棒材轧线传动设备常见故障分析

2022-06-04马彦平

山西冶金 2022年2期

高磊，马彦平，王利

（新疆昆玉钢铁有限公司，新疆伊犁 833200）

新疆昆玉钢铁有限公司轧钢厂全连轧100 万t棒材生产线于2011 年6 月开始工程设计，编制设备技术规格书，2011 年11 月设备订货，2012 年7 月份进行土建钢结构施工、设备安装，2013 年7 月投产，1 个月达产达效。主轧线共布置有18 架轧机，所有轧机均为平立交错、全连轧、短应力线、高刚度轧机。其中，粗轧机6 架（1H～6V），辊径Φ680mm～Φ580mm，中轧8 架（7H～14V）,辊径450 mm，15～18 架为4架精轧机组（15H，16H/V，17H，18H/V），辊径350 mm，全线布置了3 台平立转换轧机。1H 粗轧件前配置夹送辊，夹送辊的作用是对轧件进行夹送，使轧件顺利咬入1 号轧机。全线优化布置了3 台启停时飞剪。

1～12 架粗中轧减速机的轧机与减速机之间采用十字头式万向连接轴连接。13～18 架为鼓形齿式（俗称葫芦头）连接轴，规格为365 mm。万向式连接轴的优点：接轴允许倾角大，寿命长，更换效率高，维护量低；缺点是因传动间隙大造成高转速情况下用在平轧机上振动大，扁头套损坏频繁。葫芦头式接轴的优点是：允许倾角小，在高低速工况下均运行平稳，振动小；缺点：用到立轧机上时，与减速机相连的葫芦头易损坏，寿命短，维修工作量大。

主轧减速机为硬齿面减速机，齿轮采用渗碳钢，齿部表面淬火磨齿加工，机壳为钢板组合焊接加工而成。其中，14 H/V、16 H/V、18 H/V 平立转换轧机的减速机为双速比的减速机，通过拨叉进行换挡，以实现主电机一定转速范围内（此范围内输出扭矩和功率较大），轧机生产大小不同规格时对轧辊转速的要求。

全线共布置了3 台启停式飞剪，其中，1 号飞剪布置在粗轧机与中轧机之间，承担轧件切头和事故碎断工作，2 号飞剪布置在中轧机与预精轧机之间，承担轧件切头尾和事故碎断工作。2 号飞剪在回转过程中，存在加速、剪切、制动、回位等四个过程，剪臂上的剪刃在剪切轧件时，其剪切速度必须大于轧件的运行速度，剪刃的剪切速度与轧件速度的比值称为超前率（也称超前量），轧件规格的不同，超前量的设定略有不同。3 号飞剪布置在成品轧机后，承担倍尺分段工作。

1 棒线主轧传动设备常见故障及分析

1）轧机减速机、联合齿轮箱轴承损坏、齿轮损坏故障，主要有：粗中轧4V、7H 减速机轴承损坏、低速大齿轮断齿故障，一级螺旋齿轮损坏故障；昆玉17架、18 架换挡减速机轴断故障，故障处理过程：生产线正常过钢中，17 架、18 架轧机突然失速，停机拆解检查，减速机齿轮轴断裂，通过更改生产工艺，将前面架次不用的同类型换挡减速机拆解出齿轮轴或整体更换损坏的减速机进行替代，临时应付生产。

2）成品轧机（18H/V）离合器对中性差，合不上故障。故障现象：18 架平立转换轧机在立式轧机状态需要换辊时和品种切换时，需要立式转平式或者平式转立式，离合器开合较为频繁，平立转换后机架定位发生变化，常发生离合器不对中问题。特别是生产大规格产品（单线生产品种）时，18 架处于立式状态，更换轧机时需要立式转平式，开合离合器时耗时长，影响车间正常生产，离合器对中过程中，内齿圈与外齿圈是否对中难以检测，只能靠合离合器来判断，易造成齿受撞击变形，此故障属于频发故障。

3）2 号飞剪带头故障。所谓飞剪带头，是指飞剪剪掉轧件头部后，头部上翻，落到轧件上，随轧件一起进入下个道次的轧机，造成下道次轧机堆钢故障。统计某一年，曾发2 号带头故障20 多次，平均每月造成轧废2 支，造成停轧故障30 min 左右，对车间的生产影响较大。在处理带头过程中，人与红钢接触较近，存在安全伤害危险。因此找出真正原因加以解决，成为当务之急。

