UN GERER矫直机的结构与特点李怀广(上海宝山钢铁集团公司冷轧部,201900) 【摘要】 介绍宝钢冷轧机组中UNGERER矫直机主要参数的选择,详述该矫直机的结构及其特点,并在工艺方面的重要改进。
【关键词】 辊式矫直机 参数设定 结构特点 辊盒设计THE STRUCTURE OF UNGERER LEVE LER AN D ITS CHARACTERISTICLi Huaiguang(Shanghai Baosteel G roup C orp.) 【Abstract】 The selecting of main technical parameters for UNGERER leveler in cold rolling mills in Baosteel was introduced,especially,the structure of UNGERER leveler and its characteristic.The im provement in the technical process was described. 【K ey Words】 R oll T ype Leveler,Parameter Setting,S tructural Feature,Design of R oll C ontainer1 概 述轧件在轧制、冷却和运输过程中,由于各种原因往往产生形状缺陷,例如波浪弯和瓢曲等,因此我们必须用矫直机来矫直带钢,以获得平直光滑的带钢。
本文意图介绍一种由宝钢引进的新型辊式矫直机—UNGERER矫直机。
该矫直机自动化程度高,在宝钢运行了近4年,运行状况良好,而且极大地改善了钢板的板形和表面质量,并且减少了设备的维护和换辊时间,为宝钢生产高质量的“05”板提供了可靠的设备条件。
根据矫直理论,带材是在辊式矫直机中经过交错排列矫直辊的多次反向弯曲,使原始曲率的不均匀度逐渐减少,进而矫平。
引进的UNGERER矫直机采用大变形矫平方法,带材在矫直机内经过几次剧烈的反弯,消除原始曲率的不平度,形成单值曲率,然后,按照单值曲率进行矫平。
过去矫直机都放在飞剪后面,虽可减少电气方面的速度匹配问题,但给矫直机和矫直质量都带来不少问题。
UNGERER矫直机则放在飞剪前面,形成连续矫直,这样减少了钢板对矫直机的冲击,且可避免钢板头部表面的缺陷。
当然,这样的布置对矫直机与机组其他部分的速度匹配要求更为严格。
2 UNGERER矫直机参数辊式矫直机的主要参数包括矫直辊辊距t、辊径D、辊数n、辊身长度L和矫直速度V0。
在选定辊距时,既要满足矫正最小板厚的质量要求,又要满足矫正最大板厚时矫直辊具有足够的强度。
假定D=0195t,接触应力不大于2σs,按接触强度导出的许用最小辊距tmin的公式为:t min=0143h maxEσs根据轧制钢种可知最大板厚hmax=315mm,E =210×109N/m2,σs=280×109N/m2,因此t min= 4113mm该辊距保证了矫直辊能承受的最大接触应力。
保证最小板厚的板材得到矫正的辊距公式t=12K t3Eh minK f3σsK t3—第3矫直辊的压下系数K f3—第3矫直辊下的弹塑性弯曲桡度系数h min—最小板厚第23卷 第2期上 海 金 属V ol123,N o12 29 2001年3月SH ANGH AI MET A LS M arch,2001根据生产实际h min =015mm ,查手册得K f3=21036,K t3=01025,代入诸值得到t =55126mm保证轧件的最大辊矩t max =0135h min Eσs将数据代入可得t max =13113mm ,UNGERER 矫直机选择的辊距为t =58mm 。
