四立柱式二十輥軋機工作輥止推系統改進

王月省

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司冷軋廠，山西 太原 030000）

四立柱式二十輥軋機是一種分體式軋機，在板型控制上有很大優勢，是目前世界上不銹鋼冷軋的主力機型之一。太鋼不銹冷軋廠于2007年引進一臺1625mm寬度的此類型軋機，由奧地利ANDRIZ公司設計制造。因其設計結構上的問題，止推軸承潤滑不良，又因經常會發生工作輥的竄輥，造成工作輥對止推軸承的巨大的沖擊磨損、損壞，甚至引起嚴重的著火事故。對生產效率和設備維護造成了很大的不良影響，因此，亟需對該軋機工作輥止推系統進行改進，以解決竄輥問題。

1 四立柱式二十輥軋機特性

1.1 軋機機架

四立柱式二十輥軋機是開口軋機，機架采用分體式，由上下兩部分組成，下機架固定，在四個角上各有一根導柱，上機架沿著這四根導柱上下移動，由四個液壓缸來調整輥縫和軋制力。其優點是軋機開口度大，方便穿帶；出現斷帶或纏輥故障時，可以較方便的處理故障；軋輥輥徑使用范圍寬，軋輥使用壽命長，可降低輥耗。但由于是分體結構，機架的整體剛性較閉口式的森吉米爾軋機稍差。

四立柱軋機上機架可以傾斜，可以十分方便的軋制具有楔形斷面的軋件。軋機前有上下兩個門，兩門間留有間隙，操作人員能觀察到輥縫處帶材的軋制狀況。這些是整體式軋機不具有的。

1.2 輥系系統

四立柱式二十輥軋機輥系圖如圖1所示，采用塔形布置，軋制力從工作輥通過中間輥傳到支撐輥裝置，并最終傳到上下機架上。工作輥在整個長度方向上有多點支撐，軋輥彎曲變形極小，在軋件的寬度方向上可以獲得非常精確的厚度偏差。

軋機輥系分上下兩組，各有10個軋輥。每組由一個工作輥、兩個一中間輥、三個二中間輥及四個支撐輥組成。支撐輥利用鞍座及分段軸承實現多點支撐，其余輥均采用直接疊放的方式，無固定支撐。各軋輥間靠摩擦傳動。

圖1 二十輥軋機輥系圖

1.3 板型控制技術

四立柱軋機可以將上機架傾斜，以軋制具有楔形斷面的帶材，傾斜量可達±2mm。

四立柱軋機的支撐輥徑向調整機構在A、D輥上，通過直接移動鞍座位置來使固定心軸產生彎曲變形。

四立柱軋機的4個一中間輥的一端具有錐形。在上輥的操作側和下輥的傳動側加工出錐度。通過一中間輥的橫向移動，可以調整軋制板形。

1.4 工藝潤滑

采用軋制油潤滑。其主要作用是對輥縫區進行潤滑和對出口帶鋼進行冷卻，即軋機入口和出口帶鋼上下面各有一個噴油導板，每個噴油導板上有二排噴嘴，每排噴嘴有21個。入口接近帶鋼的噴嘴主要是提供輥縫區潤滑，出口二排噴嘴主要是用于鋼帶冷卻。軋制油冷卻系統采用撞擊式噴嘴系統取代了傳統的鉗口式噴嘴系統，它能讓軋制油垂直噴射到帶鋼表面，產生“涌動流”，可以使冷卻效果提高30%。

2 四立柱式二十輥軋機工作輥止推系統分析

2.1 止推系統介紹

二十輥軋機為了在一個軋程內達到更大的變形量，采用的工作輥直徑較小，只有80mm～115mm。工作輥不帶有軸承座，為了防止軋制過程中工作輥在軸向的運動，軋機傳動側和操作側各設置一個止推軸承，夾在工作輥的兩端，在軋制過程中頂住工作輥兩頭，起到阻擋工作輥竄輥的作用。

四立柱式二十輥軋機的止推軸承分為上下兩片，分別安裝在各自的止推軸承座上，如圖2所示。操作側的止推軸承座安裝在下軋機門上，傳動側的止推軸承座安裝在下牌坊上。整個止推系統采用的是軋制油潤滑。

