立辊轧机倾斜故障原因分析及改进

吴 婷

（天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县 056404）

立辊轧机倾斜故障原因分析及改进

吴 婷

（天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县 056404）

针对天铁热轧生产线上立辊轧机侧压装置出现的倾斜现象，分析出是由立辊平衡梁小轮故障和球面垫掉落引起的。通过对侧压装置平衡梁小轮和球面垫进行改进，降低了立辊轧机倾斜故障率，保障了生产的顺利进行。

立辊轧机；侧压；球面垫；小轮；改进

1 引言

天铁热轧1 750mm立辊轧机位于R2四辊可逆粗轧机之前，与R2轧机配合形成万能式粗轧机，其中侧压装置是立辊的主要组成部分，其作用主要是对加热炉出来的板坯进行侧边轧制，并控制板坯宽度尺寸和形状，同时将板坯边部的铸态组织变为轧态组织，避免在水平轧制过程中产生边裂，影响板坯质量。

天铁1 750mm轧机投产7年多，前期设备运行良好，但随着生产节奏的加快，设备磨损加大，精度降低，因此在生产过程中，小轮碎裂、球面垫掉落等侧压装置频繁出现故障，造成了立辊轧机倾斜的现象，直接影响了正常轧钢工序。通过对事故现象的原因分析和改进，降低了立辊轧机倾斜故障率，保障了生产的顺利进行。

2 立辊轧机侧压装置的结构与工作原理

2.1 立辊轧机侧压装置结构

测压装置分布于轧机传动侧和操作侧，全部采用液压驱动，每侧由平衡液压缸（以下简称平衡缸）、两个AWC液压缸（以下简称AWC缸）和平衡梁等组成。AWC缸与平衡缸共同作用时，实现轧辊的开口度的设定，两侧侧压装置可单动，也可联动。AWC缸与平衡缸均固定在机架上。侧压装置具体参数如下：

最大轧制力矩（过载系数2.75，5 s电机跳闸）：2×616 kN·m；

轧制速度（最大辊时）：±2.9～5.67 m/s；

侧压速度（单侧）：80mm/s；

最大侧压量：60mm（双侧，低碳钢，厚度230mm）；

立辊开口度：720～1 750mm；

AWC 液压缸：ø400/ø320×895 mm，工作压力 27 MPa；

平衡液压缸：ø220/ø140×1 925 mm，工作压力8～12 MPa。

测压装置见图1。

2.2 侧压装置工作原理

侧压装置其共同作用可调整轧辊的开口度。该装置配有短行程控制（SSC）功能+自动宽度控制（AWC）功能。短行程控制（SSC）用于控制大侧压引起的头、尾形装误差。自动宽度控制（AWC）主要用于修正轧制力变化引起的宽度误差。SSC、AWC的控制是由液压伺服系统实现的。

图1 侧压装置简图

AWC缸通过球面垫与轧辊轴承座相接。其作用是：带动轧辊装配在机架内运动。AWC缸均带位移传感器，用于AWC缸位置检测和同步控制。AWC缸可带负荷调整。在AWC缸液压伺服系统上装有压力传感器，用于检测轧制压力。

平衡缸通过连接板与平衡梁相连，平衡梁上下钩部分别与上下轧辊轴承座相接。平衡梁的侧面装有滑板，上部装有小轮。平衡缸作用是：一方面在正常工作状态下通过平衡梁始终将轧辊装配拉靠在AWC缸头部上，消除球面垫与AWC缸头部之间、球面垫与轴承座之间的间隙。平衡缸带位移传感器，用于轧辊位置检测。

3 立辊倾斜故障原因分析

由于轧线只有一架立辊轧机，每块板坯轧制五道次，其中一、三、五道次带有减宽轧制设定，二、四道次打开，因此轧机工作量较大，侧压装置动作频繁，很容易出现倾斜故障，从而影响正常生产。立辊倾斜原因主要是由立辊平衡梁小轮故障和球面垫掉落所引起。

3.1 平衡梁小轮故障原因分析

平衡梁小轮如图2所示，将平衡梁固定在机架内，并保证平衡梁在机架内往复运动。随着设备精度的降低，在生产过程中，小轮经常会出现卡死、轴承碎裂等故障，造成平衡梁运行不平稳，平衡缸压力过大，立辊轧机报倾斜，影响轧钢生产。通过多次检修更换检查，分析其原因为：现场环境恶劣，立辊轧机前部装有高压水除磷装置，粉尘、铁屑较多，水量大，小轮无密封，仅有轴承挡圈，容易进入小轮轴承内部，造成轴承卡死或加剧轴承滚珠磨损，致使轴承损坏；润滑不良或润滑油孔堵塞，轴承长时间处于无润滑油状态，造成轴承卡死；小轮加油不方便，见图2。

