常化炉炉底辊道链传动系统改造

1、维普资讯 宽厚板第 7卷第 4期冶金设备 常化炉炉底辊道链传动系统改造于 刚郑 辉(舞阳钢铁有限责任公司轧钢厂)M odification to Roller Chain DrivingSystem at Bottom of NormalizingYu Gang and Zheng Hu(Plate rollrig P|atoW uyang lr0n and h0n C0 Ltd)1 前言为满足国内外宽厚板市场的需要，扩大生产品种 提高钢板综合性能，增强市场竞争力 根据用户需求，公司生产的钢板大部分需热处理，轧钢厂常化炉担负着厚 70mm 以下钢板的正火、

2、回火等热处理任务。辊底式常化炉其优点主要是：1)可以生产品种多、规格复杂加热工艺制度要求较高的钢2)钢板在整个加热过程中随炉底辊一起转动，不需要拨钢或翻钢操作，与炉底没有摩擦和振动。3)钢在炉内受热均匀，避免了“黑印”产生4)炉子易排空，避免钢在炉内长朝停留。s)炉子机械自动化程度高装料、出料及钢在炉内运行均可自动进行。尽管常化炉优点较为突出，但在实际生产中炉底辊道部分仍存在以下不足：1)炉底辊故障较多，如摆动速度不同步，易断链等。2)不能实现快速出钢的优势。3)炉底辊传动链条与托链装置形成滑动摩擦、阻力大，当炉辊弯曲时，造成炉辊链轮与链条同滑道相啃，更易断链，并且处理困难 同时在炉子热状态下

3、，静止的炉底辊更易弯曲形成恶性循环为解决 上存在的问题有必 要对炉底辊现状进行分析并加以改造。2 辊底式常化炉概述21 炉体结构轧钢厂辊底式常化炉分七段供热，使用温度6o0950，处理最大钢板重量不超过 22t，它共有 111根辊子140个 烧嘴，两炉底辊间距为550mm，以炉辊平面分上、下加热。22 炉底辊传动系统炉底辊传动采用分组链传动，共分 l9组第一 组 4根炉辊(进料端 )，第 l9组 5根炉辊 (出料端)，其余 l7组均为 6根炉辊，全部都是由电机通过减速机由链条带动。按照原设计，炉底辊动力系统采用变频机组来完成辊面线速度为 lms的高速装出炉和02ms的低速摆动运动，为了传动平稳

4、和炉辊摆时的瞬时停转时间最短，采用了弹簧涨紧装置，但在实际生产中，因易断链条，lms的高速装出炉一 直未能投用，钢板处理的全过程以及装出炉只能采用 02ms这一种速度。3 炉底辊传动校核分斩31 炉底辊传动系统技术参数1)电机：型号 JGz72一l0，功率 1lkW，转速51Orpm 持续率 1O0 。2)减速机：型号 ZL6O一 2一 I，总传动比 i一l07速比 7857。维普资讯 宽厚枥233)链条：32A单排链，173节，链长约 879m。取 03；4)炉底辊技术参数：滚子轴承摩擦系数取 0005；线速度 12mmin，60mainr；Q 作用在每

5、根辊上的钢板重量，N；辊身直径 b400mm；G炉底辊自重，G一234459N。辊身长度 4670mm；原设计要求钢板单重最大为 22t，按钢板 7O辊子摆动距离 1500mm400010073计算，假设炉底辊平直，其中心炉底辊单重 2390kg线在同一平面上，则每根辊承受重力：处理钢板最大重量22tQ一 11 990N32 计算链条的最大拉力(一组 6根炉辊 )那么：fJ= QJ- 3597N321 对炉底辊进行受力分析 (见图 1)。=g-(Q+G)一 17718N链条作用在单根炉辊上的工作拉力 F为 ：F=一 4 718N322 对炉辊传动链条进行张力分析链条最小拉力应在主动轮绕出点 b

6、。处 ，最大拉力应在链轮 a处。炉辊传动链条应力分布如图2 条蠡 方向图 l 单根炉辊受力分析根据力矩平衡 (见图 1)，炉底辊受到钢板与辊身之间的摩擦力矩、与轴承摩接力矩和链轮带动力矩平衡，当滚动的钢板在炉底辊上受阻而突然停止时，此时链条所承受的拉力为最大，即：FR-fJr【+ 2f2r2式中：f钢板与炉底辊之间的滑动摩擦力，N；r】炉底辊半径，r。；02m；f轴承滚动摩擦力，N；r?轴承平均半径， o10m；F链条作用在单根炉辊上的工作拉力，N ；R链轮节圆半径，R=016m。f1一 lQ一(Q TG)式中：钢板与炉底辊之间的滑动摩擦系数，图 2 炉辊传动链条应力分布其各点的拉力分析计算结

7、果为：( 取 1+1)wcb一273N(b点到 c点段的运行阻力)Wa-C=28439N(c点到 a点段的运行阻力)Wba=273N(a点到 b点段的运行阻力)So=673N(c点的拉力)Sa=29112N(a点的拉力)Sb=28839N(b点的拉力)S 一 12 29112N= 349344N即链条的最大拉力为 349344N33 炉底辊传动链条的强度校核由于链速 V06ms，属低速链传动，链条维普资讯 24的 主要失效形式为过载拉断破坏，故 按抗拉静力 度 算。n静 度条件为 s一i48式中：s静 度安全系数；K 载荷系数，取 13；F 链条的最大工

