莱钢冷轧卷取机卷筒系统优化改造

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摘要：针对莱钢冷轧卷取机卷筒故障进行了系统分析，进行系统优化升级改造，改造后的实施效果良好，提高了设备使用寿命，减少了工人劳动强度，提高了冷轧产品的市场竞争力。

关键词：可逆冷轧机 滑楔 钳口装置

莱钢可逆冷轧机常多次出现卷筒涨缩不正常、滑楔频繁断裂、液压系统不稳定故障，针对当时每次消除故障需要4个多小时，严重影响轧线正常生产，生产成本加大，并进一步影响产品成材率，系统升级改造势在必行。

1、卷取机卷筒系统构成

卷筒结构构成如图1所示，主要由轴头支撑装置芯轴、扇形板、滑楔、芯轴、轴承、齿轮、涨缩液压缸、旋转接头、液压钳口等组成。

图1 卷筒结构图

卷取机卷筒工作原理：冷轧线利用了卷筒涨缩性，通过涨缩液压缸推动芯轴中的拉杆作轴向移动，从而带动拉杆上的十字推头上的滑楔沿着T型槽在芯轴上作轴向相对滑动，T型台顺着扇形板下斜面的T型凹槽作相对滑动，实现卷筒涨缩。

2、卷筒故障分析

(1)结构不合理，卷筒不涨缩。注油口位置在卷筒滑动部位的斜面中间位置，直径尺寸偏小，在注油口两侧40mm处各开油槽。最初的设计方案是油通过注油口注入，由注油孔联通的中间油槽贯通两侧油槽，当两侧油槽的油溢出后，达到实现斜面的目的。但注油口处在斜面的中部，油很难到达上侧油槽，从而造成上部斜面系统很难保证，给系统造成一定故障隐患。另外底面油槽与上斜面油槽不连通，油槽数量达不到要求，造成滑楔大多数接触面很难达到充分的，如芯轴、滑楔、扇形板、芯轴配合的T型滑槽。

莱钢冷轧卷筒方式为手动甘油，加油次数是每个值班期间由操作工人用干油枪注入，介质是锂基质二硫化钼。由于人工注入很难保障的全面性，在一定程度上达不到的效果，由于卷筒结构复杂性，状况很难检测，种种因素都造成卷筒滑动部位达不到充分的润换，从而增加摩擦面的摩擦系数，滑楔和扇形板或芯轴摩擦面粘连，造成卷筒收缩不正常，在一定程度上影响了生产节奏，造成一定的经济损失。

(2)带钢钢坯温度高，卷筒滑动间隙小（如图1卷筒结构所示），系统不良，滑楔与母体材料膨胀系数差异大，致使频繁断裂。

莱钢冷轧带钢的卷取温度一般为50-180℃，热量经过对流和辐射等传热方式传至卷筒各部件周围空间，一旦卷取时间过长，钢坯热量驱使卷筒受热膨胀，如果卷取时间长，带钢温度散热作用使卷筒受热而膨胀，造成卷筒径向压力增加，从而导致卷筒收缩异常。另外母体芯轴及扇形板的材质为34CrNi3Mo，滑楔材质为铜合金，34CrNi3Mo的膨胀系数小于铜合金的滑楔热膨胀系数，在配合间隙很小的状况下，滑楔受热膨胀快，与芯轴或扇形板挤压，动作不畅，系统得不到保障的情况下，在涨缩缸的推力作用下，头部容易受拉断裂。

(3)滑楔装配不当，无法消除变形量，卷取过程中受力不均而断裂。滑楔零件几何形状复杂独特，零件加工变形及残余应力的释放，常造成滑楔变形，导致几何尺寸发生异常变化。扇形块斜面与滑楔斜面的接触程度的优劣决定了卷筒扇形板、滑楔的承载能力和设备使用寿命。滑楔进行加工装配改造时，应对各接触面与对偶面进行研磨加工，特别是5处斜面与扇形板接触部分，要使其接触面积在25mm*25mm内不少于70%，各个斜面相应位置的高度值相等，扇形板与滑楔均匀接触。尽量减少接触面之间的间隙，尤其是中部斜面，以免造成滑楔的径向压力增大，高点截面受力过大而导致断裂。一旦滑楔断裂后，如果不整组更换滑楔，只更换断裂部件，常会造成卷筒圆度不规则，偏差大，新的高点截面受力过大，造成滑楔频繁断裂。

(4)滑楔斜面根部与头部连接处无过渡圆弧，易造成应力集中，加速滑楔断裂。由于制造和生产工艺的差异，滑楔的含铜成份波动很大，常造成质量不稳定，间或存在疏松、砂眼、夹杂等缺陷，实际生产过程中常导致滑楔断裂。

(5)钳口缸活塞杆加工精度及密封材料的选择也导致钳口缸经常漏油，给生产节奏造成很大影响，对钢坯质量产生很大的影响，从而影响了经济效益。

3、系统改造方案实施

针对当前卷筒故障分析，进行卷筒故障系统改造，本着提高设备寿命，且提高成品质量的情况下，对卷取机卷筒系统优化改造。

3.1滑楔技术改造升级

(1)通过改变滑楔材料材质，由铜合金改为锻钢镶嵌铜滑板组合件，经过改进后的滑楔增强了工件强度，提高了设备寿命，减少了维修费用，提高了生产效率。

(2)通过改变方式，在铜滑板上镶嵌自剂柱，由原来的手动甘油方式更改为自，减少了工人劳动强度，改善了状况，提高了系统运行的稳定性。

3.2对钳口装置进行改造

(1)对钳口缸活塞杆进行镀铬处理，改善接触面积，提高工件加工精度；

(2)改变钳口缸密封结构，改进密封材质，由单密封改为双密封，选用较好的密封；

(3)增大工件头部过渡尺寸，头部采用R15的圆角过渡，减小应力集中；

(4)根据膨胀系数的大小，适当加大滑楔与芯轴、扇形板的相对间隙。

4、效果分析

经过对卷取机系统升级改造，系统运行稳定，产品成材率高，减少了工人劳动强度，大大取得了经济效益和社会效益，同时为卷筒系统优化升级 改造提供了宝贵经验。

参考文献

[1]史锡强.卷取机卷筒受力变形分析及结构改进研究[D].东北大学,2007年.

[2]周宏亮.1500mm平整机组卷取机故障分析及处理[J].鄂钢科技,2011(1).

[3]谢磊,祁文君.牟艳秋.那洪志.卷取机卷筒的设计分析[J].机械工程与自动化,2010(2).

作者简介：高峰（1976—），男，山东泰安人，工程师，主要从事设备管理工作。