4300 mm矫直机使用维护问题分析与对策措施

2016-12-02宋章明

现代冶金 2016年5期

关键词：辊面联轴器机架

宋章明

(江阴兴澄特种钢铁有限公司，江苏江阴 214400)

4300 mm矫直机使用维护问题分析与对策措施

宋章明

(江阴兴澄特种钢铁有限公司，江苏江阴 214400)

介绍了某厚板厂矫直机的配置情况、结构与功能特点，对使用中出现的问题进行了分析，提出了改进与对策措施，实施后效果明显。

矫直机；使用维护；分析；措施

引言

某4300 mm厚板厂热轧线设置有两台矫直机，预矫直机设置在DQ+ACC装置之前，主要保证钢板进入DQ+ACC之前有较好的板形；热矫直机设置在DQ+ACC装置之后，用于轧后及DQ+ACC后钢板的矫平，以尽量消除钢板的不平直度；精整区设置1台冷矫直机，主要用于对经热矫直后没有达到要求的热轧成品钢板或在后部工序产生板形缺陷的钢板进行矫直，也用于将热处理后的钢板在冷态下矫直，通常是钢板入成品库前改善板形质量的最后一道工序。3台矫直机均具有辊缝调节、横向倾斜、纵向倾动、弯辊调节、边辊升降调节等功能，其中热矫直机和冷矫直机可实现往复式可逆矫直，是消除钢板残余的内应力和实现钢板最佳平整度的关键设备。

1 4300 mm矫直机的结构特点与主要功能实现

1.1 4300 mm矫直机的结构特点

矫直机主要由液压压下装置、液压弯辊及平衡装置、辊系装置、换辊装置、矫直辊传动装置和预应力机架等部分组成。

(1)矫直机为四重式矫直机，对称设计，能够可逆矫直(热矫直机、冷矫直机均可)。

(2)矫直辊、支承辊的轴承均为滚动轴承，其润滑方式：预矫直机、热矫直机均为油气润滑，冷矫直机采用干油润滑。

(3)矫直辊轴承仅起导向作用，支承辊相对于矫直辊中心轴线作一定量的偏移、交错布置，所有的矫直力由支承辊轴承承受。

(4)辊系装置设计成上、下辊盒结构，且上辊盒框架呈分体结构。下辊进出口的边辊可以调整，上、下辊盒可通过换辊装置抽出和推入。

(5)主传动装置：由电机、减速箱、联轴器、万向接轴、液压安全联轴器等组成。预矫直机、热矫直机为分组传动，冷矫直机为单辊传动。

1.2 压下装置的主要控制功能

(1)矫直机液压辊缝调节可实现APC功能，根据来自矫直模型的设置信号，在伺服控制系统控制下，主调节缸进行辊缝的准确设定，定位精度可达0.15 mm。

(2)通过分别控制各个压下缸的位置，实现上辊系倾斜控制。

a)上辊横向倾斜调节(如图1所示)，使操作侧和传动侧得到不同的辊缝值。在轧件两边延伸不等的情况下可使用倾斜功能，通过矫直减小轧件两侧的厚度差，达到矫平的效果。

b)上辊纵向倾动调节(如图2所示)，实现自入口至出口矫直辊缝逐渐递增的调节，在入口的1#～3#矫直辊给钢板提供大的矫直曲率，之后矫直曲率逐渐减小，回到弹性变形范围，减少或消除残留应力。该调节功能优点是既保证钢板得到大的矫直变形，同时又可以避免过大的矫直力。

c)压下装置还可以实现快速松卡功能，起到过载保护作用。

1.3 液压弯辊及平衡装置的结构特点与功能实现

1.3.1 液压弯辊装置

(1)由1台弯辊液压缸、缓冲弹簧、左右两半活动上受力架、偏心轴、芯轴、摆杆、拉杆、中间轴等组成。

(2)弯辊液压缸通过弯辊机构推动左右两半活动上受力架绕中间轴转动，与上受力架相连的左右两半上辊座同时转动，使左右两侧的支承辊形成凸起或凹下的形状，实现上辊系的预弯辊动作。

(3)液压弯辊调节，可以补偿矫直辊的挠曲变形，维持恒定辊缝，同时能根据钢板中浪或边浪的特点，相应提供正弯辊(如图3所示)或负弯辊操作，边浪采用正弯辊操作，中浪采用负弯辊操作。

图1 上辊横向倾斜

图2 上辊纵向倾动

图3 液压弯辊调节(正弯)

