热连轧机精轧活套辊断裂研究与改进

吴昊

摘要：在热轧厂的运行中， 经常会面临着精轧机活套辊断裂的故障问题，一旦无法得到及时的调整，就会导致设备出现严重的故障问题，同时在生产稳定性也收到直接的影响。在一些机架间带钢张力的设定过程中，需要进行技术方面的限制。在本文的分析中， 就针对热连轧机精轧活套辊断裂研究与改进进行详细阐述。

关键字：热连轧机;精轧活辊;工业生产

引言：精轧机活套，是一种在热连轧机运行过程中，十分重要的一个调节装置，在现阶段的使用中，基本上使用的都是低惯量液压活套，同时在轧机活套的设置过程中，都会将其安装到相邻的轧机之间，并让液压缸进行驱动。其中为了保障活套的响应速度，一般情况下都会在活套辊当中，使用中空薄壁的方式，进行结构方面的设计。其次，伴随着扎线产品的品种不断扩展，以及对工艺方面的优化处理方式，也相应的让轧机间的带钢张力设置中，也会发生一定的改变。

1 精轧机活套设备

活套是一种在热连轧机运行中，十分重要的一个组成部分，在设计的过程中，安装在了精轧机组的机架当中。在运行中，主要起到对金属流量变化的缓冲效果，对控制进行时间的调整，避免在设备运行中，出现迭进钢的情况。其次，是在运行中，可以对不同的机架的轧制速度，进行稳定的调整，这样就可以保持在一个连轧的常数当中。在各项工艺参数的出现波动的情况下，就能够及时的发出信号和命令，以此进行针对性的调整。带钢在一定范围内，始终保持在与合理的恒定小张力下，就可以最大程度上避免由于张力过大，而导致出现缩颈的情况，进而导致宽度无法出现均匀，或者出现拉断的情况[1]。

精轧机的活套的设计中，基本上由活套液压缸、活套架以及活套辊所构成。在进行设备的运行中，活套液压缸机，基本上都会使用低磨损的设计方式，这样可以最大程度上降低液压缸所出现的运行摩擦力。其次，在活套架的设计中，海货利用镂空花架的设计方式，这样让活套辊位置，使用空心薄壁辊，在能够形成较强的设备强度的同时，也可以降低自身的重量，这样在设备转动的过程中，便可以最大程度上避免转动惯量，对设备所造成的直接影响[2]。

2 精轧活套断裂故障分析

2.1 精轧活套断裂统计

在长期的运行过程中，发现在出现的全部7次故障当中，所出现的断裂问题，基本上都是在前部机架位置所出现的断裂故障问题，并集中在轴颈的位置上，同时在对断裂的外观进行检查中，发现基本上都保持一致。在这样的故障出现之后，就会导致机械设备无法顺利的运行下去，这样机器停机所造成的延迟，使得对生产造成了直接的影响。其次，在工艺的张力方面，始终无法得到良好的设置。另外，在活套的频繁断裂问题发生之后，已经相应的成为了制约轧制生产线发展的重要影响因素[3]。

2.2 活套辊断裂

在现阶段在进行精轧机活套频繁断裂的故障分析过程中，对断口进行外观的分析后发现，主要是由于在运行的过程中，受到较大的弯矩，这样就会导致出现了直观性的断裂问题。因此，在进行分析的过程中，就需要全面对辊道进行受力以及材质方面的深入分析。

2.2.1 活套辊材质与探伤

进行分析的过程中，活套辊是一个经过多次修复和完善的备件，在使用的过程中，经常会出现疲劳损坏的问题，在进行活套的断裂分析中，主要位于设备的内部，同时对于辊颈进行了状态方面的分析之后，就使得辊道在进行处理的过程中，对其解体的位置进行深入探伤分析后，发现并没有明显的缺陷。

2.2.2 活套辊受力分析

进行分析的过程中，由于受到轧制工艺方面的调整，使得对于带钢張力，进行了一定的调整，而在带钢张力值的处理中，从原本的10MPa，提升到了18MPa之间。在活套辊本体上，也出现了受力程度的提升。在活套辊的主要设计中，需要将其当做平衡机架的带钢张力的平衡处理，其次还需要加强对受力以及带钢张力的分析。

