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軸承知識

淺談矯直機的應用及改進

2020-05-26
黃強,張惠
(江陰興澄特種鋼鐵有限公司,江蘇江陰 214400)
  摘 要:介紹了某鋼廠四重九輥式全液壓矯直機的設備結構、技術特點,其特點確保了鋼板獲得最佳的矯直平直度及較小的殘余應力。同時對現階段矯直機在應用實踐中出現的安全聯軸器切斷、輥系及機架輥等故障進行分析并逐一改進和優化。改進后增加了設備的作業率,減少了工人勞動強度,降低了備品備件的消耗,提高了經濟效益,希望為中厚板廠矯直機的應用實踐提供一些借鑒經驗。
  關鍵詞:四重九輥矯直機;安全聯軸器;輥系;改進
  0 前言
  某鋼廠為加大產品結構的調整,提高產品檔次,于2007年開始建設特種鋼板工程。矯直機作為中厚板質量保證的一個重要環節的設備,決定著產品的交貨質量,特別是對具有高附加值的中厚板具有十分重要的作用。該矯直機是由達涅利借鑒了國內外先進矯直機的經驗而設計制造,為四重九輥式全液壓可逆式,代表著當今先進技術水平,其特點確保了鋼板獲得最佳的矯直平直度及較小的殘余應力。
  矯直機主要由本體與傳動部分組成,其中任何環節出現故障都會影響整體設備的運行。該矯直機自投入使用以來,由于其使用環境的特點以及設計制造不周全等原因,時常出現安全聯軸器剪斷、輥系問題引起的一系列設備生產故障,造成了設備損壞,影響了正常生產,甚至引起產品質量問題。通過現階段應用實踐對上述故障進行分析并逐一進行了改進優化,取得預期效果。
  1 設備結構、技術特點
  矯直機主要由本體部分、傳動系統組成。本體部分主要包括預應力框架、彎輥系統、液壓輥縫調節系統、入口出口邊輥調節系統、換輥系統等;傳動系統包括主電機、減速分配箱、萬向接軸等。
  彎輥系統主要是彎輥缸與彎輥框架(水冷)組成。彎輥框架分為左右兩部分,底部有回轉鉸接點,彎輥缸通過偏心軸使彎輥框架左右兩部分繞著鉸接點轉動,使彎輥框架左右兩部分的底面形成一定的夾角,再由彎輥框架、支承輥傳遞實現上工作輥系的彎曲并得到輥縫凸度形狀,實現彎輥功能。
  輥縫調節系統主要通過4個主壓下缸和4個平衡缸共同作用實現輥縫調節。主壓下缸通過電氣、液壓的自動控制實現自動輥縫調節及工作輥的前后傾動和左右傾斜的調節。
  傳動系統包括2臺主電機、1臺減速分配箱及萬向接軸、安全聯軸器組成。為了避免傳動系統因過載而破壞,在減速分配箱輸出軸(大扭矩部位)與萬向接軸之間安裝有安全聯軸器。
  矯直機工作輥內部冷卻以及彎輥框架的內冷可以防止該部件工作時過熱,避免影響矯直輥縫精度。工作輥和支承輥軸承均為滾動軸承。徑向密封以防止污物和水的侵入。以上軸承潤滑均為油氣潤滑。
  矯直機是采用交變彎曲變形矯平軋件的輥式矯直機。軋件在輥式矯直機中經過檢錯排列矯直輥的多次反向彎曲,軋件在縱向斷面的表面到中性層間的各層不斷拉伸收縮產生一定比例的塑性變形,軋件縱向方向上長度較短或繃得較緊的部分得到拉伸,同時軋件的原始曲率逐漸減小直至矯平,最終得到軋件理想的平直度。
  該矯直機采用了一些非常重要的矯直功能,主要有輥縫液壓自動調節、正負彎輥、前后傾動、左右傾斜等,大大改善了矯直質量,提高了鋼板平直度,使鋼板獲得最佳的矯直平直度及較小的殘余應力。
  2 安全聯軸器脫開后相關問題的改進
  矯直機為保護傳動系統在超負荷運轉下的安全,在減速分配箱輸出軸與萬向接軸間安裝了9個安全聯軸器該裝置的脫開側與非脫開側之間的間隙借助液壓脹緊,通過摩擦力實現兩側(輸出軸與接軸)的同步運轉。安全聯軸器具體結構見圖1。
 
