卷取机卷筒故障及维护分析

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中国设备
工程
Engineer ing hina C P l ant
中国设备工程 2017.06 （上）
1 卷取机卷筒的结构及工作原理
卷取机是轧钢生产中的重要设备，而卷筒则是
卷取机的重要组成部分。

在卷取机卷筒的工作过程中需要进行涨缩和旋转，使卷取机进行钢材的卷曲和卸卷。

卷筒的涨缩过程是通过油缸的往复运动来
实现的，而旋转过程则是由电机通过联轴器、减速机等装置来带动的。

通过涨缩和旋转的复合运动使卷筒的扇形板实现扩张和收缩，以此来进行钢材的卷取和卸卷。

通过以上的工作过程我们可以看出，卷筒的性能不仅能够影响生产产品的质量，而且还影响着整个机组的生产效率。

本文介绍的卷取机的卷筒结构是棱锥可涨缩悬臂斜楔式，这种卷取机的结构如图1所示。

图1 卷取机卷筒结构示意图
图1中数字所代表的部分的名称从1～13依次
是钳口铁、连杆、上钳口拉条、下燕尾拉条、滚筒外支承、拉杆、扇形板、棱锥轴、空心轴、传动齿轮、轴承、涨缩油缸、旋转接头。

下面对卷取机的卷筒的工作过程进行分析，在工作过程中由涨缩油缸与中间拉杆进行连接，然后一系列的连接部件。

卷筒机卷筒的工作过程，由涨缩油缸连接中间拉杆，然后会通过一系列连接部件来带动棱锥轴，使其往右侧移动，此时扇形板斜面的斜度为11°18’30”。

之后利用斜楔面上的T 形槽来将棱锥轴的轴向移动进行转换，转换为扇形板的径向运动，此时扇形板就会在斜面的作用下产生向上的移动，使卷筒扩径来进行卷取；脱卷过程则正好相反，造成扇形板向下移动，从而使卷筒缩径，完成脱卷过程。

通过油缸的轴向往复运动能够使卷筒外
径进行往复变化，卷筒外径的变化范围是在φ585～φ635mm 之间，通过这种往复变化来实现卷取、卸卷过程。

2 扇形板问题分析及维护措施
2.1 扇形板问题分析
卷筒的扇形板主要容易出现以下两方面问题：一是润滑不良使卷筒不涨缩，卷筒的棱锥轴为三棱锥体，其一共存在24个小斜台面，小斜台面包围在棱锥轴外围依附着三块扇形板上，其构成了卷筒的圆柱面。

为了对本体进行保护以及接触面之间的减磨性能，因此在制作过程中对斜面的接触精度以及滑动间隙都进行了标准控制。

在卷筒工作时，扇形板扩径进行带钢的卷曲，随着带钢层数的增加，卷筒表面径向压力随之增加，为了控制卷筒表面受到的压应力，卷筒会在达到了一定的带钢层数时在带钢箍紧力的作用下现实“缩径”，使扇形板会在接触应力的作用下沿着斜面相对滑动，如果此时斜面倾角小于摩擦角，或者存在润滑不良的情况就会导致扇形板不能下滑收缩。

出现这种状况的原因主要是润滑不良。

此卷筒的润滑方式是手动干油润滑，要靠生产工人通过干油枪将油打入到注油孔中，并且需要定期润滑。

但是由于卷筒的安装方式是悬臂安装，不方便检查具体的润滑情况，而且工人操作站位也存在一定的安全隐患，因此造成了扇形板斜面不能进行很好的润滑，增大了摩擦系数，进而导致卷筒不能进行正常的涨缩。

二是钳口窗受应变力冲击产生裂纹。

卷筒涨缩过程中油缸会通过拉杆来带动棱锥轴向右移动，并且和棱锥轴上的弹簧一起联动，从而通过弹簧来使钳口机构的下拉条在燕尾槽中滑动。

通过这些联动过程使钳口拉条沿着扇形板窗口上移动，从而配合扇形板形成涨圆。

在这个过程中钳口拉条的上移会对钳口窗的左端面造成压应力，并且这种压力在带钢的卷取过程中始终存在。

由于生产过程中会对其造成持续不断的压力冲击，所以在使用一段时间之
卷取机卷筒故障及维护分析
王光成
（山东钢铁股份莱芜分公司板带厂，山东 莱芜 271104）
摘要：卷取机是轧钢生产中的重要设备，在带材和线材的生产中发挥着重要作用，生产实践证明，卷取机顺利工作对提高轧机的生产率有很重要的意义。

卷筒是卷取机的重要组成部分，影响着板材成形的好坏，因此保证卷取机卷筒的正常工作十分重要。

本文分析了卷取机卷筒扇形板、棱锥轴及钳口机构的故障，并介绍了维护的方法。

关键词：卷取机卷筒；故障分析；维护
中图分类号：TG333.24 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2017）06（上）-0037-02
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研究与探索Research and Exploration ·维护与修理
中国设备工程 2017.06 (上)
后会导致卷筒个配合面之间的磨损间隙增大，随着误差的累积会影响扇形板的强度，造成卷筒寿命缩短。

2.2 扇形板问题维护措施
为了解决扇形板存在的润滑问题以及钳口窗受到应力冲击产生裂纹的问题，可以采取以下措施进行维护。

首先，要改进润滑系统，提高润滑效果。

具体的措施是对扇形板端面进行深长孔的工艺改造，改进扇形板上存在的单个的注油孔，利用深长孔加工工艺将其串联起来形成统一的注油孔，从而提升润滑的效果，解决注油孔不涨缩的问题。