8、作拉力，即 F=S一一349344N ；Q 链条极限拉伸 荷 2224kN。代入上式得：S=4948因此，原 采用 32A 排 条，在炉底 平直情况下，能 足生 重22t的 板但在 生 中，炉底 弯曲 重，并且弯曲的炉底辊量较大，不能及 更 ，炉底辊弯曲后炉底 上的 与 条同托 装置相 ， 致 子 套筒破碎， 弯曲，内外 板 形加 ，引起 板孔的加大，从而引起 脱掉， 条断裂 链条断裂后，炉底辊在炉子内处于静止状态，更加 了炉底 的弯曲程度，形成 性循 。4 炉底 链传动系 改造根据上述分析及生产过程中的 状况，参照武 、鞍 常化炉炉底辊链 形式，我们对链 系 作以下改造。41 条 方式的改造

9、采用原传动链，将 条下 式改为上 动式， 子从链轮上走，取消托 装置，避免弯曲炉底 上的 与 子同托 装置滑道相 ，而造成 条断裂同 ，考 到当 条的 入和退出链轮轮齿时，链条销轴与套筒起着铰链的作用，其 有相 滑 ，使接触面 生磨 从而使 的 距增 ，其 果将使 合点沿 高外移 将使 距加大，从而 致 子 生跳 象， 防止跳 ，在 条上增加 ， 防止炉底 弯曲后 支架直接受力，在 上方装有 4个 簧， 行 冲，并保 炉底 在一定的弯曲程度下仍然能 转动 。411 链条 度校棱 条下 改 上 后，避免了滑道与 2001年第 4期条的摩擦 条有效承 能力得到提高，根据生 经 需要，常化炉 理最大

10、 板重量增至 27t，厚度增至 80mm囤此，有必要对链条 度再 行饺棱。已知：最大 板重量 G一27t=270000N；一根 子的重量 G =Z3900N；一 台 机所 的 子数目C=6； 子 承的摩擦系数 =o0(35；炉底 承平均直径 d=02m；炉底辊辊身直径 D=04m； 板在 子上的 摩擦系数 f=00015；钢板在 子上的滑 摩擦系数 f：03。按 板 80400(31(3817 算，每 道所承受的 件重量Q一80 0(3(3N1)静力矩的 算常化炉炉底 道正常运 ， 道所需的静力矩是根据 子 承中的摩擦 耗以及 件在 子上移 所 生的摩擦 耗来 算，其 果为：M =(Q+CG1

11、)+Qf 一 2317N m2)打滑力矩的 算当 板受阻， 子与 件 的 摩擦 成了滑 摩擦，其静力矩 最大，此最大静力矩M也称 打滑力矩，即：M 一(Q+CG)要+QfJiD： 4 9U 7N 3) 算 条作用在每 上的园周力 F F： =3069813N( R 园半径 )4)链条 度校核VO6mB，属低速 动，静 度 足下式 ；s=一5748通 上述 算可知，改造后，32A传动链条能 足生 27t重的 板需要。412 压 簧维普资讯 宽厚板4121 压轮弹簧的选取传动链作用在轴上的压力 QK。F式中：Kn 轴上压力系数取 13F链条作用在链轮上的园周力

12、，N；Q K -F一 39 90757N每组支架上装有 5个压轮，则每个压轮所受的最大压力为：Q 一=7 98151N每个压轮上有 4个弹簧 ，则每个弹簧所受的最大压缩力 F 为：F一 l 99538N根据弹簧最大压缩力 F ，则选取弹簧如下0：冷卷制，园柱螺旋压缩弹簧，两端圈并紧且磨平，材质：60SizMn根据现场改造部位的实际结构情况，选取弹簧长度 H。=80mm4122 压轮弹簧的校算1)弹簧稳定性校算弹簧两端采取 C-轴定位方式，两端可回转，稳定性条件 ：高径比b一鲁26所以 b_Ho = 18 26u满足稳定性条件。2)静强度校算弹簧的静强度安全系数 s许用安全系数 s。即 S= s

13、 通过计算则S-= ：16S (1317)，故满足静强度要求。42 电控系统改造对机械传动部分的要求为实现炉底辊道无级调逮，降低摆动速度及摆动次数，改变辊道启动方式(由硬起动变为软起动)，避免因炉底辊转速过高以及转速不同步而造成钢板表面划伤及辊印，并考虑节电等几方面因素，特对常化炉电控系统进行改造，取消变频机组，控制回路采用可控硅装置，通过改变定子绕组中电流的频率，从而来调整电机旋转磁场及转子-25的转速，使得炉底辊线速度在 0Ol03ms范围内进行无级调速。根据电气及工艺方面要求：电流频率范围 3l00Hz炉底辊线速度 V 001O3ms为节约改造费用，提高原设备的利用率，原电机继续使用，电

14、机型号：JGz一721O，功 率1lkW ，额定转速：510rpm，连续性工作 。计算保证炉底辊线速度 0Ol03ms所需的传动比。通过计算可知，原减速机传动比 i； 107，无法满足辊速 V一00l03ms的工艺要求 ，减速机需重新选型，考虑改造部位结构要求以及与电动机的匹配，选择摆线针轮卧式双轴型单级减速机 。BW 45 7l一 11。JB2982- 81传动比i一71，输入轴转速 n 一1O00rpm5 使用散果及结论经改造后的链传动系统在一个多月的使用过程中，效果较好，彻底根治了频繁断链现象，节约了备件费用，给维护带来了方便，设备的热停时明显下降，同时，由于钢板在热处理过程中炉底辊的转速及摆动次数降低，并改善了炉底辊与常化炉前后辊道转速不同步现象，常化辊印明显减少，钢板表面质量显著提高。目前，由于炉底辊传动系统都采用原电机，额定转速 510rpm，炉底辊