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啤嶺機電設備(上海)有限公司

酸洗冷軋帶鋼傳遞輥軸承座斷裂因素分析與對策

2014-01-17

肖富英1 周知進2 卜英勇1
(1.中南大學機電工程學院,湖南長沙 410083;2.湖南科技大學機電工程學院,湖南湘潭 411201)
  摘 要:漣鋼酸洗冷軋生產線7#糾偏輥、2#張力輥支撐軸承座處再次發生斷裂,輥子移位,使護梁扭彎和支架變形。本文分析了軸承座發生斷裂及變形的原因,提出了解決問題的措施。
  關鍵詞:鋼帶傳遞輥;軸承座;斷裂;對策
  1 前言
  漣鋼酸洗冷軋生產線選用三菱日立公司Z先進的UCM六輥軋機,從酸洗段出口活套來的板帶,存在偏離軋制中心線的情況,于是在軋機入口側設置有粗、精雙糾偏輥子,有利于板帶對中。雙糾偏輥子采用電感式CPC液壓驅動,提高板帶糾偏響應速度。同時,在軋機入口側設置有四個張力輥,一方面,不使板帶跑偏,另一方面,在軋機入口建立穩定的張力,有利于軋機帶張力軋制,生產高質量板形的帶鋼。
  2005年9-10月,漣鋼冷軋板廠酸洗冷軋線7#糾偏輥、2#張力輥(見圖1)支撐軸承座處兩次發生斷裂,輥子移位沖擊護梁,使支架變形。
 

圖1 鋼帶傳送系統中的7#糾偏輥(左)2#張力輥(右)
  2 軋機的主要參數
  No.1軋機入口速度 Z大1250m/min
  No.4軋機出口速度 Z大330m/min
  軋機牌坊尺寸   500mm×820mm
  工作輥直徑    Ø425 Ø385mm
  中間輥直徑    Ø490 Ø440mm
  支承輥直徑    Ø1300 Ø1150mm
  Z大軋制力    22MN(液壓壓下)
  中間輥竄輥力   1MN
  中間輥竄輥行程  500mm
  工作輥正、負彎輥力 0.36MN/軸承座
            0.18MN/軸承座
  中間輥正彎輥力 0.50MN/軸承座
  上支承輥平衡力 0.60MN/輥子
  3 報廢軸承座分析
  為了便于分析,表1列出了軸承座、軸承型號等數據。
 
表1 軸承座、軸承的型號對應一覽表
  檢驗2005年10月發生斷裂軸承座,從實物斷痕看,軸承座斷痕是沿底座支撐壁發生的。而同截面支撐壁兩端比兩側厚度尺寸差別明顯,用游標卡尺測量與軸向方向垂直的壁厚,尺寸在7~10mm范圍內波動。
  軸承座斷裂的原因:
  (1)軸承座的壁厚偏小。標準設計要求壁厚為10mm,顯然7mm的座壁偏小,也就是說壁厚比要求的厚度降低了30%。設計中必須保證鑄件的壁厚大于規定的Z小壁厚且壁厚要均勻,這是軸承座斷裂的原因之一。軸承座同截面壁厚相差太大,鑄件在凝固過程中冷卻速度不一致,薄壁冷卻快,產生壓應力,厚壁冷卻速度慢,產生拉應力,從而在軸承座中產生很大鑄造應力,這是原因之二。
  (2)軸承座選材不當和結構缺陷。根據酸洗冷軋生產線的工藝和結構設計要求,7#糾偏輥和2#張力輥軸承座在工作過程中受傳遞鋼帶拉應力作用。軸承座選用材料為鑄鐵,鑄鐵材料不宜在受拉力情況下使用。
  (3)工作狀況。在酸洗冷軋工作過程中,軸承座受力不均勻,薄壁處也是Z易遭受破壞之處。這也與報廢軸承座實物斷裂是從垂直輥道軸線一端開始斷裂的印痕相吻合。工藝要求鋼帶正常運行建立的張力為8.3×104N,而自動保護控制系統在(8.3-12)×104N,零部件材料超過屈服應力,造成軸承座破壞。
  (4)缺乏輔助的過載保護裝置。7#糾偏輥和2#張力輥在9月28日次帶張力調試時,出現4個軸承座全部拉斷,發現調控系統無有效過載保護,日方對PLC進行了補充。10月15日,操作人員進行點動調試,再次出現4個軸承座拉斷、支架變形的同樣故障。6#張力輥軸承座底座焊縫開裂。監控計算機屏顯曲線出現12×104N尖峰值。顯然,補充的過載保護系統,還應進一步改進。
  4 措施與對策
  通過對漣源鋼鐵集團公司酸洗冷軋線機組7#糾偏輥和2#張力輥軸承座斷裂和支架變形原因進行深入分析,提出了解決問題的措施與對策,主要從以下幾個方面:
  (1)日本三菱-日立機械制鐵公司及中國第二重型機械集團公司(具體負責生產線的轉化設計及制造)進行協商交涉,完善系統過載自動控制中的保護功能;
  (2)選用拉壓強度大的鑄鋼作為軸承座體材料;
  (3)增加軸承座底座壁厚(>10mm),并且要求軸承座壁厚均勻;
  (4)軸承座體支架增加強筋。
  參考文獻:
  [1]房世興.高速線材軋機裝備技術[M].北京:冶金工業出版社,1997.
  [2]周建男.軋鋼機械滾動軸承[M].北京:冶金工業出版社,2001.
  [3]蘇玉達.軋輥軸承的脂潤滑[J].軋鋼,1998,15,(1):42-44.
來源:《重型機械》2007 No.1