1.3.2 平衡装置

(1)由固定在机架上的4个液压平衡缸组成。

(2)平衡装置的作用是平衡上辊座装置和上受力架装置的重量，使上辊座装置和上受力架跟随压下缸一同上、下移动，并消除压下缸与上受力架在矫直力方向上的间隙，以免钢板进入矫直机时发生冲击。

1.4 预应力机架

如图4所示为预应力机架示意图。

(1)机架采用预应力框架组合焊接结构，由两个上横梁、两片立柱、一个底座、4根预紧螺杆、8个螺母组成，内侧设有耐磨衬板。

图4 预应力机架

(2)整个机架承受矫直力。机架的组装和预紧是靠4个液压拉伸器通过超高压油泵供给压力油，使4个拉紧螺杆同时受拉，产生弹性伸长，然后拧紧机架上部4个圆螺母而实现机架的组装和预紧。

1.5 边辊升降调节

入口和出口边辊的高度调节，主要控制头、尾板型，可以保证钢板出矫直机时不会出现上弯或下弯现象。比如：钢板头部翘，则入口边辊高度设为负值；钢板尾部翘，则出口边辊高度设为负值。

2 4300 mm矫直机使用与维护问题的分析与处理

2.1 液压安全联轴器的使用问题与对策

该厂3台矫直机(预矫直、热矫直和冷矫直)的主传动分别配置了SR-P254型、SR-P300型和AYL型液压安全联轴器，均由一个双层联结套、剪切管、剪切环及密封组成。结构如图5所示，其工作原理是：通过高压泵给联结套注入压力油，则外层套扩张、膨胀并靠摩擦力与外齿套胀紧，而内层套被向内压缩使内套与轴压紧，这样联轴器就可传递与油压成正比的转矩。当传递的转矩超过预定转矩时，固定在轴上的剪切环与联结套产生相对位移，剪切管的顶端被剪切环剪断，而注入联结套中的压力油立即被卸掉，这时储存在内槽与轴密封之间的润滑油扩散到滑动面上，液压安全联轴器就像滑动轴承那样转动，起到安全保护作用。

图5 液压安全联轴器结构示意图

在运行中，该剪切管曾频繁断裂，既影响设备正常运行又耽误生产。经现场跟踪排查与分析，除了一些生产操作不当的因素外，其主要原因还在于对液压安全联轴器的维护作业要点没有落实到位。为此，整改与规范作业要求如下：

(1)加强压力油注入环节规范作业的监督与管理。

a)更换剪切管，将破损的剪切管移除并对孔进行彻底清洁。密封面必须完全没有污物和其他颗粒，然后方可插入新的剪切管。旋紧剪切管直至触底(装配过程宜使用扭矩扳手，按产品维护手册或规程预紧力执行)。

b)将紧靠加压孔的一个剪切管旋松1/4～1/2圈，使压力油能顺利进入油腔。卸下加油孔的螺塞，旋紧快速接口并连接泵的注油嘴。

c)将油泵入联轴器，直到压力表显示正确压力后，按产品维护手册或规程要求的预紧力小心旋紧剪切管。

d)通过打开泵上的卸载阀降压，待压力达到零时关闭泵上的卸载阀。此时稍等片刻，然后检查泵上的压力表，确认压力必须没有升高。如若升高，则说明剪切管未正确密封座阀；在此种情况下，须重新更换剪切管。重复执行上述步骤。

e)断开泵(并移除快速接口)，重新安装保护塞。

(2)联轴器释放压力后，应尽快停止传动轴系。扭矩调整与重设原则上应依据厂家提供的校准图表，扭矩限制应按最大工作转矩的1.2倍计算。该厂冷矫直机的液压安全联轴器起初执行使用说明书中给出的9个注油压力值(53～73 MPa不等)，这既不方便现场作业与确认，而且设定压力值偏低。经重新核算，将9个液压安全联轴器注油压力值统一设定为90 MPa，便于操作与执行，而且剪切管也不易断裂。

(3)对润滑油的使用实行定期检查与补充(必须每年执行一次润滑油更换或检查)，推荐在发生十次释放后彻底更换润滑油，并按使用说明书要求执行润滑油的加注作业。

2.2 有害间隙的处理与预防

(1)有害间隙的成因与危害：在矫直厚板尤其是在矫直超厚板时，矫直机牌坊及其辊盒出现非正常的晃动和振动，辊盒与辊座间产生的有害间隙(如图6所示)日渐加剧和劣化，导致运行时辊座呈现摆动和跳动现象，影响钢板的矫直工况和效果。

