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1、铝板带辊式矫直机主要故障的原因及对策铝加工2008年第6期总第185期技术工程铝板带辊式矫直机主要故障的原因及对策李伟(西南铝业(集团)有限责任公司压延厂,重庆九龙坡401326)摘要:介绍了铝板带辊式矫直机的结构特点,详细分析了铝辊式矫直机运行中产生主要故障的原因,提出了具体的应对措施.关键词:辊式矫直机;矫直;工作辊;支撑辊;调整中图分类号:TG333.23文献标识码:B文章编号:10054898(2008)060024-05辊式矫直机是生产1.020.0ram厚高精铝板带的重要精整设备.特别是2.58.0mm厚的合金铝板带普遍采用多辊精密辊式矫直机矫直,以提高产品板型,尺寸精度,满足高效
2、,高质量的需要.据相关资料统计,在多辊矫直(包括配有多辊矫直机的剪切线)生产过程中矫直机所有的故障(指需停机处理的故障)中.工作辊损伤故障占了80%90%.分齿箱齿轮轴等其它故障占10%20%.下面结合辊式矫直机主要结构特点就工作辊运行故障(一般称换辊)的原因进行分析,提出解决措施.1辊式矫直机的主要结构特点辊式矫直机主要由以下几部分组成:矫直机本体,主传动系统,润滑系统等,有的矫直机还有导辊升降装置,换辊装置等.1.1矫直机本体矫直机本体的核心部分主要由以下部分组成:压下调整机构;矫正机构(工作辊装置,上支撑辊装置,下支撑辊装置,上支撑辊装置和弯辊装置);工作机座(上部机架,下部机架);上部
3、压下机架移动显示装置等.1.1.1压下调整机构压下调整机构由立式电机,二级涡轮减速机及装在下部机架中的螺杆和螺母组成,可以实现压下系统的单侧调整和同步调整.1.1.2矫正机构作者简介:李伟(1971一),重庆璧山人,重庆大学压力加工专业,工程师.收稿日期:200809720?24?矫正机构如图1所示,辊系的结构布局如图2示,有些矫直机下(或上)工作辊含前后导辊,导辊既可以作为矫直辊又作为矫直板时咬入的调整装置.在工作辊长度方向上一般有36组短支撑辊保证工作辊在矫直状态下的辊身刚度.铝板带矫直机中支撑辊与工作辊通常采用交错布置,在X,Y方向上提高工作辊刚度.支撑辊与工作辊采用垂直布置.支撑辊仅承
4、受工作辊的垂直方向的弯曲,这种布置形式主要用于辊经与辊身长度之比值较大的矫直机.垂直和交错混合布置,一般用于有氧化皮的热轧钢板矫直,在铝板带矫直较少采用.随着板材厚度的减小,矫直机工作辊辊径和辊距相应减小,支撑辊受到直径的限制,为了加强支承作用和传动能力,增设大直径的外层支撑辊并改为内层支撑辊(中问辊)传动,即双层支撑辊矫直机.工作辊,支撑辊分别固定在辊架上.上或下支撑辊调整装置(即弯辊装置)一般采用涡轮减速机进行调整,通过单独调整上(或下)辊弯辊实现局部波浪板形缺陷的矫直.1.1.3工作机座图1四重矫正机构示意图1一上支撑辊,2一上工作辊,3一下工作辊,4一下支撑辊李伟:铝板带辊式矫直机主要
