天铁热轧粗轧机压下系统分析及改进

王聪颖

（天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县 056404）

天铁热轧粗轧机压下系统分析及改进

王聪颖

（天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县 056404）

针对天铁热轧生产线四辊粗轧机压下系统中压下螺丝螺母磨损严重的问题，结合压下系统工作原理及润滑方式，通过分析其磨损原因，提出了解决磨损量大的具体改进方案，使粗轧机压下系统压下螺丝及螺母的磨损大大减小，保障了粗轧机的正常工作。

热轧；压下系统；润滑；磨损；改进

1 引言

天铁热轧四辊可逆式粗轧机压下系统是该轧机重要装置之一，是整个轧机实现可逆轧制的基础，是保证板型和中间坯厚度的关键设备。压下系统由压下电机、蜗轮副减速机、压下螺丝、压下螺母、液压AGC装置及润滑系统等组成，安装在轧机顶平台上，与平衡装置共同完成粗轧机辊缝的调整。粗轧机投产7年以来，压下系统整体运行平稳，但也有不少精度问题严重影响轧机的正常运作，以下重点分析压下系统压下螺丝及螺母磨损量大的原因和改进措施。

2 粗轧机压下系统主要设计参数及润滑系统

2.1 压下系统主要参数及工作原理

两台压下电机为自带水冷风包低惯性矩直流电机，通过蜗轮副减速机（i=20，A=600）带动压下螺丝转动实现辊缝调节。压下减速机为尼曼蜗轮副，传动效率高、运转平稳、寿命长。压下螺丝规格为ø520mm，螺距48 mm,锯齿形螺纹，采用高强度的合金锻件制造，通过装配在牌坊内的压下螺母，使上辊系升降。压下螺丝上部为花键，与压下减速机蜗轮的内花键套啮合；压下螺丝下部装有球面承压垫，通过轧机压下专用止推轴承与AGC缸的柱塞相连。液压AGC辊缝设定系统的安装是为了上辊装置的精确定位，进行辊缝设定和过载保护，见图1。

压下螺丝上端装有高精度的MTS磁致传感器，准确地反映压下螺丝位置，与AGC装置一起高精度、高效率控制辊缝，从而保证所轧带钢厚度准确、板形良好。两压下电机通过电磁离合器、压下减速机串联，这样保证两电机同步。另外，通过离合器可脱开同步轴进行单侧压下调整，以保证辊缝调平。消除压下系统与支承辊间的间隙依靠平衡装置。平衡装置由固定在机架上横梁中的ø300柱塞式液压缸通过平衡梁将上辊系及压下螺丝的重量全部平衡，并产生20%左右的过平衡力，从而消除上支承辊轴承座与AGC缸、AGC缸与压下螺丝下部、压下螺丝与压下螺母之间的间隙，使上辊系升降平稳，并且避免轧钢中出现大的冲击震动。

2.2 润滑系统

压下装置润滑系统采用BP320极压合成齿轮油为介质，油箱内置蒸汽加热，油温保持在35～45℃，通过2台螺杆泵给整个装置提供油源进行润滑。主管顺机架牌坊上至轧机顶平台，设总截止阀分别润滑操作侧和传动侧压下装置各润滑点，其中蜗轮和蜗杆啮合线采用喷油润滑，压下螺丝上有通油孔，保障压下螺丝螺母螺纹件的润滑，各给油点前装有带调节阀式的油流指示器，保证各润滑点给油充分。润滑路径为：蜗轮蜗杆减速机——压下螺丝螺母——AGC缸上回油罩——油箱。

3 压下系统磨损原因

3.1 压下系统承受负载较大且动作频繁

压下螺丝与螺母之间的摩擦力，主要是由螺纹之间的压力及螺纹之间的摩擦系数决定。四辊粗轧机最大轧制力42000kN，粗轧机在咬钢时，由于板坯温度、轧制速度、压下量等因素以及粗轧机打滑等原因造成粗轧机震动过大，导致轧制力瞬间有较大波动，增大了螺纹间的摩擦力。同时四辊粗轧机是可逆式的，来回进行5道次轧制，更增加了冲击的频率，导致压下系统不正常震动增加，磨损加大。

3.2 润滑系统及润滑介质不合理

粗轧R2压下螺母为铜合金材质，本身就易磨损，结合下线的压下螺丝螺母分析，得知压下螺母上原设计稀油孔直径较小，不能满足通畅供油，而且油路位置没有设计储油槽，不能暂时储油，所以润滑情况不是很良好，造成压下铜螺母磨损加快，导致压下螺丝螺母间隙加大，从而影响压下装置的正常使用。

压下系统润滑站现场使用的介质为BP320极压合成齿轮油。该油品对减速机以及蜗杆有较好的保护作用，但它对铜质压下螺母有较强的磨损腐蚀作用，导致压下螺丝螺母得不到很好的润滑，磨损加大。

