DANIELI线材轧机辊环缩紧装置故障分析

孙海新

(福田雷沃重工农装事业本部设备能源科，山东 潍坊 261206)

DANIELI公司生产的线材轧机速度可达140m/s，其轧机辊环锁紧装置独具特色，与其同型号轧机相比有精度高、寿命长的优点。但在国内高线厂使用过程中由于轧制速度高及对其性能了解不深等原因也出现过不少问题。

一、常见故障

线材的高速轧制引起碳化钨辊槽的老化，需频繁更换轧辊或轧槽、频繁拆装辊环锁紧装置。辊环锁紧装置的主要故障有松套、断套、裂辊、碎辊、轴头脱丝。

二、故障原因分析

1.辊环锁紧装置结构及受力分析

DANIELI轧机辊环锁紧装置装配图见图1。

辊环以轧辊轴轴肩为基准，下部由下滑环和上滑环定位，上部由锥套定位，靠M68×2的螺帽锁紧，锥套靠碟簧（五个叠加）产生的弹力定位。

图1

辊环的轧制力矩的来源：锥套传递约30%轧制力矩、轴向锁紧传递约70%的轧制力矩，轴向锁紧力来自于锁紧螺母M68×2的螺纹产生的锁紧力。

2.常见故障原因

（1）碟簧失效引起的问题及处理方法辊环锁紧装置所用碟簧见图2。碟簧的自然厚度为6.13mm，合计五片，共30.65mm。辊环锁紧后碟簧的标准总厚度为27.5±0.4mm。碟簧压缩量为30.65-27.5=3.15±0.4mm。

当辊环锁紧装置反复多次拆装后，碟簧的失效在所难免，此时造成锥套定位不到位，锥套与辊轴锥面间无法承受30%的轧制力矩，出现松套现象。所以要定期测量碟簧厚度。当碟簧周边出现裂纹或塑性变形过大时该碟簧报废，当碟簧厚度超出6.13±0.1mm的公差范围时应更换新的碟簧。

（2）锥套引起的问题及处理方法

①生锈

锥套材质为铜合金，由于轧钢过程中辊环使用循环浊环水冷却，锥套在使用过程中易生锈，当锥套内外表面生锈过多时易产生接触面不均匀，轧制力作用在铜锈上也很容易产生转动、松套。因此，在换辊换槽时应该用细砂纸打磨锥套内外表面，将铜锈清除。

②变形

锥套内外表面与辊环和辊轴锥面间为过盈配合。锥套材质较软，锥套反复使用易产生挤压变形，反复使用后在螺纹锁紧的情况下，锥套内表面和辊轴及辊环内表面形成间隙，径向定位不到位，在轧制力作用下锥套产生转动。松套同时在辊轴接触面产生磨损，由于轧制速度较高对辊轴多是破坏性损坏。因此，要对锥套定期下线用标准量规、塞规检查。为避免两套径向力不一样，尽量配对使用。当锥套内外表面尺寸变小时应及时更换锥套。

（3）轧辊轴头螺纹变形引起的问题及处理方法

该部位产生设备故障的原因除螺纹的正常磨损失效外，主要是由于装配人员的不良操作习惯引起的。

不良的操作习惯：M68×2锁紧螺母用液压扭矩扳手完成锁紧，设计要求M68×2螺纹锁紧力为5 630N·m，对应液压泵的压力为35MPa，操作工人在操作时习惯于将打压压力提高（如提高至40MPa）以避免脱套。

不良操作的后果：打压压力过高，锁紧力超出了M68×2螺纹的受力强度，易引起螺纹的轴向拉伸，最终造成螺纹的破坏性损坏（脱丝）；锁紧螺母松开时操作困难，换辊时打开螺纹所需的力量约为辊环锁紧时的1.5倍，锁紧力过高，使螺母松开困难，操作工人被迫用铜锤敲击螺帽，类似不良操作会对螺帽、锥套甚至轴承造成损害。同时会因应力集中，导致断套现象的发生。因此，要加大技能培训力度，严格规定辊环锁紧的打压压力。

（4）锁紧装置零部件在国产化过程中存在的问题

因辊环锁紧装置使用频繁、需求量较大，目前该零部件已完全实现国产化。由零部件的尺寸不标准（主要以锥套为主）引起了一系列问题。

首先，锥套外径尺寸不标准，若锥套与辊环过盈配合稍大，会造成锥套轴向划伤且难于拆卸；若两者间隙稍大，则会造成锥套径向划伤且锈蚀严重，甚至锥套接触面过小，轧制应力过大使辊环和锥套表面发生旋转，造成辊环发热、裂辊等。

其次，锥套内锥面配合也是保证装配质量的关键，按设计要求两锥面配合面的接触精度不小于90%。锥套接触面过小时轧制力作用面过小，将会在锥套接触面上产生过大的轧制应力，使锥套相对辊轴发生转动。轧辊轴锥面磨损，产生破坏性损坏，会有辊环发热、裂辊、断套故障发生。因此，辊环锁紧装置装配前要用环规和锥规对锥套进行检测。

检测时，若锥套内锥面公差偏小时，锥套由于下行空间限制受轴向力太大挤压，在轴向轧制力作用下在锥套薄弱处形成应力集中，在轧制力作用下容易导致断套和轧辊发热。

此时按如下方法处理：用量规环规和卡尺测量，当量规伸出端面高度超过5.35mm，应在装配时在锁紧螺母与辊环上的压盖加垫片调整，垫片厚度不应超过1.5mm。