梁小田 鐘良偉 劉青保 侯方羊 劉 翔

(中冶南方(新余)冷軋新材料技術有限公司 新余338025)

【摘要】通過對單機架六輥可逆軋機張力計棍出現的問題分析及優化設計，成功解決了生產中張力計輥輥面覆蓋油泥、異響及軸承溫度偏高等一系列的問題。

【關鍵詞】硅鋼；張力計輥；異響；軸承；溫度

1前言

中冶南方(新余)冷軋新材料技術有限公司(以下簡稱中冶新材)單機架六輥可逆軋機為中國第一套生產高強鋼的國產化小輥徑軋機。是專門為強度高、質量要求高的冷軋高強鋼、硅鋼、不銹鋼等產品開發的特殊軋機，可以有效降低單位寬度軋制壓力和軋輥的接觸應力，有利于高強鋼、硅鋼、不銹鋼等的板形控制，延長軋輥的使用壽命。設計軋制速度可達1000m/min。

2主要參數

2.1 機組型式

單機架六輻可逆式冷軋機。

2.2軋機主傳動

采用全交流電動機傳動，主電動機容量如下：

(1)軋機：5000kWx 1 臺。

(2)卷取機：2700kWx2 臺。

(3)開卷機：550kWx 1臺。

2.3 軋輟尺寸

(1) 工作輥尺寸：?290/?250mm x 1450mm。

(2) 中間輥尺寸：?490/?440mm x 1475mm。

(3)支承輥尺寸：?1200/?1050mmx 1450 mm。

2.4壓下系統

全液壓壓上。

(1) 最大軋制壓力：15 000 kN。

(2)最大軋制力矩:94.73 kN • m。

2.5 彎棍系統

工作棍正負彎輻、中間車昆正彎輻及支承輥平衡。

(1)工作輾正/負彎輻力(單輻單側)：+200/- 100 kN。

(2) 中間輻正彎輻力(單輻單側):550 kN。

(3)支承輥平衡力：450kN。 

2.6軋輾串動系統

中間輥串動，中間輥橫移量330mm。

2.7軋制速度

(1)最大軋制速度：1000m/min。

(2)穿帶速度：30m/min。

(3)加減速度:60m/min/s。

(4)最大開卷速度：600m/min。 

(5)最大卷取速度:1030m/min。 

2.8張力

(1)開卷張力：max 55 kN。

(2)卷取張力：速度800m/min時,maxl90kN。

(3)速度 1030m/min 時，maxl40kN。

2.9 工作棍開口度

20mm(穿帶時)。

2.10液壓系統壓力(泵的出口壓力)

(1)輔助液壓系統壓力：14 MPa。

(2)平衡彎輻系統壓力：28MPa。 

(3)壓下系統壓力：28 MPa。

2.11卷筒直徑

(1) 開卷機卷筒直徑:(漲/縮)?780mm/?690mm (正圓 ?762mm)。

(2)卷取機卷筒直徑：(漲/縮)?508 mm/?483 mm (正圓?08 mm)。

3張力計輻結構

六輥單機架可逆軋機張力計輻，其主要作用是引導帶鋼、保證軋制線標高并進行張力檢測。張力計輥安裝在入口底座上，輥體與帶鋼上表面接觸，為芯軸固定、輻面轉動式結構，軸承安裝在輥面內。張力計輥兩側設有導板以引導帶鋼。兩端軸承座下方安裝ABB張力計。其外形尺寸設計考慮了與軋機出口板形輥的互換性，當出口對應位置的板型輯需要替換時可用入口張力計輥進行臨時替代。

張力計車昆規格為?313mm X 1450mm,選用42CrMo材質，軸承型號為6224-Z(國產)。如圖1所示。

4存在問題及結構分析

張力計輥運行2年多以來，頻繁出現了軸承損壞、異響、軸承壓緊端蓋螺釘全部斷裂、輥面覆蓋厚厚油泥無法根除的問題，這些問題嚴重制約了生產順行。

(1)由于原軋機張力計輥為輾面轉動、輥軸固定結構，生產時金屬變形及金屬與軋輥的摩擦產生變形熱及摩擦熱，使軋輥及鋼帶產生較大的溫升。對軋輥而言，軋輥的輥面溫度過高會引起工作輥淬火層硬度降低，并有可能促使淬火層殘余奧氏體發生分解，使輥面出現附加組織應力，同時輥面溫度過高使冷軋工藝潤滑失效。對帶鋼而言，過高的溫度會使帶鋼產生波浪形，造成板型不良。正常生產帶鋼板面溫度在100-160℃之間，但是在實際生產中帶鋼的溫度很容易超過200℃。

