連鑄連軋生產(chǎn)線輥道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

張先余

（日照鋼鐵有限公司，山東 日照 276808）

日照鋼鐵連鑄連軋板帶生產(chǎn)線引進(jìn)于PRIMETALS（原SIEMENS冶金工業(yè)），鑒于該種軋線可生產(chǎn)極薄規(guī)格帶鋼比例高[1]，具有良好的市場(chǎng)前景。極薄規(guī)格的帶鋼產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)，但是同時(shí)也對(duì)設(shè)備功能精度提出了更高要求。輥道作為軋線上重要的輸送設(shè)備，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響巨大，分析連鑄連軋軋線輥道的性能特點(diǎn)及維護(hù)要點(diǎn)對(duì)保證連鑄連軋軋線產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義，本文主要介紹連鑄連軋軋線除工作輥、支撐輥、側(cè)導(dǎo)輥以外的其他種類的輥道。

除工作輥、支撐輥、側(cè)導(dǎo)輥外，連鑄連軋軋機(jī)熱區(qū)輥道從功能方面分類主要分為輸送輥、張力輥、夾送輥三類。輸送輥類的功能是將帶鋼從上機(jī)架輸送至下機(jī)架，起輸送帶鋼的作用，主要有粗軋區(qū)域輸送輥除、鱗箱輸送輥道；張力輥類主要有粗軋機(jī)架間張力輥、精軋機(jī)架間張力輥（以下稱活套輥）、套量檢測(cè)輥；夾送輥類是張力輥類的變種，除了提供張力之外根據(jù)位置不同還兼有其他功能，熱區(qū)有轉(zhuǎn)鼓剪夾送輥、加熱爐爐夾送輥、除鱗箱夾送輥。以下對(duì)于其結(jié)構(gòu)功能分別介紹。

1 輸送輥類

1.1 一類普通輸送輥

連鑄連軋線中R3機(jī)后輥道、推廢輥道、廢料移除輥道其結(jié)構(gòu)功能一致，均為電機(jī)減速機(jī)、梅花聯(lián)軸器及輥道裝配體組成，具體輥道分為軸承座、輥身、旋轉(zhuǎn)接頭（冷卻單元）。

圖1 普通輥道結(jié)構(gòu)外形圖

軸承座由軸承座本體、調(diào)心軸承、定位環(huán)、軸封、鎖母等組成，其中軸承座本體上有內(nèi)部冷卻水防止軸承運(yùn)行環(huán)境溫度過(guò)高。

輥道本體設(shè)計(jì)內(nèi)部通有內(nèi)冷水，內(nèi)冷水只能冷卻內(nèi)部基體，輥皮與基體間無(wú)冷區(qū)水，正常生產(chǎn)時(shí)輥面溫度400℃~600℃，該種設(shè)計(jì)能夠防止生產(chǎn)中中間坯溫度過(guò)度損耗，輥身材質(zhì)為奧氏體不銹鋼又能有效保證該溫度下的輥身強(qiáng)度。

冷卻單元保證輥身溫度低于600℃，輥身溫度超過(guò)850℃會(huì)導(dǎo)致輥身強(qiáng)度、硬度急劇降低，輥身變形及磨損加劇，進(jìn)而導(dǎo)致輥道使用壽命降低，最終導(dǎo)致輥道異常下線。

1.2 二類特殊輸送輥道

熱區(qū)輸送輥道中除普通輸送輥外，還有一種具備抗磁性能，耐高溫要求更高的輥道，稱之為特殊輸送輥道感應(yīng)爐輸送輥道整體結(jié)構(gòu)與推廢輥道類似，其主要作用是輸送帶鋼，由于其工作環(huán)境的特殊性，要求其輥身材料耐高溫超1000℃，且輥身材料無(wú)磁，原設(shè)計(jì)采用的是美航標(biāo)準(zhǔn)中的高鎳、鉻合金的奧氏體不銹鋼,耐高溫等級(jí)為950℃，表面噴涂有鎳基合金粉末。后期國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)化時(shí)輥面改為更高一等級(jí)的基體材質(zhì)，同時(shí)采用特殊噴涂工藝。在輥?zhàn)颖砻娓灿幸粚幽透邷?、抗磨、無(wú)磁材料，使該類輥道耐高溫等級(jí)到達(dá)1000℃以上，目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較好。

