熱連軋機(jī)精軋活套輥斷裂研究與改進(jìn)

吳昊

摘要：在熱軋廠的運(yùn)行中， 經(jīng)常會面臨著精軋機(jī)活套輥斷裂的故障問題，一旦無法得到及時的調(diào)整，就會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重的故障問題，同時在生產(chǎn)穩(wěn)定性也收到直接的影響。在一些機(jī)架間帶鋼張力的設(shè)定過程中，需要進(jìn)行技術(shù)方面的限制。在本文的分析中， 就針對熱連軋機(jī)精軋活套輥斷裂研究與改進(jìn)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵字：熱連軋機(jī);精軋活輥;工業(yè)生產(chǎn)

引言：精軋機(jī)活套，是一種在熱連軋機(jī)運(yùn)行過程中，十分重要的一個調(diào)節(jié)裝置，在現(xiàn)階段的使用中，基本上使用的都是低慣量液壓活套，同時在軋機(jī)活套的設(shè)置過程中，都會將其安裝到相鄰的軋機(jī)之間，并讓液壓缸進(jìn)行驅(qū)動。其中為了保障活套的響應(yīng)速度，一般情況下都會在活套輥當(dāng)中，使用中空薄壁的方式，進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計。其次，伴隨著扎線產(chǎn)品的品種不斷擴(kuò)展，以及對工藝方面的優(yōu)化處理方式，也相應(yīng)的讓軋機(jī)間的帶鋼張力設(shè)置中，也會發(fā)生一定的改變。

1 精軋機(jī)活套設(shè)備

活套是一種在熱連軋機(jī)運(yùn)行中，十分重要的一個組成部分，在設(shè)計的過程中，安裝在了精軋機(jī)組的機(jī)架當(dāng)中。在運(yùn)行中，主要起到對金屬流量變化的緩沖效果，對控制進(jìn)行時間的調(diào)整，避免在設(shè)備運(yùn)行中，出現(xiàn)迭進(jìn)鋼的情況。其次，是在運(yùn)行中，可以對不同的機(jī)架的軋制速度，進(jìn)行穩(wěn)定的調(diào)整，這樣就可以保持在一個連軋的常數(shù)當(dāng)中。在各項工藝參數(shù)的出現(xiàn)波動的情況下，就能夠及時的發(fā)出信號和命令，以此進(jìn)行針對性的調(diào)整。帶鋼在一定范圍內(nèi)，始終保持在與合理的恒定小張力下，就可以最大程度上避免由于張力過大，而導(dǎo)致出現(xiàn)縮頸的情況，進(jìn)而導(dǎo)致寬度無法出現(xiàn)均勻，或者出現(xiàn)拉斷的情況[1]。

精軋機(jī)的活套的設(shè)計中，基本上由活套液壓缸、活套架以及活套輥所構(gòu)成。在進(jìn)行設(shè)備的運(yùn)行中，活套液壓缸機(jī)，基本上都會使用低磨損的設(shè)計方式，這樣可以最大程度上降低液壓缸所出現(xiàn)的運(yùn)行摩擦力。其次，在活套架的設(shè)計中，海貨利用鏤空花架的設(shè)計方式，這樣讓活套輥位置，使用空心薄壁輥，在能夠形成較強(qiáng)的設(shè)備強(qiáng)度的同時，也可以降低自身的重量，這樣在設(shè)備轉(zhuǎn)動的過程中，便可以最大程度上避免轉(zhuǎn)動慣量，對設(shè)備所造成的直接影響[2]。

2 精軋活套斷裂故障分析

2.1 精軋活套斷裂統(tǒng)計

在長期的運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)在出現(xiàn)的全部7次故障當(dāng)中，所出現(xiàn)的斷裂問題，基本上都是在前部機(jī)架位置所出現(xiàn)的斷裂故障問題，并集中在軸頸的位置上，同時在對斷裂的外觀進(jìn)行檢查中，發(fā)現(xiàn)基本上都保持一致。在這樣的故障出現(xiàn)之后，就會導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備無法順利的運(yùn)行下去，這樣機(jī)器停機(jī)所造成的延遲，使得對生產(chǎn)造成了直接的影響。其次，在工藝的張力方面，始終無法得到良好的設(shè)置。另外，在活套的頻繁斷裂問題發(fā)生之后，已經(jīng)相應(yīng)的成為了制約軋制生產(chǎn)線發(fā)展的重要影響因素[3]。

2.2 活套輥斷裂

在現(xiàn)階段在進(jìn)行精軋機(jī)活套頻繁斷裂的故障分析過程中，對斷口進(jìn)行外觀的分析后發(fā)現(xiàn)，主要是由于在運(yùn)行的過程中，受到較大的彎矩，這樣就會導(dǎo)致出現(xiàn)了直觀性的斷裂問題。因此，在進(jìn)行分析的過程中，就需要全面對輥道進(jìn)行受力以及材質(zhì)方面的深入分析。

2.2.1 活套輥材質(zhì)與探傷

進(jìn)行分析的過程中，活套輥是一個經(jīng)過多次修復(fù)和完善的備件，在使用的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)疲勞損壞的問題，在進(jìn)行活套的斷裂分析中，主要位于設(shè)備的內(nèi)部，同時對于輥頸進(jìn)行了狀態(tài)方面的分析之后，就使得輥道在進(jìn)行處理的過程中，對其解體的位置進(jìn)行深入探傷分析后，發(fā)現(xiàn)并沒有明顯的缺陷。