對張力計輥而言，過高的帶鋼溫度傳遞至張力計輥，同樣存在張力計輥面膨脹、出現附加軸向應力等類似軋輥的狀況。

(2)軸承邊部壓緊螺栓及軸承損壞現象及原因分析。實際軋制時,帶鋼產生變形熱及摩擦熱, 部分熱量通過乳化液帶走，但是現場實測帶鋼溫度仍超過140℃，張力計輥輥面長期與超過100℃的帶鋼接觸，軋制熱將在輥面聚集，并傳遞至軸承，輥面溫度120℃，軸承端蓋位置溫度也超過100℃，軸承內部溫度也將超過100℃。軸承溫度長期超過100℃,使軸承潤滑油脂碳化發黑，影響了軸承潤滑脂性能。為保證軋機連續生產，完全拆開進行維護也比較困難，因此，日常維護時只是對潤滑脂進行添加而不進行置換，這樣軸承潤滑得不到根本改善。將國產軸承改換為SKF進口軸承后，油脂發黑碳化問題仍舊存在,影響了軸承使用壽命。另外，原張力計棍結構設計未考慮輥面膨脹對軸承端蓋的影響(見圖1),輥面直接與軸承外圈接觸，當輥面過熱產生軸向膨脹時，軸承端蓋壓緊螺栓承受額外的軸向力，多次出現軸承壓蓋M8壓緊螺栓斷裂、軸承損壞的現象。曾經將M8的軸承邊蓋壓緊螺釘改為M10,但螺釘斷裂、軸承損壞的問題仍然存在。這是張力計車昆時常出現異響的原因之一。

（3）輥面覆蓋油泥現象及原因分析。由于張力計輥輥面本身不可避免存在加工誤差，輥面的膨脹造成張力計輥輥面受熱不均，輥面不同位置膨脹量不同，造成輥面不同位置圓度不同。帶鋼與張力計輥接觸時將會產生微小的相對運動，帶鋼上的油泥由于輥面和帶鋼的相對運動，將油泥粘附在張力計輥上。當輥面不同部位粘附不同厚度的油泥時，輥面上不同位置將存在不同的標高，操作人員觀察板型時并不能反映實際板型，影響對板型的控制，造成操作困難。這也是張力計輥時常岀現異響的另外一個原因。

5優化措施

根據以上分析，張力計輥高速旋轉時出現異響、震動、輥面覆蓋厚重油泥都與張力計輥本身過熱有著密不可分的關系。但是冷軋生產時金屬變形、金屬與軋輥摩擦產生變形熱及摩擦熱傳導至張力計輥是不可避免的，需要做的就是如何將熱量散發出去，使其對設備及生產不產生影響。由于現場位置的限制，現場增加冷卻手段的方式無法實現。所以考慮改變張力計輥結構，如圖2 所示。

新設計的張力計輥采用芯軸與銀身一起轉動的方式,為軸承外置式結構，傳動側軸承通過定距環固定，操作側軸承兩側各預留15mm的軸向移動間隙，用于抵消輥軸受熱膨脹的軸向位移量。另外在輥身操作側和傳動側腹板上各增加4個散熱孔，用于輥身內部散熱，這種結構的優點是軸承不與銀面直接接觸，減少了軋制熱對軸承的直接傳遞，避免了潤滑脂的碳化,散熱孔有利于輥面的熱量發散。操作側軸承兩側預留15mm間隙能使輥面在受熱膨脹及冷態下預留足夠的軸向移動量。

6結論

新張力計輥從設計、制作到最終現場使用歷時半年時間，至本文投稿時已正常使用半年。現場測溫輥面溫度控制在90℃以下，軸承座溫度長期在50℃左右。張力計輥在實際使用中，未出現軸承損壞、異響、輥面覆蓋厚厚的油泥等其他異常情況。前期張力計輥出現的一系列問題得到有效解決。