2800 mm 中板軋機機架輥優化設計

王軍　李娜　高賽鋒

(安陽鋼鐵股份有限公司)

2800 mm 中板軋機機架輥優化設計

王軍李娜高賽鋒

(安陽鋼鐵股份有限公司)

摘要機架輥是2800 mm中厚板軋機設備中的重要組成部分，所處的工作環境極為惡劣，通過對現場使用過程存在的問題進行分析，針對存在問題對機架輥箱體、中間軸、透蓋、楔形鍵等進行了相應優化完善，大大的改善了機架輥密封不良、松動、使用壽命短等問題，取得了良好的實際效果。

關鍵詞2800 mm軋機機架輥密封優化設計

THE OPTIMIZATION DESIGN OF THE FRAME OF 2800 MM PLATE MILL Wang JunLi NaGao Saifeng

(Anyang Iron and Steel Stock Co. ,Ltd)

ABSTRACTRoller frame of which the working environment is extremely bad is an important part of the 2800 mm plate rolling mill. Through on the analysis of problems existed during site use, optimizations of frame and box body, middle shaft, transmission cover, wedge bonding are carried out, and thus the problems such as the roller frame sealing bad and loose, short service life are greatly improve and good practical results are achieved.

KEY WORDS2800 mm rolling millbreast rollersealoptimization design

0前言

2800 mm中厚板軋機機架輥布置在四輥可逆式軋機的入口側和出口側，采用3 根集體傳動輥道，機架輥兩側相鄰著軋輥和錐形輥道，在軋制過程中與軋機的聯系最為緊密，其工作時隨軋機頻繁正反轉，主要用于配合軋機進行可逆軋制并運送軋件實現順利咬鋼和拋鋼。由于其特殊的作用以及在軋制過程中承受沖擊負荷、熱輻射和氧化鐵皮、軋機冷卻水及除鱗高壓水侵蝕，該機架輥箱體的潤滑和密封難度較大，致使該機架輥軸承損壞頻繁，經常因輥子卡死而使生產中斷，由于機架輥安裝位置特殊，每次更換單側機架輥需要8 h左右的時間，嚴重影響著機架輥的使用壽命，已成為制約軋機產能和質量的瓶頸。

1機架輥結構及參數

機架輥采用傳統的結構型式，軋機前后各1組機架輥，每組中的3根輥子全部采用花輥形式(布置形式如圖1所示)。機架輥的傳動方式為集中傳動，每組機架輥由1臺直流電機驅動l臺ZD-400減速機傳動，機架輥與減速機之間通過傳動軸和鼓形齒聯接，傳動軸通過牌坊上的孔與機架輥中間輥直接相連，再通過中間齒輪將動力分配到其余兩根輥子上，由于機架輥輥距非常小，箱體內的中間齒輪被設計在兩輥中心的下方，主要參數見表1。

2機架輥存在問題及原因分析

2.1存在問題

1)箱體結構不合理，螺栓易被剪斷，導致氧化鐵皮和冷卻水侵入。

2)中間軸密封不良，導致潤滑脂泄露嚴重，造成軸承和齒輪損壞。

3)透蓋的外圈沒有密封，其設計缺陷使得機架輥箱體內潤滑不良導致傳動失效。

4)固定機架輥所用楔形鍵結構不合理，容易被鋼板撞出，引起機架輥移位。

2.2原因分析

1)機架輥箱體是由上箱蓋、下箱體、連接螺栓及定位銷組成。軋制過程中軋機進行咬鋼、拋鋼時，機架輥箱體上箱蓋被軋制中的鋼板沖擊磨損嚴重，特別是當軋件出現扣頭時在靠近工作輥一側的箱蓋受到的沖擊最大，磨損也最嚴重，導致箱體緊固螺栓拉長變形且螺栓頭部被磨損，甚至被剪斷，致使箱體合箱結合面張開縫隙，高壓除磷水、冷卻水和氧化鐵皮進入后侵蝕，導致箱體內部潤滑被破壞，加速齒輪磨損，軸承失效造成輥子卡死[2]。

2)機架輥中間軸是箱體內換向齒輪的安裝軸，其外側鉆有通孔用來進行定位(如圖2所示)，軸向定位是通過上下箱體的連接螺栓來固定的，由于螺栓孔徑比螺栓直徑大5 mm，且中間軸的密封是安裝在螺栓孔外側的O形密封，中間軸與箱體內側直接接觸，完全依靠加工精度來配合，在機架輥運轉過程中，中間軸會在沖擊和振動下產生軸向串動，造成密封失效，潤滑脂通過中間軸軸端和螺栓孔泄露，箱體內的潤滑脂泄露嚴重導致軸承和齒輪因潤滑不良而失效。

3)透蓋的作用是起密封和軸向定位軸承，其內圈正反安裝兩個骨架油封，用來防止內部的潤滑脂泄露和阻擋外部的高壓除磷水進入箱體；由于設計缺陷，外圈未設置密封圈，其密封完全只靠機械加工時的配合精度來實現，拆裝過程中容易造成透蓋外圈碰傷，修磨以后配合精度大幅下降，裝配間隙增大，且機架輥工作時高速運轉，密閉的箱體內的會形成一個壓力腔，輥子受軋件沖擊，且其自身正反轉頻繁，透蓋外圈的下緣易出現漏油，上緣也易進水，造成箱內潤滑脂減少且乳化，導致齒輪磨損加速，軸承失效造成輥子卡死等問題。

