轧钢设备设计阶段管理与质量控制

牛群

摘 要：經过近十多年的探索和发展，我国已经建成了较为完备的现代化钢铁工业体系，实现了绝大多数钢铁生产设备的国产化制造。轧钢设备是钢铁生产中最重要的组成部分，在其设计阶段有一定的规律和特征，做好轧钢设备设计阶段的管理与质量控制对于确保设备制造的高效性和运行的可靠性有着极为重要的意义。辊系装置是轧钢设备的重要组成部分，同时也设备设计的核心环节。在轧制生产过程中，辊系的使用寿命和质量与材料、温度和轧制力等参数紧密相关。设计辊系装置时应充分考虑其设计特征，积极提高辊系装置的强度和性能，这对提高整套设备的使用效率和可靠性起到至关重要的作用。

关键词：轧钢设备；设计阶段；辊系装置；振动

中图分类号：TG333 文献标志码：A

0 前言

现今的钢铁生产都采用的是大规模批量生产工艺，轧钢设备的质量和运行的稳定性直接影响着钢铁产品的生产质量和生产效率。随着我国钢铁产品的产量和生产效率的相对提高，轧钢设备作为生产环节中的重要一环，其所承受的负荷强度也越来越高，为提高轧钢设备的使用效率和使用寿命，需要在设备设计的各个阶段尽可能地对主要受力部件和易损部件进行结构优化，在做好轧钢设备各部分结构优化的基础上，还要做好轧钢设备中的润滑、振动等辅助功能的控制，提高设备的制造质量和使用效率。

1 做好轧钢设备辊系装置的结构优化

辊系装置是一台轧机设备的核心组件，在轧钢设备辊系装置的结构中原采用的是轧辊台阶与轴承内圈相接触的固定方式，轴承的轴向锁死采用的是轴承端盖的固定方式，并在轴承端加装了水封与防尘圈来防止水分等杂质的侵入。这一方式在实际的使用过程中的效果并不理想，其中所存在的问题主要是水封所采用的轧辊侧面端面密封方式，端盖到轧辊端部是装配尺寸而不是加工尺寸，因此在实际的装配过程中无法对密封进行良好的控制，致使在实际的使用过程中水封无法发挥其最佳密封效果，漏水现象频发致使水分等杂质进入到轴承中致使轴承损坏。此外，使用轴承内圈与轧辊相接触固定，为保证轧辊端面与轴承内圈进行良好的接触，轧辊轴端台阶处需要采用角度较小的过渡圆角，而这一设计将使得轧辊台阶处的抗剪切能力变弱，在长期遭受到弯曲和扭转应力的综合作用下此处将变成易损处，在遭受到较大的外力时将会存在断裂危险。

为提高轧钢设备辊系装置的使用寿命，在轧钢设备辊系装置的技术设计过程中需要对上述问题进行改进，通过在轧辊与轴承内圈之间加装定位套，使用定位套来取代原先轴承内圈与轴肩的直接接触固定。对于轴承外圈的固定仍采用轴承端盖进行固定的固定方式，并在轴承端盖上加装水封以及双J型轴封来做好辊系装置轴承的防水、防尘，确保轧钢设备辊系装置的使用寿命。完成对于轧钢设备辊系装置的结构优化后，轧钢设备辊系装置的使用寿命得到了极大的延长，通过使用定位套取代轴承内圈与定位轴肩的直接连接，使得轴承内圈结合部位轧辊的过渡更为平滑，从而消除了轧辊上的应力集中，使得轧辊的抗弯曲、抗剪切能力都大为提升。此外，将轴肩处的过渡圆角加大为斜面圆弧过渡的过渡方式也使得轧辊的强度得到了一定程度的提升。同时在轧辊轴承端盖处加装J型密封，使得轧钢设备辊系装置的防水、防尘能力都得到较大的提升，避免冷却水渗入到轧钢设备辊系装置中影响轧钢设备辊系装置的使用寿命。在轧钢设备辊系装置的设计过程中，使用Solidworks软件对辊系装置进行建模分析，并结合分析的结果对轧钢设备辊系装置进行结构优化，提高辊系装置的使用寿命。在完成了对于轧钢设备辊系装置的结构优化后有效地解决了轧钢设备辊系装置中所存在的密封不良问题，通过对轧钢设备辊系装置进行润滑优化将使得轧钢设备辊系装置的使用寿命和使用效率得到了极大的提升。

