董 智，秦 疆，石 凱

（河鋼邯鋼集團邯寶冷軋廠，河北 邯鄲056003）

河鋼邯鋼集團邯寶冷軋廠（以下簡稱邯寶冷軋廠）2180酸軋線引進SMS技術，代表國際最先進的冷軋生產水平，肩負著邯鋼轉型升級，出精品，創品牌的重任。五機架六輥軋機作為酸軋線核心設備，設計最高軋制速度1 400 m/min，軋機入口及機架間配置有張力計輥及壓輥，用于測量板帶在軋機運行中張力情況。所謂的張力計輥是由板帶張力轉化為對張力計輥的壓力。該壓力與張力的大小，以及板帶與張力計輥的包角等幾何位置關系有關。壓輥的作用是當壓輥壓下后，形成帶鋼與張力計輥足夠包角。當包角確定后，張力與壓力之間便形成固定的函數關系，通過測定壓力的大小，即刻測出板帶張力的大小。由于板帶張力而產生的對該輥子的壓力通過位于傳感器上的支撐塊傳給兩個“枕塊”傳感器，在生產過程中測得的該值用于對張力的控制。張力控制是軋機機組控制的重要的組成部分；另外，位于軋機入口的張力計輥還作為一轉向輥，將板帶導入軋機。

1 張力計輥故障分析

軋機內張力計輥運行不穩定，經常抱死，造成大量帶鋼表面劃傷。經分析研究，張力計輥和壓輥周圍都是乳化液，工作在潮濕的惡劣環境里，張力計輥在高速旋轉的過程中，軸承腔內會形成一定的負壓，將乳化液吸入軸承內腔，稀釋潤滑油脂，使軸承潤滑條件變差，且原設計張力計輥壓輥潤滑油道設計不合理（見圖1），一旦上機就無法進行補油，造成軸承損壞抱死。另一方面，張力計輥采用的是將軸承嵌入端蓋內，再將端蓋插入輥身，這種設計方式不僅要保證軸承內圈與軸的配合尺寸，還要保證端蓋與軸承外圈的配合尺寸，同時端蓋外圈與輥身內圈的配合尺寸也要保證，對裝配要求較高。

圖1 張力計輥原設計視圖（mm）

2 原因分析

酸洗軋制機組2019前半年共更換張力計輥和壓輥39根，其中張力計輥21根，壓輥18根。

2018年全年共更換張力計輥和壓輥62根，其中張力計輥31根，壓輥31根（見表2）。

表1 2019前半年共更換的張力計輥和壓輥 根數

表2 2018年全年共更換的張力計輥和壓輥 根數

2017年全年共更換張力計輥和壓輥72根，其中張力計輥43根，壓輥29根（見表3）。

表3 2017年全年共更換張力計輥和壓輥 根數

從表中可以了解到，F1前張力計輥每年更換1根，其他機架的張力計輥壓輥更換次數較頻繁，主要原因是工況環境不一樣，F1前張力計輥沒有安裝在機架內，不受乳化液的侵蝕。另外帶鋼被軋制的過程，就是塑性拉長的過程，所以F1前張力計輥的轉速比其他輥轉速要慢。對總數176根張力計輥和壓輥（壓輥與張力計輥結構形式完全相同，只是輥身長度不一樣）進行使用壽命小于3個月原因進行分析（見表4）。

表4 張力計輥使用壽命影響因素分析表

通過帕累托分析方法，運用二八原理分析。可以清楚的看出，影響張力計輥使用壽命的最主要因素：端蓋螺栓斷裂，端蓋竄出；軸承進入乳化液，密封效果差；裝配不到位。這三個關鍵因素占了84.66%，因此我們從這三個方面進行分析并改進。

圖2 張力計輥局部結構圖

1）端蓋螺栓斷裂竄出。從圖2可以看出端蓋與輥身使用螺栓連接。端蓋內側與輥身內圈配合235H7/k6。端蓋螺栓斷裂竄出主要原因是與輥身配合尺寸過松，導致輥子在高速旋轉過程中，端蓋晃動，切斷螺栓，隨之竄出輥身。軸承跟著軸向竄動，損壞抱死。一般這種情況發生在張力計輥上機1個月內。輥身上斷裂的螺栓采用尺寸小M8 mm×25 mm，直徑小。斷絲很難取出，一般是出廠修復，增加了維修成本。