5、故障的原因及对策技术工程图2辊系结构布局图工作机座可以分为台架式和牌坊式,中厚板矫直机一般都是台架式,而薄板矫直机采用牌坊式.台架式机座包括上机架,下机架和立柱三部分组成.立柱同时是压下螺丝,压下螺丝(和螺母)转动,可以调整上下机架的相互位置,从而调整了矫直辊的压下量.1.2主传动系统主传动系统采用电机,弹性联轴器,主传动齿轮分配箱,安全联轴器,万向联轴器到工作辊的传动方式.先进的传动系统结构将减速箱与齿轮分配箱紧凑合为一体在主传动齿轮分配箱中.1.3润滑系统矫直机的润滑系统分两种:传动部分的分配减速机,分配减速机,齿轮箱和万向接轴均采用集中稀油循环润滑.主机的工作辊,支撑辊轴承采用手动干油集
6、中润滑.其它的涡轮减速机,丝杆,螺母等不常转动的部位在装配时加足干油.2工作辊运行故障原因分析工作辊在运行矫直过程中故障原因很多,下面从生产操作及维护保养方面进行分析.2.1生产操作方面生产操作造成的故障有工作辊装置,支撑辊装置及传动装置损坏,工作辊掉铬,工作辊弯曲,工作辊或支撑辊轴损坏,工作辊横向粘铝,缠辊,印痕等.2.1.1超矫直机负荷这是导致矫直机故障频繁的最主要原因,生产操作中矫直超过矫直机原设计能力的厚度,屈服极限的板带,矫直板型极恶化的板带时,工作辊或支撑辊压下量过大,超厚度的料头,料尾未被切掉.特别是两张板带首尾重叠通过矫直机,人为地加大矫直负荷,对矫直机产生冲击,使矫直机设备超
7、负荷运行,会导致工作辊装置和支撑辊装置及传动装置损坏.损伤工作辊,造成工作辊掉铬,粘铝,出现故障.2.1.2缠辊在有翘头翘尾的板带通过时.因操作不当导致从辊间间隙穿过,辊子转动使板带缠绕在工作辊或支撑辊上,直接导致工作辊粘铝,掉铬和损伤,严重时会造成工作辊弯曲.在设备运行过程中.操作工离开操作台或粗心大意将砂布,小铝块等杂物送进矫直机内或送进工作辊与支撑辊之间都可能造成掉铬或工作辊弯曲.2.1_3辊面润滑使用不当为保护矫直辊面干净,有时要对板带表面和设备进行润滑,清洁,如果采用煤油或丙酮等润滑清洗剂不当,会导致煤油或丙酮这些渗透性极强的有机溶剂渗透到下支撑辊轴承箱内,使轴承润滑脂板结,形成硬块
8、,轴承因此润滑不良,轴承转动不灵而发热,从而失去原有的精度,严重时损坏轴承.支撑辊偏离其正确的轴正线,与工作辊产生点接触,啃伤工作辊镀铬层.2.1.4设备操作不当生产过程中,联轴器与工作辊或齿轮轴有时脱落,未及时停车,联轴器无序旋转,打断或打弯工作辊或齿轮轴轴颈,造成工作辊横向粘铝,在设备启动,停止,运行中,矫直机与机列其它设备的速度调配不当,带材短时间内一张一弛,将矫直辊辊身拉弯.特别是一卷生产完毕后无监护,造成板(带)失去张力,将矫直辊拉弯或造成横向粘铝.2.1.5矫直操作不当矫直操作不当极易损伤矫直辊.矫直过程应是全部工作辊基本上同时工作,如果压下调整时不是整体压下.而是仅靠其中的出,人
9、口或中间几根工作辊进行矫直,会造成矫平板带困难(特别是在来料原始板型较差时),进而加大工作辊压下量或增加支撑辊压下量,从而使工作辊矫直负荷成倍增加.出现工作辊掉铬或粘铝,严重时损伤工作辊辊身辊面,造成矫直机故障.送料进矫直机时未送正,特别是在块片式矫直生产中,会使矫平矫直压下操作困难,整体受力不对称,危害工作辊.矫直过程中经常调整对中使板带左右窜.25?铝加工2008年第6期总第185期技术工程动也容易损伤工作辊面.2.2设备维护保养方面每次换辊后,工作辊需要重新磨削镀铬,如果准备不及时.换的矫直辊的辊径差较大,表面质量不好,导致检修质量偏低,设备使用周期就短,造成频繁拆装矫直机,为了缩短换辊
