拉矫机辊盒的设计制造及安装

余鹏 田文罕 李海涛

【摘  要】拉伸弯曲矫直机（下称拉矫机），用于消除卷板带材的双边波浪、单边波浪、中间波浪、两肋波浪、翘曲及瓢曲和潜在板形不良等三维板形缺陷，作为冶金行业精整线上重要的组成设备之一，拉矫机辊盒的结构、辊系的布置形式、支撑辊的选型、辊盒的检修维护方法等，是影响拉矫后板型的重要影响因素。

【关键词】拉矫机;拉伸弯曲矫直机;弯曲辊系;辊盒维护检修

近年来，随着冶金行业的迅速发展，拉矫机的制造厂家也越来越多，拉矫机的结构也越来越多元化，但是辊盒作为拉矫机的核心部件，辊盒的结构、辊系的布置形式、支撑辊的选型、辊盒的检修维护方法等，是拉矫机设计中必须要着重考虑的因素。辊盒的设计不仅要满足拉矫的主要功能，还要考虑整线工艺参数对辊盒进行综合考虑。下面我们以实例对拉矫机弯曲辊盒的结构组成及维修方法进行说明。

1整线工艺参数

钢卷种类：CQ、DQ、DDQ;原料厚度：0.15～1.0mm;原料宽度：800～1250mm;屈服强度：160MPa≤σs≤380MPa;设计工作速度：Max.240m/min。

2辊盒的设计

如图一所示，辊盒采用经典箱式三重辊系结构，辊系由一根工作辊、两根中间辊、三组支撑辊组成，呈金字塔结构布置。

2.1辊架

辊架横截面采用箱式焊接结构，刚性好，抗弯变形能力强。支撑辊固定架焊接在辊架顶面，因为其直接承受支撑辊传递的压应力，所以辊架的实效形式一般表现为支撑辊固定架压溃、变形、严重磨损等。所以应提高支撑辊固定架强度来延长辊架使用寿命。

这里我们选择40Cr锻件调质后焊接在辊架上，然后将粗加工过的辊架固定在龙门铣机床上，将三组支撑辊固定架的V形安装面一次加工而成，保证V形面的一致性。为了降低装配后的累积误差，V形面误差应控制在0.01mm以内。

2.2支撐辊

拉矫机工作辊一般是细长辊，在工作中必须要对工作辊轴向方向进行均布支撑，抵抗工作辊弯曲变形。图一中，三组（每组六个）支撑辊就是对工作辊的基础支撑，支撑辊结构类似于多列滚动体组合轴承，一般由安装轴、辊套、滚动体组件、密封件等组成。

随着冶金行业的发展，支撑辊的种类也越来越多，设计者在支撑辊选型时，应注意以下几点：

1）低速重载的工况，应选择满装滚子（即不含保持架）承受径向载荷结构的支撑辊，这样可以精简辊盒整体结构;

2）高速轻载的工况，应选择带保持架结构支撑辊，并考虑高速运转密封可靠性;

3）单边浪严重等原因造成支撑辊承受较大轴向力时，应选用内部含推力轴承结构的支撑辊;

4）支撑辊应分组安装，每组支撑辊的安装尺寸H值[1]应控制在0.005-0.01mm以内;

支撑辊在辊盒纵向上的布置，要保证第一个支撑辊的左端和最后一个支撑辊的右端距离L1，接近被拉矫板带的最宽板宽Bmax。

2.3工作辊

拉矫机工作辊的直径按公式计算出来的数值只是一个参考范围，原则上辊径越小越好，但是辊径越小，辊子及辊端支撑寿命越短[2]。通常设备厂家根据经验积累，会以板带参数制定相应的辊径选择表，在满足拉矫需求的同时，提高工作辊使用寿命。

一般情况下，工作辊的长度L2≈Bmax+200mm。

工作辊材质一般选用GCr15、9Cr2Mo等轧制圆钢。成品工作辊辊身表面硬度HRC63-65，淬火深度3-5mm。工作辊表面粗糙度Ra0.2，圆柱度和圆度保证在0.01mm以内。

