兩臺壓下電機為自帶水冷風包低慣性矩直流電機，通過蝸輪副減速機（i=20，A=600）帶動壓下螺絲轉動實現輥縫調節。壓下減速機為尼曼蝸輪副，傳動效率高、運轉平穩、壽命長。壓下螺絲規格為?520mm，螺距48 mm,鋸齒形螺紋，采用高強度的合金鍛件制造，通過裝配在牌坊內的壓下螺母，使上輥系升降。壓下螺絲上部為花鍵，與壓下減速機蝸輪的內花鍵套嚙合；壓下螺絲下部裝有球面承壓墊，通過軋機壓下專用止推軸承與AGC缸的柱塞相連。液壓AGC輥縫設定系統的安裝是為了上輥裝置的精確定位，進行輥縫設定和過載保護，見圖1。

壓下螺絲上端裝有高精度的MTS磁致傳感器，準確地反映壓下螺絲位置，與AGC裝置一起高精度、高效率控制輥縫，從而保證所軋帶鋼厚度準確、板形良好。兩壓下電機通過電磁離合器、壓下減速機串聯，這樣保證兩電機同步。另外，通過離合器可脫開同步軸進行單側壓下調整，以保證輥縫調平。消除壓下系統與支承輥間的間隙依靠平衡裝置。平衡裝置由固定在機架上橫梁中的?300柱塞式液壓缸通過平衡梁將上輥系及壓下螺絲的重量全部平衡，并產生20%左右的過平衡力，從而消除上支承輥軸承座與AGC缸、AGC缸與壓下螺絲下部、壓下螺絲與壓下螺母之間的間隙，使上輥系升降平穩，并且避免軋鋼中出現大的沖擊震動。

2.2 潤滑系統

壓下裝置潤滑系統采用BP320極壓合成齒輪油為介質，油箱內置蒸汽加熱，油溫保持在35～45℃，通過2臺螺桿泵給整個裝置提供油源進行潤滑。主管順機架牌坊上至軋機頂平臺，設總截止閥分別潤滑操作側和傳動側壓下裝置各潤滑點，其中蝸輪和蝸桿嚙合線采用噴油潤滑，壓下螺絲上有通油孔，保障壓下螺絲螺母螺紋件的潤滑，各給油點前裝有帶調節閥式的油流指示器，保證各潤滑點給油充分。潤滑路徑為：蝸輪蝸桿減速機——壓下螺絲螺母——AGC缸上回油罩——油箱。

3 壓下系統磨損原因

3.1 壓下系統承受負載較大且動作頻繁

壓下螺絲與螺母之間的摩擦力，主要是由螺紋之間的壓力及螺紋之間的摩擦系數決定。四輥粗軋機最大軋制力42000kN，粗軋機在咬鋼時，由于板坯溫度、軋制速度、壓下量等因素以及粗軋機打滑等原因造成粗軋機震動過大，導致軋制力瞬間有較大波動，增大了螺紋間的摩擦力。同時四輥粗軋機是可逆式的，來回進行5道次軋制，更增加了沖擊的頻率，導致壓下系統不正常震動增加，磨損加大。

3.2 潤滑系統及潤滑介質不合理

粗軋R2壓下螺母為銅合金材質，本身就易磨損，結合下線的壓下螺絲螺母分析，得知壓下螺母上原設計稀油孔直徑較小，不能滿足通暢供油，而且油路位置沒有設計儲油槽，不能暫時儲油，所以潤滑情況不是很良好，造成壓下銅螺母磨損加快，導致壓下螺絲螺母間隙加大，從而影響壓下裝置的正常使用。

壓下系統潤滑站現場使用的介質為BP320極壓合成齒輪油。該油品對減速機以及蝸桿有較好的保護作用，但它對銅質壓下螺母有較強的磨損腐蝕作用，導致壓下螺絲螺母得不到很好的潤滑，磨損加大。

壓下系統潤滑站油箱使用的加熱方式為蒸汽加熱，由于設備已投產7年，油箱中蒸汽加熱管路腐蝕嚴重，油箱頻繁進水，導致油質劣化，降低了對壓下系統的潤滑效果，見圖2。

3.3 軋機輥系傾斜導致壓下螺絲偏移受到較大徑向力

圖2 壓下螺母磨損

軋制狀態下，軋機咬鋼或打滑造成較大沖擊時，由于支承輥襯板或工作輥襯板磨損較嚴重，造成整個輥系沿軋制方向來回擺動，使得壓下螺絲跟隨輥系擺動，承受較大徑向力，增加了螺紋間的負載。

