獲取短信驗證碼
2024-03-15
摘 要:18輥軋機工作輥止推軸承在使用過程中易損壞,通過分析發(fā)現(xiàn)主要是因為工作輥作用在止推軸承上的軸向力過大造成的,本文主要針對帶鋼板型呈楔形或鐮刀彎、中間輥與側(cè)支撐的作用力的因素討論分析造成止推軸承損壞的原因,找到了延長止推軸承使用壽命的方法。結(jié)合機組運用的實際情況,經(jīng)過相對應(yīng)的優(yōu)化措施改善后,能降低損壞率41.7%。
關(guān)鍵詞:止推軸承;易損壞;軸向力;優(yōu)化措施
0 引言
止推軸承在18輥冷連軋機中起到了阻止工作輥持續(xù)軸向移動的主要作用,避免因不利因素移動超出工藝使用范圍,造成斷帶、斷輥或者其它設(shè)備的損壞,可以說沒有止推軸承,18輥軋機組無法正常軋鋼。然而止推軸承在使用時存在受力大、使用環(huán)境差、損壞率高、損壞因素多、損壞時間不規(guī)律、生產(chǎn)過程中難以控制調(diào)整的缺點,因此降低止推軸承損壞率是具有緊迫性和難度的機組維護技術(shù)攻關(guān)工作,現(xiàn)在根據(jù)工藝原理和使用后效果作為參考依據(jù),總結(jié)分析出相關(guān)的有利因素,用以指導(dǎo)止推軸承的使用。
1 帶鋼板型影響因素分析
帶鋼板型主要分兩種情況易造成止推軸承損壞,橫向切面呈楔形或者彎曲(鐮刀彎、S彎)。
為確保軋制的帶鋼厚度一致,同一組工作輥的中心高度位置要保持不變,改變的是帶鋼形變量。當來料帶鋼存在橫向厚度差,進入輥縫后軋制力必然會橫向不對稱分布,厚的一側(cè)壓下率大,軋制力大,工作輥單側(cè)撓性變形,帶鋼從厚側(cè)向薄側(cè)跑偏[1],因工作輥與帶鋼表面接觸存在摩擦力,使工作輥受到從厚側(cè)趨向薄側(cè)的軸向力而移動,止推軸承受力。
彎曲型帶鋼在前進方向受張力,帶鋼傳動側(cè)距離長,帶鋼往傳動側(cè)跑偏,反之則往操作側(cè)跑偏,受工作輥與帶鋼之間受摩擦力的影響,工作輥產(chǎn)生軸向力向邊部距離長的一側(cè)移動,止推軸承受力[2]。軋制時帶鋼板型不規(guī)則,以質(zhì)點的形式在平面上按照各種不規(guī)則類型延展拉伸,提前檢測出帶鋼楔形、彎曲,通過控制好速度,彎輥、串輥等控制工藝,降低因板型異常產(chǎn)生的軸向力,可以有效避免止推軸承損壞。
2 中間輥影響因素分析
中間輥是一對帶有單邊錐度的輥子,可以軸向移動起到調(diào)節(jié)帶鋼板型、松緊、跑偏的作用,在此過程中有兩個重要的影響因素使工作輥產(chǎn)生軸向力致使止推軸承損壞。上中間輥驅(qū)動側(cè)帶錐度,下中間輥操作側(cè)帶錐度,中間輥在壓力狀態(tài)下與工作輥完全貼合,以上中間輥與工作輥為分析對象,假設(shè)沒有其它因素干擾的情況下壓下力為F,對其進行軸向力分析[3],見圖1。
F:壓下力;Fn1:軸向合力;β:中間輥錐度角,并且β=[0,90°];μ:工作輥與中間輥、帶鋼的摩擦系數(shù),經(jīng)查資料,0.05<μ<0.11[4]。