2.4中间辊

拉矫机弯曲工作辊与支撑辊之间一般会增设中间辊，避免工作时，相邻两支撑辊辊套棱边对工作辊造成压痕，反馈到板带上，形成辊印缺陷。

中间辊的长度L3，一般情况下应满足L1≤L3≤L2。

中间辊的材质、加工工艺、装配要求与工作辊相似，但是辊身硬度一般略低于工作辊硬度为HRC62-63。

2.5辊端支撑、辊端支撑套及辊子固定架

辊端支撑和支撑套是工作辊和中间辊两端的支撑零件，通过辊子固定架固定在辊架上，如图二所示：

辊端支撑一端与辊子连接，另一端被辊端支撑套包拢，辊端支撑和辊端支撑套在安装时，轴向和径向都应留有间隙。并且在辊端支撑端部球面位置，辊端支撑套内部镶嵌有硬质合金片或陶瓷片。

辊端支撑主要失效形式为烧死、断裂，造成这种现象的原因有：转速高，温升快，润滑不良;辊端支撑套安装间隙不合适;板带单侧板型差，造成工作辊轴向力偏大;辊端支撑密封失效，造成内部轴承早起磨损;辊端支撑强度不够等。

辊子固定架在设计时，应考虑辊子修磨后通用性，例如φ28的工作辊，使用一段时间后，直径修磨到φ27，此时固定架要能与修磨后工作辊匹配。另外工作辊固定架结构设计要考虑装拆可操作性，尽量满足操作人员能在操作侧进行机上换辊的功能。

3辊盒的装配

由于辊盒属于的金字塔叠加结构，特别是底层的支撑辊数量多，除了正确的安装流程外，对安装人员的装配经验也有一定要求。具体安装步骤如下：

1）将辊端支撑涂上螺纹胶装在工作辊和支撑辊上;

2）将三组支撑辊按组装配在辊架上，然后把两个中间辊自然叠放于支撑辊上;

3）用0.02mm塞尺检查各支撑辊与中间辊间隙，每个支撑辊2/3的辊面与中间辊之间，塞尺不通过方为合格，否则应拆卸支撑辊做相应调整后，重复第（2）步;

4）对中间辊施加一定的压力，推动中间辊，检查各辊子的转动灵活性;

5）将工作辊叠放于两个中间辊之上，对工作辊施加一定的压力，推动工作辊，检查各辊子的转动灵活性;

6）安装辊端支撑套、辊子固定架，保证辊端支撑留有合适间隙;

7）安装辊盒其它附件。

4 辊盒的维护和保养

拉矫机辊盒在使用时，应注意以下几点：

1）定期清理辊盒积灰，检查辊子表面光洁度，清洗辊子上积灰;

2）工作时出现异响、震动时，应及时停机查看;

3）支撑辊磨损后，必须对支撑辊进行按组更换，避免支撑辊安装后受力不均;

4）条件允许的情况下，定时对板带上下表面喷涂清洗剂，提高工作辊使用寿命。

5结语

随着市场多元化的需求，用户对拉矫机功能要求也越来越高，薄厚板、宽窄板的通用性越来越频繁的被业主们提出，特别是高速线上的拉矫机，我们在考虑辊盒刚性的同时，一定要注意窄而薄的板带拉矫时，是否会有打滑的现象发生。对于超过2.5m的宽幅拉矫机，各辊累计在一起的启动力矩是不容小觑的，如何降低启动力矩，是宽幅拉矫机辊盒首要考虑的问题。

参考文献：

[1]朱晋英《多辊轧机背衬轴承和工艺润滑系统分析》[J]冶金设备2014，（216），138-139;

[2]陈龙官 黄伟《冷轧薄钢板精整生产技术》北京冶金工业出版社，2009.3;

作者简介：

余鹏，男，出生日期1990年，籍贯湖北省襄阳市，助理工程师，机械设计制造及自动化本科毕业。

（作者单位：襄阳宇清传动科技有限公司）