熱軋帶鋼粗軋工作輥軸向竄動問題的探討分析

覃四波，王 攀，李 建

（廣西北港新材料有限公司，廣西 北海 536000）

0 引言

廣西北港新材料公司熱軋分廠1700 帶鋼生產(chǎn)線于2012 年建成投產(chǎn)，是國內(nèi)國產(chǎn)化程度較高且較為先進的現(xiàn)代化熱軋帶鋼生產(chǎn)線，產(chǎn)線粗軋機組為一套四輥可逆式單機架軋機，經(jīng)過多道次往復(fù)軋制，將加熱后的連鑄板坯軋制成設(shè)定尺寸、板型合格的中間坯，供精軋機組進一步軋制。在生產(chǎn)過程中，粗軋中間坯板型問題一直是生產(chǎn)現(xiàn)場存在的問題點，通過現(xiàn)場不斷跟蹤后發(fā)現(xiàn)，粗軋工作輥存在軸向竄動，下工作輥尤其嚴重，竄動量達到4～6 cm，竄動量越大，粗軋中間坯鐮刀彎越嚴重，對生產(chǎn)穩(wěn)定性造成很大影響。因此，需要對粗軋工作輥軸向竄動的原因進行探討分析，并尋找解決問題的對策。

1 粗軋工作輥軸向竄動機理分析

粗軋機理想軋制狀態(tài)下，兩側(cè)輥縫相同（SDS=SOS）（DS表示傳動側(cè)，OS表示操作側(cè)），帶鋼兩側(cè)厚度（HDS=HOS）相同且溫度相同（TDS=TOS），帶鋼中心線和軋制中心線重合，那么帶鋼兩側(cè)就只受到相同的垂直方向的軋制作用力FDS=FOS，如圖1 所示。但在實際生產(chǎn)中，這種理想狀態(tài)根本不存在，粗軋工作輥兩側(cè)輥縫都存在輥縫偏差的現(xiàn)象[1]，如圖2 所示。

圖1 理想狀態(tài)下的受力分析

圖2 實際狀態(tài)下的受力分析

當輥縫出現(xiàn)偏差時，粗軋工作輥在帶鋼軋制過程中必然受到水平分力的影響，該水平分力就是影響粗軋工作輥軸向竄動的原動力。因此粗軋工作輥兩側(cè)有載輥縫產(chǎn)生偏差的因素都會產(chǎn)生軸向水平分力，如帶鋼寬度方向兩側(cè)厚度差、帶鋼寬度方向兩側(cè)溫度差、輥縫設(shè)定兩側(cè)偏差、軋機兩側(cè)剛度偏差、帶鋼中心線偏差、軋機間隙導(dǎo)致軋輥交叉、下輥系水平偏差等[2]。

粗軋工作輥在發(fā)生軸向竄動時還會受到各種摩擦阻力的影響，如工作輥與帶鋼之間的摩擦力f1、工作輥和支撐輥之間的摩擦力f2、工作輥軸承箱與牌坊襯板之間的摩擦力f3、工作輥卡板的阻力f4等，只有當F 水平＞f2+f2+f3+f4…+fn時，工作輥才會產(chǎn)生軸向竄動，且差值越大竄動越嚴重。根據(jù)受力過程分析，要解決工作輥竄動問題，可從減小工作輥軸向水平分力和增加摩擦力兩個方向入手。

2 影響因素分析及解決辦法

2.1 減小工作輥軸向水平分力

2.1.1 改善軋機間隙

理論上支撐輥和工作輥的軸向中心線應(yīng)該在同一垂直面，且與軋機中心線重合，如圖3 所示，但在實際生產(chǎn)過程中為保證軋輥更換及上下動作正常，均會在軋輥軸箱和軋機牌坊之間預(yù)留合理的配合間隙，同時襯板的磨損也會導(dǎo)致其間隙越來越大，這些間隙的存在都會使上下工作輥之間、工作輥和支撐輥之間產(chǎn)生一定的交叉角度，如圖4 所示。軸承箱與牌坊的間隙越大，軋輥中心線不對稱交叉越嚴重，兩側(cè)實際輥縫偏差越大，軋制力作用在工作輥上所產(chǎn)生的軸向水平分力越大。

圖3 理想狀態(tài)下的軋輥軸向中心線

圖4 實際狀態(tài)下的軋輥軸向中心線

通過對現(xiàn)場不斷跟蹤摸索，發(fā)現(xiàn)粗軋軋機間隙嚴重偏離控制目標值，且下輥間隙明顯大于上輥間隙，具體如表1 所示。通過更換牌坊襯板和承箱襯板、加墊片等方式，將軋機間隙控制在標準范圍內(nèi)，可有效減小工作輥的軸向竄動。

