轧辊设计经济性初探

王庆军 孙熙钊

(1．中钢集团邢台机械轧辊有限公司，河北054025；2．轧辊复合材料国家重点实验室，河北054025)

1 概述

轧辊是钢铁企业轧钢生产中重要的大型消耗性工具，是轧机的重要部件。轧辊质量的优劣直接关系到钢铁企业高效化持续生产和全部轧制产品的质量。随着现代化轧机的使用和发展，轧辊的性能也在不断提高，轧辊的结构设计日趋复杂、尺寸设计精度逐步提高。在轧辊结构设计、精度尺寸设计满足现代化轧机使用要求的同时，增加了轧辊制造加工的难度。从轧辊的使用、装配情况来看，轧辊的有些部位的尺寸精度有很大富余，有些复杂结构可以进行简化以降低加工难度、提高生产效率。轧辊设计经济性是设计轧辊时，在轧辊结构、尺寸精度满足轧辊使用要求的前提下，充分考虑轧辊的制造加工，既要满足轧辊使用，又要具有适当的尺寸精度和较好的加工工艺性。

2 实例分析

2.1 超长过键槽的尺寸公差设计

图1 传动辊端的长键槽Figure 1 Long key groove at driving roller end

2.2 细长深孔螺纹孔设计

在许多热连轧粗精轧工作辊和立辊中都设计有轴向细长深孔，孔口为G14螺纹，用以装配油嘴打压注油，如图2所示。细长深孔直径∅11 mm、长度在800～1650 mm，长径比在70～150之间。由于长径比大、直径小，只能采用小直径的细长钻头，钻细长深孔时排屑困难，需钻头反复进退进行排屑，加工效率低，且钻头易折断，加工难度大。

图2 工作辊上的轴向细长深孔Figure 2 Axial spindle shaped deep hole in working roller

图3 轧辊控口处设计的丝堵Figure 3 Plug design at roller orifice

实际工作中，在征得用户同意后，将图2所示的轧辊结构进行了设计改进，改成了图3所示的装配丝堵的结构。这样改进后，减少了长径比，使深孔易于加工，又降低了孔的加工难度，可完全满足轧辊使用要求，具有较高的经济性。

2.3 扁头复杂倒角的简化设计

有的工作辊扁头倒角设计结构复杂，如图4所示。这种扁头倒角加工过程比较繁琐，在镗床铣扁头倒角时，每一个扁平面的倒角要铣3刀，需要调整轧辊3次，找正3次，装卡3次，不仅占用镗床时间长，且操作者劳动强度大。而普通扁头的简单倒角铣一个扁面，仅需1次装卡找正即可加工完成。

图4 复杂的工作辊扁头倒角Figure 4 Complex flat head chamfer of working roller

经过和厂家沟通，了解这种扁头的装配套筒和普通扁头的装配套筒没有什么区别。因此，将这种扁头复杂倒角结构简化设计成普通扁头简单倒角，如图5所示。这样，既可满足轧辊使用要求，又可减少两个加工工步，提高了生产效率，降低操作者劳动强度，具有了较好的经济性。

图5 普通的扁头简单工作辊倒角Figure 5 General simple flat head chamber of working roller

2.4 磨损套的退刀槽设计

有的工作辊辊头上要求装配一个磨损套。磨损套的外圆尺寸要求装配后进行磨削加工，在磨床磨削时砂轮磨不到磨损套的根部，会在根部形成一个小凸台，还需要上车床进行车修，延长了加工周期，生产效率较低。如果在磨损套的根部设计一个小的退刀槽(如图6)，上述问题即可迎刃而解，并且小退刀槽不会影响磨损套的使用。

图6 工作辊的磨损套根部设计成退刀槽Figure 6 Tool withdrawal groove designed from wear bushing bottom of working roller

2.5 中心孔角度的设计

轧辊是非标准备件，通常根据轧辊使用厂家的车床、磨床配备的顶尖角度来设计轧辊中心孔，中心孔的角度通常有60°、70°、75°、90°等四种。由于四种角度的中心孔并存，给轧辊生产加工带来不便，同一台机床要配备四种角度的顶尖，还要根据轧辊中心孔的不同角度经常更换。如果轧辊的中心孔角度能够统一成一种或两种，将对轧辊的制造加工带来积极影响，使轧辊设计更具经济性。从2009年4月1日开始实施的国家标准GBT 1503—2008《铸钢轧辊》和GBT 1504—2008《铸铁轧辊》中对中心孔的设计做出了要求：轧辊“辊身直径550 mm以下，中心孔推荐采用60°B型，按GBT 145执行；其他规格的轧辊，中心孔推荐采用75°B型”。因此，按这两个标准设计轧辊中心孔，可以减少中心孔角度的种类，从而减少顶尖的配备数量，给轧辊制造加工提供便利。

3 结语

从轧辊制造加工角度出发，结合工作中遇到的一些实例，初步探讨了轧辊设计的经济性。轧辊结构设计、尺寸精度设计在满足轧辊的使用要求的前提下，要尽量考虑轧辊的制造加工，使轧辊具有较好的加工工艺性，既要满足轧辊使用，又要避免轧辊尺寸精度过剩。既可以提高轧辊制造企业的生产效率、降低轧辊制造成本，又对节能减排具有积极意义。