2 做好轧钢设备机械振动的优化

轧钢设备的机械振动是影响轧钢设备使用的一项难题，造成轧钢设备机械振动的原因众多，需要结合轧钢设备机械振动的现象并通过专业化的故障诊断标准对轧钢设备机械振动进行指标判断，通过对所测得的轧钢设备机械振动数据与正常工作下的轧钢设备的运行数据进行对比用以判断轧钢设备机械振动的故障点，并在轧钢设备技术设计过程中对其进行优化。

在轧钢设备运行的过程中轧钢设备机械振动的发生点多发生于轴承与齿轮连接的部分，而做好轧钢设备机械振动数据的采集是做好轧钢设备机械结构设计优化的关键。在轧钢设备机械振动的信号采集过程中需要在常规频谱的基础上对轧钢设备机械振动的相关数据进行有效的分析与计算，从而对轧钢设备机械振动进行详细的分析。在对所采集到的轧钢设备机械振动频谱进行良好的时域分析的基础上分析轧钢设备机械振动的原因。此外，在轧钢设备机械振动频谱的分析上容易受到齿轮啮合过程中所产生振动频率的影响，需要做好轧钢设备机械振动频率的分析，并在此基础上做好轧钢设备机械振动的分析。

做好轧钢设备机械振动原因分析需要对轧钢设备机械振动进行大量的数据采集，由于设备在运行过程中机械转速较低，在数据采集的过程中需要将机械振动数据采集长度控制在2048以内。在对机械振动数据进行多样性的采集后，对所采集到的动态数据进行分析。现今所采用的数据分析多采用的是在线测试的方式，为实现良好的测试分析结果，需要在测试部分加装具备特定功能的传感器，用以增强振动数据的采集敏感度。由于在轴承部位采集数据较为困难，且在实际的测量过程中所使用加速度传感器采集机械振动数据的效果并不理想。为避免其他频率对轧钢设备机械振动数据产生影响，在传感器的选择上可以使用位移传感器来取代加速度传感器，从而确保轧钢设备机械振动数据测量的准确性。轧钢设备机械设备在使用的过程中由于受到各种内外力作用因素的影响，将使得设备各部分在使用过程中会产生不同程度的磨损，通过对机械振动进行良好的测量与分析能够对轧钢设备中的易磨损处进行精确掌握，并在此基础上通过对磨损较大处进行机械结构优化，用以提高设备的使用寿命。此外，在设备方案设计过程中，除了需要注意轧钢设备能够满足轧钢设备的使用需求外，还需要注意做好轧钢设备机械结构的简化与优化，提高轧钢设备的使用寿命和使用效率。轧钢设备的易维修性也是设计阶段初期需要考虑的一个重要问题，在设备的使用过程中，对于一些易损坏的区域，需要做好机械优化或补强，降低设备发生损坏风险的同时提高设备的可维护性，以便能够在机械故障发生时快速完成故障部件的修复或更换，避免设备计划外停机，快速恢复设备的使用，提高设备的使用效率。

结语

轧钢设备是钢铁生产中的重要设备，轧钢设备质量的好坏同时也是钢铁生产质量的重要保证。为提高轧钢设备的使用寿命和使用效率，在方案设计、技术设计到施工设计阶段需要充分考虑各部件的设计规律和特征，对特定机械结构进行充分的优化，用以消除设备在使用过程中可能存在的隐患。此外，在设备的设计过程中还需要注意做好轧钢设备机械润滑等辅助设置的优化，通过良好的润滑减少机械部件之间的磨损，提高轧钢设备的使用寿命。设计过程中还需要从设备使用的人力、时间和成本费用角度对设备的易维修性进行考量，在提高轧钢设备使用效率的同时降低运行成本。

参考文献

[1]王勇.棒材轧钢工程机械设备设计改造[J].中国设备工程，2017 （14）：80-81.

[2]程挺宇.基于Autodesk Inventor的轧钢设备三维设计[J].冶金设备，2011（s1）：25-27.

[3] 王海林，张振林.冷轧带钢电解清洗设备的设计与实践[J].轧钢，2009，26 （2）：51-53.