窜辊使用对设备的影响分析和预防措施

窜辊使用对设备的影响分析和预防措施

李文进 1 王伟东 2 尤智龙 3

1.2.3 江阴兴澄特种钢铁有限公司江苏 江阴 214400

摘要：本文主要对宽厚板轧机的窜辊结构进行介绍，并进行受力分析和理论计算，提出避免设备故障的预防措施。

关键词：窜辊装置 挤压应力 轧机牌坊

Impact Analysis and Preventive Measures of Running Roll Use on Equipment

LI Wen-jin WANG Wei-dong YOU Zhi-long

（Jiangyin Xingcheng Special Steel Co., Ltd ）

Abstract: This paper mainly introduces the structure of the broad and thick plate rolling mill, analyzes the force and calculates the theory, and puts forward the preventive measures to avoid the equipment failure.

Key words: Roller channeling device extrusion stress

Mill Archway

前言：

某大型宽厚板钢铁企业的四辊精轧机为意大利达涅利公司设计，中信重工合作制造，设有液压窜辊装置，进行工作辊的水平移动，来减少工作辊的辊面磨损，改善钢板厚度凸度，降低辊耗。

一、问题的提出：

窜辊装置在使用多年后，牌坊上键槽和平键出现压溃的现象，导致窜辊和弯辊装置移位，严重影响轧制生产线的正常运行。本文主要对操作侧的下窜辊设备进行承载能力和计算分析，并提出预防措施。

2. 窜辊设备的结构、功能和受力分析：

1、窜辊和关联设备：主要由上窜辊装置（1），下窜辊装置（2）(见图1)，下弯辊块（3），平键（4），上弯辊块（5），工作辊辊系（6），工作辊轴承座上的滑板（7），支承辊辊系（8）组成（见图2）。本文以下窜辊系统为研究对象进行介绍：下窜辊装置通过两排共8个螺栓以及定位平键和下弯辊块联接（见图1），下弯辊块通过螺栓及平键和牌坊联接（见图2），下弯辊块由牌坊上的止口挡块进行定位支承。窜辊力最终传递到牌坊上，由牌坊上键槽承受。钢板在咬钢前，窜辊装置根据设定长度将上下轧辊同时调整到位（见图3）.

图1 窜辊装置 图2 窜辊和相关联接设备

图3 窜辊调整

2. 受力分析并计算：

取下窜辊和相关部件为研究对象：

下轧辊受到活塞杆的压力N₁，辊子的自重G,支承辊的正压力N_2.(不考虑轧辊辊颈和传动轴套筒的摩擦力）。

2.1 正常情况下，辊系和滑板无磨损、无腐蚀、无台阶，滑动面无卡阻，牌坊和平键无腐蚀、无磨损：

2.1.1 窜辊所需力：F_总=F₁+F₂=u₁*N₁+u₂*N₂

式中 ：u₁-钢和钢的摩擦系数0.15

u₂-钢和铸铁的摩擦系数0.2-0.3

N₁-下弯辊活塞杆的压力

N₂-支承辊的辊面压力

下弯辊油缸Z₁=8 ，缸径d=290mm，油压P_W=7 Mpa

N₁=Z₁*P_W*πd²/4=8*7*10⁶*π*0.29²/4=3.7*10⁶N=370 T

下工作辊重量：G₁=82 T

N₂=N₁+G₁=452 T

F_总=u₁*N₁+u₂*N₂=0.15*370+0.25*452=168.5 T

2.1.2 窜辊油缸的压力：

P_C=F_总/2÷S

式中 ：F_总/2-单个油缸力

S-窜辊油缸的最小截面积 ¢340/¢210 280bar

P_C=168.5*10⁴÷2÷0.056=15.04 Mpa

2.1.3 牌坊上键槽挤压应力：

σ_jy= F_总/S_PF

式中 ：S_PF-键槽挤压面积 30mm*570mm

σ_jy= *168.5*10⁴N/0.017m²=49.6 Mpa

材料允许挤压应力σ_pp= σs/1.25=200/1.25=160 Mpa

σ_jy< σ_pp 满足要求

2.2 当轧辊辊面磨损，滑板（见图2序号7）出现腐蚀磨损时会导致滑动阻力大幅增加，下面以窜辊油缸的最大能力来核算牌坊的键槽挤压强度：

2.2.1 系统最大窜辊力： R=Z₂*P₂*S₂

式中 ：Z₂-窜辊油缸数量

P₂-压力

S₂-油缸缸径

R=Z₂*P₂*S₂=2*28*10⁶*π*0.17²=5.08*10⁶N=508 T

2.2.2 σ_jy= R/（S_PF*K）

式中 ：k-牌坊和平键的接触系数

σ_jy= *5.08*10⁶÷（0.017*0.8）=186.8 Mpa

σ_jy > σ_pp 危险截面，存在牌坊键槽被压溃的风险。

2.2.3 核算平键的剪切应力：

_{τ max}=

式中 ： -每个平键受力

b-平键宽度

L-平键长度

_{τmax=4/3* 5.08*106÷2÷0.1÷0.57=59.4Mpa}

_{材料τ=0.5σs=100 Mpa}

_{τmax < 材料τ 符合要求。}

3 采取的措施：

3.1 检查相关滑动面是否腐蚀磨损，是否有台阶卡阻，定期更换易损件。

3.2 窜辊油缸的溢流阀压力控制在16Mpa以内

3.3 大修时检查牌坊键槽和平键的腐蚀磨损情况，定期进行修复。

四、结束语

通过对下窜辊设备的受力分析和理论计算，在现有窜辊系统的作用下，牌坊键槽容易压溃。对现有系统压力进行限制，可以不影响设备的正常使用。同时杜绝了设备维护异常时，造成设备事故的发生。

参考文献：

《机械设计手册》第四版第2卷 8-94 化学工业出版社

《材料力学》 高等教育出版社 2010版

作者简介：李文进，本科，高级工程师单位：江阴兴澄特种钢铁有限公司，研究方向：设备技术和管理