2 解决措施

多年来，对此类故障认真分析原因，从技术创新、设备革新方面入手，制定了如下解决措施，对以上故障逐一进行消除。

粗轧减速机轴承、齿轮损坏故障损坏后，由于前6 个轧制道次不可或缺，无法甩开轧机进行生产，处理不及时，容易形成事故。

2.1 粗中轧减速机轴承损坏、低速大齿轮断齿故障分析

因轧线减速机承受的载荷巨大，轴承设计要求为外国著名品牌，轴承采购渠道有问题，无法证明是外国原装进口，轴承质量差，造成齿轮轴轴承内外圈过早磨损、轴承游隙变大超标准[1]，进而造成齿轮轴径向跳动大，造成与之相啮合的大齿轮啮合接触面积减少，轮齿局部载荷过大，造成齿面因挤压而剥落损坏。今后避免措施：轴承供应部门要完善招投标制度，采购外国原装轴承，需附报关单，对出事故的轴承供货中间商建立淘汰机制；周期性地对粗中轧减速机开窥视孔盖检查，对齿轮和轴承的状态进行确认，发现断裂前兆及时进行处理。

2.2 平轧减速机一级轴轴承的选用

平轧减速机一级轴轴承选用有问题，特别表现在7H 减速机上，小齿轴两盘轴承选用双列调心短圆柱滚子轴承，这种轴承能补偿轴的弯曲变形，但是承受轴向负荷的能力不大，由于轧机减速机齿轮为斜齿轮，重负载下，小齿轴承受很大的轴向力，造成了一轴输入定位轴承保持架的破裂。采取将7H 减速机一轴（输入轴）轴承改为双列向心圆锥滚子轴承，另一端（闷盖端）不改，将双列向心圆锥滚子轴承安装并调整好轴向游隙后，能承受很大的轴向力、径向力，解决了这一问题。

2.3 螺旋齿轮损坏故障螺旋齿轮损坏故障分析

减速机一二级的螺旋伞齿轮装配调整不合理，是造成本次螺伞损坏的直接原因。解决措施：利用岗位练兵、技术比武的手段，提高维修工螺伞调整的技巧和经验，螺伞调整过程中，采用红丹粉涂抹到啮合面上，计算齿轮的啮合面积，单个齿的啮合面积要不低于齿面总面积60%，如果达不到，通过在螺伞齿轮轴轴承定位侧增减调整垫的办法来解决。

2.4 17 架、18 架换挡减速机轴断原因分析

齿轮轴的设计原因所致，轴的设计强度不足，安全系数不够，分析是由于厂家对轧机减速机、联合齿轮箱设计缺陷造成了轴的断裂。解决措施：将17 架、18 架轧机减速机的高速齿轮轴改为件一根整体轴，锻件加工，合理确定轴上键槽尺寸，避免尖角锐角在轴上出现[2]，改进后的齿轴如图1 所示。

图1 改进后的齿轴图（mm）

2.5 成品轧机（18H/V）离合器故障原因分析

通过对平立转换轧机机架的定位结构形式仔细研究分析，在原来靠导轮支撑，滑道定位块和机架锁紧缸定位的基础上，机架两侧增加液压辅助定位系统，保证了离合器对中快速调整和辅助定位。

利用大项修时机更换磨损、变形的旋转框架及底座，更换滑道里的托轮部套，重新调整旋转框架轧机的标高、锥箱输入轴与变速箱输出轴的同轴度。

2 号飞剪带头故障、原因分析及解决措施：

1）前后导槽的形状的大小、高度位置的不合适，对带头有重要影响。特别是前导槽口的形状尺寸和高度不合适，易造成轧件在通过飞剪时不稳定，造成切头飞行下落的轨迹不稳定，易造成带头。解决措施：对飞剪前后导槽喇叭口的形状、大小进行优化，将前导槽靠近剪刃的导槽出口改小，导槽与下面的腿部支座采用4 个螺栓连接，导槽高度可调，确保无论是生产大小规格材时，轧件实际的中心线高度在轧制线上，确保剪切时上下剪刃同时接触轧件，确保剪切过程的稳定性。

2）超前量设定不合理，会造成飞剪带头。解决办法：研究飞剪位置控制的控制过程，优化停止位置角度，根据飞剪位置控制机理合理设定超前系数，将超前西数设定在1.07%～1.08%之间，在1.08%为最佳。

3）飞剪剪前辊道的辊子磨损、卡阻，前后导槽的磨损、高度位置不合适。解决办法：将飞剪前磨损严重的辊子全部更换，禁止焊辊面，确保轧机在辊道里运行的稳定性。