  安全聯軸器是由一個雙層套筒4、安全銷3、剪切環2、密封6組成。其工作原理是通過高壓泵給雙層套筒4注入壓力油,則外層套筒擴脹并靠摩擦力與5連接件脹緊,而內側套筒被向內側壓縮使內套與軸1壓緊,這樣安全聯軸器就可以傳遞與油壓成正比的扭矩。
  根據目前市場需要,鋼板生產多為小批量多品種,加上新產品的開發,這就對矯直機提出了更高的要求,也客觀上增加矯直機工作條件的多樣性。生產中經常出現萬向接軸承受負荷超過設定的極限,導致脫開側與非脫開側之間產生相對運動,圓周方向上4個液壓安全銷被切斷,從而導致兩側之間產生間隙,使得減速分配箱輸出軸側與工作輥側脫開,實現了對接軸和減速分配箱的保護,避免了接軸和箱體內部結構的損壞。但同時也帶來了一系列問題:
  首先,一旦過載脫開矯直輥在無動力的狀態下依靠慣性(鋼板的帶動及各種摩擦力的綜合作用)運轉,直至停止,未脫開的矯直輥及接軸負載會突增而造成機械疲勞損傷。
  其次,由于脫開的矯直輥在未脫開的矯直輥的帶動下繼續運轉。這種運轉來源于慣性及鋼板間的摩擦力的作用,當這種作用力不足以帶動已脫開的矯直輥時,輥面與鋼板間就會發生相對運動,產生打滑現象,造成了輥面的劃傷,導致磨削量的增加,影響效益。
  最后,經常切斷安全銷的數量較多,在恢復安全聯軸器功能是費時費力,同時頻繁的切斷安全銷對剪切環造成了一定程度的損壞,無形中縮短了安全聯軸器使用時間,這些都增加了維修時間和維護備件成本;針對上述問題,我們做了如下改進:
  (1)與電氣人員合作,運用反光原理,安裝了一套簡易的檢測裝置,即在每個安全聯軸器圓周方向安裝有四個小鋼板及各一套接近開關,正常情況下安全聯軸器每轉動一圈,接近開關接受4次信號形成正常掃描周期。一旦出現安全銷切斷或其它異常情況,在接到掃描異常信號后在短時間內(由原來人為反應時間幾秒鐘提高到140ms左右)迅速切斷動力源,同時液壓壓下系統快速卸壓,輥縫打開,最大可能的避免了上述前兩個問題的發生,而且該裝置運行比較穩定,使用以來減少了設備備件的損耗,避免了鋼板表面質量問題的發生。
  (2)對標挖潛。查閱核實相關技術資料,安全聯軸器目前打壓后承受的扭矩為90KN.M,而萬向接軸與矯直輥的額定扭矩還有一定富余量,通過適當增大打壓壓力(提高到95KN.M)提高安全聯軸器所承受的扭矩,使安全銷切斷的事故發生次數減少約75%。
  (3)修改安全聯軸器相關部件。原來每套安全聯軸器圓周方向上共有4個安全銷,在切斷后需要全部更換。考慮到安全聯軸器的原理特點,安全銷只要有其中1個剪短便能實現相關功能,故對安全聯軸器進行改造。改造后在圓周方向上只留1個安全銷,其余改為高度較小的堵頭,在切斷后只需更換1個安全銷。事實證明這樣既省時又省力,減少了熱停工時間,最大化減小對生產的影響。
  3 矯直輥系、機架輥的相關問題及改進
  矯直機矯直鋼板的溫度時常在650℃~800℃之間甚至更高,高溫矯直不可避免,這樣的設備運行環境條件會引起一些問題。
  3.1 機架輥冷卻
  為減少高溫的影響就是對機架輥、工作輥進行強制冷卻。前面已經敘述工作輥的冷卻方式是內冷,能滿足要求。恰恰是機架輥冷卻是輥身外冷,而由于在設計時的忽視,該冷卻水雖是濁環水卻但與前面的設備共用一套水系統,不能保證在矯直機工作時有濁水供應,時間稍長,會對機架輥產生熱變形,影響鋼板矯直時的咬入或矯直出板。
  針對上述情況,利用原有管線對該濁水系統進行改造。由于只有在鋼板矯直時噴水,用水量較小,故考慮把原來的供水改接為凈水供水,而后通過收集這些落水到濁水池。改進后在矯直時機架輥的冷卻水不受前面設備互不干涉,較好地及時保護了機架輥,較好地提高了生產效率。
  3.2 吹掃裝置
  由于支承輥的輥身的材質硬度較工作輥輥面硬度略大,在矯直鋼板過程中,工作輥把氧化鐵皮帶起進入支承輥與工作輥中間,氧化鐵皮被支承輥壓入到工作輥輥身上,造成工作輥輥面粘附,會嚴重影響鋼板表面質量。針對上述情況,在矯直機入口設置了一套壓縮空氣吹掃裝置,有效改善了待矯鋼板在進入矯直機前鋼板上表面氧化鐵皮附著情況,從而較好的保護了工作輥輥身,避免了鋼板表面質量的產生,減少了工人勞動強度,提高了鋼板質量,減少了企業相關損失。同時只產生較小溫降,不會影響鋼板矯直質量。
  4 結語
  全液壓九輥矯直機作為改善板形的關鍵設備,其特點使其具備了輥縫自動調節、液壓彎輥、傾動、傾斜等多種矯直功能,適應各種板形的矯直,保障了鋼板矯直平直度要求。在現階段對矯直機在應用實踐中的出現的安全聯軸器切斷、輥系問題等引起一些設備生產故障進行了一系列改進,提高了設備作業率,降低了故障時間,節省了備件消耗費用(約費用15萬元/年),實現了矯直機的高效運行,取得了良好的經濟效益。同時希望這些改進能為中厚板廠矯直機的應用提供了一些借鑒經驗。
  參考文獻:
  [1]崔風平等.中厚板生產與質量控制[M].冶金工業出版社,2008.
  [2]鄒家祥.軋鋼機械[M].冶金工業出版社,1999.
 來源:《山東工業技術》2015年22期
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