摘  要  卷筒是熱軋卷曲機(jī)上最重要的部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用環(huán)境惡略，承載力多變且負(fù)荷大。卷筒失效后對(duì)其修復(fù)難度很大。在生產(chǎn)操作中，熱軋廠卷筒多次出現(xiàn)了失效情況，影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行，以往失效的卷筒都是返回到制造廠家維修，維修時(shí)間長(zhǎng)且費(fèi)用高，如何更快更有效的修復(fù)失效的卷筒，盡快的使卷取機(jī)恢復(fù)生產(chǎn)是熱軋分廠的難題，熱軋分廠機(jī)修人員大膽創(chuàng)新，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)可利用的條件，快速修復(fù)了失效的卷筒，并根據(jù)卷筒的損壞情況提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施，經(jīng)上機(jī)使用證明效果很好。

關(guān)鍵詞  熱軋  卷筒  失效  修復(fù)  扇形板  連桿  彈簧

1  概況

卷筒是熱軋卷取機(jī)上最核心、最重要的部件，其主要作用是收納卷取熱軋帶鋼，以便于鋼帶的存儲(chǔ)和運(yùn)輸。由于其工況環(huán)境惡劣，要承受高溫、高速、高沖擊負(fù)荷，因此要求卷筒必須具有高強(qiáng)度、剛度，抗高溫、抗沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)要有可靠、靈活的漲縮性能。卷筒的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造精度高，使用維護(hù)難度大，對(duì)于熱軋生產(chǎn)線，一般都設(shè)置2-3臺(tái)卷取機(jī)，并備有卷筒備件。由于卷筒的使用情況造成卷筒的失效和故障率很高，通常卷筒出現(xiàn)故障或出現(xiàn)失效后，都是返回制造廠家修理，維修時(shí)間長(zhǎng)且維修費(fèi)用高。

北海誠(chéng)德熱軋廠1700熱連軋生產(chǎn)線由中國(guó)某重型設(shè)備制造公司設(shè)計(jì)制造，配有兩臺(tái)卷取，機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)過(guò)鋼能力為100萬(wàn)噸，使用周期約為8個(gè)月。熱連軋生產(chǎn)線在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了2臺(tái)卷取機(jī)的卷筒48小時(shí)內(nèi)先后失效的情況，致使生產(chǎn)線被迫停產(chǎn)。為了盡快恢復(fù)生產(chǎn)，熱軋廠對(duì)失效卷筒進(jìn)行了深入分析研究，大膽創(chuàng)新，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)卷筒進(jìn)行解體維修，僅用三天時(shí)間修復(fù)了失效的卷筒，使熱連軋生產(chǎn)線恢復(fù)了生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)使用證明效果很好。

2  熱軋卷筒的結(jié)構(gòu)及工作原理

熱軋卷筒的主要部件為芯軸、扇形板、契形塊、連桿、銷軸、彈簧；尾部有漲縮缸、干油潤(rùn)滑用旋轉(zhuǎn)接頭等。

熱軋卷筒采用了連桿柱塞式的結(jié)構(gòu)，連桿柱塞式卷筒主要由空心軸、扇形板、芯軸、連桿、柱塞和脹縮油缸、鼓型齒聯(lián)軸器、前部支承、干油潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成。其結(jié)構(gòu)在于芯軸裝在卷筒空心主軸的中間，四塊扇形板互為90°裝在主軸的外邊，并通過(guò)連桿和銷軸與芯軸連接。卷筒軸體內(nèi)部裝有柱塞，內(nèi)有耐熱壓縮彈簧。在使用過(guò)程中脹縮液壓缸拉動(dòng)芯軸，芯軸上的四棱錐面就可以推動(dòng)柱塞沿空心軸的徑向孔向外頂開(kāi)扇形板，使卷筒脹開(kāi)。卷筒的漲縮位置和漲縮量由裝置卷筒尾部上的位置傳感器進(jìn)行檢測(cè)，由電氣控制來(lái)滿足生產(chǎn)工藝要求。

3  卷筒的失效形式和故障分析

3.1  卷筒常見(jiàn)的失效形式

熱連軋生產(chǎn)線生產(chǎn)效率高，工作負(fù)荷大，尤其是在熱連軋連續(xù)滿負(fù)荷生產(chǎn)的情況下，卷曲機(jī)的卷筒出現(xiàn)的失效和故障率很高，出現(xiàn)的失效形式也不盡相同，北海誠(chéng)德鋼鐵廠的卷筒出現(xiàn)的失效主要有以下幾種形式：

（1）頭部支撐脫落、燒軸承；

（2）連桿、彈簧斷裂；

（3）干油管堵塞；

（4）漲徑不穩(wěn)定；

3.2  卷筒的失效和故障分析

以下就常見(jiàn)的幾種失效形式做簡(jiǎn)要分析。

（1）頭部支撐脫落。頭部支撐主要通過(guò)螺栓與空心軸連接在一起，如果螺栓的強(qiáng)度或者緊固程度不夠，在運(yùn)行時(shí)會(huì)脫落或松動(dòng)，此時(shí)頭部支撐會(huì)出現(xiàn)異響；此外頭部支撐與芯軸的同軸度未達(dá)標(biāo)，或者頭部支撐存在過(guò)支撐的情況也會(huì)造成頭部螺栓松動(dòng)脫落，除此以外軸承受力不均、潤(rùn)滑不好也會(huì)引起頭部支撐脫落或燒壞軸承的情況。

