论文部分内容阅读
摘要：依据辊箱的结构特点及在线运行情况， 分析了辊箱错棍的多种原因，并针对性的提出改进措施。
关键词： 减定径辊箱 错辊抛油环谐波器
CAUSES ANALYSIS OF MISSING POSITION OF MORGAN HIGH-SPEED WIRE ROD
ROLL HOUSING AND ITS CONTROL MEASURES Zhao Haitao Zhai Yuegang Ma Qingtao
（Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd）
Abstract: According to the structure of the roll housing and the running condition online , analyzes the
reasons of miss position of roll. and put forward related countermeasures.
Key words：RSMroll housingmiss positionflingerharmonic drive
中图分类号：B025文献标识码： A
0前言
辊箱是线材轧制的关键设备，它安装在锥箱中，其辊轴与装有辊环的锥套配合。辊箱运行的可靠性，安全性直接影响线材产品的产量和质量。
1设备概况
安钢第一炼轧厂高速线材生长线于2011年7月建成产，其主题机械设备如：预精轧机组，精轧机组，减定径机组及夹送辊和吐丝机等设备由美国Morgan公司引进。生产线采用高速无扭转连续化轧制新工艺，并且其在原有的精轧机八机架之后，加上了四机架高精度轧机，及减定径机组，使其轧制速度达到120m每秒，同时成品的精度控制在正负0.1mm之内。实现了轧制高速度，产品高质量，设备高效率。减定径机组作为轧制的最后一道工序，对成品的质量起着至关重要的作用。而230mm与150mm辊箱作为
直接与红钢接触的设备，它们运行正常与否对生产的产量和线材成品的质量尤为关键。
2存在的问题
生产过程中，发现辊箱经常有错辊现象的发生，辊箱错辊时一般需要停车调整，调整无效时，甚至需要更换辊箱，严重影响生产。2013年由于辊箱错棍影响生产时间1600多分钟，其中现场调整36次，影响时间700多分钟，更换辊箱11次，影响时间达到600多分钟。由此可见辊箱错辊大大影响了生产。辊箱错辊不仅影响时间，还有其它方面的影响。辊箱错辊的其它影响为：
2.1影响线材成品质量，导致中间废品。辊箱窜轴错棍时会导致线材的成品精度降低，严重时会出现中间废品，如线材成品出现尺寸超差、错边耳形等缺陷，影响产品质量。错辊严重时甚至产生堆钢爆辊环的生产事故。图1即为有缺陷的线材
（a） （b）
图1（a）耳型线材（b）折叠线材
2.2 影响辊箱辊轴下端轴承的使用寿命。辊箱错棍情况下轧制线材会增加辊轴的轴向负荷，导致辊轴产生轴向窜动，随之轴承的轴向间隙增大，寿命减短。
2.3 影响轧制辊环的使用寿命和安全生产。由于窜轴错棍现象，使得轧线不能在正确的轧槽中轧制，加速了辊环磨损，严重时会产生爆辊环的现象。
鉴于辊箱错棍的危害，有必要对其窜轴错棍现象进行分析研究，并探讨有效的预防措施，以保证作业安全和生产的顺利进行。
3错辊原因分析
辊箱产生错棍的原因是多方面的，可能是辊环安装不到位、小规格辊环下垫片有高点造成错辊，或者实际操作不正确、也可能是轧机震动大的客观原因所导致。对于150mm辊箱来说，如果偏心套锁紧缸的油压不稳定，锁紧缸不能顶死偏心套，也会导致两轴的轴肩高相对高度出现波动，出现错辊现象。仅从辊箱结构来分析的话，错辊主要是由于辊环轴向定位不准确所致。
辊箱主要有三部分组成，包括：面板与箱体， 偏心套,辊轴。偏心套调整辊缝大小，辊轴上安装辊环进行轧钢。如果辊环在辊轴上定位不准确，就会导致错辊现象。
分析230mm辊箱和150mm辊箱，虽然它们结构不太相同，但是其错辊的原因却有共同点，主要有三个方面：抛油环，轴肩高，球轴承。总结分析2013年辊箱错辊，发现导致辊箱错棍各种因素及影响生产时间和所占比如下表所示