其次，采用压力矫直的方式将弯曲严重的扇形板进行矫直，当其弯曲程度低于0.4mm 时才能够进行修复加工。

对于钳口扇形板，因为其有钳口窗开放，在变形时会发生多方向的扭矩，而并非仅是轴向弯曲，情况较为复杂，难以测量，因此不采用矫直处理。

最后，采用新的原材料来进行扇形板的制作。

可以采用 42CrMo 材料进行新扇形板的制作，这种材质经过调制够具有较高的疲劳极限以及良好的抗冲击能力，并且在低温冲击韧性也非常好。

通过这种材质来进行扇形板的制作，一方面可以提高扇形板的强度和硬度，更重要的是可以使其具有良好的力学性能，同时可以延长使用寿命。

3 棱锥轴斜面 T 形勾头的间隙补偿
3.1 磨损分析
卷取机卷筒的核心部件是棱锥轴，其具有复杂的结构，并且对于精度要求很高，这使得其制造难度较大，其还是其他部件进行加工和定位的基准，因此需要严格保证棱锥轴各部分的尺寸精度和质量，从而使卷筒具有良好的的装配性能，并且提高其使用寿命。

卷取机棱锥轴斜面的T 形勾头部分容易遭到严重的磨损，而在这种情况下卷筒在高速旋转时，在离心力的作用下间隙会倒向一边，从而使卷筒在空转时会发出噪音，并且会对带钢卷行以及运动的平稳性造成不利的影响，如果情况比较严重钢卷会产生较大的波纹边，可能会造成停机故障。

卷取机棱锥轴斜面的T 形勾头容易遭受磨损的原因是由于力的传递是在棱锥轴斜面T 形勾头与扇形板斜面T 形槽部位进行交换的，因此在张力平整卷取过程中 T 形斜面承受着带卷不断增加的弯矩和扭矩压力，从而导致了T 形勾头部位容易出现严重的磨损。

3.2 工艺措施
当扇形板的 T 形槽和棱锥轴 T 形勾头遭到严重的磨损时，以前常用的方法是进行补焊处理，再根据图纸进行加工，恢复原来的尺寸。

这种传统方式的缺点是需要很长的加工周期，与此同时这种方式需要反复、大量的补焊，会对部件的结构形状以及材料性能造成不利的影响。

因此对原有工艺进行了改进，现在的修复工艺是对棱锥轴T 形勾头补焊，而对扇形板
T 形沟槽则根据其磨损的程度来进行扩口加工，并且用增厚铜衬的方式进行间隙补偿。

这种工艺是根据棱锥轴T 形勾头补焊和扇形板 T 形沟槽不同的母体材质和材料性能设计的。

扇形板是薄壁异形件，是一种开放结构，而棱锥轴则是整体结构，相比之下扇形板在加热的情况下形变情况更为复杂，因此选择对棱锥轴 T 形勾头补焊。

通过这种工艺可以有效地避免对多个部件进行补焊，减少了补焊的工作量，同时也使部件的损伤程度下降，只要在加工过程严格控制斜面精度和间隙的配合要求，不会影响到卷筒的使用性能。

同时为了提高斜面的耐磨能力，可以用含铁镍元素的铝青铜合金为原材料进行斜面的生产，从而提高其强度和耐磨性。

采用这种材料可以使其在高负荷下依旧有良好的抗磨、耐蚀性能，从而使斜面更加耐磨。

4 结语
通过上述的研究表明润滑系统对于卷取机卷筒的正常运行具有重要的作用，但是在实际生产过程中经常出现由于注油过程的复杂而造成卷筒受到损伤的现象，这对于生产造成十分不利的影响。

因此需要对润滑系统进行改进，采用对扇形板进行集中供油来进行润滑的方式解决由于润滑不良而造成的卷筒不涨缩的问题。

同时对于钳口窗受应变力冲击产生裂纹的问题，可以采取改变扇形板的材质或者改变钳口窗局部尺寸的方式来解决，从而减少裂纹的产生。

以上的改进方法都经过了实践的验证，通过上述方式能够使扇形板的强度和其使用性能都的得到明显的提升，进而使卷取机卷筒的使用寿命得到延长。

生产的钢材种类在不断的增多，对卷筒的要求也在增加，卷筒的卷径和张力在逐渐的增加，这就要求棱锥轴斜面 T 形勾头的装配精度也要随之进行提升，从而保证卷筒的正常工作。

为了使卷筒保持良好的承载能力，拥有较长的使用寿命，需要保证扇形板斜面与棱锥轴斜面之间保持良好的接触状况，为了满足这一要求需要对斜面的磨损间隙进行及时的补偿，从而保证扇形板能够正常的进行收缩和扩张，进而使整个生产线可以正常工作和运行。

可以通过以下方式进行磨损的修复，即增强铜衬板的耐磨性能，并选取合理的焊接部位、焊接工艺以及过程控制，通过这样的方式可以在恢复卷筒的使用性能同时，降低对部件的损害。

参考文献：
[1]马志潘, 李长松, 孙海军. 卷取机卷筒缩径原因分析和对策[J]. 工业, 2016(6):00240-00240.
[2]张维中. 热轧平整线卷取机卷筒故障分析与对策[J]. 华东科技:学术版, 2016(6):322-322.。