邯鋼六輥CVC軋機設備功能優化實踐

常彥青

(邯鄲鋼鐵集團有限責任公司)

0 前言

邯鋼集團邯寶鋼鐵有限公司冷軋工程是邯鋼結構優化產業升級總體規劃的重要組成部分，項目以引進國外先進成熟的的冷軋工藝關鍵技術和裝備為主，投產后經過邯鋼公司的消化吸收和創新，已經具備轎車用的表面無缺陷高強度冷軋薄板生產條件。其中酸軋線是SMS 公司設計的具有世界先進技術水平的五機架六輥連續軋制的生產線，在板帶軋制中使用了HGC 壓下控制技術、斜楔調整技術、大行程CVC 竄輥及ESS 輥形技術、工作輥、中間輥彎輥技術、軋制冷卻液精確控制技術及快速自動換輥技術等一系列具有國際先進水平的前沿技術。邯鋼在全面系統掌握五機架六輥高精度冷軋機組關鍵設備的功能及結構特點的基礎上對存在的設計缺陷問題進行逐一分析，提出了有效的解決方案，保證了設備的穩定，同時提高了板形質量。

1 軋機關鍵設備組成及功能介紹

邯鋼五機架六輥連續軋制生產線板形控制的關鍵系統主要有CVC 竄輥系統、HGC 液壓壓下及斜楔調整系統、乳化液噴射系統，其主要功能如下:

1．1 CVC 竄輥系統結構和功能

CVC 輥型技術是將工作輥或中間輥的輥面加工成如圖1 所示的形狀，兩軋輥在軋機機架內互成180 °方向反向配置。上下中間輥可以在軸向相反方向上移動，軋輥軸向竄動在±285 mm 范圍內可以實現無級變化，因而可以實現輥縫連續凸度調整控制的目的。

圖1 CVC 輥型與傳統輥型的比較

CVC 竄輥系統的主要結構組成:竄輥液壓缸、竄動橫梁、支架、止推軸承座、彎輥塊等五部分。CVC 輥型與傳統輥型比較:當CVC 工作輥沒有移動(圖1(a))，輥縫高度在整個輥身上保持一致時的情況，由于帶材的寬厚比較大，盡管輥縫存在輕微的S 形，也不會對板帶平直度造成可以檢測到的影響，這時對板帶平直度的控制與平輥軋制時(圖1(b))相同。如果上下輥進行軸向移動(圖1(c))，則輥縫將產生(圖1(d))一樣的正凸度，移動行程越大則正凸度越大。反之(圖1(e))那樣軸向移動軋輥則輥縫會產生(圖1(f))一樣的負凸度，凸度與位移成正比。這就是CVC 軋機輥縫凸度連續可控的基本原理。

1．2 HGC 液壓壓下系統及斜楔調整系統結構和功能分析

HGC 液壓壓下系統的組成如圖2 所示。每組機架上安裝兩個壓下缸，分別布置于軋機機架上軛與上支撐輥軸承座之間。HGC 既為液壓輥縫控制，它是AGC 控制系統的主要組成部分。壓下液壓缸主要作用是為軋輥提供軋制力，HGC 可根據軋輥輥徑變化及板帶實時厚度變化對輥縫進行自動補償。壓下缸缸體用螺桿固定在軋機牌坊窗口頂部。每組機架內兩個壓下液壓缸共用一個壓力傳感器實時對壓下缸活塞側的壓力進行檢測。在液壓缸頂部裝有一個索尼磁尺位置傳感器，其位置精度為±1 μm。索尼磁尺通過一套高精度的傳輸原件(即彈簧、鋼軸、中間桿等)最終與安裝在活塞桿上的頂桿相連接。當更換壓下缸時，安裝在活塞桿上的頂桿與連著索尼磁尺的中間桿可以自然分開，從而不需要拆下索尼磁尺即可更換壓下液壓缸。斜楔調整系統位于牌坊窗口下部，用于調整軋制線到需要的高度，從而保持軋制線高度恒定。

圖2 壓下液壓缸結構圖

1．3 乳化液噴射系統參數模型

在冷軋生產中為降低金屬軋制時的變形抗力，現代軋制中普遍采取乳化液噴淋軋制。乳化液在板帶軋制中主要起到潤滑輥縫和降低板帶軋制變形溫度的作用。因此乳化液也叫軋制冷卻液。在先進的冷軋生產線上必須實現乳化液的溫度、流量、濃度等重要參數的精確控制，從而最終實現降低輥面磨損、改善板形和板帶表面質量的作用。乳化液系統分為供油系統、回油系統、加熱循環系統三部分組成。

2 存在問題及分析

邯鋼冷連軋機組存在的設計缺陷主要有以下四個方面的問題:

2．1 中間輥止推軸承座易漏油進乳化液導致軸承燒損

中間輥止推軸承為雙列圓錐止推軸承，潤滑方式為稀油潤滑循環，安裝在軋機驅動側，集成在CVC 竄輥系統中，可跟著竄輥裝置軸向竄動，也可隨彎輥塊上下運動，該軸承承載中間輥所受到的全部軸向載荷。軸承座進水導致軸承潤滑效果不良是造成軸承燒毀的主要原因。隨著大量的乳化液進入到潤滑油中，將會加速潤滑油的變質進程，縮短潤滑油的使用壽命。