错棍原因 影响时间 所占比
抛油环 800 53.3%
轴肩高 200 13.3%
球轴承 200 13.3%
其它 300 20%
合计 1500 100%
下面逐个分析各种错辊原因：
3.1针对230mm辊箱和150mm的结构共同点来说，它们引起错辊的一大共同原因就是抛油环的定位不准确和球轴承的轴向窜动大。
抛油环一般分为内抛和外抛，成对使用，安装在轴肩处，即与双唇密封配合起到水封和油封的作用，又起定位辊环的作用。见图2
图2019即为抛油环，018为双唇密封。
辊环装配时，通过打压工具被装在辊轴锥面上，辊环下部紧贴外抛表面，起到定位作用。如上图下（内）抛油环019通过轴肩定位，上（外）抛油环019定位辊环的位置。但有时因为以下几种原因，导致抛油环定位不准确。
1，内外抛厚度不标准，导致定位精度不准确。一般情况下，230mm辊箱内抛外抛为11.00mm。150mm辊箱内外抛都为11.50mm。当辊箱转配好后，经过调整，其两根辊轴的轴肩等高（误差为+-0.01mm），230mm辊箱轴肩高为32.40mm-32.45mm，150mm辊箱轴肩高为32.775mm-32.785mm。当厚度不标准的内外抛装配到轴肩上时，其内外抛高度不等，导致定位不准，辊环错辊。
2，保持架高度不合适，内外抛不能贴紧。正常情况下，内抛外抛的内边相贴，起定位作用，外边与双唇密封保持架接触，中间部分与双唇密封接触。如果保持架过高，外抛由于外边贴紧保持架，导致外抛内边就不能与内抛贴紧，外抛上的辊环定位不准，错辊。
3，内外抛相对旋转，抛油环内接触面磨损。一般情况下，内外抛相对贴紧，并和辊轴一起旋转，不会相对旋转。但有时由于内外抛和辊轴的配合情况不同，内外抛与辊轴过紧或者过松，或者在生产时，辊轴所受冲击较大且辊轴高速旋转，导致发生内外抛油环相对旋转的现象。使得内外抛油环接触面磨损划伤，如图3.严重时内抛油环与轴的配合面也發生划伤，如图4.最终导致内外抛与轴肩配合不好，抛油环厚度产生变化，辊环定位随之不准，导致错辊。
图3磨损划伤的内外抛接触面
图4划伤后内抛与轴的结合面
（2）轴肩高不等时导致错辊
辊箱装配时，调整轴肩高是一道重要的工序。因为轴装配在偏心套里，因此轴肩高主要是通过调整偏心套在箱体的位置而得到间接调整的。轴肩高一定要调整到满足装配技术要求，即各个轴的轴肩高要达到一定数值，而两轴的轴肩高相对高度也必须满足技术要求。并且由于轧制规格的不同，需要用不同辊径的辊环，相应的需要调整辊缝，这也就需要辊轴在不同辊缝时，其轴肩高要保持在装配技术要求之内。由于150mm辊箱和230辊箱的轴肩高调整结构不同，因此逐个分析如下：
首先，针对150mm辊箱
谐波器舌头与偏心套凹槽配合面磨损时也会导致辊轴错辊：
这是因为，辊轴装在偏心套之中，二者合为一体构成一个部件。轴肩高的调整主要就是通过调整谐波器，谐波器偏心轮的旋转带动偏心套和辊轴在箱体中上下移动，从而调整两辊轴轴肩高达到要求。当辊箱在线调整辊缝时，偏心套旋转，偏心套与谐波器舌头的配合面相对发生变化，正常情况下，由于配合面比较平滑，发生相对变化时，偏心套和辊轴位置不会变化，辊轴轴肩高也不会变化。但是如果偏心套凹槽内与谐波器舌头配合的配合面发生磨损时，配合面不够光滑平整，如图5所示，就会导致偏心套和辊轴的相对位置发生变化，辊轴轴肩高随之变化，产生错辊现象。
图5磨损后的150mm偏心套凹槽和舌头
其次，针对230mm辊箱
230mm辊箱主要是通过调整下部伸进偏心套的月牙板与箱体之间的垫片厚度来调整轴肩高的，如图6所示。虽然因为月牙板与偏心套凹槽的接触面积相对来说比较大，月牙板与偏心套配合面的磨损不太明显。但是长时间的使用后，还是会影响轴在不同辊缝时的轴肩高或是相对轴肩高度
图6230mm辊箱调整轴肩方法和磨损的月牙板
（3）球軸承方面：
