侯新華，顧曉琳，陳強(qiáng)

（新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠）

1 問題的提出

在熱連軋生產(chǎn)線中，軋制線對板坯穩(wěn)定軋制起著至關(guān)重要作用，八鋼熱連軋粗軋機(jī)布置為一架帶立輥的可逆式四輥軋機(jī)，由于軋輥在機(jī)磨損，下線磨削后輥徑變小，使下工作輥輥面標(biāo)高降低，換輥時為保證軋制線標(biāo)高，通過階梯墊和圓弧墊的調(diào)整來實現(xiàn)。按照設(shè)計給出的軋制線調(diào)整公式，使用小直徑工作輥配大直徑支承輥時，在更換圓弧墊后，發(fā)生下工作輥與下支承輥輥面干涉，導(dǎo)致工作輥無法裝入機(jī)架，被迫換輥造成停機(jī)時間長；同時由于工作輥小，直徑范圍無法預(yù)知，造成備輥困難。因此，針對這個問題進(jìn)行分析，探尋解決措施。

2 工作輥和支承輥輥面干涉原因分析

2.1 粗軋軋制線調(diào)整方式

軋制線調(diào)整是通過下支承輥直徑的一半與下工作輥直徑的和，計算出階梯墊的高度來調(diào)整軋線高度，使軋線高度保持在一定高度范圍內(nèi)。原設(shè)計中，若重磨后工作輥直徑與支承輥半徑之和減少超過90mm，則采用240mm檔圓弧墊調(diào)整，利用下支承輥輥系離線時更換，這樣在一個換支承輥周期內(nèi)，換輥時均可自動調(diào)整下輥系輥面標(biāo)高，滿足軋線使用。因此圓弧墊厚度設(shè)計為150mm和240mm兩檔，通過階梯墊（多級布置）和圓弧墊（兩擋）的調(diào)整，來實現(xiàn)新輥重磨后支承輥與工作輥直徑之和減少后的輥面自動標(biāo)高調(diào)整。

現(xiàn)場最大工作直徑加上最大支承輥的半徑為1975mm,工作輥直徑范圍為1100～1200mm，支承輥直徑范圍為1400～1550mm。設(shè)計給出了階梯墊標(biāo)高調(diào)整的公式。

（1）圓弧墊選用一擋（150mm）：

（2）圓弧墊選用二擋（240mm）：

式中：h—階梯墊可調(diào)整的總厚度；D—支承輥直徑；d—工作輥直徑。

2.2 輥面干涉原因分析

使用的粗軋下工作輥直徑d=1116mm，下支承輥直徑D=1525mm，工作輥直徑與支承輥半徑之和為1878.5mm，與標(biāo)準(zhǔn)值1975mm相減后大于90mm，根據(jù)設(shè)計軋制線調(diào)整原理更換為240mm圓弧墊，裝輥時卻發(fā)現(xiàn)下支承輥輥面與下工作輥輥面發(fā)生碰撞，說明原設(shè)計的換輥調(diào)整計算需要改進(jìn)。

2.2.1 下支承輥與工作輥輥面間隙計算

從粗軋機(jī)換輥結(jié)構(gòu)尺寸鏈解析，在下支承輥和下工作輥換輥位置（圖1所示），支撐輥與工作輥軋制位置見圖2。工作輥軌道固定在機(jī)架上，換輥時下工作輥車輪落在換輥軌道上推入軋機(jī)，下工作輥中心線標(biāo)高固定，下支承輥圓弧墊放置在階梯墊的換輥級上，換輥級階梯墊厚度50mm；下階梯墊與牌坊底面之間有底板、壓頭和墊塊是固定不動的，設(shè)為δ。因此，可以推導(dǎo)出下支承輥輥面到下工作輥輥面的間隙尺寸Δt。

式中：H1—牌坊下窗口底面到下工作輥中心線距離（為定值2535mm）；h1—階梯墊厚度；h2—圓弧墊厚度；h3—支承輥軸承座中心線到圓弧墊安裝面的距離（為定值950mm）；D—支承輥直徑、d—工作輥直徑；Δt—下支承輥與下工作輥輥面之間間隙。

2.2.2 下工作輥與下支承輥輥面干涉量校核

將換輥干涉時的下工作輥與下支承輥直徑、更換圓弧墊厚度240mm，換輥級階梯墊50mm帶入公式（3），計算得出 Δt=-25.5mm＜0，兩輥輥面重合量為25.5mm，輥面之間干涉。

因此，工作輥換輥成功的必要條件為兩下輥輥面間隙Δt＞0，必須降低下支承輥輥面標(biāo)高，同時也說明下工作輥必然存在一個最大直徑，此直徑均需要單獨計算，故需要對軋制線調(diào)整公式中的圓弧墊和階梯墊進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)。