图2 小轮装置简图

油孔1为加油孔，每次加油都需将固定螺栓拆除，且空间狭小，不利于加油；小轮滑道粉尘较多，容易堆积，从而增加小轮运行阻力，造成小轮受力不均，平衡缸压力过大；小轮轴承强度不够，滚珠容易碎裂；多次更换小轮轴，造成平衡梁固定孔与轴间隙加大，小轮往复摆动使固定孔形成椭圆形，致使小轮损坏。

3.2 球面垫掉落故障原因分析

球面垫在轧钢过程中，最大轧制力为4000kN，遭受较大冲击力，尤其是下缸，很容易使螺栓剪短、球面垫掉落，从而造成立辊报倾斜。分析其原因为：球面垫螺栓强度低，螺栓倒角处存在应力集中或应力经过热处理未消散；螺栓经常断裂，造成AWC缸缸头螺纹损坏，与螺栓配合间隙大，螺栓晃动致使断裂；滑板磨损，精度降低，平衡梁与牌坊的间隙增大，轧钢过程中，平衡梁摆动，带动球面垫，使螺栓断裂；AWC缸依靠卡环固定在立辊牌坊上，轧钢过程中，冲击力大，尤其第一道次，造成AWC缸卡环与AWC缸体之间间隙大，且牌坊磨损（现场查看，发现轧机出口磨损较大，入口有轻微磨损），生产过程中，缸体不规则摆动，造成螺栓断裂；上下AWC缸不同步，在工艺操作人员拍快开时（拍快开，平衡缸和AWC缸同时缩回），平衡梁倾斜，造成某一个球面垫承压过大，致使螺栓断裂。球面垫见图3。

图3 球面垫简图

4 立辊倾斜故障改进措施

为了降低立辊倾斜故障率，结合现场实际情况，制定了具体改进措施。

小轮定期润滑，将变质润滑油和粉尘挤出；安装小轮时，安装正确，确保油道畅通，防止杂物进入轴承内部，轴承挡圈牢固；小轮前方增加刮尘板，在小轮运行过程中，提前将堆积粉尘清除，便于小轮运行平稳；小轮轴承改用进口SFK轴承，提高轴承强度；更改小轮润滑油道，同时在轴上开槽，便于小轮加油；利用大修时间，对平衡梁固定小轮孔进行修复；定期检查小轮运转情况，便于提前发现问题，及时处理。

球面垫螺栓采用高强螺栓，螺栓倒角改为圆角，并进行热处理消应；对AWC缸缸头螺孔螺纹进行修复，或者加大螺纹，更改螺栓；定期测量牌坊与平衡梁之间的间隙，过大时滑板适当加垫，保证牌坊与平衡梁的尺寸配合在1.4～2.1 mm；AWC缸卡环实行一对一制度，下线后，根据AWC缸测量尺寸进行修复，保证公差配合，从而使AWC缸固定良好；牌坊磨损处定期进行修复，保证安装精度；球面垫下方加焊托架，这样即使球面垫螺栓断裂，也可保证不掉落，维持正常生产；定期检测油缸信号和伺服阀信号反馈，确保油缸同步。

5 改进后效果

经过对侧压装置采取的一系列改进，改善了小轮工作环境及小轮强度，使小轮故障率大大降低，由每年5～6次降低到每年1～2次，取得了良好的效果；在保证设备精度的情况下，球面垫掉落次数明显减少。平衡梁小轮和球面垫的改善，减少了立辊倾斜故障率，保障了生产的顺利进行，同时降低了备件损耗，节约成本。

6 结束语

通过对立辊轧机倾斜故障进行分析，找出了故障原因，提出了具体改进方案，改进后降低了立辊轧机倾斜故障率，保障了生产的顺利进行。设备精度是保障设备正常运行的重要因素之一，尤其到设备后期，设备磨损加剧，精度严重降低的情况下，更应保证精度，同时也要加强设备点检制。

[1] 吴宗泽.机械设计师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2] 周学良.润滑油[M].北京：化学工业出版社，2007.

Cause Analysis of Vertical Mill Inclining Failure and Improvement

WU Ting

(Hot Rolling Plate Mill,Tianjin Tiantie Metallurgical Group Co.,Ltd.,She County,Hebei Province056404,China)

The inclining problem occurring at the lateral pressure device of vertical mill on Tiantie hot rolling production line was analyzed and the causes found to be roll balance beam wheel failure and spherical washer falling.The said beam wheel and spherical washer were modified.The failure rate of vertical mill inclining was reduced and smooth production ensured.

vertical mill;lateral pressure;spherical washer;wheel;modification

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.03.011

2014-01-08

2014-02-03

吴婷（1986—），女，主要从事冶金机械技术管理工作。