由于高线轧制速度高，轧制时的振动和冲击比较大，而球轴承工作时，它的内圈，外圈和滚动体任意点的接触应力都是变化的，工作一段时间后，其接触表面就可能发生疲劳点蚀。点蚀发生后，不仅噪声和振动加剧，发热严重，同时轴承的轴向游隙增大，进而辊轴轴向窜动增大，错辊现象发生。另外扁孔型进入圆孔型时滚动导卫偏斜，辊轴受轴向力加大，止推垫片被压变形，难以恢复，造成辊轴轴窜大，错辊现象发生。
3防治措施
3.1，保证内外抛尺寸精度。装配新辊箱备件时，一定要保证内外抛尺寸。尽量使用标准尺寸的内外抛。如果没有标准尺寸的备件，也一定要依据轴肩高选用合适的等尺寸的内外抛，以保证两轴外抛与辊环的接触面一样高。
3.2，选用合适的保持架。根据每台辊箱的偏心套和辊轴的实际情况，结合图纸装配要求，选用合适厚度的保持架，避免出现内外抛厚度不符合要求的情况。
3.3，勤检查内外抛的磨损情况！如有内外抛相对旋转的现象，并且内外抛的结合面有划伤，造成结合面不平整光滑的情况，及时更换抛油环。
3.4，装配时，针对150mm辊箱，保证调整轴肩高的偏心套凹槽与谐波器舌头配合面的光滑平整。针对230mm辊箱，保证舌板与偏心套凹槽配合面的光滑平整。
3.5，装配辊箱时，一定要吹洗箱体和偏心套的润滑油路，保证润滑油路畅通，球轴承润滑到位，延长轴承的使用寿命。生产时，如果发现辊箱箱体或者辊轴温度高，或是辊箱运转时振动大，声音不正常时，及时打表检查辊箱的轴向窜动和径向跳动，如不正常，下线维修。
4 改进效果
在采取上述措施后，2014年上半年辊箱错辊次数相对减少。其中现场调整3次，更换辊箱2次。不仅大大缩短了非计划停车时间，减少了工作量。还降低了设备备件消耗。间接增加了经济效益。
5结语
辊箱错辊原因众多，但防止辊环错辊的关键还在于辊箱质量，因此做好辊箱的维修装配工作十分重要。作为辊箱维修装配这一块，实践证明，只要能够规范化进行装配，针对错辊原因，按照整改措施精细化装配，就能保证装配质量，杜绝错辊现象的发生。
6参考文献
【1】上海宝山钢铁集团公司初轧厂，高线设备说明书，1998:10
【2】濮良贵，纪名刚。机械设计。北京：高等教育出版社 ，2001:310-311。
论文作者简介：
赵海涛助理工程师
安钢第一炼轧厂机修二车间机械工段高速区班组。
关键词： 减定径辊箱 错辊抛油环谐波器
CAUSES ANALYSIS OF MISSING POSITION OF MORGAN HIGH-SPEED WIRE ROD
ROLL HOUSING AND ITS CONTROL MEASURES Zhao Haitao Zhai Yuegang Ma Qingtao
（Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd）
Abstract: According to the structure of the roll housing and the running condition online , analyzes the
reasons of miss position of roll. and put forward related countermeasures.
Key words：RSMroll housingmiss positionflingerharmonic drive
中图分类号：B025文献标识码： A
0前言
辊箱是线材轧制的关键设备，它安装在锥箱中，其辊轴与装有辊环的锥套配合。辊箱运行的可靠性，安全性直接影响线材产品的产量和质量。
1设备概况
安钢第一炼轧厂高速线材生长线于2011年7月建成产，其主题机械设备如：预精轧机组，精轧机组，减定径机组及夹送辊和吐丝机等设备由美国Morgan公司引进。生产线采用高速无扭转连续化轧制新工艺，并且其在原有的精轧机八机架之后，加上了四机架高精度轧机，及减定径机组，使其轧制速度达到120m每秒，同时成品的精度控制在正负0.1mm之内。实现了轧制高速度，产品高质量，设备高效率。减定径机组作为轧制的最后一道工序，对成品的质量起着至关重要的作用。而230mm与150mm辊箱作为
直接与红钢接触的设备，它们运行正常与否对生产的产量和线材成品的质量尤为关键。
