董 智，秦 疆，石 凱

（河鋼邯鋼集團邯寶冷軋廠，河北 邯鄲056003）

河鋼邯鋼集團邯寶冷軋廠（以下簡稱邯寶冷軋廠）2180酸軋線引進SMS技術(shù)，代表國際最先進的冷軋生產(chǎn)水平，肩負(fù)著邯鋼轉(zhuǎn)型升級，出精品，創(chuàng)品牌的重任。五機架六輥軋機作為酸軋線核心設(shè)備，設(shè)計最高軋制速度1 400 m/min，軋機入口及機架間配置有張力計輥及壓輥，用于測量板帶在軋機運行中張力情況。所謂的張力計輥是由板帶張力轉(zhuǎn)化為對張力計輥的壓力。該壓力與張力的大小，以及板帶與張力計輥的包角等幾何位置關(guān)系有關(guān)。壓輥的作用是當(dāng)壓輥壓下后，形成帶鋼與張力計輥足夠包角。當(dāng)包角確定后，張力與壓力之間便形成固定的函數(shù)關(guān)系，通過測定壓力的大小，即刻測出板帶張力的大小。由于板帶張力而產(chǎn)生的對該輥子的壓力通過位于傳感器上的支撐塊傳給兩個“枕塊”傳感器，在生產(chǎn)過程中測得的該值用于對張力的控制。張力控制是軋機機組控制的重要的組成部分；另外，位于軋機入口的張力計輥還作為一轉(zhuǎn)向輥，將板帶導(dǎo)入軋機。

1 張力計輥故障分析

軋機內(nèi)張力計輥運行不穩(wěn)定，經(jīng)常抱死，造成大量帶鋼表面劃傷。經(jīng)分析研究，張力計輥和壓輥周圍都是乳化液，工作在潮濕的惡劣環(huán)境里，張力計輥在高速旋轉(zhuǎn)的過程中，軸承腔內(nèi)會形成一定的負(fù)壓，將乳化液吸入軸承內(nèi)腔，稀釋潤滑油脂，使軸承潤滑條件變差，且原設(shè)計張力計輥壓輥潤滑油道設(shè)計不合理（見圖1），一旦上機就無法進行補油，造成軸承損壞抱死。另一方面，張力計輥采用的是將軸承嵌入端蓋內(nèi)，再將端蓋插入輥身，這種設(shè)計方式不僅要保證軸承內(nèi)圈與軸的配合尺寸，還要保證端蓋與軸承外圈的配合尺寸，同時端蓋外圈與輥身內(nèi)圈的配合尺寸也要保證，對裝配要求較高。

圖1 張力計輥原設(shè)計視圖（mm）

2 原因分析

酸洗軋制機組2019前半年共更換張力計輥和壓輥39根，其中張力計輥21根，壓輥18根。

2018年全年共更換張力計輥和壓輥62根，其中張力計輥31根，壓輥31根（見表2）。

表1 2019前半年共更換的張力計輥和壓輥 根數(shù)

表2 2018年全年共更換的張力計輥和壓輥 根數(shù)

2017年全年共更換張力計輥和壓輥72根，其中張力計輥43根，壓輥29根（見表3）。

表3 2017年全年共更換張力計輥和壓輥 根數(shù)

從表中可以了解到，F(xiàn)1前張力計輥每年更換1根，其他機架的張力計輥壓輥更換次數(shù)較頻繁，主要原因是工況環(huán)境不一樣，F(xiàn)1前張力計輥沒有安裝在機架內(nèi)，不受乳化液的侵蝕。另外帶鋼被軋制的過程，就是塑性拉長的過程，所以F1前張力計輥的轉(zhuǎn)速比其他輥轉(zhuǎn)速要慢。對總數(shù)176根張力計輥和壓輥（壓輥與張力計輥結(jié)構(gòu)形式完全相同，只是輥身長度不一樣）進行使用壽命小于3個月原因進行分析（見表4）。

表4 張力計輥使用壽命影響因素分析表

通過帕累托分析方法，運用二八原理分析?？梢郧宄目闯?，影響張力計輥使用壽命的最主要因素：端蓋螺栓斷裂，端蓋竄出；軸承進入乳化液，密封效果差；裝配不到位。這三個關(guān)鍵因素占了84.66%，因此我們從這三個方面進行分析并改進。

圖2 張力計輥局部結(jié)構(gòu)圖

1）端蓋螺栓斷裂竄出。從圖2可以看出端蓋與輥身使用螺栓連接。端蓋內(nèi)側(cè)與輥身內(nèi)圈配合235H7/k6。端蓋螺栓斷裂竄出主要原因是與輥身配合尺寸過松，導(dǎo)致輥子在高速旋轉(zhuǎn)過程中，端蓋晃動，切斷螺栓，隨之竄出輥身。軸承跟著軸向竄動，損壞抱死。一般這種情況發(fā)生在張力計輥上機1個月內(nèi)。輥身上斷裂的螺栓采用尺寸小M8 mm×25 mm，直徑小。斷絲很難取出，一般是出廠修復(fù)，增加了維修成本。