图6 辊盒与辊座间有害间隙

图7 方案1—加垫

图8 方案2—槽口改造加衬板

(2)机架与受力架间隙检查与调整，并更换易损件，使其间隙达到图纸技术要求。

(3)机架拉杆预应力检查与处理。

a)检查基准与作业程序要领：机架拉杆液压螺母打压前检查与确认；液压泵打压，达到要求压力时，测量螺母与框架的间隙，并保压一段时间后释放压力；与原始记录比较，分析螺母与框架的间隙状况；重新打压，更换旧垫片、垫入新垫片，并释放液压压力。

b)预矫直机、热矫直机专业检测与调整项目实施情况(如表1所示)分析：液压螺母实验预紧压力在1000～1060 bar(100～106 MPa)时各螺柱拉杆发生不同程度的形变(0.30～1.30 mm)，从螺柱拉杆拉伸形变量来看，拉杆使用过程中造成拉伸强度发生变化。

c)为保证安全生产，严禁超设计能力、超厚度规格矫直钢板；同时，结合所测得的不同拉伸间隙值，短期制作不同的垫片予以更换，保证在液压螺母预紧压力在1000 bar(100 MPa)时各螺柱拉杆螺母与上框架之间的间隙控制在0.30 mm以内；长期方案是重新制造螺柱拉杆进行更换，以尽可能恢复或提高矫直机主拉杆强度和主机架刚度特性。

表1 机架拉杆预应力检查与检测数据

(4)对矫直机辊盒与相关部件之间的重要接触面、结合面实施精细维护，结合检测数据确定相应方案，消除有害间隙。

a)方案1(如图7所示)：对于辊座与辊盒槽口间隙超出公差范围，尚未存在严重变形、劣化的情况，可采用加垫方式进行处理，消除有害间隙、保证形位偏差达到要求；

b)方案2(如图8所示)：对于辊盒槽口磨损，变形、劣化现象严重，造成辊座与辊盒槽口间隙超出公差范围较大的情况，宜对辊盒槽口进行改造加工，并结合检测数据增设铜衬板。

2.3 辊盒使用维护问题与改进措施

(1)辊盒支承辊卡阻、轴承干摩擦或损坏问题的分析。

出现此类问题时，首先应排查润滑问题，其次是维修过程存在的清洁与防护不到位现象；另外，矫直机弯辊量、辊缝压下量或倾动量时有设置过大，以及辊子修磨与装配精度差易使部分轴承偏载加剧，也是不可忽视的原因，实际发生的案例也已验证：上述三类劣化现象的发生与矫直机辊盒的承载状况和辊面间的接触状况有着规律性的对应关系。

(2)辊面粘钢问题的分析。

a)现场作业有诸多影响因素，比如：翘头钢板会撞击上辊面，扣头钢板会撞击下辊面，钢板翘头+浪形板在矫直过程中会出现打滑或拍打辊面，烂头、烂尾或其他凸痕型钢板表面缺陷易造成辊面受损、划伤，从而发生粘钢现象。

b)辊面粗糙度差是造成辊面粘钢的主要原因之一，其缘由主要表现在：辊子修磨后的粗糙度未达到技术要求；辊子粘钢后现场抛磨工具和手法不当，造成粗糙度越来越差。

c)辊子修磨精度问题，主要包括修磨设备精度差、修磨基准本身或其检测上存在问题等，均会造成辊面周向呈线状的粘钢现象。

d)辊面硬度不达要求或辊面硬度不均匀。

e)前述支承辊轻微卡阻，也易造成工作辊面划伤，从而导致粘钢。

(3)辊面出现裂纹、开裂问题的分析：

a)辊子材质缺陷或机械性能不足、强度低，或局部接触应力高等，均易造成辊面疲劳出现疲劳裂纹。

b)由于辊子备件在制造时热处理淬火后消除应力不充分，在使用过程中条件成熟后随着内应力释放而产生的辊面开裂。

(4)改进与预防措施

a)改善润滑条件：改制支承辊轴承座，增设分配器，消除“一供二”油路油气量分配不均的设计缺陷；加强现场维护作业，辊盒修复后上线服役前须确保具备充裕的预润滑条件，同时结合辊盒使用阶段合理设置油气润滑供油周期和供气压力。

b)改进辊盒维修“磨、修、配”环节：改进装配工装和检测工具，优化修磨工艺和保证修磨精度水平，规范轴承座拆装过程的清洗、防护与保洁工作；同时改进作业前、作业后的检测方式与调整手段，确保检测的准确性和作业精度要求，以稳定和提高维修质量控制水平。