表1 粗軋工作輥窗口間隙測量（目標值1.2±0.5 mm） 單位：mm

襯板磨損軋機間隙變大是導(dǎo)致工作輥軸向竄動的重要原因，需保證干油潤滑到位減緩襯板磨損，同時為了改善下工作輥襯板磨損比上工作輥磨損嚴重的問題，對現(xiàn)場跟蹤后發(fā)現(xiàn)大量粗軋機前高壓除鱗水反沖到軋機工作輥處，對下工作輥和牌坊間隙進行沖刷，襯板上的干油容易被水沖刷掉，氧化鐵皮也隨著沖入襯板間隙，造成襯板磨損加劇，而上工作輥則不容易受除鱗水的影響，所以磨損較小。針對這一問題，對除鱗噴嘴角度、高度進行了優(yōu)化調(diào)整，減少高壓除鱗水往軋輥方向反沖，且在工作輥入口牌坊兩側(cè)增加壓縮空氣，阻擋高壓除鱗水進入襯板間隙，有效減緩了襯板的磨損，改善工作輥軸向竄動狀況。

2.1.2 優(yōu)化輥縫偏差

在軋制過程中，根據(jù)每個道次的板型狀況、軋機兩側(cè)軋制力偏差、軋制中心線偏差，及時通過AGC 調(diào)整輥縫，減少兩側(cè)偏差，時刻保持調(diào)平狀態(tài)。

2.1.3 減小板坯楔形度

對板坯定期抽檢，測量板坯兩側(cè)厚度，根據(jù)抽檢結(jié)果與連鑄車間聯(lián)動減小板坯兩側(cè)厚度差；優(yōu)化加熱工藝，保證板坯在爐時間和溫度，減小板坯寬度方向溫度差；減少軋線漏水，避免帶鋼非均勻冷卻；通過減小板坯寬度方向厚度差對實際輥縫的影響，減小板坯原因引起的工作輥軸向水平分力。

2.1.4 改善板坯對中性

側(cè)導(dǎo)板、立輥對帶鋼起導(dǎo)向?qū)χ凶饔?，可以限制帶鋼軋制過程中跑偏，需定期標定粗軋機前機后側(cè)導(dǎo)板、立輥、優(yōu)化側(cè)導(dǎo)板開口度控制，增強對中性。

2.2 增加工作輥軸向竄動阻力

2.2.1 增加機架牌坊襯板與軸承箱襯板間摩擦阻力

新軸承箱襯板和新牌坊襯板間呈較好的平面接觸狀態(tài)，此時的接觸面積越大，相互間的摩擦力也越大，隨著襯板的不均勻磨損，相互間的接觸面會越來越小，在相同的作用力和摩擦系數(shù)下，產(chǎn)生的摩擦力也會越來越小，所以當襯板磨損到一定程度后發(fā)現(xiàn)，通過加墊片減小間隙對改善工作輥的軸向竄動作用不大，必須更換襯板。

2.2.2 減小卡板與軸承箱間隙

軋機操作側(cè)均有防止軋輥往外竄動的卡板裝置，當軸向竄動力較小時，卡板可以有效阻止軋輥進一步竄動。在生產(chǎn)過程中，卡板長期受力會導(dǎo)致螺栓變形松動，卡板間隙變大，當軸向竄動力過大時就會將卡板頂?shù)?。因此在減小軸向竄動力的基礎(chǔ)上，盡量減小卡板與軸承箱的間隙，可以有效限制工作輥的軸向竄動。

3 結(jié)語

粗軋工作輥軸向竄動的產(chǎn)生往往是多因素耦合的結(jié)果，很難通過單一因素的改善徹底解決其竄動問題，設(shè)備精度、生產(chǎn)工藝、操作控制等任何一個方面失控都會導(dǎo)致竄動加劇，竄動嚴重則會導(dǎo)致襯板磨損加快，襯板磨損過大又會導(dǎo)致竄動更加嚴重，形成惡性循環(huán)，最終反映出來的就是粗軋板型逐步惡化，影響到整個產(chǎn)線生產(chǎn)穩(wěn)定性。因此需根據(jù)生產(chǎn)實際制定優(yōu)化管控標準，使設(shè)備、生產(chǎn)運行進入良性循環(huán)。