賈 旭,宋苓芝,張闊斌,劉志彬,賈占軍,鄭智勇
(唐鋼中厚板材有限公司,河北唐山 063000)
唐鋼中厚板公司的2條3500 mm軋線均由中國二重公司設(shè)計(jì)制造,其中一軋線始建于2005年,投產(chǎn)于2006年;二軋線始建于2008年,投產(chǎn)于2009年。生產(chǎn)能力是每年可生產(chǎn)240萬噸板材,主要產(chǎn)品有碳素結(jié)構(gòu)鋼,低合金結(jié)構(gòu)鋼,橋梁板,鍋爐容器鋼板,船體結(jié)構(gòu)鋼,建筑結(jié)構(gòu)用鋼,低溫壓力容器用低合金鋼板等品種。投產(chǎn)以來,生產(chǎn)線上接連出現(xiàn)因輥道抱死,鋼坯在輥道上停滯不前、無法向下一工序輸送板坯的癱鋼現(xiàn)象。癱鋼事故嚴(yán)重影響了設(shè)備正常運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。通過長期跟蹤、收集及分析相關(guān)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)輥道的安裝精度等對(duì)癱鋼問題具有直接關(guān)系,從而為解決癱鋼問題提供了重要依據(jù)。
癱鋼的直接表現(xiàn)是因?yàn)檩伒罒o法實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)導(dǎo)致鋼坯停滯不前。而停滯不前的鋼坯又給同組的其他輥道設(shè)備帶來更大的負(fù)載,從而降低其他設(shè)備的使用壽命。以精軋機(jī)前運(yùn)輸輥道為例,減速機(jī)設(shè)計(jì)輸出的額定轉(zhuǎn)速為194r/min,輸出扭矩1820 N·m,與其相匹配的電機(jī)功率37 kW,輸出轉(zhuǎn)速1480 r/min,過載能力2.5倍。當(dāng)發(fā)生癱鋼時(shí),鋼坯輸送的驅(qū)動(dòng)力來自同組的其他輥道,其中軸承抱死的輥道提供了反作用力,因此當(dāng)其他輥道負(fù)載≥2.5倍時(shí)就會(huì)因過載導(dǎo)致電機(jī)開關(guān)跳閘,從而降低了其他輥道及電機(jī)的使用壽命。如果輥道此時(shí)線速度不足以使板坯順利輸送至下一工序時(shí),板坯就會(huì)停滯不前,輥道無法過鋼,鋼坯長時(shí)間在輥道面上對(duì)輥道烘烤,導(dǎo)致輥道彎曲變形、軸承潤滑油烤干,嚴(yán)重影響輥道使用壽命。
癱鋼時(shí),由于軸承抱死的輥道給延軋制中心線移動(dòng)的板坯反方向的作用力,導(dǎo)致軋制過往的鋼板下表面產(chǎn)生劃痕,影響鋼板質(zhì)量。當(dāng)輥道線速度產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力小于抱死的輥道所產(chǎn)生的阻力無法保證過鋼時(shí),鋼坯就會(huì)停滯在某一段輥道上,鋼坯溫度逐漸下降至低于軋制工藝的開軋溫度而無法軋制,鋼坯只能報(bào)廢。
輥道采用交流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)型式,由減速機(jī)通過聯(lián)軸器直接帶動(dòng)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)。輥?zhàn)訛榭招妮?。在輥?zhàn)觾啥税惭b了雙列調(diào)心輥?zhàn)虞S承,軸承安裝在整體的軸承座內(nèi),軸承座是用螺栓安裝在輥道架上的,該輥道架為焊接結(jié)構(gòu)件被安裝在基礎(chǔ)上。輥道設(shè)置了邊板和蓋板。從發(fā)生癱鋼事故后的輥道解體及在線狀況數(shù)據(jù)來看,主要是4個(gè)原因造成的癱鋼。
軸承安裝時(shí)多采用氣焊烘烤和油煮的溫差法安裝,這種方法對(duì)軸承的損傷很大,極大程度上降低了軸承保持架的剛度,從而降低軸承的使用壽命。
輥道兩側(cè)的軸承座一端為固定端,而另一端為游動(dòng)端。游動(dòng)端可通過添加調(diào)整墊片來調(diào)節(jié)兩軸承座間中心線的長度。在輥道的裝配過程中,常常忽略了調(diào)整墊片的安裝。
根據(jù)物體熱脹冷縮的原理,輥道在生產(chǎn)使用時(shí)由于高速的旋轉(zhuǎn)和承載板坯的高溫烘烤下會(huì)產(chǎn)生膨脹和變形,鋼的膨脹性能是鋼件達(dá)到100℃高溫時(shí),每1 m的長度可膨脹1 mm,所以該區(qū)域的輥道可達(dá)近5 mm的伸縮量。而從設(shè)計(jì)角度上來看,輥道設(shè)計(jì)的2 mm游動(dòng)量外加5 mm的膨脹量足以使輥道的非傳動(dòng)側(cè)軸承壓板螺栓頂死在端蓋上,造成輥道卡死。因此輥身外冷水的作用顯的尤為重要。
