板帶兩用軋機軋制線調整裝置設計及應用

張曉明，周鶴，劉偉，胡旭坤，顧耀國

（國核寶鈦鋯業股份公司，陜西 寶雞 721013）

0 引 言

軋機在生產過程中由于軋輥不斷磨削而導致輥徑減小，因此需要采取措施調整軋制線標高，使軋制線標高恢復到原初設計值。而板帶兩用軋機在軋制線調整裝置設計時還需考慮采用不同輥徑工作輥及裝置干涉情況對調整量的需求。液壓驅動斜楔調整裝置是目前采用最多的調整方式［1］，而雙斜楔就是基于這種方式設計的，解決了板帶兩用軋機需求大行程調整量的問題，具有機構簡單、調整量大、無級調整等優點［2］。

1 軋制線調整裝置的分析計算

1.1 板帶兩用軋機軋制線調整需求量的計算

板帶兩用軋機需綜合考慮板材軋制及帶材軋制情況，除了單一模式下工作輥或支撐輥輥徑減小引起的調整量外，還需考慮板帶軋制使用不同輥徑工作輥情況，因此綜合考慮由輥徑引起的調整量最大值為H1，計算公式為：

式中：D0為新支撐輥輥徑值；D0′為報廢時支撐輥輥徑值；D1為板材軋制用工作輥新輥輥徑值；D2′為帶材軋制用工作輥報廢時輥徑值。

根據表1 數據，計算得出750 mm 板帶兩用軋機因輥徑變化引起的調整量H1=（700+300）-（640+170）=190 mm。

板帶兩用軋機除了綜合考慮輥徑變化引起的調整量需求外，還需考慮帶材軋制時所用的夾送輥等裝置對板材軋制過程的影響，因此當板材軋制時，還需將軋制線提升一段距離，一般取8～15 mm，用于防止板材軋制運行過程中板坯與帶材軋制所用裝置發生碰撞、干涉等情況。具體提升距離h 與軋機牌坊前后結構有關，以750 mm 板帶兩用軋機為例，h=10 mm。

表1 750 mm 軋機輥徑及開口度 mm

綜上，板帶兩用軋機軋制線標高所需調整量H=H1+h+0.5K，K 為最大開口度。以750 mm板帶兩用軋機為例，H=210 mm，分析見圖1。

圖1 750 mm板帶兩用軋機軋制線調整量分析圖

1.2 斜楔設計

目前大多數軋機均采用液壓驅動斜楔調整方式，使用斜楔調整裝置，斜楔角度必須滿足自鎖條件。先計算最大許用角度，斜楔受力分析見圖2：N 為上斜楔對下斜楔的正壓力；N′為下斜楔對上斜楔的正壓力；f 為上斜楔對下斜楔的摩擦力；f′為下斜楔對上斜楔的摩擦力；α 為斜楔角度。

根據自鎖條件，必須使上下斜楔間的作用力滿足下述條件： f·cosα＞N·sinα。 （2）

又f=μ·N。式中，μ 為上、下斜楔間的摩擦因數。

根據機械設計手冊表，取μ=0.15。則需μ·N·cosα＞N·sinα即α＜arctanμ=arctan0.15=8.53°。因此，斜面要實現自鎖，必須保證斜楔角度α＜8.53°。

雙斜楔調整方式如下：

雙斜楔不同于兩個單斜楔堆疊，而是上下工作面均為斜面的一個整體式斜楔，工作面與上下支撐塊配合，由單個液壓缸驅動斜楔水平前后運動，通過斜楔將水平運動轉化為上支撐塊的垂直上下運動，而下支撐輥安裝在上支撐塊上，如此即實現軋制線的標高補償，雙斜楔調整裝置具體見圖3。

圖2 斜楔受力分析

圖3 雙斜楔軋制線調整裝置

單斜楔調整量L=H/tanα，而雙斜楔的調整量將是單斜楔標高線調整裝置調整能力的2 倍，L=H/（2×tanα）。采用兩單面斜楔堆疊方式調整能力也是一個單斜楔調整能力的2 倍，但采用兩單面斜楔堆疊方式時，由于兩斜楔間存在間隙產生相對摩擦，整個機構可靠性及調整精度均會降低。而雙斜楔方式就解決了此問題，同時雙斜楔調整裝置只需單一液壓缸驅動，裝配簡單，調整精度更高。采用此雙斜楔設計時，調整量與液壓缸行程的關系見表2。

表2 雙斜楔不同角度液壓缸行程對照表

從表2 看出采用雙斜楔調整裝置大大減小了液壓缸行程，同時也減小了斜楔長度及調整裝置對安裝空間的需求。此外，由表2 可知，選斜楔角度α=1°～3°時，行程太長，調整響應速度較慢。選斜楔角度α=4°～8°時，液壓缸及斜楔長度較合理，但考慮到α 越大自鎖性越差，且現場使用過程中接觸面存在油污導致自鎖性更差等情況，角度不宜選得過大，設計時應考慮一定的安全系數，因此雙斜楔角度選用4°～6°最為合理。

2 結 語

液壓缸驅動雙斜楔式軋制線調整裝置滿足了板帶兩用軋機軋制線大行程調整量的需求，合理設計既可保證軋制標高恒定，實現無級調整，同時又具有調整精度高、裝配容易、長期使用維護量小等優點。此裝置對板帶兩用軋機軋制線調整裝置的設計開發具有應用參考價值。

［1］ 任季軍.平整機斜楔階梯墊調整裝置的分析［J］.重工與起重技術，2007（1）：1-3.

［2］ 蔣曉亮.單機架可逆軋機軋制線調整系統的自動控制［J］.電氣傳動，2012，42（7）：49-51.

［3］ 侯云峰.冷軋機中斜楔調零裝置的形式及應用［J］.一重技術2008（3）：28-29.

（編輯 黃 荻）