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新形勢棒線材工藝裝備技術(shù)高質(zhì)量智能發(fā)展

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2024-06-14  作者:強建明  瀏覽次數(shù):2510
 
核心提示:摘 要:本文介紹了一種棒線材精軋機(jī)組輥環(huán)(即軋輥)孔型加工在線檢測技術(shù),與傳統(tǒng)加工檢測技術(shù)對比,具有數(shù)字、智能、節(jié)能減排的優(yōu)勢;做到高精度、高效率的綠色加工,生 產(chǎn)應(yīng)用具有很大的綜合效益,在國內(nèi)棒線軋制行業(yè)具有示范作用。 關(guān)鍵詞 : 輥環(huán);孔型;檢測;精軋機(jī)
 新形勢棒線材工藝裝備技術(shù)高質(zhì)量智能發(fā)展

強建明

上海懌天機(jī)械有限公司

摘 要:本文介紹了一種棒線材精軋機(jī)組輥環(huán)(即軋輥)孔型加工在線檢測技術(shù),與傳統(tǒng)加工檢測技術(shù)對比,具有數(shù)字、智能、節(jié)能減排的優(yōu)勢;做到高精度、高效率的綠色加工,生 產(chǎn)應(yīng)用具有很大的綜合效益,在國內(nèi)棒線軋制行業(yè)具有示范作用。

關(guān)鍵詞 : 輥環(huán);孔型;檢測;精軋機(jī)

1 前言

目前國內(nèi)鋼鐵棒線軋制生產(chǎn)線約為500 余條,產(chǎn)能約 2 億噸,其中高速線材精軋機(jī)組軋制線速度已經(jīng)超過 120m/s(相當(dāng)于高鐵 432km/h 行駛速度)。高速線材精軋機(jī)組是高度機(jī)械化、高度自動化、生產(chǎn)效率很高的生產(chǎn)線,由多對互成 90°布置的輥環(huán)凹R圓弧槽組成 的孔型對棒線軋件進(jìn)行軋制。輥環(huán)的安裝一般不允許使用墊片等手段“湊合”。

高速有規(guī)律軋制是靠軋機(jī)和工藝裝備的高精度來保證的,輥環(huán)作為棒線精軋機(jī)組的核心工藝件,通常采用碳化鎢(WC)工藝件,通常采用碳化鎢、高耐磨性、高彈性模量等特性的環(huán)形合金材料,具有壽命長、成本低的特點,軋制產(chǎn)品尺寸精度高、表面質(zhì)量優(yōu)良,可以極大降低工人勞動強度,提高生產(chǎn)效率;輥環(huán)的加工精度決定棒線精軋機(jī)組的軋制速度與軋件質(zhì)量。

2 輥環(huán)工作原理

高速兩輥線材精軋機(jī)組輥環(huán)是懸臂式成對使用,輥環(huán)靠錐套漲緊安裝在精軋機(jī)輥軸上,安裝上輥環(huán)的精軋機(jī)組軋制穩(wěn)定要滿足三個條件:

圖片1 

圖片2 

首先,輥環(huán)的制作精度要滿足工藝設(shè)計 (圖1)要求;才能在輥軸上安裝滿足裝配精度要求,其內(nèi)徑中心線要與錐套、輥軸中心線同心,組合后靠錐套漲緊組裝在輥軸上,不能松動。

其次,輥環(huán)凹 R 圓弧槽的加工通常采用成型金剛石砂輪磨(或車)削(見圖 3-1、3-2、3-3),工藝和規(guī)格尺寸精度要滿足工藝設(shè)計(圖2)要求。

再者,輥環(huán)在輥軸安裝完成后,工藝精度調(diào)整要求前、后精軋機(jī)組上、下輥環(huán)凹 R 圓弧槽組成的孔型中心與軋制中心始終保持一致,即兩個中心理論上重合,才能滿足精軋機(jī)組高速軋制穩(wěn)定要求;其中軋制中心是精軋機(jī)組出廠時標(biāo)定的工藝基準(zhǔn),工藝基準(zhǔn)理論上是個定值;上、下輥環(huán)凹 R 圓弧槽組成的孔型工藝基準(zhǔn)與輥環(huán)的磨(或車)削加工和組合裝配有關(guān)系,目前工藝精度只是借助光學(xué)儀器憑經(jīng)驗肉眼估判上、下輥環(huán)凹R圓弧槽組成的孔型輪廓(見圖 8)粗略調(diào)整。輥環(huán)在工藝精度調(diào)整完成后,保證前后精軋機(jī)組高速運行的穩(wěn)定,前提要通過磨(或車)削加工的凹R圓弧槽組成截面(即孔型規(guī)格)的棒線軋件金屬秒流量相等,即 Q(金屬秒流量)=Fi(軋件的截面積) X Ui(軋件線速度)。