圖1 支承輥與工作輥換輥位置圖

圖2 支承輥與工作輥軋制位置圖

3 輥面干涉的設(shè)計改進(jìn)

3.1 改進(jìn)方案

為降低下支承輥輥面標(biāo)高，采用在現(xiàn)有圓弧墊兩檔級數(shù)的中間分層，來降低輥面標(biāo)高，通過增加中間分層，圓弧墊強(qiáng)度完全滿足，支承輥離線更換操作方便，同時在電氣控制程序中，增加圓弧墊的擋數(shù)分層即可，并推導(dǎo)補(bǔ)充新增層級的計算公式，而且可以滿足所有軋輥直徑減小后的換輥。如果采用通過增加階梯墊級數(shù)，同時減少階梯墊厚度來降低支承輥輥面標(biāo)高的方法，受到牌坊階梯墊底部空間位置限制及階梯墊厚度減薄后，會降低階梯墊強(qiáng)度。因此，增加階梯墊級數(shù)辦法不予考慮。

3.2 圓弧墊擋數(shù)分層優(yōu)化改進(jìn)

根據(jù)支承輥和工作輥直徑范圍，以及階梯墊每級厚度調(diào)整量15mm，減少圓弧墊備件和更換次數(shù)的原則，對圓弧墊厚度由兩檔分為四檔，增加180mm和210mm兩檔；可相對降低下支承輥輥面高度60mm和30mm，滿足了不同直徑支承輥和工作輥裝輥要求。

3.3 工作輥最大直徑計算

（1）由于支承輥和工作輥重磨后，直徑發(fā)生變化，加之更換不同厚度的圓弧墊，以及結(jié)合階梯墊厚度，需要推導(dǎo)出在一個支承輥換輥周期內(nèi)的工作輥最大直徑計算公式，避免輥面干涉?？紤]到換輥軌道和輥系車輪正常磨損以及階梯墊氧化鐵皮，Δt取值10mm。

（2）最大工作輥直徑計算。換輥條件為Δt=10mm，H1=2535，h=50mm，h3=950mm，帶入公式（3） 推導(dǎo)出計算公式：（D/2+dmax/2+10）=1535-h2，h2為四擋圓弧墊厚度。

根據(jù)Δt≥10mm的要求，在一個支承輥換輥周期內(nèi)，即滿足（D/2+dmax/2+10）≤1535-h2時，是更換圓弧墊尺寸后的換輥必要條件。因此，在圓弧墊厚度h2和支承輥直徑D確定后，計算出d值是使用的最大工作輥直徑值。

（3）將改進(jìn)后的四擋圓弧墊厚度帶入推導(dǎo)出的最大工作輥直徑計算公式。

3.4干涉的那對軋輥的階梯墊選用

選用新增的圓弧墊厚度180mm，d=1116mm，D=1525mm，計算下支承輥輥面到下工作輥下輥面的間隙，Δt=34.5mm，輥面不干涉，可以上機(jī)使用。

4 改進(jìn)設(shè)計的實施

（1）制作新增的厚度180mm與210mm兩個規(guī)格圓弧墊，利用下工作輥最大直徑的計算公式，提前計算出工作輥最大直徑，保證在一個支承輥換輥周期內(nèi)，工作輥的使用。

（2）粗軋換輥階梯墊的厚度計算是由L1級自動來完成，在L1級程序中，新增了兩檔圓弧墊厚度，和新增的兩檔階梯墊調(diào)整的公式。按照公式（1）和公式（2）之間0～90，相應(yīng)增加每檔-30mm，用作換輥后軋輥直徑與階梯墊位置的換算，實現(xiàn)軋輥標(biāo)高與軋機(jī)標(biāo)定、軋制模式連鎖，達(dá)到了程序自動調(diào)整的目的。圖3為HMI換輥畫面階梯墊選用參數(shù)。

圖3 HMI換輥畫面階梯墊選用參數(shù)

（3）根據(jù)圖3換輥HMI畫面階梯墊選用，實際換輥實績，階梯墊厚度選用180mm，d=1104.82mm，D=1528.28mm，計算得Δt=38.45mm，dmax=1161.72mm；dmin=1095.86mm，可以正常使用。

5 結(jié)束語

通過完善熱軋粗軋機(jī)軋輥換輥條件，解決了下支承輥輥面與下工作輥輥面干涉無法換輥的問題，使軋輥直徑全部得到使用。同時依據(jù)工作輥最大直徑公式，指導(dǎo)了軋輥的備輥，減少熱停時間，提高了軋機(jī)作業(yè)率。