棒材精整冷床齒條掛鋼故障原因分析及解決措施

王吉連，平萬里，劉 勇，張 毅

（首鋼長治鋼鐵有限公司軋鋼廠，山西 長治 046031）

首鋼長鋼軋鋼廠棒材項(xiàng)目于2011年9月投產(chǎn)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能力為100萬t，主要生產(chǎn)規(guī)格Φ14～Φ40 mm的螺紋鋼和圓鋼。隨著生產(chǎn)工藝的不斷成熟和切分軋制工藝的實(shí)踐應(yīng)用，Φ22 mm及以下規(guī)格的螺紋鋼產(chǎn)品全部采用切分軋制工藝，其中Φ14 mm螺紋鋼為四切分、Φ16～Φ18mm螺紋鋼為三切分、Φ20～Φ22 mm螺紋鋼為雙切分，目前棒材作業(yè)區(qū)年實(shí)際的生產(chǎn)能力已達(dá)到136萬t。

冷床設(shè)備自2011年棒材投產(chǎn)以來一直投入使用，雖然也經(jīng)過一些改造，但冷床齒條掛鋼故障弊端并沒有得到根本解決。隨著棒材產(chǎn)量逐年提高，生產(chǎn)節(jié)奏逐步加快，冷床齒條掛鋼故障率仍居高不下，尤其在切分軋制時(shí)，發(fā)生故障率更高，經(jīng)常不得不做停機(jī)處理，嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)節(jié)奏，制約了棒材的高效生產(chǎn)，并且易造成倍尺彎曲，進(jìn)而使切損增大，降低了成材率。

1 設(shè)備概況

冷床本體分為獨(dú)立的三段，采用步進(jìn)式輸送的生產(chǎn)方式，具體過程為：由電機(jī)通過減速器帶動(dòng)傳動(dòng)軸，再通過傳動(dòng)軸上的偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)冷床重錘運(yùn)行，使動(dòng)齒條梁做步進(jìn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使停放在靜齒條上的倍尺依次向前運(yùn)動(dòng)，最后運(yùn)送到排鋼鏈進(jìn)行密排。冷床設(shè)備的主要參數(shù)如表1所示。

表1 冷床設(shè)備的主要參數(shù)

2 冷床存在的問題及掛鋼原因分析

2.1 冷床傳動(dòng)軸支撐輪軸承問題及原因分析

1）在公司提產(chǎn)提效要求下，棒材的生產(chǎn)能力逐年增加，至2020年產(chǎn)量為136萬t（設(shè)計(jì)能力為100萬t），導(dǎo)致冷床設(shè)備負(fù)荷增加，尤其在生產(chǎn)切分產(chǎn)品時(shí)負(fù)荷增加最為明顯。現(xiàn)使用的冷床支撐輪（見圖1）軸承是普通6212深溝球軸承（見圖2），由內(nèi)圈、外圈、滾珠、保持架組成，其中保持架由于軸向、徑向承載能力小，在高產(chǎn)量負(fù)荷下易發(fā)生損壞[1-2]。

圖1 冷床支撐輪及氧化渣

圖2 普通6212深溝球軸承

2）普通6212深溝球軸承無防塵措施，在冷床氧化渣較大的環(huán)境下，氧化渣易進(jìn)入軸承中，加速軸承滾珠磨損，造成軸承抱死，進(jìn)而導(dǎo)致軸承發(fā)生損壞（見圖1）。

3）冷床下溫度較高，設(shè)備軸承溫度最高可達(dá)200℃，而普通6212深溝球軸承工作溫度一般小于120℃，并不適用現(xiàn)場工作環(huán)境[3]，且會(huì)造成軸承損壞，縮短使用壽命。

冷床支撐輪軸承抱死或保持架損壞后會(huì)導(dǎo)致軸承松散，從而造成動(dòng)齒條輸送倍尺升起高度不夠，進(jìn)而與靜齒條或?qū)R輥設(shè)備間產(chǎn)生掛鋼。