根据辊距t 计算出辊径D :D =(0185～0195)t =4913～5511UNGERER 矫直机的辊径取为55mm 。
辊数n 与板材的宽厚比b/h 有关,宽厚比愈大,板材的不平直缺陷愈明显,需要较多的反复弯曲才能保证矫正质量。
宽厚比愈大。
按矫正质量的要求,其辊距小为好,但辊距太小辊子强度将不能满足要求,因此只有通过增加辊数来保证矫正质量,综合诸因素,UNGERER 矫直机选择的是23辊。
矫直辊辊身长度L 取决于最大板宽,一般按L =b max +(100～300)mm 来选用。
矫直机的速度与轧机机组速度相匹配,V max =120m/min 。
3 UNGERER 矫直机的结构UNGERER 矫直机在总体结构上可以分为提升机构、倾斜机构、传动机构、润滑系统、清洗装置、辊盒、支承机构等几部分。
结构示意见图1。
图1 UNGERER 矫直机结构示意311 辊盒UNGERER 矫直机辊盒设计有其独特的一面,为了满足快速换辊需要,支承辊、中间辊、工作辊都封装在一个可以快速更换的辊盒内,使更换矫直辊更加方便快捷。
辊盒的基本构造如图2。
辊盒作为一个封装整体从快换辊架上,由轮子5支承推入矫直机内,上部由螺栓7将辊盒固定,下部由支承垫窝6将辊盒固定,中间通过偏心垫块8将矫直机前后固定,但偏心垫块8是一个大半圆铜块,辊盒可以在矫直机内上下运动,前后的运动通过矫直机机架上的锁紧机构将前后运动限死。
为增大工作辊的支承刚度,在支承辊和工作图2 矫直机辊盒示意辊中间增加了一些中间辊。
考虑到工作辊上会粘上钢板表面的污物,根据斯诺兹公司生产矫直机3 上 海 金 属第23卷的经验,在中间辊上车出对称的左右旋螺纹,以利于污物排出。
中间辊的增加使得在矫直辊的头尾必须安装偏心支承辊,偏心支承辊可以在一定偏心量下调节,以适应工作辊、中间辊和支承辊的磨损和磨削。
UNGERER矫直机的工作辊排列属于单倾斜辊列,23根工作辊,可用于矫正较薄钢板。
在连续矫直过程中,可以对下部9排支承辊进行单独调节,因此可以针对钢板不同部位的钢板瓢曲进行不同程度的矫直,使得钢板在矫直后各部分内应力趋于一致,钢板更加平直。
为了避免工作辊因支承辊上升高度不同而造成损伤,所以支承辊必须可以在一定范围内进行横向自位调整,如图3所示。
图3 支承辊横向自位调整示意 UNGERER 矫直机的支承辊两边进行了圆弧倒角,以免对工作辊造成损伤,支承辊两端的密封减少了污物可能对支承辊轴承造成的损坏。
在支承辊内有轴向推力轴承和滚针轴承,使支承辊可以承受轴向力和压力,另外,每个下部支承辊有一对可以使支承辊架整体横向和纵向倾斜的自适位的顶部支承,所以九个下部支承辊在不同高度调节时不会对工作辊造成损伤。
上部9排支承辊用螺栓固定在矫直机横轭上,矫直辊修磨过后,根据矫直辊修磨表格,在上排支承辊处加上从表格查取的相应垫片,以保持上排矫直辊在调零之后的正确位置。
上排支承辊、中间辊和矫直辊通过辊盒两边的轴承座上的螺栓与矫直机横轭相连,以保证矫直辊可以上下、倾斜调整。
矫直机的支承辊材料是16MnCr5钢,具有良好的塑性、韧性。
表面渗碳2mm ,硬度HRC60±2,具有较高的耐磨性和良好的韧性。
中间辊使用高碳合金钢115CrV3,具有良好的硬度和耐磨性。
热处理硬度HRC60±2,经过热处理的中间辊增大了接触应力强度,减少支承辊在工作辊上产生辊印。