由式(3)可知,工作輥軸向合力與壓下力、錐度、摩擦系數(shù)均有直接關(guān)系,摩擦系數(shù)以及錐度確定,壓下力增大,軸向力隨之增大致工作輥軸向移動,止推軸承受力易損壞。當Fn1=0,得0.05<sinβ=μ<0.11,可算出2.9°≤β≤6.5°,在未有其它因素干擾的情況下工作輥在軸向上處于平衡狀態(tài),止推軸承受力為0;當Fn1>0時,sinβ>μ,工作輥朝著有錐度方向移動,止推軸承受力易損壞;當中間輥沒有錐度,即sinβ=0,工作輥失去調(diào)節(jié)機制,完全依靠摩擦力阻止工作輥移動,帶鋼板型楔型或彎曲的情況下跑偏嚴重無法通過中間輥修正,工作輥產(chǎn)生軸向移動,止推軸承受力易損壞。
彎輥力使中間輥、工作輥發(fā)生撓性形變[5],彎輥力與壓下力同向為負彎,反向則為正彎,隨著軋制力的增加輥縫凸度明顯趨于增大,所形成的帶鋼凸度明顯增加[6]。負彎狀態(tài)上中間輥兩端向外側(cè)頂起增大輥縫,如圖2,帶鋼中間薄邊部厚呈現(xiàn)出外圓弧狀態(tài),工作輥、中間輥與之狀態(tài)楔合,工作輥在每個點上受壓力與支撐力,在軸向上互相抵消,工作輥不會橫移;正彎上中間輥將工作輥中心下壓,如圖3,帶鋼中間厚邊部薄呈現(xiàn)內(nèi)圓弧狀態(tài),工作輥、中間輥與之狀態(tài)楔合,工作輥在每個點上受壓力與支撐力,在軸向上互相抵消,工作輥不會橫移。因此適當調(diào)整彎輥,有利于工作輥在軸向的穩(wěn)定性,保護止推軸承不受損壞。
3 側(cè)支撐影響因素分析
側(cè)支撐主要在側(cè)面支撐并阻止工作輥在軋制過程中隨著帶鋼一起向前移動,側(cè)支撐的受力主要來自于平衡梁與工作輥的推力。輥系示意圖如圖4,以上輥為研究對象,假設(shè)側(cè)支撐水平,則工作輥在輥縫關(guān)閉后與側(cè)支撐的靜態(tài)受力狀態(tài)如圖5,在三維直角坐標系內(nèi)對其靜態(tài)力系進行計算:
F:壓下力,F(xiàn)x1、Fx2:出、入口側(cè)支撐產(chǎn)生徑向力;Fr:被軋帶鋼抗力;Fμ2:沿x軸的摩擦力;Fn2:工作輥軸向力;Fz2、Fz1:出、入口側(cè)支撐沿z軸的分力;Fb1、Fb2:出、入口平衡梁支撐力;角a、b:側(cè)支撐與工作輥軸向夾角;角c、d:側(cè)支撐與工作輥徑向夾角;角e:工作輥與軋制鋼帶抗力夾角;μ:帶鋼、側(cè)支撐與工作輥以及工作輥與中間輥的摩擦系數(shù),假設(shè)其均相等。
①由式(8)可知,側(cè)支撐使工作輥產(chǎn)生軸向力的大小與壓下力、平衡梁支撐力、工作輥與側(cè)支撐徑向上的夾角c和d、工作輥與側(cè)支撐軸向上的夾角a和b以及角e有直接關(guān)系。角a、b、c、d、e∈[0,90°],在此區(qū)間范圍內(nèi):
1)在徑向上,cosa、cosb遞減,壓下力不變,軸向力減??;在軸向上,sinc、sind遞增,壓下力不變,軸向力遞增。當a=b=0°,c=d=90°時,側(cè)支撐產(chǎn)生軸向力為Fn2=0。
2)工作輥徑與側(cè)支撐輥徑大小可以改變二者在徑向上的夾角的大小,如圖6,工作輥徑減小或側(cè)支撐輥徑增大,則夾角減小,當a或b≠0,工作輥軸向力減??;工作輥徑增大或側(cè)支撐輥徑減小,夾角增大,當a或b≠0,工作輥軸向力增大,因此小工作輥或大側(cè)支撐有助于保護止推軸承。
