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提高中板升降平台台面寿命的探索与实践

  2009年07月08日

0 引言

中板升降平台台面辊道是直接向轧辊喂送轧件和接受轧出的轧件的工作辊道。自1974年投产以来,该设备一直是故障多发区,曾经多次局部改进,但效果不佳。1997年中板复产以后,生产水平不断提高,该设备存在的问题更显突出,成为制约中板生产的瓶颈。1999年,生产中板8.8 x 10‘t,换台257次,平均生产342.86t换台一次,单台平均使用寿命683.52t,而备件、材料消耗却高达156万元。换台时间和待台时间损失,加上物料消耗,升降台台面辊道对中板生产造成的损失是巨大的。

1 升降平台台面损坏统计分析

对1999年升降平台台面损坏情况进行了统计分析,发现损坏频次最高的是辊轴断(61次)和长轴断(42次),两项相加103次,占故障总数的4O.O8 9,6;其余依次为:台架开裂(24次)、长轴窜动(21次)、轴承座螺栓断(19次)、支架开焊(19次)、轴承碎(17次)5项合计100次,占故障总数的38.91 ;其它原因的损坏频次均不超过1O次,共6项计54次,占故障总数的21.O1 9,6。从故障的损失和修复的难易程度来看,也是长轴断和辊轴断这两项最为突出。重新装配一根长轴的费用超过2万元,检修时间需要30h。更换一根辊轴的费用约为1万元,检修时间需要20h。其次是台架开裂,直接损失尽管不超过0.5万元,但其检修时间却在50h以上。

从故障性质来看,频次不超过10次的故障,具有随机性,多为备件质量不可靠和检修质量偏低所致,只要时间充分,可以通过检修过程来解决。频次在20次以上的故障,多为构件破坏,需要通过力学分析,根据破坏机理,寻求解决问题的途径。

2 升降平台台面辊道损坏的机理分析

升降平台台面辊道承受的负荷包括轧件重量、轧件弯曲所引起的附加负荷和轧件降落所引起的动负荷。轧件重量在不同道次由于长度不同,故由不同数量的辊子所承受,这一点与运输辊道无异,不是辊道损坏的原因,无须专门讨论。

2.1 轧件弯曲所引起的附加负荷

轧件弯曲引起辊道辊子的附加载荷见图1,轧辊出口的轧件向下弯曲,在辊道辊子上,辊子所承受的作用力P为径向力。随着轧件弯曲程度增大,a和卢也在增大,将会导致P值增大。当a和卢之和接近9O。,并且辊子反转或在滑动面上辊子速度低于轧件速度时,P会显著增大,可能达到轧件几乎是承受顺轴力而顶撞辊子的状态。

2.2 轧件降落引起的动负荷

轧件压力较大时,轧件出辊道后向上抬起,然后下落到辊道上,由此产生撞击辊子的动负荷,作用在辊子中间的动负荷见图2。辊身中点由动负荷引起的应力cr

2.3 降低应力的思路

一 根据以上关于轧件弯曲引起的附加负荷和轧件降落引起的动负荷的分析,降低负荷应力的途径是:①提高加热均匀性,同时适当增大下大辊直径,使轧制产生一定的上弯变形力;②适当降低辊子高度,减少a值,从而降低弯曲应力;③ 避免辊子与轧辊反方向转动并适当提高辊道速度;④ 保证加热温度,避免轧制低温钢,降低轧件的屈服极限 ;⑤ 增大辊子断面系数 。和辊子重量G、降低辊子的惯性距 。

3 实施方案

通过对辊子的受力分析,提出了降低辊子应力的思路。同时我们也可看出,辊子受冲击负荷是客观存在、不可避免的。一方面要严格工艺规程、改进工艺条件以降低辊子应力;另一方面,关键还在于提高辊子、传动系统乃至台架的强度,即在可能的条件下对升降平台台面辊道进行技术改造。

3.1 工艺参数优化

3.1.1 加热

要使开轧温度满足工艺要求,且下表面温度高于上表面3O℃ ~5O℃ 。

3.1.2 配辊

下大辊径大于上大辊径8mm~12mm。

3.1.3 辊子与轧辊的高度差

受料时辊子上表面低于轧辊上表面15mm~25mm,即前台在最高位置时,辊子上表面低于中辊上表面15mm~25mm,后台在最低位置时,辊子上表面低于下大辊上表面15mm~25mm。

3.2 结构改进的主要内容

3.2.1 改进结构提高构件强度

改进传动长轴、辊轴及台架的结构工艺,降低应力集中,可使构件提高强度1.7倍~2.2倍。

3.2.2 优化材质

传动长轴、花辊轴及受冲击力最大的前两根平辊辊轴及箱体连接螺栓材质由45改为40Cr,许用应力可提高1.5倍。

3.3 相关设备部件的改进

拨钢机拨臂的运动辊道通过升降平台台面平辊轴承座时对其可造成直接冲击,改变拨臂长度即可避免此问题。

3.4 花辊辊身改造

把花辊辊身由筒式改为片式组合,既可增大m值(辊子与轧件重量的比值),也可降低辊子的断面惯性距,减少辊子的动负荷应力。 

4 效果评价

中板厂于1999年12月份起陆续利用停产检修对升降平台台面辊道实施了各项内容的改造。自2000年1月起,效果明显好转,加上生产过程和检修过程的严格管理,升降平台台面更换周期逐月延长,物料消耗稳定下降。2000年生产中板11.5×10‘t,换台55次,平均生产2 086.8t换台一次,单台寿命4 171.6t。与上年相比,包括检修待台在内,减少时间损失203h。单耗降低9.9元/t。