摘  要  卷筒是熱軋卷曲機上最重要的部件，結構復雜，使用環(huán)境惡略，承載力多變且負荷大。卷筒失效后對其修復難度很大。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)的正常進行，以往失效的卷筒都是返回到制造廠家維修，維修時間長且費用高，如何更快更有效的修復失效的卷筒，盡快的使卷取機恢復生產(chǎn)是熱軋分廠的難題，熱軋分廠機修人員大膽創(chuàng)新，根據(jù)現(xiàn)場可利用的條件，快速修復了失效的卷筒，并根據(jù)卷筒的損壞情況提出了相應的優(yōu)化措施，經(jīng)上機使用證明效果很好。

關鍵詞  熱軋  卷筒  失效  修復  扇形板  連桿  彈簧

1  概況

卷筒是熱軋卷取機上最核心、最重要的部件，其主要作用是收納卷取熱軋帶鋼，以便于鋼帶的存儲和運輸。由于其工況環(huán)境惡劣，要承受高溫、高速、高沖擊負荷，因此要求卷筒必須具有高強度、剛度，抗高溫、抗沖擊能力強的特點，同時要有可靠、靈活的漲縮性能。卷筒的結構復雜，加工制造精度高，使用維護難度大，對于熱軋生產(chǎn)線，一般都設置2-3臺卷取機，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，維修時間長且維修費用高。

北海誠德熱軋廠1700熱連軋生產(chǎn)線由中國某重型設備制造公司設計制造，配有兩臺卷取，機卷筒的設計過鋼能力為100萬噸，使用周期約為8個月。熱連軋生產(chǎn)線在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了2臺卷取機的卷筒48小時內(nèi)先后失效的情況，致使生產(chǎn)線被迫停產(chǎn)。為了盡快恢復生產(chǎn)，熱軋廠對失效卷筒進行了深入分析研究，大膽創(chuàng)新，在現(xiàn)場對卷筒進行解體維修，僅用三天時間修復了失效的卷筒，使熱連軋生產(chǎn)線恢復了生產(chǎn)，經(jīng)過生產(chǎn)使用證明效果很好。

2  熱軋卷筒的結構及工作原理

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、干油潤滑用旋轉(zhuǎn)接頭等。

熱軋卷筒采用了連桿柱塞式的結構，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、干油潤滑系統(tǒng)等組成。其結構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。在使用過程中脹縮液壓缸拉動芯軸，芯軸上的四棱錐面就可以推動柱塞沿空心軸的徑向孔向外頂開扇形板，使卷筒脹開。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行檢測，由電氣控制來滿足生產(chǎn)工藝要求。

3  卷筒的失效形式和故障分析

3.1  卷筒常見的失效形式

熱連軋生產(chǎn)線生產(chǎn)效率高，工作負荷大，尤其是在熱連軋連續(xù)滿負荷生產(chǎn)的情況下，卷曲機的卷筒出現(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

以下就常見的幾種失效形式做簡要分析。

（1）頭部支撐脫落。頭部支撐主要通過螺栓與空心軸連接在一起，如果螺栓的強度或者緊固程度不夠，在運行時會脫落或松動，此時頭部支撐會出現(xiàn)異響；此外頭部支撐與芯軸的同軸度未達標，或者頭部支撐存在過支撐的情況也會造成頭部螺栓松動脫落，除此以外軸承受力不均、潤滑不好也會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大；或者在零部件國產(chǎn)化制造的過程中存在選材不合理，材料性能不達標的情況。對于生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的漲徑不穩(wěn)定，板形偏差大，或者助卷輥的輥縫設置以及助卷輥油缸反饋數(shù)據(jù)不穩(wěn)定時都可能造成對連桿、彈簧的過度沖擊。連桿出現(xiàn)失效時扇形板無法正常漲縮，彈簧失效時則會加速內(nèi)部滑塊磨損和對加大了芯軸的負載以及造成異響等問題。

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

彈簧經(jīng)過長時間的使用會產(chǎn)生疲勞失效，根據(jù)相關標準手冊對彈簧失效進行受力校驗分析：R=Gd4/8D3n≈366N/mm。而彈簧的負荷為：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)試卷筒時必須確認干油管路正常，以及在卷取廢鋼時及時冷卻卷筒和補充新油脂，否則將造成嚴重的內(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板扭曲變形大，造成檢測數(shù)據(jù)波動大；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)場修復

根據(jù)現(xiàn)場的生產(chǎn)需要，經(jīng)過對失效卷筒進行深入分析和研究，熱軋分廠決定嘗試在現(xiàn)場進行解體修復。由于現(xiàn)場條件有限，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)場的實際條件，采用了很多辦法，制定了相應措施，成功的將卷筒進行了解體，查明了卷筒失效的原因，對損壞的零部件進行了更換，最終修復了卷筒。

4.1  連桿的修復

根據(jù)現(xiàn)場損壞的情況以及廠家的指導，對連桿的材質(zhì)進行調(diào)整，選用耐熱不銹鋼材質(zhì)并經(jīng)過熱處理，確保連桿的強度；對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

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

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

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

經(jīng)過上述技改，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個月后在此次解體維修中僅發(fā)現(xiàn)1處彈簧斷裂，相對技改前彈簧的損壞數(shù)量接近一半，可以肯定相關的技改是成功的。

5  結論

經(jīng)過對失效卷筒進行分析、解體、改造，制造更換了損壞部件，改進修復了失效的彈簧組件，調(diào)整了運動部件的間隙，加固了可能出現(xiàn)松動固定部位，清理了潤滑油孔和潤滑部位，修復后進行了動作試驗，運動靈活性和位置尺寸精度達到了設計圖紙要求。在現(xiàn)有條件下，僅用3天時間，成功的修復了熱軋卷筒，這在同行業(yè)尚屬首次，經(jīng)過上線生產(chǎn)使用證明，修復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

[1]司馬曉峰.卷取機的故障分析與技術改造

[2]周國盈.帶鋼卷取設備[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1982

[3]王先云.熱軋卷取機卷筒頭部軸承異常損壞的分析與處理