宣鋼三棒輥道連接軸機械系統改造實踐

馬玲玲

（河鋼宣化鋼鐵集團有限責任公司二鋼軋廠，河北 宣化 075100）

河鋼宣化鋼鐵集團有限責任公司（全文簡稱宣鋼）二鋼軋廠三棒生產線于2014年9月份建成投產。該生產線由中冶京誠負責工廠設計，意大利達涅利公司負責軋線工藝技術設計，達涅利中國公司負責全線的設備，軋線的工藝設計、設備裝備處于國內領先水平，設計產品包括直徑Φ14～Φ90 mm的圓鋼和Φ20～Φ50 mm的帶肋鋼筋。

鑒于圓鋼市場效益問題，三棒于2019年5月23日由圓鋼切改為螺紋鋼，主要生產Φ22 mm、Φ25 mm、Φ36 mm、Φ40 mm規格螺紋鋼，圓鋼生產工藝組織要點側重表面質量，生產高附加值產品，從而產生相應效益；螺紋鋼表面質量相對圓鋼要求較低，生產組織側重產量，想要提升效益，應該從提升產量方面著手。

三棒產線經過一段時間的運行，已實現各規格螺紋鋼的穩產，但受軋機后輥道電機[1]影響，成品速度最高只能達到13 m/s，為此實施了宣鋼三棒輥道連接軸機械系統的優化改造，從提高作業率方面入手減少非計劃停機時間、控制生產事故、減少換輥換槽頻次及時間最終達到延長設備在線周期，減少非計劃停機，提升產線作業率。

1 設備現狀

1.1 入爐輥道連接軸機械設備現狀

投入熱接設備后，三棒鋼坯入爐溫度最高可達到700℃，熱坯通過熱輻射熱和金屬構件向入爐輥道聯軸器傳導傳熱，連接軸的工作溫度最高可到120℃。入爐輥道采用梅花彈性聯軸器，而彈性元件許用工作環境溫度為-35～+80℃。彈性原件長時間在高溫環境下工作，碳化后失去彈性，長時間運轉發生變形，當兩軸線有相對偏移時，無法自動補償，失去了減震、緩沖作用，使金屬爪盤凸爪剛性接觸，崗位執行入爐操作時，聯軸器頻繁啟動、正反轉，金屬爪盤發生磨損，甚至打牙，極大地縮短了聯軸器使用壽命。

1.2 出爐輥道連接軸機械設備現狀

三棒出爐輥道采用支撐輥[2]，鋼坯出爐溫度為970～1020℃，提升過鋼節奏后，軸承工作溫度可達150℃，對潤滑要求很高，但熱坯出爐環境溫度較高經常發生軸承油管燒損，導致軸承供油不足，另外過鋼量的增加氧化鐵粉增多，加劇了軸承的磨損，多次發生軸承抱死問題，維護難度大。

除鱗箱前后輥子電機受除鱗霧氣腐蝕，極容易發生燒電機故障，致使輥子停轉，熱坯卡除鱗箱問題，影響軋制節奏。

1.3 裙板輥道連接軸機械設備現狀

三棒生產圓鋼時，最小規格為Φ20 mm，成品速度為11 m/s，月均生產1～2 d，其他規格成品速度為2～10 m/s不等，裙板輥道高速運轉時間短；切改螺紋鋼后成品速度提升為13 m/s，無特殊情況，基本滿負荷生產，裙板輥道電機長時間處于高負荷運轉狀態，使輥道電機工作溫度升高。

投入穿水后，螺紋鋼上冷床[3]溫度約900℃左右，長時間生產時，裙板輥道工作環境溫度可達到150℃左右，軸承潤滑油在高溫環境中極容易發生板結、揮發、碳化等問題，導致軸承因缺少潤滑而抱死，進一步導致輥道電機燒等問題，維護難度較大。