在忽视带钢重力的影响， 以及对活套辊闸摩擦力的影响情况下，就可以基于带钢张力的形式，对活套所造成的压力，形成一个特定的公式。

在这样的分析模式下，为了进一步的对活套的强度进行验证，就需要利用有限元的分析方式，对辊身的总体强度进行分析，以此可以得到相应的计算结果，同时从受力条件、参数设计等诸多方面，进行多方面的受力情况的分析，这样就可以最大程度上保障涉及的过程中，充分的保障实际的受力数据得到良好采集。

通过上述的分析后发现，在当下带钢张力得到调整之后，在活套辊颈位置上，最大张力高达365.21MPa的程度，因此这样的张力情况，远远大于活套材质的屈服极限。同时，还会出现一定程度上，带载瞬间出现钢张力大于材料屈服极限的情况，因此在这样的模拟分析下，发现与实际的断裂情况基本上保持一致。另外，还需要在进行计算分析的过程中，还要对带钢重力以及摩擦力，进行针对性的分析，加上带钢冲击所造成的影响，一定程度上，会比活套的承载能力要大。

在综合考虑之后，使得明确出，在进行运行的过程中，对带钢张力进行了系统性的分析，通过增加之后，让机架位置上的活套，承载了较大的张力，因此就会导致在长期使用状态下，始终无法得到良好的解决，进而让应力远远的大于活套的自身屈服极限，这样直接导致了辊颈位置上，出现了较为严重的损伤缺陷性问题，进而造成了多次的断裂。

3 活套辊设备强度优化

基于出现得断裂问题，需要能够对活套辊进行优化以及调整，但是出于活套辊原材料方面的屈服强度的考量，发现抗拉强度上比较低，这样就需要充分的保障在保障整体强度提升的情况下，还要满足工艺设定的张力方面的要求，以此进行针对性的优化与改进。例如，首先需要对活套的材质进行更换。在轴头的材质选择上，需要从原本的Q345B，转变为超高强度材质，这样能够就可以有效的让材料从原本的屈服强度，得到十分有效的提升，其次也相应的让材料的力学性能，得到良好的优化，最大程度上提升设备的稳定性以及效果。

在为了避免活套轴头的水空直径的处理中，可以将原本的45mm的直径，将其降低为40mm 的程度，其次还需要在结构化的调整过程中，全面的提升结构的性能，这样就可以保障在未来进行运行的过程中，最大程度上满足设备运行的相关要求。在这样的改进之后，使得对设备进行详细的核试验分析，在完成了相应试验之后，并没有发现相同的故障问题，同时对设备进行探伤处理之后，也并没有发现在设备上的明显损伤问题。

对于这样的活套辊受到较大的弯矩之后，使得辊颈的最大应力上，基本上可以得到良好的处理，让其可以经受住长期重复性的使用。其次，在进行长期使用的过程中，也经常会出现辊道的疲劳损坏，同时也是造成活套辊出现断裂问题的关键所在。通过对有限元的分析之后，也相应的明确出在在进行优化过程中的要点，这种对材料以及设备的优化方式，在日后的使用中，也得到了较为全面的检验，符合当下对于热连轧机的运行要求，是一个科学合理的优化以及处理的方式，满足相关设备的使用需求。

总结：综上所述，在热连轧机的运行中，活套管的稳定性，成为了轧机运行的关键所在，为了有效的处理好日常运行环节所出现的各种问题，就需要积极的保障在实际运行中，能够最大程度上避免受到其他因素的影响，而是形成较强的运行稳定性。

参考文献：

[1]吴中梁，陈民.济钢1700mm热连轧机精轧主令控制系统[J].山东冶金，2019，38（02）：51-53.

[2]王敏，周敏，耿卫国，张新庆.热连轧机精轧油膜轴承失效分析及改进措施[J].河南冶金，2019，21（06）：48-50.

[3]杨志洪.1580mm热连轧机精轧支承辊新材料研制[J].大型铸锻件，2019（05）：9-12+16.