热轧卷取机外支撑臂调整检测的优化改进

2024-01-07孟思怡

山西冶金 2023年11期

孟思怡

（河钢集团河钢股份公司，河北邯郸 056000）

0 引言

在现代化热轧带钢生产过程中，卷取机是热轧带钢生产的重要设备，卷筒是热轧卷取机核心部件，卷取机外支撑臂是卷取机的重要组件。热轧卷取机是热轧带钢生产线关键设备之一，位于热轧生产线的尾端，主要作用是将通过精轧的带钢卷取成卷，以便于更好地运输和储存。在卷取过程中，卷筒通过卷取电机、减速机的驱动和助卷辊、夹送辊共同工作，完成带钢卷取工作[1-2]。由于热轧卷取机在热轧生产线上所处环境比较恶劣，正常运转受力比较大，特别是瞬间冲击力更大，容易造成设备故障，影响轧线正常生产。

1 卷取机的结构和工作原理

1.1 卷取机的结构组成

热轧卷取机普遍采用地下布置、全液压式结构，主要由卷筒、张力辊、助卷辊和机架四部分组成，其各部件主要传动方式和结构如下：

1）张力辊的作用是将带钢夹紧并送入卷取机，使带钢头部和带钢尾部与卷取机产生一定的张力，其中张力辊下辊电机由万向联轴器直接传动，张力辊上辊通过减速机和万向联轴器连接传动。

2）3 个助卷辊分别单独由电机通过万向联轴器驱动，助卷辊和成形导板之间采用预应力螺栓连接，带钢入口上导板端部安装有导向辊，助卷辊和导向辊表面堆焊硬质合金，以防止在卷取过程中，带钢表面由于摩擦产生擦伤而影响产品质量。助卷辊驱动液压缸内部安装有位移传感器，以准确测定助卷辊和卷筒之间的间隙，并且通过伺服机构控制助卷辊精准跳过带钢接头，液压缸和助卷辊之间通过销轴连接。

3）卷筒通过电机和变速箱驱动，传统的热轧卷筒普遍采用悬臂式安装，以方便成卷带钢能够从卷筒自由端卸出。在卷取过程中，卷筒要承受带钢的冲击和卷取张力，由于卷筒是悬臂支撑结构，在卷筒自由端容易造成较大的摆动和下垂，使带钢出现质量问题，如产生抽芯、打滑等现象。为避免出现这些现象，在设计卷取机时，在卷筒的自由端设置辅助支撑，即外支撑，以确保卷筒在卷取过程中的水平度以及卷筒和夹送辊之间的水平度，从而有效避免带钢在卷形质量方面出现问题。

3）卷取机机架为整体结构件，通常采用板坯焊接，在卷取机机架上安装有助卷辊轴承座、液压缸支座以及外支撑臂支座等其他相应部件。

1.2 卷取机工作原理

在带钢轧制过程中，当热轧带钢头部离开最后一架精轧机组时，卷取机处于准备工作状态。此时，上张力辊工作，开始按要求压下，控制上张力辊的液压缸依照程序处于位置空置状态，上下两个张力辊之间的间隙大小根据带钢轧制厚度设定。助卷辊围抱卷筒，助卷辊和卷筒之间的间隙厚度也根据带钢精轧后成品厚度而定。

轧制完成后的带钢进入卷取机时，经过前导尺和两侧导板准确导向，在张力辊和卷筒之间形成闭环路径，使热轧带钢沿闭环路径准确导入卷筒。当带钢在卷筒上卷3～5 圈后，带钢在精轧机和卷筒之间存在一定的张力[3]。上张力辊松开，助卷辊打开，轧机和卷取机一起同步加速至正常生产速度，卷取机进入正常卷取状态。当带钢尾部离开最后一架次精轧机时，卷取机进入带钢卷曲收尾状态，轧机和卷取机根据实际轧制速度相应同步降速，3 个助卷辊全部压上，压住外层带钢。当带钢尾端离开最后道次精轧机组时，张力辊重新处在压紧状态，使带钢在张力辊和卷筒之间重新建立起张力。带钢卷取过程中张力的持续存在，可有效避免带钢跑偏、外层松散等质量问题发生。带钢卷取成卷后，助卷辊全部打开，卸卷小车取出钢卷，卷取机进入下一个卷取状态[4]。