輥道軸承的潤滑介質(zhì)采用2#鋰基潤滑脂,油泵只需向軸承箱體內(nèi)攝入箱體空腔體積的1/2~2/3的油脂而不需加滿。隨著輥道的轉(zhuǎn)動(dòng),油脂會(huì)浸滿軸承的保持架和滾動(dòng)體之間形成油膜,對(duì)軸承起保護(hù)作用。而實(shí)際生產(chǎn)時(shí),惡劣的現(xiàn)場(chǎng)工況大大縮短了油脂的潤滑周期。軋機(jī)除鱗工序直接將濁環(huán)水噴濺到輥道的軸脖處,其中大量的水被擋水罩遮擋,少量的水會(huì)流入軸承座的腔體內(nèi),久而久之腐蝕性強(qiáng)的濁環(huán)水不但稀釋了潤滑干油,還對(duì)軸承本身進(jìn)行腐蝕,使軸承壽命大大縮短。
隨著零部件磨損而使安裝精度逐漸降低。如輥道架上的輥道安裝止口嚴(yán)重磨損、輥道彎曲造成的同軸度偏差、輥道架基礎(chǔ)的損壞等,均嚴(yán)重降低了設(shè)備精度和使用壽命。例如,輥道安裝止口尺寸為510.5 mm,隨著止口的磨損量加大,止口對(duì)輥道的固定作用失效,導(dǎo)致輥道在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的牽引力逐漸超過了地腳螺栓和止口對(duì)輥道的把合力,使地腳螺栓無法對(duì)輥道設(shè)備進(jìn)行固定,最終導(dǎo)致同軸度下降、設(shè)備使用壽命下降。
(1)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求控制輥道裝配標(biāo)準(zhǔn)(圖1)。裝配軸承前,應(yīng)測(cè)量軸承與軸承位等安裝尺寸,按軸承的防銹方式進(jìn)行清潔;軸承應(yīng)無損傷、無銹蝕,轉(zhuǎn)動(dòng)靈活及無異常響聲。采用溫差法裝配軸承時(shí),軸承被加熱溫度應(yīng)≤120℃。軸承與軸肩或軸承座擋肩應(yīng)靠緊,軸承與軸肩的間隙≤0.05 mm,其他軸承的間隙≤0.1 mm。軸承蓋與墊圈應(yīng)平整,并應(yīng)均勻的緊貼在軸承端面上。裝配密封圈時(shí)應(yīng)注意密封圈的安裝方向。裝配后應(yīng)在軸承空腔內(nèi)注入65%~80%空腔容積(約2 L)的清潔潤滑脂(圖 2)。
(2)整體輥道恢復(fù)輥身冷卻水。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要,輥身外冷水采用低壓濁環(huán)水對(duì)輥身進(jìn)行冷卻,從Φ425管路低壓濁環(huán)水主水管處引出Φ108 mm的支管路到機(jī)旁,再由軟連接實(shí)現(xiàn)每個(gè)Φ25 mm的分管與支管路的對(duì)接,確保每處冷卻水對(duì)每個(gè)用點(diǎn)的有效冷卻。事實(shí)證明,有冷卻水的輥道溫度在(65~70)℃,而缺少冷卻水的輥身溫度則>110℃,二者相差近40℃(圖3)。
圖1 輥道設(shè)備
圖2 在潤滑泵出口處安裝潤滑脂流量計(jì)
(3)保證輥道軸承可的靠潤滑。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際尺寸的測(cè)量,在現(xiàn)場(chǎng)軸承座與軸脖處安裝擋水膠皮,使進(jìn)入軸承座腔體內(nèi)的水能夠被二次過濾,從而保護(hù)軸承的潤滑脂。
圖3 恢復(fù)輥道的外冷水
同時(shí)將整個(gè)部位的輥道按照生產(chǎn)使用頻次的不同分成2組,分別制定不同的潤滑周期,保證軸承的使用壽命。
(4)恢復(fù)輥道的安裝精度。利用定修時(shí)間對(duì)電機(jī)—輥道通過安裝調(diào)整墊片進(jìn)行對(duì)中打表找正,嚴(yán)格將同軸度控制在≤0.5 mm。再利用中修或大修時(shí)間對(duì)輥道架進(jìn)行整體更換,以保證輥道架對(duì)輥道的止口定位尺寸。
經(jīng)過改善,在一定程度上減小了生產(chǎn)時(shí)板坯對(duì)輥道的徑向沖擊,從而規(guī)避了調(diào)心滾子軸承不承受徑向沖擊的情況,也延長了設(shè)備使用壽命。
通過采取上述措施,3500 mm精軋機(jī)組輥道癱鋼問題基本得到控制,運(yùn)行1年多以來,再未發(fā)生輥道癱鋼事故,輥道等設(shè)備的使用壽命得到了延長。輥道的更換量由每月3件減少到每月1件,每年節(jié)省輥道備件費(fèi)用約120多萬元人民幣。
[1]袁建路,陳敏.軋鋼機(jī)械設(shè)備維護(hù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2012.
[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第六版)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2016.