轧机机架和轴承座的间隙及衬板材料

1、轧机机架和轴承座的间隙及衬板材料1996年10月 Oct.1996.24WISCOTECHNOLOGY ? 轧钢? 轧机机架和轴承座的 加拿大RichardC 1前言 由于对带钢形状和规格的质量要求越来 越高,因此,生产时要求轧机各部分要保持准 确的公差本文描述轧机牌坊窗口和轧辊轴 承座之间的间隙和公差极限,然后阐述其设 计的基本原理,同时也提出了衬板材料的标 准和不同的试验,这些都为加拿大钢铁公司 和世界其它钢厂采用.减少轧机窗口间隙,限 j 间隙及衬板材料 Sr.,Rc Schrama等 邂 制公差,引入新型耐磨材料衬板有助于保持 轧辊在机架窗口中的位置,减少振动,消除为 减少衬板表面的摩

2、擦系数而引起的对润滑的 依赖. 为了使轧机零部件之间长时间保持较小 间隙,就要为轧机提供更好的耐磨材料,这不 仅提高带材质量,而且减少轧机的维修时间 本文探讨的轧机为二辊万能初轧机,四 辊轧机(包括工作辊轴承座弯辊装置),见图 l 圈1轧机牌坊设计 1?支撑辊轴承座衬板工作辊村板3.支撑辊轴承座腿部村板 4?工作辊轴承座5.机架村板6.突块材板7.突块 轧件进入轧机轧制,力作用于轧辊,此力 传给辊颈.轧辊辊颈上装有轴承座,轴承座由 轴承,密封组件以及使轧辊在机架窗口中定 位的衬板构成 武钢技术?25? 2衬板材料 2.1衬板设计标准 当为轧机提供衬板时,设计者考虑衬板 有如下功能: (1)固定

3、轴承座在机架中的位置; (2)减少联接零部件之间的瞎损; (3)为预防零部件损坏,磨损和锈蚀,衬 板应为有效更换的消耗件. (4)设定主要零部件之间的安装间隙并 保持极限公差. (5)减少轧机振动或者噪音 2.2衬板性能 2.2.1硬度 两接触表面之间的高硬度配合多数情况 使用合成材料.机架衬板的硬度范围通常为 5862H,ac,较轴承座衬板硬45度 衬板的硬度不仅提高材料的抗磨性能, 同时也提高了材料的抗拉强度,且更有效地 防止由于摩擦而产生的划伤或刻痕.高硬度 可通过淬火和回火,硬化,渗碳和渗氮等多 种途径获得. 2.2.2抗蘑性能 由于轧机窗口中的轧辊受出入轧机的钢 带或钢扳的力作用,使

4、轴承座撞击机架的一 侧及衬板,因此,衬板材料必须有良好的抗冲 击能力 轴承座相对于机架运动,因此,在机架和 轴承座之间产生了机械滑动.同时,更换轧辊 时也产生滑动摩擦,这种类型的摩擦磨损必 须得到控制 两衬板表面闻的磨损率必须加以限制, 以延长零部件使用寿命及节约由于更换零部 件而停产的时间及维修费用.低的磨损率与 轧机精度和带钢质量是相关的. 2.2.3耐蚀性 衬板应具有抵抗来自高压喷水的腐蚀和 气蚀影响的性能,因为喷射水会在衬板上压 出凹点.同时须有抗水和轧辊冷却液锈蚀的 能力,锈蚀引起麻点和鳞片使衬板磨损. 2.2.4摩擦系数与抗振性 减少接触面中的摩擦系数将减少机架和 轴承座之间热能的

5、积累.摩擦与振动相关,而 且使轧机模数产生差异,这就是众所周知的 滞后现象摩擦系数可以通过选择合适的材 料或向摩擦面提供润滑得到控制. 2.3机架和轴承座间隙 在机架窗I:1和轴承座宽度上设计间隙是 由于下原因: (1)旋转轴承产生的热量使轴承座热量 增加(工作辊轴承座工作温度范围在6O 70C,支撑辊工作温度范围在3857). (2)机架热量的增加(工作温度在32 38). (3)由于作用力而使机架变形. (4)轧辊组件安装在机架窗口,很多生产 厂对设定间隙没有足够的科学认识,一条已 被接受且实用的规则是在轴承座宽度方向上 每lmm允许o.OOlmm的间隙,轴承座的宽 度随轧机的轴承和轧辊设

6、计而决定.现正从 事一些研究将轴承座宽度方向的设计间隙每 1ram减少O.ooo5mm 2.4衬板磨损量 衬板的允许密损量取决于以下几个因 素: (1)机架窗口中由轴承座产生的误差对 带钢质量性能的影响;(2)作用在轴承座上的 推力及其特征(3)轧饥安装和换辊熟练程度 图2表示轴承座,轧辊和机架分界面之 间的间酸.尺寸A是轴承座和机架之间的间 隙,尺寸B是轴承座孔和轴承外圈之间的间 隙t尺寸C是辊颈相对轴承内孔的间隙.为 了保持分界面磨损最小值,这些公差必须得 到精确控制 图3表示轴承座对机架间隙及轴承座和 机架之间轴承倾斜度的影响,此倾斜度必须 通过控制间隙来限制. ?26?1996年第10