10、时间,换辊时人为降低零件问的配合精度和定位精度.工作辊在生产过程中回转精度差,产生轴向窜动,造成矫直效果差,轴颈磨损或联轴器脱落.装配完后,T作辊和下支撑辊问间隙调整不当,使矫直机的运行稳定性得不到保证,缩短使用周期.装配时如果滚针轴承的滚针大小不一致,滚针的载荷可能不一致.装配后轴承对辊子的支承接触面积就不一致,导致部份轴承寿命缩短.3解决故障的对策辊式矫直机是精密的专用设备,投资很大.为提高运转性能,减少故障,降低维修费用,应采用以下措施.3.1矫直坯料的规范矫直坯料的厚度,表面质量,剪切质量,板型都对矫直机工作辊有很大的影响.矫直坯料厚度规格材料性能应严格遵守设计要求.如果超矫直设计能力
11、,会使矫直设备超负荷,危害工作辊,特别是头尾厚头不能在正常矫直情况下过矫直机矫直,应在端头剪予以切除.矫直坯料的表面也不能有突出表面的表面性缺陷,否则在矫直时突击缺陷处会成为最高点,局部受力集中,损伤T作辊.为避免毛刺等剪切缺陷造成工作辊粘铝或掉铬而损伤工作辊,板带剪切(切边或切长度)时要无毛刺,翘扣边现象.板带来料原始板型对矫直质量矫直机十分关键.矫直坯料板型越好,矫直压下量就越小.板型越差,矫直越不稳定,矫直压下量就越大,调整越频繁.压下量越大,调整越频繁,矫直机受矫直力就越大,冲击破坏性越大.就越易损伤工作辊.为保护好lT作辊和获得良好的产品板型,表面质量,关键是要保证矫直坯料的质量要好
12、.3.2矫直机的合理操作提高矫直操作工的责任心和操作技能,规范操作行为,改善生产工艺,杜绝不合理操作方式及_T艺对矫直设备运行带来的故障.3.2.1矫直机的调整矫直机的调整包括矫直机的高度调整,矫直机框架进,出口位置调整,矫直机支撑辊的调整.(1)矫直机的高度调整矫直机的上框架有4个螺旋丝杆千斤顶装置的旋转压下,根据不同板带板型厚度进行调整,矫直机每边的一对压下装置相互连接.两压下装置联动,以减少或增加辊子重合量.调整由操作台电动控制(2)矫直机机架进,出口位置调整初始调整时一般m口设置应设定成板带厚度或略大于板带厚,入口设置应比板带厚度略小,通常为入口板带厚度的90%,然后再做进一步的调整,
13、直到出矫直机的板带头部无上翘和下翘现象,呈平直状态.单独改变入口或出口侧上下工作辊间的相对位置的调整叫斜度调整.斜度调整可以纵向矫直板带材下垂,上翘缺陷.(3)矫直机支撑辊的调整操作侧中心电作侧操作侧中心电作侧小半径弯曲?26?大半径弯曲小半径弯曲小半径弯曲大半径弯曲小半径弯曲a.巾间波浪b.边部波浪图3板带中间波浪和边部波浪的矫直李伟:铝板带辊式矫直机主要故障的原因及对策技术工程精密矫直机一般都可调整操作台电动控制单独调整支撑辊,有的上支撑辊辊组固定.有的下支撑辊辊组固定,常见的是下支撑辊辊组固定,通过电动斜楔和千斤顶单独调整上支撑辊压下量.调整时要合理,过小矫不平板带,过大产生色差等影响板
14、带表面质量,缩短工作辊支撑辊使用寿命,严重时还可能使工作辊弯曲而报废.支撑辊压下量,主要是根据板带(原始)来料板型进行调整,哪部分有波浪,哪部分减少压下量,使其它部位金属拉长,如果出现中间波浪则应将中间部位支撑辊装置的(插入量)支撑力调小于最外面支撑装置的支撑力,金属边部经过的路程比中部长,使边部建立的拉应力足以超过金属板带的屈服极限,产生塑性变形,将边部金属拉伸至与中部长度一致(如图3a).如果出现边部波浪,则支撑辊中部的插入量设定得应比最外面的大,金属带的中间经过路径比边部长,其中部延伸或加长(如图3b).带有支撑辊并具有工作辊挠度调整装置的矫直机能有效的矫直板带的瓢曲,单双边波浪形等二维