（2）連桿、彈簧斷裂。連桿、彈簧斷裂的主要原因在于沖擊過(guò)大；或者在零部件國(guó)產(chǎn)化制造的過(guò)程中存在選材不合理，材料性能不達(dá)標(biāo)的情況。對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的漲徑不穩(wěn)定，板形偏差大，或者助卷輥的輥縫設(shè)置以及助卷輥油缸反饋數(shù)據(jù)不穩(wěn)定時(shí)都可能造成對(duì)連桿、彈簧的過(guò)度沖擊。連桿出現(xiàn)失效時(shí)扇形板無(wú)法正常漲縮，彈簧失效時(shí)則會(huì)加速內(nèi)部滑塊磨損和對(duì)加大了芯軸的負(fù)載以及造成異響等問(wèn)題。

彈簧失效形式不僅僅在于斷裂也體現(xiàn)在預(yù)緊力不足，彈簧的作用主要是卷筒漲大過(guò)程中，消除扇形板上的銷軸與連桿銷孔的間隙，同時(shí)在卷筒卷取帶鋼開(kāi)始時(shí)緩解扇形板對(duì)柱塞體的沖擊，使卷筒脹縮平穩(wěn)，延長(zhǎng)柱塞體和扇形板的使用壽命。

彈簧經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用會(huì)產(chǎn)生疲勞失效，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)對(duì)彈簧失效進(jìn)行受力校驗(yàn)分析：R=Gd4/8D3n≈366N/mm。而彈簧的負(fù)荷為：P=R×F，P在3001N至5197N或者更小，彈簧在出現(xiàn)疲勞失效后是不能滿足使用要求的。

（3）干油管堵塞。干油管堵塞的主要原因是在高溫環(huán)境下卷筒內(nèi)部過(guò)熱，干油碳化后堵塞管道；或者干油管線連接不正確；以及分配器不換向等。由于干油管堵塞往往發(fā)生在內(nèi)部，不易檢查，因此調(diào)試卷筒時(shí)必須確認(rèn)干油管路正常，以及在卷取廢鋼時(shí)及時(shí)冷卻卷筒和補(bǔ)充新油脂，否則將造成嚴(yán)重的內(nèi)部磨損情況，卷筒的使用壽命將大打折扣。

（4）卷筒漲縮不穩(wěn)定。卷筒漲縮不穩(wěn)定的主要原因有檢測(cè)板扭曲變形大，造成檢測(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)大；或者漲縮缸內(nèi)部串油，壓力不足。另外，還需注意液壓系統(tǒng)的油品清潔度和伺服閥反饋是否需要調(diào)整。

4  失效卷筒的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)需要，經(jīng)過(guò)對(duì)失效卷筒進(jìn)行深入分析和研究，熱軋分廠決定嘗試在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行解體修復(fù)。由于現(xiàn)場(chǎng)條件有限，解體卷筒遇到了很大困難，其中扇形板拆卸難度很大，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件，采用了很多辦法，制定了相應(yīng)措施，成功的將卷筒進(jìn)行了解體，查明了卷筒失效的原因，對(duì)損壞的零部件進(jìn)行了更換，最終修復(fù)了卷筒。

4.1  連桿的修復(fù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)損壞的情況以及廠家的指導(dǎo)，對(duì)連桿的材質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，選用耐熱不銹鋼材質(zhì)并經(jīng)過(guò)熱處理，確保連桿的強(qiáng)度；對(duì)連桿的腰孔做高頻淬火處理，確保連桿的孔的耐磨程度。

4.2  失效彈簧的修復(fù)

根據(jù)彈簧的失效情況，在滿足圖紙要求尺寸的前提下，對(duì)彈簧間隙進(jìn)行了優(yōu)化。對(duì)彈簧的材質(zhì)進(jìn)行了改進(jìn)，并經(jīng)過(guò)了熱處理，表面鍍鉻。

把螺栓的材質(zhì)改為了高強(qiáng)度材料，盡量選陪同一尺寸及相同特性的彈簧，保證預(yù)緊力一致，調(diào)節(jié)好預(yù)緊力后用氣保焊把螺栓與上壓蓋焊住，防止松動(dòng)；

銅柱塞體原為鑄銅，在工藝及使用壽命上難以保證，往往存在強(qiáng)度不足，磨損嚴(yán)重等問(wèn)題。因此把鑄銅件改為了合金鋼襯銅，保證了柱塞體的強(qiáng)度及耐磨性。

經(jīng)過(guò)上述技改，彈簧組件的使用壽命得到了很大的提升，此次解體維修的卷筒為技改后的卷筒，卷筒使用了8個(gè)月后在此次解體維修中僅發(fā)現(xiàn)1處彈簧斷裂，相對(duì)技改前彈簧的損壞數(shù)量接近一半，可以肯定相關(guān)的技改是成功的。

5  結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)失效卷筒進(jìn)行分析、解體、改造，制造更換了損壞部件，改進(jìn)修復(fù)了失效的彈簧組件，調(diào)整了運(yùn)動(dòng)部件的間隙，加固了可能出現(xiàn)松動(dòng)固定部位，清理了潤(rùn)滑油孔和潤(rùn)滑部位，修復(fù)后進(jìn)行了動(dòng)作試驗(yàn)，運(yùn)動(dòng)靈活性和位置尺寸精度達(dá)到了設(shè)計(jì)圖紙要求。在現(xiàn)有條件下，僅用3天時(shí)間，成功的修復(fù)了熱軋卷筒，這在同行業(yè)尚屬首次，經(jīng)過(guò)上線生產(chǎn)使用證明，修復(fù)后的卷筒完全滿足生產(chǎn)工藝要求，使用效果很好。

6  參考文獻(xiàn)

[1]司馬曉峰.卷取機(jī)的故障分析與技術(shù)改造

[2]周國(guó)盈.帶鋼卷取設(shè)備[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1982

[3]王先云.熱軋卷取機(jī)卷筒頭部軸承異常損壞的分析與處理