7、期(第34卷?总第192期) - 广 / 囝4轴承间隙 囝3轴承座转动 图4表示轴承宽度L,内径d和轴承座 孔尺寸D之间的变化情况.睹损大,间隙也 大,并且角度131和n随之增加.轴承座旋转 与轴承相对于轴承座孔的角度误差.二者合 成产生很大的垂直于轧辊轴承孔的附加推 力,这个推力作用在轴承座上.锁门板的倾斜 度和它的磨损也增加了附加推力及由角度误 差产生的力,见图j.这时,轴承超载运行,使 用寿命降低,轴承和轴承座的角度误差也引 起轧辊交叉,导致产品翘曲或带钢宽度方向 形状误差.多数轧钢厂对轧机机架和轴承座 衬板睹损量规定了允许范围,这个值从轧机 运转开始就载入史册.表1记载了世界各轧 钢厂

8、通用的允许值. 3加拿大公司的经验 多年来,这家公司建立了几家热轧和冷 囝5轴向推力及锁门板承载 轧生产厂,即带钢厂,薄板厂和焊管厂.这些 轧机对衬板材料,硬度和间隙有较多的选择, 见表2,表3,表4. 在过去十年中,维修部门一直在尝试减 少材料消耗并使设计间隙和磨损允许值标准 化.为了更好地稳定轴承座和轧辊在机架中 的位置,减少运动间隙,仍有许多工作要傲. 目前,正在采用以下新材料: (1)用热塑材料一聚乙烯做成的衬板不 仅减少轧机组件的振动,而且可将设计间隙 减小到原始设计的1/41/z.螺桂孔的应力 用锥形尼龙垫加以限制,见图6.这项工作正 在五机架冷轧机和双机架平整机上进行. (2)正

9、在用不锈钢覆盖表面的衬板对热 轧机进行改造.这样可提高衬板表面硬度,抗 锈蚀和抗腐蚀性能.这种衬板的反面是轧制 的低碳钢板(A36,1045),正面则是硬度改进 后的AISI420不锈钢,低碳钢保护轧机窗口 武钢技术?27? 表1机架和轴承座间隙殛其磨损 一一 rJf_L1 _=L门塑堕薹匕Ul棒轴l【 :公差标准,m 加拿大n)日本n)美国(1)欧洲(2) A突块与工作辊衬板间隙1.11.80,81,30.10O,30 工作辊村板维修2.72.01.01.4 B工怍辊轴承座村板瞎损0.50150.38 C突块衬板磨损1.00.50.5 D机架与支承辊村板间隙1.51.90.81.20.10O

10、.30 支承辊轴承座村板维修2.72.01o1.4 E支承辊轴承座衬板磨损0.50.50,5 F机架衬板磨损1.00.50.5 注:(1)钢村板(2)热塑村板 表2热轧机 . 28.1996年第10期(第34卷t总第192期) 武钢技术?29? j 龙k 克弹向 联接 图6热塑村板设计 或轴承座表面免受冲击磨损(常用压制和回 火板). 机架衬板的硬度是5254H一轴承座 衬板的硬度是5o52Hc.不锈钢之间相对 运动有一个附加的好处,即摩擦系数可以减 小到0+12o.18,与之比较,碳钢则为0.23 N O.5.这种特性有助于平衡机架力的影响并 消除传动与机架工作部位之间的力差现象. 坚固的不

11、锈钢衬板,已安装在立辊轧机上使 用,在轧钢厂使用已有很长的时间了.衬板有 很长的使用寿命,尽管时常受到很大的冲击 力,且受大量水和氧化铁皮的侵蚀. (3)液压可膨胀衬板(见图7)已用于五 机架玲轧机架控制和减少轧钢的振动.衬 板的正面充气(液)使之保持轧机的间隙并使 轴承座在机架中定位最高压力是690kPa, 将产生2+54ram的膨胀量. (4)在轴承座装衬板的机加工面上用抗 磨混合物粘贴和密封,以便控制轴承座加工 表面被水腐蚀,侵蚀和锈蚀.同样,衬板的外 表面也应涂上一层千的润滑剂(用钼,石墨和 聚四氟乙烯组成的溶剂)以减少对外部润滑 系统(即油脂)的依赖. 4结论 以下结论可供选择轧机衬板时参考. Bt t 一圄至姿窭:, 一 一一f .:. 图7液压村扳 (1)对轧机来说,热塑性材料得到广泛应 用,对控制轴承座及轧辊的位置,保持精确的 间隙和吸振尤为重要. (2)使轧机的间隙和允许的磨损值减少 到最小,以便控制轴承的位邕,避免在轧