2 張力控制輥類

連鑄連軋軋機(jī)區(qū)域的張力輥類從功能結(jié)構(gòu)方面分為粗軋機(jī)架間的張力輥、精軋機(jī)架間的活套輥、銜接粗軋區(qū)至精軋區(qū)的大活套測(cè)量輥，這三種輥道配合壓力傳感器或者磁尺位置波動(dòng)用于控制帶鋼張力，對(duì)于產(chǎn)品寬度的精度有重要影響。

2.1 粗軋張力輥、精軋張力輥

粗軋張力輥、精軋活套輥分別作為粗、精軋機(jī)架間帶鋼張力的主要參與設(shè)備，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要求具備以下特點(diǎn)：

（1）檢測(cè)張力時(shí)徑向負(fù)荷大，要求具有良好的徑向承載能力。

（2）輥身精度直接影響帶鋼張力檢測(cè)，對(duì)產(chǎn)品寬度產(chǎn)生重要影響，要求具備良好的抗熱變形能力。

（3）必須保證輥道轉(zhuǎn)動(dòng)正常，卡阻后會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品表面劃傷，要求具有良好的轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性。

（4）為了降低能源消耗，減少帶鋼熱量損失，避免使用外冷水冷卻輥身。

圖2 張力輥結(jié)構(gòu)圖

該類輥道無(wú)驅(qū)動(dòng)，生產(chǎn)時(shí)靠帶鋼摩擦力轉(zhuǎn)動(dòng)，主要由軸承座、調(diào)心軸承、輥道本體、冷卻裝置組成。重點(diǎn)說(shuō)明輥道本體，圖是活套輥的輥道本體，主要由輥套1和輥芯2組成，為了保證輥道的冷卻效率，在輥芯表面上沿軸線方向開有冷卻孔槽，沿輥芯圓周均布，冷卻水通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入輥芯后經(jīng)過(guò)冷卻孔槽將輥道熱冷帶走，輥套與輥芯通長(zhǎng)過(guò)盈裝配，保證了輥面冷卻的均勻性和冷卻效率，避免了輥道因高溫產(chǎn)生熱變形。輥套表面焊接有一定厚度的硬層，有效保證了輥道的耐磨性，此類輥道對(duì)輥面冷卻效果要求較高，冷卻不良極易產(chǎn)生輥面裂紋、變形等現(xiàn)象，對(duì)產(chǎn)品規(guī)格、質(zhì)量產(chǎn)生制約。

2.2 大活套測(cè)量輥

如圖所示大活套測(cè)量輥位于粗軋機(jī)和精軋機(jī)之間，它的主要功能是測(cè)量精軋機(jī)和粗軋機(jī)之間的帶鋼張力，測(cè)量輥安裝在一個(gè)擺臂裝置上通過(guò)含有磁尺的油缸壓在帶鋼上表面，一級(jí)檢測(cè)到測(cè)量輥位置傳輸給二級(jí)，二級(jí)經(jīng)過(guò)計(jì)算后通過(guò)調(diào)整精軋機(jī)的軋制速度來(lái)控制測(cè)量輥檢測(cè)位置的套量，避免出現(xiàn)堆鋼或者拉窄情況，該處是連鑄連軋生產(chǎn)線軋機(jī)速度控制的重點(diǎn)。

圖3 測(cè)量輥功能簡(jiǎn)圖

由于測(cè)量輥本體短于帶鋼寬度，導(dǎo)致整個(gè)測(cè)量輥裝配位于帶鋼正上方，工作環(huán)境溫度700℃以上，由于該裝置在連鑄連軋生產(chǎn)線上的重要性及唯一性，一旦出現(xiàn)卡阻是無(wú)法繼續(xù)生產(chǎn)的，維持測(cè)量輥的正常轉(zhuǎn)動(dòng)是設(shè)備維護(hù)的重點(diǎn)以及難點(diǎn)，關(guān)鍵是降低軸承的工作環(huán)境溫度，保證軸承潤(rùn)滑充足。

