卷取炉活套辊寿命延长的设计优化

王 显

（山东钢铁集团日照有限公司，山东 日照276800）

1 前言

某轧钢厂3500炉卷产线轧机前后各有1台卷取炉，当生产薄规格产品（4～25 mm）时需要卷取炉参与轧制，其主要功能是保温且减少钢板温差，保证钢板的性能均匀性。因设计存在缺陷，当炉门处于高位时，卷取炉炉壳与炉门之间仍然存在高度约450 mm的间隙（卷取炉正常工作时炉内温度约为950～1050℃），通过该处间隙散发的热量导致温度异常升高，可达400℃。活套辊在平轧时正位于炉门间隙处，高温直接影响活套辊上辊的正常工作。在实际使用过程中，上辊发生多次故障。活套辊损坏主要原因有两点：一是密封损坏造成内冷却水直接进入轴承，导致轴承损坏，进而活套辊上辊成死辊；二是活套辊设计位置不合理，活套辊上辊单侧受高温影响，平轧时活套辊不转动，易发生变形损坏。

在活套辊投用的2 a时间，轴承损坏次数多达8次，辊体变形次数多达3次，累计影响卷轧时间超过40000 min。针对活套辊上辊频繁出现故障的问题，针对活套辊上辊本体的设计提出优化思路。

2 卷取炉结构和工作原理

使用卷取炉时，卷取炉的1#炉门下降到一定位置引导钢板进入卷取炉，卷取炉的卷筒槽对1#炉门，夹送辊对齐卷筒槽，准备穿板。卷取炉卷筒槽开始加速，进行卷取。卷取炉加速时，2#炉门和3#炉门降下来。在道次末尾，轧机和卷取炉降速，出口夹送辊降下来，钢板末端停止在出口夹送辊。炉卷轧机的出入口侧导板用来引导钢板。反转道次重复这个过程。卷取轧制通过交替前进和反转道次进行，直到最后一道次在前进方向。其中活套辊布置在卷取炉和轧机出入口侧之间，卷轧时上辊起助卷辊作用，活套在夹送辊和卷筒之间稳定和抑制张紧力激增。

活套辊主要由摇臂、上辊、液压缸等原件组成，上辊设计为空心辊，里面有一内胆通冷却水，辊体单侧壁厚仅为25 mm。上辊无驱动装置为自由辊，靠螺栓把合在摇臂机架上，液压缸的上下动作带动摇臂和上辊的位置调整。卷取炉炉门由3个独立动作的炉门组成，其中1#和2#炉门有销轴连接，存在连锁控制，即1#炉门落到底位2#炉门才可上下动作，2#炉门处于高位时1#炉门才可上下动作。平轧时炉门靠液压缸带动处在高位，钢板可顺利从炉底经过。

3 存在问题及解决方案

针对活套辊上辊频繁出现故障的问题，现场首先针对炉门与炉壳之间的间隙进行优化。根据现场环境重新设计隔热装置，材质为耐热不锈钢，在隔热装置内侧焊接锚固钩固定陶瓷纤维模块，防止隔热装置变形。将隔热装置焊接固定在炉壳上方，阻断高温对上辊辊体的不利影响，进而避免上辊出现故障。使用半个月后，又暴露出新的问题：一是在卷轧过程中因为隔热装置的存在，导致钢板极易碰到该装置，影响钢板上表面质量；二是虽然有陶瓷纤维模块对装置进行高温保护，但高温下还是出现了变形；三是隔热装置为焊接固定，高温工况下必须定期检查补焊，但频繁停炉会对卷取炉耐材及卷筒造成不可逆的损伤，降低两者使用寿命，难以实现。

针对活套辊上辊本体的设计提出优化思路。初始设计操作侧轴承座共有6件水封，2个干油润滑点。水封损坏最直接的原因就是润滑不足，高温下橡胶产品易发生变形甚至碳化。优化水封数量和装配位置，将水封数量从6个增加到8个，密封重新选型，密封性好且耐高温氟橡胶为首选。最后一道密封的唇口方向向外，一旦密封出现损坏，可防止冷却水大量进入。同时增加干油润滑点数量，由2个增加到4个，保证润滑充足，也可减轻密封的磨损。二是增长操作侧内杆，在水封边缘处增加Φ30引水孔，一旦水封出现损坏，冷却水可沿引水孔排出，避免进入轴承。三是彻底解决上辊辊体变形的问题，辊体变形的根本原因是受热不均，当活套辊不工作时，活套辊单侧靠近炉门间隙，一侧温度过高，长时间容易发生变形。在上辊传动侧增加气动马达，马达固定在摇臂上，以缓慢均匀的速度带动活套辊上辊，使其未卷轧时也可以均匀受热，避免发生变形。

4 应用效果

通过优化，解决了活套辊频繁发生故障的问题。通过密封数量，型号以及安装位置等优化，解决了轴承因进水导致的损坏，保证了润滑和冷却的良好运行，有效提高了其稳定性。通过对活套辊上辊动作方式由被动改为主动的优化，保证了辊体的均匀受热，结合冷却水的良好运行，辊体因受热不均导致的变形问题得到根治。截止到2021年5月份，活套辊损坏次数仅为1次，对比2020年同期的4次，其稳定性大幅提高，设备使用寿命大幅延长，减少了备件更换数量及频次，降低了吨钢成本，提高了产线卷轧比，效益同步提升。