应用调节螺栓对矫直辊进行整体的轴向调节,是一种比较简便的方法(见图6),序号1为固定底座,和转鼓或滑架做成一起,序号2为调节螺栓,辊座和固定底座把合,但可以沿水平方向左右移动。该机构存在调节螺栓调整完毕之后不易锁紧;调节螺栓直径受限,调节点增多,会使各个调节螺栓受力不均;矫直辊座通过螺栓的调节带动矫直辊轴向移动,导致矫直辊座不易锁紧,矫直过程中发生晃动现象,影响最终的矫直质量告示等缺点[4]。目前这一机构仅在热轧钢管生产线上使用,热处理生产线很少使用,原因主要在于热处理生产线所矫钢管钢级的增高,材料热处理之后机械性能提高,矫直力增大,辊座晃动、跑偏现象严重。
通过添加调整垫片调节矫直辊座中心的位置(见下页图5)。设备预装配完毕之后,调节好矫直辊轴承和各个贴合面间隙,实际测量矫直辊中心的矫直中心线的偏差数值,根据测量结果确定垫片添加方案。若偏差结果较大,达3mm以上时必须对相关件进行返修,3mm以下平均配置调整垫片,并做好编号,使垫片和辊座相对应,达到设备出厂之前中心问题得到调整保证。
这种调节方法是在装配工厂进行的,由于其测量和调整相对条件较好,因此其准确程度相比来说较高。但在装配厂调节,不能根据现场使用的情况,设备一旦上线使用,调节起来就很难。例如矫直辊的磨损程度,反弯量以及反弯方式的变化而调节,因此在装配厂调节局限性较大,特别是换辊之后的装配。由于装配工人的测量和调整水平不同,严重影响到调整后的中心精度,也有一些厂家将辊座和矫直辊同时更换,以达到提高对中精度的目的,但无疑会使运行成本增加,因此该方法通常用于生产环境相对较好、矫直速度中等、产量要求不高的生产企业。
调节轴向抽动机构是目前较为先进的一种调节方式,其机构示意图见图7。图7中C为矫直机辊轴,B为丝母并与大齿轮A做成一体,随着小齿轮D的转动,实现矫正辊的轴向移动,并可在E端进行机械指针显示轴向调整量。该方式具有调整简单、调节量可以精确控制等优点。通过在设备制造厂对调节系统来进行标定之后,矫直在使用现场能够准确的通过需要进行精确调节。该机构的缺点是机构较为复杂,适用于换辊周期较长的精密矫直机。
【作者单位】西安重型机械研究所,陕西,西安,710032;西安重型机械研究所,陕西,西安,710032;西安重型机械研究所,陕西,西安,710032;西安重型机械研究所,陕西,西安,710032;鞍钢股份有限公司,辽宁,鞍山,114012
对于辊系对峙布置的斜辊矫直机而言,每对矫直辊中心(矫直辊中心的定义为,矫直辊轴线和辊腰园的直径交点,见图1)以及各对之间的辊身中心偏差时,在矫直过程中常常会表现出出口侧管材跑偏、管头不规律甩动,矫直辊受力和磨损不均等现象。这不仅影响矫后管材的直线精度,也常常会使管头矫椭、管尾矫扁,致使管材报废。同时也影响矫直辊常规使用的寿命。近年来的研究和工业使用情况表明,对于名义规格160mm以上的普通矫直机(指矫后直线mm/m,椭圆度要求为不增加被矫材的椭圆度)或是80mm以上的精密矫直机(指矫后直线%)而言,矫直辊中心对正问题,至关重要,原因主要在于大口径矫直机在矫直过程中矫直辊角度实际调整量(指偏移理论中心角度的偏移量)偏小,管辊实际接触相对面积增大,中心如不对正,附加力偶增多会加剧管材在矫直过程的不规则甩动,降低矫直质量。80mm口径以上的精密矫直机本身对角度调整的敏感性较强,若被矫精密管材口径再增大,则会受双重因素的影响,影响结果较为显著。目前强力推荐的交错布置精密矫直辊系有一个最大优势就应该回避因加工制造问题导致的中心不对正问题,使用情况良好,但不是最终处理问题的手段[1]。结合笔者在设计、生产的全部过程中使用过的四种中心线的调整方法,配合新近提出的调整基准点的概念,中心对正问题得以较好解决,并在四川某厂的250mm矫直机上得以实践,以供广大斜辊式矫直机的设计和使用者以参考。
【摘 要】斜辊式矫直机辊身中心不对正,常常会引起管头矫椭、管尾矫扁,致使管材报废.浅要地介绍了造成两类矫直机矫直辊中心不对正的根本原因,提出了四种调整辊身中心的方法,并对其优劣性进行了分析,首次提出调整基准点的概念,以供设计和使用者参考.