压下系统润滑站油箱使用的加热方式为蒸汽加热，由于设备已投产7年，油箱中蒸汽加热管路腐蚀严重，油箱频繁进水，导致油质劣化，降低了对压下系统的润滑效果，见图2。

3.3 轧机辊系倾斜导致压下螺丝偏移受到较大径向力

图2 压下螺母磨损

轧制状态下，轧机咬钢或打滑造成较大冲击时，由于支承辊衬板或工作辊衬板磨损较严重，造成整个辊系沿轧制方向来回摆动，使得压下螺丝跟随辊系摆动，承受较大径向力，增加了螺纹间的负载。

空载状态下，由于支承辊衬板或工作辊衬板磨损成锥形，两侧磨损量不一致，导致支承辊或工作辊两侧上升或下降不同步，造成压下螺丝受到径向力。

同时，由于整个辊系是放在阶梯垫上，一旦阶梯垫上有杂物或安装问题导致阶梯垫不平时，就会使整个辊系在辊身方向上倾斜，同样使得压下螺丝承受较大径向力。

4 压下系统改进

结合四辊粗轧机实际情况及润滑系统现场环境，针对上述原因进行了下面几个方面的改进：

4.1 减小每次咬钢时对压下系统的冲击及作用在压下系统的力

严格控制好板坯温度，合理调整压下量，根据每次轧制板坯厚度、温度随时调整压下量，减少因冲击和轧机打滑给压下系统增加的额外作用力。

因为螺纹间隙是影响螺丝螺母旋转时所受阻力的重要因素，是影响润滑油流通性的重要原因，既不能太大，也不能太小，在新备件定制上，要求生产厂家将螺纹间隙由原来的3～5 mm改为2～3 mm。为保证螺丝螺母的正常啮合，新备件的改进上只将压下螺母的螺纹厚度增加，别的方面保留原设计，以减小压下螺丝螺母螺纹间的阻力。

4.2 润滑系统及压下螺丝螺母通油孔改进

由于BP320极压合成齿轮油中含有较多极压抗磨剂，对铜质合金的压下螺母腐蚀磨损较严重，根据设备对润滑油的技术要求：齿轮的载荷、齿轮的速度、润滑方式、润滑系统的对象重新选择润滑油。经过与油品厂家沟通及其他热轧厂所用油液的参考，将压下润滑系统的润滑介质更改为N320重负荷工业齿轮油，该油品具有杰出的极压特性和承载能力，但含有的抗磨剂较BP320极压合成齿轮油少得多。

基于油箱内部蒸汽管路易腐蚀泄露造成的油箱进水，乳化油液，造成压下螺母加剧磨损，铜屑、油泥等杂质将螺母和油路润滑点堵塞问题。其改进方法为：将油箱原有蒸汽管路堵死，防止油液溢出；在油箱外管路加设循环加热装置（内部不锈钢管路，外壳碳钢）及自动控制系统来控制油温。该装置设有2台螺杆泵，可同时启动，并加设润滑油过滤器，增加滤油效果，提高油品质量。

加大压下螺丝上通油孔和增加螺母储油槽设计，将原有压下螺丝上通油孔的直径加大2 mm，将压下螺母螺纹根部增加储油槽，以便使润滑油在压下螺丝螺母间形成一个小的油池润滑，增加了润滑面积。同样使压下螺丝供油通畅，保证了润滑效果，从而大大降低了螺丝与螺母之间的磨损，见图3。

4.3 压下螺丝承受径向力

对工作辊衬板及支承辊衬板进行实时监控、及时测量，发现超出图纸所容许偏差范围的情况时，应及时更换。轧机牌坊本体经测量，坑洼处小于原始尺寸2 mm，采用在线补焊的方法对其进行了及时修复。

为解决阶梯垫前后不平问题，对两侧阶梯垫进行了测量，之后发现有较大磨损，并重新更换了阶梯垫及两侧承压垫。

5 结束语

通过上述几个方面改进，减少了因润滑不良而发生的设备磨损，降低了由于轧制力过大或冲击以及辊系倾斜给压下系统带来的额外负载，降低了摩擦阻力，减少了压下螺丝螺母磨损，保证了设备精度，为整条轧线的稳定运行提供了保障。

[1] 吴宗泽.机械设计师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2] 周学良.润滑油[M].北京：化学工业出版社，2007.

Analysis and Improvement of Roughing Mill Screw-down System at Tiantie Hot Rolling Plant

WANG Cong-ying

(Hot Rolling Plate Company Limited,Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province056404,China)

Aiming at the problem of serious wear of screw and nut of the screw-down system of four high roughing mill in Tiantie Hot Rolling production line,the author,in combination with the working principle and lubrication method of screw-down system,analyzes wear causes and proposes the specific improvement plan.The wear I the screw and nut of roughing mill screw-down system was greatly improved and normal operation of roughing mill ensured.

hot rolling;screw-down system;lubrication;wear;improvement

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.03.013

2014-01-03

2014-02-03

王聪颖（1985—），女，主要从事设备维护方面的研究工作。