2．2 中間輥竄輥鎖緊機構易損壞

為了耦合中間輥與竄輥裝置，實現中間輥的軸向運動，竄輥系統設計有中間輥鎖緊裝置。該裝置在竄輥時鎖緊，中間輥隨竄輥裝置一起動作，在需要換輥時，鎖緊裝置打開，從而可以將中間輥抽出，實現中間輥與竄輥裝置的快速斷開與鎖緊。在軋制過程中，由于轉動摩擦很容易造成設備損壞。

2．3 竄輥系統損壞頻繁

冷軋生產中工作輥在軋制板帶時需要克服很大的軋制力。為了降低軋機工作時的壓下力，軋機中工作輥、中間輥、支撐輥在板帶軋制時需要保持一定的輥心偏移。當板帶軋制中，CVC 竄輥系統帶動中間輥竄動，這時由于CVC 液壓缸扁頭固定在機架彎輥塊上，當液壓缸帶動竄輥系統工作時，液壓缸前端的的銷軸處將會受到來自于輥心偏移產生的側推力，從而導致竄輥液壓缸連桿側的端蓋密封頻繁損壞。

2．4 快速自動換輥系統故障

當軋輥軋制到一定公里數時，需要將其更換，工作輥、中間輥更換較頻繁，每個排班(8 h)至少要換一次。因此，實現工作輥、中間輥的快速換輥，將能節約大量的生產時間。酸軋線配備的換輥小車能夠實現工作輥、中間輥的快速自動化更換，然而由于軋機內設備復雜，結構緊湊，動作連鎖多，操作較復雜，因此在換輥時出現的問題較多。其中影響最大的是油氣潤滑故障、萬向軸意外掉落故障和由于軸頭支撐液壓缸漏油而導致的軸頭支撐打不開等幾個問題。

3 改進措施

3．1 中間輥止推軸承燒損問題解決方案

3．1．1 改進軸承座內部結構

經解體檢修止推軸承發現，其內部實際結構存在缺陷，導致密封效果不佳，軸承座進水情況嚴重。采取的解決方案是將內套減薄去掉6 mm 厚度，使之能夠裝配到位;同時對止推軸承座定期進行離線解體檢查，更換密封，檢查止推軸承的工作狀況，若有需要，更換軸承。

3．1．2 改善軸承潤滑系統油品質量

改善軸承潤滑系統油品質量從四個方面進行:一是對油水分離器進行升級改造，在進油泵口增加過濾器，以此提高分離器的使用效果;二是對軸承潤滑系統內的循環濾芯進行國產化，以此縮短更換周期，提高潤滑油的過濾精度;三是給潤滑油箱增加磁棒，以吸附含鐵雜質;四是增加靜置油箱，以加強軸承潤滑系統中的水分離效果。

3．2 優化中間輥竄輥鎖緊機構

中間輥鎖緊裝置有三個位置:打開位置，夾緊位置及軋制位置。這三個位置由一個三位液壓缸驅動實現。三個位置的動作順序為:打開位置(換輥位)→夾緊位置→軋制位置→打開位置(換輥位);該三位液壓缸執行機構快速、準確的特點延長了設備壽命。

3．3 優化CVC 竄輥系統執行機構

改造原有的CVC 液壓缸底座結構，以緩沖輥子偏心產生的側推力，同時改進端蓋密封材質，加寬現有液壓缸上端蓋密封槽的寬度，進而增加密封的耐壓性能，達到提高該端蓋密封的使用壽命的目的。

3．4 優化快速自動換輥系統功能

3．4．1 油氣潤滑問題處理及改進

對固定支架的結構做出改進，保障中間輥與軸承座之間的間隙足夠大，避免軸承座碰撞到固定支架。對快速接頭連接的倒角進行加工，以增大配合的允許誤差，減少油氣潤滑打不開的事故。將油氣潤滑連接軟管改為透明膠管，保證潤滑油能正常進入軸承座。

3．4．2 萬向軸意外掉落故障處理及改進

對換輥程序進行修改，在一次自動換輥程序中斷后，處理完問題需手動進行確認，才能再次啟動自動換輥程序。另外加入一個連鎖條件，使工作輥彎輥保持在平衡位，保證萬向軸不會掉落。

3．4．3 軸頭支撐系統改進

鎖緊機構的易損件為活塞密封，由于該密封結構設計不合理，缺少支撐骨架，導致密封損壞一點就會發生大量漏油的現象。將活塞的形狀改為規則的圓柱形，同時將唇形密封結構改造為帶骨架的O 型圈密封結構，增加了活塞動作過程中耐壓能力，從而大大增加了軸頭鎖緊機構的使用壽命。

4 改進效果

邯鋼六輥CVC 冷連軋機設備功能優化后，提高了軸承使用壽命，減少了竄輥裝置的事故時間，降低了液壓油和備件消耗，杜絕了萬向接頭掉落現象，年可節約設備成本130 萬元，年提高生產線有效作業時間140 h，可增產鋼材3．5 萬噸，同時提高了產品質量，年可創效300 萬元。

5 結語

邯鋼冷軋廠通過對六輥CVC 軋機關鍵設備的消化吸收及功能優化實踐，保證了軋機區域設備的長周期穩定運行，提高了帶鋼板形控制精度，為公司生產出更具市場競爭力的冷軋產品奠定了基礎。

［1］陳奎，張曉偉．六輥CVC 軋機的結構原理及優點［J］． 一重技術，2006(5):11 －12．

［2］李耀強，李連勝，劉聰．六輥CVC 冷連軋機中間竄輥故障分析及解決方法［J］．重型機械，2013(3):84 －86，89．．