2存在的问题
生产过程中，发现辊箱经常有错辊现象的发生，辊箱错辊时一般需要停车调整，调整无效时，甚至需要更换辊箱，严重影响生产。2013年由于辊箱错棍影响生产时间1600多分钟，其中现场调整36次，影响时间700多分钟，更换辊箱11次，影响时间达到600多分钟。由此可见辊箱错辊大大影响了生产。辊箱错辊不仅影响时间，还有其它方面的影响。辊箱错辊的其它影响为：
2.1影响线材成品质量，导致中间废品。辊箱窜轴错棍时会导致线材的成品精度降低，严重时会出现中间废品，如线材成品出现尺寸超差、错边耳形等缺陷，影响产品质量。错辊严重时甚至产生堆钢爆辊环的生产事故。图1即为有缺陷的线材
（a） （b）
图1（a）耳型线材（b）折叠线材
2.2 影响辊箱辊轴下端轴承的使用寿命。辊箱错棍情况下轧制线材会增加辊轴的轴向负荷，导致辊轴产生轴向窜动，随之轴承的轴向间隙增大，寿命减短。
2.3 影响轧制辊环的使用寿命和安全生产。由于窜轴错棍现象，使得轧线不能在正确的轧槽中轧制，加速了辊环磨损，严重时会产生爆辊环的现象。
鉴于辊箱错棍的危害，有必要对其窜轴错棍现象进行分析研究，并探讨有效的预防措施，以保证作业安全和生产的顺利进行。
3错辊原因分析
辊箱产生错棍的原因是多方面的，可能是辊环安装不到位、小规格辊环下垫片有高点造成错辊，或者实际操作不正确、也可能是轧机震动大的客观原因所导致。对于150mm辊箱来说，如果偏心套锁紧缸的油压不稳定，锁紧缸不能顶死偏心套，也会导致两轴的轴肩高相对高度出现波动，出现错辊现象。仅从辊箱结构来分析的话，错辊主要是由于辊环轴向定位不准确所致。
辊箱主要有三部分组成，包括：面板与箱体， 偏心套,辊轴。偏心套调整辊缝大小，辊轴上安装辊环进行轧钢。如果辊环在辊轴上定位不准确，就会导致错辊现象。
分析230mm辊箱和150mm辊箱，虽然它们结构不太相同，但是其错辊的原因却有共同点，主要有三个方面：抛油环，轴肩高，球轴承。总结分析2013年辊箱错辊，发现导致辊箱错棍各种因素及影响生产时间和所占比如下表所示
错棍原因 影响时间 所占比
抛油环 800 53.3%
轴肩高 200 13.3%
球轴承 200 13.3%
其它 300 20%
合计 1500 100%
下面逐个分析各种错辊原因：
3.1针对230mm辊箱和150mm的结构共同点来说，它们引起错辊的一大共同原因就是抛油环的定位不准确和球轴承的轴向窜动大。
抛油环一般分为内抛和外抛，成对使用，安装在轴肩处，即与双唇密封配合起到水封和油封的作用，又起定位辊环的作用。见图2
图2019即为抛油环，018为双唇密封。
辊环装配时，通过打压工具被装在辊轴锥面上，辊环下部紧贴外抛表面，起到定位作用。如上图下（内）抛油环019通过轴肩定位，上（外）抛油环019定位辊环的位置。但有时因为以下几种原因，导致抛油环定位不准确。
1，内外抛厚度不标准，导致定位精度不准确。一般情况下，230mm辊箱内抛外抛为11.00mm。150mm辊箱内外抛都为11.50mm。当辊箱转配好后，经过调整，其两根辊轴的轴肩等高（误差为+-0.01mm），230mm辊箱轴肩高为32.40mm-32.45mm，150mm辊箱轴肩高为32.775mm-32.785mm。当厚度不标准的内外抛装配到轴肩上时，其内外抛高度不等，导致定位不准，辊环错辊。
2，保持架高度不合适，内外抛不能贴紧。正常情况下，内抛外抛的内边相贴，起定位作用，外边与双唇密封保持架接触，中间部分与双唇密封接触。如果保持架过高，外抛由于外边贴紧保持架，导致外抛内边就不能与内抛贴紧，外抛上的辊环定位不准，错辊。
3，内外抛相对旋转，抛油环内接触面磨损。一般情况下，内外抛相对贴紧，并和辊轴一起旋转，不会相对旋转。但有时由于内外抛和辊轴的配合情况不同，内外抛与辊轴过紧或者过松，或者在生产时，辊轴所受冲击较大且辊轴高速旋转，导致发生内外抛油环相对旋转的现象。使得内外抛油环接触面磨损划伤，如图3.严重时内抛油环与轴的配合面也發生划伤，如图4.最终导致内外抛与轴肩配合不好，抛油环厚度产生变化，辊环定位随之不准，导致错辊。
