轧机轧辊的结构与修复.docx

轧 机 轧 辊 的 结 构 与 修 复麻祥国 ,张长辉 ,杨建伟(东北轻合金有限责任公司 轧板分厂 ,黑龙江 哈尔滨 150060) 摘 要 分析轧机轧辊结构 ,介绍轧辊修复方法 ,以期延长轧辊的使用寿命 ,提高经济效益 。 关键词 轧辊 ; 结构 ; 寿命 ; 修复 ; 资金 中图分类号 T G333117 文献标识码 B 文章编号 1003 - 8884 (2005) 01 - 0044 - 0211113冷轧机工作辊冷轧机轧制常温及中温状态下的铝及铝合金板 带 ,辊型受温度影响较小 ,因此辊身做成微凸辊型 。 当轧辊受力弯曲时 ,可保证轧辊辊身具有较好的辊 型 ,以获得较好的板形 。112辊颈此部分受轧机整体结构的约束 ,在结构上要满 足牌坊窗口尺寸 、主传动人字齿轮中心距及连接轴接手最大摆角 、轴承箱及轴承的结构尺寸等多方面的要求 。113辊头1我厂轧辊辊头采用的是带键槽的结构形式 。此 种结构形式存在一定的缺陷 ,即轧辊在轧制过程中 , 因每道次压下量均较大 ,咬入角大 ,轧辊转动所需的扭矩亦较大 ;在来料咬入 、咬出时轧辊受到的冲击力 很大 。由于热轧机为可逆轧制 ,辊头键槽部位频繁地承受冲击载荷作用 ,所以使用一定时间后 ,此部位 常会产生疲劳裂纹甚至崩裂 ,严重影响轧辊的使用效果 ,轧辊的使用寿命大幅降低 。从结构上看 ,辊头带平台的结构具有很多优点 : 加工容易 ,加工费用较低 ; 能够承受更大的冲击载荷 ;因强度较高 ,使用寿命较长 ,能够创造更大 的经济效益 。从以上比较来看 ,轴头采用带平台的结构形式 即经济又耐用 ;我厂的实际使用亦表明 ,此种结构的轧辊比较理想 。114轧辊的内部结构对于支承辊和直径较大的冷轧机工作辊 ,在中 心加工一个 70250 mm 的孔 ,一方面可以使轧辊经热处理后的内应力分布均匀 ,另一方面在进行有色设备2005 (1)热轧机 、冷轧机是我公司轧板分厂生产中的主要设备 ,轧辊做为铝及铝合金轧制的执行部件 ,其结 构合理与否 ,关系到产品质量 、轧辊的强度和使用寿 命 。合理利用现有的废旧轧辊 ,可以保证生产的正 常进行 。1轧辊结构轧辊由辊身 、辊颈和辊头三部分组成 。辊颈安装在轴承中 ,并通过轴承座和压下装置把轧制力传给机架 。轴 头 和 轧 机 连 接 轴 相 连 , 传 递 轧 制 扭 矩 。 轴头有四种主要形式 : 梅花轴头 、万向轴头 、带键槽的轴头 、带平台的轴头 。根据工艺要求不同 ,轧辊的内部结构亦有所不同 。111辊身目前 ,我厂使用的热轧机 、冷轧机轧辊的辊型略 有不同 。11111支承辊支承辊的其主要作用是支承工作辊 ,提高工作 辊的刚性 。冷轧辊支承辊辊身为平辊型 ,而热轧支 承辊为了适应工作辊受热膨胀产生的凸度 ,辊身做成凹辊型 。11112热轧机工作辊 热轧机轧制经加热后的铝及铝合金铸块 ,轧制过程中受到很大的弯曲和扭转应力 ,同时温度较高 ,为适应轧制过程中轧辊辊身因受热膨胀而产生的变 形 ,保证轧辊辊身在轧制过程中具有较好的辊型 ,以获得较好的板形 ,热轧工作辊辊身做成具有一定凹度的辊型 。 作者简介 麻祥国 (1970 - ) ,男 ,山东安丘人 ,工程师 ,大学本科 ,从事设备管理 、技改和维修工作 。44设备维修轧辊表面淬火处理时 ,可以对轧辊进行通水冷却 ,提高淬火效果 。