4)機架輥通過活門、楔形鍵卡緊在牌坊預設的牛腿及卡槽內[4]，因楔形鍵結構設計不合理，楔形鍵靠近軋輥側頭部為平頭，其寬度較大，在軋制過程中較寬的或對中不良的鋼板易將楔形鍵撞出，活門松動致使機架輥箱體失去定位從而整體松動移位甚至損壞，從而被迫停車處理，大大的影響了設備作業率。

3改進措施

1)針對箱體結構問題，現將原來是通孔螺栓的箱蓋進行改造，將箱蓋兩側進行倒圓處理，去除原來的螺栓通孔，將原來的通孔改為由下向上的螺紋孔，其它位置的螺栓孔不做改變，安裝時先安裝未做改變的螺栓，再將箱體吊到半空，然后把螺栓倒著裝上去，并設置防松。這樣的話軋制時鋼坯就不會撞到螺栓上，只能撞到箱蓋上，就徹底解決了螺栓被剪斷或磨損的問題。

2)針對中間軸漏油問題，在中間軸內側增設一道O型密封。如圖2所示在中間軸上距軸端面70 mm的位置車一個寬度為 6.5 mm，深度為4.5 mm的溝槽，裝配時放置Φ5.7 mm的O形橡膠條密封，即使中間軸產生振動和竄動，也能起到良好的密封效果，使中間軸位置的泄漏得到有效防治。

(a)改造前

(b)改造后

圖2中間軸改造前后

3)針對透蓋處密封不良的問題，在透蓋外圈增設O型圈密封。如圖3所示在透蓋外圈車一個寬度為 10 mm，深度為 10 mm 的溝槽，裝配時放置Φ12 mm橡膠條密封，增加密封后可抵御振動和磨損導致密封失效的問題，使透蓋外緣的潤滑脂泄漏和進水問題得到根治[1]。

(a) 透蓋改造前

(b) 透蓋改造后

圖3透蓋改造前后

4)針對楔形鍵結構不合理的問題，如圖4所示，現在將楔形鍵的頭部由平頭改為斜頭，改造后即使鋼板撞到楔形鍵頭部，由于斜頭具有導向性，會將縱向的撞擊力分散到縱向和橫向兩個方向，從而減弱了鋼板對楔形鍵的撞擊力，極大的減少了楔形鍵被撞出來的可能，有效防止了機架輥松動。

(a) 楔形鍵改造前

(b) 楔形鍵改造后

圖4楔形鍵改造前后

4改進后的效果

按上述方法改進后，機架輥正常使用壽命可達8 個月以上，由于中板軋機為可逆軋機，在軋制時機后機架輥所受道次影響，機后機架輥每軋制一塊鋼所受沖擊比機前多一次，且機后機架輥要承受高壓的精除磷水沖擊，更容易出現進水，造成損壞，故將機前機架輥壽命設定為使用 8個月、機后機架輥使用6個月計劃性換下，換下后進行表面磨損修復后重新裝配使用。計劃性換下的機架輥，其軸承為正常性磨損，密封件也未完全失效，箱體內的潤滑脂也完好[3]。機架輥改造前后壽命對比見表2。

表2　機架輥改造前后壽命對比

1)實現了對機架輥的計劃性檢修。以前因機架輥經常發生在生產中突然損壞造成生產中斷。每年4臺機架輥平均發生 4 起機架輥損壞故障，造成停產約32 h，損失約32 h×100 t/h×200元/t=64萬元。

2)減少了備件消耗。以前機架輥平均使用周期約為3個月，每年兩臺軋機需要更換機架輥約16臺次。改造后平均7個月更換 1臺次，每年需要更換機架輥8臺次。每修復一臺機架輥需更換軸承，密封，齒輪以及輥子等備件費約2.5萬元。改進后每年可節省備件費約：(16-8)×2.5=20萬元。

3)減少了維修工人工作量。因所需要拆裝機架輥的數量減小了，故工人可有更多的時間和精力將機架輥裝配好，將其它設備維護好，使設備維修進入良性循環[1]。

5結束語

在中板生產中，輥道是數量最多的設備，機架輥是工況最惡劣也是最重要的輥道。如何使用維護好機架輥對中板的正常連續生產非常重要。以上對機架輥的改進，結構簡單，投入很小，效果卻非常顯著。從2013改進后，機架輥的正常壽命達到了8個月以上，為了保證安全，我們按照機前機后工況不一樣將機前機架輥的壽命周期制定為8個月，機后為6個月。這大大的提高了機架輥的使用壽命，節約了生產成本，減輕了維修人員的勞動強度，對降本增效起到了非常大的意義。

6參考文獻

[1]周昌勇． 熱軋機架輥密封分析與改進[J].潤滑與密封，2004(3)：95-98.

[2]張大治． 寬厚板軋機機架輥密封方式的改造實踐[J]. 包鋼科技， 2013，39(2)：56-64.

[3]陳龍，劉樹生．李春敏.2690 mm軋機機架輥改造[J]. 江西冶金，2010，30(6)：27-29.

[4]王建軍，李鴻，張盼榮．提高軋機機架輥使用壽命的改造實踐[J]．山西冶金，2010，(3)：56—58.

收稿日期：聯系人：王軍，助理工程師，河南．安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司第二軋鋼廠；2015—8—10