空載狀態下，由于支承輥襯板或工作輥襯板磨損成錐形，兩側磨損量不一致，導致支承輥或工作輥兩側上升或下降不同步，造成壓下螺絲受到徑向力。

同時，由于整個輥系是放在階梯墊上，一旦階梯墊上有雜物或安裝問題導致階梯墊不平時，就會使整個輥系在輥身方向上傾斜，同樣使得壓下螺絲承受較大徑向力。

4 壓下系統改進

結合四輥粗軋機實際情況及潤滑系統現場環境，針對上述原因進行了下面幾個方面的改進：

4.1 減小每次咬鋼時對壓下系統的沖擊及作用在壓下系統的力

嚴格控制好板坯溫度，合理調整壓下量，根據每次軋制板坯厚度、溫度隨時調整壓下量，減少因沖擊和軋機打滑給壓下系統增加的額外作用力。

因為螺紋間隙是影響螺絲螺母旋轉時所受阻力的重要因素，是影響潤滑油流通性的重要原因，既不能太大，也不能太小，在新備件定制上，要求生產廠家將螺紋間隙由原來的3～5 mm改為2～3 mm。為保證螺絲螺母的正常嚙合，新備件的改進上只將壓下螺母的螺紋厚度增加，別的方面保留原設計，以減小壓下螺絲螺母螺紋間的阻力。

4.2 潤滑系統及壓下螺絲螺母通油孔改進

由于BP320極壓合成齒輪油中含有較多極壓抗磨劑，對銅質合金的壓下螺母腐蝕磨損較嚴重，根據設備對潤滑油的技術要求：齒輪的載荷、齒輪的速度、潤滑方式、潤滑系統的對象重新選擇潤滑油。經過與油品廠家溝通及其他熱軋廠所用油液的參考，將壓下潤滑系統的潤滑介質更改為N320重負荷工業齒輪油，該油品具有杰出的極壓特性和承載能力，但含有的抗磨劑較BP320極壓合成齒輪油少得多。

基于油箱內部蒸汽管路易腐蝕泄露造成的油箱進水，乳化油液，造成壓下螺母加劇磨損，銅屑、油泥等雜質將螺母和油路潤滑點堵塞問題。其改進方法為：將油箱原有蒸汽管路堵死，防止油液溢出；在油箱外管路加設循環加熱裝置（內部不銹鋼管路，外殼碳鋼）及自動控制系統來控制油溫。該裝置設有2臺螺桿泵，可同時啟動，并加設潤滑油過濾器，增加濾油效果，提高油品質量。

加大壓下螺絲上通油孔和增加螺母儲油槽設計，將原有壓下螺絲上通油孔的直徑加大2 mm，將壓下螺母螺紋根部增加儲油槽，以便使潤滑油在壓下螺絲螺母間形成一個小的油池潤滑，增加了潤滑面積。同樣使壓下螺絲供油通暢，保證了潤滑效果，從而大大降低了螺絲與螺母之間的磨損，見圖3。

4.3 壓下螺絲承受徑向力

對工作輥襯板及支承輥襯板進行實時監控、及時測量，發現超出圖紙所容許偏差范圍的情況時，應及時更換。軋機牌坊本體經測量，坑洼處小于原始尺寸2 mm，采用在線補焊的方法對其進行了及時修復。

為解決階梯墊前后不平問題，對兩側階梯墊進行了測量，之后發現有較大磨損，并重新更換了階梯墊及兩側承壓墊。

5 結束語

通過上述幾個方面改進，減少了因潤滑不良而發生的設備磨損，降低了由于軋制力過大或沖擊以及輥系傾斜給壓下系統帶來的額外負載，降低了摩擦阻力，減少了壓下螺絲螺母磨損，保證了設備精度，為整條軋線的穩定運行提供了保障。

[1] 吳宗澤.機械設計師手冊[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2] 周學良.潤滑油[M].北京：化學工業出版社，2007.

Analysis and Improvement of Roughing Mill Screw-down System at Tiantie Hot Rolling Plant

WANG Cong-ying

(Hot Rolling Plate Company Limited,Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province056404,China)

Aiming at the problem of serious wear of screw and nut of the screw-down system of four high roughing mill in Tiantie Hot Rolling production line,the author,in combination with the working principle and lubrication method of screw-down system,analyzes wear causes and proposes the specific improvement plan.The wear I the screw and nut of roughing mill screw-down system was greatly improved and normal operation of roughing mill ensured.

hot rolling;screw-down system;lubrication;wear;improvement

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.03.013

2014-01-03

2014-02-03

王聰穎（1985—），女，主要從事設備維護方面的研究工作。