一種新型軋輥冷卻水管的創(chuàng)新設(shè)計及應(yīng)用

石春有 李 婷 王 彬

（武鋼條材總廠大型分廠 湖北 武漢：430083）

1 現(xiàn) 狀

為了滿足國內(nèi)高速鐵路建設(shè)發(fā)展的需求，某廠從德國引進了一條萬能軌梁軋機高速重軌生產(chǎn)線，高速重軌萬能軋機布置形式見圖1。

圖1 萬能軌梁軋機

BD軋機由BD1和BD2兩架軋機組成，BD軋機軋輥為二輥模式。重軌系列品種占全年產(chǎn)量的97%以上，其中P60重軌產(chǎn)量占70%以上。重軌BD2軋輥單重大，每套軋輥重量50多噸。BD2重軌軋輥配輥圖見圖2。

圖2 BD2重軌軋輥配輥圖

從圖2中得知，重軌BD2軋輥有5個孔型，下軋輥在軋制過程中孔型冷卻狀況差。3孔是閉口孔型，孔型為切深孔，孔型的壓下量大，孔型磨損尤為嚴重。每次軋輥進行車削修復(fù)時，3孔孔型都得不到恢復(fù)，在孔型頭部和底部兩側(cè)壁上由于磨損產(chǎn)生的軋痕，通過軋輥車削無法消除，孔型兩側(cè)壁的軋痕只有在軋輥車削后，用砂輪拋光機打磨，打磨后的3孔在兩側(cè)壁上留下深深的凹坑，磨損嚴重的軋輥車削后的3孔孔型軋槽見圖3。

圖3 磨損嚴重的P60的3孔

從圖3中看出，在下軋輥3孔軋槽兩側(cè)壁處產(chǎn)生凹坑，凹坑位置的軋痕軋件軋制過程中產(chǎn)生掛蠟現(xiàn)象，軋件上的掛蠟再經(jīng)過孔型的軋制不斷地碾壓，最終形成鐵皮壓入在產(chǎn)品實物中，導(dǎo)致實物缺陷。

2 原因分析

軋輥孔型冷卻不好，是造成下軋輥3孔磨損嚴重?zé)o法恢復(fù)的一個主要原因。軋輥冷卻水在很大程度上影響著軋輥孔型的磨損及剝落，不適當(dāng)和不充分地冷卻，在軋輥表層內(nèi)會引起很大的熱梯度，以致加速產(chǎn)生軋輥孔型的熱應(yīng)力。BD2軋機軋輥裝配的側(cè)視圖見圖4。

圖4 BD2軋機軋輥裝配側(cè)視圖

從圖4中可清楚地看到，在軋機牌坊的下軋輥前后分別設(shè)有冷卻水管，冷卻水管焊接固定安裝在軋機牌坊上。在軋機前和軋機后分別設(shè)有導(dǎo)衛(wèi)板梁，避免軋件在軋制過程中出現(xiàn)下扣現(xiàn)象。由于導(dǎo)衛(wèi)板梁安裝在下軋輥的兩側(cè)，導(dǎo)衛(wèi)板梁的高度為840mm。冷卻水管只能安裝在低于導(dǎo)衛(wèi)板梁的高度之下。從圖4中軋機前后冷卻水管的噴水狀況可看出，冷卻水只能噴到下軋輥軸線以下軋輥孔型軋槽很少的部分。

當(dāng)軋件在軋制過程中，下軋輥冷卻水只能噴到軋輥孔型很短的一段距離。這樣軋輥從開始使用，下輥3孔孔型軋槽就澆不到水，使下輥閉口軋槽在軋制時處于無水狀態(tài)，下軋輥孔型只能依靠軋制相鄰兩支鋼的間隙，從上輥流下來的水進行冷卻。由于導(dǎo)衛(wèi)板梁的上面既安裝導(dǎo)板又安裝衛(wèi)板，各個孔型導(dǎo)衛(wèi)板的兩端，其中的一端安裝在導(dǎo)板梁上，另一端與下軋輥各個孔型的軋槽相接觸，壓在各個軋槽的上面，留有適當(dāng)?shù)目p隙。從上軋輥流下的水量是有限的，水只能通過導(dǎo)衛(wèi)板與各個孔型軋槽的間隙處流入孔型軋槽內(nèi)。