3)角度e與工作輥徑及壓下率有關(guān)系,工作輥徑相等,壓下率越大,角e越大,如圖7(a)所示;壓下率相等,工作輥徑大,角e越小,如圖7(b)所示。tane在區(qū)間內(nèi)遞增,因此增大工作輥徑或減小壓下率可以減小角e,從而降低工作輥軸向力,減小止推軸承的受力。
②結(jié)合中間輥錐度導(dǎo)致工作輥的移動關(guān)系可知,工作輥往中間輥錐度端移動,在調(diào)整側(cè)支撐受力時,將有中間輥錐度端的側(cè)支撐夾角調(diào)小,使該端側(cè)支撐作用在工作輥的受力相較于另一端的大,工作輥會產(chǎn)生反向的軸向力抵消中間輥錐度產(chǎn)生的軸向力,當Fn1-Fn2≤Fμ2,即側(cè)支撐、中間輥各自產(chǎn)生的軸向力差的絕對值小于等于摩擦力,則工作輥處于穩(wěn)定狀態(tài),止推軸承不受力。
4 優(yōu)化調(diào)整前后對比
通過工作輥軸向移動因素分析后,對各個產(chǎn)生不利因素的環(huán)節(jié)進行了優(yōu)化改善,統(tǒng)計其中優(yōu)化調(diào)整前、后各半年軋制鋼種J5居多的損壞狀況,見表1。
由表1可知,針對問題優(yōu)化調(diào)整后:①每個機架的損壞總數(shù)都有所降低,整體下降率41.7%。②每種損壞類型都有所下降,其中磨損下降率22.7%明顯。③磨損的損壞率至多,無論是調(diào)整前或后均在55%以上。
5 結(jié)束語
通過上述分析,得知止推軸承的損壞是多種因素互相參雜造成的,要確保止推軸承的使用壽命良好,必須嚴格控制工作輥產(chǎn)生軸向力的因素,根據(jù)分析結(jié)果提出了6條措施,可有效預(yù)防止推軸承損壞:
①少軋制呈楔形、鐮刀彎等板型不良的帶鋼,或者提前檢測,做好操作工藝調(diào)整,使工作輥平穩(wěn)。
②優(yōu)化中間輥錐度,原料入口的首個機架板型差,其中間輥錐度應(yīng),往后根據(jù)生產(chǎn)狀態(tài)可依次減小。
③在生產(chǎn)操作過程中,控制好彎輥工藝,隨時調(diào)整跑偏的工作輥。
④側(cè)支撐與工作輥的輥徑要適配,避免一大配一??;同時也要確保安裝的側(cè)支撐水平。
⑤側(cè)支撐機械位在中間輥錐度端調(diào)整帶呈夾角的狀態(tài),與中間輥錐度互相抵消軸向力。
⑥降低壓下率或者使用較大的工作輥,盡量減小工作輥與帶鋼支反力的夾角。
【參考文獻】
[1]李璐,張振林,肖斌.基于軋制過程中橫截面面積變化的跑偏因子研究[J].鋼研工程機械有限公司,2022,30(01):104-109.
[2]令狐克志,王洋,劉光明,等.冷軋過程中帶鋼楔形與跑偏關(guān)系模型研究[J].軋鋼,2012,29(01):22-25.
[3]張艷娜,潘云飛.自糾偏輥形糾偏原理及設(shè)計淺析[J].現(xiàn)代冶金,2017,45(01):44-46.
[4]李庚唐.冷軋帶鋼時摩擦系數(shù)的確定[J].鞍鋼技術(shù),1981(05):47-48,36.
[5]陳兵,張雷,趙慶林.1420六輥冷連軋機工作輥止推軸承燒損原因分析與仿真[J].重型機械,2011(04):46-49.
[6]吳安民.彎輥力和軋制力對輥縫形狀影響分析[J].冶金設(shè)備,2015(04):47-49.
來源:網(wǎng)絡(luò)
(版權(quán)歸原作者或機構(gòu)所有)
1