4300mm寬厚板軋機軋輥抬升裝置問題分析及改進建議

張震

摘要： 針對某4300mm寬厚板廠軋輥抬升裝置在使用過程中暴露出來的共性問題進行分析研究，探索根源，并提出技術改進措施。

Abstract： In view of the common problems exposed during the use of the roll lifting device of a 4300mm wide and heavy plate factory， the research is conducted， the root causes are explored， and technical improvement measures are proposed.

關鍵詞： 寬厚板軋機;抬升裝置;改進

Key words： heavy plate rolling mill;lifting device;improvement

中圖分類號：TG335.51，TG333.13? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）17-0087-03

0? 引言

高強度、焊接性能好的寬厚板是船舶行業的第一供應鏈上的原料，尤其是大線能量焊接用寬厚板是船舶工業的第一選擇。生產該類型鋼板的寬厚板軋制裝備的配置和能力及設備穩定性是保證產品性能穩定、降低使用成本的有效途徑。本文從某公司4300寬厚板軋機抬升裝置經常出現的抬升梁傾斜問題從技術是上進行分析并提出改進建議，以保證寬厚板的軋制穩定、提升生產節奏。

1? 結構特點

寬厚板軋機軋輥抬升裝置一般有兩種結構形式。第一種結構形式（液壓驅動斜楔）的特點為由外置于傳動側兩液壓缸驅動多個安裝在抬升梁上的滾輪沿輪軌斜塊運動實現升降，并有一定的水平位移保證與機外換輥軌道接平，從而實現換輥和提供下階梯墊換檔的空間，具體結構形式見圖1。由于這種結構形式內部安裝有多個滾輪、軸、自潤滑軸套，導致加工、安裝以及現場檢修極為不便，同時由于滾輪的安裝位置受限，不能過大，對于寬厚板軋機，在抬升設備重量較大時滾輪的強度是主要的制約因素之一。

另外一種結構形式（液壓直抬）的特點為由置于軋機牌坊外側的四個液壓缸直接驅動入口、出口側抬升梁垂直上升或下降，完成設備功能，其結構簡單，便于加工，維修方便，目前國內外常用此結構形式。

本4300項目軋輥抬升裝置采用液壓直抬結構形式，即由布置在軋機牌坊窗口內側分別位于入口側和出口側的兩套相同的升降機構組成，每套機構分別由抬升梁、內外側導向滑板、外側鎖緊鉤頭、換輥滑板以及液壓缸驅動裝置、墊板、機械限位等構成。由于軋機兩片牌坊中心距離為6000mm，間距較大，故在兩片牌坊內側增加了4個液壓缸以減小出現偏載的現象，具體結構形式見圖2。

2? 工作原理

軋輥抬升裝置功能為：①主軋機軋鋼狀態處于最低位置，不參與軋機工作;②需要調整下階梯墊檔位或更換工作輥、支承輥時抬升裝置動作，將相應設備抬起。此兩種功能的實現對于抬升裝置而言，動作相同，即由抬升缸驅動抬升梁上升，讓出下階梯墊換檔空間或與快速換輥機外軌道接平;不同之處在于調整下階梯墊和更換工作輥時只需抬升支承輥小車、下支承輥裝配和下工作輥裝配，設備重量較輕;而支承輥換輥時需抬升支承輥小車、上下支承輥裝配以及換輥支架，承受的重量遠大于下階梯墊調整和更換工作輥時的設備重量。此兩種功能的實現均需液壓系統有位置鎖定要求、中間位置控制要求，按軋機入口側和出口側劃分，要求單側各缸液壓同步。

3? 主要技術參數

軋輥抬升裝置的主要技術參數見表1。

4? 現場問題調研和分析

4.1 問題描述：本項目的軋輥抬升裝置在快速換輥裝置拉出需要更換的舊支承輥裝配或將重磨后的新支承輥裝配推入軋機的過程中，當支承輥裝配的傳動端到達或接近抬升軌道與機外換輥軌道的交接處時，出現抬升梁被壓縮下降，兩者出現一定的高度差，導致換輥過程無法繼續，設備功能不能很好的實現，直接影響生產節奏。此時，只能通過人工指揮液壓系統動作，將抬升梁升起，使機內外軌道接平，換輥繼續進行，但卻延長了換輥周期。