图3磨损划伤的内外抛接触面
图4划伤后内抛与轴的结合面
（2）轴肩高不等时导致错辊
辊箱装配时，调整轴肩高是一道重要的工序。因为轴装配在偏心套里，因此轴肩高主要是通过调整偏心套在箱体的位置而得到间接调整的。轴肩高一定要调整到满足装配技术要求，即各个轴的轴肩高要达到一定数值，而两轴的轴肩高相对高度也必须满足技术要求。并且由于轧制规格的不同，需要用不同辊径的辊环，相应的需要调整辊缝，这也就需要辊轴在不同辊缝时，其轴肩高要保持在装配技术要求之内。由于150mm辊箱和230辊箱的轴肩高调整结构不同，因此逐个分析如下：
首先，针对150mm辊箱
谐波器舌头与偏心套凹槽配合面磨损时也会导致辊轴错辊：
这是因为，辊轴装在偏心套之中，二者合为一体构成一个部件。轴肩高的调整主要就是通过调整谐波器，谐波器偏心轮的旋转带动偏心套和辊轴在箱体中上下移动，从而调整两辊轴轴肩高达到要求。当辊箱在线调整辊缝时，偏心套旋转，偏心套与谐波器舌头的配合面相对发生变化，正常情况下，由于配合面比较平滑，发生相对变化时，偏心套和辊轴位置不会变化，辊轴轴肩高也不会变化。但是如果偏心套凹槽内与谐波器舌头配合的配合面发生磨损时，配合面不够光滑平整，如图5所示，就会导致偏心套和辊轴的相对位置发生变化，辊轴轴肩高随之变化，产生错辊现象。
图5磨损后的150mm偏心套凹槽和舌头
其次，针对230mm辊箱
230mm辊箱主要是通过调整下部伸进偏心套的月牙板与箱体之间的垫片厚度来调整轴肩高的，如图6所示。虽然因为月牙板与偏心套凹槽的接触面积相对来说比较大，月牙板与偏心套配合面的磨损不太明显。但是长时间的使用后，还是会影响轴在不同辊缝时的轴肩高或是相对轴肩高度
图6230mm辊箱调整轴肩方法和磨损的月牙板
（3）球軸承方面：
由于高线轧制速度高，轧制时的振动和冲击比较大，而球轴承工作时，它的内圈，外圈和滚动体任意点的接触应力都是变化的，工作一段时间后，其接触表面就可能发生疲劳点蚀。点蚀发生后，不仅噪声和振动加剧，发热严重，同时轴承的轴向游隙增大，进而辊轴轴向窜动增大，错辊现象发生。另外扁孔型进入圆孔型时滚动导卫偏斜，辊轴受轴向力加大，止推垫片被压变形，难以恢复，造成辊轴轴窜大，错辊现象发生。
3防治措施
3.1，保证内外抛尺寸精度。装配新辊箱备件时，一定要保证内外抛尺寸。尽量使用标准尺寸的内外抛。如果没有标准尺寸的备件，也一定要依据轴肩高选用合适的等尺寸的内外抛，以保证两轴外抛与辊环的接触面一样高。
3.2，选用合适的保持架。根据每台辊箱的偏心套和辊轴的实际情况，结合图纸装配要求，选用合适厚度的保持架，避免出现内外抛厚度不符合要求的情况。
3.3，勤检查内外抛的磨损情况！如有内外抛相对旋转的现象，并且内外抛的结合面有划伤，造成结合面不平整光滑的情况，及时更换抛油环。
3.4，装配时，针对150mm辊箱，保证调整轴肩高的偏心套凹槽与谐波器舌头配合面的光滑平整。针对230mm辊箱，保证舌板与偏心套凹槽配合面的光滑平整。
3.5，装配辊箱时，一定要吹洗箱体和偏心套的润滑油路，保证润滑油路畅通，球轴承润滑到位，延长轴承的使用寿命。生产时，如果发现辊箱箱体或者辊轴温度高，或是辊箱运转时振动大，声音不正常时，及时打表检查辊箱的轴向窜动和径向跳动，如不正常，下线维修。
4 改进效果
在采取上述措施后，2014年上半年辊箱错辊次数相对减少。其中现场调整3次，更换辊箱2次。不仅大大缩短了非计划停车时间，减少了工作量。还降低了设备备件消耗。间接增加了经济效益。
5结语
辊箱错辊原因众多，但防止辊环错辊的关键还在于辊箱质量，因此做好辊箱的维修装配工作十分重要。作为辊箱维修装配这一块，实践证明，只要能够规范化进行装配，针对错辊原因，按照整改措施精细化装配，就能保证装配质量，杜绝错辊现象的发生。
6参考文献
【1】上海宝山钢铁集团公司初轧厂，高线设备说明书，1998:10
【2】濮良贵，纪名刚。机械设计。北京：高等教育出版社 ，2001:310-311。
论文作者简介：
赵海涛助理工程师
安钢第一炼轧厂机修二车间机械工段高速区班组。