浅谈矫直机的应用及改进

发布时间：2019-11-26 浏览次数：1138

　　摘　要：介绍了某钢厂四重九辊式全液压矫直机的设备结构、技术特点，其特点确保了钢板获得Z佳的矫直平直度及较小的残余应力。同时对现阶段矫直机在应用实践中出现的安全联轴器切断、辊系及机架辊等故障进行分析并逐一改进和优化。改进后增加了设备的作业率，减少了工人劳动强度，降低了备品备件的消耗，提高了经济效益，希望为中厚板厂矫直机的应用实践提供一些借鉴经验。
　　关键词：四重九辊矫直机；安全联轴器；辊系；改进
　　0　前言
　　某钢厂为加大产品结构的调整，提高产品档次，于2007年开始建设特种钢板工程。矫直机作为中厚板质量保证的一个重要环节的设备，决定着产品的交货质量，特别是对具有高附加值的中厚板具有十分重要的作用。该矫直机是由达涅利借鉴了国内外先进矫直机的经验而设计制造，为四重九辊式全液压可逆式，代表着当今先进技术水平，其特点确保了钢板获得Z佳的矫直平直度及较小的残余应力。
　　矫直机主要由本体与传动部分组成，其中任何环节出现故障都会影响整体设备的运行。该矫直机自投入使用以来，由于其使用环境的特点以及设计制造不周全等原因，时常出现安全联轴器剪断、辊系问题引起的一系列设备生产故障，造成了设备损坏，影响了正常生产，甚至引起产品质量问题。通过现阶段应用实践对上述故障进行分析并逐一进行了改进优化，取得预期效果。
　　1　设备结构、技术特点
　　矫直机主要由本体部分、传动系统组成。本体部分主要包括预应力框架、弯辊系统、液压辊缝调节系统、入口出口边辊调节系统、换辊系统等；传动系统包括主电机、减速分配箱、万向接轴等。
　　弯辊系统主要是弯辊缸与弯辊框架（水冷）组成。弯辊框架分为左右两部分，底部有回转铰接点，弯辊缸通过偏心轴使弯辊框架左右两部分绕着铰接点转动，使弯辊框架左右两部分的底面形成一定的夹角，再由弯辊框架、支承辊传递实现上工作辊系的弯曲并得到辊缝凸度形状，实现弯辊功能。
　　辊缝调节系统主要通过4个主压下缸和4个平衡缸共同作用实现辊缝调节。主压下缸通过电气、液压的自动控制实现自动辊缝调节及工作辊的前后倾动和左右倾斜的调节。
　　传动系统包括2台主电机、1台减速分配箱及万向接轴、安全联轴器组成。为了避免传动系统因过载而破坏，在减速分配箱输出轴（大扭矩部位）与万向接轴之间安装有安全联轴器。
　　矫直机工作辊内部冷却以及弯辊框架的内冷可以防止该部件工作时过热，避免影响矫直辊缝精度。工作辊和支承辊轴承均为滚动轴承。径向密封以防止污物和水的侵入。以上轴承润滑均为油气润滑。
　　矫直机是采用交变弯曲变形矫平轧件的辊式矫直机。轧件在辊式矫直机中经过检错排列矫直辊的多次反向弯曲，轧件在纵向断面的表面到中性层间的各层不断拉伸收缩产生一定比例的塑性变形，轧件纵向方向上长度较短或绷得较紧的部分得到拉伸，同时轧件的原始曲率逐渐减小直至矫平，Z终得到轧件理想的平直度。
　　该矫直机采用了一些非常重要的矫直功能，主要有辊缝液压自动调节、正负弯辊、前后倾动、左右倾斜等，大大改善了矫直质量，提高了钢板平直度，使钢板获得Z佳的矫直平直度及较小的残余应力。
　　2　安全联轴器脱开后相关问题的改进
　　矫直机为保护传动系统在超负荷运转下的安全，在减速分配箱输出轴与万向接轴间安装了9个安全联轴器该装置的脱开侧与非脱开侧之间的间隙借助液压胀紧，通过摩擦力实现两侧（输出轴与接轴）的同步运转。安全联轴器具体结构见图1。 　　安全联轴器是由一个双层套筒4、安全销3、剪切环2、密封6组成。其工作原理是通过高压泵给双层套筒4注入压力油，则外层套筒扩胀并靠摩擦力与5连接件胀紧，而内侧套筒被向内侧压缩使内套与轴1压紧，这样安全联轴器就可以传递与油压成正比的扭矩。
　　根据目前市场需要，钢板生产多为小批量多品种，加上新产品的开发，这就对矫直机提出了更高的要求，也客观上增加矫直机工作条件的多样性。生产中经常出现万向接轴承受负荷超过设定的极限，导致脱开侧与非脱开侧之间产生相对运动，圆周方向上4个液压安全销被切断，从而导致两侧之间产生间隙，使得减速分配箱输出轴侧与工作辊侧脱开，实现了对接轴和减速分配箱的保护，避免了接轴和箱体内部结构的损坏。但同时也带来了一系列问题：