工作辊50CrV4材质具有良好的工艺性能,其淬透性好,过热敏感性小,回火稳定性高,经过适当的热处理后,有良好的综合力学性能,静强度和疲劳强度都相当好。
矫直机的工作辊在受力方面主要承受带钢进行弹塑变形时的压力,另外还承受由于带钢不同部位瓢曲,下支承辊进行不同高度调整时所产生的横向力,所以在结构方面工作辊支承不仅可以承受压力而且也可以承受横向力。
由于结构空间的限制UNGERER 矫直机工作辊采用了双列滚针轴承和两个背靠背的轴向推力轴承,为防止杂物进入轴承,在轴承两边都用油封进行了密封。
312 矫直机调整机构矫直机调整分为三部分:压下装置、倾斜装置和下支承辊升降机构。
UNGERER 矫直机压下装置采用集中驱动系统,通过齿轮电机传动涡轮涡杆系统,通过涡轮涡杆传动到一个带花键的螺杆,螺杆在涡轮中心滑动,铜制螺母安装在机架内,螺杆用螺栓连接在横轭上,由此带动上支承辊的上下移动。
矫直机倾斜装置是通过齿轮电机带动一个在本体安装的偏心装置,从而带动横轭前后摆动,横轭的支承点通过一个连接杆安装在机架上,这样上矫直辊就可以根据需要进行倾斜调整。
通过电机后的码盘进行记数,就可以在操作屏幕上读出倾斜角度。
但该矫直机也有一个非常大的遗憾,就是矫直机不能进行左右调整,因此有时带钢在跑偏时就很难进行调整。
矫直机的下支承辊升降装置是这样的:由九个带码盘的电机驱动涡轮涡杆,通过涡轮涡杆机构再驱动两对螺杆机构,电机分别布置在矫直机左右,一边四个,一边五个,即一边有四个驱动轴的螺杆机构,另一边有五个驱动轴的螺杆机构,中间通过接手相连,该接手有快速脱开装置,方便了安装与维修。
在螺杆机构内装有一个中空的涡轮涡杆,涡轮涡杆内有一个带有滑键的螺杆,这样通过驱动轴带动螺杆机构内的涡轮涡杆机构再驱动螺杆上升或下降。
从而实现了矫直机的下支承辊和工作13第2期李怀广:UNGERER 矫直机的结构与特点 辊的上升或下降。
313 矫直机主传动如图1所示由电机带动一个过桥减速机驱动一个长轴式的联轴器,再驱动23个轴的分配齿轮箱,最后通过特制的万向接手传递到工作辊。
分配齿轮箱采用循环油浴润滑。
为了实现快速换辊,UNGERER 矫直机采用了特制的万向接手,如图4所示我们可以看到该矫直机的万向接手与我们见到的其它矫直机的万向接手不同,为了方便快速更换矫直辊,图4的接手没有伸缩装置和十字铰接,代之以轴头2、3之间以特制的两个弧度的扇形凸起相铰接,为减少中间部位的相互摩擦,在3的轴头中部镶了一个钢球。
轴头3通过键4与万向轴本体5相连,同样4、3、2、1顺序连接后与分配齿轮箱相连。
我们知道,分配齿轮箱的轴头与矫直机工作辊轴头并不等距,并且矫直机工作辊交错排列,因此,矫直机的万向接手的夹角不尽相同,但矫直机万向接手本体5是一样的,为弥补角度不同造成的长度差异和速度变化,23个万向接手的垫片1的厚度都不相同,轴头2、3的角度也不一样。
该矫直机的万向接手润滑采用喷淋循环润滑,减少了摩擦加快了散热。
图4 特制的万向接手示意1—垫片,2—矫直辊轴头,3—接手轴头,4—键,5—万向接手本体314 快速换辊装置UNGERER 矫直机最大的特点就是能够快速更换辊盒,这一特点大大节约了换辊时间,提高了机组作业率,如图5所示,它主要由托架2通过销子3与辊盒相连,托架2可以用特制扳手使之前后移动,在将辊盒从矫直机内拉出一小段距离后,我们就可以手动拉出辊盒,在辊盒上有两排滚轮由两个可以翻动的支承面来支承辊盒,拉图5 快速更换辊盒示意1—换辊装置本体,2—拉辊机构托架,3—销子,4—矫直机本体,5—固定销出的辊盒整体放在辊架1上,而整个辊架1可以连同辊盒一起吊出,然后再吊装新的辊盒。