2）軸承進入乳化液，密封效果差。首先輥子在高速轉(zhuǎn)動過程中，空腔會形成負(fù)壓，乳化液會被吸入空腔，稀釋潤滑油脂。逐步造成軸承抱死。另一方面，端蓋與輥身配合面處，也容易進乳化液。這種情況一般發(fā)生在張力計輥上機使用一個半月至兩個月內(nèi)。為了保證生產(chǎn)，一般張力輥的更換周期定為1個半月左右。

3）裝配不到位，拆卸困難。這種內(nèi)嵌軸承的設(shè)計，在組裝過中，應(yīng)該采用豎向安裝的方法依次進行。但現(xiàn)場的工況條件以及裝備都無法實現(xiàn)。都是采用橫向安裝，這樣安裝對人員素質(zhì)有較高的要求，稍有不注意就會造成軸承的損傷。從圖2看出端蓋外圈要保證與輥身的配合，端蓋內(nèi)圈又要保證與軸承外圈的配合關(guān)系。但在現(xiàn)有的工具和方法以及人員素質(zhì)下，很難做到精準(zhǔn)。如果降低配合要求，端蓋極易竄出。但按照原配合尺寸，安裝困難，耗時過長。即便安裝到位。在拆卸更換零部件過程中更加困難。常常由于端蓋拆不下來，整個輥子無法使用，造成極大的浪費。

3 改進措施

針對以上影響張力計輥使用壽命的關(guān)鍵因素進行分析探討。對原來的張力計輥進行大膽的改造，改變其結(jié)構(gòu)形式。主要改動有以下幾個方面：

圖3 改造的張力計輥

1）將軸承內(nèi)嵌輥身的設(shè)計構(gòu)造，改成外置軸承座形式如圖3所示，同時軸承座采用的是剖分式軸承座。這樣就不需要端蓋定位軸承的形式了，避免端蓋竄出的問題。在拆卸安裝過程中，只要拆卸緊固螺栓，軸承座一分為二，就可以快速將軸承座從輥子上拆卸下來。不需要將軸承座從軸承上拔出。避免了軸承的損傷。安裝的時候同樣快捷方便。

2）原來深溝球軸承軸承改成調(diào)心輥子軸承。調(diào)心輥子軸承可以承受軋制過程中，輥子在受到帶鋼給輥子強大壓力下的輕微變形所產(chǎn)生的軸向位移。同時，承載力也比深溝球軸承要大，同等工況條件下，使用壽命更長。

3）對外置軸承座腔內(nèi)進行沖壓，解決輥子旋轉(zhuǎn)過程中軸承內(nèi)腔產(chǎn)生的負(fù)壓，將乳化液吸入，稀釋潤滑油脂。并設(shè)可調(diào)式減壓裝置。避免內(nèi)腔壓力過大，將密封沖壞。

4）對輥身進行改造。主要將輥身厚度增加，原厚度35 mm改為40 mm增強其承載能力，避免輥身微小變形，對軸承產(chǎn)生的不均衡負(fù)荷。

5）制定標(biāo)準(zhǔn)化裝配措施。編制標(biāo)準(zhǔn)化裝配步驟，定專職人進行安裝，確保安裝質(zhì)量。

圖4 和圖5分別為原設(shè)計張力計輥和改造后的新型的結(jié)構(gòu)張力計輥的應(yīng)用圖片。

圖4 原設(shè)計的內(nèi)嵌軸承張力計輥

圖5 設(shè)計更改后的外置張力計輥

此外，張力計輥出現(xiàn)抱死問題后無法第一時間察覺，輥子停轉(zhuǎn)，會造成板帶劃傷，產(chǎn)生大量廢品。針對該問題，增加轉(zhuǎn)速在線監(jiān)測裝置，如圖6和圖7所示，通過轉(zhuǎn)速的實時監(jiān)測，一旦報警后，操作人員及點檢人員可及時查看現(xiàn)場情況，從而避免超過3卷以上廢品的發(fā)生。

4 效果和效益

4.1 效果

1）減少了影響生產(chǎn)的時間。改進后，張力輥使用壽命至少達到3個月。比以往張力計輥使用壽命提高了一倍。估算每年更換張力計輥和壓輥的數(shù)量可減少40根。一共節(jié)省檢修時間1.5根×40 h/根=60 h，保證了產(chǎn)線運行穩(wěn)定。

圖6 張力計輥轉(zhuǎn)速檢測

圖7 在操作界面上增加轉(zhuǎn)速實時檢測

2）降低了備件消耗。經(jīng)過改進后，張力計輥輥筒、軸承等消耗量大為降低，節(jié)省備件費用20萬元，備件修復(fù)費用10萬元，拆裝所需的人工費5萬元，節(jié)約了備件成本。

4.2 效益

改造后，全年節(jié)約檢修工時約60 h，全線年生產(chǎn)帶鋼215萬t，則平均每小時生產(chǎn)帶鋼2 150 000/（365×24）=245.5 t，噸鋼效益為300元/t，則全年的經(jīng)濟效益為60×245.5×300=441.9萬元，加上備件節(jié)約成本，共計441.9+20+10+5=476.9萬元。