待發(fā)表冷軋酸軋聯(lián)合機(jī)組軋機(jī)測(cè)張輥壩輥改造

1、柳鋼冷軋酸軋聯(lián)合機(jī)組軋機(jī)測(cè)張輥、壩輥改造劉南劭 張棟梁 唐水清（柳鋼冷軋板帶廠廣西柳州鋼鐵（集團(tuán)）公司）摘要 ：文章分析了柳鋼冷軋生產(chǎn)線酸洗聯(lián)合機(jī)組測(cè)張輥、壩輥原設(shè)計(jì)及軸承的存在的問題及原因，對(duì)輥?zhàn)虞S承、軸頭及軸承座側(cè)測(cè)張輥、壩輥進(jìn)行了改造，在最小改造的成本最低的基礎(chǔ)上取得了顯著的效果及經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞 ：測(cè)張輥；壩輥；軸承1一、前言柳鋼冷軋板帶廠酸軋聯(lián)合機(jī)組于2008年9月竣工投產(chǎn)，采用了紊流酸洗與5機(jī)架連軋技術(shù)。連軋機(jī)組的大體基本組成基本為：軋機(jī)入口張力輥、5機(jī)架連軋機(jī)、測(cè)張輥、壩輥、測(cè)厚儀、板型儀、出口夾送輥、出口轉(zhuǎn)向輥、CARROUSEL張力卷曲機(jī)。冷軋廠產(chǎn)量酸軋機(jī)組從最初的每月幾千噸

2、每月，到現(xiàn)在每月十二萬噸以上，隨著產(chǎn)量的提升及酸軋機(jī)組速度的不斷提高，軋機(jī)間測(cè)張輥、壩輥的存在陸續(xù)暴漏出問題陸續(xù)暴露出來，多數(shù)為軸承內(nèi)圈保持架損壞后導(dǎo)致軸承抱死，輥?zhàn)庸收掀骄幚砥骄鶗r(shí)長(zhǎng)100分鐘/根，嚴(yán)重影響了冷軋作業(yè)率的提高及產(chǎn)品的質(zhì)量（一般軸承抱死后即伴隨帶鋼被輥面劃傷）。為解決此該問題，對(duì)測(cè)張輥、壩輥結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造改進(jìn)。二、測(cè)張輥、壩輥分布布置及受力分析2.1（一）測(cè)張輥及壩輥布置測(cè)張輥及壩輥布置如圖1所示，測(cè)張輥、壩輥一共有9根，均為自由輥，輥身直徑為275280mm，輥身長(zhǎng)度1550mm，分別其分布在為F1軋機(jī)入口側(cè)測(cè)張輥1根，F(xiàn)2F1至F4出口測(cè)張輥及壩輥各1根。其中位于帶鋼下方

3、即為的測(cè)張輥共5根，輥身的上表面標(biāo)高高于軋制線高度10mm，兩端軸承座下均安裝有壓力傳感器，用于測(cè)量帶鋼的張力值；位于其余帶鋼上方其余輥?zhàn)拥臑閴屋伖?根，由兩個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，在軋制時(shí)壩輥壓下以使帶鋼與測(cè)張輥形成足夠大的包角，以獲取可靠的帶鋼張力值的數(shù)據(jù)供機(jī)組使用，同時(shí)也起到阻擋乳化液進(jìn)入下一個(gè)機(jī)架的作用。圖1 測(cè)張輥、壩輥分布布置圖2.2（二）測(cè)張輥、壩輥受力分析5架軋機(jī)均為64輥軋機(jī)，分別為2個(gè)工作輥和2個(gè)支撐輥，（6輥軋機(jī)怎么才4個(gè)輥？）工作輥帶彎輥功能。測(cè)張輥、壩輥?zhàn)罡咿D(zhuǎn)速約為1000m/min，軋機(jī)間最大帶鋼張力理論值為1000KN，試機(jī)實(shí)際工作張力值在700KN以下。三3、測(cè)張輥、壩輥