圖2 四立柱式二十輥軋機止推軸承結構圖

2.2 止推系統失穩分析

太鋼1625mm四立柱式二十輥軋機試車后，工作輥止推系統經常發生失穩現象，導致工作輥竄輥發生，從而使前后止推軸承與工作輥接觸面產生異常磨損。甚至會導致著火事故。2008年～2018年，共發生著火事故132起，均為止推軸承與軋輥摩擦發熱引起，因此，止推軸承摩擦發熱是引起火災事故的主要原因。火災事故造成停車600多小時，更換滅火器材800余瓶，給生產帶來了巨大的損失。

經過對整個止推系統的全面分析，發生失穩的原因有三點。

2.2.1 止推軸承座的結構和位置有問題

軋機操作側和傳動側的止推軸承座不在一個水平面上，傳動側的高出4mm。更換工作輥計算軋制線后的高度是以軋機操作側的止推軸承為基準的，就導致了傳動側工作輥輥頭與止推軸承的接觸面積比操作側的小很多。在軋制過程中，工作輥所受的軸向力很大，兩側止推軸承所受的單位壓力相差很大，加之軋輥受彎曲變形作用，極易導致傳動側下工作輥擺脫止推軸承，鉆入止推軸承座下，和軋機牌坊直接接觸。

2.2.2 止推軸承的潤滑有問題

工作輥止推系統沒有設計專門的冷卻潤滑裝置，是靠鋼板上軋制油流到軸承上進行冷卻潤滑的。而四立柱軋機是分體式軋機，牌坊的密封性不好，軋制油分配到止推系統的流量很小，冷卻效果不好。止推軸承在工作輥竄輥情況下，工作輥對止推軸承造成巨大的沖擊磨損，磨擦部位因冷卻不足，溫度升高引起著火。

2.2.3 工作輥輥徑的尺寸有問題

工作輥輥頸的直徑為65mm，正常情況下工作輥輥頭與止推軸承接觸面的高度為8mm左右，因工作輥輥頭前端帶有2mm～3mm的倒角，所以工作輥輥頭與止推軸承接觸面的高度實際只有5mm～6mm，接觸面積太小。容易發生工作輥擺脫止推軸承而發生竄輥事故。

3 四立柱式二十輥軋機工作輥止推系統改進

3.1 止推軸承座改進

兩側止推軸承座不在一個水平面上，主要原因是傳動側止推軸承座的支座安裝位置太高，屬于制造安裝缺陷，已無法更改。只能從更改止推軸承座本身入手。

經過設計，對止推軸承座的尺寸進行了針對性的改進，如圖3所示。在安裝的時候，操作側12mm的一側朝下，傳動側7mm的一側朝下。這樣就可以保證安裝以后兩側止推軸承位置在一個水平面上，從而使軋制過稱中兩側止推軸承所受的單位壓力相同。

圖3 止推軸承座改進圖

3.2 潤滑系統改進

從軋機冷卻系統接出旁路，在軸承與軋輥頭接觸部位加裝四個直徑為10mm的噴油管，以噴射方式增加冷卻液降溫，改善潤滑條件，降低軸承發熱量。如圖4所示。新增冷卻流量440L/min，分為操作側和傳動側兩個部分，近距離直接噴向軸承與輥頭接觸面。

圖4 潤滑系統改進圖

3.3 工作輥輥徑改進

把工作輥輥頸的直徑改為75mm，同時輥頭倒角改為1mm。這就使得工作輥輥頭與止推軸承接觸面的厚度增加到10mm～13mm，接觸面積增加3倍以上。隨著工作輥輥徑的磨削減少，接觸面積將逐步增加，接觸面積的增加提高了止推軸承系統的軋制穩定性。

經過以上的三項改進，工作輥止推系統安全可靠實用性強，有效控制了著火，延長軸承和軋輥的使用壽命，減少更換量，降低了成本。

4 結論

通過對四立柱式二十輥軋機工作輥止推系統的冷卻系統、止推軸承座和工作輥輥頸的改進，成功的解決了工作輥竄輥、止推軸承磨損損壞和軋機著火事故問題，對提高生產效率和改善設備狀態具有十分重要的意義。