棒線材活套器的結構優化與應用

趙瑞明 張 凱 寧 勇 武 劍

(山鋼股份萊蕪分公司棒材廠 山東萊蕪271104)

棒線材活套器的結構優化與應用

趙瑞明①張 凱 寧 勇 武 劍

(山鋼股份萊蕪分公司棒材廠 山東萊蕪271104)

活套器是棒線材生產線必不可少的工藝裝備，其穩定運行至關重要，重點介紹對活套器起套機構所做的優化設計及取得的效果。

棒線材活套器 維修 運行穩定性 優化設計

1 前言

活套器在棒線材連軋生產過程中，一般用于斷面較小、軋制速度較快的道次(除高線精軋集體傳動機組外)，其主要作用有三個，一是換輥換槽后，能夠快速建立正常的道次間微張力，減少試車廢品；二是正常軋制過程中消除連軋機架的動態速度變化的干擾，維持微張力或是無張力的狀態，保證軋件尺寸精度；三是在軋制調整的過程中，能夠避免人工速度調節產生的秒流量偏差，保證原有的張力狀態[2]。綜上所述，活套器是棒線材生產降低廢品、穩定尺寸、提升生產指標必須有的工藝設備，其運行的穩定性關系重大。本文重點對常用立式活套器的起套機構進行了優化設計，提高其運行穩定性、方便維修、且降低了備件費用，具有一定的推廣意義。

2 常用活套器的結構和缺陷分析

1)目前棒線材生產線，用得最普遍的是立式活套器，其主體結構如圖1。

2)做結構優化的部分主要是活套器的起套機構，見圖2。

3)圖2是常用活套器起套機構的結構示意圖，主體結構和運動方式如下：

(1)起套輥采用滾動軸承和起套輥軸連接在一起，并采用鎖緊螺母、梅花止退墊的形式完成起套輥在起套輥軸上的軸向定位。

(2)起套輥軸與起套輥軸套筒之間為小間隙配合，并通過軸端壓蓋完成軸向的止退定位。

(3)起套輥軸套筒與旋轉臂支點套筒通過2個肋條焊接在一起，并在肋條中間設置安裝起套氣缸缸頭的孔和銷。

(4)旋轉臂支點套筒和旋轉臂支點軸，通過2件銅套，所形成的間隙配合，通過滑動摩擦方式來完成旋轉動作，軸端壓蓋起到軸向定位作用。

(5)旋轉臂支點軸，通過法蘭和活套器框架上

圖1 立式活套器框架及主要結構[1]

圖2 起套機構示意

對應的孔(與軸間隙配合)，定位于活套器框架。

4)設計結構在實際使用中存在的問題

(1)若起套輥軸承損壞，采取的更換方式有2個，一是拆軸承鎖緊螺母，退出起套輥，由于空間受限，加之軸承損壞后的卡阻，多數情況不好操作；二是起套輥連同起套輥軸一起從起套輥軸套筒中退出，離開活套器框架，便于維修操作。

(2)起套輥軸與起套輥軸套筒之間是間隙配合，實際使用中存在多數情況下由于長時間受到水和氧化鐵皮的侵蝕、抱死，需要加熱并沖擊拆開，少數情況下，該間隙越來越大，造成起套輥在起落過程中的甩動，加大了軸承的沖擊載荷，壽命大大降低，且起套輥輥面不水平，出現傾斜，不利于軋件正常運行。

(3)旋轉臂支點套筒和旋轉臂支點軸，通過2件銅套，所形成的間隙配合，來完成旋轉動作，由于該處為開放狀態，甘油潤滑方式，且受到水和氧化鐵皮的侵蝕，磨損速度較快，很快就形成較大間隙，同樣造成起落套過程中起套輥的甩動，嚴重時起套輥碰觸活套器底板，沖擊巨大。

(4)旋轉臂支點套筒和旋轉臂支點軸，通過2件銅套形成的滑動摩擦方式，對旋轉臂支點軸在銅套位置造成磨損，導致軸變細，同樣造成該處間隙變大，需要更換旋轉臂支點軸來恢復裝配精度，造成備件費用增加。

