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四辊轧机机架辊改造

2021-12-03

陈颖

(鞍钢教育培训中心,鞍山 114001)

【摘 要】中板线四辊轧机机架辊结构设计存在缺陷,由于工作环境极其恶劣,设备故障率较高。有针对性地进行结构改造后,改善了机架总的负荷条件,改善了轴承的润滑、冷却、防水、防尘性能,提高了机架辊的运行稳定性,降低了设备故障率。

【关键词】四辊轧机;机架辊;中板线

1 设备简介

在大型轧机上,为了能可靠地将轧件送入轧钢机轧辊,要求辊道辊子尽可能地靠近轧辊。为此,在这些轧机机架上,都安装有辊道辐子,这些辐子称为机架辊。

鞍钢中厚板厂中板线四辊轧机在轧辊前后各装设了两个机架辊(如图1所示),它们都由单独的电动机通过万向接轴直接传动。为了使辊子能够承受较大的冲击载荷,采用了实心锻造辊子,辊子轴承采用调心滚子轴承,有一定的调心作用。为了保证机架辊的紧凑性,机架辊的辊距一般较小,采用整体轴承座,机架辊两端的轴承座分别支撑在传动侧和操作侧轧机机架上,辊子由电动机通过齿形联轴节传动。为了方便装拆和减小机架孔尺寸,辊子端的外齿套和传动轴可以轴向移动。当外齿套与内齿套脱离啮合后,外齿套收缩到机架孔内部,进行拆装辊子时就可以不受传动轴影响。

2 存在问题分析

中板线2450四辊轧机于2003年改造,投入运行以后轧机机架辊稳定运行周期较短。机架辊系统的不稳定运行,容易产生较高级别的设备事故,严重影响了轧钢产线的生产组织和产品质量,迫切需要查找原因,进行设备改进。经分析主要原因如下:

(1)轧机机架辊装置承受冲击负荷大。轧机机架辊装置紧贴轧机工作辐安装,轧件从轧辊轧出后轧件头部直接作用于机架辊上,不可避免地会对机架辊产生冲击,而此时轧件后部仍在继续轧制,轧件仍然处于轧辊的夹持状态,轧件在轧制过程中经常出现叩头现象,这就更加大了轧件头部对机架辊的冲击载荷。

机架辊安装在轧机机架内部,在机架辊附近安装有辊系装置、导卫装置、轧辊冷却装置、除鳞装置、工作辊道、轧辊平衡装置和各种介质管线等,留给机架辊的安装空间十分有限,机架辊的辊子布置非常紧凑,使承载能力受限。

在中厚板轧机中,机架辊是轧机中故障率较高的薄弱部位,既要保证机架辊的整体强度,又要兼顾其他部件的合理功能和强度要求,所以,合理利用机架辊位置的有限空间,尽可能提高机架辊整体结构强度,是十分必要的。

(2)斜铁装置固定轧机机架辊的缺陷。在机架辊与轧机牌坊的固定结构中,国内外轧机设计中较多采用在牌坊上预留基座和斜铁安装槽,靠斜铁压紧机架辊轴承座,将机架辊装置紧固到轧机牌坊上。在实际使用中发现该结构具有两个较严重的缺陷,一是斜铁装置占用了两架牌坊之间的有效空间,限制了实际轧制钢板的有效宽度,影响轧机性能。二是轧机机架辊与轧机牌坊不能有效固定。在轧钢过程中机架辊受到钢坯的冲击,机架辊轴承座与轧机牌坊之间不停产生相对运动,加速了机架辊轴承座定位键、底平面等部位和轧机牌坊之间的磨损,缺陷不断劣化。这种相对活动也加速了紧钉斜铁的松动,最终使得机架辊整体的固定效果越来越差,机架辊的窜动量不断增加。这种状态下,机架辊轴承除了要承受轧钢钢坯对机架辊的正常工作载荷,还要承受机架辊轴承座窜动造成的附加载荷,这种载荷的方向和大小很难控制,往往造成机架辊轴承的非正常损坏。

(3)高压水流、高温、粉尘等恶劣的工作环境影响密封、润滑效果,加速轴承失效。机架辊距轧机高压水除鳞较近,经常受到飞溅的高压水流的冲刷,辐子端部密封防水效果难以承受高压水冲刷,经常造成轴承箱进水,加速机架辊轴承损坏。此外,轧机辊身冷却水和机架辊辊身冷却水受高温轧件加热后会产生大量水蒸气,水蒸气进入轴承箱冷却后凝结成液态水,更加速轴承润滑油质的乳化,甚至完全失效,使得轴承在极其恶劣的润滑环境下迅速损坏,造成机架辊事故。此外,轧机在轧制过程中产生的大量烟气灰尘、铁屑等细小的粉尘颗粒会随着烟气和水进入到轴承箱造成润滑油的变质和污染,同样会对机架辊轴承造成磨损,影响使用寿命。

3 改进措施

(1)取消斜铁固定装置,改用分体式滑板装置。中板线四辊轧机改造时,取消了斜铁固定方式,在轧机牌坊机架上安装支座,用螺栓直接将机架辊轴承座与轧机牌坊机架的支座固定(如图2)。取消安装在机架辊轴承座1上部的斜铁固定装置,轧机牌坊上部安装机架辐支座3,整体机架辊装置通过轴承座地脚螺栓2实现机架辊轴承座1与机架辊支座3的可靠固定。实际使用效果很好,克服?斜铁固定方式的诸多弊端。改善了机架辊整体的固定效果,提高了钢坯的有效通过宽度,提高了轧机性能。

对机架辊轴承座和轧机牌坊接触的部位采用分体式滑板方式(见图3)。当轧机牌坊安装尺寸磨损后,可以通过配制滑板定位尺寸的方法满足原始定位精度,一般修复轧机牌坊的技术难度、费用和修复时间都是很高的,在日常使用时一般都难以恢复。相比于更新或修复机架辊轴承箱,采取更换机架辊轴承座下部滑板的方式可以快捷简便地恢复机架辊轴承座与轧机牌坊的安装定位尺寸,也可以防止定位键间隙大造成机架辊装置的窜动量增加,造成磨损缺陷进一步劣化。同时也大大降低了维修费用。

(2)改良机架辊轴承密封,延长轴承寿命。在机架辊轴承损坏事故中,绝大多数是因为轴承箱内部进水和粉尘。改善辐子轴端与轴承箱之间密封装置的密封性能,防止外部水流和粉尘进入轴承,是避免该类事故,延长轴承使用寿命的关键。

改进方案:通过多道阻水、排水和挡水结构,增加轴承箱的防水密封性,减小因进入水和粉尘对轴承使用寿命的影响。在机架辊辊子辊身的端面和密封轴套上各增加一组密封沟,与密封轴承压盖形成两组迷宫式密封结构,阻挡外部水和粉尘进入轴承箱内部,在密封轴承压盖下部第二组迷宫式密封结构后设有排水孔(见图4),用于排出渗漏进入的水,在其后又设有防水密封环用以阻挡水和粉尘的进入。


迷宫式密封结构对阻止高压水冲刷具有良好效果。迷宫式结构可以将高压水减压,这样少量进入到橡胶密封处的水已经没有压力,经过多道密封结构的阻止,进入机架辊轴承箱内部的水和粉尘已经很少。在机架辊轴承的前端设有排水孔,用于排

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