热轧卷取机卷筒维护要点分析

2023-05-12孟思怡

山西冶金 2023年10期

孟思怡

（河钢集团河钢股份，河北邯郸 056000）

0 引言

热轧卷取机是热轧生产线的主要设备，其作用是将经精轧完成之后的带钢卷取成卷，便于带钢的储存和运输。热轧卷筒是卷取机最重要的部件，对带钢成形的好坏，生产质量和生产效率的高低具有决定性的作用。目前，国内外热轧卷筒普遍采用连杆—柱塞斜楔式结构，该种型式已广泛应用于热轧生产线上，其结构设计合理，工作性能可靠稳定。但卷筒长期工作在高温、高速条件下，且负荷高、冲击力大，环境相对恶劣。因此，对卷筒进行维护尤为重要。只有积极开展针对性的卷筒维护工作，才能保证卷取机正常生产，有效延长卷筒使用周期，提高热轧生产线的产品质量和工作效率。

1 热轧卷筒机械结构和工作原理

1.1 卷筒结构组成

卷筒种类较多，目前，国内外热轧卷筒普遍采用连杆—柱塞斜楔式结构。卷筒主要由空心主轴、棱锥芯轴、连杆、柱塞、扇形板、涨缩油缸和联轴器等部分组成[1-2]。空心主轴内部有轴向贯通孔和径向贯通孔，棱锥芯轴安装在轴向孔内，能够在空心轴内沿轴向自由移动。空心主轴传动侧和涨缩油缸连接，棱锥芯轴在卷筒操作侧方向设置有多节棱锥面，棱锥面和空心主轴径向孔内柱塞的斜面接触。棱锥芯轴传动侧通过联轴器与油缸连接，并随涨缩油缸在空心主轴径向孔中沿轴线进行往复运动。卷筒扇形板通过连杆机构和棱锥芯轴接连，扇形板底部平面与柱塞相连，柱塞在棱锥芯轴运动带动下沿径向往复带动扇形板涨缩。

1.2 卷筒工作原理

卷取机在卷取过程中,卷筒在电机、减速机的带动下高速旋转。棱锥芯轴在油缸的驱动下，在空心轴内向传动侧移动，棱锥芯轴左端的楔形面推动柱塞向外移，柱塞外端面推动扇形板向外扩张（即卷筒涨开）。当卷筒的直径涨大到设定值时，在3 个助卷辊的共同作用下，卷取机运转卷取带钢。当带钢缠绕卷取3～5 圈后，助卷辊全部打开，楔形拉杆在液压油缸的驱动下继续沿径向向外移动，卷筒完成二次扩张。此时，带钢已被卷紧，卷筒按正常速度卷取带钢，并和最后道次精轧机建立起相对稳定的卷取张力。当整卷带钢完成卷取,卷取机停止工作,卷筒停止运转。棱锥芯轴在涨缩油缸的驱动下，沿空心主轴内部轴向通孔向操作侧方向移动，柱塞在棱锥芯轴作用下向内移动，楔形芯轴通过连杆拉动扇形板向内收缩，卷筒直径缩至卸卷状态，开始卸卷。

2 热轧卷筒维护要点分析

2.1 卷筒轴承维护

由于热轧卷筒处在高温、高速条件下，承受负荷高、冲击力大，环境恶劣，容易造成轴承损坏、抱死等情况。目前，热轧卷筒采用三点支撑，卷筒活动支承中心线由于受较大冲击力影响，可能存在支撑轴承中心和卷筒中心不在同一条中心线上的现象，造成卷筒的轴承预载力严重超限，影响轴承使用寿命[3]。热轧卷筒总共装配3 盘轴承，其中：在卷筒操作侧装配1 盘双列圆锥滚子轴承，作为卷筒的辅助支撑。在卷筒传动侧装配2 盘双列圆锥滚子轴承，作为卷筒的主支撑。

2.1.1 卷取机操作侧轴承维护

操作侧轴承由两组活动支撑固定，其相应维护要点如下：

1）保证操作侧轴承和两个支承臂的间隙符合相关标准，可有效避免轴承受到径向力作用。如果轴承受到的径向力相对较大，轴承的径向游隙相对变小，容易发生轴承抱死现象。正常工作情况下，水平偏心销需要旋转3.75°，保证在水平方向的偏心量为4 mm，垂直偏心销也要相应旋转3.75°，在垂直方向保证偏心量为4 mm。

2）此轴承通常设置为手动润滑，加油周期为1 个月左右，加油量为1 L。在手动加油过程中，由于卷取机需要持续水冷却，要注意观察轴承是否有进水现象。一旦发现轴承进水，为避免轴承出现异常情况，在下一个定期检修周期必须更换此卷筒。