15、,三维缺陷.在矫直时为消除波浪用支撑辊组来改变工作辊的凸度,通过在辊宽方向调整支撑,可以很好矫直板带波浪,即在板带波浪部位和矫直辊的支撑辊不加压力,而在平直部位的矫直辊的支撑辊加大压力,使该部位的板带材产生较大弯曲,结果会使原平的长纤维处在压缩状态,相反.短纤维处在拉伸状态.如此反复多次即可逐步消除波浪弯曲,达到矫平效果.3.2.2规范辅助操作(1)防止缠辊如果板带的前端向上或向下弯(一般在进人第一辊组时出现)则其在进入这些辊内时可能会缠绕在工作辊或支撑辊之间,使设备受损,应防止端头上翘或下弯板带有时进入,要在端头剪切掉,或者在刚进入矫直机前,将工作辊打开,等端头穿过矫直机后再压下矫直机.(2
16、)防止辊痕一般矫直机运行中应保持一直运动,避免中途停顿,即使采用很慢的运行速度,都能避免辊痕,特别更应杜绝急停急启.否则,当板停留在矫直机内时.会产生一系列沿板带宽度方向上的间距与工作辊中心距相同的暗淡线,即辊痕,停急急启严重时还会造成工作辊弯曲.(3)去除板带表面的保护纸或膜粘附于金属表面的任何薄膜都应在矫平前预以清除,当金属带受到深度加工时薄膜对金属的附着方式会被破坏,如果该膜脱离金属带,很可能会随工作辊转动,并迅速附着在工作辊上,随后粘到其它工作辊或支撑辊轴承上,导致消除困难.甚至会使设备严重损坏.(4)清辊恰当在矫直过程中有时会发生工作辊辊面与板带相互滑动而粘铝或铝屑粘连在工作辊上.为
17、消除工作辊上的粘铝,保持辊面清洁,要及时清理辊系,清整时需选用粗细适当的砂带,既要能清除杂物又不能损伤工作辊辊面.砂带清完后宜用结实的柔软布带清洁干净砂粒铝粒.辊系长时间不用时应予涂油.使用时要常擦拭.以防大量灰尘颗粒带人而损坏辊面.(5)润滑方式合理矫直过程中一般辊面与板带间进行的是干摩擦,长时间运行易发热发生面表间粘连.因此,常用油以润滑,润滑时以喷雾状均匀涂撒在板带最好,特别是在板带头尾进出矫直机时操作最不稳定,头尾表面质量较差,以及表面油污度要求高的产品,更适宜只在头尾喷油雾润滑.3_3设备维护及保养3.3.1矫直辊要求工作辊属易损件,在工作过程中辊身承受弯曲疲劳应力和摩擦磨损,因此对
18、工作辊的要求高,工作辊材质一般为60CrMoV.淬火层表面硬度应为HRC6065.太软受支撑力或矫直力作用易发生塑性变形而损伤辊面.工作辊要淬硬到足够深度,一般淬火层深度要求达到2.53mm,以便在接近较软的中间部位之前可进行几次磨削修复.铝板带矫直过程中极易发生粘连,因此,工作辊一般要求是要镀铬的,工作辊的镀铬层厚度选择很关键,要合理不能太厚太薄,一般为0.07620.127mm,对不同的矫直机矫不同的料有所区别,若大于0.127ram较易脱落,若小于0.0762mm则不能充分覆盖辊面.同时,为防止辊面出现压痕,外径的磨削加工粗糙度应达到Ra0.080.16um表面,并且应没有任何缺陷.工作