圖片3 

其中,輥環(huán)凹 R 圓弧槽的工藝及規(guī)格尺寸精度是輥環(huán)磨(或車)削加工檢測的重點,在磨(或車)削過程中要多次測量校對。線材(軋件)成品是由精軋機(jī)組輥環(huán)凹R圓弧槽組成的孔型直接軋制而成,若是輥環(huán)及凹 R 圓弧槽精度與工藝設(shè)計(見圖1、2)要求誤差不能精確判斷,軋制出的線材(軋件)尺寸必然無律波動。通常線材(軋件)在軋制一定的數(shù)量后,輥環(huán)凹 R 圓弧槽的磨損會導(dǎo)致不能繼續(xù)軋制,需拆卸下輥環(huán)重新修磨,換上磨(或車)削好凹 R 圓弧槽的輥環(huán)上精軋機(jī)組。

3 輥環(huán)傳統(tǒng)加工與測量

3.1 影響精度的因素分析

圖片4 

國內(nèi)鋼鐵棒線精軋機(jī)組輥環(huán)凹 R 圓弧槽加工方式基本選用成型金剛石砂輪磨削,金剛石砂輪磨損程度和輥環(huán)凹 R 輪廓槽的尺寸檢測采用投影放大或凹、凸 R 槽廓成型樣板副對;(見圖 4)是以輥環(huán)外徑和端面為基準(zhǔn),肉眼觀測凸 R 圓弧輪廓樣板與凹 R 圓弧槽的縫隙估得凹 R 圓弧槽對稱中心至輥環(huán)端面的數(shù)據(jù),況且樣板本身有誤差,易造成修磨同規(guī)格外徑、不同 R 值輥環(huán)凹 R 圓弧槽的對稱中心至端面的工藝參數(shù)不一致; (見圖 5)是以輥環(huán)外徑為基準(zhǔn),肉眼觀測百分表探頭與凹 R 圓弧槽接觸的數(shù)據(jù),況且檢測凹 R 圓弧槽深器具本身有誤差,易造成檢測同規(guī)格外徑、相同 R 值輥環(huán)凹 R 圓弧槽深的工藝參數(shù)不一致。輥環(huán)外徑和凹 R 圓弧 R 值尺寸檢測采用常規(guī)量具加樣板副對檢測法,R 值尺寸精度在 0.05mm ~0.20mm 之間波動。

凹 R 圓弧槽精度一致是精軋機(jī)組實現(xiàn)軋件無扭軋制的關(guān)鍵因素,目前棒線軋制凹 R 圓弧槽在成型金剛石砂輪凸 R 圓弧輪廓精度達(dá)到工藝設(shè)計(見圖 2)要求的前提下,磨削加工檢測一致性產(chǎn)生偏差的因素有二個:(一)凹 R 圓弧槽的工藝精度是以輥環(huán)外徑為基準(zhǔn)測量,應(yīng)以凹 R 圓弧槽中心為基準(zhǔn),檢測與工藝基準(zhǔn)不一致;(二) 凹 R 圓弧槽的工藝及規(guī)格尺寸精度是以凹凸 R 圓弧槽廊樣板(見圖 7)副對手工測量,肉眼估測,檢測器具及人為因素較大。由于凹 R 圓弧槽精度存在差異,造成上、下輥環(huán)凹 R 圓弧槽工藝基準(zhǔn)(見圖 8)不易對中,導(dǎo)致棒線精軋機(jī)組在高速軋制中振動大,增大棒線軋件在精軋機(jī)組間無律抖動,增大輥環(huán)等相關(guān)零部件消耗,增加噸鋼軋制成本。

3.2 磨削粉塵

傳統(tǒng)輥環(huán)配套的磨削裝備無完善的防塵措施,加工金剛石砂輪和輥環(huán)全過程中產(chǎn)生大量粉塵彌漫在整個生產(chǎn)場所;特別是碳化鎢硬質(zhì)合金粉塵為重金屬,顆粒大于 3.2µm,比重約為 15.63g/cm,粘附力強,可導(dǎo)致人體肺通氣功能下降,危害遠(yuǎn)超 PM2.5。

操作人員在金剛石砂輪與輥環(huán)修磨“對刀”過程中是采用凹、凸 R 圓弧槽廓樣板(見圖4),以(見圖 6)的方式手動移動磨床砂輪 X、Z 軸(砂輪中心線與修待磨輥環(huán)中心線在磨床 Y軸是同一水平高度),肉眼觀察金剛石砂輪與輥環(huán)接觸火花判定磨削啟始點,易吸入粉塵,危及人體健康。