2）軸承進入乳化液，密封效果差。首先輥子在高速轉動過程中，空腔會形成負壓，乳化液會被吸入空腔，稀釋潤滑油脂。逐步造成軸承抱死。另一方面，端蓋與輥身配合面處，也容易進乳化液。這種情況一般發生在張力計輥上機使用一個半月至兩個月內。為了保證生產，一般張力輥的更換周期定為1個半月左右。

3）裝配不到位，拆卸困難。這種內嵌軸承的設計，在組裝過中，應該采用豎向安裝的方法依次進行。但現場的工況條件以及裝備都無法實現。都是采用橫向安裝，這樣安裝對人員素質有較高的要求，稍有不注意就會造成軸承的損傷。從圖2看出端蓋外圈要保證與輥身的配合，端蓋內圈又要保證與軸承外圈的配合關系。但在現有的工具和方法以及人員素質下，很難做到精準。如果降低配合要求，端蓋極易竄出。但按照原配合尺寸，安裝困難，耗時過長。即便安裝到位。在拆卸更換零部件過程中更加困難。常常由于端蓋拆不下來，整個輥子無法使用，造成極大的浪費。

3 改進措施

針對以上影響張力計輥使用壽命的關鍵因素進行分析探討。對原來的張力計輥進行大膽的改造，改變其結構形式。主要改動有以下幾個方面：

圖3 改造的張力計輥

1）將軸承內嵌輥身的設計構造，改成外置軸承座形式如圖3所示，同時軸承座采用的是剖分式軸承座。這樣就不需要端蓋定位軸承的形式了，避免端蓋竄出的問題。在拆卸安裝過程中，只要拆卸緊固螺栓，軸承座一分為二，就可以快速將軸承座從輥子上拆卸下來。不需要將軸承座從軸承上拔出。避免了軸承的損傷。安裝的時候同樣快捷方便。

2）原來深溝球軸承軸承改成調心輥子軸承。調心輥子軸承可以承受軋制過程中，輥子在受到帶鋼給輥子強大壓力下的輕微變形所產生的軸向位移。同時，承載力也比深溝球軸承要大，同等工況條件下，使用壽命更長。

3）對外置軸承座腔內進行沖壓，解決輥子旋轉過程中軸承內腔產生的負壓，將乳化液吸入，稀釋潤滑油脂。并設可調式減壓裝置。避免內腔壓力過大，將密封沖壞。

4）對輥身進行改造。主要將輥身厚度增加，原厚度35 mm改為40 mm增強其承載能力，避免輥身微小變形，對軸承產生的不均衡負荷。

5）制定標準化裝配措施。編制標準化裝配步驟，定專職人進行安裝，確保安裝質量。

圖4 和圖5分別為原設計張力計輥和改造后的新型的結構張力計輥的應用圖片。

圖4 原設計的內嵌軸承張力計輥

圖5 設計更改后的外置張力計輥

此外，張力計輥出現抱死問題后無法第一時間察覺，輥子停轉，會造成板帶劃傷，產生大量廢品。針對該問題，增加轉速在線監測裝置，如圖6和圖7所示，通過轉速的實時監測，一旦報警后，操作人員及點檢人員可及時查看現場情況，從而避免超過3卷以上廢品的發生。

4 效果和效益

4.1 效果

1）減少了影響生產的時間。改進后，張力輥使用壽命至少達到3個月。比以往張力計輥使用壽命提高了一倍。估算每年更換張力計輥和壓輥的數量可減少40根。一共節省檢修時間1.5根×40 h/根=60 h，保證了產線運行穩定。

圖6 張力計輥轉速檢測

圖7 在操作界面上增加轉速實時檢測

2）降低了備件消耗。經過改進后，張力計輥輥筒、軸承等消耗量大為降低，節省備件費用20萬元，備件修復費用10萬元，拆裝所需的人工費5萬元，節約了備件成本。

4.2 效益

改造后，全年節約檢修工時約60 h，全線年生產帶鋼215萬t，則平均每小時生產帶鋼2 150 000/（365×24）=245.5 t，噸鋼效益為300元/t，則全年的經濟效益為60×245.5×300=441.9萬元，加上備件節約成本，共計441.9+20+10+5=476.9萬元。