轧机工作辊窜辊系统故障分析与排除

赵海峰

（山钢股份济南分公司薄板厂，山东济南250101）

轧机工作辊窜辊系统故障分析与排除

赵海峰

（山钢股份济南分公司薄板厂，山东济南250101）

通过增强窜辊系统缸头处连接、保证两侧窜辊同步性的控制、改进润滑系统、优化窜辊时机，有效消除了窜辊系统不同步和缸头连接处螺纹脱丝现象，窜辊投用率提高到了90%，降低了轧辊辊耗，提高了板型质量。

轧机；工作辊；窜辊；卡阻

1　前言

如果轧机窜辊系统不能正常投用，无法实现自由规程轧制，轧机工作辊表面会出现不均匀磨损，导致承载辊缝形状畸变，造成带钢板形失控，因此，热轧带钢精轧机组均装备窜辊工艺技术，其功能的好坏直接影响热轧带钢柔性生产组织和生产效率，其本质上也是板形控制问题。

济钢薄板厂热连轧F2～F6轧机组也装备了弯辊与窜辊工艺技术，但装备水平较低，其工艺设备组成包括传动侧4件弯辊块、操作侧4件弯辊块、操作侧4件窜辊缸、固定于轧机牌坊上的4个固定块。窜辊缸体固定于移动块上，窜辊缸活塞杆缸头通过压盖连接于固定块上，液压动力源驱动窜辊缸体、弯辊块及轧辊完成轴向窜动位移。

2　系统故障分析

由于薄板厂窜辊系统结构设计不合理，窜辊力与弯辊块中心线不重合，存在一定的偏心力矩，窜辊时要克服工作辊与支撑辊之间、弯辊块与固定块之间的双重摩擦力，使窜辊缸缸头受力较大。加之活塞杆与缸端部连接结构不合理，存在窜辊卡阻、窜不到位、缸端部连接螺纹损坏现象，严重时造成窜辊失效，影响生产和产品质量。

1）窜辊系统装备水平较低，整体工艺结构设计不合理，窜辊缸驱动力中心线与弯辊块窜辊移动中心线不一致，窜辊系统存在受力较大现象。

2）窜辊定位缸头连接结构设计不合理，易出现脱丝故障。如图1所示，缸头3与窜辊缸活塞杆6之间是靠螺纹连接，设计规格是M80×100，M8的定位螺钉防止液压缸与活塞杆之间的相对转动。但是，在正常窜辊时，缸端部、压盖、活塞杆是主要受力部位，由于偏心力的作用，缸端部与活塞杆承受轴向力的同时，还受倾翻力矩作用，使活塞杆存在转动现象，此时定位螺钉固定力的大小远远不够，进而导致缸端部与活塞杆连接螺纹损坏失效。

图1　窜辊装置结构

3）窜辊液压控制系统设计不合理，控制时序有误，经常出现误动作或达不到设定值情况。

4）窜辊润滑系统效果较差，供油量不足，窜辊结合面摩擦增大，容易出现卡阻现象。

5）由于工艺布置原因，窜辊过程中容易出现窜辊不到位现象。

3　故障排除措施

3.1加强窜辊缸头处连接

窜辊液压缸与窜辊块连接处螺纹强度较低，采用过盈和热装的方式，加强窜辊缸头和固定块之间的连接。查阅机械设计手册，热装传递载荷所需的最小压强126.7 MPa，其中接合长度95.5 mm，摩擦因数0.2。热装过盈为0.232 5 mm时，符合窜辊要求。

3.2保证两侧窜辊同步性的控制

由于上、下工作辊窜动是各由两个窜辊液压缸同时驱动的，两窜辊缸分别安装在轧辊的出、入口，正常情况下两窜辊缸必须是同步、同速动作，否则会造成工作辊窜不动现象，即出现卡阻问题。虽然窜辊缸是由伺服阀控制的，但如果一侧液压缸的伺服液压系统出现问题或窜辊缸磁尺出现问题，会造成两侧窜辊缸动作不同步现象，进

而造成窜辊卡阻。因此，需要加强对窜辊液压缸磁尺、窜辊位移等进行标定，消除系统误差，提高控制精度。

因窜辊缸控制阀信号来源是平衡液压站信号，在停、送液压动力源过程中设备设定和反馈如果不在零位就会动作，极易出现窜辊行程超过极限损坏设备和划伤辊面现象。窜辊液压系统控制，先导阀由平衡液压站OK信号进行控制，信号来源是系统压力在15 MPa以上时先导阀通油，保证插装液控单向阀处于常开位置，2 s以后伺服阀接通开始工作；当先导阀关闭时油路封死，设备是不会动作的。现在，系统的液控单向阀不起作用，容易引起轧辊表面划伤和对设备造成破坏。改进方法：液压系统液控单向阀先导阀的得断电时序进行优化，在非窜辊状态下，先导阀断电；在满足窜辊条件时，先导阀得电，进行窜辊动作。

3.3润滑系统的改进

原设计弯辊块与固定块摩擦面之间只有1个给油润滑点，且干油润滑系统供油能力不足，供油量较低；同时，窜辊系统处在多水环境当中，润滑油在水淋影响下，润滑效果降低。改进措施：增大给油点，提升泵站系统供油能力，进行周期监控。

3.4窜辊时机的选择

由前面计算可知，工作辊辊系处于平衡压力状态时，系统摩擦力为27～40 t；工作辊辊系处于弯辊压力状态时，系统摩擦力为87～131 t；而液压窜辊系统输出的最大驱动力为129 t。所以，在辊系平衡系统下进行窜辊操作，窜辊液压系统的驱动力大于系统摩擦力，窜辊动作能够顺利进行；否则对轧机设备造成巨大破坏。

4　应用效果

通过对生产线精轧机组窜辊系统进行优化升级，精轧机组窜辊功能正常投用率提高到90%以上，为精轧机组的稳定生产、柔性生产组织、板形控制、降低辊耗提供了保障，缸头连接处螺纹脱丝现象消除。

带有中心值的量值的公差表示

对于量值的公差，当上、下公差相同时，无歧义的表示方式，可以使用带有公差的中心值，例如：100 kPa±5 kPa或（100±5）kPa，50.2 mm±0.2 mm或（50.2±0.2）mm，1 150℃±10℃或（1 150±10）℃。但对于带有中心值的百分数的公差，唯一正确的表示形式是“（n±m）%”，例如“（80±5）%”，任何时候都不得写作80±5%，也不应写作80%±5%。前者已不是百分数的公差，后者则会产生歧义，有可能误将“±5%”理解成“80%的5%”。（燕明宇）

经验交流

TG333.17

B

1004-4620（2016）03-0074-01

2015-12-03

赵海峰，男，1984年生，2006年毕业于内蒙古科技大学机械设计制造及自动化专业。现为山钢股份济南分公司薄板厂工程师，从事设备管理工作。