4 輥環(huán)磨削在線檢測

4.1 新技術(shù)特點

輥環(huán)凹 R 圓弧槽精度是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ),也是影響精軋機(jī)組穩(wěn)定生產(chǎn)的基本條件。

一種成型磨削輥環(huán)凹 R 圓弧槽加工在線檢測技術(shù)工藝出現(xiàn),解決了現(xiàn)有成型磨削裝備的難點。

首先,成型磨削裝備配置凹 R 圓弧檢測系統(tǒng)可以檢測輥環(huán)和金剛石砂輪的外徑及砂輪凸R 圓弧輪廓圓心坐標(biāo),代替了人工測量,改變現(xiàn)有的磨削裝備輥環(huán)和金剛石砂輪的外徑尺寸檢測采用通用量具、孔型尺寸采用(圖 6)凹凸 R 圓弧槽廓樣板副對肉眼估值,不能確定成型金剛石砂輪凸 R 圓弧輪廓圓心坐標(biāo),導(dǎo)致輥環(huán)凹 R 圓弧槽檢測與工藝基準(zhǔn)不一致的現(xiàn)狀。

其次,凹 R 圓弧檢測系統(tǒng)與電控系統(tǒng)互聯(lián),參照(圖 1、2)輥環(huán)工藝圖中外徑尺寸、凹 R 圓弧槽工藝參數(shù)確定其在磨削裝備上的坐標(biāo),自動移動 X 、Z 軸,實現(xiàn)智能“對刀”加工。

最后,凹 R 圓弧檢測系統(tǒng)對加工完畢的輥環(huán)進(jìn)行檢測,將(圖 1、2)輥環(huán)工藝圖中外徑尺寸、凹 R 圓弧槽工藝參數(shù)(H1 或 H2±0.01mm 與 S-0.076)及規(guī)格參數(shù)(R 的大小、R的形狀)對應(yīng)的數(shù)據(jù)儲存至電腦,改變了(操作人員)采用凹凸 R 圓弧槽廓樣板(見圖 7)副對手工測量和記錄。

另外,成型金剛石砂輪修磨輥環(huán)凹 R 圓弧槽時,磨削裝備凹 R 圓弧檢測系統(tǒng)檢測凹 R 圓弧槽軋制痕跡,數(shù)字判斷輥環(huán)凹 R 圓弧槽的工藝基準(zhǔn)組裝精度,改變調(diào)整人員在精軋機(jī)組換裝輥環(huán)、調(diào)整孔型工藝基準(zhǔn)精度只是借助光學(xué)儀器憑經(jīng)驗肉眼估判精軋機(jī)組輥環(huán)組成的凹 R 圓弧槽孔型輪廓,人為估判凹 R 圓弧槽孔型磨損程度的現(xiàn)狀。

4.2 效果對比分析

輥環(huán)上、下凹 R 圓弧槽組成的孔型中心(見圖 8)與軋制線工藝基準(zhǔn)始終保持一致是精軋機(jī)組軋制時棒線軋件無扭軋制的關(guān)鍵因素。若是精軋機(jī)組精度調(diào)整不能精確判斷凹 R 圓弧槽的工藝基準(zhǔn)狀況,則導(dǎo)致軋機(jī)微張力調(diào)整無律可尋。

圖片5 

成型金剛石砂輪磨削新技術(shù)利于輥環(huán)加工時操作人員數(shù)字管理,解決了輥環(huán)凹 R 圓弧槽加工檢測與工藝基準(zhǔn)一致課題,利于輥環(huán)重復(fù)修磨精度一致,利于上下輥間的工藝基準(zhǔn)調(diào)整有律可尋,使得兩輥(見圖 8)或三輥棒線精軋機(jī)組高速運行穩(wěn)定,降低精軋機(jī)組高速運行時噪音,使得棒線軋件形狀有質(zhì)的提升。

成型金剛石砂輪磨削新技術(shù)可以閉環(huán)方式控制修磨輥環(huán)凹 R 圓弧槽,兼有高精度測量系統(tǒng),能夠檢測碳化鎢(WC)輥環(huán)凹 R 槽的輪廓尺寸、位置、形狀,做到智能加工,實現(xiàn)輥環(huán)全程精度與消耗數(shù)字管理。

5 結(jié)束語

成型金剛石砂輪磨削新技術(shù)裝備配置空氣凈化系統(tǒng)和磨削液過濾系統(tǒng),具有節(jié)能環(huán)保高效的磨削工藝,提高了輥環(huán)配置的數(shù)字化,降低了輥環(huán)及相關(guān)零部件成本,科學(xué)性管理精軋機(jī)配套生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。

 
 
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