4、原設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及輥?zhàn)訐p壞原因分析測(cè)張輥、壩輥結(jié)構(gòu)如圖2所示，軸承安裝形式為一側(cè)為定死端固定端？，一側(cè)為游動(dòng)活動(dòng)游動(dòng)端；，即一端軸承的內(nèi)、外圈均作雙向固定，限制了軸的雙向移動(dòng)；而另一端軸承內(nèi)圈雙向固定，外圈兩側(cè)都不固定，當(dāng)軸伸長(zhǎng)或縮短時(shí)，外圈可在座孔內(nèi)作軸向游動(dòng)，且軸承內(nèi)圈均軸端螺母固定。均由軸端鎖母固定在輥身上。輥?zhàn)訐p壞的主要原因?yàn)槭禽S承抱死保持架損壞（這與前言中“保持架損壞后導(dǎo)致軸承抱死”表達(dá)不一，要統(tǒng)一。是否改為“輥?zhàn)訐p壞的主要原因是軸承內(nèi)圈保持架損壞導(dǎo)致軸承抱死”），因一端為由于固定端所有軸向力由它承受的軸向力最大，所以輥?zhàn)訐p壞的多為定死固定端的軸承。五連軋機(jī)軋制過程中為無頭連續(xù)軋制，測(cè)

5、張輥、和壩輥轉(zhuǎn)速高、承載大且使用頻率高，再加上輥?zhàn)影惭b時(shí)存在的軸線與軋制軋機(jī)線垂直度的存在安裝誤差，及帶鋼本身的浪形，均使得輥?zhàn)釉谲堉七^程中承受很大的軸向力。而軸承安裝形式?jīng)Q定固定端軸承承受的軸向力相對(duì)較大，當(dāng)軸向力大于軸承的載荷設(shè)計(jì)值時(shí)，軸承內(nèi)圈保持架損壞，軸承抱死。因此，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)張輥或壩輥非正常下線維修時(shí)多為固定端的軸承損壞引起。而每次拆開軸承座檢查分析后軸承損壞情況，其原因來分析都是軸承在大的軸向力作用下軸承因內(nèi)圈與外圈均被固定死，當(dāng)軸向力大到極限載荷時(shí)保持架斷裂，軸承抱死。圖2 測(cè)張輥、壩輥結(jié)構(gòu)（請(qǐng)把CAD原圖的尺寸標(biāo)注和序號(hào)放大后再復(fù)制過來，看清楚為止）4四、測(cè)張輥、壩輥改造內(nèi)容針對(duì)上

6、述測(cè)張輥及壩輥軸承易損壞問題，對(duì)測(cè)張輥、壩輥軸承、軸承座進(jìn)行了變更改造，主要內(nèi)容如下：（1）、1.軸承選型考慮到測(cè)張輥、壩輥要承受較大的軸向力，但而目前輥?zhàn)邮褂玫妮S承現(xiàn)有21314E無法達(dá)到滿足受力要求，為了增加軸承的軸向承載力又，且考慮變更更換周期及成本，根據(jù)安裝尺寸，決定選用22314E軸承來替代21314E軸承，。經(jīng)過計(jì)算，在滿足轉(zhuǎn)速等工況及外部條件下，有效的地提高了輥?zhàn)虞S承的各項(xiàng)承載能力，改造計(jì)算過程如下：表1 改造前后的兩種軸承性能對(duì)比軸承型號(hào)名稱疲勞負(fù)荷極限KN動(dòng)態(tài)載荷KN靜態(tài)載荷KN參考轉(zhuǎn)速r/min極限轉(zhuǎn)速r/min21314E球面輥?zhàn)虞S承34.5285325400056002

7、2314E球面輥?zhàn)虞S承4540043034004500從表1可以看出，軸承變更后兩種軸承除轉(zhuǎn)速有所下降外其他參數(shù)都有所增加，而軸承22314E具體能否達(dá)到滿足使用要求可以由公式（1）計(jì)算其線速度：(1)式中D為輥?zhàn)又睆?80mm、V為軸承參考轉(zhuǎn)速3400r/mm，經(jīng)計(jì)算得到軸承22314E的參考線速度為S為2989m/min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于機(jī)組設(shè)計(jì)出口最大速度1300m/min。軸向載荷能力方面可以參考公式（2）：（2）式中Fap=最大軸向載荷KN、，B=軸承寬度mm、，d=軸承內(nèi)徑mm。由此可知軸承22314E21314E與22314E在內(nèi)外徑相同的情況下，改造后軸向載荷的變化取決于軸承寬度的變化