2.3 夾送輥類

連鑄連軋軋機(jī)區(qū)（熱區(qū)）的夾送輥類與傳統(tǒng)板帶軋線的卷曲機(jī)夾送輥有較大區(qū)別，由于所處環(huán)境溫度不同（連鑄連軋軋線熱區(qū)帶鋼溫度900℃以上），其面臨的主要問(wèn)題是高溫變形的問(wèn)題，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也重點(diǎn)考慮了冷卻功能，保證夾送輥在高溫下的耐磨性。

2.3.1 轉(zhuǎn)鼓剪類夾送輥

轉(zhuǎn)鼓剪夾送輥在連鑄連軋軋線中的功能有：

（1）轉(zhuǎn)鼓剪事故碎斷剪切時(shí)為帶鋼提供張力。

（2）剪切后將碎斷的帶鋼輸送至廢料移除區(qū)域。

（3）生產(chǎn)過(guò)程中提供一定的后張力。

轉(zhuǎn)鼓剪夾送輥的裝配體，主要由3部分組成：冷卻單元、軸承座、輥道本體，輥道本體外層堆焊有5mm硬層，內(nèi)部有螺旋導(dǎo)流板，能夠保證夾送輥輥面均勻、高效持續(xù)冷卻，生產(chǎn)過(guò)程中輥面溫度200℃以下，該夾送輥主要精度控制項(xiàng)目為輥縫及變形量，輥縫偏差超標(biāo)或變形量超超標(biāo)時(shí)夾送輥出口浪形明顯，會(huì)引起帶鋼浪形，影響大活套測(cè)量輥的張力檢測(cè)發(fā)生波動(dòng)，進(jìn)而引進(jìn)精軋張力及速度波動(dòng)。

2.3.2 感應(yīng)爐夾送輥

感應(yīng)爐夾送輥在生產(chǎn)中的功能：

（1）生產(chǎn)過(guò)程中提供一定的前張力。

（2）壓緊帶鋼，防止帶鋼上的冷卻水進(jìn)入感應(yīng)爐燒壞線圈。

圖4 感應(yīng)爐夾送輥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

感應(yīng)爐夾送輥輥道結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)鼓剪夾送輥類似，也是由冷卻單元、軸承座、輥道本體組成，輥道本體外層堆焊有5mm硬層，內(nèi)部有螺旋導(dǎo)流焊線，能夠保證夾送輥輥面均勻、高效持續(xù)冷卻，生產(chǎn)過(guò)程中輥面溫度200℃以下，該夾送輥的精度控制主要是變形量，入口夾送輥?zhàn)冃瘟咳绻瑯?biāo)，會(huì)引起大活套測(cè)量檢測(cè)位置波動(dòng)，出口夾送輥?zhàn)冃瘟砍瑯?biāo)可能會(huì)導(dǎo)致除鱗箱入口夾送輥出現(xiàn)的反水進(jìn)入感應(yīng)爐加熱線圈引發(fā)故障。

2.3.3 卷取機(jī)夾送輥

卷取機(jī)夾送輥的功能：

（1）通過(guò)下夾送輥的位置調(diào)整實(shí)現(xiàn)帶鋼進(jìn)鋼或直通功能。

（2）為卷取張力控制的重要組成部分。

卷取機(jī)夾送輥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

區(qū)別于老式帶鋼產(chǎn)線，連鑄連軋帶鋼產(chǎn)線的夾送輥為搖臂試結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更換作業(yè)高效，但是相應(yīng)的也存在一些制約點(diǎn)。

（1）結(jié)構(gòu)剛度不足，產(chǎn)品平整度、硬度對(duì)夾送輥使用壽命影響大，夾送輥橫紋問(wèn)題突出。

（2）對(duì)夾送輥裝配、安裝精度要求高，操作人員調(diào)整窗口小。

總結(jié)：連鑄連軋生產(chǎn)線，其生產(chǎn)連貫性強(qiáng)，對(duì)熱區(qū)輥道的要求比傳統(tǒng)產(chǎn)線高，任何一個(gè)位置的故障都可能導(dǎo)致全線停機(jī)，充分了解各種輥道的功能特點(diǎn)對(duì)連鑄連軋生產(chǎn)線提高薄規(guī)格生產(chǎn)比例、提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。