调节套类似于一个轴承合,通过调节轴承合的轴向位置,达到调节辊子中心线的目的。调节套的调整量一般不大于5mm,因此几乎能满足当前调节的需要。增加调节套,势必要加大原轴承的孔径,这样就会对轴承座的外形轮廓尺寸有一定要求,因此一般不适用于小口径普通矫直机和低速矫直的大口径精密钢管矫直机,会有削弱轴承座强度的危险。在设计过程中要进行轴承座强度校核。
由图2和图3可知,作为滑架式矫直机单个矫直辊中心不仅受到辊座和半个轴承座定心的影响,而且也受到四个滑套形成的几何中心的影响;将对峙的一对辊子看成一组,每组之间的中心也会受到各自滑套的影响,特别是辊数增多之后,问题就较为显著,这是当前辊身不对正的直接表现。转鼓式的结构虽然单个辊身受一定的影响因素较少(主要受辊座和转鼓贴合面中心对正的影响),但每组之间的不对正也是存在的。如图4所示转鼓式矫直机作为多辊矫直机的代表,辊数一般在七辊以上,因此其综合影响程度反而比滑架式较敏感。文献[2]中提到的半开放式交错辊系在某些特定的程度上能解决因机械设备加工带来的不对正问题,但川府机械制作所也成功的应用大变形对峙矫直结构可以进行了高精度管材的矫直,因此从不回避问题的方面出发,还是要回归到对峙辊系这一理论上来,因此较好的解决矫直辊对正问题显的很重要。表1说明使用对峙辊系布置方式的可行性(对比的矫直机均为十辊,其理论保证精度为0.3mm/m)。
对管棒材实施矫直工艺,不仅仅可以提高管棒材的直线度,也能使其椭圆度得到归整。目前广泛采用的矫直机一般为六辊对峙布置形式,以获得一般精度的矫直效果,或更多辊数的对峙或对峙加交错共用的辊系布置形式,以获得较高精度的矫直效果。由于矫直辊辊数的增多和矫直机结构及形式的不同,同时受机械加工设施、操作人员水平高低、后续矫直机的使用人员的素质、被矫料的情况等等因素的影响,常常会发生辊身中心和矫直机组中心线不对正的情况。对于中小规格和普通矫直精度的矫直机来讲,由于加工受限较小,产生的不对正量不会很大,正常情况下不会超过2mm,能够最终靠调整矫直辊辊身角度能够获得补偿。但对于大规格矫直机和辊数增多的矫直机若出现不对正问题,解决起来就较为烦琐。一般的途径有两条:一是严格保证机械设备加工精度;二是设计矫直辊辊身中心调整机构。对于实际生产的全部过程,由于受机械加工设施和操作者的技术水平以及总体成本等问题的制约,途径一较难保证。因此若能将辊身做成可沿矫直机组中心线调整,不仅能解决当前遇到加工难的问题,而且通过调节辊身中心还能够达到提高矫直精度、均匀磨损辊系的目的。文献[2]在国内较早提出高精度管材矫直理论,其中也论及到辊身中心的问题,但由于其设计的矫直机规格较小(最大管径65mm),对辊身中心没有过多的研究,随着管材矫直精度的要求提高和被矫管材口径的日益增大,经过十多年的发展,辊身中心问题逐渐的被关注,也有了一定的解决方案,但作者觉得最终的出路仍在于设备加工制造设备和工艺水平的提高。
轴向调节机构的设计是回避了加工制造精度的矛盾,应该讲,不是完全解决问题的手段,任何一种轴向调节机构,对于恶劣的工业使用环境来讲,总有意象不到的弊端,因此解决跑偏问题的根本在于提高加工制造精度和合理、优化的矫直机方案设计。
目前常用的管材矫直机机型主要有Bonx和Meer两种形式,矫直辊装配形式有滑架式和转鼓式之分。滑架式矫直辊部件示意见图2。辊座上焊接有固定矫直辊轴的半个轴承座,并与另半个的轴承座(序号3)通过螺栓把和。转鼓式矫直机和滑架式矫直机矫直辊部件构成基本相同,不同之处只是滑架式矫直机的辊座是把和在滑架上,而转鼓式矫直机的辊座是把和在转鼓之上,见图3。两种类型中的辊座与滑架或转鼓把合初始定位依靠定位键定位,定位键槽的加工精度是影响辊身中心的重要的条件之一。
调整基准点是单台矫直机所有辊身中心调整的参考,目前流行的四种调整方法只注重于调整,但未涉及到调整的基准。只有在共同基准的基础上做调整才可能正真的保证调整的可靠和有效性,基准建立在以所有矫直辊都可以参照的基准面或基准刻线之上,简单的说是以矫直的上、下梁的有效加工面为基准,在设备工艺流程中一次走刀作为永久标记。此法在四川某厂的250mm已得到验证,解决长期以来“盲调”的缺点。
[2]曲洪德,徐素文,汪恩辉.18~65mm十一辊高精度管材矫直机研究[J].重型机械,1997(4):5-7.
[3]陈峰,马强,赵社库.Ф140快开式管材矫直机的改造[J].陕西冶金,2007(4):42-45.