軋輥是從最大直徑使用到最小使用直徑時報廢。BD2軋機軋輥有效使用直徑為180mm，當(dāng)軋輥經(jīng)不斷的使用和加工車削，軋輥的輥身直徑在逐漸的減小。在軋制過程中，為了保證軋制線不變，下軋輥的軸線隨著軋輥直徑的不斷減小在不斷地上移，即下軋輥整個上移，通過在下軋輥軸承座下加墊的方式來實現(xiàn)。當(dāng)軋輥為正負零時，即開新軋輥第一次使用時，下軋輥最大的水量只能噴到下軋輥軸線以下很少的部分。當(dāng)軋輥的輥身直徑使用到軋輥最小直徑，即按圖4負180mm時。下軋輥軸承座加墊90mm（按軋輥正負值一半加墊），下軋輥冷卻水的噴水位置相對于軋輥最大直徑時的澆水位置又降低了90mm。由于下軋輥冷卻水管是固定安裝在軋機的牌坊上，位置是固定不變的。隨著軋輥噴水位置的不斷的降低，軋輥的冷卻效果也越來越差。隨著軋輥輥身直徑的減小，軋輥本身內(nèi)部組織就在發(fā)生變化，軋輥的硬度落差在發(fā)生明顯地變化，軋輥耐磨性降低，軋輥孔型的磨損也在加快。再加上下軋輥冷卻水管與下軋輥孔型噴水位置距離的不斷增大，軋輥冷卻狀況越來越差，更加快了軋輥孔型軋槽的磨損。

3 設(shè)計方案與實施

為了改善軋輥孔型的冷卻狀況，降低軋輥孔型軋槽的表面溫度，減小軋件對孔型的熱沖擊，從而減緩軋輥孔型的磨損，在軋件（孔型）的出口處保證有充足的冷卻水，是軋輥冷卻的最佳方式。設(shè)想如果在下軋輥3孔的出口安裝冷卻水管，將水管安裝在機后導(dǎo)衛(wèi)板梁的內(nèi)側(cè)，即靠近軋輥一側(cè)。在下軋輥3孔孔型的出口處，增加一個冷卻水管。傳統(tǒng)的安裝是將水管固定在軋機的牌坊上。此根冷卻水管安裝在機后導(dǎo)板梁上，冷卻水管專門用來對3孔孔型的冷卻見圖5。

圖5 3孔專用冷卻水管

從圖5中可看出，在下軋輥軋機前和軋機后分別安裝有導(dǎo)衛(wèi)板梁，導(dǎo)衛(wèi)板梁安裝在軸承座上。隨著軋輥使用軋輥直徑逐漸的減小，下軋輥軸承座加墊高度逐漸地增加，軸承座不斷地上移，軋輥安裝在軸承中，軸承座上移軋輥隨著上移。由于導(dǎo)衛(wèi)板梁安裝在軸承座上，所以導(dǎo)衛(wèi)板梁隨著軸承座的上移跟著上移。軋輥導(dǎo)衛(wèi)板梁有兩種，一種是機前導(dǎo)衛(wèi)板梁，另一種是機后導(dǎo)衛(wèi)板梁?？梢匝b在同一品種的任意一套軋輥中，導(dǎo)衛(wèi)板梁是可以拆卸的。當(dāng)一套軋輥使用后，軋輥車削時，導(dǎo)衛(wèi)板梁從軋過鋼的軋輥中卸出，裝在一套待軋鋼的另一套軋輥中。在下軋輥導(dǎo)衛(wèi)板梁的內(nèi)側(cè)安裝冷卻水管，制作專用的冷卻水噴咀，下軋輥3孔軋槽專用冷卻水管示意圖見圖6。

