卷取爐活套輥壽命延長的設計優(yōu)化

王 顯

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東 日照276800）

1 前言

某軋鋼廠3500爐卷產(chǎn)線軋機前后各有1臺卷取爐，當生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品（4～25 mm）時需要卷取爐參與軋制，其主要功能是保溫且減少鋼板溫差，保證鋼板的性能均勻性。因設計存在缺陷，當爐門處于高位時，卷取爐爐殼與爐門之間仍然存在高度約450 mm的間隙（卷取爐正常工作時爐內(nèi)溫度約為950～1050℃），通過該處間隙散發(fā)的熱量導致溫度異常升高，可達400℃。活套輥在平軋時正位于爐門間隙處，高溫直接影響活套輥上輥的正常工作。在實際使用過程中，上輥發(fā)生多次故障。活套輥損壞主要原因有兩點：一是密封損壞造成內(nèi)冷卻水直接進入軸承，導致軸承損壞，進而活套輥上輥成死輥；二是活套輥設計位置不合理，活套輥上輥單側受高溫影響，平軋時活套輥不轉動，易發(fā)生變形損壞。

在活套輥投用的2 a時間，軸承損壞次數(shù)多達8次，輥體變形次數(shù)多達3次，累計影響卷軋時間超過40000 min。針對活套輥上輥頻繁出現(xiàn)故障的問題，針對活套輥上輥本體的設計提出優(yōu)化思路。

2 卷取爐結構和工作原理

使用卷取爐時，卷取爐的1#爐門下降到一定位置引導鋼板進入卷取爐，卷取爐的卷筒槽對1#爐門，夾送輥對齊卷筒槽，準備穿板。卷取爐卷筒槽開始加速，進行卷取。卷取爐加速時，2#爐門和3#爐門降下來。在道次末尾，軋機和卷取爐降速，出口夾送輥降下來，鋼板末端停止在出口夾送輥。爐卷軋機的出入口側導板用來引導鋼板。反轉道次重復這個過程。卷取軋制通過交替前進和反轉道次進行，直到最后一道次在前進方向。其中活套輥布置在卷取爐和軋機出入口側之間，卷軋時上輥起助卷輥作用，活套在夾送輥和卷筒之間穩(wěn)定和抑制張緊力激增。

活套輥主要由搖臂、上輥、液壓缸等原件組成，上輥設計為空心輥，里面有一內(nèi)膽通冷卻水，輥體單側壁厚僅為25 mm。上輥無驅(qū)動裝置為自由輥，靠螺栓把合在搖臂機架上，液壓缸的上下動作帶動搖臂和上輥的位置調(diào)整。卷取爐爐門由3個獨立動作的爐門組成，其中1#和2#爐門有銷軸連接，存在連鎖控制，即1#爐門落到底位2#爐門才可上下動作，2#爐門處于高位時1#爐門才可上下動作。平軋時爐門靠液壓缸帶動處在高位，鋼板可順利從爐底經(jīng)過。

3 存在問題及解決方案

針對活套輥上輥頻繁出現(xiàn)故障的問題，現(xiàn)場首先針對爐門與爐殼之間的間隙進行優(yōu)化。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境重新設計隔熱裝置，材質(zhì)為耐熱不銹鋼，在隔熱裝置內(nèi)側焊接錨固鉤固定陶瓷纖維模塊，防止隔熱裝置變形。將隔熱裝置焊接固定在爐殼上方，阻斷高溫對上輥輥體的不利影響，進而避免上輥出現(xiàn)故障。使用半個月后，又暴露出新的問題：一是在卷軋過程中因為隔熱裝置的存在，導致鋼板極易碰到該裝置，影響鋼板上表面質(zhì)量；二是雖然有陶瓷纖維模塊對裝置進行高溫保護，但高溫下還是出現(xiàn)了變形；三是隔熱裝置為焊接固定，高溫工況下必須定期檢查補焊，但頻繁停爐會對卷取爐耐材及卷筒造成不可逆的損傷，降低兩者使用壽命，難以實現(xiàn)。

針對活套輥上輥本體的設計提出優(yōu)化思路。初始設計操作側軸承座共有6件水封，2個干油潤滑點。水封損壞最直接的原因就是潤滑不足，高溫下橡膠產(chǎn)品易發(fā)生變形甚至碳化。優(yōu)化水封數(shù)量和裝配位置，將水封數(shù)量從6個增加到8個，密封重新選型，密封性好且耐高溫氟橡膠為首選。最后一道密封的唇口方向向外，一旦密封出現(xiàn)損壞，可防止冷卻水大量進入。同時增加干油潤滑點數(shù)量，由2個增加到4個，保證潤滑充足，也可減輕密封的磨損。二是增長操作側內(nèi)桿，在水封邊緣處增加Φ30引水孔，一旦水封出現(xiàn)損壞，冷卻水可沿引水孔排出，避免進入軸承。三是徹底解決上輥輥體變形的問題，輥體變形的根本原因是受熱不均，當活套輥不工作時，活套輥單側靠近爐門間隙，一側溫度過高，長時間容易發(fā)生變形。在上輥傳動側增加氣動馬達，馬達固定在搖臂上，以緩慢均勻的速度帶動活套輥上輥，使其未卷軋時也可以均勻受熱，避免發(fā)生變形。

4 應用效果

通過優(yōu)化，解決了活套輥頻繁發(fā)生故障的問題。通過密封數(shù)量，型號以及安裝位置等優(yōu)化，解決了軸承因進水導致的損壞，保證了潤滑和冷卻的良好運行，有效提高了其穩(wěn)定性。通過對活套輥上輥動作方式由被動改為主動的優(yōu)化，保證了輥體的均勻受熱，結合冷卻水的良好運行，輥體因受熱不均導致的變形問題得到根治。截止到2021年5月份，活套輥損壞次數(shù)僅為1次，對比2020年同期的4次，其穩(wěn)定性大幅提高，設備使用壽命大幅延長，減少了備件更換數(shù)量及頻次，降低了噸鋼成本，提高了產(chǎn)線卷軋比，效益同步提升。