(5)旋轉臂支點軸在更換過程中，需要從活套器框架中拆除，間隙配合同樣因為水和氧化鐵皮的侵蝕，而需要加熱、并沖擊退出。

總之，上述結構維修困難、勞動量大，需要加熱、錘擊，備件需求量較大。

3 活套器結構優化設計

3.1 結構優化后的示意圖3

圖3 優化后的起套機構結構示意圖

3.2 優化設計點

1)起套輥軸套筒改為夾殼聯軸器形式[3](不設置鍵)，對稱分為兩片，兩片合起來夾住起套輥軸，并在兩片結合處預留5mm～10mm的間隙。

2)起套輥軸套筒兩片的夾緊力由螺栓提供，經計算設置6顆以上M20夾緊螺栓即可滿足要求。套筒上的螺栓采用穿過套筒的方式，即一段為內六角頭，另一端為六角頭螺帽，而不在套筒內設置內螺紋來提供夾緊力。

3)起套輥軸的被夾持部分為光軸，并取消原先的軸端壓蓋設計。

4)旋轉臂支點套筒亦改為夾殼聯軸器形式，結構設計同起套輥軸套筒。

5)同樣的，旋轉臂支點軸被夾持部分設計為光軸，并取消軸端壓蓋。

6)如上述，旋轉臂支點套筒與旋轉臂支點軸之間是“抱死”的，不能實現相對轉動。為實現正常起套動作，優化為旋轉臂支點軸可相對活套器框架轉動。

7)在活套器框架上焊接旋轉臂支點軸軸承座，采用圓錐軸承或是調心輥子軸承，并通過軸承座壓蓋、軸承鎖緊套和鎖緊螺母，來實現旋轉臂支點軸與活套器框架之間的相對轉動和軸向定位。

8)在兩個軸承座之間設置套筒，作為密封罩，來阻擋異物進入軸承工作空間，同時可作為潤滑甘油的存儲空間。

4 優化設計的使用效果

4.1 正常運行壽命大大提高

1)起套輥軸與起套輥軸套筒之間，旋轉臂支點軸和旋轉臂支點套筒之間，采用夾殼聯軸器的連接形式，沒有間隙，不存在由于該兩處間隙造成的起套落套過程中起套輥上下甩動的現象，活套器運行的穩定性提高，對起套輥軸承的沖擊載荷減小，軸承運行壽命相應提高。

2)起落套旋轉動作的完成，由滑動摩擦狀態，優化為使用軸承的滾動摩擦狀態，基本消除了磨損帶來的間隙變化，同樣提高了活套運行的穩定性。

3)密封罩處可存儲甘油，保證軸承的潤滑，同時，盡量選用較大承載能力的軸承，其壽命是很長的。

4.2 維修效率提升

更換起套輥，可連同起套輥軸同時更換，來提高更換效率，同時便于線下更換起套輥及其軸承。方法是用氣割切割夾殼聯軸器的鎖緊螺栓，切割位置即是預留的5mm～10mm的兩片夾殼聯軸器的間隙，由于銹蝕嚴重，螺栓已經不可再用，更換即可。徹底解決了由于銹蝕抱死需要加熱沖擊退出的問題。

4.3 備件費用下降

1)優化后的活套器起套機構，正常更換件僅限起套輥軸承和夾殼結構的夾緊螺栓，其它如起套輥軸套筒、旋轉臂支點套筒基本不壞。

2)旋轉臂支點軸承，在使用的2年中還沒有損壞，省掉了原銅套的備件費用。

3)旋轉臂支點軸幾乎沒有損壞。

5 小結

通過對立式活套器起套機構的優化，大大提高了活套器穩定運行的壽命和運行穩定性，對產品質量和指標提升貢獻較大。同時，新的結構設計簡化了維修，降低了勞動強度，節約了備件費用，效果顯著，有一定的推廣應用價值。

[1]鄒家祥.軋鋼機械(修訂版).北京:冶金工業出版社,2007.

[2]強十涌，喬徳庸，李曼云.高速軋機線材生產.北京:冶金工業出版社,2009.

[3]王寧俠.機械設計.北京:機械工業出版社,2011.

Optimization and Aplication of Bar and Wire Line Looper

Zhao Ruiming Zhang Kai Ning Yong Wu Jian

(Laiwu Iron & Steel Co., Ltd of Shandong Iron and Steel Group Co., Laiwu 271104)

Loopers is the essential process equipment of the bar and wire production line, it’s running stability is very important..this paper mainly introduces the optimization and aplication of bar and wire line looper.

Bar and wire looper Maintenance Running stability Optimization design

趙瑞明，男，1979年出生，2002年畢業于西安建筑科技大學冶金工程學院金屬壓力加工專業，大學本科，工程師，主要從事技術管理和生產管理工作

TG333.62

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2015.05.016

2015-04-25)