2 技術方案

2.1 技術方案分析

1）滾子鏈聯軸器全部采用金屬結構，適用于高溫、多塵的工況環境。利用一條公用的雙排鏈同時與兩個齒數相同的并列鏈齒輪嚙合來實現兩半聯軸器的連接傳動，具有裝拆方便、工作可靠、壽命長、成本低的優點。用滾子鏈聯軸器代替梅花彈性聯軸器解決了入爐輥道在高溫、多塵的工況環境下工作彈性原件失效的問題。

2）熱輻射只同溫度和距離有關，一般與距離的三次方成反比，熱輻射強度越大，溫度越高，距離越近熱輻射強度越大溫度越高。所以在不改變潤滑油型號的情況下，解決出爐輥道電機、軸承溫度高的思路就是加大輥子與電機、軸承的距離。將出爐輥道改為懸臂輥，加大軸承座與輥子之間的距離，降低電機、軸承的熱輻射及熱傳導傳熱，保證軸承充分潤滑。增加電機與輥子之間的距離，降低其環境溫度的同時，避免了除磷霧氣對電機的影響，其壽命大大增加。

3）裙板電機軸承抱死主要原因是由于距離輥道近、工作溫度高，使用連接軸增加電機與輥子的距離，可以降低電機工作溫度，保證電機前軸承充分潤滑，避免軸承因潤滑不足引起的抱死現象。

2.2 技術方案實施

2.2.1 熱坯入爐輥道改造

熱坯入爐輥道由彈性聯軸器更換為滾子鏈聯軸器[4]，能夠適應高溫、高粉塵的的工作環境，極大增加了軸承使用壽命，降低了職工維護難度。

入爐輥道聯軸器更改前后對比如表1所示。

表1 聯軸器更改前后對比表

2.2.2 出爐輥道改造

出爐輥道采用懸臂輥加大軸承座與輥子之間的距離，將原安裝在輥子兩側的軸承，全部安裝在電機側（見圖1），分別起到定位和調整作用。同時加長連接軸長度，定位軸承與輥道距離增加到627 mm，電機距輥道距離增加到1490 mm，軸承受熱輻射，輥道電機受噴淋水汽的影響大幅度降低，提升設備使用壽命。

圖1 出爐輥道改造圖（mm）

出爐輥道改造前后對比如效果表2所示。

表2 出爐輥道改造前后對比表

2.2.3 裙板輥道改造

裙板輥道采用彈性柱銷聯軸器延長連接軸，使電機軸承距離熱輻射源由100 mm延長到600 mm，軸承工作溫度由150℃降低到50℃左右，保證了電機軸承的潤滑質量，提升設備在線使用周期（見圖2）。

圖2 裙板輥道改造圖

裙板輥道改造前后對比效果如表3所示。

表3 裙板輥道改造前后對比表

3 實施效果

入爐輥道、出爐輥道、裙板輥道連接軸機械設備系統改造完畢之后效果良好。改造前入爐輥道聯軸器每月更換5～6套，出爐輥道輥子帶聯軸器每月更換6～7個輥子，裙板輥道每月更換20～30個，改造后，輥子在線使用周期延長，入爐輥道及裙板輥道更換聯軸器后截止目前未發生損壞，出爐輥道改造后因輥子磨損嚴重正常下線一組。入爐輥道彈性聯軸器555元/套，每月更換5～6套，出爐輥道原支撐輥2831元/套，每月更換6～7個輥子，裙板輥道每月更換20～30個，每年可節約備件費用約90萬元。

4 結語

系統投運后取得了良好的效果，熱坯入爐輥道改造為滾子鏈聯軸器，出爐輥道采用懸臂輥加大距離，裙板輥道采用彈性柱銷聯軸器。軋線各區域輥子及聯軸器機械系統改造完畢之后，解決了高溫、高負荷運轉下聯軸器及輥道電機頻繁損壞問題，增加在線使用周期及減少設備故障時間，每年可節約備件費用約90萬元。