热轧机工作辊即为此种结构 ,其中心 孔还有另一个作用 :因轧制的铸锭温度较高 ,为了减 小轧辊与铸锭的温度差 ,防止轧辊辊身炸裂 ,轧辊在上机之前 ,在轧辊的中心孔中通入蒸汽 ,可以对辊身 进行预热 。加工成一定尺寸的坡口 ,装配完毕后 ,进行焊接 ; 焊接后应进行退火处理 ,消除焊接应力 ; 然后 ,精加工 辊头及辊颈等部位 (见图 1) 。这种修复方法在实际 生产中已得到了有效应用 ,并取得良好的效果 。2轧辊修复轧辊在使用过程中 ,由于受各种因素的影响 ,辊图 1 断裂辊修复面上会出现崩坑 、轧辊出现裂纹 、轧辊断裂 、轧辊硬度不均或较低及轧辊报废等 。211崩坑辊及啃辊修复轧辊出现崩坑或啃辊时 ,可以重新磨削轧辊 ,将 缺陷磨掉后 ,即可上机使用 。212裂纹辊修复轧辊辊身出现裂纹时 ,经过探伤检查 ,若裂纹深 度未达到报废程度时 ,可将裂纹部分车掉 ,重新磨削 后 ,与辊身尺寸接近的轧辊配对 ,即可投入使用 。213辊面硬度问题辊修复部分轧辊在使用中 ,会出现辊面硬度不够或硬 度不均的情况 ,主要是由于轧辊在加工过程中淬硬 深度不够 、淬火均匀性不好造成的 。此时可将轧辊 重新淬火 ,达到图纸的技术要求 。214报废辊的修复我厂从开工生产至今已有近 50 年的历史 ,报废 的轧辊数量比较多 ,应当合理 、有效地利用好这部分 资源 。21411焊接 此种方法是将辊身达到报废尺寸 、而辊头和辊颈较好的报废辊车削至最小使用尺寸以下 ,将轧辊 置于可以使之旋转的装置上 ,采用与轧辊材料各项 性能比较接近的焊丝 ,对轧辊辊身进行保温堆焊 。 用此种方法修复的轧辊重新使用后发现 ,焊层金属大面积剥落 ,此种修复方法弊端显现 。21412接轴轧辊的断裂若发生在辊头或辊颈部位 ,可以在 辊颈与辊身相邻部位将辊头和辊颈车掉 ,在轧辊断 裂端中心加工一定尺寸的孔 ; 选用与轧辊相同的材 料 ,制作一毛坯锻件 ,一端按轧辊辊头和辊颈的尺寸 要求进行粗加工 ,另一端按轧辊辊身加工的中心孔尺寸进行精加工 ,并使之与装配孔有一定的过盈量 ,将两部分采用热装的方法装配在一起 ; 两件结合处有色设备2005 (1)21413 镶套修复支承辊国外在多年前即应用此种修复方法 ,近年国内 部分大型钢厂对该技术的研究 已 取 得 了 突 破 性 进 展 。如富拉尔基重型机械厂已成功地为鞍钢 、太钢 、西南铝 、国际贸易公司 、宝钢等公司修复了多种类型 的轧辊 ,使用效果较理想 ,且修复费用相当于订购新 辊费用的 50 % ,可以大大节约资金 。现以热轧机支承辊为例 (见图 2) 。该热轧支承 辊的 有 效 直 径 为 1250 mm , 最 小 有 效 直 径 为 1180 mm , 镶 止 推 定 位 环 处 的 直 径 为 810 mm 。而此处与辊身端部倒角尺寸为 R 20 mm 。在设计辊 套时 ,辊套的外径应大于 1250 mm ,以保证辊套安装 后有一 定 的 精 加 工 余 量 ; 辊 套 的 内 径 应 小 于 1180 mm 、大于 850 mm ,以保证轧辊镶止推环的部位不被 破坏和保证辊芯具有足够的强度 ,同时可保证修复后的轧辊辊身在有效使用厚度范围内具有均一的各 项性能指标 。