2.1.2 卷取机传动侧轴承维护

传动侧轴承共安装2 盘，设计可同时装2 盘轴承的一体化轴承座，通过8 条预紧螺栓固定在卷取机的机架上，卷筒主要由传动侧轴承支撑。

1）传动侧轴承采用集中润滑，需每星期定时检查干油分配器的供油情况，并对轴承温度情况进行监控，避免轴承抱死，造成生产设备事故。

2）由于卷筒承受的负荷高，冲击力大，为避免设备事故发生，需要定期检查轴承座安装螺栓的预紧力。检查过程中，依据预紧螺栓使用相关标准，利用液压力矩扳手对螺栓的预紧力进行检查、调整。

2.2 卷筒扇形板维护

扇形板通过连杆机构与棱锥芯轴连接，为保证扇形板涨缩平稳，每块扇形板与棱锥芯轴有3 个柱塞相连。

1）扇形板在卷取机卸卷工作完成后，原本和高温带钢紧密接触并受到一定约束的扇形板突然被卷取机的冷却水冷却，由于内部热应力的作用，在扇形板表面很容易产生龟裂现象。为降本增效，提高扇形板的使用寿命，需要根据现场的实际情况，持续改进优化卷筒和助卷辊冷却水的水量，在卷取机交替使用过程中，要对扇形板持续冷却，以增加冷却时间，确保扇形板得到充分冷却，尽可能降低内部热应力作用，避免扇形板表面产生龟裂。

2）为确保卷取过程中助卷辊和卷筒不发生碰撞，要定期检测调整卷筒和助卷辊的平行度，平行度误差标准≤0.2 mm，并且要着重注意调整助卷辊和卷筒间隙，在卷筒缩径位置，标准调整范围为5 mm±2 mm。

3）扇形板是由销轴通过螺栓和棱锥芯轴连接的，为防止螺母由于受频繁的冲击力而松动，固定螺母必须在拧紧后再进行焊接加固。因此，需要定期检查固定螺母，检查焊口是否存在隐患，是否有裂纹、开焊等现象。如果一块扇形板的2 个螺母焊口同时开焊，容易造成销轴窜动，出现扇形板脱落等现象，导致重大设备事故出现。

2.3 卷筒信号板维护

热轧卷筒的涨径是由信号板通过超声波传感器反馈至电控系统，信号板平面度的质量直接影响伺服系统的控制精度。因此，其平面度要作为重点维护项目，在检修维护过程中，应根据实际情况进行调整。平面度安装要求在0.5 mm 以内。带钢生产过程中，要密切关注信号板和连接体螺栓连接情况，对连接体固定螺栓的紧固情况也要给以重点关注。

2.4 卷筒柱塞维护

卷筒内部柱塞的下表面是楔形的，通过棱锥芯轴在空心主轴内沿轴向往返直线移动来控制扇形板的涨缩，实现卷筒的涨缩[4]。柱塞内安装有张力弹簧，其主要作用是有效消除棱锥芯轴和扇形板的机械间隙，如果弹簧失效，会造成扇形板在运转过程中不能到达最大涨开位置，导致扇形板在卷筒和末架精轧机建立张力的过程不能发挥应有的作用，影响卷取质量。

1）柱塞的下楔形面和棱锥芯轴的表面采用干油润滑，考虑到此部位润滑的重要性，单独设立了1台集中干油泵进行卷筒润滑。日常维护的过程中,要重点关注此干油系统的工作情况，观察干油系统润滑是否正常。

2）合理选用柱塞内弹簧。由于生产现场条件有限，现场不具备更换弹簧条件，在卷筒定期修复时，要特别强调弹簧的选用，尽可能选用进口优质弹簧，这样才能保证弹簧质量，提高卷筒修复质量，有效延长卷筒的使用周期。

2.5 卷筒润滑维护

热轧卷筒滑动接触面润滑十分重要，其润滑系统运行状况，直接影响着卷筒运行状态和使用寿命。滑移表面缺少润滑脂时，将造成表面磨损加速，从而导致滑动表面之间的间隙增大，进而影响卷筒胀缩的精度，甚至影响卷筒正常运转。

热轧卷筒的润滑部位除轴承和柱塞的下楔形面要重点关注外，其他几个具有相对滑移的接触面也要给予重视，一是扇形板导向面，二是空心主轴轴向通孔和径向通孔，三是棱锥芯轴的楔形滑移面。维护时主要检查滑移表面润滑情况，润滑系统干油分配器及管路是否存在内部堵塞或泄露现象，并对润滑油用量进行合理分析，以避免油路堵塞或干油分配器不工作，造成滑动表面缺少润滑，以及由于润滑系统泄漏而造成系统油压不足，达不到润滑效果。