　　首先，一旦过载脱开矫直辊在无动力的状态下依靠惯性（钢板的带动及各种摩擦力的综合作用）运转，直至停止，未脱开的矫直辊及接轴负载会突增而造成机械疲劳损伤。
　　其次，由于脱开的矫直辊在未脱开的矫直辊的带动下继续运转。这种运转来源于惯性及钢板间的摩擦力的作用，当这种作用力不足以带动已脱开的矫直辊时，辊面与钢板间就会发生相对运动，产生打滑现象，造成了辊面的划伤，导致磨削量的增加，影响效益。
　　Z后，经常切断安全销的数量较多，在恢复安全联轴器功能是费时费力，同时频繁的切断安全销对剪切环造成了一定程度的损坏，无形中缩短了安全联轴器使用时间，这些都增加了维修时间和维护备件成本；针对上述问题，我们做了如下改进：
　　（1）与电气人员合作，运用反光原理，安装了一套简易的检测装置，即在每个安全联轴器圆周方向安装有四个小钢板及各一套接近开关，正常情况下安全联轴器每转动一圈，接近开关接受4次信号形成正常扫描周期。一旦出现安全销切断或其它异常情况，在接到扫描异常信号后在短时间内(由原来人为反应时间几秒钟提高到140ms左右)迅速切断动力源，同时液压压下系统快速卸压，辊缝打开，Z大可能的避免了上述前两个问题的发生，而且该装置运行比较稳定，使用以来减少了设备备件的损耗，避免了钢板表面质量问题的发生。
　　（2）对标挖潜。查阅核实相关技术资料，安全联轴器目前打压后承受的扭矩为90KN.M，而万向接轴与矫直辊的额定扭矩还有一定富余量，通过适当增大打压压力（提高到95KN.M）提高安全联轴器所承受的扭矩，使安全销切断的事故发生次数减少约75%。
　　（3）修改安全联轴器相关部件。原来每套安全联轴器圆周方向上共有4个安全销，在切断后需要全部更换。考虑到安全联轴器的原理特点，安全销只要有其中1个剪短便能实现相关功能，故对安全联轴器进行改造。改造后在圆周方向上只留1个安全销，其余改为高度较小的堵头，在切断后只需更换1个安全销。事实证明这样既省时又省力，减少了热停工时间，Z大化减小对生产的影响。
　　3　矫直辊系、机架辊的相关问题及改进
　　矫直机矫直钢板的温度时常在650℃～800℃之间甚至更高，高温矫直不可避免，这样的设备运行环境条件会引起一些问题。
　　3.1　机架辊冷却
　　为减少高温的影响就是对机架辊、工作辊进行强制冷却。前面已经叙述工作辊的冷却方式是内冷，能满足要求。恰恰是机架辊冷却是辊身外冷，而由于在设计时的忽视，该冷却水虽是浊环水却但与前面的设备共用一套水系统，不能保证在矫直机工作时有浊水供应，时间稍长，会对机架辊产生热变形，影响钢板矫直时的咬入或矫直出板。
　　针对上述情况，利用原有管线对该浊水系统进行改造。由于只有在钢板矫直时喷水，用水量较小，故考虑把原来的供水改接为净水供水，而后通过收集这些落水到浊水池。改进后在矫直时机架辊的冷却水不受前面设备互不干涉，较好地及时保护了机架辊，较好地提高了生产效率。
　　3.2　吹扫装置
　　由于支承辊的辊身的材质硬度较工作辊辊面硬度略大，在矫直钢板过程中，工作辊把氧化铁皮带起进入支承辊与工作辊中间，氧化铁皮被支承辊压入到工作辊辊身上，造成工作辊辊面粘附，会严重影响钢板表面质量。针对上述情况，在矫直机入口设置了一套压缩空气吹扫装置，有效改善了待矫钢板在进入矫直机前钢板上表面氧化铁皮附着情况，从而较好的保护了工作辊辊身，避免了钢板表面质量的产生，减少了工人劳动强度，提高了钢板质量，减少了企业相关损失。同时只产生较小温降，不会影响钢板矫直质量。
　　4　结语
　　全液压九辊矫直机作为改善板形的关键设备，其特点使其具备了辊缝自动调节、液压弯辊、倾动、倾斜等多种矫直功能，适应各种板形的矫直，保障了钢板矫直平直度要求。在现阶段对矫直机在应用实践中的出现的安全联轴器切断、辊系问题等引起一些设备生产故障进行了一系列改进，提高了设备作业率，降低了故障时间，节省了备件消耗费用（约费用15万元/年），实现了矫直机的高效运行，取得了良好的经济效益。同时希望这些改进能为中厚板厂矫直机的应用提供了一些借鉴经验。
　　参考文献：
　　[1]崔风平等.中厚板生产与质量控制[M].冶金工业出版社，2008.
　　[2]邹家祥.轧钢机械[M].冶金工业出版社，1999.