2.2.2 活套輥受力分析

進(jìn)行分析的過程中，由于受到軋制工藝方面的調(diào)整，使得對于帶鋼張力，進(jìn)行了一定的調(diào)整，而在帶鋼張力值的處理中，從原本的10MPa，提升到了18MPa之間。在活套輥本體上，也出現(xiàn)了受力程度的提升。在活套輥的主要設(shè)計中，需要將其當(dāng)做平衡機(jī)架的帶鋼張力的平衡處理，其次還需要加強(qiáng)對受力以及帶鋼張力的分析。

在忽視帶鋼重力的影響， 以及對活套輥閘摩擦力的影響情況下，就可以基于帶鋼張力的形式，對活套所造成的壓力，形成一個特定的公式。

在這樣的分析模式下，為了進(jìn)一步的對活套的強(qiáng)度進(jìn)行驗證，就需要利用有限元的分析方式，對輥身的總體強(qiáng)度進(jìn)行分析，以此可以得到相應(yīng)的計算結(jié)果，同時從受力條件、參數(shù)設(shè)計等諸多方面，進(jìn)行多方面的受力情況的分析，這樣就可以最大程度上保障涉及的過程中，充分的保障實際的受力數(shù)據(jù)得到良好采集。

通過上述的分析后發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)下帶鋼張力得到調(diào)整之后，在活套輥頸位置上，最大張力高達(dá)365.21MPa的程度，因此這樣的張力情況，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于活套材質(zhì)的屈服極限。同時，還會出現(xiàn)一定程度上，帶載瞬間出現(xiàn)鋼張力大于材料屈服極限的情況，因此在這樣的模擬分析下，發(fā)現(xiàn)與實際的斷裂情況基本上保持一致。另外，還需要在進(jìn)行計算分析的過程中，還要對帶鋼重力以及摩擦力，進(jìn)行針對性的分析，加上帶鋼沖擊所造成的影響，一定程度上，會比活套的承載能力要大。

在綜合考慮之后，使得明確出，在進(jìn)行運(yùn)行的過程中，對帶鋼張力進(jìn)行了系統(tǒng)性的分析，通過增加之后，讓機(jī)架位置上的活套，承載了較大的張力，因此就會導(dǎo)致在長期使用狀態(tài)下，始終無法得到良好的解決，進(jìn)而讓應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于活套的自身屈服極限，這樣直接導(dǎo)致了輥頸位置上，出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的損傷缺陷性問題，進(jìn)而造成了多次的斷裂。

3 活套輥設(shè)備強(qiáng)度優(yōu)化

基于出現(xiàn)得斷裂問題，需要能夠?qū)钐纵佭M(jìn)行優(yōu)化以及調(diào)整，但是出于活套輥原材料方面的屈服強(qiáng)度的考量，發(fā)現(xiàn)抗拉強(qiáng)度上比較低，這樣就需要充分的保障在保障整體強(qiáng)度提升的情況下，還要滿足工藝設(shè)定的張力方面的要求，以此進(jìn)行針對性的優(yōu)化與改進(jìn)。例如，首先需要對活套的材質(zhì)進(jìn)行更換。在軸頭的材質(zhì)選擇上，需要從原本的Q345B，轉(zhuǎn)變?yōu)槌邚?qiáng)度材質(zhì)，這樣能夠就可以有效的讓材料從原本的屈服強(qiáng)度，得到十分有效的提升，其次也相應(yīng)的讓材料的力學(xué)性能，得到良好的優(yōu)化，最大程度上提升設(shè)備的穩(wěn)定性以及效果。

在為了避免活套軸頭的水空直徑的處理中，可以將原本的45mm的直徑，將其降低為40mm 的程度，其次還需要在結(jié)構(gòu)化的調(diào)整過程中，全面的提升結(jié)構(gòu)的性能，這樣就可以保障在未來進(jìn)行運(yùn)行的過程中，最大程度上滿足設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)要求。在這樣的改進(jìn)之后，使得對設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的核試驗分析，在完成了相應(yīng)試驗之后，并沒有發(fā)現(xiàn)相同的故障問題，同時對設(shè)備進(jìn)行探傷處理之后，也并沒有發(fā)現(xiàn)在設(shè)備上的明顯損傷問題。

對于這樣的活套輥受到較大的彎矩之后，使得輥頸的最大應(yīng)力上，基本上可以得到良好的處理，讓其可以經(jīng)受住長期重復(fù)性的使用。其次，在進(jìn)行長期使用的過程中，也經(jīng)常會出現(xiàn)輥道的疲勞損壞，同時也是造成活套輥出現(xiàn)斷裂問題的關(guān)鍵所在。通過對有限元的分析之后，也相應(yīng)的明確出在在進(jìn)行優(yōu)化過程中的要點(diǎn)，這種對材料以及設(shè)備的優(yōu)化方式，在日后的使用中，也得到了較為全面的檢驗，符合當(dāng)下對于熱連軋機(jī)的運(yùn)行要求，是一個科學(xué)合理的優(yōu)化以及處理的方式，滿足相關(guān)設(shè)備的使用需求。

總結(jié)：綜上所述，在熱連軋機(jī)的運(yùn)行中，活套管的穩(wěn)定性，成為了軋機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵所在，為了有效的處理好日常運(yùn)行環(huán)節(jié)所出現(xiàn)的各種問題，就需要積極的保障在實際運(yùn)行中，能夠最大程度上避免受到其他因素的影響，而是形成較強(qiáng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

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