2.2 冷床動(dòng)齒條固定銷開口銷問題及原因分析

冷床動(dòng)齒條固定方式采用Φ16 mm的固定銷及墊片和Φ5mm的開口銷聯(lián)合固定（見圖3），開口銷在動(dòng)齒條循環(huán)運(yùn)行中與墊片相互磨擦，易將開口銷磨斷，從而造成開口銷掉落，進(jìn)而使固定銷脫落[4]，導(dǎo)致動(dòng)齒條位置改變而產(chǎn)生齒條掛鋼故障。

圖3 動(dòng)齒條銷軸固定

3 改進(jìn)措施

3.1 耐高溫軸承的更換

將冷床傳動(dòng)軸支撐輪軸承更換為耐高溫軸承。根據(jù)冷床支撐輪軸承負(fù)荷大及高溫、氧化渣多的工作環(huán)境，選擇耐高溫6212軸承。

耐高溫6212軸承具有以下特點(diǎn)：

1）耐高溫6212軸承在結(jié)構(gòu)上帶有雙防塵蓋（見圖4），可有效阻止灰塵氧化渣進(jìn)入軸承中，可應(yīng)用在冷床氧化渣較大的工作環(huán)境中[5]。

圖4 耐高溫6212軸承

2）耐高溫6212無保持架軸承由滿球填裝，具有承載能力大的特點(diǎn)[6]，一般應(yīng)用于轉(zhuǎn)速為100r/min以下的工況中[3]，目前棒材冷床傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為23.6r/min，因此適用于現(xiàn)場的冷床工況。

3）耐高溫6212軸承最高工作溫度為200℃，滿足現(xiàn)在冷床傳動(dòng)軸軸承最高工作溫度200℃的要求。

從以上耐高溫6212軸承特點(diǎn)可以看出，耐高溫6212軸承符合現(xiàn)場使用條件，可以消除普通6212深溝球軸承的缺陷，延長軸承使用壽命，進(jìn)而減少因軸承損壞造成的冷床動(dòng)齒條掛鋼故障。

3.2 螺栓固定動(dòng)齒條

將冷床動(dòng)齒條固定方式改為螺栓固定，從原Φ16mm固定銷、墊片和Φ5mm開口銷的斷裂方式，以及備件的通用性等性能方面考慮，決定采用現(xiàn)場常用的Φ16mm的8.8級螺栓、螺帽加墊片進(jìn)行固定（見圖5）。Φ16mm的8.8級螺栓與Φ16mm的固定銷主要性能對比如表2所示。

圖5 動(dòng)齒條螺栓固定

表2 Φ16mm的8.8級螺栓與Φ16mm的固定銷主要性能對比

1）由表2可以看出螺栓的主要性能優(yōu)于固定銷，因此從性能上看，可選擇Φ16mm的螺栓（8.8級）代替固定銷。

2）選擇Φ16mm的8.8級螺栓、螺帽加墊片固定動(dòng)齒條，可同時(shí)利用現(xiàn)場已有的通用性能較好的備件，以節(jié)約成本。

3）采用Φ16mm的8.8級螺栓、螺帽加墊片固定時(shí)可以進(jìn)行緊固，可以避免動(dòng)齒條在循環(huán)運(yùn)行中因固定件間的摩擦而造成的固定件損壞，進(jìn)而減少因動(dòng)齒條位置改變產(chǎn)生的掛鋼事故。

4 結(jié)語

自2020年對冷床傳動(dòng)軸軸承和動(dòng)齒條固定方式進(jìn)行改進(jìn)后，經(jīng)過一年多的使用，冷床齒條掛鋼故障率大幅度降低，并有效降低了冷床齒條掛彎鋼造成的切損，為提高棒材產(chǎn)量及成材率指標(biāo)打下了良好基礎(chǔ)。