型材軋線機械設備優化與技術升級

陳鑫

河鋼集團宣鋼有限公司，中國·河北 張家口 075100

1 引言

本項目是針對宣鋼型材軋線機械設備逐步開展的創新性技術改造。旨在改善原有設備不能適應當前生產要求及原始設計欠缺導致制約生產的狀況。具體實施的措施有：

①改進磁吊旋轉驅動結構形式；

②改進熱坯除鱗方式；

③使用新型分體式輸送鏈臂。

上述技改措施實施后，使得生產線故障停機時間均有明顯下降，全年實現84.94余萬元的經濟效益。

2 工作內容

2.1 改進磁吊旋轉驅動結構形式

磁吊位于型材成品跨，其作用主要是承擔各類成品鋼材的下線及外發的吊裝任務。長期超負荷運轉使磁吊的故障率增高，故障主要集中在磁吊的旋轉驅動裝置上。磁吊經常發生故障不僅增加維檢人員的工作量和設備維護費用，更重要的是影響了外發任務。

磁吊旋轉驅動裝置的故障頻發，故障的主要現象為磁吊旋轉驅動結構中減速機和電機運行一段時間后，減速機輸入軸及電機軸斷裂、電機地角螺栓崩折，造成磁吊停運無法繼續工作，嚴重影響了成品材的外發工作。

磁吊旋轉驅動裝置是由電機通過液力耦合器（液力耦合器是以液體為工作介質的一種非剛性聯軸器，又稱液力聯軸器）帶動減速機運轉，減速機伸小齒輪驅動懸臂橫梁上的大齒圈做圓周運動，從而控制磁塊旋轉方向和角度最終完成吊裝任務。

故障原因分析一：旋轉驅動裝置中減速機齒輪在軸上的布置方式屬于懸臂支撐，由于旋轉齒圈工作時相對位置很不穩定，造成輪齒沿齒寬方向載荷分布不均，對齒面接觸應力和齒根彎曲應力都有影響。而齒輪在軸上的布置方式對齒向載荷分布不均的影響可由圖1得到說明，即軸地彎曲變形引起齒輪沿齒向的載荷集中現象，而在轉矩下齒輪發生扭轉變形所造成的齒向載荷集中現象，綜合考慮以上兩種變形因素的影響，不難得出如下結論：當齒輪位于遠離轉矩輸入（輸出）端時，載荷分布不均現象趨于緩和；反之，載荷分布不均現象將會加重[1]。

故障原因分析二：由于減速機是懸臂布置，震動幅度較大，緊靠端面螺絲固定，時間稍長，或負荷較大時，地腳螺絲容易松動或切斷，地腳螺栓松動后，減速機軸伸驅動小齒輪就會在大齒輪繞其旋轉運動中，偏離原來的軸心線，形成大齒圈追趕小齒輪之勢，結果兩個齒輪不能完全嚙合，在此過程中小齒輪和大齒圈的齒面受力不均勻，造成齒輪局部磨損嚴重，因此穩定減速機端面不動搖從而驅動小齒輪的垂直度尤為重要。

根據磁吊旋轉驅動裝置的故障原因分析，提出以下解決辦法：

第一，當齒輪位于靠近轉矩輸入（輸出）端時，載荷集中會導致減速機輸出軸伸主驅動齒輪輪齒受力嚴重。實踐證明，將一對齒輪中的一個齒輪做成鼓形齒，有利于克服齒向載荷分布不均的現象，所以將小齒輪由原來的直齒改為鼓形齒，來緩和齒輪的局部受力現象。

第二，由于電機和減速機分別固定在懸臂橫梁的上下兩個平面上，無法保證電機軸和減速機輸入軸一直同心運轉，因此必須把固定面統一到一個框架上，使其保證電機和減速機的同步同軸運轉，試驗中利用一個新固定架把電機的端面法蘭盤和減速機中部的節臺連接，再用螺栓在接觸面連接固定，從而實現電機和減速機固定在一起以達到隨動運轉的目的。

第三，為了使減速機輸出軸伸驅動小齒輪能穩固定位，在減速機與懸臂橫梁接觸端面上安裝了4個錐形定位銷。防止螺栓松動和驅動小齒輪的徑向偏離[2]。

通過以上方案改造后旋轉驅動裝置結構，如圖1所示。

圖1 旋轉驅動裝置結構圖

2.2 改進熱坯除鱗方式

型材產品外觀質量是制約產品總體效益提高的一個重要方面。表面質量不合格主要表現在產品表面夾渣或結疤，通過觀察分析，造成上述問題的原因是除磷效果不好，氧化渣隨熱坯進入軋機，致使產品表面夾渣或結疤。

型材原有除鱗方式為高壓水除鱗，在紅鋼坯經過高壓水除鱗環時，高壓水噴射到紅鋼坯四個表面將氧化皮去除。在實際運行中，由于型材所軋鋼坯表面積較大，高壓水只能除掉部分氧化皮，還會有部分未脫落的氧化皮隨鋼坯進入到軋機中。因此，只靠單一的高壓水除鱗方式工作，效果不甚理想[3]。

針對上述情況，在除鱗箱出口頂板上加裝懸掛了三排26根Ф10錨鏈，還在1架軋機入口處接引了一趟高壓空氣除鱗風管。當紅鋼坯經高壓水流體噴射除鱗后，在途經除磷箱出口時靠懸掛錨鏈自身的機械重力摩擦打碎、刮掉部分沒有除盡的氧化皮，最后紅鋼進入1架軋機入口前，用高壓空氣流體噴射二次吹掃除鱗、將剩余附著的氧化皮徹底吹除。保證了進入軋機的紅鋼表面不帶有任何雜物。從而杜絕了因除鱗效果不好氧化皮隨紅鋼進入軋機致使產品表面夾渣或結疤的現象。

2.3 使用新型分體式輸送鏈臂

檢驗臺架是型材線精整區域的主要設備，承擔著檢驗和輸送鋼材的作用。但該設備日常故障率較高，分析原因為鏈臂上導板磨損后，導板原有高度下降，致使鏈條高度隨之下降并開始剮蹭鏈臂底板，造成鏈條崩斷、鏈輪打齒等設備事故。

為了延長滑道及平移鏈臂的使用壽命以及達到易于維護檢修，重新設計了一種防脫鏈分體式輸送鏈臂如下。通過在防脫槽內安裝自潤滑滑道，自潤滑滑道上均勻布置添加有固體潤滑劑的潤滑劑添加孔，固體潤滑劑在鏈條的帶動下在自潤滑滑道上形成一層潤滑薄膜以達到自潤滑目的；上底板和下底板借助于連接螺栓固定，為分體式結構，當防脫槽或者自潤滑板磨損后，直接更換上底板以上部分即可，無需整體更換鏈臂本體，而且將下底板與鏈臂本體焊接，能夠提高鏈臂本體的結構強度。在不影響產品功能性的前提下，延長使用周期，降低備件成本，具有重復利用率高、易于維護、不污染軋件等優點，如圖2所示。

圖2 防脫鏈分體式輸送鏈臂

3 結語

此項創新性技術改造，改善原有設備不能適應當前生產要求及原始設計欠缺導致制約生產的狀況，有較好效益體現。