8、，寬度上21314E為35mm而22314為51mm，因此，改造后軸承寬度增加了45.7，即改造后比改造前所能軸承能承受的軸向載荷整整增大了45.7%。（2）、2.軸頭改造為節(jié)約成本，只對(duì)輥?zhàn)拥妮S頭和軸承座進(jìn)行改造。因改造后軸承寬度由原來的35mm變?yōu)?1mm，為節(jié)約成本，在原來輥?zhàn)虞伾聿蛔兊那闆r下，只將必須將軸頭長(zhǎng)度加長(zhǎng)由原來的51mm增加到67mm，才能滿足裝配要求。輥?zhàn)虞S頭加長(zhǎng)尺寸前后變化見圖3。a）修改前尺寸 b）修改后尺寸圖3 改造前后軸頭尺寸對(duì)比（3）3.軸承座改造更換輥?zhàn)虞S承型號(hào)后，由于軸承只是寬度增加了16mm，其余尺寸均未發(fā)生改變，且輥?zhàn)尤砸惭b在原來的底座上（輥?zhàn)影惭b尺寸1

9、671mm不變），必須要對(duì)軸承座進(jìn)行相應(yīng)的改造。由于更換軸承只是軸承寬度增加16mm，其余尺寸均未發(fā)生改變，因此，只需要增加軸承座的軸向長(zhǎng)度寬度16mm 16mm即可，軸承座的透蓋及悶蓋的尺寸不需要改動(dòng)，改動(dòng)量較小。、因21314E與22314E軸承內(nèi)外徑均未發(fā)生改變，只是寬度增加，所以利用原來的透蓋及悶蓋，為使軸承座改造后能正常地安裝在原來的底座上，將軸承座軸向長(zhǎng)度增加的16mm在透蓋一側(cè)（還是悶蓋一側(cè)？），使得軸承座底座固定螺孔位置向內(nèi)側(cè)偏心。（后面這句表達(dá)有些歧義：是軸承座螺孔位置還是軸承座底座螺孔位置向內(nèi)側(cè)偏心？?jī)?nèi)側(cè)指的是軸承座內(nèi)側(cè)嗎？或者后面這句不要，前面已經(jīng)表達(dá)清楚了）另外加工軸承

10、座變寬后為使能正常安裝在原底座上，軸承座底座固定螺孔位置向內(nèi)側(cè)偏心。改造前后的軸承座尺寸變化見如圖4所示、圖5。圖4 改造前后軸承座尺寸圖5 改造后軸承座尺寸5五、 改造效果因整個(gè)改造過程對(duì)輥身及輥軸設(shè)備安裝均未作出大的改動(dòng)，且多數(shù)零配件仍能使用原用原來的配件改造之前的，所以改造成本低廉。改造后輥?zhàn)痈鼡Q周期由原來的1個(gè)月增加到3個(gè)月，使每根輥?zhàn)拥倪^鋼量從原來的每月約10萬噸增長(zhǎng)到現(xiàn)在每月約30萬噸。全年按全年120萬噸產(chǎn)量計(jì)算的話，改造前每根測(cè)張輥、壩輥需要更換12次，每次需要4個(gè)鉗工工作兩小時(shí)。改造后每根測(cè)張輥、壩輥只需更換4次，。因此，經(jīng)計(jì)算，全年可節(jié)約軸承成本約（共9根測(cè)張輥、壩輥）0.1×（12-4）×2×9=14.4萬元，節(jié)約工時(shí)約4×2×（12-4）×9=576小時(shí)。且改造后大幅減少了軸承在線損壞次數(shù)，全年減少了由于輥?zhàn)訐p壞造成協(xié)議卷的數(shù)量約（）100卷（原來每次測(cè)張輥、壩輥在線損壞可能會(huì)造成23卷鋼被判協(xié)議卷），同時(shí)全年減少非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間。降低故障時(shí)間和換輥時(shí)間約（60）h，按目前冷板平均價(jià)格4500（元/噸）計(jì)算，全年可多生產(chǎn)鋼板約（）1.3萬噸，增加產(chǎn)值近產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益（）5800萬元（120÷365÷24×故障和換輥時(shí)間×價(jià)格，算式不用寫）