4.2 原因分析：支承輥換輥時，抬升缸通過抬升梁將下支承輥升起至最高位（位移傳感器控制），保證機內外換輥軌道接平，液壓鎖定，此時抬升缸留5mm行程。根據設備結構，抬升裝置在支承輥裝配的傳動端即將到達機外軌道（拉出舊輥）或支承輥裝配的傳動端越過機外軌道、即將到達機內軌道（推入新輥）時的受力可簡化為鉸支梁，其受力關系見圖3：換輥側導向鍵作為鉸接件受力圖;圖4：傳動側導向鍵作為鉸接件受力圖;圖5：人工指揮抬升動作受力圖。

4.2.1 根據圖3所示，在支承輥裝配的傳動端到達抬升梁與機外軌道交接處時，抬升梁換輥端受到換輥重量的下壓，有繞換輥端導向鍵旋轉的趨勢，要阻止這種趨勢，換輥側最外側抬升缸提供的反向力矩最少應與換輥重量施加給抬升梁力矩和抬升梁重力力矩達到平衡，以換輥端導向鍵中心為鉸接中心，有如下受力平衡：

Q×l1=T×L1+P×L2（1）

Q=（Q1+Q2+Q3+Q4）/2（2）

Pe=N×（π×D2/4）×p（3）

將表1、圖3中參數帶入（1）、（2）、（3），聯立以上公式，有：

P=2342kN;

Pe=2717kN。

故而，以換輥端導向鍵作為鉸接件時，在換輥重量下壓抬升梁的瞬間，換輥側最外側兩個抬升缸需提供2342kN的抬升力，實際此2臺缸可提供的抬升力Pe=2717kN，滿足要求，其抬升能力系數為i=Pe/P=1.16。

4.2.2 根據圖4所示，在支承輥傳動端到達抬升梁與機外軌道交接處時，抬升梁換輥端受到換輥重量和抬升運動件重量的下壓，有繞傳動端導向鍵旋轉的趨勢，要阻止這種趨勢，換輥側最外側抬升缸提供的反向力矩最少應與換輥重量和抬升運動件重量施加給抬升梁力矩平衡，以傳動端導向鍵中心為鉸接中心，有如下受力平衡：

（Q/2）×l1+T×L1=P×L2（4）

Q=Q1+Q2+Q3+Q4（5）

將圖4中參數帶入（4）、（5），聯立以上公式，有：

P=3451kN。

故而，在以傳動端導向鍵作為鉸接件時，在換輥重量下壓抬升梁的瞬間，換輥側最外側兩個抬升缸需提供3451kN的抬升力，實際此2臺缸可提供的抬升力Pe=2717kN，并不能滿足抬升要求。

4.2.3 根據圖5所示，抬升梁被下壓傾斜后人工指揮升起，此時，換輥端兩排、傳動端內側一排抬升缸產生的力矩最少應與抬升運動件和換輥重量產生的力矩平衡，以傳動端導向鍵中心為鉸接中心，有如下受力平衡：

（Q/2）×l1+T×l2=P1×L1+P2×L2+P3×L3（6）

Q=Q1+Q2+Q3+Q4（7）

P2=L2/L1×P1（8）

P3=L3/L1×P1（9）

將圖5中參數帶入（6）、（7）、（8）、（9），聯立以上公式，有：

P1=2205kN;

P2=1633kN;

P3=286kN。

故而，在抬升梁已經傾斜的情況下，通過人工指揮抬升缸動作，各排抬升缸的出力最多為2205kN，小于2臺缸實際可提供的抬升力Pe=2717kN，所以此時，通過人工指揮抬升缸，可將抬升梁抬起，滿足換輥要求。

5? 分析結果及解決措施

5.1 分析結果? 通過以上計算結論，抬升缸能力在工作壓力范圍內滿足使用要求;但如果安裝在牌坊上的導向鍵與抬升梁鍵槽未能完全按照設計要求裝配導致鉸接點出現在軋機的傳動端，則抬升梁理論上有被下壓傾斜甚至傾翻的可能。

5.2 解決措施? 由以上分析可知，在設備能力滿足的條件下，保證鉸接點不出現在傳動端是解決此問題的關鍵。故而，現場應檢查安裝在軋機牌坊上的導向鍵與抬升梁鍵槽的配合關系，將其緊密配合設置在換輥端，松配合布置在傳動端。通過以上分析和應用解決措施，在合理設計、更換導向鍵后，抬升梁傾斜的問題得到有效解決，該生產線的生產節奏明顯加快，軋鋼生產穩定性大幅提升，為企業創造了良好的經濟效益。

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