图 2 热轧支承辊根据有关资料显示 ,镶套修复轧辊的辊套内外径之比应在 016019 之间 ,辊套与辊芯之间应采用 过 盈 配 合 的 热 装 方 式 , 过 盈 量 为 辊 芯 直 径 的0113 %2 。若 辊 芯 直 径 为 880 mm , 过 盈 量 则 为11144 mm 。此种辊套既满足了以上所提到的限制 条件 ,又保证了辊套与辊芯之间能够承受较高的压力 ,满足生产要求 。在加工辊芯时 , 其一端留有轴 肩 ,以保证辊套在辊芯上的轴向定位 。辊套与辊芯 装配后 ,在两端坡口处将辊芯与辊套焊接在一起 (见(下转第 41 页)45润滑密封135 mm 的钢套 ,通过计算确定钢套外径与密封腔内径之间的过盈量为 0120 0125 mm ,即钢套外径尺以 98MN 立式水压机的四个提升缸为例 ,简要计算步骤如下1 。寸为 290 + 0125 mm ;钢套内径留余量 。411基本参数确定液压缸材料 :40 # 钢 Sa = 335 M Pa钢套材料 :20 # 钢 Si = 245 M Pa被包容件 (钢套) 承受轴向载荷 : Fx = 97 kN过盈量确定根据密封腔的尺寸 ,计算得出 :被包容件 (钢套)+ 0120 将液压缸整体加热到 200 250 , 把钢套放入密封腔内 ,冷却后形成一个新密封腔 。 为保证过盈联接的效果 ,在钢套与密封腔接 触的端面部位 ,按原先预留好的焊道进行焊接 。 将液压缸的密封腔直径加工到原设计的尺 寸 ,即 270 mm ,整个液压缸修复完毕 ,修复后的液压缸见图 2b 。412的载荷所需的最小有效过盈量为 0112 mm ,包容件(缸体) 不产生塑性变形的最大有效过盈量为 0133 mm 。413加热温度确定根据钢套外径与密封腔内径之间的过盈量 ,采 用热压法安装 ,计算得出包容件 ( 缸体) 的加热温度 不低于 150 。414校核 验算最小传递力为 98 kN 大于 Fx ; 验算 包容件 (缸体) 和被包容件 (钢套) 的最大应力均满足 设计要求 。1 . 密封腔 2 . 腐蚀区域 3 . 液压缸体 4 . 焊缝 5 . 钢套图 2 修复前后的液压缸4修复中的技术难点采用过盈联接修复液压缸的难点 ,是确定钢套5结论采用过盈联接修复液压缸密封腔 ,结构简单 ,对外径与密封腔内径之间的过盈量 ,需要根据机械设计手册通过理论计算来确定该过盈量 。在过盈联 接中 ,连接件的材料均在弹性范围内 ,连接件的应力均低于材料的屈服极限 ,即 z s 。对于塑性材料而言 ,过盈联接计算的假想条件为 : 零件的应变在弹性范围内 ; 被联接件是两个等长的原壁圆筒 ,其配合间 的压强均匀分布 ; 包容件与被包容件处于平面应力状态 ,即轴向应力 z = 0 ; 材料弹性模量为常数 。中性好 ,联接强度高 ,在冲击 、振动载荷下也能可靠工作 ,加工方便 。修复后的密封腔可以更换 ,延长了 液压缸的使用寿命近一倍 ,经实践证明使用效果显 著 。采用此方法修复液压缸 ,修复费用低廉 ,可创造可观的经济效益 ,以修复 98MN 立式水压机的四个 提升缸为例 ,节约制造费用约 30 多万元 。此方法在 水压机中小型液压缸缸体密封腔的修复中 ,具有较 高的实用及推广价值 。 参考文献 1徐灏. 机械设计手册M . 北京 :机械工业出版社 ,2000 .(上接第 45 页)图 3) 。轴 肩 部 位 直 径 应 小 于 轧 辊 最 小 有 效 直 径11