2 外支撑臂调整检测改进的背景和原因

2.1 调整检测改进的背景

热轧卷取机外支撑臂是卷取机工作的重要部件，在生产使用一段时间后，由于各部位零件产生磨损，支撑效果受到影响，芯轴支撑轴承及外支撑臂出现左右晃动现象，造成钢卷卷形头部抽芯、打滑、尾部错层等问题，同时芯轴设备事故时有发生。针对上述现象，在以往的测量调整中，多次利用传统的塞尺测量间隙法（德国西马克外方专家进行设备安装时采用的调整方法）进行外支撑臂调整，不仅没有解决外支撑臂左右晃动问题，而且使芯轴支撑轴承也产生扭动，钢卷卷形头部抽芯、打滑及尾部错层问题和芯轴设备事故也时有发生[5]。为了解决上述问题，在检修时邀请西马克技术人员进行测量调整（采用塞尺测量间隙法），对3 台卷取机外支撑臂进行了更换，但使用2 个月后，外支撑臂依然无法有效支撑。随后再次邀请西马克技术人员进行调整（塞尺测量间隙法），但上述问题依然没有得到有效解决。

2.2 外支撑臂跳帧检测改进的原因

以上情况说明，传统的塞尺测量间隙调整法仅适用于新设备支撑臂的调整。随着零部件的磨损，传统的塞尺测量间隙调整法已不能满足现场要求，主要有两个方面原因：

1）虽然外支撑臂轴承座在静态下与轴承间隙相符合，轴承座圆心与芯轴保持在同一中心线上，但在使用时支撑轴承及外支撑臂依然晃动，这是因为在调整时没有有效抵消零部件的磨损量，外支撑臂无法夹紧支撑轴承所致；

2）芯轴支撑轴承产生扭动是因为外支撑臂虽然夹紧轴承，有效抵消了零部件的磨损量，但是外支撑臂上轴承座圆心偏离芯轴中心线（不对中）或两个外支撑臂夹紧支撑轴承时左右不对称，无法有效保证外支撑臂上的支撑轴承座圆心与芯轴中心线在一个水平线上。

卷取机外支撑臂调整后需要满足以下条件：抵消外支撑臂零部件的磨损量；具有足够支撑轴承夹紧力；外支撑臂轴承座圆心与芯轴必须对中；两个支撑臂必须左右对称且保证外支撑臂上的轴承座圆心与芯轴中心线在一个水平线上。综上分析可知，必须采用新的调整方法才能满足使用要求。

3 外支撑臂调整检测改进措施

采用双百分表测量调整卷取机外支撑，卷取机外支撑臂简图如图1 所示。

图1 卷取机外支撑臂简图

具体操作要点如下：

1）检查并固定外支撑油缸，确保油缸座在正常工作状态下无间隙。

2）调整支撑油缸连接头，使6 个销轴在同一水平，并确保偏心销轴a 在中间位置。

3）在过芯轴支撑轴承圆心出口侧水平和垂直方向外圆最高点，分别放置1 个百分表（见图2），打开外支撑臂A，锁定安全销，检测外支撑臂B 相对于轴承座的水平位移和高度偏差，调整偏心轴，使外支撑臂B 推动芯轴支撑轴承水平向外支撑臂A 方向位移0.30～0.35 mm，并保证外支撑臂上的支撑轴承座圆心与芯轴中心线在一个水平线上。

图2 百分表放置位置

4）在过芯轴支撑轴承圆心入口侧（与外支撑臂B相反）水平和垂直方向外圆最高点，分别放置1 个百分表，打开外支撑臂B，锁定安全销，检测外支撑臂A相对于轴承座的水平位移和高度偏差，调整偏心轴，使外支撑臂A 推动芯轴支撑轴承水平向外支撑臂B方向位移0.30～0.35 mm，并保证外支撑臂上的支撑轴承座圆心与芯轴中心线在一个水平线上。

通过双百分表测量法调整与传统的塞尺测量间隙调整相比，双百分表测量法具有以下特点：通过推动芯轴支撑轴承位移0.30～0.35 mm；有效抵消零部件的磨损量;外支撑臂A、B 抱住芯轴支撑轴承后，使两侧位移量相互抵消，外支撑臂支撑轴承座圆心与芯轴中心线重合，达到对中要求；保证外支撑臂上的支撑轴承座圆心与芯轴中心线在一个水平线上且左右对称，与支撑轴承形成过盈配合，达到使用夹紧力要求，做到有效强力支撑。

4 改进效果

通过与同样生产线的生产单位进行沟通交流，并对具体测量调整情况进行了解，在外支撑臂零部件磨损后，有的生产单位依然采用塞尺测量间隙调整法进行调整，但均无明显效果，芯轴支撑轴承及外支撑臂左右晃动问题没有得到有效解决。有的生产单位是对外支撑臂上的支撑轴承座进行在线人工补焊，然后通过打磨以抵消外支撑臂磨损量来解决此问题，但晃动问题也没有得到解决；而河钢在实施双百分表测量法操作后，芯轴支撑轴承及本体使用寿命由常规的6 个月增加到了10～13 个月，有效地提高了产品质量和生产效率。