19、辊要平直,弯曲度应小于.27.铝加工2008年第6期总第185期技术工程0.5mm.支撑辊的材质应为合金钢,淬火层表面硬度为HRC6065,支撑辊辊面应磨成锥形辊面,中间凸起边部倒圆,这样可减少工作辊和支撑辊之间的压痕,拟避免损伤工作辊.有的还将支撑辊加工成螺旋型的凹槽以便排出工作辊上的铝屑灰尘.为了避免矫直辊辊面问的滑伤,工作辊和支撑辊的硬度有一个差值,一般工作辊硬度比支撑辊硬HRC510.配辊时应保证工作辊的圆度并尽量使选择的工作辊直径尺寸一致.配辊时应前大后小,大小问又排列,上下正对工作辊辊径要基本一致,差值小于0.2ram,相邻工作辊辊径差小于0.5ram.矫直越薄越软的材料辊径差要求
20、越小,否则.各矫直辊间线速度差别太大易在板带表面上产生横向辊痕.每次换工作辊时应检查支撑辊是否有损伤,每月应定期更换,以避免支撑辊质量不好导致工作辊损伤.换完辊后要将支撑辊与工作辊间的问隙调整一致,一般为0.020.08mm,否则矫直机操作手矫直调整困难,更容易使矫直辊受力不均匀,致使工作辊损伤.3-3_2设置设备保护装置(1)设置转距限制器在减速箱各工作辊的输出轴上应安装一种高能力,低惯性磨擦式的转距限制器.如果工作辊插入量等情况引起超过载,传动链和工作辊可受转距保护,使误操作引起的故障明显减少.(2)设置厚度报警和停车装置在金属带的尾部,拼接带卷端头,褶皱边缘及在其他的一些情况下有时会发生
21、板带的厚度加倍,设置厚度报警和停车装置可避免双倍厚度的板带导致工作辊弯曲或折断.装备安全装置和快速松开装置以便在设备过载卡带和停电时快速松开矫直机.(3)设置送料辊在矫直机的设计中,工作辊不用于将板带拉入矫直机,为使导向和运行良好.生产线要求有显着的后张力.设置送料辊可从开卷机将板带拉入,并可控制工作辊必须承受的拉力.此外,送料辊应有微小的正中凸度,以利于保持中心线和跑偏.在矫直机入口处安装弯头压直机,消除头部上翘下翘,在入口处装水或压力空气,以清除残留的铝屑,灰尘等脏物.4结束语通过提高矫直工矫直操作技术技能,加强维护水平和质量,严把矫直辊备件质量,能大大提高铝板带辊式矫直机的使用寿命,减少
22、故障时间,减少维护成本,提高产品品质.参考文献1崔甫.原理与矫直机械M】.冶金工业出版社,20022熊及滋.压力加工设备M】.冶金工业出版社,19953肖亚庆,谢水生,刘静安,王涛等.铝加工技术实用手册【M.冶金工业出版社,20054栗林,辊式矫直机的发展趋势及其结构特点J.工艺与装备.2006.3CauseandSolutionofMainFailuresinRoll-typeStraightener(HotrollingBranch,SoutwestAluminum(Group)Co.,Ltd.,Chongqing401326,China)Abstract:Structuralcharacteristicsofrolltypestraightenerforaluminumplatesandstripswereintroduced.Thecauseofmainfailuresinrolltypestraighteneroperationwasanalyzedindetail,andthecorrespondingmeasureswereputforwardaswel1.Keywords:rolltypestraightenet;straightening;workingroll;supposingroll;adjusting?28?