圖6 3孔專用冷卻水管示意圖

從圖6中看出，在冷卻水管的前端，裝有兩個噴咀，分別對孔型軋槽的頭部與腿部進行冷卻。噴咀前端是用金屬波紋管連接，噴咀的位置是可以上下左右移動的，可以調(diào)整噴水位置，對孔型磨損嚴重的部位增加冷卻水。下軋輥3孔專用冷卻水管安裝在出口導(dǎo)衛(wèi)板梁的內(nèi)側(cè)，裝配圖見圖7。

圖7 3孔專用冷卻水管裝配圖

冷卻水管安裝在導(dǎo)衛(wèi)板梁的內(nèi)側(cè)，噴咀連接著水管，水管噴咀安裝在導(dǎo)衛(wèi)板梁的上端，即衛(wèi)板的下端（圖7中超出部分）。由于水管噴咀安裝在衛(wèi)板的下端，軋件在軋制過程中，冷卻水能噴到軋輥孔型的出口處，而且水管與孔型軋槽的位置始終不變。因為導(dǎo)衛(wèi)板梁安裝在軸承座上，軋輥同時也裝在軸承座上。當(dāng)軋輥隨著使用直徑在不斷減小的同時，下軋輥在每次的使用中，通過在軸承座下加墊的方式不斷地上移。由于軸承座與軋輥及導(dǎo)衛(wèi)板梁為一體，在下軋輥上移的過程中，導(dǎo)衛(wèi)板梁也在同步的上移。這樣水管噴咀與孔型軋槽的相對位置始終不變，它不會因軋輥直徑的減小而產(chǎn)生任何變化。冷卻水管的噴頭部分與導(dǎo)衛(wèi)板梁用螺絲固定，可以進行更換。在噴咀的下面鏈接金屬水管，用螺絲固定，水管的另一端放在導(dǎo)衛(wèi)板梁的外側(cè)。組裝后重軌BD2下軋輥的冷卻水管一端留在外邊（左側(cè)），軋機牌坊形式為閉口式，軋機更換軋輥是通過換輥小車，將軋輥從軋機牌坊的一側(cè)推入或拉出軋機牌坊。整套軋輥放在換輥小車上，待換輥小車將軋輥推入軋機后，將水管放到軋輥的右側(cè)（軸承座的外側(cè)），與軋機旁的固定水管連接。將冷卻水管的一端與軋機旁的固定水管用活接頭連接，用手即可連接，操作極其方便，不使用任何工具，軋機一側(cè)連接水管示意圖見圖8。

圖8 軋機一側(cè)連接水管示意圖

4 效果分析

由于新型冷卻水管的使用，軋件在軋制過程中，下軋輥的3孔軋槽的出口處始終有冷卻水，這樣軋輥孔型可以得到充足的冷卻水，大大的減緩孔型的磨損，每次軋輥使用后孔型磨損減小。增加了軋輥軋鋼時每次的過鋼量，在線軋制時軋輥的磨輥次數(shù)及磨輥時間大大減少，提高了軋制效率。軋輥使用次數(shù)增加，延長了軋輥的使用壽命，由于孔型磨損導(dǎo)致的鐵皮壓入現(xiàn)象明顯降低。新型冷卻水管得到現(xiàn)場職工的好評，既效果明顯，又使用方便。

5 結(jié)束語

新型冷卻水管的創(chuàng)新，在于它打破了常規(guī)的軋輥冷卻水管的安裝模式。新型冷卻水管安裝在導(dǎo)衛(wèi)板梁的內(nèi)側(cè)與孔型軋槽寬度相對應(yīng)的位置，充分利用了重軌下軋輥3孔閉口軋槽的有限寬度，將水管裝在孔型內(nèi)，保證冷卻水管的位置，對孔型軋槽部位直接冷卻，水管隨著軋輥直徑的減小不斷地上移，確保了冷卻水管與孔型軋槽澆水位置始終不變，重而保證了孔型出口有充足的冷卻水，達到孔型減緩磨損的目的。

［1］白光潤，欒瑰馥，朱殿強.孔型設(shè)計［M］.沈陽：東北工學(xué)院出版社，1992.